Bir organizma diğerini dişleriyle, dikenleriyle, dikenleriyle bıçakladığında ne olur?
Araştırmacılar, bir organizma diğerini dişleri, dikenleri, dikenleri veya diğer delici parçalarıyla bıçakladığında ortaya çıkan enerjiyi hesaplayabilen bir model yarattı. Model, çeşitli organizmalara uygulanabileceğinden, bilim adamlarının birçok biyolojik delme aracını incelemesine ve karşılaştırmasına yardımcı olacaktır. Ayrıca, mühendislerin malzemeleri verimli bir şekilde delmek veya delinmeye direnmek için yeni sistemler geliştirmelerine yardımcı olacaktır.
bu ABD Ulusal Bilim Vakfı-desteklenen bulgular Royal Society Arayüzü Dergisi. NSF’nin Bütünleştirici Organizma Sistemleri Bölümü’nde program direktörü olan Kathryn Dickson, “Bu araştırma, modern mühendislik yaklaşımlarının biyologlar tarafından morfoloji, enerji ve boyut ölçeklendirme ilişkilerinin analizlerini entegre etmek için nasıl kullanıldığının bir örneğidir” dedi. “Sonuçlar, bir dizi biyolojik sisteme uygulanabilecek modellere yol açıyor.”
Philip Anderson’a göre araştırmanın arkasındaki fikir, biyolojik delme sistemlerini karşılaştırmak için bir çerçeve geliştirmekti. Illinois Üniversitesi Urbana-Champaign araştırmayı yöneten biyolog. “İlk soru, bu farklı sistemleri karşılaştırılabilir hale getirmek için nasıl ölçeceğimizdi.”
Hayvanlar ve bitkiler, avlarını bıçaklamak veya diğer organizmalara karşı kendilerini savunmak için çeşitli stratejiler kullanırlar ve benzer stratejiler veya araçlar kullananlar bile kendi özel ihtiyaçlarını karşılamak için bunları değiştirir. Hedefler de farklıdır.
Anderson, “Örneğin, engereklerde (yılanlarda), bazı memelileri ısırır, bu da deriyle kaplı yumuşak dokuları delmeleri gerektiği anlamına gelirken, diğerleri pulları olan sürüngenleri hedef alır, bu da onları daha sert ve delmeyi zorlaştırır” dedi.
Parazitoid yaban arıları gibi yine diğer organizmalar, tırtılların derilerini kazmak için yumurtlayıcılarını kullanabilirler, ancak aynı zamanda meyvelere ve hatta ahşaba nüfuz edebilirler.
Çeşitli sistemlere uygulanabilecek bir model geliştirmek için araştırmacılar, ilgili enerji hesaplamalarına dahil edilmesi gereken temel faktörleri belirlediler. Delme aracı kullanıldıkça kinetik enerjideki değişiklikleri içerir ve hedef dokunun malzeme özelliklerini dikkate alır.
Tüm bunlar, ilk kinetik enerjinin bir delme aletini bir malzemeye nasıl ittiğine ve kırılma ilerledikçe malzemede yeni yüzeyler nasıl açtığına ilişkin hesaplamaları içerir. Ayrıca hedef dokunun sürtünme direncini ve elastikiyetini de dikkate alır.
Araştırmacılar, hesaplamaların biyolojik sistemlerde yaygın olan konik delme aletlerini hedeflediğini söyledi.
Bilim adamları bir delme aletinin yarattığı hasarın morfolojisini veya şeklini bilirlerse, bir delme senaryosu sırasında ne kadar enerji harcandığını tahmin etmek için bu modeli kullanabilirler. Veya mühendislik ve biyolojik uygulamalarda faydalı olan, nasıl kırılacağı gibi, malzemenin özelliğinin farklı yönlerini tahmin edin.