Czego nas uczy przyroda?

„Zapytaj jednak, proszę, zwierząt domowych, a one cię pouczą, i skrzydlatych stworzeń niebios, a ci opowiedzą. Albo okaż zainteresowanie ziemią, a ona cię pouczy, i oznajmią ci to ryby morskie” (HIOBA 12:7, 8).

OSTATNIO naukowcy i projektanci rzeczywiście często „proszą” rośliny i zwierzęta o „pouczenia”. Dokładnie badają, a następnie próbują skopiować szczegóły budowy różnych organizmów w celu tworzenia i udoskonalania urządzeń. Dział nauki zajmujący się takim naśladownictwem to biomimetyka. Rozważając poniższe przykłady, warto się zastanowić nad tym, komu przypisać zasługę za wymyślenie takich rozwiązań.

Tajemnice płetw wieloryba

Czy konstruktor samolotów może się czegoś nauczyć od humbaka? Wygląda na to, że naprawdę dużo. Dorosły humbak waży około 30 ton, czyli mniej więcej tyle, co ciężarówka z pełnym ładunkiem. Ma stosunkowo sztywny korpus z ogromnymi płetwami podobnymi do skrzydeł. Ten kilkunastometrowy wieloryb zadziwia zwinnością. Podczas żerowania płynie w kierunku powierzchni, zataczając kręgi i wypuszczając pęcherzyki powietrza, które wynoszą do góry skorupiaki i ryby. Dzięki temu ma posiłek podany jak na tacy. Utworzona z pęcherzyków „sieć” miewa czasem jedynie półtora metra średnicy.

Naukowców zaintrygowało, jak zwierzę o dość sztywnym ciele może zataczać tak nieprawdopodobnie ciasne kręgi. Odkryli, że zasadniczą rolę odgrywa tu kształt płetw humbaka. Przednia ich krawędź nie jest gładka, jak w wypadku skrzydeł samolotu, lecz pokryta guzkami.

Guzki te zwiększają siłę nośną i zmniejszają opór wody. Jak to się dzieje? W czasopiśmie Natural History wyjaśniono, że dzięki nim woda opływająca płetwę i nabierająca prędkości porusza się w uporządkowany sposób, i to nawet wtedy, gdy wieloryb płynie do góry pod bardzo dużym kątem. Gdyby krawędź płetwy była idealnie gładka, zwierzę nie mogłoby zataczać tak ciasnych kręgów, ponieważ z tyłu płetwy tworzyłyby się zawirowania, zmniejszające siłę nośną.

Jak można wykorzystać to odkrycie w praktyce? Jeśli zastosuje się je przy budowie skrzydeł samolotu, można zredukować liczbę lotek i innych urządzeń sterujących opływem powietrza. Takie skrzydła będą bezpieczniejsze i łatwiejsze w obsłudze. Specjalista w dziedzinie biomechaniki John Lang wyraził przypuszczenie, że niedługo „każdy odrzutowiec pasażerski będzie miał skrzydła z guzkami podobnymi do tych, jakie podpatrzono na płetwach humbaków”.

Kopiowanie skrzydeł mewy

Oczywiście skrzydła samolotów już wcześniej były kopią ptasich skrzydeł. Ostatnio jednak projektanci posunęli się w tym naśladownictwie jeszcze dalej. Jak podaje New Scientist, „naukowcy z Uniwersytetu Stanu Floryda (...) zbudowali zdalnie sterowany model samolotu, który może tak jak mewa zawisać w powietrzu oraz błyskawicznie pikować lub wzlatywać w górę”.

Mewy wykonują w locie zadziwiające manewry dzięki temu, że mogą zginać skrzydła w stawie łokciowym i barkowym. Wzorowany na tym pomyśle „60-centymetrowy model wyposażony jest w mały silniczek pozwalający za pomocą metalowych prętów poruszać skrzydłami” — wyjaśnia wspomniane czasopismo. Pomysłowo skonstruowane skrzydła umożliwiają samolocikowi zawisanie w powietrzu i nurkowanie pomiędzy wieżowcami. Pracami nad tak sprawną jednostką bardzo interesuje się amerykańskie lotnictwo wojskowe. Chce ją wykorzystywać w wielkich miastach do zapobiegania ewentualnym atakom z użyciem broni chemicznej i biologicznej.

Podpatrywanie gekonów

Wiele można się nauczyć również od zwierząt lądowych. Małe jaszczurki nazywane gekonami potrafią wspinać się po ścianach, a nawet chodzić po suficie. Ich niezwykłe umiejętności znane były już w czasach biblijnych (Przysłów 30:28). Co sprawia, że gekon drwi sobie z grawitacji?

Potrafi on zawisnąć nawet na powierzchni gładkiej jak szkło, ponieważ jego łapki pokryte są mikroskopijnymi włoskowatymi wypustkami. Gekon nie wydziela żadnego kleju, ale wykorzystuje pewne siły fizyczne. Cząsteczki dwóch powierzchni (spodu łapki i podłoża) przylegają do siebie dzięki tak zwanym oddziaływaniom van der Waalsa. Zwykle są one bardzo słabe i siła grawitacji łatwo je pokonuje. Dlatego człowiek nie może wspinać się po ścianach, po prostu przykładając do nich dłonie. Ale tysiące wypustek na łapkach gekona zwiększa powierzchnię styku ze ścianą. Zwielokrotnione oddziaływanie sił van der Waalsa pozwala na utrzymanie niedużego ciała jaszczurki.

Czy badanie nóżek gekona ma jakieś praktyczne zastosowanie? Materiał imitujący ich budowę mógłby rywalizować z popularnymi rzepami, które zresztą również są pomysłem zaczerpniętym z przyrody.a Tygodnik The Economist cytuje badacza, według którego „gekonia taśma” mogłaby być szczególnie użyteczna „w medycynie, gdzie niedopuszczalne jest stosowanie klejów chemicznych”.

Czyja to zasługa?

A oto dalsze przykłady: Amerykański Państwowy Urząd Lotnictwa i Astronautyki (NASA) pracuje nad wielonożnym robotem wzorowanym na budowie skorpiona. Fińscy inżynierowie stworzyli poruszającą się na sześciu nogach maszynę, która omija przeszkody tak, jakby była wielkim owadem. Inni naukowcy zaprojektowali tkaninę z maleńkimi klapkami otwierającymi się podobnie jak łuski szyszek sosnowych. Pewien koncern samochodowy konstruuje zadziwiająco aerodynamiczny pojazd zbliżony kształtem do ryby z rodziny kosterowatych. Prowadzone są też badania wstrząsoodpornych właściwości muszli uchowca, co pozwoli wyprodukować lżejsze i mocniejsze kamizelki kuloodporne.

Przyroda dostarczyła tylu dobrych pomysłów, że powstała już baza danych, w której gromadzi się informacje na temat tysięcy różnych „trików” stosowanych przez rośliny i zwierzęta. Jak podaje The Economist, uczeni mogą w niej znaleźć „naturalne rozwiązania przydatne w pracach projektowych”. Zawartość bazy określana jest jako „patenty biologiczne”. Prawa do uzyskania patentu przysługują zwykle wynalazcy lub firmie zgłaszającej nowy pomysł. Jednak o tej bazie napisano w The Economist: „Nazywając te biomimetyczne sztuczki ‚patentami biologicznymi’, badacze podkreślają po prostu to, że właściwym wynalazcą jest przyroda”.

Ale w jaki sposób natura wpadła na te wszystkie genialne pomysły? Wielu naukowców przypisuje powstanie tych rozwiązań procesom ewolucyjnym, zachodzącym podczas milionów lat prób i błędów. Niektórzy z nich wyciągają jednak inne wnioski. W roku 2005 mikrobiolog Michael Behe napisał w gazecie The New York Times: „Widoczne [w przyrodzie] dowody zaprojektowania pozwalają posłużyć się nieodpartym rozumowaniem: Jeżeli coś chodzi, wygląda i kwacze jak kaczka, a nie ma przekonujących dowodów, że jest to coś innego, to mamy podstawy uznać, że rzeczywiście jest to kaczka”. Behe podsumował: „Nie powinno się odrzucać idei zaprojektowania tylko dlatego, że wydaje się zbyt oczywista”.

Inżynier, który zaprojektuje bezpieczniejsze i wydajniejsze skrzydło samolotu, zasługuje oczywiście na uznanie. Tak samo twórca bardziej uniwersalnego bandaża, materiału do produkcji wygodniejszych ubrań czy sprawniejszego silnika. A producent bez upoważnienia kopiujący czyjeś pomysły może być ścigany przez prawo.

Czy wobec tego wydaje ci się logiczne, że świetnie wykształceni naukowcy, którzy jedynie naśladują — i to w przybliżeniu — rozwiązania podpatrzone w przyrodzie, przypisują zaprojektowanie tych cudów ślepym procesom ewolucyjnym? Skoro wykonanie kopii wymaga udziału inteligentnego twórcy, to co powiedzieć o oryginale? Komu należy się większa chwała — genialnemu artyście czy uczniowi naśladującemu jego metody pracy?

Logiczny wniosek

Po przeanalizowaniu dowodów wskazujących na to, że przyroda została zaprojektowana, dużo osób podziela odczucia psalmisty, który napisał: „Jakże liczne są twe dzieła, Jehowo! Wszystkie je uczyniłeś mądrze. Ziemia jest pełna twych tworów” (Psalm 104:24). Jeden z pisarzy biblijnych, apostoł Paweł, doszedł do podobnego wniosku: „Niewidzialne przymioty [Boga] — jego wiekuista moc i Boskość — są wyraźnie widoczne już od stworzenia świata, gdyż dostrzega się je dzięki temu, co zostało uczynione” (Rzymian 1:19, 20).

Jednak wiele osób szczerze szanujących Biblię i wierzących w Boga uważa, że przy tworzeniu cudów przyrody mógł On wykorzystać ewolucję. Co mówi na ten temat sama Biblia?

[Przypis]

[Napis na stronie 5]

W jaki sposób natura wpadła na tyle genialnych pomysłów?

[Napis na stronie 6]

Komu należy się patent na cuda przyrody?

[Ramka i ilustracje na stronie 7]

Skoro wykonanie kopii wymaga udziału inteligentnego twórcy, to co powiedzieć o oryginale?

Ten wyjątkowo zwrotny samolot ma skrzydła podobne do skrzydeł mewy

Łapki gekona nie brudzą się ani nie zostawiają śladów, a przywierają do każdej powierzchni oprócz teflonowej. „Przyklejanie” i „odklejanie” łapek nie stanowi dla gekona żadnego problemu. Naukowcy próbują stworzyć materiał o podobnych właściwościach

Kształt „rybki pudełkowej” ma zadziwiające właściwości aerodynamiczne, co zainspirowało projektantów samochodów

[Prawa własności]

Samolot: Kristen Bartlett/​University of Florida; łapka gekona: Breck P. Kent; ryba i samochód: Mercedes-Benz USA

[Ramka i ilustracje na stronie 8]

INSTYNKT POZWALA IM ODNALEŹĆ DROGĘ

Wiele zwierząt ‛wykazuje instynktowną mądrość’ w sposobie odnajdywania drogi do celu (Przysłów 30:24, 25). Rozważmy dwa przykłady.

◼ Mrówcza kontrola ruchu Skąd mrówki poszukujące pokarmu wiedzą, jak wrócić do mrowiska? Brytyjscy naukowcy odkryli, że oprócz oznaczania szlaku wydzielinami zapachowymi niektóre mrówki posługują się geometrią. Na przykład mrówki faraona „wydeptują ścieżki rozchodzące się z gniazda promieniście i rozwidlające się pod kątem 50—60 stopni” — informuje czasopismo New Scientist. Dlaczego tworzą akurat taki wzór? Robotnica, która wraca do gniazda i dociera do rozstajów, instynktownie wybiera łagodniejszy zakręt i w ten sposób trafia na właściwą ścieżkę. Jak czytamy we wspomnianym czasopiśmie, „kształt rozwidlających się ścieżek usprawnia poruszanie się mrówek (szczególnie gdy chodzą w dwóch kierunkach) oraz zapobiega marnowaniu energii wskutek błądzenia”.

◼ Ptasie kompasy Wiele ptaków potrafi z niebywałą dokładnością nawigować podczas dalekich podróży, i to niezależnie od pogody. Jak to robią? Odkryto, że wyczuwają pole magnetyczne Ziemi. W czasopiśmie Science napisano jednak, że „linie pola magnetycznego w różnych miejscach mogą odbiegać od ogólnego wzoru i nie zawsze wskazują północ”. Dlaczego ptaki nie dają się zmylić? Najwyraźniej przy każdym zachodzie słońca korygują wskazania swego „kompasu”. Ale ponieważ słońce w zależności od szerokości geograficznej i pory roku nie zawsze znika za horyzontem dokładnie na zachodzie, naukowcy podejrzewają, że ptaki są wyposażone „w zegar biologiczny, dzięki któremu znają porę roku”.

Kto wszczepił mrówkom znajomość zasad geometrii? Kto wyposażył ptaki w kompas, zegar biologiczny i mózg zdolny do analizowania informacji podawanych przez te instrumenty? Ślepa ewolucja czy inteligentny Stwórca?

[Prawa własności]

© E.J.H. Robinson 2004