Hvað má læra af náttúrunni?

„Spyr þú skepnurnar, og þær munu kenna þér, fugla loftsins, og þeir munu fræða þig, eða villidýrin, og þau munu kenna þér, og fiskar hafsins munu kunngjöra þér.“ — JOBSBÓK 12:7, 8.

VÍSINDAMENN og verkfræðingar hafa á síðustu árum látið jurtir og dýr jarðar kenna sér í mjög bókstaflegum skilningi. Þeir rannsaka hönnunarlausnir lífríkisins og herma síðan eftir þeim til að þróa nýjar vörur og betrumbæta alls konar vélar og tæki. Þetta er fræðigrein sem kalla mætti lífhermifræði. Þegar þú skoðar dæmin hér á eftir skaltu spyrja þig hver eigi í raun og veru heiðurinn af þeim hönnunarlausnum sem er að finna í ríki náttúrunnar.

Bægsli hvalanna

Flugvélahönnuðir virðast geta lært sitthvað af hnúfubaknum. Fullorðinn hnúfubakur vegur um 30 tonn eða á við stóran, fullhlaðinn flutningabíl. Hvalurinn er um 12 metra langur, með fremur stífan bol og tvö stór bægsli sem eru ekki ósvipuð vængjum. En þrátt fyrir þyngdina og stærðina er dýrið ótrúlega lipurt í sjónum. Hnúfubakur í fæðuleit á það til að synda upp á við í gormlaga sveiflu undir torfu af krabbadýrum eða fiski. Í leiðinni blæs hann frá sér straumi af loftbólum sem mynda nokkurs konar „net“ í kringum bráðina. Loftbólunetið er oft ekki nema einn og hálfur metri í þvermál en með þessum hætti tekst hvalnum að reka bráðina upp að yfirborðinu þar sem hann getur svo gleypt hana í einum munnbita.

Vísindamönnum lék sérstök forvitni á að vita hvernig hvalurinn getur synt í hringi sem virðast allt of litlir fyrir þetta stóra og stífa flikki. Þeir uppgötvuðu að leyndardómurinn var fólginn í lögun bægslanna. Fremri kantar bægslanna eru ekki sléttir eins og flugvélarvængir heldur ójafnir  af því að þeir eru alsettir svonefndum hnúfum.

Þegar hvalurinn smýgur gegnum sjóinn virðast hnúfurnar auka lyftikraftinn og draga úr viðnámi. Hvernig? Í tímaritinu Natural History kemur fram að hnúfurnar valdi því að sjórinn renni með mjúkum snúningi meðfram efra borði bægslanna, jafnvel þegar hvalurinn klifrar mjög hratt. Ef frambrún bægslanna væri slétt myndi sjórinn hvirflast og þyrlast aftan við bægslin og hvalurinn gæti þá ekki synt í eins þrönga hringi og hann gerir.

Hvaða hagnýtt gildi hefur þessi uppgötvun? Ef flugvélarvængir væru hannaðir með hliðsjón af henni væri trúlega hægt að komast af með færri vængbörð og vélrænan búnað til að breyta loftflæðinu. Slíkir vængir ættu að vera öruggari og auðveldara að halda þeim við. John Long, sem er sérfróður um aflfræði lífs, telur að einn góðan veðurdag sé „meira en hugsanlegt að hver einasta þota verði með hnúfur eins og á bægslum hnúfubaksins“.

Vængir máfsins

Flugvélarvængir eru auðvitað eftirlíking fuglsvængja. En verkfræðingar hafa ekki alls fyrir löngu náð nýjum áfanga í því að líkja eftir vængjum fuglanna. Í tímaritinu New Scientist er greint frá því að „vísindamenn við Flórídaháskóla hafi smíðað frumgerð mannlausrar, fjarstýrðrar flugvélar sem geti svifið, tekið dýfur og klifrað hratt eins og máfur“.

Máfar eiga einstaka flugfimi sína því að þakka að þeir geta beygt vængina um axlarlið og olnboga. Í fjarstýrðu flugvélinni, sem er 60 sentímetrar á lengd, er hermt eftir þessari hreyfigetu vængsins og „lítill hreyfill notaður til að stýra málmstöngum sem hreyfa vængina“, að sögn tímaritsins. Þessi snjalla hönnun vængjanna gerir að verkum að smágerð flugvélin getur svifið og steypt sér niður á milli hárra bygginga. Bandaríska flughernum er mikið í mun að smíða liprar flugvélar af þessu tagi til að auðvelda leit að efna- og sýklavopnum í stórborgum.

Fætur gekkósins

Við mennirnir höfum einnig margt að læra af landdýrum. Gekkóinn er smávaxin eðla sem getur klifrað upp veggi og gengið á hvolfi neðan í loftum húsa. Hún var jafnvel þekkt á biblíutímanum fyrir þennan einstaka hæfileika sinn. (Orðskviðirnir 30:28, NW) Hvernig fer gekkóinn að því að bjóða þyngdarlögmálinu byrginn?

 Fætur gekkósins eru þaktir afar fíngerðum burstum og það eru þeir sem gera honum kleift að loða jafnvel við spegilslétta fleti. Fæturnir gefa ekki frá sér neitt límkennt efni heldur byggist viðloðunin á veikum sameindakröftum. Ofurveikur aðdráttarkraftur, svonefndur van der Waals-kraftur, myndast milli sameindanna í burstunum á fótum gekkósins og í fletinum sem fætur hans snerta. Allajafna er þyngdaraflið miklu sterkara en þessi aðdráttarkraftur og það er ástæðan fyrir því að við getum ekki klifrað upp vegg með því einu að leggja flata lófana á hann. Hinir örsmáu burstar á fótum gekkósins stækka hins vegar snertiflötinn. Þegar van der waalskrafturinn í þúsundum bursta á fótum gekkósins leggst saman verður hann nógu sterkur til þess að hin smágerða eðla getur haldið sér í loft og veggi.

Hvaða notagildi hefur þessi uppgötvun? Við getum hugsað okkur að það megi líkja eftir fótum gekkósins og búa til gerviefni sem hægt væri að nota í staðinn fyrir franska rennilásinn — og hugmyndin að baki honum er reyndar einnig tekin að láni frá náttúrunni. * Tímaritið The Economist hefur eftir vísindamanni að „gekkólímband“ gæti komið að sérstaklega góðum notum „á sviði lækninga þar sem efnafræðilegu lími verður ekki komið við“.

Hver á skilið að fá heiðurinn?

Bandaríska geimvísindastofnunin er að þróa vélmenni með átta fætur sem gengur eins og sporðdreki. Finnskir verkfræðingar eru búnir að hanna dráttarvél sem gengur á sex fótum og getur klifrað yfir hindranir rétt eins og risavaxið skordýr. Vísindamenn hafa fundið upp fataefni með smágerðum spjöldum sem herma eftir því hvernig furuköngull opnast og lokast. Bílaframleiðandi er að hanna faratæki sem líkir eftir töskufiskum en þeir hafa einstaklega lítið viðnám í vatni. Og þá er að nefna vísindamenn sem eru að rannsaka skel sæeyrans en hún býr yfir einstæðum höggdeyfandi eiginleikum. Markmiðið er að hanna skotheld vesti sem eru léttari og sterkari en fyrri gerðir.

Náttúran hefur verið kveikja svo margra góðra hugmynda að vísindamenn hafa búið til gagnagrunn þar sem skráðar eru þúsundir ólíkra líffræðilegra kerfa. Vísindamenn geta leitað í gagnagrunninum að „lausnum náttúrunnar á hönnunarvandamálum sínum,“ að sögn tímaritsins The Economist. Hin náttúrlegu kerfi, sem skráð eru í gagnagrunninum, eru kölluð „einkaleyfi náttúrunnar“. Hver sá maður eða fyrirtæki, sem fær skráð einkaleyfi fyrir nýrri hugmynd eða vél, telst eiga leyfið. The Economist segir um áðurnefndan gagnagrunn: „Með því að kalla hinar líffræðilegu brellur ‚einkaleyfi náttúrunnar‘ eru vísindamenn einungis að leggja áherslu á að einkaleyfið tilheyri eiginlega náttúrunni.“

Hvernig fékk náttúran allar þessar snjöllu hugmyndir? Margir vísindamenn myndu svara því til að hinar hugvitssamlegu hönnunarlausnir hafi orðið til á þann hátt að náttúran hafi „prófað sig áfram“ á margra milljóna ára þróunarferli. En ýmsir vísindamenn eru á annarri skoðun. Lífefnafræðingurinn Michael Behe grípur til skemmtilegs orðtaks enskrar tungu og segir í The New York Times 7. febrúar 2005: „Hin sterku einkenni hönnunar [í náttúrunni] gera okkur kleift að setja fram einfalda og afar sannfærandi röksemd: Ef það gengur eins og önd, kvakar eins og önd og lítur út eins og önd getum við dregið þá ályktun að það sé önd, nema við höfum sterk rök fyrir hinu gagnstæða.“ Og hvaða ályktun dregur hann? „Við ættum ekki að vísa hönnun á bug einfaldlega vegna þess að hún er svo augljós.“

Verkfræðingur, sem hannar öruggari og betri flugvélarvængi, ætti auðvitað að fá heiðurinn af verki sínu. Sömuleiðis á uppfinningamaður, sem hannar fjölhæfari sáraumbúðir, þægilegra fataefni eða hagkvæmara ökutæki, skilið að fá viðurkenningu fyrir verk sitt. Það getur meira að segja varðað við lög að apa eftir hönnun annars manns án þess að viðurkenna höfundarrétt hans eða gefa honum heiðurinn.

Finnst þér þá rökrétt hjá færum vísindamönnum að eigna tilviljunarkenndri þróun heiðurinn af þeim snilldarlausnum í ríki náttúrunnar sem þeir herma eftir á ófullkominn hátt til að leysa  verkfræðileg viðfangsefni sín? Ef það þarf vitiborinn hönnuð til að búa til eftirlíkingu, hvað þá um frummyndina? Hvor á meiri heiður skilinn, meistarinn eða lærlingurinn sem líkir eftir aðferðum hans?

Rökrétt ályktun

Margt hugsandi fólk, sem virðir fyrir sér hönnunina í ríki náttúrunnar, tekur undir með sálmaskáldinu sem söng: „Hversu mörg eru verk þín, Drottinn, þú gjörðir þau öll með speki, jörðin er full af því, er þú hefir skapað.“ (Sálmur 104:24) Biblíuritarinn Páll komst að sömu niðurstöðu. Hann skrifaði: „Hið ósýnilega eðli [Guðs], bæði hans eilífi kraftur og guðdómleiki, er sýnilegt frá sköpun heimsins, með því að það verður skilið af verkum hans.“ — Rómverjabréfið 1:19, 20.

Margt einlægt fólk, sem virðir Biblíuna og trúir á Guð, aðhyllist samt sem áður þá hugmynd að Guð kunni að hafa notað þróun til að skapa undur náttúrunnar. Hvað kennir Biblían þar að lútandi?

[Neðanmáls]

[Innskot á blaðsíðu 5]

Hvernig fékk náttúran svona margar snilldarhugmyndir?

[Innskot á blaðsíðu 6]

Hver á einkaleyfið á hönnunarlausnum náttúrunnar?

 [Rammi/myndir á blaðsíðu 7]

Ef það þarf vitiborinn hönnuð til að búa til eftirlíkingu, hvað þá um frummyndina?

Vængir þessarar lipru flugvélar líkja eftir vængjum máfsins.

Fætur gekkósins verða aldrei óhreinir, skilja aldrei eftir sig spor, loða við allt nema Teflon og grípa og sleppa án mikillar áreynslu. Vísindamenn eru að reyna að líkja eftir þeim.

Hugmyndabíll hefur verið smíðaður með hliðsjón af ótrúlega litlu viðnámi töskufisksins.

[Credit line]

Flugvél: Kristen Bartlett/ University of Florida. Fótur gekkós: Breck P. Kent. Töskufiskur og bifreið: Mercedes-Benz USA.

[Rammi/mynd á blaðsíðu 8]

RATVÍS AF EÐLISHVÖT

Mörg dýr eru „vitrir spekingar“ að því leyti að þau rata sína leið um jörðina af eðlishvöt. (Orðskviðirnir 30:24, 25) Lítum á tvö dæmi.

◼ Umferðarstjórn maura Hvernig rata maurar heim í búið eftir að hafa farið út í fæðuleit? Breskir vísindamenn hafa uppgötvað að sumar maurategundir beita bæði lyktarmerkjum og flatarmálsfræði til að marka slóðir sem auðvelda þeim að rata heim á ný. Faraómaurar „troða slóðir út frá búinu sem mynda 50 til 60 gráðu horn þar sem þær kvíslast“. Þetta kemur fram í tímaritinu New Scientist. Hvað er merkilegt við það? Þegar maur er á heimleið og kemur að gatnamótum velur hann af eðlishvöt þá slóð sem víkur minnst frá beinni stefnu en hún liggur alltaf heim. „Þessar greinóttu slóðir liggja þannig að umferðarþunginn eftir slóðakerfinu verði sem hagkvæmastur, einkum þegar straumurinn liggur í báðar áttir, og hver maur sóar þá ekki orku með því að fara í ranga átt,“ segir í greininni.

◼ Áttavitar fugla Ratvísi margra fugla er með ólíkindum og eiga þeir þó oft um langan veg að fara í alls konar veðri. Hvernig rata þeir rétta leið? Vísindamenn hafa uppgötvað að fuglar geta skynjað segulsvið jarðar. En eins og fram kemur í tímaritinu Science er „segulstefnan oft breytileg frá einum stað til annars og vísar ekki alltaf í hánorður“. Hvað kemur þá í veg fyrir að fuglarnir villist af leið? Fuglar virðast fínstilla hinn innbyggða áttavita eftir sólsetri hvert kvöld. En nú er sólsetursáttin breytileg eftir breiddargráðum og árstíðum. Vísindamenn telja því að fuglarnir hljóti að hafa innbyggða „lífklukku sem segi þeim hver árstíminn er“ þannig að þeir geti vegið upp á móti breytingunum, að því er tímaritið segir.

Hver kenndi maurunum flatarmálsfræði? Hver gaf fuglunum áttavita, lífklukku og heilabú sem er fært um að vinna úr þeim upplýsingum sem berast frá þessum skynfærum? Var það þróun sem stjórnaðist af tilviljun? Eða var það gáfaður skapari?

[Credit line]

© E.J.H. Robinson 2004