Ko māca daba?

”Prasi dzīvniekiem, tie tevi pamācīs, un debesu putniem, — tie tev pavēstīs; vai jautā zemes tārpiem, un tie tevi pamācīs, un jūras zivis tev to izstāstīs.” (ĪJABA 12:7, 8.)

PĒDĒJOS gadu desmitos zinātnieki un inženieri vārda tiešā nozīmē ir ļāvuši augiem un dzīvniekiem viņus pamācīt. Viņi pētī un cenšas atdarināt dažādu dzīvo organismu uzbūves un darbības mehānismus, lai izstrādātu jaunus produktus, kā arī atrastu jaunus tehniskus risinājumus un uzlabotu esošos. Ir pat izveidojusies vesela zinātnes nozare, biomimētika, kas nodarbojas tieši ar šādiem pētījumiem. Aplūkosim dažus piemērus un padomāsim: ”Kurš ir pelnījis saņemt atzinību par šīm dabas konstrukcijām?”

Vaļa spuras

Ko aviokonstruktori var mācīties no kuprvaļiem? Izrādās, ka šie radījumi viņiem var iemācīt kādu ļoti noderīgu lietu. Pieaudzis kuprvalis sver aptuveni 30 tonnas — kā piekrauts kravas automobilis —, un tam ir samērā stīvs ķermenis ar lielām, spārniem līdzīgām krūšu spurām. Tomēr šis vairāk nekā 12 metru garais dzīvnieks ūdenī ir neparasti veikls. Piemēram, kad kuprvalis barojas, tas mēdz celties ūdenī uz augšu zem maltītei nolūkotā vēžveidīgo vai sīku zivju bara, spirāliski mezdams apļus un nepārtraukti izlaizdams burbuļu straumi. Vēzīši vai mazās zivtiņas pie ūdens virsmas tiek sakopoti cilindriskajā burbuļu ”tīklā”, kura diametrs ir tikai kāds pusotrs metrs, un valis ērti var norīt tos visus vienā kampienā.

Zinātniekus sevišķi interesēja jautājums, kā milzīgajam dzīvniekam, kas neizceļas ar lokanību, izdodas mest tik ciešus lokus, un pētījumos viņi noskaidroja, ka vaļa kustīguma atslēga slēpjas tā krūšu spuru uzbūvē. Spuras priekšējā šķautne kuprvalim ir nevis gluda kā lidmašīnas spārns, bet rievaina — to izrobo mezglainu izciļņu rinda.

Kad vaļa ķermenis šķeļ ūdeni, izciļņi palielina ūdens cēlējspēku un samazina ūdens pretestību. Kā tas notiek? Žurnālā Natural History paskaidrots, ka pat tad, ja valis peld augšup ļoti stāvā leņķī, izaugumi liek ūdenim paātrināti plūst pār spurām, izkārtojoties vienmērīgās virpuļveida straumēs. Ja spuras šķautne būtu gluda, valis, peldēdams augšup, nespētu riņķot tik mazos apļos, jo ūdens aiz spuras būtu sakults mutuļos un neceltu vali uz augšu.

Kādu praktisku izmantojumu zinātnieki saskata šim atklājumam? Ja lidmašīnas spārnu veidotu pēc kuprvaļa spuras principa, acīmredzot tam vajadzētu mazāk aizspārņu un citu mehānismu, kas maina gaisa plūsmu. Tādi spārni būtu drošāki, un tos būtu vieglāk uzturēt tehniskā kārtībā. Biomehānikas speciālists Džons Longs ir pārliecināts, ka, ļoti iespējams, jau pavisam drīzā nākotnē ”visām reaktīvajām lidmašīnām uz spārniem būs tādi paši puni kā uz kuprvaļa spurām”.

Kaijas spārni

Protams, lidmašīnas spārni jau tāpat ir atdarinājums — tie veidoti pēc putna spārnu parauga. Taču nesen inženieri ir spēruši soli tālāk šī atdarinājuma pilnveidošanā. ”Floridas universitātes zinātnieki ir uzbūvējuši tālvadāmu lidmašīnas modeli, kas var karāties gaisā uz vietas, pikēt un krasi uzņemt augstumu tāpat kā kaija,” stāstīts žurnālā New Scientist.

Kaijas savus akrobātiskos manevrus gaisā veic, locītavās ieliekdamas spārnus. Kā var lasīt minētajā žurnālā, kopējot šāda salokāma spārna konstrukciju, 61 centimetru garajā lidmašīnas modelī iebūvēts neliels motors, kas darbina mehānismu, kurš ar metālu stieņu sistēmas palīdzību kustina spārnus. Atjautīgi konstruētie spārni ļauj lidaparātam karāties gaisā un pikēt starp debesskrāpjiem. ASV Gaisa kara spēki vēlas uzbūvēt šādu lidaparātu, lai ar tā palīdzību lielās pilsētās meklētu ķīmiskos un bioloģiskos ieročus.

Gekona pēdas

Cilvēki var mācīties arī no tiem dzīvniekiem, kas skraida pa zemi. Piemēram, tāda neliela ķirzaka kā gekons prot rāpties pa sienām un pat staigāt pa griestiem, karājoties ar galvu uz leju. Kāpēc gekons nekrīt lejā?

Spēju noturēties pat uz tādas virsmas, kas ir gluda kā stikls, gekonam piešķir milzīgs daudzums mikroskopisku sariņu, kas klāj tā pirkstu spilventiņus. Gekona pēdas neizdala nekādu lipīgu vielu. Līmes vietā ķirzaka izmanto vājus starpmolekulārus spēkus. Molekulas uz divām saskarē esošajām virsmām — uz gekona pēdas un sienas — turas kopā, jo starp tām darbojas ļoti vāji savstarpējas pievilkšanās spēki, ko dēvē par van der Vālsa spēkiem. Parasti gravitācija viegli pārvar šos spēkus, tāpēc cilvēks nevar uzrāpties pa sienu, tikai stingri spiežot pie tās plaukstas. Taču gekona pēdu smalkie sariņi ievērojami palielina laukumu, kas ir saskarē ar sienu, pa kuru ķirzaka rāpjas. Van der Vālsa spēki, kas darbojas starp visiem šiem neskaitāmajiem sariņiem un sienas virsmu, kopsummā ir pietiekami spēcīgi, lai noturētu nelielās ķirzakas svaru.

Kā šo atklājumu varētu izmantot cilvēki? Piemēram, sintētiski materiāli, kas imitē gekona pēdu, varētu kļūt par alternatīvu citam materiālam, kura ideja arī ir aizgūta no dabas, — līplentei jeb Velcro.a Žurnālā The Economist citēti kāda zinātnieka vārdi, ka ”gekonmateriāla plāksteri”, iespējams, būtu sevišķi noderīgi medicīnā, kur nevar lietot no dažādām sintētiskām vielām izgatavotus lipīgus materiālus.

Kuram pienākas atzinība?

Tamlīdzīgu piemēru uzskaitījumu varētu turpināt vēl ilgi. Amerikā Nacionālā aeronautikas un kosmosa pārvalde (NASA) patlaban strādā pie daudzkājaina robota izveides, kurš staigātu līdzīgi skorpionam, un Somijā inženieri jau ir izgatavojuši seškājainu traktoru, kas kāpj pāri šķēršļiem kā gigantisks kukainis. Zinātnieki ir izstrādājuši audumu, ko klāj smalkas zvīņveidīgas plāksnītes, kuras atveras un aizveras kā čiekura zvīņas. Kāds autokoncerns būvē automobili, kura konstrukcijā par paraugu ņemta koferzivs, kas pārsteidzoši viegli pārvar ūdens pretestību. Citi savukārt pētī jūrasausu čaulu amortizējošās īpašības cerībā izgatavot vieglākas un izturīgākas bruņuvestes.

Cilvēki ir aizguvuši no dabas tik daudz lielisku ideju, ka zinātnieki pat ir izveidojuši datubāzi, kurā uzskaitīts tūkstošiem bioloģisku sistēmu. Pētnieki to var izmantot, lai sameklētu ”dabas risinājumu savām tehnoloģiskajām problēmām”, teikts žurnālā The Economist. Šīs dabā sastopamās sistēmas, kas uzskaitītas datubāzē, tiek dēvētas par ”bioloģiskajiem patentiem”. Parasti patenta īpašnieks ir persona vai uzņēmums, kas likumā noteiktajā kārtībā ir reģistrējis jaunu ideju vai iekārtu. Rakstā par minēto datubāzi žurnālā The Economist ir sacīts: ”Nosaucot biomimētiskās idejas par bioloģiskajiem patentiem, zinātnieki tikai uzsver faktu, ka būtībā daba ir patentu īpašnieks.”

Bet kā daba ir nonākusi pie visām šīm spožajām idejām? Daudzi zinātnieki dabā vērojamo atjautīgo konstrukciju izveidi piedēvē miljoniem gadu ilgam evolūcijas procesam, kas darbojas pēc izmēģinājumu un kļūdu principa. Turpretī citi zinātnieki izdara citādu secinājumu. Pārfrāzējot pazīstamu izteicienu, bioķīmiķis Maikls Bīhijs 2005. gadā žurnālā The New York Times rakstīja: ”[Dabā] skaidri saskatāmās saprātīgi veidotās konstrukcijas ļauj izmantot ārkārtīgi vienkāršu argumentu: ja kaut kas izskatās kā pīle, soļo kā pīle un pēkšķ kā pīle, tad, trūkstot pārliecinošiem pierādījumiem par pretējo, mums ir tiesības uzskatīt, ka tā tiešām arī ir pīle.” Ko viņš gribēja teikt ar šiem vārdiem? ”Nav pamata atmest saprātīgas radīšanas ideju tāpēc vien, ka tā ir tik acīmredzama.”

Aviokonstruktors, kas izstrādājis drošāku un efektīvāku lidmašīnas spārna konstrukciju, bez šaubām, būtu pelnījis atzinību par savu izgudrojumu. Tāpat arī izgudrotājam, kas radījis labāku un ērtāku pārsienamo materiālu vai audumu, vai automobili, vai jebko citu, pienāktos atzinība par viņa veikumu. Kā zināms, ja kāds ražotājs kopē cita izgudrojumu, bet atsakās atzīt īstā izgudrotāja autortiesības, šo ražotāju var apsūdzēt kriminālā pārkāpumā.

Augstu izglītoti speciālisti, cenzdamies kopēt dabas paraugus, lai risinātu sarežģītas inženiertehniskas problēmas, būtībā spēj izveidot tikai primitīvu oriģināla atdarinājumu. Vai šķiet loģiski, ka tomēr viņi par oriģinālo ideju ģeniālo izgudrotāju uzskata evolūcijas procesu, kam nepiemīt nekāds saprāts? Ja ir vajadzīgs saprātīgs izgudrotājs, lai izveidotu kopiju, ko tad lai saka par oriģinālu? Kuram pienākas lielāks gods — izcilam meistaram, kas izgudrojis jaunu paņēmienu, vai māceklim, kas atdarina viņa tehniku?

Loģisks secinājums

Pārdomājot ģeniālos izgudrojumus, kas sastopami dabā, daudzi piekrīt psalma vārdiem: ”Cik lieli ir Tavi darbi, ak Kungs! Cik daudz ir to, un tos visus Tu esi ar gudrību radījis; zeme ir Tavu radījumu pilna.” (Psalms 104:24.) Līdzīgu atzinumu izteica arī apustulis Pāvils, kurš Bībelē rakstīja: ”[Dieva] neredzamās īpašības, tiklab viņa mūžīgā vara kā viņa dievišķība, kopš pasaules radīšanas gara acīm saskatāmas viņa darbos.” (Romiešiem 1:19, 20.)

Tomēr daudzi ticīgi cilvēki, kas dziļi ciena Bībeli, domā, ka Dievs ir izmantojis evolūciju, lai radītu tos daudzos brīnumus, ko mēs redzam dabā. Ko šajā jautājumā māca Bībele?

[Zemsvītras piezīme]

[Izceltais teksts 5. lpp.]

Kā daba ir nonākusi pie visām šīm spožajām idejām?

[Izceltais teksts 6. lpp.]

Kurš ir dabas patentu īpašnieks?

[Papildmateriāls/Attēli 7. lpp.]

Ja ir vajadzīgs saprātīgs izgudrotājs, lai izveidotu kopiju, ko tad lai saka par oriģinālu?

Šis lidmašīnas modelis, kam piemīt izcila manevrētspēja, konstruēta, atdarinot kaijas spārnu uzbūvi

Gekona pēda nenotraipās un pati neatstāj traipus, pieķeras pie jebkura materiāla, izņemot teflonu, un piekļaujas virsmai un atraujas no tās ar minimālu piepūli. Zinātnieki cenšas to atdarināt

Koferzivs ir iedvesmojusi autoražotājus izstrādāt jaunu automašīnas modeli

[Norādes par autortiesībām]

Lidmašīna: Kristen Bartlett/ University of Florida; gekona pēda: Breck P. Kent; koferzivs un automašīna: Mercedes-Benz USA

[Papildmateriāls/Attēli 8. lpp.]

NAVIGĀCIJAS INSTINKTI

Daudziem radījumiem piemīt navigācijas instinkti, kas tiem palīdz orientēties gan tuvos, gan tālos ceļojumos pa mūsu planētu. Aplūkosim divus piemērus.

◼ Skudru satiksme. Kā skudras, kas devušās meklēt barību, atrod ceļu atpakaļ uz pūzni? Lielbritānijā zinātnieki atklāja, ka, lai atvieglotu atceļa atrašanu, dažas sugas ne tikai iezīmē takas ar īpašu smaržu, bet arī veido taku tīklu pēc noteiktiem ģeometriskiem principiem. Piemēram, kā stāstīts žurnālā New Scientist, faraonskudru takas, kas no ligzdas iet uz visām pusēm, sazarojumos veido 50 līdz 60 grādu leņķi. Kāds no tā labums? Kad skudra dodas atpakaļ uz ligzdu un nonāk pie sazarojuma, tā instinktīvi nogriežas pa to ceļu, kas vismazāk novirzās sāņus, tāpēc galu galā skudra neizbēgami atgriežas mājās. ”Šāda sazarojumu sistēma optimizē skudru plūsmu pa taku tīklu, jo īpaši tad, ja kustība pa takām notiek vienlaikus abos virzienos,” teikts minētajā žurnālā, ”un līdz minimumam samazina enerģijas daudzumu, ko atsevišķi īpatņi iztērē, noklīstot nepareizā virzienā.”

◼ Putnu kompass. Daudzi putni spēj ārkārtīgi precīzi orientēties ļoti garos ceļojumos, turklāt jebkādos laika apstākļos. Kāds ir to navigācijas noslēpums? Zinātnieki ir atklājuši, ka putni spēj sajust Zemes magnētisko lauku. Taču magnētiskā lauka līnijas pa visu zemeslodi ”neizkārtojas vienmērīgi un ne vienmēr rāda tieši uz ziemeļiem”, atzīmēts žurnālā Science. Kāpēc gājputni tomēr nenomaldās? Cik var spriest, tie katru vakaru pieregulē savu iekšējo kompasu attiecībā pret rietošo sauli. Tā kā saulrieta vieta mainās atkarībā no ģeogrāfiskā platuma un gadalaika, zinātnieki domā, ka putni, visticamāk, koriģē šo izmaiņu radītās novirzes pēc sava ”bioloģiskā pulksteņa, pēc kura tie nosaka gadalaiku”, stāstīts Science.

Kas ir iemācījis skudrām ģeometriju? Kas ir devis putniem iekšēju kompasu, bioloģisku pulksteni un smadzenes, kas spēj interpretēt šo instrumentu rādījumus? Bezpersoniska evolūcija, kam nav nekāda saprāta, vai saprātīgs Radītājs?

[Norāde par autortiesībām]

© E.J.H. Robinson 2004