Mitä luonto opettaa?

”Kysypä kotieläimiltä, niin ne opettavat sinua, ja taivaiden siivekkäiltä, niin ne kertovat sinulle. Tai ole kiinnostunut maasta, niin se opettaa sinua, ja meren kalat julistavat sinulle.” (JOB 12:7, 8)

TIEDEMIEHET ja insinöörit ovat viime vuosina antaneet kasvien ja eläinten opettaa heitä hyvin kirjaimellisessa mielessä. He tutkivat ja jäljittelevät niiden rakenteita voidakseen kehittää uusia tuotteita ja parantaa entisten ominaisuuksia. Alaa kutsutaan biomimetiikaksi. Pohtiessasi seuraavia esimerkkejä kysy itseltäsi: kenelle kuuluu kunnia näistä rakenteista?

Valaan rintaevät

Mitä lentokonesuunnittelijat voivat oppia ryhävalaasta? Ilmeisesti paljonkin. Aikuinen ryhävalas painaa noin 30 tonnia – saman verran kuin täydessä lastissa oleva rekka-auto – ja sillä on suhteellisen kankea ruumis, jossa on suuret, siipimäiset rintaevät. Tämä toistakymmentä metriä pitkä eläin liikkuu veden alla hämmästyttävän sulavasti. Esimerkiksi saalistaessaan se saattaa uida spiraalimaisesti ympyrää yläpuolellaan olevaa äyriäis- tai kalaparvea kohti päästäen samalla ilmaa puhallusaukostaan. Näin syntyy ehkä vain puolitoista metriä laaja sylinterin muotoinen ilmakuplaverkko, johon pintavedessä olevat eläimet jäävät saarroksiin. Sitten valas hotkaisee kerralla koko annoksen suihinsa.

Tutkijoita on kiinnostanut erityisesti se, miten tuo kankea eläin pystyy uimaan mahdottoman pieneltä tuntuvaa ympyrää. He ovat saaneet selville, että salaisuus piilee sen rintaevien muodossa. Niiden etureuna ei ole lentokoneiden siipien tapaan tasainen vaan pykäläinen: siinä on ulkonevia kyhmyjä rivissä.

Kun valas halkoo vettä, kyhmyt parantavat nostetta ja vähentävät veden vastusta. Natural History -lehdessä selitetään, että kyhmyt saavat veden kulkemaan evän yli hallittuna pyörteenä kiihtyvällä nopeudella, vaikka valas uisi ylöspäin hyvin jyrkässä kulmassa. Jos evässä olisi tasainen etureuna, nousu näin pienessä ympyrässä ei onnistuisi, koska vesi kiertäisi ja pyörteilisi evän takana hallitsemattomasti eikä synnyttäisi nostetta.

Mitä käytännön sovelluksia tämän havainnon perusteella on luvassa? Jos lentokoneiden siivissä olisi samanlainen rakenne, laskusiivekkeitä ja muita ilmavirtaa sääteleviä mekanismeja tarvittaisiin luultavasti vähemmän. Siivet olisivat tällöin myös turvallisempia ja niiden huoltaminen olisi helpompaa. Biomekaniikan asiantuntija John Long uskoo, että lähitulevaisuudessa ”ryhävalaan rintaevien kyhmyjä voidaan hyvinkin nähdä joka ikisessä suihkukoneessa”.

Lokin siipi

Lentokoneiden siivet jäljittelevät jo nyt lintujen siipiä. Insinöörit ovat kuitenkin äskettäin yltäneet tässä suhteessa aivan uusiin ulottuvuuksiin. New Scientist -lehti kertoo, että ”Floridan yliopiston tutkijat ovat – – rakentaneet kauko-ohjattavan lentokoneen prototyypin, joka pystyy lokin tavoin liitelemään, tekemään syöksyjä ja nostamaan korkeutta nopeasti”.

Lokkien näyttävä lento perustuu siihen, että ne pystyvät taittamaan siipensä kyynär- ja olkanivelistä. Tämän mallin mukaisesti tuossa ”60 senttimetriä pitkässä prototyypissä on pieni moottori, jonka avulla hallitaan siipiä liikuttelevia metallisauvoja”, lehti kuvailee. Taitavasti suunniteltujen siipiensä ansiosta pienkone voi liidellä ja tehdä syöksyjä korkeiden rakennusten välissä. Yhdysvaltain ilmavoimat on kiinnostunut kehittämään tämäntyyppistä nopealiikkeistä konetta kemiallisten ja biologisten aseiden etsintään suurkaupungeissa.

Gekkoliskon jalat

Maaeläimilläkin on paljon opetettavaa. Esimerkiksi pieni gekkolisko pystyy kiipeämään seiniä pitkin ja tarrautumaan ylösalaisin kattoon, vaikka pinta olisi peilinsileä. Eläin tunnettiin tästä hämmästyttävästä kyvystä jo Raamatun aikoina (Sananlaskut 30:28). Mikä on painovoimaa uhmaavan gekon salaisuus?

Liskon jalkojen pohja on täynnä pikkuriikkisiä harjaksia. Jaloista ei erity mitään liimamaista ainetta, vaan tarttuvuus perustuu molekyylien väliseen hyvin heikkoon voimaan: kahden pinnan molekyyleja vetävät yhteen niin sanotut van der Waalsin voimat. Tavallisesti painovoima kumoaa nämä voimat helposti, minkä vuoksi ihminen ei voi kiivetä seinää pitkin siten, että vain painaisi kämmenensä sitä vasten. Gekkoliskon jalkojen pienet harjakset kasvattavat kuitenkin pinta-alaa, joka on kosketuksissa seinään, ja kun van der Waalsin voimat moninkertaistuvat noiden tuhansien karvojen ansiosta, molekyylien välinen vetovoima riittää kannattamaan kevyttä gekkoa.

Miten tätä havaintoa voitaisiin hyödyntää? Gekkoliskon jalkoja jäljitteleviä synteettisiä materiaaleja voitaisiin käyttää vaihtoehtona tarranauhalle, jonka idea on sekin saatu alun perin luonnosta.a Muuan tutkija kertoi The Economist -lehdessä, että ”gekkoteipistä” olisi hyötyä etenkin ”lääketieteessä silloin kun kemiallisia liimoja ei voida käyttää”.

Kenelle kuuluu kunnia?

Yhdysvaltain ilmailu- ja avaruushallitus (NASA) kehittelee parhaillaan monijalkaista robottia, joka kävelee kuin skorpioni, ja suomalaiset insinöörit ovat suunnitelleet kuusijalkaisen metsäkoneen, joka kulkee esteiden yli kuin jättiläishyönteinen. Toiset tutkijat ovat kehitelleet kankaan, jonka pienet läpät avautuvat ja sulkeutuvat samaan tapaan kuin männynkäpyjen suomut. Suunnitteilla on myös auto, jonka muotoilussa on otettu mallia losserokalan hämmästyttävän pienivastuksisesta ruumiinrakenteesta. Yksi tutkimuskohde on punamerikorvan kuori ja sen iskuja vaimentavat ominaisuudet, joita soveltamalla voitaisiin valmistaa kevyempiä mutta lujempia suojavarusteita.

Luonnosta on saatu niin paljon hyviä ideoita, että tutkijat ovat luoneet tietokannan, johon on koottu jo tuhansia erilaisia biologisia järjestelmiä. Tutkijat voivat etsiä sieltä ”luonnollisia ratkaisuja suunnitteluongelmiinsa”, kirjoittaa The Economist. Tietokannassa olevista järjestelmistä puhutaan ”biologisina patenttikeksintöinä”. Yleensä patentinhaltija on se henkilö tai yritys, joka virallisesti rekisteröi uuden idean tai laitteen. Viitatessaan tuohon tietokantaan The Economist sanoo: ”Kutsumalla biomimeettisiä ideoita ja rakenteita biologisiksi patenttikeksinnöiksi tutkijat vain korostavat sitä, että patentinhaltija on oikeastaan luonto.”

Mistä luonto on saanut kaikki nuo loistavat ideat? Monet tutkijat sanoisivat, että luonnon nerokkailta näyttävät rakenteet ja järjestelmät ovat kehittyneet yrityksen ja erehdyksen kautta miljoonien vuosien aikana. Toiset tutkijat ovat tulleet toisenlaiseen tulokseen. Mikrobiologi Michael Behe kirjoitti The New York Times -lehdessä vuonna 2005: ”[Luonnossa] vahvasti ilmenevän suunnitelmallisuuden perusteella voidaan esittää vastaansanomattoman yksinkertainen väite: jos se näyttää ankalta, kävelee kuin ankka ja kaakattaa kuin ankka eivätkä mitkään todisteet viittaa vääjäämättömästi johonkin muuhun, se todennäköisesti on ankka.” Mihin tulokseen hän itse on tullut? ”Suunnitelmallisuus on otettava huomioon yksinkertaisesti siksi, että se on niin ilmeistä.”

Jos insinööri suunnittelee turvallisemman ja toimivamman lentokoneen siiven, kunnia siitä kuuluu varmasti juuri hänelle. Samoin jos joku kehittelee monikäyttöisemmän siteen – tai miellyttävämmän kankaan tai tehokkaamman moottoriajoneuvon – hän ansaitsee keksinnöstään kunnian. Keksinnön luvaton kopioiminen tunnustamatta alkuperäistä suunnittelijaa voidaan jopa katsoa rikokseksi.

Tuntuuko sinusta loogiselta, että pitkälle koulutetut tutkijat, jotka ratkovat vaikeita ongelmia jäljittelemällä kömpelösti luonnon rakenteita ja järjestelmiä, lukevat alkuperäisen idean nerokkuuden sokean evoluution ansioksi? Jos jäljennös vaatii älykkään suunnittelijan, niin miten on alkuperäisen laita? Kummalle kuuluu suurempi kunnia: mestarille vai oppipojalle, joka jäljittelee hänen tekniikkaansa?

Looginen johtopäätös

Punnittuaan luonnon tarjoamia todisteita suunnittelusta monet ajattelevat ihmiset tuntevat samalla tavoin kuin psalmista: ”Miten monet ovatkaan tekosi, oi Jehova! Kaikki ne olet viisaasti tehnyt. Maa on täynnä tuotteitasi.” (Psalmit 104:24.) Raamatunkirjoittaja Paavali tuli samaan tulokseen. Hän kirjoitti: ”[Jumalan] näkymättömät ominaisuudet ovat selvästi nähtävissä maailman luomisesta lähtien, koska ne havaitaan siitä, mikä on tehty, hänen iankaikkinen voimansa ja jumalallisuutensakin.” (Roomalaisille 1:19, 20.)

Monet vilpittömät ihmiset, jotka kunnioittavat Raamattua ja uskovat Jumalaan, sanovat kuitenkin, että Jumala on voinut käyttää evoluutiota luodessaan ihmeellisen maailman. Mutta mitä Raamattu opettaa?

[Alaviite]

[Huomioteksti s. 5]

Mistä luonto on saanut niin paljon hyviä ideoita?

[Huomioteksti s. 6]

Kuka on luonnon patentinhaltija?

[Tekstiruutu/Kuvat s. 7]

Jos jäljennös vaatii älykkään suunnittelijan, niin miten on alkuperäisen laita?

Tähän nopealiikkeiseen lentokoneeseen on otettu mallia lokin siivestä

Gekkoliskon jalat eivät likaannu eivätkä jätä jälkiä, ne pysyvät kiinni pinnassa kuin pinnassa teflonia lukuun ottamatta, ja ne tarrautuvat pintaan ja irtoavat siitä vaivattomasti. Tutkijat yrittävät jäljitellä niitä

Losserokalan hämmästyttävän pienivastuksisesta ruumiinrakenteesta on saatu idea uuteen automalliin

[Lähdemerkinnät]

Lentokone: Kristen Bartlett/ University of Florida; gekkoliskon jalka: Breck P. Kent; losserokala ja auto: Mercedes-Benz USA

[Tekstiruutu/Kuvat s. 8]

VAISTONVARAISESTI VIISAITA SUUNNISTAJIA

Monet eläimet ovat ”vaistonvaraisesti viisaita” (Sananlaskut 30:24, 25). Tämä ilmenee muun muassa siitä, miten ne löytävät perille liikkuessaan maapallolla paikasta toiseen. Katsotaanpa kahta esimerkkiä.

◼ Muurahaisten liikenteenohjaus. Miten ruoanhakumatkalta palaavat muurahaiset löytävät takaisin pesäänsä? Brittiläiset tutkijat ovat saaneet selville, että hajumerkkien lisäksi jotkin muurahaiset hyödyntävät geometrian lakeja tehdessään polkuja, joiden avulla on helppo löytää kotiin. Esimerkiksi faraomuurahaisten ”pesästä säteittäin lähtevät polut haarautuvat aina 50–60 asteen kulmassa”, kertoo New Scientist -lehti. Merkittävää tässä on se, että kun muurahainen paluumatkalla tulee risteykseen, se vaistonvaraisesti valitsee reitiltään vähiten poikkeavan polun ja ohjautuu näin väistämättä kotipesään. Lehti kirjoittaa: ”Haarautuvien polkujen geometria optimoi muurahaisten virran polkujen verkostossa, varsinkin jos muurahaiset kävelevät niillä molempiin suuntiin, ja minimoi energianhukan, joka aiheutuisi harhaan kulkemisesta.”

◼ Lintujen kompassit. Monet linnut suunnistavat piirun tarkasti pitkilläkin matkoilla ja kaikenlaisessa säässä. Tutkijat ovat havainneet, että linnut aistivat maapallon magneettikentän. Science-lehdessä kuitenkin todetaan, että kentän ”viivat vaihtelevat paikan mukaan eivätkä ne aina osoita todelliseen pohjoiseen”. Miksi muuttolinnut pysyvät silti kurssissa? Ilmeisesti ne kalibroivat eli tarkistavat sisäisen kompassinsa laskevan auringon mukaan joka ilta. Koska aurinko laskee hiukan eri kohtaan eri leveysasteilla ja eri vuodenaikoina, tutkijat arvelevat, että lintujen täytyy osata kompensoida muutokset ”biologisen kellon avulla, joka ilmoittaa niille vuodenajan”, Science selittää.

Kuka on ohjelmoinut muurahaisiin geometrian tajun? Kuka on antanut linnuille kompassin, biologisen kellon ja aivot, joiden avulla ne kykenevät tulkitsemaan noiden mekanismien välittämät tiedot? Sokea evoluutio vai älykäs Luoja?

[Lähdemerkintä]

© E.J.H. Robinson 2004