Wat leren we van de natuur?

„Vraag alstublieft de huisdieren, en ze zullen u onderrichten; ook de gevleugelde schepselen des hemels, en ze zullen het u vertellen. Of houd u intens bezig met de aarde, en ze zal u onderrichten; en de vissen der zee zullen het u bekendmaken.” — JOB 12:7, 8.

DE LAATSTE jaren hebben wetenschappers en technici zich op een wel heel letterlijke manier door planten en dieren laten onderwijzen. Ze bestuderen en imiteren het ontwerp in planten en dieren — een terrein dat bekendstaat als biomimetica — in een poging nieuwe producten te creëren en de prestaties van bestaande apparatuur te verbeteren. Vraag u bij het bekijken van de volgende voorbeelden af: wie verdient nu eigenlijk de eer voor deze ontwerpen?

De vinnen van de bultrug

Wat kunnen vliegtuigontwerpers leren van de bultrug? Blijkbaar heel wat. Een volwassen bultrug weegt ongeveer dertig ton, net zo veel als een volgeladen vrachtwagen, en heeft een relatief stijf lichaam met enorme borstvinnen die op vleugels lijken. Het dier is twaalf meter lang en is onder water opvallend lenig. Om aan voedsel te komen, kan hij bijvoorbeeld in een opwaartse spiraal rondjes zwemmen onder een mogelijk maaltje van krill of vissen, terwijl hij de hele tijd luchtbellen voor zich uit blaast. De beestjes worden in dit bellennet van nog geen anderhalve meter doorsnee aan de oppervlakte verzameld, waarop de walvis zijn kant-en-klare maaltje naar binnen werkt.

Wat de onderzoekers vooral intrigeerde was hoe dit dier met zijn stijve lichaam in zulke ongelofelijk kleine cirkels kon zwemmen. Ze ontdekten dat het geheim zat in de vorm van de borstvinnen. De voorrand van de vinnen is niet glad, zoals bij de vleugel van een vliegtuig, maar onregelmatig gekarteld met een rij uitstekende builen.

Terwijl de walvis door het water glijdt, vergroten deze builen de opwaartse druk en verminderen ze de weerstand. Hoe werkt dat? Het tijdschrift Natural History legt uit dat de builen ervoor zorgen dat het water sneller en in een gelijkmatige, roterende stroom over de vin geleid wordt, zelfs als de walvis een scherpe bocht maakt. Als de vin een gladde rand had, zou de walvis niet in zulke kleine cirkels omhoog kunnen zwemmen, omdat het water achter de vin zou kolken en schuimen, wat de opwaartse druk zou belemmeren.

Welke praktische toepassingen kan deze ontdekking hebben? Vleugels van vliegtuigen die op dit ontwerp gebaseerd zijn, hebben waarschijnlijk minder vleugelkleppen en andere mechanische oplossingen nodig om de luchtstroom te geleiden. Zulke vleugels zouden veiliger en makkelijker in het onderhoud zijn. John Long, expert in de biomechanica, denkt dat het niet lang meer zal duren voordat „er op elk straalvliegtuig builen zitten zoals op de borstvinnen van een bultrug”.

De vleugels van de zeemeeuw

Uiteraard zijn vliegtuigvleugels al een imitatie van de vorm van vogelvleugels. Maar onlangs zijn ingenieurs erin geslaagd deze nabootsing nog verder te verfijnen. „Onderzoekers aan de Universiteit van Florida hebben als prototype een radiografisch bestuurbaar vliegtuigje gebouwd dat net zo goed en snel kan zweven, duiken en klimmen als een zeemeeuw.” — New Scientist.

Zeemeeuwen kunnen hun staaltjes van luchtacrobatiek uitvoeren door hun vleugels bij het elleboog- en schoudergewricht te buigen. Het zestig centimeter grote prototype kopieert het ontwerp van deze flexibele vleugels door „met een kleine motor een stel metalen staafjes aan te drijven waarmee de vleugels kunnen bewegen”, zegt het tijdschrift. Dankzij deze slim ontworpen vleugels kan het vliegtuigje tussen hoge gebouwen zweven en duiken. De Amerikaanse luchtmacht is geïnteresseerd in de ontwikkeling van zo’n uitermate wendbaar vliegtuigje om in grote steden chemische of biologische wapens te kunnen opsporen.

De poten van de gekko

Ook van landdieren kunnen we veel leren. De kleine hagedis die bekendstaat als de gekko kan bijvoorbeeld tegen muren opklimmen en ondersteboven aan het plafond hangen. Zelfs in bijbelse tijden stond dit beestje al bekend om dat verbazingwekkende vermogen (Spreuken 30:28). Hoe kan de gekko de zwaartekracht trotseren?

De gekko kan zelfs aan oppervlakken die zo glad zijn als een glasplaat blijven hangen dankzij de minuscule haartjes (setae) op zijn pootjes. Gekkopootjes scheiden geen lijm af, maar maken gebruik van een minieme moleculaire kracht. Tussen de moleculen van de haartjes en die van het oppervlak werken heel zwakke aantrekkende krachten die bekendstaan als de vanderwaalskrachten. Normaal worden deze krachten makkelijk overtroffen door de zwaartekracht, wat de reden is waarom wij niet met onze handpalmen tegen een muur op kunnen klimmen. Maar de kleine haartjes op de gekkopootjes vergroten het oppervlak dat in contact staat met de muur. De vanderwaalskrachten worden vermenigvuldigd door de duizenden haartjes op de gekkopootjes, zodat er voldoende aantrekkingskracht ontstaat om het gewicht van de kleine hagedis te kunnen houden.

Welke toepassingen zijn er voor deze ontdekking? Synthetische materialen die de gekkopootjes imiteren, kunnen worden gebruikt als alternatief voor klittenband — nog een idee dat aan de natuur ontleend is.a Het blad The Economist haalt een onderzoeker aan die zei dat materiaal vervaardigd van ’gekkoplakband’ vooral bruikbaar zou zijn „in medische toepassingen als er geen chemische hechtmiddelen gebruikt kunnen worden”.

Wie komt de eer toe?

Ondertussen werkt de NASA aan een veelpotige robot die net zo loopt als een schorpioen en hebben Finse ingenieurs al een tractor met zes poten ontwikkeld die als een gigantisch insect over obstakels heen kan klimmen. Andere onderzoekers hebben textiel ontworpen met kleine klepjes die zich net zo openen en sluiten als een dennenappel. Een autofabrikant werkt aan een auto die geïnspireerd is op het verrassend aërodynamische ontwerp van de koffervis. Daarnaast wordt ook onderzoek gedaan naar de schokdempende eigenschappen van de schelp van het zeeoor, met het doel lichtere, sterkere kogelvrije vesten te maken.

De natuur is een bron van zo veel goede ideeën dat onderzoekers een database hebben opgezet waarin inmiddels al duizenden biologische systemen zijn terug te vinden. Wetenschappers kunnen in deze database op zoek gaan naar „natuurlijke oplossingen voor hun ontwerpproblemen”, zegt The Economist. De natuurlijke systemen in deze database staan bekend als ’biologische patenten’. Iemand die patent op iets heeft, is normaalgesproken de persoon of onderneming die een nieuw idee of een nieuwe machine wettelijk heeft geregistreerd. The Economist zegt over deze database: „Door biomimetische foefjes ’biologische patenten’ te noemen, benadrukken de onderzoekers juist dat de natuur in feite de patenthouder is.”

Hoe is de natuur aan al die briljante ideeën gekomen? Veel onderzoekers schrijven de schijnbaar ingenieuze ontwerpen in de natuur toe aan miljoenen jaren van evolutionair vallen en opstaan. Maar er zijn ook onderzoekers die tot een andere conclusie komen. Microbioloog Michael Behe schreef in 2005 in The New York Times: „De sterke aanwezigheid van ontwerp [in de natuur] biedt een argument dat overtuigend is in zijn eenvoud: als het eruitziet, waggelt en kwaakt als een eend, dan is het, zonder duidelijke bewijzen voor het tegendeel, gerechtvaardigd te concluderen dat het om een eend gaat.” Zijn conclusie? „Ontwerp moet niet over het hoofd gezien worden alleen maar omdat het zo voor de hand ligt.”

Een vliegtuigingenieur die een veiliger, efficiëntere vleugel bouwt, verdient uiteraard de eer voor zijn ontwerp. Dat geldt ook voor uitvinders die multifunctioneel verband, comfortabeler kledingstoffen of efficiëntere motorvoertuigen uitvinden. Het is zelfs zo dat een fabrikant die het ontwerp van iemand anders kopieert zonder de ontwerper te erkennen, zich schuldig maakt aan een misdrijf.

Vindt u het dan logisch dat hoogopgeleide onderzoekers die natuurlijke systemen op een primitieve manier nabootsen om moeilijke technische problemen op te lossen, de genialiteit van het originele idee toeschrijven aan evolutie, waar geen intelligentie aan te pas is gekomen? Als er voor de kopie een intelligente ontwerper nodig is, hoe zit het dan met het origineel? Wie verdient er in feite meer erkenning, de meesterkunstenaar of de leerling die zijn technieken nabootst?

Een logische conclusie

Na de bewijzen van ontwerp in de natuur beschouwd te hebben, stemmen veel weldenkende mensen in met wat een psalmist schreef: „Hoe talrijk zijn uw werken, o Jehovah! Gij hebt ze alle in wijsheid gemaakt. De aarde is vol van uw voortbrengselen” (Psalm 104:24). De bijbelschrijver Paulus kwam tot dezelfde conclusie. Hij schreef: „Want zijn [Gods] onzichtbare hoedanigheden worden van de schepping der wereld af duidelijk gezien, omdat ze worden waargenomen door middel van de dingen die gemaakt zijn, ja, zijn eeuwige kracht en Godheid.” — Romeinen 1:19, 20.

Maar veel oprechte mensen die respect hebben voor de bijbel en in God geloven, redeneren dat God misschien evolutie gebruikt heeft om de wonderen van de natuur te maken. Wat zegt de bijbel daarover?

[Voetnoot]

[Inzet op blz. 5]

Hoe is de natuur aan zo veel goede ideeën gekomen?

[Inzet op blz. 6]

Wie heeft het patent op de natuur?

[Kader/Illustraties op blz. 7]

Als er voor de kopie een intelligente ontwerper nodig is, hoe zit het dan met het origineel?

In dit superwendbare vliegtuigje worden de vleugels van een zeemeeuw nagebootst

Gekkopootjes worden niet vies, laten nooit een spoor achter, kunnen zich aan elk oppervlak hechten (behalve teflon), en kunnen met weinig moeite vastgezet en weer losgemaakt worden. Onderzoekers proberen ze na te bootsen

Het verrassend aërodynamische ontwerp van de koffervis inspireerde de bouwers van een auto

[Verantwoording]

Airplane: Kristen Bartlett/University of Florida; gecko foot: Breck P. Kent; box fish and car: Mercedes-Benz USA

[Kader/Illustraties op blz. 8]

INSTINCTIEF WIJZE NAVIGATORS

Veel dieren zijn „instinctief wijs” in de zin dat ze op aarde hun weg weten te vinden (Spreuken 30:24, 25). Sta eens stil bij twee voorbeelden.

◼ Verkeersregeling bij mieren Hoe vinden foeragerende mieren hun nest terug? Britse onderzoekers ontdekten dat sommige mieren niet alleen geursporen achterlaten, maar ook meetkunde gebruiken om paden aan te leggen die het hun makkelijk maken de weg naar huis te vinden. Zo leggen faraomieren „vanuit het nest straalsgewijs paden aan die zich vertakken in een hoek van 50 tot 60 graden”, zegt New Scientist. Wat is er zo bijzonder aan dat patroon? Als een mier naar het nest terugkeert en op een tweesprong komt, neemt hij instinctief het pad dat het minst afwijkt, wat hem onvermijdelijk terug naar huis brengt. Het artikel zegt: „De geometrie van de vorksplitsingen optimaliseert de verkeersstroom van de mieren over het netwerk van paden, vooral als ze er in twee richtingen overheen lopen, en zorgt ervoor dat de afzonderlijke mieren zo weinig mogelijk energie verspillen door in de verkeerde richting te lopen.”

◼ Vogels met kompas Veel vogels kunnen op lange afstanden en in alle weersomstandigheden extreem nauwkeurig navigeren. Hoe doen ze dat? Onderzoekers hebben ontdekt dat vogels het magnetische veld van de aarde kunnen voelen. Maar op aarde „verschillen de magnetische veldlijnen van plaats tot plaats en wijzen ze niet altijd precies naar het noorden”, zegt het blad Science. Hoe komt het dat trekvogels niet uit de koers raken? Vogels ijken hun interne kompas schijnbaar elke avond aan de ondergaande zon. Aangezien de plaats van de zonsondergang verandert met de geografische breedte en het seizoen, denken onderzoekers dat de vogels die veranderingen kunnen compenseren met „een biologische klok die hun vertelt welk jaargetijde het is”, zegt Science.

Wie heeft de mier geprogrammeerd met kennis van de geometrie? Wie heeft de vogels voorzien van een kompas, een biologische klok en een brein dat de informatie van deze instrumenten kan interpreteren? Evolutie waaraan geen intelligentie te pas is gekomen? Of een intelligente Schepper?

[Verantwoording]

© E.J.H. Robinson 2004