Научному прогрессу нужен дизайн, а не Дарвин
Многочисленные работы о достижениях в науке основаны на принципах дизайна, а не эволюции.
Биологам следует изменить известное высказывание Добжанского на «Ничто в биологии не имеет смысла, кроме как в свете разумного замысла». В подтверждение этому предлагаем несколько примеров, показывающих, как много знаний кроется в деталях дизайна живых существ.
Клеточная стенка
Материал, из которого состоит клеточная стенка растений, настолько сложен, что учёные до сих пор пытаются его понять. В статье под названием «Раскрывая тайны биологической энергии, хранящейся в клеточных стенках» на PhysOrg Шери Виннер сообщает о работе ботаника Дэниэла Косгроува. Он приоткрывает занавес этой сложности, которая, при правильном понимании, перевернёт всю энергетическую промышленность. «Мы научились использовать структурные части растений – дерево для изготовления мебели и строительства зданий, лён и хлопок для одежды, но когда речь идёт об использовании растений в качестве топлива, оказывается, что здесь мы не далеко ушли от неандертальцев: мы просто сжигаем их».
Энергия, плотно упакованная в клеточные стенки, только и ждёт, чтобы исследователи разгадали её тайны и научились её копировать. В чём же польза от этого?
«Разгадав тайну клеточных стенок, мы получим не только альтернативный источник энергии», - говорит Косгроув. «Фермеры могли бы продавать то, что остается на поле после сбора урожая. Обычно они выбрасывают эти остатки, а ведь это может быть хорошим дополнительным доходом при минимальном вложении. В некоторых уголках мира фермерам намного важнее избавиться от отходов выращивания растений, чем получить прибыль».
«В Бразилии выращивают сахарный тростник», - говорит Косгроув. «Фермеры мелко нарезают стебли и извлекают из них сахар, но после этого остается огромное количество клеточного материала. Тростниковые стебли похожи на кукурузные, только массивнее. Раньше их сжигали, но из-за загрязнения воздуха, сжигание было запрещено. Они столкнулись с огромной проблемой: куда девать весь этот мусор?»
Выращивание культур, предназначенных специально для производства топлива, уже ведется на экспериментальной основе. Это дело может стать достаточно эффективным и прибыльным.
Не исключено, что исследование перейдёт к широкому диапазону других продуктов. «Из клеточных стенок можно изготавливать множество разных вещей», - говорит он. «В ход идет всё: хлопок, древесина, волокна. Их можно использовать во многих промышленных процессах. Знания помогают нам улучшать нашу жизнь. Никогда не знаешь, что в следующий раз вдохновит инженеров. «Хорошо, теперь мы знаем, как сделать продукт лучше, разнообразнее, дешевле», - говорят они.
«Министерство энергетики США возобновило финансирование Косгроува еще на 4 года», - говорится в статье. Это означает, что он пообещал, что исследование будет иметь успех. Теперь он собирается детальнее изучить строение и функционирование клеточных стенок.
«20 лет назад мы знали о клеточных стенках намного больше!» - смеется он. «У нас было совершенно неверное представление. Мы думали, что знаем всё, но на самом деле не знали ничего! Чем больше мы узнаем, тем больше перед нами возникает сюрпризов. Клеточная стенка – структура куда более сложная, чем кто-либо мог предположить».
Фотосинтез
Как показывает статья на Science Magazine, учёные продолжают накапливать знания о суперкомплексе «Фотосистема I + светособирающий комплекс I». Комментируя статью в том же выпуске Science, Роберта Грос говорит о сложной физической инженерии такого растения, как горошек:
Фотосистема I является чрезвычайно эффективным преобразователем солнечной энергии, который производит один электрон на каждый поглощаемый фотон. Этот большой мультипигментный-мультипротеиновый комплекс – важный компонент мембраны растений, водорослей и цианобактерий, в которых происходит фотосинтез. Энергия фотонов, поглощаемых пигментами фотосистемы I, передается хлорофиллам в реакционном центре, где происходит разделение зарядов. Высокая концентрация хлорофилла в фотосистеме I усиливает собирание света, сводя к минимуму затраты на синтез белка. Кроме того, широкий спектр поглощения фотосистемы позволяет достигать длины волны отдаленной красной области. Фотосистема I является очень стабильной. Она повреждается только при отсутствии акцепторов электронов. Структура фотосистемы I зелёного горшка (Pisum sativum) в высоком разрешении (по данным Цинь и др.) помогает объяснить, каким образом пигментно-белковый комплекс достигает такой высокой производительности.
Исследователи ни слова не говорят об эволюции. Грос упоминает эволюцию только в контексте её отсутствия: «В ходе эволюции центральная часть всего комплекса, состоящая из 98 хлорофиллов, осталась без изменений [т.е. не эволюционировала]». Она же говорит: «Структура, исследуемая Цинь и его коллегами, является прекрасным источником информации для понимания основ дизайна, стоящих за процессом собирания света». Да, да, именно дизайна!
Чудеса дизайна
- Вдохновленная амёбами компьютерная система превосходит традиционные методы оптимизации (PhysOrg).
- NASA испытывает новые покрытия, которые не дают останкам насекомых прилипать к поверхности крыльев самолетов (PhysOrg). «Учёные обратились за вдохновением к природным материалам, а точнее, к листьям лотоса, чтобы узнать, какое необходимо сочетание химических веществ, чтобы достигнуть нужной шероховатости в контрольных поверхностях».
- Изготовленные на растительной основе искусственные мышцы способны при искривлении растягиваться и сжиматься (PhysOrg). «Начальная цель заключалась в разработке в искусственных мышцах микроструктуры для увеличения деформации при запуске [предел, до которого мышца может сгибаться или растягиваться]», – говорит ведущий исследователь Вен-Пин Ши. «Однажды мы обнаружили, что клеточная структура лука и его размеры были похожи на продукт, разработкой которого мы занимаемся».
- Сверхпрочное волокно имитирует структуру шелка паука (Science Daily). Вдохновленная дизайном пауков группа учёных из политехнической школы Монреаля создала сверхпрочное полимерное волокно».
- Исследователи анализируют птичьи перья, чтобы создать краску без красителя (Science Daily). Проекты в университете Акрона - всего лишь начало в новой отрасли, задачи которой заключаются в улучшении жизни человека путем имитации проектов и методов природы».
- В лаборатории создана «кожа кальмара», способная изменять цвет (Live Science). «Специалист по материалам Аарон Фишман и его коллеги из бристольского университета в Англии разработали систему, которая работает в точности как кожа цефалопода».
- Птицы и пчелы помогут облегчить полет (PhysOrg). «Исследование того, как птицы и пчелы используют зрение, поможет инженерам создать новые автопилоты и беспилотные летательные аппараты».
- Крепкие зубы: Находясь в состоянии напряжения наноструктуры зубов делают их устойчивыми к трещинам (Science Daily). «Результаты могут объяснить, почему зубные протезы работают не так хорошо как естественные здоровые зубы: они слишком пассивны, в них отсутствуют механизмы природных зубов, а, следовательно, пломбы не способны выдержать напряжение, которое выдерживают человеческие зубы. «Наши результаты могут вдохновить ученых на создание более прочных керамических структур в области протезирования», - с надеждой говорит Засланский».
- Снижение энергетических затрат при ходьбе человека с помощью безмоторного экзоскелета (Nature). «Этот проект был вдохновлен исследованием ультразвукового изображения, которое показывает, что поведение мышечных пучков по типу сжатия удерживает пружиноподобное ахиллово сухожилие, отдача которого приводит к огромному всплеску положительной механической энергии в любом суставе».
- Мягкий робот-щупальце может подобно лассо словить муравья, и при этом не повредить его (New Scientist). «Существующие роботы, вдохновленные щупальцами животных, больше по размеру, и им может быть сложно воссоздать движение по спирали в таком маленьком масштабе».
- Благодаря зрению насекомых скоро появятся глаза-роботы (Science Daily). «Эта вдохновленная природой система активного зрения была протестирована в виртуальной реальности, включающей различные природные условия. Группа учёных из Аделаиды обнаружила, что она работает так же надежно, как и современные системы слежения, но только в 20 раз быстрее».
- Ветряные двигатели с крыльями как у совы могут бесшумно вырабатывать больше энергии (New Scientist). «Теперь тихо летать могут не только птицы», - сообщает Джакоб Арон. «Ветряные электростанции, вдохновленные тихим полетом совы, могут производить больше энергии и не мешать спать соседям», - говорят исследователи».
- Новый дизайн, вдохновленный пчелиными сотами, поможет создать высокоэффективную защиту от ударов (Science Daily).
- В пенсильванском университете создан новый тип захвата с механизмом, работающий по типу геккона (Science Daily). «Проблема в том, что очень трудно воспроизводить такие же сложные структуры, как и природа».
Всем этим учёным, которые видят прямой путь к пониманию и представлению, настолько сфокусированы на дизайне, не до того, чтобы думать о том, что «всё имеет смысл в свете эволюции». Эволюция Ч. Дарвина похожа на раздавленную собаку, которая лежит на грязной дороге. По ней пробегают тысячи людей, и все хотят получить главный приз.