Gândacul săritor inspiră proiectarea bionică
Un nou mecanism de catapultare a fost descoperit recent în picioarele din spate ale anumitor gândaci, uimind cercetătorii prin performanța sa. S-a observat că acești gândaci prezintă abilități incredibile de sărire, depășindu-le pe cele ale puricilor. O lucrare recentă, publicată de jurnalul științific ZooKeys, descrie capacitatea lor:
„Săritura gândacilor purici este o metodă extrem de eficientă pentru a evita potențialii prădători, deoarece le permite să dispară rapid de pe suprafața frunzelor, unde își petrec cea mai mare parte a vieții. Blepharida sacra poate sări până la 70 cm sau de 100 de ori mai mult decât lungimea corpului său, în timp ce Longitarsus anchusae reușește un salt de 289 de ori lungimea corpului; accelerația medie a lui Psylliodes affinis în timpul decolării poate fi de până la 266 de ori accelerația gravitației [g].”[1]
Mărit la dimensiunea umană, ar fi ca un atlet la săritura în lungime, înalt de 1,8 m, care ar sări mai mult de jumătate de kilometru! Când ne gândim că piloții de vânătoare nu pot suporta mai mult de 9 g timp de câteva secunde, este remarcabil cum acești gândaci supraviețuiesc la aproape 30 de ori această forță. Mai mult, aceste insecte săritoare pot efectua mai mult de 30 de sărituri consecutive fără a obosi.1
A fost nevoie de eforturile colective ale unei echipe formată din 13 oameni de știință din America și China pentru a descoperi secretul săriturii gândacului. Ei au folosit o serie de tehnici avansate pentru a vizualiza și măsura structurile biologice și puterea mecanismului de săritură al insectei – micro-tomografie computerizată, reconstrucții 3D pe calculator, filmare de mare viteză și disecție la microscop. Oamenii de știință au măsurat saltul gândacului, calculând puterea și accelerația acestuia, iar cifrele obținute sunt uluitoare! În ceea ce privește Psylliodes punctifrons, autorii raportează:
„Săritul împinge indivizii la o viteză finală de 5,58 ± 0,5 m/s. Puterea maximă instantanee (pe unitatea de masă) calculată pentru picioarele posterioare la această specie a fost de 2,2 ± 0,1 × 105 W/kg, care este de aproximativ 449 de ori mai mare decât cea a celui mai rapid mușchi cunoscut… și de aproximativ 100-200 de ori mai mare decât cea a unui motor puternic de mașină de curse.”1
Aceste statistici uimitoare plasează insectele pe primul loc al podiumului, în ceea ce privește accelerația și puterea, al tuturor insectelor săritoare cunoscute, locul doi și al treilea fiind ocupați de purici și, respectiv, de gândacii de frunze.
Un arc sofisticat
Mecanismul responsabil pentru săritura gândacului s-a dovedit a fi un arc sofisticat (figura 1).
Cu toate acestea, autorii lucrării nu-l creditează pe Creator pentru mecanismul care permite abilitățile uimitoare de locomoție ale acestor gândaci. Mai degrabă, ei recurg la idei banale care implică evoluția:
„… aproape toate speciile de gândaci purici au capacitatea de a sări, iar această abilitate este înțeleasă în mod obișnuit ca una dintre adaptările cheie responsabile pentru diversitatea sa.”1
Mai mult, ei recurg aprioric la evoluție pentru a explica specificul mecanismului gândacului: „Gândacii purici au evoluat un arc enorm și independent pentru a ajuta la stocarea energiei potențiale elastice.”1 Dar o astfel de explicație evolutivă pentru originea mecanismului de săritură al gândacului ridică întrebarea cum au supraviețuit înainte de a dezvolta această abilitate; saltul logic al evoluției este că gândacii care nu reușesc să scape de prădători nu au descendenți, astfel încât genele lor nu sunt transmise mai departe.
Mecanismul de săritură, situat în picioarele posterioare ale gândacului, este format din trei părți mobile (un zăvor, un declanșator și un arc) atașate de mușchi. Secvența de săritură are patru faze, fiecare dintre ele mărind unghiul femurului în comparație cu tibia. Faza I: mușchii tibiei se contractă, determinând flexarea tibiei.
Faza II (co-contracție): mușchii extensori și flexori ai tibiei se contractă simultan, prinzând o placă triunghiulară (vedeți figura 1 „F2”) și inhibând extinderea mai departe a tibiei. Faza III (declanșare și accelerare): placa triunghiulară este dislocată, provocând eliberarea explozivă a energiei stocate. Faza IV (relaxare): gândacul purice este lansat exploziv în sus, iar mușchii tibiei revin în poziția inițială relaxată.
Modelele bune sunt de obicei reutilizate pentru alte aplicații. S-a descoperit că un mecanism similar de prindere-declanșare există în fălcile furnicii Dracula[2] și un mecanism de ruptură cu patru bare există în fălcile peștelui Macroramphosus (rudele căluților de mare).[3] Aceste tipuri de aparate arată ca mecanisme „ireductibil de complexe”. Cu alte cuvinte, la fel ca și capcana de șoareci a lui Michael Behe[4], toate părțile componente ale mecanismului de săritură al gândacului trebuie să fie prezente pentru ca acesta să funcționeze.
Nu poate fi simplificat în continuare fără pierderea completă a funcției. Mecanismul de catapultare al acestor gândaci se bazează pe echilibrul perfect al pieselor cu formă specifică și pe proprietățile lor elastice. Dar modul în care acest mecanism ar fi putut evolua incremental este imposibil de conceput. Structura ar trebui să fie completă pentru a oferi gândacului un avantaj de supraviețuire de la bun început.
Inspirație din creație
Inspirați de aparatul elegant de sărituri al gândacilor purici, cercetătorii au propus un design al membrelor robotizate (figura 2), folosind un mecanism similar. Această secțiune a lucrării lor folosește termenul „design” de 12 ori pentru a descrie planul oamenilor de știință, bazat pe observațiile lor asupra gândacilor.
Pentru a produce o astfel de realizare inginerească, trebuie multă planificare și gândire prevăzătoare – foarte departe de procesele evolutive oarbe pe care le propun pentru originile sale. Cu cât mai strălucitoare a fost concepută construcția de către Proiectantul Divin al gândacului, pe care oamenii de știință inteligenți au încercat să o imite?
Designul insectei
Aparatul de sărituri al gândacilor purici este doar unul dintre multele modele geniale ale insectelor care i-au inspirat pe ingineri. Un alt exemplu de mecanism de săritură ireductibil de complex este sistemul de angrenaje descoperit la gândacii de frunze aflați în stadiul de nimfă, angrenajele funcționând ca stabilizatori mecanici pentru saltul insectei.[5]
Sistemele de angrenaje, prin însăși natura lor, sunt ireductibile, necesitând multe părți integrate, fiecare de o complexitate specifică. Aceste sisteme naturale prezintă toate semnele distinctive ale designului ingineresc inteligent. În schimb, aceleași structuri pot fi văzute în cele mai vechi fosile[6], demonstrând că nu există nicio dovadă a evoluției.[7] Evoluția nu poate explica ceea ce se observă în natură în ceea ce privește informațiile și complexitatea sa.[8]
Rezumând știința
Mecanismul de săritură al gândacului purice discutat aici poate fi adăugat la o listă tot mai mare de „mecanisme ireductibil de complexe” găsite în natură.[9] Astfel de sisteme sunt complet dependente de fiecare dintre componentele lor specifice pentru ca mecanismul să funcționeze corect (sau deloc). Îndepărtați o componentă și se pierde funcția întregului.
Acest lucru este o axiomă a sistemelor inginerești umane, care necesită ca toate părțile lor separate să funcționeze împreună. Mașinile create inteligent prezintă o complexitate specifică și necesită o gândire prevăzătoare și rezolvarea problemelor pentru fabricarea lor. Acest lucru este la fel de valabil pentru designul piciorului robotizat, precum și pentru designul gândacului care l-a inspirat.
Autor: Gavin Cox
Sursa: Creation.com | Newly discovered jumping beetle mechanism inspires bionic design
[1] Ruan, Y. și colab., The jumping mechanism of flea beetles (Coleoptera, Chrysomelidae, Alticini), its application to bionics and preliminary design for a robotic jumping leg, ZooKeys 915:87–105, 24 Februarie 2020 ǀ doi.org/10.3897/zookeys.915.38348.
[2] Larabee F.J., A. Smith, A.A., Suarez, A.V., Snapjaw morphology is specialized for high-speed power amplification in the Dracula ant, Mystrium camillae, Royal Society B 5(12), Iulie 2018 ǀ doi:10.1098/rsos.181447.
[3] Longo, S.J., Goodearly T., Wainwright, P.C., Extremely fast feeding strikes are powered by elastic recoil in a seahorse relative, the snipefish, Macroramphosus scolopax, Proc. Roy. Society B 285(1882), 2018 ǀ doi.org/10.1098/rspb.2018.1078.
[4] Wieland, C., The mousetrap man: Interview with Mike Behe, Creation 20(3):17, 1998.
[5] Sarfati, J., Toothed gears in jumping insects, creation.com, 19 Septembrie 2013.
[6] Cessna, S., Mighty mites stifle evolutionists, Creation 39(2):27, 2018.
[7] Kruger, J., Fossilized insects show signs of stasis and rapid burial! J. Creation 28(1):8–9, 2014.
[8] Gitt, W., Implications of the scientific laws of information—part 1, J. Creation 23(2):96–102, 2009, Implications of the scientific laws of information—part 2, J. Creation 23(2): 103–109, 2009.
[9] Sarfati, J., Refuting Evolution 2, Master Books, AR, p. 161–172, 2002.
