Spider silk is among the strongest and toughest materials in the natural world, as strong as some steel alloys with a toughness even greater than bulletproof Kevlar. Spider silk’s unmatched combination of strength and toughness have made this protein-based material desirable for many applications ranging from super thin surgical sutures to projectile resistant clothing.
"Synthetic Spider Silk is Strongest Yet" Technology Networks: Proteomics & Metabolomics (August 22, 2018)
يعتبر حرير العنكبوت من أقوى و أصلب المواد فى الطبيعة و قد يماثل الصلب فى قوته. ان صفات القوة و الصلابة جعلت هذه المادة مطلوبة فى الكثير من التطبيقات من الأدوات الجراحية الى ملابس الوقاية
-من مقال يعلن نجاح فريق من العلماء فى تصميم مادة تحاكى صفات نسيج خيوط العنكبوت المبهرة (الغير مصممة وفق نظرية التطور)
يخبرنا بروفيسور البيولوجى سكوت ترنر فى كتابه The Extended Organism -الذى يقول أنه كتبه ليوسع معرفتنا بعلوم الأحياء و قدرات الكائنات الحية على البناء- أن الله غير موجود...و أنه لو كان موجودا فهو يخدعنا بأن يضع لنا علامات تشير الى أنه ليس موجود. تتساءل ما الذى حشر هذا الكلام فى كتاب أحياء؟ أليس هؤلاء هم نفس القوم الذين ينتقدون معارضى التطور على ادخال الدين فى العلم حتى لو كانت معارضاتهم علمية؟ أم أن الهدف اسكات جهة معينة حتى تنفرد جهة أخرى بالحديث تماما كما فعل التطورى الشهير ستيفن جاى جولد عندما قدم لفكرة المسارات غير المتداخلة بين العلم و الدين non overlapping magisteria حتى يسكت منتقدى التطور ثم كتب ينصح علماء البيولوجيا التطورية بالبحث عن طرق لنفى الاله!!!
But ideal design is a lousy argument for evolution, for it mimics the postulated action of an omnipotent creator. Odd arrangements and funny solut ons are the proof of evolution—paths that a sensible God would never tread but that a natural process, constrained by history, follows perforce. No one understood this better than Darwin. Ernst Mayr has shown how Darwin, in defending evolution, consistently turned to organic parts and geographic distributions that make the least sense. Which brings me to the giant panda and its “thumb.”
Gould, S. 1980. The Panda’s Thumb. New York: W. W. Norton. p.20-21
الحرفيون و الصناع المهرة:
يؤكد لنا السيد ترنر أن الاله غير موجود و الكائنات غير مصممة لأنها تعيش فى بيئات غير ملائمة لها. تتوقف لحظة و تتساءل أليس هذا معارضا لنظرية التطور ذاتها و لوجهة النظر التكيفية التى تقول أن الانتخاب الطبيعى يقوم بتكييف الكائن على بيئته و تراكم التكيفات يعطيه هويته المستقلة فيعاجلك السيد ترنر مؤكدا أن الكثير من الكائنات تتكيف عن طريق بناء ما يمكن اعتباره هياكل و بنى خارج الجسد فبعض الديدان مثلا تبنى لنفسها ما يمكن اعتباره مصفاة/حجرة عزل فى التربة تستخدمها ككلية صناعية معتمدة على فروق تركيز الأيونات و العناصر و المياه التى تصنعها. تضرب كفا بكف و تتذكر كيف انتقد أكثر من فيلسوف نظرية التطور واصفا اياها بأنها مجرد لاهوت يتظاهر بأنه علم فأتباعها يضعون افتراضات و الزامات من رؤوسهم ثم يستدلون بها على التطور و كأن مصمما يجب أن يجعل كائناته غير متكيفة مع بيئتها فان تكيفت فهو التطور و يجب أن يجعل تكيفاتها فى قلب الجسد و الأعضاء فان كانت خارجه فهو التطور (ناهيك عن أنها ان كانت داخله فهو التطور أيضا) و يجب أن يجعلها غير متشابهة فان تشابهت فهو التطور و ان لم تتشابه فهو التطور أيضا و يجب أن يجعلها غير قابلة للتصنيف الهرمى فان تصنفت هرميا فهو التطور و ان لم تفعل فهو التطور أيضا!!!
يتحفنا ترنر بعدها بالتغزل فى قدرات الدودة على حفر أنفاق فى الطين تصل المناطق عالية الأكسجين بتلك ضعيفة الأكسجين و قدرتها على افراز مخاط تدعم به جدران النفق و هذا المخاط -و يا محاسن الصدف- يعمل كالمصفاة فيسمح بعبور الأيونات الموجبة أكثر من السالبة مما يساعدها فى التخلص من فضلات الأمونيا الموجبة التى تنتجها و فى نفس الوقت يقلل دخول النترات السالبة من الخارج. و من خلال هذا البيت و بعض السلوكيات الاضافية كتهوية النفق و تحريك الماء فيه لا تنفع الدودة نفسها فقط بتوفير اليات الغذاء و التخلص من السموم (التى لم يزودها الخالق الشرير بها و لكن علمتها اياها أخطاء نسخ الحمض النووى) و لكنها أيضا تنفع البكتيريا التى حولها و التربة ككل فهى تخلق مجالا يحتوى على أكسجين لتعيش فيه البكتيريا الهوائية فى العمق و تنتج أمونيا تتغذى عليها بعض أنواع البكتيريا الأخرى التى بدورها تنتج النترات التى تتغذى عليها بكتيريا ثالثة و تقوم بعملية مشابهة مع الكبريتات و البكتيريا التى تتغذى عليها و هذه البكتيريا بدورها توفر غذاءا لبعض الديدان الأسطوانية الى جانب كونها غذاء لبعض الطحالب و العوالق التى تتغذى عليها هذه الديدان الحفارة و بالتالى فهذه الديدان كمن يصنع مزرعة لتربية الماشية الى جانب طبعا تأثيرها الايجابى على التربة الذى يفيد البشر
The overall result is a stimulation of growth in the sediments that has been dubbed by some zoologists as “gardening,” although I think “ranching” is probably a more appropriate term. The stimulation of growth is impressive: sediments with feeding burrows and active lugworms in them mobilize energy at nearly three times the rate that undisturbed sediments do...So lugworms essentially are using the redox potential gradient in an anaerobic mud to power the conversion of low-quality food (bacteria and mud) into the high-quality menu of diatoms and nematodes. This is just what ranchers do, of course.
By burrowing as they do, I shall argue, earthworms co-opt the soils they inhabit and the tunnels they build to serve as accessory kidneys, ensuring their survival in an essentially uninhabitable environment.
J. Scott Turner "The Extended Organism" (2002) p. 97 – 98, 100
من جديد تضرب كفا بكف و أنت تسأل نفسك كيف يصبح هذا الابداع و التكامل دليلا على عدم وجود تصميم لمجرد أن هذا هو الرأى الشخصى لبعض العلماء المتأثرين بالفلسفات المادية و هنا تلجأ نظرية التطور لواحدة من الخدع القديمة التى لا تمل منها أبدا. أطلق على الظاهرة اسما و قل أنها تابعة للتطور.
Niche Construction
بناء بيئة متخصصة هى عملية تقوم بها الكائنات لتغير بيئتها بشكل فاعل و تتحكم فيها و كأنها تبنى لنفسها بيوت خاصة أكثر ملاءمة لها تماما كما يفعل البشر عند بناء المدن و المساكن و هذه العملية لا تؤثر على الكائن البناء فقط بل تؤثر على كائنات أخرى حوله أيضا كما رأينا فى نموذج الدودة البسيط التى أثر بيتها على ما حولها من بكتيريا و عوالق و تربة و بالتبعية نباتات تنمو فى التربة و حيوانات تتغذى على هذه النباتات...الخ. هنا تأتى نظرية التطور لتقحم نفسها فى الأمر لتتظاهر بأن لها دور فتقول لك: هذه من اليات التطور...جملة جوفاء بلا أى معنى فقط لنحشر كلمة التطور فى الموضوع. كيف تعلم الكائن هذا السلوك؟ كيف تصادف أنه امتلك أدوات ملائمة للقيام به (كافرازات الدودة مثلا التى تدعم بها النفق؟) كيف تصادف أن هذه الأدوات ملائمة بالضبط للدور المطلوب (مثلا طرد الأيونات الموجبة الى الخارج و منع السالبة من الدخول؟) كيف تصادف أن هذا النمط كان مفيدا للكائنات من حوله أو كيف طورت هذه الكائنات اليات و سلوكيات للاستفادة من الفرصة/الموقع البيئى الجديد؟ هل هناك خطوات نافعة فعلا لهذه العملية و هل الوقت المتاح كاف للبحث عنها؟ كلها أسئلة لا تملك نظرية التطور عليها أى اجابة حقيقية بعيدا عن الاستدلال الدائرى و الحشو الكلامى المعتاد "ملايين السنين" – “انها مفيدة للكائن" – “تساعد على التكيف" – “الانتخاب الطبيعى" – اطلاق أسماء على الظواهر و وضع كلمة "تطور بجانبها" - “هذا يشبه هذا فسنرسم بينهما سهما"...الخ
ان الهياكل التى تبنيها الكائنات كثيرا ما يتم صنعها بشكل يجعلها أكثر من مجرد أداة أو بيت بل يعتبرها بعض الباحثون "امتدادا" للكائنات التى تعيش فيها – أعضاء و سمات تشريحية خارج الجسد Extended Phenotype بسببب اعتماد الكائن الشديد عليها و تكامله معها...من أعشاش الطيور الى سدود القنادس الى شباك العناكب هناك مستوى عالى من التعقيد الهندسى الذى تولد هذه الكائنات و هى قادرة على تصميمه و تنفيذه حتى تلك التى يتحسن أداءها مع الوقت بالتعلم من التجارب السابقة فهى تبدأ بعد الولادة بمستوى متقدم من فنون الهندسة و التصميم ثم يبدأ التحسين بالتعلم بعد ذلك ناهيك عن كون بعضها كالحشرات لا تمتلك جهاز عصبى أصلا يسمح له بمستوى من التعلم يصل الى الأبنية الهندسية المتطورة التى نراها (تذكر أن مخ النملة لديه نحو 250 ألف خلية عصبية و النحلة نحو مليون مقارنة بنحو 85 بليون لدى الانسان)
James and Carol Gould “Animal Architects: Building and the Evolution of Intelligence” (2007): 4
تحدثنا سابقا عن وجود خوارزميات و برامج عمل دقيقة و أدوات متخصصة فى الكثير من سلوكيات الكائنات الحية المتعلقة بالملاحة و الان سنتحدث عن صناعة الأدوات و بناء البيوت. سنستعرض فى هذا المقال و الذى يليه ان شاء الله أمثلة أخرى أكثر تعقيدا على المهارات الحرفية للكائنات الحية و الخوارزميات التى تحكمها سواءا من حيث تصميم البناء أو خصوصية المواد المستخدمة فيه.
نموذج اخر يضربه لنا السيد تيرنر على التكيف مع البيئة عن طريق البناء ليس بيتا و لا نفقا و لا مصيدة و لكنه مكبر صوت و فى رواية أخرى مسرح!!! تستخدم حشرات النطاط cricket ما يشبه الالة الوترية التى أنتجتها أخطاء النسخ للنداء على الأنثى. أغشية على الأجنحة تأخذ شكلا مسننا و يتم ضربها بأغشية مقابلة حتى تتذبذب فتصدر صوتا يتم استخدامه للنداء على الاناث و لكن المشكلة أن هذا الصوت بحاجة الى مكبر حتى يصل الى الاناث البعيدة. هنا يبرهن لنا "التطور" على أن دراسة العلماء للصوتيات acoustics لم تكن لها أى فائدة اذ كان الممكن تحقيق نفس ما وصلوا اليه بمجموعة من أخطاء النسخ اذ تتمكن هذه الحشرات من بناء مكبرات صوت حسب الحاجة تتراوح بين حفر شكل فى قلب ورقة شجر الى حفر جحر كامل تحت الأرض يعمل كبوق/مكبر صوت بل وتعرف الحشرة أين و كيف تقف فى الجحر لاستغلال مكبر الصوت الذى صنعته بالشكل الأمثل. يؤكد لنا السيد تيرنر بأريحية منقطعة النظير أن الحشرات قد عثرت على نفس الحل الذى عثر عليه مختصو الصوتيات – لا تعليق!!!
When the male cricket sings, it positions itself at this constriction, facing inward, so that the wings are placed right at the constriction. This configuration should look familiar to you-it is a Klipsch horn. It would appear that these insects have hit upon the same solutions for boosting acoustic performance that musical instrument makers have.
J. Scott Turner "The Extended Organism" (2002): 171, 166, 175
الا أن هناك مشكلة فى مكبرات الصوت التى تبنيها بعض السلالات خاصة Gryllotalpa فهى تعمل بجودة منخضة للغاية...أها ألم نقل لكم لا يوجد تصميم...ها نحن ذا قد أمسكنا بالتطور أثناء العمل - تصميمات رديئة: انها بصمة السمكرى tinkerer (هكذا يسمون الانتخاب الطبيعى) هذا هو عمل صانع الساعات الأعمى...لحظة واحدة...لن أناقشك فى أن وجود تصميم يبدو غير جيد لا يسقط الحاجة لمصمم له و لا يسقط الحاجة لتفسير التصميم الجيد الموجود فى أشياء أخرى و لكن سأوضح لك أن هذه المكبرات ذات وظيفة غير مجرد تضخيم الصوت اذ أن ذكور هذه السلالة تغنى فى جوقات جماعية leks و كأنها مسرح ضخم لاجتذاب المشاهدات و لكن فى النهاية كل ذكر يريد أن يحظى هو باجتذاب الأنثى و ليس باقى الفريق لذا فان أبواق هذا النوع مصممة بحيث تراعى عدم تداخل ذبذباتها مع الذبذبات المحيطة بقدر الامكان و هو سبب انخفاض قدراتها مقارنة بزملائها و فى مقابل ذلك فهى تتمتع بدقة أكبر فى تحديد موقع الذكر صاحب البوق بين باقى فريق العرض.
one male must ensure that his sound envelope does not overlap another’s...since intense calls will tend to merge into a mega-envelope of sound. This may work fine for attracting females to the lek, but overlapping may not be much help in guiding her to the burrow of any particular male. Flattening the sound envelope may reduce the chance that one male’s sound envelopes will merge imperceptibly into another’s. A flattened sound envelope also acts more effectively as a guidance beacon for the female.
أوه لابد أن الانتخاب الطبيعى قد قام بتعديل اليات صناعة البوق حسب الظروف حتى تكون مناسبة لللغناء الجماعى...انه رائع كما تعلم... أو ربما نسبنا الأمر للحشرة ذاتها كما فعل كاتب الكتاب فهى تصنع مكبر الصوت و تختبره أثناء صناعته فى كل مرحلة لتقيم أداءه ثم تعدله حسب الحاجة و الأداء المطلوب كأى حرفى بارع أو صانع ماهر و لا تسأل طبعا من أين جاءت الحشرة بهذه العلوم لتعرف ماذا تعدل و بأى درجة حتى تصل الى الأداء المطلوب.
يضرب لنا السيد تيرنر فى الفصل الثامن مثالا عجيبا على فن الفسيفساء (تركيب أعمال كبيرة من قطع صغيرة) بالفقاقيع اذ تقوم حشرة spittlebug باستخدام افرازاتها الغنية بالألياف و الحرير كاطار للاحتفاظ بفقاعات الهواء فتعمل كمخزن فقاقيع لتبنى لنفسها ما يشبه العش الرغوى الذى يساهم فى التمويه و حمايتها من الطيور و كذلك يساعدها فى التخلص من الفضلات السامة كالأمونيا (كلية صناعية جديدة صنعتها الطبيعة و الصدفة طبعا) و مثال اخر هو يرقة الدبور Agriotypus و التى تقضى المرحلة الأولى من حياتها ككائن يتنفس تحت الماء ثم تتحول الى تنفس الأكسجين فتطرد الماء من الشرنقة و تصنع لنفسها أنبوب تنفس صناعى عبارة عن شريطا يتدلى خارج الشرنقة ليمتص الأكسجين من الماء مؤديا دور قناع التنفس و يصفه ترنر بأنه تصميم مثالى لامتصاص الأكسجين من الماء و نقله الى اليرقة – طبعا صممته الطبيعة. لاحظ أن هذه مرحلة نمائية و ليست كائنا كاملا أصلا أى لا تملك ترف التجربة و الخطأ و تغيير نمط الحياة. مرحلة نمائية أخرى هى يرقة ذبابة caddisfly التى تصنع لنفسها درعا واقيا كصدفة السلحفاة عن طريق انتقاء الأحجار الصغيرة التى تصلح للتركيب معا (كأى حرفى بارع يختار القطع الملائمة للمنتج الذى ينوى صناعته و يستبعد الأجزاء التى لن تصلح) ثم افراز شريط لاصق تلضم به هذه الأجزاء معا
و من الصناع و الحرفيين الذين يصنعون بوقا أو مصفاة (كلية صناعية) أو جهاز تنفس أو درع واقى الى صناعة القوارب و السفن. يشتهر النمل بقدراته على بناء أعشاش مهندسة باتقان و لكن لا يعرف كثير من الناس أنه خبير فى صناعة القوارب و السفن كذلك و لكنه يصنعها بطريقة فريدة. انه لا يصنعها من ألواح خشبية بل يصنعها من أجساد الشغالات اذ يمسكن بأرجل بعضهن بقوة و يستخدمن اليرقات فى قاعدة القارب للمساعدة فى الطفو مع وجود أطقم تجديف و عند الاقتراب من الشاطئ تبدأ صناعة جسر عائم أيضا من أجساد الشغالات
الملكة و الأطفال أولا عند الاخلاء الطارئ
و الأمثلة على الحرف و المهارات الصناعية و السلوكية المختلفة أكثر من هذا بكثير و كنا ذكرنا عليها أمثلة اضافية عند الحديث عن الهندسة فى سلوك الكائنات الحية من طحالب تبنى لنفسها دروعا الى خنافس تبنى مصافى مائية لاستخراج قطرات الماء من الضباب الى بكتيريا تصنع أسلاكا كهربائية الى سمك يصنع عشه بطريقة الفسيفساء من الفقاقيع الى عناكب تبنى خزانات أكسجين تحت الماء و طبعا القندس صانع السدود
النساجون:
و لا يكتفى النمل بالحفر و البناء (سنتحدث عنهما لاحقا ان شاء الله) و صناعة القوارب بل ان بعض أنواعه تنسج بيوتا كذلك – النساجون النمليون Weaver Ants يقومون بنسج بيوتهم من أوراق الشجر عن طريق محاذاة أطراف الأوراق مع بعضها البعض و تقليمها ان لم تكن أطرافها مستقيمة و سهلة المحاذاة ثم تقريبها من بعضها (أحيانا بصناعة جسور و سلاسل جذب بأجسادهم بين الأوراق المتباعدة) ثم استخدام اليرقات كأنبوب لاصق لتفرز حريرا ينسجه ليلصق به الأوراق بعضها مع لبعض
و بسبب استخدام النمل لليرقات بهذه الطرق فان بعض الخبراء يصنفه كأول مستخدم للأدوات tool user و هى الصفة التى يقر كثير من الباحثين أنها تحتاج تطور ذهنى عالى لا تمتلكه أمخاخ هذه الحشرات الضئيلة (لذا فالأرجح أنها قد برمجت عليه) و ليس النمل فقط هو الذى ينسج من اوراق الأشجار بل حتى الديدان تصنع لنفسها ما يشبه الخيمة لتتناول الطعام بداخلها فى أمان عن طريق قطع أوراق الأشجار و استخدام الخيوط لجذبها و طيها لصناعة سقف
العناكب:
و لا يذكر النساجون دون ذكر العناكب و كنا قد تحدثنا سابقا عنها و عن قدراتها الهندسية الكبيرة عند الحديث عن السجل الأحفورى للمفصليات و خلوه من التدرج التطورى و هو كسابقه النمل ليس نساجا فحسب بل مستخدم للأدوات كذلك بسبب طريقة الصيد لدى بعض العناكب التى لاتنتظر فى بيتها بل تلقى بشباكها
ان مادة البناء (الحرير) تمتلك مزيجا من المرونة و القوة يجعل محاكاتها و القدرة على انتاجها بكميات و سمك كبير هدف للعلماء. الى جانب هذا فالمادة لها خصائص مقاومة للبكتيريا و العدوى لتصنع بيتا أكثر أمانا للعنكبوت و هو ما يجعلها هدفا للاستخدامات الطبية التى تتفوق فيها على الكثير من المنتجات البشرية الطبية
Much of Yuk’s work draws inspiration from the natural world. His sticky tape, for example, was designed to mimic how spider webs absorb moisture in a way that helps to trap insects...The microparticles of bioadhesive absorb excess water. And with those confounding liquids out of the way, the material is free to affix tissues and form an impermeable seal that halts the flow of blood from a wound (see ‘Chemical wound-binding’).
"Bioglue breakthrough: A nature-inspired adhesive offers hope for wound healing and haemorrhage control" Nature OUTLOOK 24 May 2023
Medical University of Vienna. "Repairing damaged nerves, tissue, with spider threads." ScienceDaily (July 28, 2017)
لاحظ أن بيت العنكبوت ضعيف بالمقاييس البشرية و تسهل ازالته لأنه ينتج خيوطا رفيعة جدا و هذه تكفيه فى احتياجاته للحركة و اصطياد الحشرات أما المادة الخام نفسها فأقوى من الصلب ان كان فى نفس رفع الخيط الى جانب مرونتها والكثير من هذه الصفات بسبب تصميم البروتينات التى يتكون منها الحرير من جهة و تصميم الخيط نفسه من جهة اذ يتألف الخيط الواحد من خيوط مجهرية مركبة معا تساعد فى منحه الصلابة
Qijue Wang and Hannes C. Schniepp "Strength of Recluse Spider’s Silk Originates from Nanofibrils" American Chemical Society Macro Lett. 2018, 7, 11, 1364–1370
ROBERT F. SERVICE "Silken promises" SCIENCE • 20 Oct 2017 • Vol 358, Issue 6361 • pp. 293-294
و الدراسات و الأبحاث تواصل اكتشاف المزيد من الخصائص المبهرة لهذه المادة الخام فمثلا دراسة أخرى وجدت أن بنية البروتينات و طريقة ترتيبها فى الخيط تؤدى الى مفاومة و تبديد طاقة الدوران/اللى torsion و هو ما يساعد العنكبوت على استخدام الخيوط فى الحركة و التدلى من الأسطح دون أن يفقد السيطرة و يدور حول نفسه
The team suspects that this unusual behavior is linked to the silk’s complex physical structure, consisting of a core of multiple fibrils inside a skin. Each fibril has segments of amino acids in organized sheets and others in unstructured looping chains. They propose that torsion causes the sheets to stretch like elastic, and warp the hydrogen bonds linking the chains, which deform like plastic. The sheets can recover their original shape, but the chains remain partially deformed. The pendulum exhibits this change with reduced magnitude of the silk’s oscillations, as well as a shifting of the equilibrium point of the oscillation.
"Strange silk: Why rappelling spiders don't spin out of control" Science daily (July 7, 2017)
Dabiao Liuet al., "Peculiar torsion dynamical response of spider dragline silk. Applied Physics Letters" 2017; 111 (1): 013701
و عندما يحاول العلماء محاكاة خصائص هذه المادة فهم اما يلجأون الى استخراج الجينات المسئولة عنها من العناكب (يأخذونها جاهزة) و حقنها فى كائنات أخرى مستخدمين الهندسة الوراثية (و ليس أخطاء النسخ الوراثية) و اما يقومون باختيار المكونات بدقة و مزجها بنسب محددة ثم وضعها فى أجهزة مصممة لاستخراج الخيوط منها
مقطع يوضح عمل الجهاز المطلوب - نشا بأخطاء فى نسخ الة نفخ عجل؟ لا أظن!!!
"Green method developed for making artificial spider silk" University of Cambridge (10 Jul 2017)
Yuchao Wu et al. ‘Bioinspired supramolecular fibers drawn from a multiphase self-assembled hydrogel.’ Proceedings of the National Academy of Sciences (2017).
و لكن يبدو أنننا نحتاج الى استحداث المزيد من أخطاء النسخ فى الجهاز حتى يجارى سرعة الانتاج فى الكثير من العناكب كعناكب داروين التى تنتج خيوطها بسرعة لتحملها الرياح عبر ضفتى النهر لتنتج شبكة عريضة جدا أو غيرها من العناكب
و على ذكر الجينات المطلوبة: هناك 7 أنواع مختلفة من الغدد التى تنتج الخيوط - بعض العناكب يمتلكها كلها و الغالبية تمتلك بعضها فقط حسب حاجة العنكبوت و نمط معيشته و هذه الغدد تمزج المكونات لتنتج المادة الخام فى صورة سائلة ثم تتحول الى خيوط لاحقا و يتم تمريرها الى عضو الغزل المتخصص spinneret . المادة الخام لانتاج الخيوط تتألف من بروتينات خاصة بالعناكب spidroins يصل عددها الى 28 و يتم انتاجها و خلطها بطرق و معدلات متنوعة فى كل غدة من الغدد حسب نوع و وظيفة الخيوط المطلوب انتاجها (طبعا كالعادة البروتينات نشات بأخطاء النسخ و الغدد بأخطاء النسخ و معدلات الانتاج و الخلط/العملية التنظيمية نشأت بأخطاء النسخ و عضو الغزل نشأ بأخطاء النسخ)
Paul L Babb et al., "The Nephila clavipes genome highlights the diversity of spider silk genes and their complex expression" Nature Genetics volume 49, pages895–903 (2017)
و طبعا ينبغى أن تتحفك نظرية التطور بالأكروبات و ألعاب الحواة و الاستدلالات البهلوانية كما فى الورقة السابقة. هناك بروتينات متشابهة فى الغدد: بسبب الوظيفة؟ لا بل بسبب السلف المشترك. هناك بروتينات متشابهة أيضا فى غدد السموم اذن لابد أن غدد السموم و غدد الحرير لهما سلف مشترك و سنعتبر هذا دليلا و ليس فرضية تفسيرية!! العنكبوت الباصق Scytodes Spider الذى يبصق سما مخلوطا بمادة لاصقا شبيهة بالخيوط و الذى يجب أن يكون الدليل على هذه الفرضية لا يمتلك تلك البروتينات المشتركة هذه أصلا. أوه لابد أنه سلك طريقا تطوريا اخرا و طور تلك الوظيفة بالتطور المتقارب functional convergence فالتطور حقيقة و فرضياته أدلة فى حد ذاتها حتى لو عارضتها البيانات!!!
حسنا...نشأ كل هذا بأخطاء النسخ و العلماء الان يحاولون دراسة أخطاء النسخ لتقليدها فماذا عن نسج الشبكة؟ لأن أخطاء النسخ رائعة فهى لم تكتفى باعطاء العنكبوت غددا لانتاج أنواعا مختلفة من الحرير فى جسده مع البروتينات المطلوبة و التوزيع الملائم لانتاجها بين الغدد بل أعطته أيضا برنامجا لكيفية نسج الشبكة فى جهازه العصبى فهو يقوم بتقييم المكان و تحديد نقاط تثبيت الشبكة anchor points ثم نسج خيوط تعمل كأساسات للشبكة و أخرى كاطار خارجى و أخرى هدفها الامساك بالحشرات و أخرى هدفها نقل اهتزازات الحركة و كل وظيفة لديها حرير مختلف خاص للقيام بها فبعضها كالأساسات يتطلب القوة و الثبات و الاخر كخيوط الامساك يتطلب مرونة أكثر لامتصاص مقاومة الحشرة لدرجة وصف بعض الباحثين للعنكبوت بأنه مصنع منسوجات متحرك
Valerie Altounian et al., “A Spinner’s secrets” Science 358 (2017): 292
ان تصميم الشبكة ليس تصميما ثابتا لأنه يختلف حسب مساحة المكان و نقاط التثبيتالمتاحة و غيرها من العوامل و بالتبعية فان كل شبكة تصميم مختلف من حيث الحسابات حتى لو تشابهت فى الشكل العام مما يعنى أن العنكبوت يحمل برنامج هندسى يقيم المكان و مواصفاته و يضع القياسات المناسبة له وعند سقوط فريسة فى الشبكة تتلقى المجسات المتخصصة فى ساق العنكبوت الاهتزازات فيتحرك نحوها و قد قامت بعض الأبحاث بمحاولة قياس رد فعل العنكبوت عند تلقيه اهتزازات من عدة زوايا مختلفة فوجدت أنه يقارن بين قوة الذبذبات و زاويتها من مركز الشبكة ليحدد اتجاه الحركة مما يدل على وجود برنامج حسابى فيزيائى اخر لقياس الذبذبات و أخذ متوسط قيمتها و تحديد الاتجاه
James and Carol Gould “Animal Architects” p. 50-53
لقد وجدت الدراسات أن خيوط العنكبوت قادرة على التعامل مع الضغط بعدة طرق منها التصلب أو التمدد و أن هذه أساليب المتعددة تؤدى الى أداء أفضل و قوة تحمل أعلى كما وجدت أن مادة الخيوط تحتوى على بلورات دقيقة nanocrystals لتساعد على امتصاص الصدمات الشديدة أثناء ارتطام و مقاومة الفرائس كما أن قوة و أداء الشبكة ككل لا تعتمد فقط على جودة المكونات (التى تحتاج تفسيرا) و لكنها تعتمد أيضا على طريقة البناء/النسج الهندسى geometrical arrangement/organized geometry التى توزع الحمل على كامل الشبكة حتى تواصل العمل بكفاءة اذا تلف جزء منها لدرجة وصفها بأنها حالة مثالية optimized بالنظر الى المكونات و الهيكل المصنوع منها (المزيد من الهندسة الناتجة عن أخطاء النسخ)
Cranford, S.W. et al. 2012. Nonlinear material behaviour of spider silk yields robust webs. Nature. 482 (7383): 72-76.
حتى ما يسمىtangled web و الذى قد يبدو ككومة عشوائية من الخيوط بدون شكل هندسى أنيق اتضح عند دراسته أنه نمط هندسى هو الاخر يبنيه العنكبوت و يواصل توسعته و يصممه بحيث يتوزع فيه الحمل على مواقع عديدة حال انقطاع بعض الخيوط ليتحمل هجمات الأعداء و يساعد على ابطاء دخول الفرائس السريعة و تحمل صدمة ارتطامها
The tangle web plays a crucial role in the functionality of the spider webs: it filters in prey and protects the spider from predators...web is robust and resilient; it avoids catastrophic failure because of its complex architecture and the nonlinear mechanical behavior of dragline silk.
Isabelle Su et al., "In situ three-dimensional spider web construction and mechanics" PNAS August 17, 2021 118 (33)
و كالعادة ما كان يظن أنه شكل بدائى يتضح أنه هندسة يحاول العلماء و المهندسون التعلم منها لتحسين تصميماتهم
This work could inspire efficient spider-inspired fabrication sequences or fiber geometries in engineered materials, as demonstrated here for 3D-printed prototype materials...Learning from and improving on the spider’s construction process could lead to an innovative assembly method for stable, functional, repairable, and reinforceable fiber structures...learning to design spider- and web-inspired architectures, material assembly methods, and mechanical properties for specific functions. - Ibid
و كما جرت العادة فى مثل هذه المواقف التى يتعلم فيها العلماء من البيولوجيا لابد من المسارعة بانقاذ القارئ من أى أفكار هرطقية متعلقة بالتصميم و العلم فى البيولوجيا و العياذ بداروين قد تغزو رأسه و هو يقرأ هذا الكلام فيجب ذكر اسم "التطور"و "ملايين السنين" فى الموضوع...لا يهم كيف. لا يهم هل تدعمه الأحافير أم لا. المهم أن كل شئ بالتأكيد تطور و الباقى سيناريوهات خيالية و قصص عن كيف تطور
بل و من أنماط الغزل العجيبة أن أحد العناكب ينسج شبكته كبوق ضخم ليس لاصدار الأصوات بل لاستقبالها كبوق أذن عملاق يستخدمه للتنصت على الطبيعة من حوله مما يضيف معلومات اضافية متعلقة بهندسة الصوتيات و فيزياء الموجات الى برنامج الغزل و النسيج و طبعا كل هذا يتم تفسيره بمصطلحات جوفاء مثل "التطور" و "الانتخاب الطبيعى" و "ملايين السنين"
Jian Zhou et al., "Outsourced hearing in an orb-weaving spider that uses its web as an auditory sensor" PNAS Vol. 119 | No. 14 (March 29, 2022)
لكن الملفت فعلا أنهم يذكرون مميزات محتملة لفكرة تصدير هذه الحاسة الى هيكل خارجى extended phenotype كالشبكة بدلا من عضو داخلى مثل الاقتصاد فى مساحة الجسد بسبب صغر حجم الكائن و القدرة على تعديل هذا "العضو الخارجى" عند الحاجة بل و زيادة كفاءة العمل بشدة بسبب امكان تضخيم العضو السمعى الذى شبهوه بأنه كالمنظار/التيليسكوب الذى اخترعه البشر لتحسين الرؤية و لكنه تيليسكوب سمعى و أشاروا الى امكان استخدام مثل هذا النموذج فى الكثير من التصميمات البشرية
Biologists and material scientists are still discovering new properties of spider silk that can be repurposed as a biomaterial and deployed for practical human applications. Here, we demonstrate how a spider web made of nanoscale protein fibers serves as a megascale acoustic airflow sensor, contrasted sharply with all auditory organs made up cellular tissue, and necessarily subjected to body limitations. Taking advantage of the extended phenotype, the sensory surface area is up-scaled extensively, up to 10,000 times greater than the spider itself, much as a radio telescope senses electromagnetic signals from cosmic sources...Spider webs are marvels of bioarchitecture that greatly extend the spider’s capacity to sense and capture prey much larger than the spider itself. The spiders also have the flexibility to tune and regenerate their hearing by manipulating the orb webs. The described sensory modality of hearing could provide unique features for studying extended and regenerative sensing, where the orb web functions as an integral part of the cognitive systems of a spider. The hearing mechanism described here could also presage a new generation of acoustic fluid-flow detectors in the domain of nanoscale biosensors for applications requiring precise fluid dynamic measurement and manipulation.
و هو ما يذكرنى بكلام علماء البيولوجيا التطورية مثل كلام سكوت تيرنر الذى ذكرناه فى البداية. لابد أن الله غير موجود لأن الكائن يصنع عضوا خارجيا بدلا من أن يكون مصنوعا داخله (مع تجاهل تام لكيف تعلم الكائن صناعة العضو و امتلك خاماته). لابد أن المصمم غير موجود لأن الكائنات عبارة عن أكوام من التصميمات السيئة و الحلول الرديئة و التجميعات الخرقاء. ان العلم يناقض فرضية التصميم.
حسنا لقد اكتشفنا مميزات كثيرة فى كون العضو خارج الكائن و فى تصميمات الكائنات بشكل عام فما قولك الان؟
كم أنت رائع أيها التطور!!!
يقول ارنست ماير أحد مؤسسى التراكيبية التطورية الحديثة أن الابتكارات التطورية (نشأة أعضاء أو صفات جديدة) دائما ما تصاحبها تغيرات سلوكية لدرجة أنه بامكاننا القول أن التغير السلوكى هو ما يحدد سرعة التطور
“behavioral shifts have been involved in most evolutionary innovations, hence the saying – behavior is the pacemaker of evolution”
Earnst Mayr “What evolution is” (2001) p. 137
و فى النهاية نسأل: هل قرر العنكبوت أن يعيش فى بيوت منسوجة فنشأت له غدد الحرير؟ أم نشأت له الغدد لسبب اخر كابطاء الأعداء أو العناية بالبيض فقرر أن يتعلم الهندسة المعقدة لانشاء البيوت المغزولة و يكتب خوارزمية النسج؟ لاحظ أن مجرد ذكر فرضية من طراز ربما استخدم الغدد فى كذا و كذا لا يفسر نشأتها أصلا بأخطاء نسخ أو خطوات تدرجية مزعومة بما فيها من جينات و بروتينات و عمليات تنظيمية متقنة كما ذكرنا و نفس الشئ بالنسبة لذكر فوائد البيوت المنسوجة ثم اعتبار وجود فوائد لها تفسيرا لنشأتها عن طريق اله فجوات التطور: الانتخاب الطبيعى. و نفس الأمر ينطبق على النمل النساج...بل على كل شئ فى الواقع
و الأمثلة على صنائع الكائنات لا تعد و لاتحصى و كل هذا و نحن لم نتحدث بعد عن هندسة البيوت سواءا للنمل أو النحل بما فيها من مخازن للطعام و حجرات رعاية الصغار و طرق و اليات للحفاظ على الحرارة و هو ما سنناقشه فى مقال قادم ان شاء الله
المصادر:
J. Scott Turner "The Extended Organism: The Physiology of Animal-Built Structures"(2002)
-مصادر و مقالات متنوعة
ความคิดเห็น