طبیعت اسراف کار است یا دوستدار زیبایی

نظم و ترتیب شکل و طرح ها چیزی است که ما همیشه فکر می کنیم مربوط به دنیای غیرزنده است. کریستال ها دارای شکل های متفاوتی هستند، اما همگی به طور کامل از طرح های هندسی پیروی می کنند. کریستال ها دارای سطوحی صاف و زوایایی تیز هستند. از طرف دیگر موجودات زنده دارای سطوحی غیرصاف و اجزای انتهایی گرد هستند ولیکن اگر انسان چشمی تیزبین داشته باشد، می بیند که جهان زنده پر از طرح های منظم است. برای نمونه بیشتر برگ ها روی ساقه های درختان با نظم و ترتیبی خاص قرار گرفته اند. گاهی یک در میان در مقابل هم و گاهی یکی سمت چپ و دیگری در سمت راست. طرح توزیع نوارهای سفید و سیاه روی بدن گورخر یا ببر نیز به همین صورت است ولیکن تنها معدودی از این طرح های طبیعی، مشابه آن طرح هایی هستند که اولین بار توسط زیست شناسان قرن نوزدهم در جانوران دریایی مشاهده شد.
تعدادی از موجودات میکروسکوپی پوسته یی برای خود می سازند که همان اسکلت خارجی آنهاست. موجودات تک سلولی نظیر دیاتومه ها و رادیولارین ها این اسکلت خارجی را از سیلیسیم می سازند. سیلیسیم عنصری است که در دانه های شن و کوارتز وجود دارد. برخی دیگر از موجودات از کربنات کلسیم استفاده می کنند که همان ترکیبی است که در گچ و سنگ مرمر وجود دارد. طرح شکل هایی که در اسکلت های خارجی تک سلولی های دریایی دیده می شود، بسیار متنوع و پیچیده است. بسیاری از این ساختمان های بلورین در اشکال هندسی هم اندازه به یکدیگر پیوند خورده اند. برخی از آنها مانند نیزه هایی هستند که در نوک آنها ستاره یی می درخشد. برخی دیگر استوانه یی شکل هستند. آن دسته یی که اسکلت خارجی آنها از کربنات کلسیم تشکیل شده است، همانند سربازان قرون وسطی دارای زره های ورقه ورقه یی هستند.
در سال ۱۸۳۶ وقتی «کریستین ارهبرگ» زیست شناس برای اولین بار اسکلت خارجی «کوکولیتوفور»ها را مشاهده کرد، نتیجه گرفت این اشکال باید از مواد معدنی کریستال شده یی باشند. «ارهبرگ» ۱۴ سال از عمر خود را صرف شناسایی و طبقه بندی اشکال بسیار متنوعی کرد که تصور می کرد کریستال های دریایی هستند تا اینکه در سال ۱۸۶۰ مشخص شد این شکل های معدنی در واقع منشاء زیستی دارند. در دهه ۱۸۶۰ کشتی تحقیقاتی «چلنجر» به منظور نمونه برداری از اعماق دریا و کشف راز بلورهای ناشناخته به دریای آزاد سفر کرد. «ارنست هکل» زیست شناس آلمانی با استفاده از مجموعه به دست آمده، نقاشی های زیبا و دقیقی از صدها ساختمان بلوری تهیه کرد و آن را در کتابی با عنوان «هنر اشکال در طبیعت» منتشر کرد. درک ما از طرح های حیاتی به وسیله جانورشناس اسکاتلندی «ونتورد تامپسون» چندین گام جهش کرد. «تامپسون» که در اوایل قرن بیستم می زیست، متوجه شد رادیولارین ها با خارج کردن حباب های هوا پوسته یی از کریستال در اطراف خود می سازند.
این موجودات تک سلولی ابتدا خود را در یک کف غرق می کنند. این کف حاصل حباب های هوایی است که از واکوئول های موجود خارج شده و همراه با مواد ترشح شده معدنی به صورت کف درمی آید. مواد معدنی که از پروتوپلاسم سلولی خارج می شود در محل خروج هوا جمع می شود و هنگامی که واکوئول ها تخلیه شدند، به یکدیگر پیوند خورده و به صورت بلورهای منظم درمی آیند. از آنجا که واکوئول ها در فواصل منظم از یکدیگر قرار دارند، بلورهای تشکیل شده در محل واکوئول های تخلیه شده، شکلی هندسی پیدا می کنند. رادیولارین ها معادل های زیستی ورقه های برفی هستند. اما همچنان که زیست شناس برجسته «کارل فون فریش» گفته است، طبیعت نسبت به زیبایی بی تفاوت است. او می گوید؛ «من نمی خواهم چندان مطالب فلسفی در مورد زیبایی های بیهوده یی که در طبیعت وجود دارد، بگویم ولیکن طبیعت مسرف است.» یک طرح شناخته شده بیولوژیک دیگر، بدن هایی است که با نوارها و نقطه ها پوشیده شده است. در سال ۱۹۵۲ ریاضیدان انگلیسی «آلن تورینگ» نظریه یی برای تکوین این طرح ها پیشنهاد کرد. او محیط مفروضی را در نظر گرفت که درون آن مولکول ها به طور آنی در برخورد با یکدیگر واکنش نشان داده و سپس منتشر می شوند. «تورینگ» ثابت کرد اگر یک مولکول، گرایش به واکنش را ترغیب و دیگری آن را منع کند، مخلوط مولکول ها در نهایت به دو منطقه مجزا تقسیم خواهد شد. «تورینگ» با استفاده از این منطق ریاضی نشان داد طرح های خط دار یا نقطه دار روی بدن حیوانات، بدین ترتیب به وجود آمده است.
ماده واقعی که توانست فرضیه «تشویق- ممانعت» تورینگ را به طور آزمایشگاهی ثابت کند در سال ۱۹۹۰ کشف شد. پنج سال بعد از آن شواهد خوبی مبتنی بر وقوع آنچه «تورینگ» به طور نظری مطرح ساخته بود، به دست آمد. آنچه امروز نظریه های «تورینگ» را در عمل نشان می دهد، ماهی استوایی فرشته ماهی است. اکنون ثابت شده است که طی مراحل تکوین جنینی در جانورانی نظیر گورخر، مولکولی موسوم به مورفوژن به زیرپوست نفوذ کرده و از طریق ایجاد واکنش های متوالی، طرح رنگ آمیزی منظمی را روی پوست موجودات به وجود می آورد. مکانیسم «تورینگ» یک مکانیسم عمومی است. این مکانیسم مشابه آن چیزی است که در تشکیل شکل های معدنی نظیر آگات روی می دهد. کلید معمای الگویافتگی در طبیعت این واقعیت ساده است که این فرآیند، خودتنظیم است و هیچ عامل دیگری در آن دخالت ندارد.

فیلیپ بال
ترجمه؛ زینب همتی
www.nature.com

منبع : روزنامه اعتماد