Likheter mellom virveldyr-lemmer forklares best av design, ikke ved felles aner.
Av Brian Miller, 4. september 2024. Oversatt herfra

Bilde 1. Hval -presist tilpasset sitt domene

Da han skrev i tidsskriftet BioInpiration & Biomimetics, Engineer and Biomimetics Expert analyserte Stuart Burgess nylig det "Universal Optimal Design in the Vertebrate Limb Pattern and Lessons for Bioinspired Design." -lenke. Artikkelen hans viser at likhetene mellom virveldyr lemmer best forklares ikke ved felles aner, men av intelligent design. Han forklarer hvordan det generelle virveldyr lemoppsettet (aka arkitektur eller plan) er det optimale designmønsteret for kompleks bevegelse i forskjellige miljøer. Han demonstrerer også at seks spesifikke lemutforminger i fem forskjellige virveldyr taxaer (dvs. grupper i dyrehierarki) er best mulig design for dyrenes miljø og atferd.

Evolusjonære forutsetninger
Biologer har lenge erkjent at virveldyr lemmer er bygget rundt den samme grunnleggende utformingen (figur 1).
Standard evolusjonsmodell forutsetter at likhetene mellom lemmene best forklares med felles aner. For eksempel skyldes likheter mellom tetrapod (firfots dyr) lemmer hos dyr i dag fra den vanlige stamfaren til alle tetrapods som utvikler en tidligere versjon av lemmen og deretter fører den ned med utviklede modifikasjoner til dens etterkommere (figur 2).
Standardmodellen spår evolusjonsprosesser ble begrenset til bare å endre den innledende utformingen uten å endre den, så de resulterende designene ofte bør være suboptimal. Denne antagelsen villedet mange biologer til å konkludere med at noen tetrapod-lemmer representerer klønete og ineffektive design.

Bedre forklaring av likheter
Burgess oppsummerer det grunnleggende designmønsteret til tetrapod lemmer som følger:
Når det gjelder amfibier, krypdyr, fugler og pattedyr, er det fire spesielle skjelettfunksjoner som vanligvis er til stede i lemmen:
Tre hovedledd (skulder-albue-vrist eller hofte-kne-ankel)
To parallelle bein i underekstremiteten (Radiusulna eller Tibia-Fibula)
Nettverk av små bein i håndleddet eller ankelen
Flere flerledede fingre/tær (vanligvis fem i antall)

Bilde 2. Ekstremiteter-ulike-dyre-grupper

Han argumenterer for at den beste forklaringen på firbente dyr konsekvent bruker denne utformingen ikke er felles aner, men hvordan den representerer den beste generelle arkitekturen for lemmer:
"Et sentralt funn i denne studien er at virveldyrmønsteret er svært allsidig og optimalt ikke bare for armer og ben, men også for flippere og vinger. … Den tredobbelte utformingen-skulder/albue/håndledd eller hofte/kne/ankel-er optimal for hver påføring fordi det gjør det mulig for lemmet å utføre hele lemfunksjonene for utøvelse, tilbaketrekning, flapping, løping og hopping."
I et tidligere forelesning illustrerte Burgess -lenke, hvordan den tre-hengslede designet ofte brukes i menneskelig ingeniørfag, siden det er det beste designet for produkter som utfører komplekse bevegelser. Det skyldes fleksibilitet, stabilitet og evne til å imøtekomme bevegelse i flere dimensjoner. Burgess forklarte hvordan designet brukes i maskiner som er så forskjellige som grave- rigger, industriroboter og satellitt-distribusjonsmekanismer. Unødvendig å si at ingen tror likhetene mellom graverigger og menneskelige lemmer skyldes at de deler en felles stamfar.

Mennesker, hvaler og fugler
Burgess forklarer hvordan den tredelte designet ble omhyggelig skreddersydd i hvert virveldyr for å imøtekomme behovene til den gruppen. Han beskriver perfeksjonen av utformingen av den menneskelige armen, menneskets ben, sjødyrs (f.eks. Hvals) flipper, fugleflukt, katts bakben og frosks bakben.
Burgess oppsummerer bevisene for den mesterlige utformingen av det menneskelige benet som han publiserte tidligere i bio-kompleksitet (her, her, her). Han beskriver også et mangfold av optimaliserte funksjoner i den menneskelige armen, inkludert hånden, for eksempel den utsøkte utformingen av systemet med bein, muskler og sener. For eksempel beskriver han håndleddet som følger:
"De åtte håndleddsbenene danner også et dobbeltledd i håndleddet fleksjonsforlengelse. Som med frem-og-tilbake-føring, er krumningen av knoklene finjustert for å gi et omtrentlig felles rotasjonssenter i fleksjon og forlengelse. Som før er dette viktig for å gi myk og kontinuerlig bevegelse."
Han beskriver også hvordan sjødyrs-finner er perfekt konstruert for bevegelse i vann-miljøer. For eksempel sikrer mange mekanismer at finnene stadig tilpasser seg for å opprettholde den ideelle formen og stivheten:
"Fleksings- og utvidelses-sener settes inn i hvert ledd slik at musklene kan opprettholde jevn krumning av flippingen under belastningsindusert bøyning eller under fleksing og forlengelse. Noen hvaler har også ledd- frem og tilbake- førings-muskler som kan kontrollere stivhet og form i flyting. At finnene har mange sensorer for å oppdage hydrodynamisk belastning og størrelsen på virvler indikerer at finjustering av stivhet og form er viktig for å oppnå høy hydrodynamisk effektivitet."

Bilde 3. Sammenstilling av dyregrupper-m-ekstremitete

Sjødyrs lemmet skiller seg dramatisk fra andre firbente på land, grunnet deres distinkte miljø og operasjonelle mål.
Senere forklarer Burgess hvordan fuglevinger er optimalisert for flyging. For eksempel er skulderen omhyggelig konstruert for å muliggjøre vinge-flapping og dreining og for å maksimere energibesparing:
"Tre rotasjonsgrader av frihet ved skulderen er nødvendig for flyging. Flapping er nødvendig for å skape løft, det er nødvendig med vridning for å endre angrepsvinkelen og en variabel sveipevinkel er nødvendig for manøvrer som bremsing. Fugleskulder ledd bruker også elastisk energilagring for å forbedre flyge effekten."
Her igjen skiller lemmet seg dramatisk fra den for andre firefots lemmer på grunn av de unike kravene til flyging.

Feil i evolusjonære forklaringer
Standard evolusjonsmodell kan ikke forklare perfeksjonen av design i virveldyr taxa. Det er av flere grunner. Som nevnt ovenfor, spår evolusjon at virveldyr- lemmer ofte virker klønete designet, noe som er det motsatte av det Burgess og andre har demonstrert (her, her). I tillegg er fordelingen av likheter i dyregrupper ofte så inkonsekvent med ethvert evolusjonært tre at likheter ikke kan stole på som bevis for felles aner (her, her).

Bilde 4. Knokler i foten-koblet ingeniørmessig sammen

Like problematiske, spår ikke-styrte evolusjonsmodeller at fremstillingen av lemmene og hele kroppen skal se veldig like ut. Hvis tilfeldige mutasjoner gradvis modifiserte lemmene og andre kroppstrekk fra MRCA uten å endre den underliggende designoppsettet, burde embryologien og genetikken også ha holdt seg stort sett intakt. Igjen er sannheten ofte motsatt. lemme -likheter mellom forskjellige taxaer kan genereres gjennom forskjellige embryologiske prosesser kontrollert av forskjellige gener (her, her), og forskjellige virveldyrs hele embryologi kan variere i hvert trinn i utviklingen -lenke. Disse uoverensstemmelsene antyder at hvert dyr ble designet uavhengig.
Dessuten er tiden som er tilgjengelig for utviklingen av mange lemmer, altfor kort til at slike dramatiske endringer har skjedd uten intelligent veiledning (her, her). Utfordringen er spesielt utfordrende når det gjelder hvaler. Sjødyr-finner skiller seg i nesten alle henseender fra den foreslåtte terrestriske stamfaren, men den radikale transformasjonen til vannlevende liv antas å ha skjedd i en tidsramme mindre enn det som kreves for ankomsten av bare to koordinerte mutasjoner. Langt flere koordinerte mutasjoner ville vært nødt til å utvikle seg, til og med for én av de nye lemfunksjonene som Burgess lister. Dette beviset, så vel som andre data, favoriserer tydelig designhypotesen.

Brian Miller -Bilde 5, til venstre

Forskningskoordinator og senior stipendiat, Center for Science and Culture.
Dr. Brian Miller er forskningskoordinator og senior stipendiat for Center for Science and Culture ved Discovery Institute. Han har en B.S. I fysikk med en lavere grad i prosjektering fra MIT og doktorgrad. I fysikk fra Duke University. Han snakker internasjonalt om temaene Intelligent Design og innflytelsen av livssyn på samfunnet. Han har også konsultert om organisasjonsutvikling og strategisk planlegging, og han er teknisk konsulent for Ideashares, en virtuell inkubator dedikert til å bringe innovasjon til markedet.

Oversettelse, via google oversetter, og bilder ved Asbjørn E. Lund