Elollisten suurenmoisten rakenteiden jäljittelyä

Kävelemään opettelevat pikkulapset muksahtelevat maahan ja kolhivat päätään. Isommat lapset putoilevat puista ja pyörän selästä. Pelaajat törmäilevät toisiinsa pelikentällä. Autoilijoille sattuu lukemattomia liikenneonnettomuuksia. Kaikista näistä kaatumisista, kolhuista ja törmäyksistä huolimatta me harvemmin loukkaannumme vakavasti. Yleensä pidämme kehomme lujuutta ja mukautuvuutta itsestään selvänä asiana. Mutta kuten tiedemiehet ovat vähitellen huomaamassa, olemme luista ihoon saakka todella nerokkaiden ratkaisujen tulosta.

VOIMAN ja lujuuden yhdistelmä – suhteellisen kevyessä muodossa – näkyy kaikkialla luonnossa. Hennot taimet työntyvät esiin betonipintojen ja kallionseinämien raoista ja pakottavat nuo halkeamat suurenemaan sitä mukaa kuin ne kasvavat terveiksi puiksi. Puut puolestaan pitävät pintansa tuulia vastaan, jotka kaatavat sähköpylväitä ja repivät taloja hajalle. Tikat hakkaavat puuta ja altistavat päänsä sellaisille voimille, jotka tekisivät tavallisista aivoista muusia. Krokotiilien ja alligaattorien nahka saa keihäät, nuolet ja jopa luodit kimpoamaan pois (vrt. Job 41:1, 26). Tällaiset asiat ovat herättäneet ihmisissä syvää kunnioitusta ja ihmetystä tuhansien vuosien ajan.

Kuluneiden 40 vuoden aikana ovat tekniikan suuret edistysaskeleet antaneet tiedemiehille tehokkaita uusia välineitä tutkia näitä arvoituksellisia rakenteita, joista useimmat ovat kätkössä syvällä elävän solun sisällä. Tällä mikroskooppisella tasolla niiden monimuotoisuus on todella häkellyttävää. Tieteen tavoitteena ei kuitenkaan ole pelkästään selvittää luonnon ainutlaatuisten materiaalien taustalla olevia arvoituksia, vaan jäljitellä niitä, ainakin niiden yleisiä periaatteita. Tämä tutkimusalue on niin lupaava, että se on synnyttänyt kokonaan uuden tieteenhaaran. Puhutaan biomimetiikasta, joka tulee kreikan sanoista biʹos ’elämä’ ja miʹme·sis ’jäljittely’.

Biomimetiikka lupaa parempaa maailmaa

Biomimetiikka on erään tämän alan kirjan mukaan biologisten rakenteiden ja niiden toiminnan tutkimista (Biomimetics: Design and Processing of Materials). Siinä jatketaan, että tutkimuksen tarkoituksena on ”tuottaa uusia ideoita ja kehitellä niiden pohjalta biologisten järjestelmien kaltaisia synteettisiä järjestelmiä”.

Tiedemies Stephen Wainwrightin mukaan ”biomimetiikka tulee nielaisemaan molekyylibiologian ja astumaan sen tilalle 2000-luvun haasteellisimpana ja tärkeimpänä biologian alueena”. Professori Mehmet Sarikaya sanoo: ”Olemme sellaisen materiaalivallankumouksen kynnyksellä, joka on merkitykseltään yhtä käänteentekevä kuin oli rautakausi tai teollinen vallankumous. Olemme kovaa vauhtia siirtymässä uudenlaisten materiaalien aikakauteen. Uskon, että ensi vuosisadalla biomimetiikka muuttaa elämäämme merkittävästi.”

Oikeastaan se on jo alkanut muuttaa maailmaa, kuten kohta näemme. Mutta luodaanpa ensin lyhyt silmäys muutamiin luonnon ihmeisiin, joita tiedemiehet parhaillaan tutkivat päästäkseen niistä selville. Pohdimme myös, mitä elollisten rakenteet voisivat kertoa meille, ja katsomme, miten tämä antaa merkitystä ympärillämme olevaan ihmeelliseen maailmaan.