De ce nu exista insecte de sase tone ?

Pentru ca nu-s chiar multumit de raspunsurile primite la articolul precedent, hai sa tratam chestiunea mai pe larg aici.

I. Musculatura. Din motive foarte complicate care se pot sumariza prin referinta la strangulatia proteicaⁱ, musculatura insectelor e compusa din fibre semnificativ diferite de musculatura altor nevertebrate (precum de exemplu racii) si a vertebratelorⁱⁱ. Ca atare, ele sunt slabe, atit sub aspectul eficientei conversiei energiei in lucru mecanic cit si sub aspectul debitului de putere per massa cit si sub aspectul energiei totale degajate fara repaos. In termeni mai simpli : muschii mamiferelor ingaduie constructia unei pompe care lucreaza neintrerupt zeci de ani debitind citiva W per kilogramⁱⁱⁱ. Cel mai avansat muschi al unei insecte e capabil sa debiteze^iv ceva sub jumatate. O mare parte dintre insecte nici macar nu folosesc sisteme musculare, ci transmisie hidraulica (toate arahnidele-s propulsate hidraulic), care da reactii mai rapide si control mult mai fin dar eficiente inca si mai proaste.

Deci pe scurt daca organismul e mai mare de vreo suta de grame devine mai eficient sa treci musculatura de pe soiul insectelor pe soiul vertebratelor. E un upgrade daca doriti, tot asa cum pe masura ce massa avionului creste devine preferabil sa-i puneti reactor in loc de elice, tot asa si aici.

II. Osatura. Insectele folosesc drept osatura un exoschelet (adica extern) format din cea mai dura proteina existenta, chitina. Vertebratele folosesc drept osatura un endoschelet (intern deci) compus din mineralizarea cu calciu a unor celule special proiectate in acest scop. Lasind la o parte problemele de friabilitate^v rezistenta pe care-o poate oferi o structura chitinoasa e inferioara rezistentei structurii osoase. Pur si simplu, se pot cladi case destul de mari din lemn, exista si biserici cum e cea a lui Horea din muzeul satului din Cluj cu ditai turla, da' daca doresti blocuri va trebui sa recurgi la ciment, si daca doresti zgirie nori la otel. Asta este, si alta nu-i. Nu exista turn de zece etaje facut din lemn, chiar si cedru de Liban sa fie, cum nu exista turn de o suta de etaje facut din ciment (chit ca penibilii din Coreea de Nord au incercat).

III. Mielina. Exista un film in care cel mai prost actor al tuturor timpurilor (unul dintre) explica cum si-o petrecut el zece ani din viata incercind sa extraga un miligram de mielina dintr-o tona de rime. N-o reusit da-i fericit, pentru ca astfel a dovedit ca nu se poate.

Asa cum v-ati astepta o dovedit-o pe ma-sa, dat fiind ca rimele-s mielinizate^vi. Totusi, problemele pe care controlul unui sistem muscular atit de mare le-ar pune precum si problemele gestiunii amarului de fibre nervoase (si productiei mielinei necesare) implica niste asumptii despre organizarea interna a animalului si mai ales metabolismul lui care implica ceva mai apropiat de vertebrata decit de insecta.

Cu care ocazie ajungem la ultimul dar si cel mai important punct,

IV. Metabolismul si sistemul circulator. Insectele nu au inima, si asta limiteaza semnificativ debitul de oxigen pe care-l pot oferi diverselor procese catabolice.^vii Neavind inima nu au nevoie nici de plamini (sau de diafragma), precum n-au nevoie nici de abilitati conexe cum ar fi stocarea de energie (in grasime) si asa mai departe. Cine-a zis ca singele e lichidul vietii n-a gresit mult : el este de departe cea mai mare sarcina a ficatului, bilirubina fiind principala pata de culoare-n viata fiecaruia. In lipsa singelui care sa duca fortat oxigen nu-i nevoie de hematocrit, si daca nu ne mai apucam de hematocrit n-avem nevoie nici de splina nici de ficat asa de mult, folosind in loc un pancreas mai generalist, si uite asa si tot asa, simplificarile succed una din alta : daca nu folosim nici aer conditionat nici internet n-avem nevoie de curent electric, daca traim in Mexic unde-i cald n-avem nevoie de retea de gaz^viii si tot asa. Iara invers, daca dorim sa ne instalam aer conditionat tre' sa tragem retea electrica, sa construim termo- si hidrocentrale si asa mai departe, complexitatea creste exponential.

In suma, nu exista insecta de sase tone pentru ca n-ar sta de-olalta. Cam din acelasi motiv pentru care ne putem trezi ca nu exista nici Romanie de 25 de milioane de oameni, cu cresterea volumului apar noi procese de reorganizare interna si v-ati pus vre-odata problema ca poate de-aia o cazut Ceausescu pentru ca s-au inmultit romanii prea mult ? Nu adica "decreteii l-au omorit" ci pur si simplu exista o dimensiune maxima careia o structura anumita-i poate face fata. Ca imperiul roman asa.

1. Sa zicem ca porniti in desert. Daca va duceti doar la plimbare aveti nevoie doar de nimic, mergeti in puta goala. Daca va duceti sa va intilniti cu alti oameni aveti nevoie si de alte haine (sa zicem, pentru simplitate, bine ?). Daca va duceti sa traiti o perioada mai indelungata aveti nevoie sa carati apa si mincare. Daca perioada e suficient de indelungata veti transporta si mijloace de construit adaposturi temporare, respectiv facut focul pentru a gati. Daca e inca mai indelungata duceti si metode de-a repara sau produce haine. Daca e si mai indelungata duceti o metoda de-a produce combustibil, o alta de-a construi adaposturi permanente, scl. Odata ce ati facut aceste alegeri si-ati pornit nu mai puteti reveni asupra lor. Deci, de ce nu-si construieste unu' pierdut in desert sonda de petrol pe care sa-l rafineze si cu benzina sa mearga pina la ocean unde sa construiasca o fabrica de apa desalinizata ? Pai... pentru ca nu s-o pregatit. Nu-i ca nu s-ar fi putut, sigur ca "se putea". Dar acum nu se mai poate.

   Exact la fel si exact identic fiecare organism este o colectie de mijloace trimisa-n desert. El are cu sine ce si-o pregatit, si cantitatea totala de pregatiri de-astea reflecta doua caracteristici importante : cit e de complex si cit e de mare. Complexitatea e un echivalent al tehnologiei, inseamna ca specia nu poate aparea mai devreme de momentul "descoperirii" de catre natura, prin mecanismul evolutiei, al tehnologiilor necesare. Dimensiunea e echivalentul dimensiunii, nu-i posibil sa pui o inima intr-un organism oricit de mic, de exemplu. Ca atare fiecare organism e limitat de alegerile negative pe care le-a facut la momentul constructiei, neavind acele chestii care-s ori prea avansate pentru momentul aparitiei sale, ori necesita prea mult volum ca sa le poata duce, tot asa cum un elicopter usor n-are turboreactor la bord chiar daca turboreactoare exista pe lume.

   Revenind la subiect, totul intr-un organism se compune din proteine, care trebuie sintetizate undeva, din niste precursori, prin niste procese. Datorita sistemului complex de precursori (adesea rari) si procese (adesea unice) fiecare complexitate adaugata introduce noi si noi restrictii asupra organismului in discutie, care-l fac din principiu mai vulnerabil la mediu. [↩]

2. Pesti, pasari sau mamifere, toate avind muschi extrem de asemanatori. Cauza directa a faptului ca si pastravii, si potirnichile, si taurii-s comestibili e tocmai aceasta extraordinara similaritate a muschilor lor, ca aia-i carnea. [↩]
3. Inima omului cintareste cam 300 de grame (putin mai mare decit pumnul) si debiteaza cam 1.3W, ceea ce revine la ~4W/kg. [↩]
4. De exemplu un cal de iarba, care vine cam un gram, e propulsat in saritura lui de o energie de ~0.01 J. El e capabil sa sara cam o data pe minut, ca ordin de marime, si deci cele ~100 de miligrame ale muschilor picioarelor lui debiteaza 0.01 J / minut adica ~0.00016 W, ceea ce-nseamna per total cam 1,6 W/kg. [↩]
5. Integritatea cojii chitinoase e vitala pentru insecte ca sa evite pierderile de apa, pe care foarte greu le pot compensa. [↩]
6. Nu exact la fel ca vertebratele, care-s mielinizate spiral, in timp ce viermii in general concentric, da' totusi sunt. E fascinanta alternanta intre nevertebratele mielinizate si cele ne, de altfel :
   
   Vedeti pentru mai multe detalii cit si sursa imaginii Myelin: an invention by vertebrates AND invertebrates pe site-ul Pacific Biosciences Research Center. [↩]
7. Asta-i motivul de exemplu pentru care un cal de iarba poate sari de cincizeci de ori intr-o ora dar nu de cinci sute. [↩]
8. Si nici nu exista, lumea are niste oale mari vopsite negru pe casa si se spala cu apa calduta de-acolo, e si mai ieftin si mai placut. [↩]