מאת: יעל הלפמן כהן
אילו הטבע היה יכול לדבר מה הייתה שפתו?
הטבע בנוי כמו כל שפה, מאבני בניין שמצטרפות ליצירת מורכבות בעלת משמעות. כמו אותיות המצטרפות למילים ומילים החוברות למשפטים, מצטרפות אבני הבניין בטבע ליצירת פונקציונאליות מורכבת. DNA למשל נוצר מארבעה בסיסים בלבד, חלבונים נוצרים מ- 20 חומצות אמינו, מוליקולות נוצרות מאטומים, מבנים בטבע מורכבים ממספר מבנים בסיסיים. הצירופים השונים יוצרים שלם חדש ומובחן, בדומה לבניין היוצא לאור מחיבור הלבנים שהיוו אותו.
מבנים בטבע תמיד ריתקו אותי. למה יש מבנים מסוימים בטבע? מהם בדיוק הכוחות שעיצבו את המבנים האלה? אם נבחן את המבנים והצורות המזוהים בטבע, נגלה שמדובר ברשימה לא ארוכה במיוחד. במחקר הדוקטורט שלי יצאתי לחפש אותם מבנים חוזרים בטבע, המילים הבסיסיות שהטבע משתמש בהן ליצירת משפטים פונקציונליים. מבנים אלו חוזרים באופן זהה או דומה במקומות שלכאורה אין ביניהם מן המשותף בטבע, במערכות שונות ובקנה מידה שונה.
דרסי תומפסון, ביולוג ומתמטיקאי סקוטי, חקר צורות אורגניות בטבע ופרסם את ממצאיו לגבי היווצרות דפוסים מבניים בספרו 'על צמיחה וצורה', שפורסם בתחילת המאה ה- 20 ומצוטט עד היום. תומפסון אמר ש"צורות הטבע כפופות לחוקי הפיזיקה והן תוצר הכוחות 'הלא נראים' בחלל." הכוחות לא נראים, אך הם פועלים על החומר ומותירים את רישומם. כאשר כוחות פועלים באופן מסוים על החומר, התוצאה מתכנסת למבנה מסוים ולא אחר.
עיקרון בסיסי בעולם העיצוב שטבע האדריכל לואיס סליבן (Sullivan) באמצע המאה ה- 20 הוא " Form Follows Function”. משמעותו היא שהצורה של אובייקט נגזרת מהפונקציה שלו וקשורה אליה. כך למשל, אדריכל מתכנן פתחים כדי להכניס אור. שינוי הצורה ישנה את הפונקציה. זהו עקרון יסוד בכל הדיסציפלינות העוסקות בתכנון של מבנים ומערכות: אדריכלות, הנדסה ועיצוב. לפעמים נתקלים בניסוח הפוך של העיקרון “Function follows form”. זה עניין של השקפת עולם אבולוציונית. מה קדם למה? צורות לפונקציות או פונקציות לצורות. בכל מקרה הקשר קיים. צורות קשורות לפונקציות ופונקציות קשורות לצורות. ובמובן רחב יותר, הפונקציות קשורות למבנים, ומבנים קשורים לפונקציות. המסע שלי לחיפוש הדפוסים התמקד לכן בזיהוי הקשר בין צורות ומבנים לפונקציות בטבע, מתוך הנחה שקשר זה הוא הבסיס לשפה המבנית של הטבע.
את המבנים החוזרים חיפשתי במאגר של מאות מערכות ביולוגיות שבחנתי. אני זוכרת היטב את הרגע שבו זיהיתי את הדפוס מבנה־פונקציה הראשון: בליטות חוזרניות. פני השטח בטבע אינם חלקים. הם מאופיינים בבליטות בעלות צורות, גדלים ופיזור משתנה, ההופכות את פני השטח לפונקציונליים. זיהיתי שבכל מקום במאגר שיש בו פני שטח עם בליטות, הפונקציה הגנרית היא חיבור וניתוק. הבליטות יכולות להיות שערות, שיניים, זיפים, בליטות אפידרמיות, קשקשים ועוד.
למשל, בליטות על עלה הלוטוס קשורות לפונקציה של ניתוק טיפות המים מהעלה, שערות על רגל השממית קשורות לפונקציה של ניתוק וחיבור הרגל לקיר, שיניים קטנטנות על עור הכריש קשורות לפונקציה של ניתוק בקטריות, וזיזים על פרי הלפה הקוצנית המכיל את הזרע קשורים להיצמדות לפרוות בעלי חיים חולפים.
הדפוס הראשון שהתגלה פתח את הסכר לדפוסים נוספים. אט אט הם הפציעו, מבנה אחר מבנה. מכיוון שכל מבנה מותאם לפונקציה מסוימת, בכל פעם שמבנה הפציע, שאלתי אם יש פונקציה גנרית המזוהה איתו. זה היה תהליך חוזר ונשנה של ניסוח השערות לגבי קיומם של קשרי מבנה – פונקציה וחזרה למאגר הנתונים כדי לאשש אותן. בסופו של דבר היו בידיי תשעה מבנים בסיסיים. בשלב מסוים כל מערכת ביולוגית חדשה שנכנסה למאגר התאימה לאחד או יותר מהמבנים הללו, ומבנים חדשים לא התגלו.
קישור להמשך קריאה על המבנים האחרים שהתגלו.
פורסם במגזין מקו ועד תרבות, דצמבר 2023.