Почему нет колесных животных?

Колеса возможны на молекулярном уровне — бактериальные жгутики представляют собой вращающиеся ядра внутри молекулярного мотора, но колес больше, чем жгутик, на самом деле не обнаружено.

Одно животное с колесом — маловероятная* разработка, которая потребовала бы, чтобы одно животное имело две отдельные части (ось/колесо и тело).

[*читается как: практически невозможно ]

Трудно представить, как такое могло развиваться. Колесо и ось должны быть сделаны из живой ткани, иначе они будут подвержены износу. У колес также есть проблемы с перемещением по неровной местности, в которой животные живут везде. Трудно представить, какие условия отбора будут достаточно сильными, чтобы оттолкнуть животных от ног.

Если вы включите симбионтов «водитель-транспортное средство», где «машина» и «колесо» на самом деле являются двумя животными, тогда они эволюционировали . Паразиты могут иметь все виды симбиотического контроля над своими жертвами, в том числе в качестве транспортных средств. Jewel Wasp — это тот, который больше всего наводит на размышления о том, что вы можете подумать. Оса жалит свою жертву (таракана) в грудную клетку, чтобы обездвижить животное, а затем снова сразу за голову. После этого оса может оседлать жука, направляя его, удерживая усики обратно в его гнездо, где таракан обездвижен, чтобы кормить там личинок осы.

(см. раздел «Домашние тараканы» в этом справочнике.)

Что касается трех направлений мысли, которые вы добавили к вопросу, я бы скорее сказал, что против них было два веских аргумента. Во-первых, существует ли эволюционный путь к колесам (аргумент 1 в вашем вопросе), в чем я сомневаюсь. Учитывая даже большое количество эволюционного времени, вы не увидите голого человека, способного летать на собственной силе. Слишком много структурных характеристик плана кузова было изменено на противоположное, чтобы появились крылья или другие средства воздушного транспорта. То же самое можно сказать и о колесах, когда на планах кузова уже есть плавники/ноги/крылья.

Аргумент 3, с которым я тоже склонен согласиться, пожалуй, более убедителен. К тому времени, когда пара животных создаст для этого симбиотические отношения или у одного макроскопического животного разовьются колеса, у них буквально разовьются ноги и они уйдут. Когда жизнь пришла на землю, это произошло, и с тех пор это случалось несколько раз. Это все равно, что сказать, что случайное движение молекул воды может выстроиться так, чтобы поток бежал вверх по склону. Там просто такой сильный путь вниз, что статистические шансы увидеть, как это происходит, равны нулю.

Это гипотетический случай, но, чтобы аргументировать это убедительно, я думаю, вам нужно изложить: а) среду, условия которой создали достаточно избирательного преимущества для того, чтобы колеса эволюционировали по сравнению с ногами или другими подобными адаптациями, которые мы уже видим. Возможно, исходя из энергоэффективности колес; б) какая-то физиологическая модель колеса, передающая разумный образ жизни колеса.

В нашем мысленном эксперименте необходимо ответить на множество вопросов. Вот некоторые из них: "симбиотическое колесо крутилось бы постоянно, если бы оно погибло, существо-водитель было бы совершенно беззащитным"; 'если бы земля была ухабистой, всех этих колесных животных съели бы'; «Колесный симбионт — как он будет есть, пока вращается все время? Только кормится водителем? Даже такие симбионты, как ракушки или миноги на боках акул, все еще имеют свою способность питаться».

По многим подобным вопросам возникает такое же обсуждение, когда есть много недостатков, которые перевешивают преимущества для животных. например, "почему все летающие животные, рыбы и растения больше похожи на самолеты, чем на вертолеты?"

Извините, если я кажусь негативным, но еще в аспирантуре я действительно рассматривал некоторые из этих углов.

ОБНОВЛЕНИЕ: Первую шестерню нашли у живого существа . Было обнаружено , что у европейского насекомого-цикадки с одним из самых больших ускорений, известных в биологии, есть шестерни ! (На странице статьи есть фильм.)

В экзоскелете маленького жука есть шестерни, которые синхронизируют две его прыгающие ноги. Выбор снова удивляет.

Сами шестерни - странность. С зубьями шестерни в форме гребня волны они совсем не похожи на те, что вы найдете в своем автомобиле или в модных часах. Этому может быть две причины. Из-за математической причуды существует безграничное количество способов проектирования зацепляющихся зубчатых колес. Итак, либо природа выработала одно решение наугад, либо, как подозревает Грегори Саттон, соавтор статьи и исследователь насекомых из Бристольского университета, форма механизма иссуса особенно подходит для той работы, которую он выполняет. Он создан для «высокой точности и скорости в одном направлении», — говорит он.

Шестерни не вращаются на 360 градусов, а появляются на поверхности двух шарниров, чтобы синхронизировать их, когда они наматываются, как круглая пружина. Снаряжение само по себе не является живой тканью, поэтому жук решает проблему регенерации снаряжения, выращивая новый набор, когда оно линяет (т.е. механизмы, которые постоянно регенерируют и заживают, до сих пор неизвестны). Он также не сохраняет свои шестерни на протяжении всего жизненного цикла. Так что аргументы здесь все еще в силе; исключение по-прежнему поддерживает правило.

Дополнительное примечание: в своей книге « Иллюзия Бога » (где-то глава 4) Ричард Докинз размышляет о том, что жгутиковый двигатель — единственный пример свободно вращающейся оси, о котором он знает, и что колесное животное может быть истинным примером «неустранимой сложности» в биологии… но то, что такого примера нет, наверное, к делу.

В своем вопросе вы упоминаете замерзшие озера и правильно говорите, что на коньках было бы намного легче, чем на колесах, но вы могли бы использовать в качестве примера солончаки.

Я думаю, что причина отсутствия настоящих колес — это смесь онтогенетических и филогенетических барьеров, обслуживания (питания), смазки и контроля (нервные связи). Должны быть серьезные и устойчивые эволюционные стимулы, чтобы перейти от чего-то простого, дешевого и существующего (ноги) к чему-то более сложному и сложному.

Однако есть несколько видов растений и животных, которые используют перекатывание как форму передвижения. Перекати-поле — хороший пример растений, а среди животных есть пауки , гусеницы и саламандры .

Требуется лишь небольшое эволюционное развитие, чтобы превратить что-то подобное из пассивного движения (скатывание с холма, чтобы избежать хищников) в активное (возможно, создание волн сгибания, чтобы катиться, как... гм, следы гусеницы).

Молекулярный ответ Шигеты точен. Однако на крупномасштабном уровне, я думаю, необходимо четко сформулировать ключевую проблему биологического колеса: как организм с отдельными частями поддерживает эти части? Давайте предположим, что у организма развился полностью вращающийся сустав, как тогда они обеспечивают питательными веществами ткани на другой стороне? Если они не обеспечивают питательными веществами, как самовосстановление в этой ткани продолжается без питательных веществ?

Имейте в виду, я не уверен, что биологические проблемы с колесом являются реальным ответом. Я не уверен, как развивается колесо. Что такое функциональный промежуточный продукт? Чем полусоединенное колесо превосходит конечность? Помните, что эволюция направляется тем, что было раньше.

Есть основная философская проблема с вопросом, почему нет того-то и того-то. Мы могли бы также легко спросить, почему не существует позвоночных с шестью конечностями или существ, которые используют водород, чтобы летать, как воздушные шары. Дело не в том (обязательно), что они механически или биологически невозможны, просто эволюция сначала пошла по другому пути и (изменив природу «смежного возможного») закрыла пути, которые привели к таким существам.

Вероятность эволюции колесных опор, вертолетных птиц и пропеллерных рыб, а также зависит от:

1. Сила полученного преимущества (колеса неэффективны в 99% биологических местообитаний, лесах, степях, тогда как солончаки имеют неблагоприятные условия)

2. Простота разработки промежуточных форм: маленькие колеса и полукольца практически неэффективны.