Vapaa Radikaali - Helix ry

Dinoglyyfit - Dinoglyphs - Esihistorialliset eläimet historiankirjoissa - Prehistoric Creatures Documented by the Ancient Man

Arvaamaton X-sukupolvi ei kerää kouluun kuivakukkia. Silti High Technology -yrityksiä löytyy vielä sieltä täältä kolmoskehän sisäpuoleltakin.

Vaijereita - Luotiliivejä ja kypäriä on lyijyn ja teräksen sijasta alettu valmistaa komposiittimuoveista. Kolmannen polven luotiliiveissä kuitenkin jo nöyrrytään luonnon oman tekniikan edessä. Parhaillaan tutkitaan siirtogeenisissä bakteereissa tuotettujen hämähäkin seittikuitujen eristämistä ja soveltuvuutta kenttäkäyttöön. Äkkipäätään voisi ajatella, etteivät luonnon omat narut vedä vertoja teräsvaijereille, mutta näin ei ole asian laita. Yksi ainoa kuulakärkikynän paksuinen seittiköysi pysäyttäisi laskelmien mukaan Boeing 747-jumbojetin lennosta. Jos tällaisista seittiköysistä punottaisiin oikein sommiteltu seitti, ei mikään tutkat karistava tiedustelukone läpäisisi estettä. Sotasopana tällainen seittiliivi olisi erikoisen hyvä, sillä luonnon omat kuidut estävät tehokkaasti haavojen tulehtumista. Esimerkiksi jalkaväenkenraali Adolf Ehrnrooth suosittelee lämpimästi silkkikalsareita.

Oma lukunsa on tiettyjen hämähäkkien näppäryys erilaisten solmujen teossa. Hämä-hämä-häkki on seppä jo syntyessään. Sen kehruuelimissä on satoja mikroskooppisia reikiä, joiden kautta tarkalleen sopivan kokoisiksi muotoillut langat kehrätään ja punotaan. Vanhaa partiolaista pitää motivoida biologisten makromolekyylien rakennetutkimukseen, koska edes filamenttien kokoluokassa ei voi soveltaa makromaailman kokemusperäistä tietoa, vaan ilmiöt voi selittää vain biokemialla. Emme tunne tapausta, jossa polypeptidi tekisi edes yksinkertaista solmua. Solubiologin ei tarvitse tuntea eroa termien parsia, virkata, ommella, kutoa ja nuplätä välillä. (Ainakaan toistaiseksi. Korteksin aktiinitilkut yms.?) Taidoistaan tietämätön hämähäkki kuitenkin taiteilee vaistonvaraisesti kemian ja köydenpunonnan kokoluokkien rajamaastossa. Hämähäkit kykenevät valmistamaan erilaisista proteiinikierteistä ainakin seitsemää erilaista silkkiä. Tarvittaessa lankaa suolletaan varastoista putoamisnopeutta lähentelevällä ripeydellä.

Jousia ja katapultteja - Suurikokoinen kenguru siirtää vanhan hypyn liike-energiaa seuraavan hyppyyn erityisellä polvissa sijaitsevilla elimillä. Hyppyihin tarvittavasta työstä vain puolet jää lihasten tehtäväksi, joten kahdeksan metrin mittaiset hypyt onnistuvat jättikenguruilta vaivattomasti tunnista toiseen. Heiveröinen hyppyhämähäkki taas turvautuu hypyissään hydrauliikkaan, eikä tarvitse senkään vertaa tilaa vieviä lihaksia. Hyppyhämähäkki pumppaa lyhyessä ajassa suuren määrän elimistön nesteitä takajalkoihinsa ja oikaisee ne nopeasti, jolloin se sinkoutuu matkaan kuin raketti. Hämähäkki tarvitsee vain 18 millisekuntia ankkuroitumiseen käyttämänsä turvalangan kiinnittämiseen ja räjähtävällä voimalla tapahtuvaan hyppyyn valmistautumiseen. Voima kertaa järki on vakio, sanotaan.

Suuria hyötysuhteita ja laulavia sukellusveneitä - Elävät organismit toimivat taloudellisesti. Tämän näkee hauskasti tiettävästi suurimmista koskaan eläneistä eläimistä, sinivalaista. (a’ jopa 180 tonnia.) Koska valas on nisäkäs, se muun muassa imettää poikastaan, on tasalämpöinen, eikä sillä ei ole kiduksia.

Valaanmaidon rasvapitoisuus on 42 % ja proteiinipitoisuus 12 %. (Ihmisäidin maidossa rasvaa on noin 4.4 % ja proteiinia 1 %.) Jokaista 18.5 tonnia kohti tätä punatölkkistä kulutusmaitoa sinivalaan poikanen kasvaa tasalämpöisyydestä huolimatta metabolisesti kompamaiset 17 tonnia. (?!?) Tapa, jolla imetys on järjestetty syvällä veden alla, on mielenkiintoinen. Emon kyljessä on tarkoituksenmukainen veden virtaukselta suojaava uloke tai läppä, jonka alla poikanen voi pysytellä. Valaalla on voimakkailla lihaksilla varustetut maitorauhaset, jotka puristavat maidon nirsonkin pienokaisen suuhun vesipostin paineella, joka loisi maan pinnalla kaksimetrisen nestepatsaan. Valaan kaloripommi on maailman voimakkainta maitoa. Biomolekyylien neljästä pääryhmästä rasva on siksi mielenkiintoinen, että se on ainoa jonka kohdalla "ihminen on sitä mitä hän syö". Yhä olennaisemmaksi osoittautuvien membraanien lipidikoostumusten kautta kyseessä ei ole ainoastaan varastointi.

Kaskelotti toimii kuten sukellusvene ja säätelee sukellussyvyyttään rasvapäänsä tiheyden perusteella. Superlatiiveista puhuaksemme tämä valas on tavattu parhaimmillaan 3 km syvyydestä. Veden alla paine kasvaa jokaista kymmentä metriä kohden yhdellä ilmakehällä. Huolimatta voimakkaistakin vesivirtauksista kaskelotti kykenee pysyttelemään paikallaan. Toisin kuin yhdenkään kalan, valaan pyrstö on mallia sukellusvene, eli horisontaalinen. Valas ei kärsi sukeltajantaudista, koska typen liukenemista vereen on vähennetty eräänlaisella ilmatiehyiden kemiallisella pintakäsittelyllä. Valaan veri sisältää ihmisvereen verrattuna 50 % enemmän happea kuljettavaa hemoglobiinia. Kun ihminen voi käyttää 10-20 % hengittämästään hapesta energiantuotantoon, kaskelotilla vastaava suhde on 80 - 90 %. Kuitenkin vain 9 % valaan sukelluksen aikana käyttämästä hapesta on peräisin keuhkoista. 41 % saadaan verestä ja 50 % suoraan lihaksista ja kudoksista. Valas kykenee siis varastoimaan happea koko kehoonsa. (Biokemistin antaessa optimaalista yhteiskunnallista panostaan käyttämästämme hapesta 34 % tulee keuhkoista, 41 % verestä ja 25 % rehellistä työtä kaipaamaan jääneistä lihaksista ja kudoksista.) Kaasusta poiketen neste ei juurikaan puristu paineen alla, minkä johdosta keuhkot ovat ongelmallinen asia veden alla. Valaan keuhkoputket on vuorattu voimakkailla rengasmaisilla tukirakenteilla hieman samaan tyyliin kuin pölynimurin letkussa.

Valaanselän "vesisuihku" liittyy sekin sukeltamiseen ja paineensietokykyyn. Vesi ei tule varsinaisesti selästä, vaan suuhun yhdistämättömästä nenästä ja ulospurkautuva vesi ei varsinaisesti ole vettä, vaan uloshengitettyä korkean hiilidioksidipitoista ilmaa. Valaan keuhkoissa on niin suuri paine, että kaasu tiivistyy vedeksi yksinkertaisten fysiikan lakien mukaisesti. (Mitä enemmän kaasu laajenee, sitä enemmän se jäähtyy.) Kaskelotin tiettyihin ruumiinosiin kohdistettua veren- ja ilmanvaihtoa kutsutaan nimellä rete mirabile - koska sen toimintaa ei ymmärretä.

Jos biologit ovat jossakin kohden muuttaneet käsitystään valaista, niin siinä että valaat eivät sittenkään ole korvien näennäisestä puutteesta huolimatta kuuroja. Veden alla voi sittenkin olla asiaa. Sukeltajat tietävät, että veden alla on äärimmäisen vaikea määritellä äänen suuntaa esimerkiksi moottoriveneen lähestyessä. Tämä johtuu viisinkertaisen äänennopeuden ohella siitä, että vesi johtaa äänen kallon läpi tasaisesti kaikkialta, ei pelkästään korvasta. Maan päällä aivomme laskee äänen tulosuunnan pienistä aikaeroista, jotka syntyvät äänen saavuttaessa kuulosolujen eri alueet eri aikoihin. Valaan vedenalainen stereokuulo on hi-fi järjestelmä.

Oma kiehtova maailmansa on valaiden laulu. Valaat ovat tiettävästi ihmisen lisäksi ainoita eliöitä, jotka kykenevät säveltämään musiikkia. Ryhävalaiden musiikki ei ainoastaan muuntele jotakin kiinteää teemaa, vaan tuo siihen kokonaan uusia nyansseja. Melodioissa noudatetaan yli kahtatoista säveltämisen sääntöä ja vuosittain vesille kajautetaan uusi hitti. (Musiikkia on levytetty myös vinyylilevylle.) Vedessä ääni kulkee viisi kertaa nopeammin ja kantaa tuhat kertaa kauemmas kuin ilmassa. Tämän johdosta meren rauhallisten bassojen matalien, alle 50 Hz äänten kantavuus meren alla on sadan kilometrin luokkaa. Hammasvalaat taas ovat varanneet asemansa hyvin korkeilta taajuuksilta. Delfiinien "rasvameloni" on verrattavissa lepakon kaikuluotaimeen tai II Maailmansodan aikana useassa eri leirissä toisistaan riippumatta suunniteltuun tutkaan. Koska veden alla aistit on viritetty niin suurelta osin äänten varaan, merieliöiden huonosti tutkittu uhka onkin öljynporauslauttojen, laivojen ja voimakkaiden sotilaallisten tutkalaitteiden aiheuttama vedenalainen melusaaste.

Monimäntäisiä moottoreja - Kärpäsen selässä kulkevat rautakankikaliiperiset hermosäikeet luovat edellytykset nopealle reaktioajalle. Kärpänen on ilmassa kahdessa sadasosasekunnissa, ja ellet onnistunut hämäämään itsenäisistä yksiköistä muodostuneita verkkosilmiä, löit ohi. Kiitoratoja hyönteiset eivät tarvitse. Lennossa kärpänen lyö siipiään noin 12 000 kertaa minuutissa. Tällaista työtä mikään lihas ei kykene ylläpitämään pitkään. Kärpäsen siivessä toimiikin aina vain osa lihassäikeistä, osan levätessä. Kärpäsen lihasta voisi verrata monimäntäiseen moottoriin, jossa eri männät ovat eri tahdissa. Moottoreita ei myöskään tarvitse käynnistää, koska ne lepäävälläkin hyönteisellä ovat tavallaan tyhjäkäynnissä. Lennossa kärpäsen aineenvaihdunta kasvaa 14-kertaiseksi, kun spartalainenkin ihmislajin edustaja pystyy rasituksessa vain noin viisinkertaiseen suoritukseen.

Kärpäsen siipien etureunassa on tiivis rivistö kartiomaisia keilasia, jotka ovat välttämättömänä apuna ilmavirtausten ohjailussa nopeissa käännöksissä. Kärpäsen kovin kortti on kuitenkin kyky laskeutua täydestä vauhdista ylösalaisin kattoon ja pysähtyä (kuin) seinään. Tapahtumaa ei voitu selittää ennen nopeiden kameroiden käyttööntuloa. Elektronimikroskoopit ovat paljastaneet, että monien kärpästen kynsien välissä on empodiumiksi kutsuttu tyynymäinen elin, joka mahdollistaa kiinnittymisen hyvin sileille pinnoille.

Ohjelmointia – Työllisyystilanteen puolesta maisteriksi valmistuvan biotieteilijän olisi kannattanut jo alunperinkin ryhtyä opiskelemaan ohjelmointia. Korkean teknologian suunta on selvä: Niin autoihin, pakastimiin, mikroaaltouuneihin kuin rannekelloihinkin pyritään rakentamaan toimintaa ohjaava yksinkertainen prosessori. Sukulaisille voi kertoa, ettei kehitystä tarvitse vierastaa, sillä juuri näin myös luonto toimii. Mekaanisiin koneisiin ei ole paluuta, adaptiivinen teknologia on tullut jäädäkseen.

Kaksijuosteisen DNA-molekyylin leveyden suhde pituuteen on parhaimmillaan noin 1:10⁹. Epäorgaanisista metalleista kulta on tunnetusti mukautuvimpia. Grammasta kultaa voi valssata kilometrin pituisen katkeamattoman langan. Nuppineulan pään kokoisesta DNA-möykystä venytetty lanka kiertäisi kuitenkin 33 kertaa päiväntasaajan. DNA-molekyyli on maailmankaikkeuden erikoisimman muotoinen kappale. Tällainen kappale menee myös helposti rikki. Maailmalla populaarin biotieteen kuuma kysymys onkin se, onko mitokondriaalinen tai kloroplastinen, monikopioinen, muinais-DNA todellakin säilynyt parhaassa tapauksessa 135 miljoonan vuoden takaa, vai ovatko kyseessä kontaminaatiot. (Olettaen, ettei tämän suuruusluokan aikajaksoista puhuttaessa olla menetetty suhteellisuudentajua.) Australiassa myydään Jurassic Beer –merkkistä olutta.

Perimämolekyyli on äärimmäinen kirja. Oikeastaan DNA- ja RNA-molekyylit tosin eivät informaation varastointiominaisuuksiltaan muistuta staattista kirjaa, vaan interaktiivista levykettä. Jotain kuvaa DNA:n koodin pakkaustiheydestä saamme muistamalla urbaanin legendan, jonka mukaan kaikki ihmiskunnan tuottama informaatio, mukaan lukien niin tietosanakirjat kuin naistenlehdetkin ja arviolta 10¹⁹bittiä, mahtuisi yhteen kuutiomillimetriin perimämolekyyliä. (Perinnöllisyystieteilijä tosin ymmärtää, että suurin osaa humaanista informaatiosta on tyhjää juorua, eikä mikään eliö tarvitse näin suurta genomia.) Mikroprosessoreihin voidaan varastoida noin 10¹⁰ bittiä kuutiosenttimetriä kohden (gigatavu per sentti), kun perimämolekyylissä vastaava luku on siis 10²¹bittiä. Kiintolevyissä muistia tosin on vaikea implementoida kolmiulotteisesti, vaan se levitetään ohuessa piilastussa tasoon, koska tällöin tiedon ulossaanti on nopeampaa. Geeniekspression säätely ja transkriptiofaktorit herättävät enemmän kunnioitusta, kun tiedämme tietojenkäsittelytieteen suuren ongelman kulkevan nimellä Von Neumannin pullonkaula. Tämä viittaa siihen, että tieto liikkuu hitaimmin prosessorin ja erillisen muistin ynnä aktuellin informaation välillä. Laitevalmistajan ilmoittama kellotaajuus kuvaa yleensä prosessorin sisäisiä tapahtumia, joka ei ole koko totuus.

Toiset informaatikot esittävät, että biologinen 3/4 -järjestelmä on tehokkuuden puolesta aakkosjärjestelmien lakipisteessä. Tietokoneissa kantaluku on kaksi ja "kodoni" (eli tavu) on määritelmän mukaan kahdeksan merkin mittainen leveämmissäkin väylissä. Binäärijärjestelmä perustuu käytännön syistä kahteen merkkiin, mutta tilalle etsitään ainakin kuriositeettina monimerkkisempää järjestelmää. (Transistoreissa sähkö joko kulkee tai ei kulje, 0 ja 1.) Sanakirjoja voi selata myös sitä silmällä pitäen, millä kielellä sanottuna sanat ovat lyhyimmät. Huolimatta aakkostemme paljoudesta suomen kielen sanat ovat myös pitkiä. Monimutkaisesta melankoliasta opimme kuitenkin sen, että tehokkuus ei ole kriteeri punnittaessa kaunokirjallisten keinojen välillä.

Joku tietenkin huomauttaa, että geneettinen koodi on degeneroitunut. Tähän voi kuitenkin vastata, että tuntemamme luonto vastustaa sisäänrakennettua rekombinaatiojärjestelmää lukunottamatta muutoksia. Random-mutaatioita vastustetaan vähintään seitsemällä eri proteiinikoneistolla ja neljällä fundamentaalisella tavalla. Emme tunne vielä korkean teknologian vastineita parhaina esimerkkeinä RNA:lle tai varmistusdigitaatiolle. Päällekkäiset kodonit sattuvat yleensä juuri tilastollisesti oikullisimpiin kodoneihin ja kolmansiin nukleotideihin.

Softwaren viimeinen huuto on niin sanottu olio-ohjelmointi. "Olioilla" tarkoitetaan jonkinlaisia universaaleja algoritmeja tai ohjelman pätkiä, joita voi yhdistellä keskenään hyvinkin erilaisiin sovellutuksiin. Kielten ja kulttuurien välinen verkottuminen on johtanut voimakkaaseen sisäisten standardien tarpeeseen. Käsittääkseni juuri Java:n tai C ++:n kaltaiset oliokielet mahdollistavat sivujen lukemisen monilla eri selainohjelmilla tai käyttöjärjestelmillä, niin PC-, Unix-, kuin Mac-koneillakin. Olio-ohjelmointi vaatii suunnittelulta enemmän kuin perinteinen rivi-riviltä proseduraalinen ohjelmointi, mutta matalampien ylläpitokustannusten vaatimus pakottaa siihen. Mitä on olio-ohjelmoinnin vastine palkkaluokkaa alempana? Sanalla sanottuna homologiaa.

Mikropiirejä - Ihmisaivot ovat joidenkin biologien mielestä maailmankaikkeuden monimutkaisin rakennelma. Aivoissamme on 100 miljardia hermosolua, jotka kukin liittyvät jopa 10 000 muuhun hermosoluun. Solujen välisiä yhteyksiä on siis noin 10¹⁵ kappaletta ja aivomme pystyvät suurin piirtein solujen välisten yhteyksien määrään laskutoimituksia sekunnissa. Jos hermosoluista muodostettaisiin yksi ohut sähköjohto, se voitaisiin kietoa neljä kertaa maapallon ympäri. Yleisenä tenttipäivänä, Kafkan saapuessa, voi olla vaikea uskoa, että yksissä ihmisaivoissa on suurin piirtein yhtä paljon kytkentöjä kuin kaikissa maailman sähkölaitteissa yhteensä. Biologian kisailussa tekniikan kanssa ihmisaivot näyttävätkin päätyvän tietyllä tapaa ensimmäisiksi häviäjiksi transistorien ylittäessä aivojen synapsien lukumäärän lähellä vuosituhannen vaihdetta.

Tietokoneiden laskentateho on noussut viimeiset kolmisenkymmentä vuotta tasaisesti noin 50 % vuodessa. 18 kuukauden tuplaantumisnopeus tunnetaan Mooren "lakina" ja Intell uskoo lain pitävän yli kymmenen vuotta. Päivän sana suprajohteiden kanssa kylmässä on 50 GHz ja toimistopöydällä vajaat 3 GHz. (En ole koskaan saanut selville, mitä salaperäistä herra Hertz tuossa sekunnissa teki ja kumpi Hertzin veljeksistä hän oli.) Tämän yli ei toistaiseksi juurikaan päästä ja tämäkin luku kuvaa laskujen enimmäismäärää prosessorin sisällä. Supertietokoneiden salaisuus on keskusmuistin suuruuden ohella prosessorien suuri rinnakkainen lukumäärä ja nopea liikkuvuus prosessorin ja muistin välillä, mutta tämän nopeampaa kukaan ei toistaiseksi tee mitään. Liukulukutekniikka toi ainoastaan murtolukulaskujen nopeuden lähemmäksi kellotaajuuden piirtämää kattoa.

Aivot kykenevät laskemaan linssin välittämän kuvan tai kuuloluiden välittämän äänen Hitlerille fissiopommia kehittäneen Heisenbergin epätarkkuusperiaatteen rajaa hipoen, tavallaan arvioiden. Epätarkkuusperiaatteen puitteissa voisi päästä tasolle 10^-16 ja insinöörien valmistamien atomikellojen suhteellisen epätarkkuuden aste on useita kertaluokkia alempi. Kvanttitietokoneita ei ole olemassa kuin paperilla. Uusien ohjelmien suunnittelussa on alettu matkia kulkuratansa muistavia aivoja ja puhutaan hermoverkoista. Hardwaren puolella ongelma on ennen kaikkea lisäkorttien "neuronien" välisten yhteyksien pieni lukumäärä. (Parhaimmillaan muutamia satoja.) Kupletin juoni koko neurolaskennassa on juuri yksiköiden välisissä kytkennöissä, ei niinkään itse neuronien lukumäärässä.

Urbaani legenda kertoo, että ihminen ei kykene hyödyntämään aivokapasiteetistaan kuin 5-20 %. Tästä intronien, biologisista ongelmista viimeisen, alkuperään rinnastettavissa olevasta mysteeristä huolimatta unohdin kysyä: Toistaiseksi vai enää?

Korjailtu Helsingin yliopiston biotieteiden opiskelijoiden ainejärjestö Helix ry:n julkaiseman Vapaa Radikaalin numerosta 3/98.
Esitetyt mielipiteet eivät sellaisenaan edusta Helixin virallista kantaa.

The 15 Coolest Cases of Biomimicry

Those who are inspired by a model other than Nature, a mistress above all masters, are laboring in vain. - Leonardo Da Vinci

To God there are, in the whole material world, material laws, figures and relations of special excellency and of the most appropriate order... Those laws are within the grasp of the human mind; God wanted us to recognize them by creating us after his own image so that we could share his own thoughts.

Johannes Kepler (1599). Letter to Herwart von Hohenburg reprinted in Johannes Kepler: Life and Letters. Carola Baumgardt, 1951. Philosophical Library, New York. p 50.

Biomimicry - The practice of developing sustainable human technologies inspired by nature. Sometimes called Biomimetics or Bionics, it's basically biologically inspired engineering.

The most famous example of biomimicry was the invention of Velcro brand fasteners. Invented in 1941 by Swiss engineer George de Mestral, who took the idea from the burrs that stuck tenaciously to his dog's hair. Under the microscope he noted the tiny hooks on the end of the burr's spines that caught anything with a loop - such as clothing, hair or animal fur. The 2-part Velcro fastener system uses strips or patches of a hooked material opposite strips or patches of a loose-looped weave of nylon that holds the hooks. Coolest application: Championship Velcro Jumping, first made popular in 1984 by David Letterman.

2. Passive Cooling

The high-rise Eastgate Centre building in Harare, Zimbabwe was designed to mimic the way that those tower-building termites in Africa construct their mounds to maintain a constant temperature. The insects do this by constantly opening and closing vents throughout the mound to manage convection currents of air - cooler air is drawn in from open lower sections while hot air escapes through chimneys. The innovative building uses similar design and air circulation planning while consuming less than 10% of the energy used in similar sized conventional buildings!

3. Gecko Tape

Ever wanted to walk up walls or across ceilings? Gecko Tape may be the way to do it. The tape is a material covered with nanoscopic hairs that mimic those found on the feet of gecko lizards. These millions of tiny, flexible hairs exert van der Waals forces that provide a powerful adhesive effect. Applications include underwater and space station uses, so researchers from a number of institutions are working hard. They won't be mass producing gecko tape sneakers and gloves any time soon, so Spiderman wannabes will have to wait awhile longer, while hoping other biomimetic researchers get around to inventing the necessary web-throwers.

4. Whalepower Wind Turbine

Inspired by the flippers humpback whales use to enable their surprising agility in the water, WhalePower has developed turbine blades with bumps called tubercles on the leading edge that promise greater efficiency in applications from wind turbines to hydroelectric turbines, irrigation pumps to ventilation fans. Compared to smooth surface fins, the bumpy humpback ones have 32% less drag and an 8% increased lift in their movement through air or water. Using such blades to catch the wind as communities and nations switch to renewable sources could provide a 20% increase in efficiency that will help to make wind power generation fully competitive with other alternatives.

5. Lotus Effect Hydrophobia

They call it "superhydrophobicity," but it's really a biomimetic application of what is known as the Lotus Effect. The surface of lotus leaves are bumpy, and this causes water to bead as well as to pick up surface contaminates in the process. The water rolls off, taking the contaminates with it. Researchers have developed ways to chemically treat the surface of plastics and metal to evoke the same effect. Applications are nearly endless, and not just making windshield wipers and car wax jobs obsolete. Lots of researchers are working on it, and General Electric's Global Research Center is busy developing coatings for commercial application right now.

6. Self-Healing Plastics

Consider the body's power to heal itself of scrapes and cuts. The value of the same sort of process in light polymer composites that can be used to produce things like aircraft fuselage becomes obvious. The new composite materials being developed are called self-healing plastics. They are made from hollow fibers filled with epoxy resin that is released if the fibers suffer serious stresses and cracks. This creates a 'scab' nearly as strong as the original material. Such self-healing materials could be used to make planes, cars and even spacecraft that will be lighter, more fuel efficient, and safer.

7. The Golden Streamlining Principle

A company called PAX Scientific out of San Rafael, California has been developing air and fluid movement technologies based on such beautiful and recurring natural designs as the Fibonacci sequence, logarithmic spirals and the Golden Ratio. These shapes align with the observation that the path of least resistance in this universe isn't a straight line. Put all this together and you get the "Streamlining Principle," being applied to fans, mixers, impellers and such that move air and liquids around in systems. Such fans on motors, compressors and pumps of all sizes and in all applications could save at least 15% of all the electricity consumed in the US.

8. Artificial Photosynthesis

We all learn about photosynthesis in school, the way that green plants use chlorophyll to convert sunlight, water and carbon dioxide into carbohydrates and oxygen. The quest to reproduce the process technologically is called Artificial Photosynthesis, and is envisioned as a means of using sunlight to split water into hydrogen and oxygen for use as a clean fuel for vehicles as well as a way to use excess carbon dioxide in the atmosphere. The process could make hydrogen fuel cells an efficient, self-recharging and less expensive way to create and store energy applicable in home and industrial systems.

9. Bionic Car

In another biomimetic development on the automotive front, DaimlerChrysler has developed a new concept car from Mercedes-Benz based on the shape of an odd tropical fish - the Bionic Car. Using the shape of the tropical boxfish, designers achieved an aerodynamic ideal that boasts 20% less fuel consumption and as much as an 80% reduction in nitrogen oxide emissions. The diesel-powered compact will get about 70 miles per gallon, and can run just fine on biodiesel fuel. It's been a few years since development, so we can hope this car will be available soon!

10. Morphing Aircraft Wings

Using inspiration from both birds and fish, scientists from Penn State University developed Morphing Airplane Wings that change shape depending on the speed and duration of flight. Different birds have differently shaped wings useful for the speeds at which they fly, as well as for sustaining flight speeds over long distances using the least amount of energy. The scientists built a compliant, shape-changing truss understructure for the wings, then covered it with scales that can slide over one another to accommodate the in-flight shape changes. When deployed in new aircraft (and drone) models, the wings are expected to conserve fuel and enable faster flights over longer distances.

11. Friction-Reducing Sharkskin

One of the best ways to reduce reliance on fossil fuels is to achieve more efficient use of the energy we do consume. Inspired by the evolved ability of shark's skin to reduce drag by manipulating the boundary layer flow as the fish swims, researchers are developing coatings for ship's hulls, submarines, aircraft fuselage, and even swimwear for humans. Based on the varying shape and texture of shark's skin over its body, Speedo's Fastskin FSII swimsuits made their appearance at the Bejing Olympics and may have helped US swimmer Michael Phelps to his record eight gold medals in that competition, and the rest of the team as well.

12. Diatomaceous Nanotech

They call it Biosilification, and it's the genetic engineering of the tiny, single-celled algae known as diatoms in order to mass produce silicon-based nanodevices and nanotubes for specific uses. Living diatoms reliably manufacture working valves of various shapes and sizes that can be used in nanodevices to deliver drugs to specific targets in the body, as chemostats in chemical engineering applications, and in colonies as nanotubes for solar collectors and artificial photosynthetic processes. Their silicon skeletons can provide specialized sensors and filters for uses in chemical engineering and defense applications.

13. Glo-Fish

Glow-in-the-dark aquarium fish may not fulfill a needful ecological role at the present time, but they're a fun - and lucrative - application of fluorescent proteins discovered in jellyfish while researchers are busily developing further biochemical tools from this Nobel Prizewinning discovery. The protein can be attached to other molecules of interest so they can be followed for understanding of their functions in living organisms, very useful in medical research. For the fish, the proteins serve the purpose of simply being very cool - they come in several colors!

14. Insect-Inspired Autonomous Robots

While most of us are accustomed to thinking about futuristic robotics as something that looks and moves just like a human, humans are probably not the best biological model for really useful robots. For mobility, insect-like ability to cover varied terrain, climb surfaces and provide stability seems to work better. Insect eyes offer greater resolution and panoramic range for exploring places people cannot go, and the ability to quickly adapt to changing environments (or even to spy on enemies undetected) make those annoying toy insect robots a forerunner for future applications in exploration and defense.

15. Butterfly-Inspired Displays

By mimicking the way light reflects from the scales on a butterfly's wings, the Qualcomm company has developed Mirasol Displays that make use of the reflected light principle with an understanding of how human beings perceive that light. Using an interferometric modulator [IMOD] element in a two-plate conductive system, the display uses near-zero power whenever the displayed image is static while at the same time offering a refresh rate fast enough for video. Perfect for 'smart' hand-held devices, already deployed in many, and a battery-saver extraordinaire!

Alkeishiukkasia on suurinpiirtein 12 kappaletta. Antihiukkasia toiset 12 kappaletta. Suurinpiirtein.

Kvarkkeja on kuusi kappaletta kuten leptoneitakin, antikvarkit mukaan laskettuina kaksitoista. Kuusi kvarkkia ovat u-, d-, c-, s-, t- ja b-kvarkit. Kirjaimet tulevat englanninkielisistä sanoista up (ylös), down (alas), charm (lumo), strange (outo), truth tai top (totuus tai huippu) ja beauty tai bottom (kauneus tai pohja). Kvarkkien yhdisteitä kutsutaan yhteisnimellä hadronit. Kolmesta kvarkista muodostuneita hiukkasia kutsutaan baryoniksi ja kahdesta kvarkista muodostunutta hiukkasta kutsutaan mesoniksi. Tavallinen aine eli protonit ja neutronit koostuvat ainoastaan u- ja d- kvarkeista.

Schumm, Bruce A.: Syvällä asioiden sydämessä: Hiukkasfysiikan kauneus. (Alkuteos: Deep Down Things: The Breathtaking Beauty of Particle Physics, 2004.)

Lähteet

Luomissignaalit ovat nähtävissä jo atomitasolla, aineen järjestäytyminen kertoo Luojasta.

Ryhmä	Alaryhmä	Hiukkanen	Lepomassa	Spin	Sähkövaraus	Värivaraus
bosonit		Higgsin H⁺⁺-bosoni	45,6 GeV/c²	0	+2 e	ei
		Higgsin H⁺-bosoni	69,0 GeV/c²	0	+1 e	ei
		Higgsin H⁰-bosoni	114,3 GeV/c²	0	0	ei
		Higgsin H^--bosoni	69,0 GeV/c²	0	-1 e	ei
		Higgsin H^---bosoni	45,6 GeV/c²	0	-2 e	ei
		fotoni	< 2 * 10^-16 eV/c²	1	< 5 * 10^-30 e	ei
		gluoni	0	1	0	on
		graviskalaari		0		ei
		gravifotoni		1		ei
		gravitoni	0	2	0	ei
		W⁺-bosoni	80,422 GeV/c²	1	+1 e	ei
		W^--bosoni	80,422 GeV/c²	1	-1 e	ei
		Z⁰-bosoni	91,187 GeV/c²	1	0	ei
	skvarkit	sylös		0		on
		salas		0		on
		souto		0		on
		slumo		0		on
		skaunis		0		on
		stosi		0		on
	antiskvarkit	antisylös		0		on
		antisalas		0		on
		antisouto		0		on
		antislumo		0		on
		antiskaunis		0		on
		antistosi		0		on
	sleptonit	selektroni		0		ei
		smyoni		0		ei
		stau		0		ei
		elektronin sneutriino		0		ei
		myonin sneutriino		0		ei
		taun sneutriino		0		ei
	antisleptonit	spositroni		0		ei
		antismyoni		0		ei
		antistau		0		ei
		elektronin antisneutriino		0		ei
		myonin antisneutriino		0		ei
		taun antisneutriino		0		ei
fermionit	kvarkit	ylös	1–5 MeV/c²	1/2	+2/3 e	on
		alas	3–9 MeV/c²	1/2	-1/3 e	on
		outo	75–170 MeV/c²	1/2	-1/3 e	on
		lumo	1,15–1,35 GeV/c²	1/2	+2/3 e	on
		kaunis	4–4,4 GeV/c²	1/2	-1/3 e	on
		tosi	169,2–179,4 GeV/c²	1/2	+2/3 e	on
	antikvarkit	antiylös	1–5 MeV/c²	1/2	-2/3 e	on
		antialas	3–9 MeV/c²	1/2	+1/3 e	on
		antiouto	75–170 MeV/c²	1/2	+1/3 e	on
		antilumo	1,15–1,35 GeV/c²	1/2	-2/3 e	on
		antikaunis	4–4,4 GeV/c²	1/2	+1/3 e	on
		antitosi	169,2–179,4 GeV/c²	1/2	-2/3 e	on
	leptonit	elektroni	0,511 MeV/c²	1/2	-1 e	ei
		myoni	105,6583568 MeV/c²	1/2	-1 e	ei
		tau	1 776,99 MeV/c²	1/2	-1 e	ei
		elektronin neutriino	< 3 eV/c²	1/2	0	ei
		myonin neutriino	< 0,19 MeV/c²	1/2	0	ei
		taun neutriino	< 18,2 MeV/c²	1/2	0	ei
	antileptonit	positroni	0,511 MeV/c²	1/2	+1 e	ei
		antimyoni	105,6583568 MeV/c²	1/2	+1 e	ei
		antitau	1 776,99 MeV/c²	1/2	+1 e	ei
		elektronin antineutriino	< 3 eV/c²	1/2	0	ei
		myonin antineutriino	< 0,19 MeV/c²	1/2	0	ei
		taun antineutriino	< 18,2 MeV/c²	1/2	0	ei
		fotiino		1/2		ei
		wiino		1/2		ei
		ziino		1/2		ei
		gluiino		1/2		on
		gravitiino		3/2		ei
		goldstiino		1/2		ei
		higgsiino		1/2		ei