Diuna 1

Diuna 2

tekst: Piotr Żabicki

Dlaczego te czerwie są takie duże? Co z tego mają? – zapytałby pewnie Karol Darwin, człowiek który wprowadził na salony nauki myślenie odnoszące się do pojęć ewolucja i dobór naturalny? Gigantyzm zwykle utrwala się w sytuacji, gdy łatwo jest czerpać energię z otoczenia (prawie nieograniczone zasoby pożywienia, powietrze bogate w tlen) i gdy rozmiar zapewnia bezpieczeństwo lub ułatwia polowanie (np. świat późnej kredy, gdy obok siebie żyli wielcy roślinożercy i monstrualni drapieżcy). Tymczasem na Arrakis czerwie nie miały żadnej konkurencji – nie ma tam gatunków tak dużych, by się ich obawiać. Wewnętrzna konkurencja, prowadząca do gigantyzmu, musiałaby wynikać z rywalizacji o partnera do rozmnażania, gdy tylko większy i silniejszy osobnik mógłby przekazywać swoje geny. Nic jednak o takich sytuacjach – związanych z rozmnażaniem płciowym - nie wiadomo. Nie wydaje się też, że Arrakis jest planetą bogatą w zasoby wysokoenergetycznego pożywienia – to przecież w większości niezmierzona pustynia.

Wiadomo również, że to nie melanż, który posiada nadprzyrodzone właściwości (mógłby sprzyjać wzrostowi), był przysmakiem smoków z Diuny. Nawet gdyby czerwie zjadały go przypadkowo, to niekoniecznie musiałby wpływać na rozmiar. Ludzi on nie powiększał.

Zamknięta w ogromnym ciele machineria, umożliwiająca czerwiom życie, musiałaby sprostać wielu innym, niezwykłym sprawdzianom, związanym choćby z regulacją temperatury, rozprowadzaniem substancji odżywczych czy z oddychaniem. Także w tych dziedzinach przed ewolucyjną inżynierią z Diuny stałyby wyzwania godne, co najmniej kilkudziesięciu Nagród Nobla.

Jak bowiem zapewnić chłodzenie i ewentualnie ogrzewanie ciałom tak długim, że spokojnie owinęłyby się wokół boiska piłkarskiego? Każda praca powoduje uwalniania ciepła i konieczność jego odprowadzenia na zewnątrz (tam gdzie chłodniej). Im ta praca większa, tym ciepła więcej, więc system regulacji temperatury musi być wydajniejszy. W przypadku czerwi pustyni ta praca (np. poruszanie się w piasku) byłaby kolosalna – tak ze względu na rozmiary, które trzeba przemieścić, jak i olbrzymie tarcie wywołane przez podłoże, w którym ciało jest się porusza.

Gdyby tego ciepła nie dało się odprowadzić organizm ugotowałby się (dokładnie zdegenerowałyby się białka, które go tworzą). W tym całym zamieszaniu nie pomaga wysoka temperatura piasku na Arrakis, który wg Herberta ma ponad 70°C. A przecież ciepło, zgodnie z prawami fizyki, nie uleci z miejsca o niższej temperaturze (ciało czerwia) do miejsca o wyższej (piasek dookoła). Gdyby tak było to latem zimna woda jeszcze bardziej by się schładzała😉. Chyba, że czerw ma znacznie wyższą temperaturę? Jakie związki podstawowe (białka?) byłby wtedy budulcem jego organizmu?

Człowiek doznaje udaru cieplnego, gdy temperatura jego ciała przekracza 40°C. Taką temperaturę osiągamy pracując w upale. Proces ten przyspieszają problemy z działaniem naszego układu chłodniczego – czyli pocenia się. Gdy temperatura przekracza 30°C i równocześnie panuje wysoka wilgotność powietrza pot nie jest w stanie parować (bo powietrze już jest wypełnione parą wodną) i zabierać ze sobą ciepła. W takich warunkach nawet siedzenie bez ruchu nie pozwala się schłodzić (patrz na stronie Cogiteonu).

W ekstremalnych sytuacjach, a taką jest na pewno życie na Arrakis i poruszanie się w gorącym piasku, problemy z termoregulacją byłyby jeszcze bardziej spotęgowane w stosunku do tych opisanych na Ziemi. Trudno sobie wyobrazić, jak organizmy czerwi mogłyby sobie z nimi poradzić.

Do tego cieplnego ambarasu dochodzi jeszcze jeden element: rozmiar! Im organizm większy tym trudniej zadbać o odpowiednią temperaturę jego ciała. W tym kontekście wiele do powiedzenia ma matematyka. Według jej prawideł wraz ze wzrostem wymiarów zwierzęcia, na przykład długości jego ciała, jego objętość zwiększa się szybciej niż pole powierzchni. A objętość to w termoregulacji (ale też w innych funkcjach życiowych) podstawowa sprawa. Im większa objętość tym więcej komórek organizmu do obsłużenia (np. odprowadzenia ciepła).

Wyobraźmy sobie, że istnieje zwierzak mający kształt sześcianu o boku 1 cm. Zgodnie z rachunkami jego pole powierzchni to (6×a2) 6 cm2, a objętość (a3) to 1 cm3. Proporcja pola do objętości przy takim niewielkim sześcianozwierzu wynosi więc 6:1. Po jakimś czasie stwór urósł – bok jego geometrycznego ciała mierzy teraz 8 cm, co oznacza, że jego pole powierzchni liczy 384 cm2, zaś objętość już 512 cm3. W trakcie wzrostu proporcje drastycznie się zmieniły i wynoszą teraz już 6 do 8. Tak więc wraz ze wzrostem ciała szybciej zwiększa się objętość niż pole powierzchni – co w związku z termoregulacją ma istotne znaczenie: jest więcej komórek produkujących ciepło, a coraz mniejsza powierzchnia ciała, by odprowadzić to ciepło na zewnątrz.

Czerwie pustynni muszą mieć dosłownie nieziemskie sposoby na utrzymanie odpowiedniej temperatury. Te ziemskie z pewnością im nie wystarczą.

Rozmiar ma też znaczenie podczas wymiany gazowej – w końcu do każdej komórki musi zostać dostarczony tlen, by dzięki niemu mogło dojść do uwolnienia energii. Organizm musi się też pozbyć gazu, który jest ubocznym efektem procesów fizjologicznych – np. w naszym ziemskim wydaniu dwutlenku węgla. Można taką wymianę przeprowadzać za pomocą wyspecjalizowanych narządów, jak płuca czy skrzela lub wykorzystać wymianę gazową przez skórę. To ostatnie rozwiązanie wydaje się kuszące, ale jest ona skuteczne tylko w przypadku organizmów niewielkich rozmiarów – z jakiegoś powodu nie wyewoluowało na ziemi u wielorybów czy mamutów.

Tak czy inaczej gaz (wdychany i wydychany) musi dalej się przemieścić do komórek, np. układem krwionośnym, który napędzany jest przez serce. I znowu kwestia rozmiaru – jak wielkie musiałoby być serce, by rozprowadzać tlen po tak olbrzymim ciele? A może tych serc byłoby kilka? To znowu zwiększa popyt na energię i powoduje, że wykonana praca generuje więcej ciepła, które… itd. itp.

Czy więc czerwie pustyni mogłyby żyć w obecnym środowisku Ziemi? Trudno to sobie wyobrazić, także biorąc pod uwagę skalę ingerencji człowieka w świat dookoła. Nawet znacznie mniejsze zwierzęta lądowe żyją obecnie na ograniczonym obszarze, gdzie zapewnia się im ochronę, nawet całodobową. Człowiek zasiedla niemal każdą niszę i zakątek, nie ma już wielu miejsc odległych i zupełnie poza ludzką kontrolą. Samoloty, satelity i inne środki komunikacji powodują, że można dotrzeć prawie wszędzie i śledzić niemal wszystko.

Choć, wypatrując ostatniego promyka nadziei, są jeszcze obszary pustyń – Sahary albo pustyń australijskich lub mongolskich, gdzie do cywilizacji może jest na tyle daleko, że… 😊

Ilustracja w nagłówku: jedna z wielu artystycznych koncepcji wyglądu czerwia pustyni.
Autor: Seungjin-Woo, za: artstation.com

• Oprócz książek i filmów z serii Diuna korzystałem z:
• Hasło „sandworm”, w: https://dune.fandom.com/wiki/Sandworm
• The Insane Biology of: The Dune Sandworm, w: Real Science https://www.youtube.com/watch?v=_J8xDYxp4bM&list=WL&index=13&t=364s
• Hasło „spice melange”, w: https://dune.fandom.com/wiki/Spice_Melange
• The desert planet in ‘Dune’ is plausible, according to science, w: Science News https://www.sciencenews.org/article/dune-planet-climate-plausible-science-sandworms
• Werner M. The science of the sandworms of ‘Dune’, https://www.biology.utah.edu/faculty-news/the-science-of-the-sandworms-of-dune/
• Hasło „Sandworm (Dune) life cycle”, w: Wikipedia https://en.wikipedia.org/wiki/Sandworm_(Dune)#Life_cycle