Wielen zijn mogelijk op moleculair niveau - bacteriële flagellen zijn roterende kernen in een moleculaire motor, maar wielen groter dan het flagellum zijn niet echt gevonden.

Een enkel dier met een wiel is een onwaarschijnlijke * ontwikkeling die vereist dat een enkel dier twee scheidbare delen heeft (as / wiel en lichaam).

[* lees als: vrijwel onmogelijk ]

Het is moeilijk voor te stellen hoe zoiets zou kunnen evolueren. Een wiel en as zouden van levend weefsel moeten zijn gemaakt, anders zou het kwetsbaar zijn voor slijtage. Wielen hebben ook problemen om over oneffen terrein te rijden, wat eigenlijk alle terreinen zijn waar dieren in leven. Het is moeilijk voor te stellen wat voor soort selectiecondities sterk genoeg zouden zijn om dieren weg te duwen van poten.

Als je symbionten tussen bestuurder en voertuig opneemt waarbij de 'auto' en 'wiel' eigenlijk twee dieren zijn, dan zijn ze zijn geëvolueerd. Parasieten kunnen allerlei symbiotische controle over hun slachtoffers hebben, ook als vervoermiddel. De Jewel Wasp is er een die het meest suggestief is van wat je misschien denkt. De wesp steekt zijn slachtoffer (een kakkerlak) in de thorax om het dier te immobiliseren en dan weer net achter zijn kop. Hierna kan de wesp op de kever rijden en hem sturen door zijn antennes terug naar zijn nest te houden, waar de kakkerlak wordt geïmmobiliseerd om de wespenlarven daar te voeden.

(zie de sectie "Kakkerlakken als huisdier" in deze referentie.)

Wat betreft de drie stromingen die u aan de vraag hebt toegevoegd, zou ik waarschijnlijk liever zeggen dat er twee sterke argumenten tegen waren. De eerste is of er een evolutionair pad naar wielen is (argument 1 in uw vraag), dat betwijfel ik. Gegeven zelfs een grote hoeveelheid evolutionaire tijd zul je geen naakte mens zien die op eigen kracht kan vliegen. Er zijn te veel structurele kenmerken van het lichaamsplan gemaakt om allemaal te worden omgekeerd, zodat vleugels of andere middelen voor luchttransport zullen verschijnen. Hetzelfde kan gezegd worden voor wielen wanneer de carrosserietekeningen al vinnen / poten / en vleugels hebben.

Argument 3, waar ik het ook meestal mee eens ben, is misschien overtuigender. Tegen de tijd dat een paar dieren een symbiotische relatie aangaat om dit te doen, of een enkel macroscopisch dier wielen ontwikkelt, zullen ze letterlijk benen ontwikkelen en weglopen. Toen het leven op het land kwam, gebeurde dit, en sindsdien is het verschillende keren gebeurd. Het is zoiets als zeggen dat de willekeurige beweging van watermoleculen in een lijn zou kunnen komen om een ​​stroom omhoog te laten stromen. Er is gewoon zo'n sterk pad naar beneden, dat de statistische kans dat je het ziet gebeuren nihil is.

Dit is een hypothetisch geval, maar als ik dit op een overtuigende manier beargumenteer, denk ik dat je het volgende moet neerzetten: a) een omgeving waarvan de omstandigheden voldoende selectief voordeel creëerden voor wielen om te evolueren over benen of andere soortgelijke aanpassingen die we al zien. Misschien gebaseerd op de energie-efficiëntie van wielen; b) een soort fysiologisch model voor de wielen dat een redelijke levensstijl voor het wiel uitstraalt.

Er zijn veel vragen die moeten worden beantwoord in ons gedachte-experiment. Hier zijn er een paar: "het symbiotische wiel zou constant draaien; als het zou sterven, zou het wezen van de bestuurder volkomen weerloos zijn"; "als de grond hobbelig was, zouden al deze dieren op wielen worden opgegeten"; "de radsymbiont - hoe zou het eten terwijl het de hele tijd ronddraait? Alleen gevoed door de bestuurder? Zelfs symbionten zoals zeepokken of prikken op de flanken van haaien hebben nog steeds hun eigen vermogen om te voeden."

Voor veel vergelijkbare vragen ontstaat dezelfde soort discussie waarbij er veel nadelen zijn die opwegen tegen de voordelen voor dieren. bijv. "waarom lijken alle vliegende dieren en vissen en planten nog meer op vliegtuigen dan op helikopters?"

Sorry als ik negatief overkom, maar lang geleden op de middelbare school heb ik een aantal van deze invalshoeken bestudeerd.

UPDATE: Eerste uitrusting gevonden in een levend wezen. Een europees plantentrechterinsect met een van de grootste versnellingen die in de biologie bekend zijn, is tandwielen gevonden! (Er staat een filmpje op de artikelpagina.)

De kleine bug heeft tandwielen in zijn exoskelet die zijn twee springende benen synchroniseren. Wederom verrast selectie.

De versnellingen zelf zijn een eigenaardigheid. Met tandwieltanden in de vorm van golvende golven, lijken ze in niets op wat je in je auto of in een chique horloge zou vinden. Hier kunnen twee redenen voor zijn. Door een wiskundige eigenaardigheid is er een onbeperkt aantal manieren om in elkaar grijpende tandwielen te ontwerpen. Dus ofwel heeft de natuur één willekeurige oplossing ontwikkeld, of, zoals Gregory Sutton, co-auteur van de papier- en insectenonderzoeker aan de Universiteit van Bristol, vermoedt, is de vorm van de uitrusting van de issus bijzonder geschikt voor het werk dat het doet. Het is gebouwd voor "hoge precisie en snelheid in één richting", zegt hij.

De tandwielen draaien niet 360 graden, maar verschijnen op het oppervlak van twee gewrichten om ze te synchroniseren terwijl ze opdraaien als een cirkelvormige veer. De versnelling zelf is geen levend weefsel, dus de grote lost het probleem op van het regenereren van de versnelling door een nieuwe set te laten groeien wanneer deze verveelt (d.w.z. versnellingen die voortdurend regenereren en genezen zijn nog onbekend). Het behoudt ook zijn versnellingen niet gedurende zijn levenscyclus. Dus de argumenten blijven hier; de uitzondering ondersteunt nog steeds de regel.

In je vraag noem je bevroren meren en zeg je terecht dat schaatsen veel gemakkelijker zouden zijn dan wielen, maar je had zoutvlakten als voorbeeld kunnen gebruiken.

Ik denk dat de reden waarom er geen echte wielen zijn is een mengsel van ontogenetische en fylogentische barrières, onderhoud (voeding), smering en controle (zenuwverbindingen). Er zouden ernstige en aanhoudende evolutionaire prikkels moeten zijn om van iets eenvoudigs, goedkoops en bestaands (benen) naar iets veel moeilijkers en complexers te gaan.

Er zijn echter verschillende soorten planten en dieren die rollen gebruiken als een vorm van voortbeweging. Tumbleweeds zijn een goed voorbeeld van planten, en voor dieren zijn er spinnen, rupsen en salamanders.

Er is maar een kleine evolutionaire ontwikkeling voor nodig. zoiets als dit van een passieve beweging (heuvelafwaarts rollen om aan roofdieren te ontsnappen) naar actief (misschien golven van flexie creëren om te rollen als ... ahem, rupsbanden).

Het moleculaire antwoord van Shigeta is perfect. Op grootschalig niveau denk ik echter dat het sleutelprobleem met een biologisch wiel duidelijk moet worden omschreven: hoe onderhoudt een organisme met afzonderlijke delen deze delen? Stel dat een organisme een volledig roterend gewricht ontwikkelt, hoe leveren ze dan voedingsstoffen aan het weefsel aan de andere kant? Als ze geen voedingsstoffen leveren, hoe gaat het zelfherstel in dit weefsel dan verder zonder voedingsstoffen?

Let wel, ik weet niet zeker of de biologische problemen met een wiel het echte antwoord zijn. Ik weet niet zeker hoe een wiel evolueert. Wat is de functionele tussenpersoon? Hoe presteert een semi-verbonden wiel beter dan een ledemaat? Onthoud dat evolutie wordt gekanaliseerd door wat eerder is gebeurd.

Er is een fundamenteel filosofisch probleem met de vraag waarom er niet zo-en-dat is. We zouden net zo gemakkelijk kunnen vragen waarom er geen gewervelde dieren met zes ledematen zijn, of wezens die waterstof gebruiken om als ballonnen te vliegen. Het is niet (noodzakelijkerwijs) dat ze mechanisch of biologisch onmogelijk zijn, het is gewoon dat de evolutie eerst een ander pad inging, en (door de aard van het 'aangrenzende mogelijke' te veranderen) dat de paden afsloot die naar dergelijke wezens leidden.