ขนนก: หนึ่งในสิ่งประดิษฐ์ที่ชาญฉลาดที่สุดที่วิวัฒนาการสร้างขึ้น

• Bar-tailed Godwit วัยเยาว์ชื่อ B6 บินจาก Alaska ไปยัง Tasmania เป็นระยะทาง 8,425 ไมล์ ในเดือนตุลาคม 2022 โดยไม่หยุดพักตลอด 11 วัน และขนนกทำให้การบินนี้เป็นไปได้ด้วยการให้ความอบอุ่น กันน้ำ และสร้างพื้นผิวปีกสำหรับการบิน
• ตั้งแต่ทศวรรษ 1990 เป็นต้นมา ฟอสซิลแสดงให้เห็นว่าขนนกไม่ใช่ลักษณะเฉพาะของนกเท่านั้น แต่พบแพร่หลายใน ไดโนเสาร์เทอโรพอด หลายกลุ่ม และขนนกดึกดำบรรพ์อาจสืบย้อนไปถึงบรรพบุรุษร่วมของไดโนเสาร์กับเทอโรซอร์
• สิ่งสำคัญในขนสำหรับบินไม่ใช่แค่ความต่างซ้ายขวา แต่คือ ความไม่สมมาตรเชิงอากาศพลศาสตร์ โดยแผงขนด้านหลังต้องกว้างกว่าด้านหน้าอย่างน้อย 3 เท่า จึงจะช่วยให้เสถียรระหว่างบินได้
• ขนนกรับหน้าที่ตั้งแต่ฉนวนกันความร้อน การอวดโฉม การช่วยการได้ยิน การบินแบบไร้เสียง ไปจนถึงการลดแรงต้านใต้น้ำ และแตกต่างกันมากตาม ความจำเพาะทางนิเวศวิทยา ในสัตว์ปีกอย่างนกฮูก นกฮัมมิงเบิร์ด และเพนกวิน
• กลไกยึดแบบ Velcro การลดเสียงของนกฮูก และการควบคุมชั้นขอบเขตของเพนกวิน นำไปสู่ เทคโนโลยีประยุกต์ เช่น อุปกรณ์ยึดชั่วคราว ระบบลดเสียงระบายอากาศ และต้นแบบด้านหุ่นยนต์

---

การบินระยะไกลของ B6 และบทบาทของขนนก

• ในเดือนตุลาคม 2022 Bar-tailed Godwit วัยเยาว์รหัส B6 บินจากแหล่งฟักตัวใน Alaska ไปยังแหล่งหลบหนาวใน Tasmania เป็นเวลา 11 วัน
  • ระยะทางรวม 8,425 ไมล์
  • กระพือปีกต่อเนื่องโดยไม่ลงจอด ไม่กินอาหาร และไม่ดื่มน้ำ
  • ความเร็วภาคพื้นดินเฉลี่ย 30 ไมล์ต่อชั่วโมง
• การบินนี้เกิดจากการทำงานร่วมกันของพละกำลังกล้ามเนื้อ อัตราเมตาบอลิซึมสูง และความทนทานทางสรีรวิทยาต่อระดับคอร์ติซอลที่สูง
• ขนนกทำหน้าที่หลายอย่างพร้อมกัน ช่วยให้นกตัวเล็ก ๆ ทนอยู่ได้ราว 250 ชั่วโมง
  • รักษาความอบอุ่นของร่างกายในเวลากลางคืนขณะบินเหนือ Pacific Ocean
  • ปัดน้ำฝนออก
  • สร้างพื้นผิวปีกสำหรับการบิน ช่วยสร้างแรงยกและแรงขับ

ขนนกเกิดขึ้นก่อนนก

• ปัจจุบันสัตว์ที่มีขนนกมีเพียง นก เท่านั้น แต่การค้นพบฟอสซิลตั้งแต่ทศวรรษ 1990 เป็นต้นมาแสดงว่าขนนกไม่ใช่สิ่งประดิษฐ์เฉพาะของนก
• ขนนกแพร่หลายในหลายสายวิวัฒนาการของ เทอโรพอด (theropods) ซึ่งเป็นไดโนเสาร์กินเนื้อเดินสองขา และนกได้รับลักษณะนี้มาจากบรรพบุรุษเทอโรพอด
• ขนนกดึกดำบรรพ์อาจสืบย้อนไปถึงบรรพบุรุษร่วมของไดโนเสาร์กับ เทอโรซอร์
• โครงสร้างแบบขนแข็งเรียบง่าย ขนปุย หรือโครงสร้างคล้ายขนนก อาจมีอยู่ในไดโนเสาร์หลากหลายกว่ากรณีที่ถูกเก็บรักษาไว้เป็นฟอสซิลมาก
• ขนเพนนาเซียส (pennaceous feathers) ที่กว้างและแบน ก็เกิดขึ้นก่อนนกเช่นกัน
  • ขนชนิดนี้เป็นโครงสร้างที่เอื้อต่อการบิน ซึ่งพบได้ทั่วไปในปีกและผิวลำตัวของนกยุคปัจจุบัน
  • สายวิวัฒนาการ Pennaraptoran ซึ่งรวมถึงนกและชนิดอย่าง Velociraptor ได้ชื่อมาจากขนชนิดนี้

หัวใจของขนสำหรับบินไม่ใช่รูปร่าง แต่คือวิธีการทำงาน

• ความสามารถในการบินของ Pennaraptoran ยุคแรกยังคงเป็นประเด็นถกเถียง
  • บางชนิดมี “ปีก” เล็กเมื่อเทียบกับลำตัวขนาดใหญ่ จึงมีความเป็นไปได้สูงว่าไม่สามารถบินได้
  • ในกรณีนี้ ขนเพนนาเซียสอาจมีไว้เพื่อ อวดโฉม เป็นหลัก
• ไดโนเสาร์ป่าขนาดเล็กสี่ปีกอย่าง Microraptor ตีความได้ยากกว่า
• ในอดีต การประเมินความเป็นไปได้ในการบินให้ความสำคัญกับ ความไม่สมมาตรของแผงขน (vane asymmetry)
  • ขนปีกหลักบริเวณมือของนกยุคปัจจุบันที่บินได้ มีแผงขนด้านหน้าแคบกว่าแผงขนด้านหลัง
  • ฟอสซิลของชนิดที่ใกล้เคียงกับ Microraptor ก็มีขนนกไม่สมมาตร จึงถูกใช้เป็นหลักฐานสนับสนุนความเป็นไปได้ในการบิน
• งานวิจัยชีวกลศาสตร์การบินล่าสุดแสดงให้เห็นว่าความไม่สมมาตรทางกายวิภาคเพียงอย่างเดียวไม่เพียงพอ
  • สิ่งสำคัญคือ ความไม่สมมาตรเชิงอากาศพลศาสตร์
  • แผงขนด้านหลังต้องกว้างกว่าแผงขนด้านหน้าอย่างน้อย 3 เท่า การบิดของขนจึงจะช่วยเสถียรภาพระหว่างบิน
  • หากต่ำกว่าสัดส่วนนี้ การบิดของขนจะก่อให้เกิดความไม่เสถียรแทนที่จะช่วยเสถียรภาพ
• Microraptor ซึ่งเป็น Pennaraptoran ยุคแรก ไม่มีขนที่มีความไม่สมมาตรเชิงอากาศพลศาสตร์ในระดับนี้
  • อย่างไรก็ตาม หากขนซ้อนทับกันแน่นและไม่แยกออกจากกัน ก็อาจเสถียรได้แม้ไม่มีความไม่สมมาตร
  • ความไม่สมมาตรสำคัญเมื่อมี การแยกช่อง (slotting) ของขนปีกหลัก เหมือนนกล่าเหยื่อยุคปัจจุบัน
  • Microraptor อาจมีปีกยาวแคบ ปลายปีกแน่นและไม่มีช่องแยก

ช่องแยกที่ปีกของนก และวิวัฒนาการซ้ำของการบินในไดโนเสาร์

• ทีมวิจัยที่นำโดย Michael Pittman ตรวจสอบความไม่สมมาตรของแผงขนร่วมกับข้อมูลกล้ามเนื้อสำหรับบินของไดโนเสาร์ใกล้นก
• ทีมวิจัยมองว่า การบินด้วยการกระพือปีก ไม่ใช่การร่อน น่าจะวิวัฒนาการขึ้นหลายครั้งในไดโนเสาร์
  • สายวิวัฒนาการที่ยังอยู่รอดจนถึงปัจจุบันมีเพียงนกเท่านั้น
• มีเพียงในนกที่ขนสำหรับบินพัฒนาไปถึงระดับ ความสามารถในการเปลี่ยนรูปทรง อย่างที่เห็นในปัจจุบัน
• ความสามารถของขนนกในการบิดอย่างเหมาะสมทำให้เกิดช่องแยกที่ปลายปีกได้
  • ช่องแยกช่วยเพิ่มประสิทธิภาพของปีกที่ความเร็วบินต่ำ
  • ปีกที่มีช่องแยกทำงานเสมือนปีกที่ยาวและแคบกว่าความยาวทางกายวิภาคจริง
  • ปลายปีกทนต่อการสูญเสียแรงยกมากขึ้น จึงลดการสูญเสียแรงยก
• โครงสร้างนี้ส่งผลต่อรูปแบบการบินที่หลากหลาย
  • นกทะเลอย่าง albatross และ petrel ร่อนได้อย่างมีประสิทธิภาพด้วยปีกยาวแคบ
  • ช่องแยกช่วยให้ร่อนด้วยปีกที่กว้างกว่าได้ ทำให้วิวัฒนาการของนกร่อนปีกกว้างอย่าง vulture และ hawk เป็นไปได้
  • ยังช่วยการบินระยะสั้นแบบระเบิดพลังของนกอย่าง grouse
  • เพิ่มความคล่องตัวของนกที่อาศัยในป่าและสภาพแวดล้อมซับซ้อน ตั้งแต่ songbird ไปจนถึง toucan
• ความคล่องตัวที่ปีกมีช่องแยกทำให้เกิดขึ้น อาจช่วยให้นกแข่งขันกับ เทอโรซอร์ และรอดพ้นการสูญพันธุ์ครั้งใหญ่ปลายยุคครีเทเชียสได้

ประเภทของขนนกและวิธีการพัฒนา

• ขนนกของนกมีขนาด รูปร่าง และหน้าที่แตกต่างกันตามส่วนของร่างกาย
• รูปแบบของขนนกมองได้เป็นสเปกตรัมหนึ่ง
  • ปลายด้านหนึ่งคือ ขนสำหรับบิน ของปีกและหางที่ใหญ่และค่อนข้างแข็ง
  • อีกปลายหนึ่งคือ ขนอ่อน สั้นและนุ่มที่แนบใกล้ลำตัวเพื่อกักเก็บความร้อน
• ขนนกทุกเส้นมีแกนกลางและกิ่งนุ่มที่แตกออกจากแกนนั้นเรียกว่า ก้านขนย่อย (barbs)
  • ก้านขนย่อยของขนสำหรับบินเกี่ยวประสานกันเหมือนฟันของ Velcro สร้างแผงขนที่เรียบและกันลม
  • ก้านขนย่อยของขนอ่อนหลวมและฟู จึงกักเก็บความร้อน
  • contour feather มีทั้งปลายแผงขนแบบขนสำหรับบิน และก้านขนย่อยหลวมแบบขนอ่อน
  • bristle feather รอบใบหน้าอาจทำหน้าที่ป้องกันและรับความรู้สึก โดยผสานแกนแข็งกับโคนที่อ่อนนุ่ม
• ขนนกเป็น อวัยวะเสริมของผิวหนัง เช่นเดียวกับเกล็ด หนาม และขน
• ขนเพนนาเซียสเริ่มจากรูปทรงท่อ ก่อนจะเปิดออกตามแนวยาวและสร้างแผงขนสองด้าน
• ยีนและโมเลกุลหลายชนิดมีปฏิสัมพันธ์กับสิ่งแวดล้อมและกำหนดโครงสร้างของขนนก
  • ระดับการเกี่ยวประสานของก้านขนย่อยที่ประกอบเป็นแผงขน
  • ขนาดและรูปร่างของแกนที่เรียกว่า rachis
  • การมีหรือไม่มี โครงสร้างฟอง ภายในแกนที่ช่วยเพิ่มความแข็งเมื่อเทียบกับน้ำหนัก
• ความแตกต่างระหว่างชนิดของขนนกอาศัยความแตกต่างของยีนบางส่วน แต่ส่วนใหญ่เกิดจาก การเปลี่ยนแปลงการควบคุมยีน เช่น ยีนถูกเปิดหรือปิดเมื่อใดระหว่างการพัฒนาขนนก และถูกกระตุ้นมากเพียงใด

ขนอวดโฉมก็เป็นผลของการประนีประนอมเชิงกล

• ขนอวดโฉมคือขนนกสีสันโดดเด่นที่ใช้ดึงดูดคู่
  • อาจเด่นด้วยสี เช่น ขนคอเป็นประกายของ hummingbird
  • อาจเติบโตเป็นสัดส่วนขนาดใหญ่ เช่น หงอนและหางของ peacock
• ตามแนวคิดดั้งเดิม ขนอวดโฉมถูกมองว่าเป็นผลผลิตของ การคัดเลือกทางเพศ ซึ่งการเลือกคู่ขับเคลื่อนวิวัฒนาการของลักษณะ
• แนวโน้มงานวิจัยล่าสุดมองขนอวดโฉมเป็นการประนีประนอมที่ซับซ้อนระหว่างแรงกดดันทางสังคมชีววิทยากับแรงกดดันทางกลชีววิทยา
• ขนอวดโฉมที่ยาวไม่ได้งอกได้จากทุกตำแหน่งของร่างกาย
  • ส่วนใหญ่ปรากฏบริเวณใต้เอวและหาง ซึ่งเป็นตำแหน่งที่รบกวนสมรรถนะการบินค่อนข้างน้อย
• Resplendent Quetzal เพศผู้ในฤดูผสมพันธุ์อาจมีขนหางยาวได้ถึง 3 ฟุต
  • ขนหางยาวของนกบางชนิดสามารถสร้างแรงอากาศพลศาสตร์ได้มากพอจะรองรับน้ำหนักเพิ่มเติมส่วนใหญ่
  • ขนหางยาวของ quetzal สูญเสียโครงสร้างเกี่ยวประสานแน่น กลายเป็นรูปแบบกึ่งกลางระหว่างขนเพนนาเซียสกับขนอ่อน
  • โครงสร้างนี้ให้อากาศจำนวนมากผ่านได้ จึงไม่สร้างแรงยกมาก และน่าจะเป็นการปรับตัวเพื่อลดความไม่เสถียร
• ขนอวดโฉมเพิ่มแรงต้านและทำให้ต้นทุนการบินสูงขึ้น แต่ต้นทุนนั้นอาจน้อยกว่าที่เคยสันนิษฐาน
• โดยเฉพาะโครงสร้างจุลภาคของหางแบบ streamer ให้สมดุลระหว่างความแข็ง น้ำหนัก และรูปทรง
  • ต้องคงรูปได้พอที่จะทำหน้าที่เป็นสัญญาณ
  • ต้องไม่แข็งเกินไปจนทำให้นกไม่เสถียรเมื่อเจอลมกระโชกหรือเลี้ยวฉับพลัน

ขนนกฮูก: รวมเสียงและขจัดเสียงบิน

• จานหน้าของนกฮูกคือพัดขนนกครึ่งวงกลมกว้างรอบดวงตาและหู
• กะโหลกจริงยาวและแคบ แต่ขนที่ห่อหุ้มใบหน้าทำให้รูปลักษณ์ภายนอกของนกฮูกเปลี่ยนไปมาก
• จานหน้าไม่ได้มีไว้เพื่อรูปลักษณ์เท่านั้น แต่ทำหน้าที่ รวมเสียงเข้าสู่หู
  • หูที่เหลื่อมกันในแนวตั้ง
  • โครงสร้างหูชั้นกลางและหูชั้นในที่ไวมาก
  • การผสานกันนี้ทำให้นกฮูกเล็งตำแหน่งเหยื่อได้โดยไม่ต้องมองเห็น
  • อย่างไรก็ตาม ในการจับเหยื่อขั้นสุดท้ายก็ยังใช้การมองเห็นด้วย
• การได้ยินที่ยอดเยี่ยมอย่างเดียวไม่เพียงพอ
  • หากขนปีกทำเสียง จะเข้าใกล้เหยื่อที่ระวังตัวได้ยาก
  • เสียงบินของตัวเองอาจกลบเสียงแผ่วเบาของเหยื่อ
• นกฮูกวิวัฒนาการลักษณะของขนนกที่ทำให้แทบไม่ได้ยินเสียงขณะบิน
  • พื้นผิวขนมี เนื้อสัมผัสคล้ายกำมะหยี่ เพื่อลดเสียงเมื่อเสียดสีกัน
  • ขนบริเวณขอบหน้าปีกมีโครงสร้างคล้ายหวี
  • ขนบริเวณขอบหลังปีกมีชายพู่คล้ายขนอ่อน
• หวีที่ขอบหน้าสร้าง วอร์ทิซิตี้ขนาดเล็ก (micro vorticity) ในอากาศ ทำให้กระแสหลักเกาะติดปีก
• เมื่อกระแสนี้ผ่านพู่ที่ขอบหลัง จะเกิดกระแสตามหลังที่ไม่มีคลื่นความดันเชิงเส้นที่สอดคล้องกัน และผลลัพธ์คือไม่เกิดเสียง
• นกฮูกยุคปัจจุบันแบ่งเป็นสองกลุ่มคือ tytonid และ strigid
  • ทั้งสองกลุ่มต่างมีการบินที่เงียบ
  • บรรพบุรุษร่วมล่าสุดมีอยู่เมื่ออย่างน้อย 50 ล้านปีก่อน
  • ลักษณะการบินไร้เสียงอาจสืบย้อนไปถึงบรรพบุรุษร่วมนี้

การปรับตัวสุดขั้วของขนนกในนกฮัมมิงเบิร์ดและเพนกวิน

• ขนนกที่แข็งที่สุดพบในสองกลุ่มที่แตกต่างกันมาก คือ นกฮัมมิงเบิร์ด และ เพนกวิน
• นกฮัมมิงเบิร์ดใช้ความถี่การกระพือปีกสูงมากและจังหวะปีกเฉพาะตัว เมื่อลอยตัวนิ่งหน้าดอกไม้และดูดน้ำหวาน
  • ต่างจากนกส่วนใหญ่ มันสร้างแรงพยุงน้ำหนักและแรงขับได้มากทั้งตอนตีปีกลงและยกปีกขึ้น
  • ทำสิ่งนี้โดยหมุนหัวไหล่ให้ปีกพลิกกลับด้านเต็มที่
  • วิธีนี้ต้องใช้ปีกที่แข็งมาก
  • การเสริมความแข็งแรงของกระดูกปีกและขนนกที่มี rachis แข็งมากเป็นสิ่งที่ให้ความแข็งดังกล่าว
• เพนกวินซึ่งบินไม่ได้ปรับเปลี่ยนขนนกให้เหมาะกับชีวิตในน้ำและบนบก
  • ผิวคลุมทั่วร่างเปลี่ยนเป็นโมเสกของขนนกเล็ก ๆ ที่หนาแน่น
  • ขนนกแต่ละเส้นแข็งมาก
  • เมื่อรวมกันจะสร้างพื้นผิวมีเท็กซ์เจอร์บนปีกและลำตัว ช่วยควบคุมชั้นขอบเขตของน้ำระหว่างว่ายน้ำ
• เปลือกขนนกหยาบของเพนกวินยึดเสื้อคลุมน้ำที่เรียบไว้ ลดแรงต้านและลดต้นทุนพลังงานในการว่ายน้ำ
• ขนนกที่หนาแน่นกักอากาศไว้เล็กน้อยเพื่อเป็นฉนวน แต่ไม่ทำให้เพนกวินลอยตัวมากเกินไป
• เมื่อข้อจำกัดด้านการบินหมดไป เพนกวินละทิ้งเครื่องประดับขนนกแบบบรรพบุรุษทั่วไป และได้ขนนกที่ลดแรงต้านและลดแรงลอยตัว
  • การปรับตัวนี้ช่วยให้เพนกวินดำน้ำลึกกว่า 1,600 ฟุต เพื่อหา krill, fish และเหยื่อใต้น้ำ

แรงบันดาลใจที่ขนนกมอบให้เทคโนโลยี

• ขนนกเป็น ระบบแบบจำลอง ที่ดีในการทำความเข้าใจว่าโครงสร้างซับซ้อนวิวัฒนาการอย่างไร และกายวิภาคกับพฤติกรรมส่งอิทธิพลต่อกันอย่างไรเมื่อเวลาผ่านไป
• คุณสมบัติหลายอย่างของขนนกได้นำไปสู่นวัตกรรมทางเทคโนโลยีในสาขาวิทยาศาสตร์ประยุกต์แล้ว
  • กลไกแบบ Velcro ที่เชื่อมก้านขนย่อยของขนเพนนาเซียส กลายเป็นพื้นฐานของระบบยึดชั่วคราวขั้นสูง
  • ชายพู่ลดเสียงของขนนกฮูกเป็นแรงบันดาลใจให้ระบบลดเสียงการระบายอากาศ
  • เท็กซ์เจอร์พื้นผิวและหลักการควบคุมชั้นขอบเขตของขนเพนกวินถูกนำไปใช้หลัก ๆ ในต้นแบบด้านหุ่นยนต์
• ขนนกทำให้หน้าที่หลากหลาย เช่น ฉนวนกันความร้อน การบิน การอวดโฉม ความลอบเร้น และประสิทธิภาพการว่ายน้ำ เกิดขึ้นได้ภายในกลุ่มโครงสร้างชีวภาพเดียว

[GN⁺]

ความคิดเห็นจาก Hacker News

• เป็นบทความที่น่าสนใจ และไม่ได้พูดถึงแค่ขนเท่านั้น อวัยวะประกอบของผิวยังมีปริศนาทางพันธุกรรมที่ยังคลี่คลายไม่หมดอีกมาก เช่น เล็บและเส้นผม ของมนุษย์เติบโตไปในทิศทางเดียวได้อย่างไร และทำไมถึงเป็นเช่นนั้นเสมอ
  อีกประเด็นที่แยกออกมาซึ่งสะดุดตามากคือ Microraptor ที่มีปีกสี่ปีก ไม่ได้หมายความว่ามันดูเหมือนมังกร เพราะถ้าเป็นมังกรก็คงต้องเป็นแมลง แต่เป็นสัตว์สี่ขาธรรมดาที่ใช้แขนขาทั้งสี่ในการบิน คิดว่าตอนบินมันคงดูเหมือน F-35
  สุดท้ายแล้วการไปสู่ปีกสองปีกน่าจะเป็นทางเลือกที่เหมาะที่สุด ไม่ใช่แค่เรื่องความคล่องตัวบนพื้นดิน แต่ยังรวมถึงการปรับให้กระดูกไหปลาร้าและกล้ามเนื้ออกเหมาะกับการใช้งานสองทางด้วย ดูเหมือนว่าจะใส่กำลังให้ขาหลังที่ใช้งานสองหน้าที่ได้มากพอคงยาก และน่าเสียดายที่บทความ Wikipedia ของ Microraptor ไม่ได้ลงลึกเรื่องนี้

  • สรุปว่า “ปีกสองปีกเหมาะที่สุด” ไม่ได้หรอก วิวัฒนาการเป็นกระบวนการที่มีสัญญาณรบกวนและความบังเอิญ สูงมาก
    อีกทั้งก็ยากจะบอกว่านกเป็นสัตว์มีกระดูกสันหลังที่บินได้ซึ่งถูกปรับแต่งมาอย่างเหมาะสมที่สุดในบรรดาที่มีชีวิตอยู่ตอนนี้อย่างชัดเจน
  • เส้นผมยาวต่อไปเรื่อย ๆ แต่ขนที่แขนและขาจะยาวถึงระดับหนึ่งแล้วก็หยุด แม้จะโกนออกก็ขึ้นใหม่ แต่ก็ยาวได้แค่เท่าเดิม
    ขนที่แขนขารู้ ขีดจำกัดความยาว ของตัวเองได้อย่างไร?
  • แมลงปอเป็นหนึ่งในนักบินที่เก่งที่สุดในหมู่แมลง และมีปีกสี่ปีก เทียบกันตรง ๆ ยากก็จริง แต่ก็ยังเป็นตัวอย่างที่น่าสนใจ
  • ก็ไม่เสมอไป ฉันต้องเข้ารับการรักษาเพราะ เล็บขบ ถึงสองครั้ง พอมันเริ่มแทงเข้าไปแล้วก็ไม่ยอมหยุด
    มันก็ยังเป็นการเติบโตออกด้านนอกอยู่ แต่จะบอกว่าควบคุมทิศทางได้สมบูรณ์แบบก็คงไม่ได้
  • ถ้าบินอยู่ในอากาศแบบเดียวกับเครื่องบิน ตรงทุกจุดที่มีปลายปีกก็จะมีการสูญเสียประสิทธิภาพ เพราะความดันด้านล่างรั่วขึ้นไปด้านบน
    อีกอย่าง ถ้าไม่ระวัง กระแสปั่นป่วนและวังวน ที่ปีกหน้าสร้างขึ้นก็อาจไปรบกวนปีกหลังได้

• ถ้าโลกกลับไปอุ่นขึ้นเรื่อย ๆ ตลอดหลายล้านปีจนเหมือน ซาวน่ายุคไดโนเสาร์ อีกครั้ง สัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมอาจไม่ได้ครองความได้เปรียบอีกต่อไป อาจถึงเวลาต้อนรับผู้ปกครองเชื้อสายนกรุ่นใหม่แล้ว
  อาจวิวัฒนาการมาจากอีกาก็ได้ และในหลายด้านมันก็เหมาะสมกว่าด้วยซ้ำ เพียงแต่น่าเสียดายที่คงไม่มีแหล่งถ่านหิน น้ำมัน และก๊าซธรรมชาติสำหรับสร้างอารยธรรมอุตสาหกรรมยุคแรก

  • การได้มาซึ่งทองแดง เหล็ก และอะลูมิเนียมในปริมาณมากน่าจะง่ายขึ้นมาก เพราะเราได้ลงแรงทำเหมืองและถลุงไว้แล้ว
    ต่อให้แย่ที่สุด ก็แค่ต้องคิดค้นวิธีทำไม้ให้เป็นถ่าน ถ่านให้เป็นโค้ก แล้วสร้างไฟที่ร้อนพอจะหลอมเหล็กได้ ส่วนอะลูมิเนียมค่อนข้างทนสนิม และกองไฟฟืนดี ๆ ก็หลอมได้ อีกทั้งสายพันธุ์นกก็น่าจะชอบโลหะเบามากกว่า
  • ใช่แล้ว ตอนนี้ภาวะโลกร้อนดูเหมือนเป็นเรื่องที่หลีกเลี่ยงไม่ได้แล้ว ดังนั้นแทนที่จะพยายามหยุดมัน เราน่าจะลองเพิ่ม ความเข้มข้นของออกซิเจน และเอายีนพ่นไฟของ Bombardier Beetle ไปผสมย้อนกลับใส่ Hatzegopteryx
    เจ้าสัตว์ประหลาดพวกนั้นมีช่วงปีกกว้างเกิน 10 เมตร เป็นผู้ล่าลำดับสูงสุด และร่างกายก็ถูกสร้างมาให้เหมาะกับบทบาทนั้น ถ้าจะทำทั้งทีก็น่าจะสร้างมังกรที่ดูสมศักดิ์ศรีหน่อยไม่ดีกว่าหรือ…
    และที่ว่า “ผู้ปกครองเชื้อสายนกรุ่นใหม่” ก็จริง ๆ ไม่ได้ใหม่อะไร นกเป็น เทอโรพอด กลุ่มเดียวกับ T-Rex จึงเหมือนแค่กลับไปสู่รูปแบบเดิม
  • ยังมีไมโครพลาสติกอยู่ มากพอจะขับเคลื่อนสังคมนกได้อีก 200 ปี
  • พูดให้แม่นก็คือ ยังมี ไฮโดรคาร์บอนสายยาว ที่ซับซ้อนซึ่งมนุษย์โปรยไว้ทั่วพื้นผิวโลกอย่างกรุณา หรือก็คือพลาสติกนั่นเอง

• https://archive.is/20240416202627/https://www.scientificamer...

• เป็นบทความที่ดี แต่ก็ยังลังเลนิดหน่อยที่จะเรียกขนว่าเป็นหนึ่งในสิ่งประดิษฐ์ที่ฉลาดที่สุดของวิวัฒนาการ
  ในธรรมชาติมี วิศวกรรมเชิงวิวัฒนาการ อันน่าทึ่งอยู่เต็มไปหมด ตั้งแต่สิ่งมหึมา สิ่งประณีต ความหลากหลาย ไปจนถึงสิ่งจิ๋วมาก ๆ ไม่ว่าจะเป็นหัวใจของวาฬสีน้ำเงิน สมองของสายพันธุ์มนุษย์ รูปแบบดวงตาหลายชนิดอย่างตาประกอบ ตารูเข็ม ตาเลนส์ หรือแม้แต่เม็ดเลือดขาว ล้วนเป็นความสำเร็จทางวิศวกรรมที่ชวนทึ่ง

  • ฉันชอบจินตนาการว่ามีโลกอื่นอีกหลายพันโลกที่ชีวิตซับซ้อนได้วิวัฒนาการขึ้นมา ถ้าพาสิ่งมีชีวิตทรงปัญญาจากที่นั่นมายังโลก พวกเขาจะประหลาดใจกับอะไรมากที่สุด?
    ขน น่าจะเป็นหนึ่งในนั้น

• ในเดือนตุลาคม 2022 นกตัวหนึ่งที่มีรหัสว่า B6 ได้สร้างสถิติโลกใหม่ในโลกของนก ซึ่งแทบไม่มีใครนอกวงการปักษีวิทยาสนใจเลย นกปากช้อนหางแหลม วัยอ่อนตัวนี้บินจากแหล่งผสมพันธุ์ในอะแลสกาไปยังแหล่งอาศัยช่วงฤดูหนาวในแทสเมเนียเป็นระยะทาง 8,425 ไมล์ภายใน 11 วัน โดยไม่หยุดพักแม้แต่ครั้งเดียว
  ความสามารถด้านความทรหดอันน่าทึ่งนี้เกิดจากหลายปัจจัย ทั้งกำลังกล้ามเนื้อ อัตราการเผาผลาญสูง และความสามารถทางสรีรวิทยาในการทนต่อระดับคอร์ติซอลที่เพิ่มขึ้น
  ยังมีข้อเท็จจริงสนุก ๆ ที่บทความไม่ได้พูดถึงด้วย คือ นกจะนอนทีละครึ่งสมองระหว่างการบินระยะไกลแบบนี้ จึงไม่เผลอง่วงจนตกจากฟ้า

  • โลมาก็เป็นแบบเดียวกัน สมองครึ่งหนึ่งทำให้มันยังว่ายต่อได้ ส่วนอีกครึ่งหนึ่งก็นอนหลับ
    อีกเรื่องที่น่าสนใจคือ เวลาคนขับรถทางไกล มนุษย์ก็เกิด ไมโครสลีป ได้เช่นกัน ตายังลืม มือยังจับพวงมาลัย แต่สมองหลุดจากความรู้สึกตัวไปทีละไม่กี่วินาที และโดยมากก็ไม่ทันสังเกตด้วยซ้ำ…
  • นักวิทยาศาสตร์รู้เรื่องนี้ได้อย่างไร? หรือว่าพวกเขาเอานกไปติดไว้กับเครื่อง MRI?

• มีคำพูดประมาณว่า “ไม่ได้ลงจอด ไม่ได้กิน ไม่ได้ดื่ม และไม่เคยหยุดกระพือปีก” แต่ผมเข้าใจว่าระยะทางมหาศาลแบบนั้นไม่ได้เกิดจากการ “กระพือปีก” เพียงอย่างเดียว ทว่าเกิดจากการใช้แรงอันทรงพลังที่มีอยู่ระหว่างกระแสลมกับคลื่นเหนือทะเลด้วยการปรับเล็กน้อยระหว่างข้ามมหาสมุทร
  ตัวอย่างเช่น มีกรณีของเครื่องร่อนบังคับวิทยุแบบไร้กำลังที่ทำความเร็วได้ มากกว่า 548 ไมล์ต่อชั่วโมง โดยอาศัยเพียงพลังงานธรรมชาติอย่างลมและแรงโน้มถ่วง
  https://www.youtube.com/watch?v=4eFD_Wj6dhk
  https://en.wikipedia.org/wiki/Dynamic_soaring

  • นั่นไม่ถูกต้อง นกชนิดนี้โดยเฉพาะคือนกใหญ่ปากงอนไม่เคยมีการสังเกตว่าบินแบบ dynamic soaring และรูปทรงปีกก็ไม่ได้เหมาะกับการบินแบบนั้น
    ถ้าเคยเห็นนกชนิดนี้ในธรรมชาติจะรู้เหตุผล มันเป็นนกที่บินด้วยการกระพือปีกล้วน ๆ และไม่มีรูปแบบการบินอื่น
    ในทางกลับกัน อัลบาทรอสใช้ dynamic soaring และบินได้ไกลกว่านกใหญ่ปากงอนอีก ถึงขั้นวนรอบมหาสมุทรใต้ได้หลายรอบ อีกทั้งอัลบาทรอสยังมีข้อได้เปรียบเพิ่มเติมคือพักบนผิวน้ำได้ แต่นกใหญ่ปากงอนทำแบบนั้นไม่ได้
  • ปรากฏการณ์แบบนี้เด่นชัดยิ่งขึ้นในทะเล ในบรรดาฉลามซึ่งเป็นสัตว์เลือดเย็น มีบางชนิดที่ลดอัตราเมตาบอลิซึมลงได้จนเกือบเป็น 0 แล้วอาศัยกระแสน้ำพาตัวเองไปยังพื้นที่ที่มีอาหารมากกว่าซึ่งอยู่ไกลออกไปหลายพันกิโลเมตร โดยแทบไม่ใช้พลังงานเลย
    นั่นอาจเป็นเหตุผลว่าทำไมฉลามจึงอยู่รอดมาได้นานมาก พวกมันอาจทนต่อภาวะ อดอยาก ได้อย่างยิ่ง
  • ไม่กี่เดือนหลังจากสถิตินั้นออกมา ผมได้เจอคนนั้นในงานรวมตัวของคนเล่นเครื่องร่อน ลำ Transonic นั้นใหญ่มาก และเขาขนรุ่นช่วงปีก 3 เมตรมาในรถเก๋งธรรมดาโดยวางตามยาวของรถ
    ผมไม่เคยไป Parker Mountain แต่ชอบฟังเรื่องของคนแถวนั้นมาก 100G จะทำให้เห็นจุดอ่อนของโมเดล และมักจะเผยออกมาแบบระเบิดเถิดเทิง
    การโต้คลื่นของนกกระทุงก็สนุกเหมือนกัน: https://www.youtube.com/watch?v=cEFrSycTvRk

• เป็นบทความที่ดีมาก ผมรู้ว่ากลุ่มนักวิวัฒนาการยุคแรกบางคนเคยกังวลเรื่องวิวัฒนาการของ ขนและปีก เพราะมันดูเหมือนจะค่อย ๆ วิวัฒน์ได้ยาก
  ถ้ายังไม่ถึงขั้นร่อนตัวได้ การมีขนพร้อมการกระพือเล็กน้อยก็ดูเหมือนไม่มีข้อได้เปรียบมากนัก
  หนึ่งในสมมติฐานหลักคือขนวิวัฒน์มาเพื่อช่วยให้สัตว์อบอุ่น เพราะขนเป็นฉนวนที่ดีด้วย ผมสงสัยว่านี่ยังเป็นทฤษฎีหลักอยู่ไหม

  • ตรงประเด็นที่ว่า “ดูเหมือนจะค่อย ๆ วิวัฒน์ได้ยาก” นั้น มีสมมติฐานต่างกันอยู่ราว 4 แบบ ดังนั้นคำถามนี้จึงยัง ไม่มีฉันทามติ
    https://en.wikipedia.org/wiki/Origin_of_avian_flight#Hypothe...
    วิดีโอเกี่ยวกับสมมติฐาน “wing-assisted incline running”:
    "The Origin of Flight--What Use is Half a Wing?" https://www.youtube.com/watch?v=JMuzlEQz3uo
  • ผมไม่มีความรู้ในสาขานี้และเดาเอาล้วน ๆ ไม่ได้พยายามมาบอก แต่เขียนไว้เผื่อคนที่รู้จะมาบอกว่าผมผิดหรือไม่
    เมื่อก่อนผมเคยคิดว่าขนหรือปีกน่าจะวิวัฒน์ขึ้นมาก่อนในสิ่งมีชีวิต ทะเล เพราะแม้แต่ส่วนปกคลุมเล็ก ๆ หรือปีกจิ๋ว/ครีบเล็ก ๆ ก็อาจช่วยเรื่องอุทกพลศาสตร์หรือการควบคุมการว่ายน้ำได้ จึงไม่จำเป็นต้องกระโดดจากสภาพไร้ประโยชน์ไปสู่สภาพบินได้ในคราวเดียว ผมไม่ได้ไปค้นว่าจริงไหม
    ค้นเร็ว ๆ แล้วเจอประโยคนี้:
    “ดังนั้น ขนในระยะแรกถูกใช้เพื่อเป็นฉนวน การสื่อสาร และการกันน้ำ ไม่ใช่เพื่ออากาศพลศาสตร์และการบิน”
    https://www.britannica.com/animal/bird-animal/The-origin-of-...
    “ทฤษฎีคู่แข่งหลักสองทฤษฎีที่ตีพิมพ์เผยแพร่แล้วตั้งอยู่บนแนวคิดว่าขนทำหน้าที่เป็นฉนวนป้องกันการสูญเสียความร้อนของร่างกาย และอีกแนวคิดหนึ่งว่ามันให้พื้นผิวอากาศพลศาสตร์สำหรับการบิน อย่างไรก็ตาม เนื่องจากยังขาดความรู้เกี่ยวกับบทบาทและความสัมพันธ์เชิงนิเวศของ protofeathers และขนยุคแรกสุด จึงเป็นไปไม่ได้ที่จะนำทฤษฎีเหล่านี้ หรือทฤษฎีอื่นที่เสนอในสัมมนานี้ ไปเทียบกับการสังเกตเชิงประจักษ์อย่างเป็นกลางได้มากพอ เพื่อชี้ว่าทฤษฎีใดถูกหักล้าง หรือทฤษฎีใดน่าเป็นไปได้ที่สุด”
    https://academic.oup.com/icb/article/40/4/478/101404#

• สิ่งที่น่าสนใจในวิทยาศาสตร์วิวัฒนาการคือ มันไม่จำเป็นต้องมีโมเดลรองรับเพื่อตรวจสอบว่าสิ่งประดิษฐ์แบบนั้นเป็นไปได้จริงหรือไม่ ขอเพียงมันเป็นไปได้ก็พอ
  โดยพื้นฐานแล้ว ในวิวัฒนาการเหมือนจะบอกได้ว่าอะไรก็เป็นไปได้ ซึ่งสำหรับผมมันไม่ได้ ให้ความรู้สึกเหมือนวิทยาศาสตร์ เท่าไร

  • ใช่แล้ว วิวัฒนาการโดยพื้นฐานคือการลองผิดลองถูก โดยการลองคือชีวิต และความผิดพลาดคือความตายก่อนเวลาอันควร
    จะมองว่าไม่ใช่วิทยาศาสตร์ก็ได้เหมือนกัน เพราะมันขาด เจตนาที่ถูกปรับแต่ง อยู่เบื้องหลัง สำหรับผมวิวัฒนาการไม่ใช่ผลผลิตของความพยายามอย่างมีสำนึก แต่เป็นพฤติกรรมเกิดใหม่ที่ผุดขึ้นจากตัวสิ่งมีชีวิตและระบบที่เข้าร่วม
    ถ้าหยิบคำนิยามคำว่า “วิทยาศาสตร์” จากวิกิพีเดียมา ก็หมายถึง “ความพยายามอย่างเข้มงวดและเป็นระบบในการสร้างและจัดระเบียบความรู้ในรูปของคำอธิบายและการพยากรณ์ที่ตรวจสอบได้เกี่ยวกับโลก” ในวิวัฒนาการนั้นมีการตรวจสอบเกิดขึ้นแน่ ๆ แต่ไม่ใช่ความพยายามอย่างเป็นระบบ หรืออย่างน้อยก็ไม่แน่ใจว่าใช่
  • สำหรับผมกลับฟังดูเหมือนแก่นแท้ของวิทยาศาสตร์เลย
    เพราะไม่เกี่ยวกับการเมือง หรือคนอื่นคิดอย่างไร มีแต่ สิ่งที่ใช้ได้ผลเท่านั้นที่อยู่รอด

• อีกคุณสมบัติหนึ่งที่ทำให้นกน่าทึ่งมากคือ ถ้าผมเข้าใจไม่ผิด มันรับออกซิเจนได้ทั้งตอนหายใจเข้าและหายใจออก
  ขนก็น่าทึ่งอยู่แล้ว แต่สิ่งมีชีวิตอย่าง B6 จะบินต่อเนื่อง 10 วันได้ต้องใช้ พลังงานมหาศาล

  • ให้แม่นกว่านั้นคือ ระบบหายใจของนกคล้ายโครงสร้างแบบไหลเวียนทางเดียวชนิดหนึ่ง เราเวลาหายใจออกก็ยังมีก๊าซค้างอยู่ในปอดเล็กน้อย ทำให้ประสิทธิภาพการดึงออกซิเจนต่ำลง
    แต่ส่วนที่ดึงออกซิเจนในปอดของนกนั้น แทนที่จะเป็นโครงสร้างที่อากาศไหลเข้าออกย้อนกลับไปมา มันกลับคล้าย หม้อน้ำระบายความร้อน ที่ให้อากาศไหลผ่านไปในทิศทางเดียวคงที่

• ภรรยาของผมเลี้ยง African Gray parrot ไว้ตัวหนึ่ง บางครั้งแค่มองมันเฉย ๆ ก็รู้สึกทึ่งเหมือนกำลังเห็นบางสิ่งตรงหน้าที่สืบย้อนกลับไปได้ถึงไดโนเสาร์
  มันค่อนข้างฉลาดด้วย จดจำคนและวัตถุได้ และใช้คำโดยเชื่อมโยงความหมาย เช่น ถ้ามีแมวดำตัวหนึ่งเดินเข้ามาในครัวเพื่อดูว่ามีอะไรกินไหม มันก็จะพูดว่า “Get out” เหมือนที่ผมพูด
  มันเป็นสายพันธุ์ที่อาศัยอยู่บนต้นไม้ในเขตร้อน จึงไม่มี ต่อมไขมัน สำหรับทาน้ำมันบนขน แต่มีขนอ่อนที่จะแตกละเอียดเป็นผงคล้ายฝุ่นเมื่อมันแต่งขน