生物学的システムが効率が低く見える理由の内訳は次のとおりです。
1。多機能性： 生物学的システムは非常に複雑で多機能です。細胞と生物は、成長、修復、動き、繁殖などの膨大なタスクを同時に実行する必要があります。これは、エネルギーが複数の目的でよく使用されることを意味し、単一の機能の効率を分離および定量化することを困難にします。
2。恒常性と冗長性： 生物学的システムは、安定性と回復力を優先します。それらは、恒常性（一定の内部環境）を維持するための複雑な調節メカニズムを持っています。これは、平衡を維持するために使用されるため、エネルギーの「損失」につながる可能性がありますが、生存と適切な機能に不可欠です。さらに、同じプロセスを実行するための複数の経路またはメカニズムを備えた生物系には、多くの場合、冗長性があります。これにより堅牢性が保証されますが、純粋にエネルギー中心の視点からは非効率的に見える可能性があります。
3。エントロピーと熱力学の第2法則： すべての生物学的システムは、エントロピー（障害）が常に孤立したシステムで増加すると述べている熱力学の第2法則の対象となります。これは、生物学的プロセス中に何らかのエネルギーが熱として必然的に失われることを意味します。生物学的系はこの損失を最小限に抑えるためのメカニズムを進化させましたが、効率に影響を与える基本的な制限です。
4。進化的トレードオフ： 自然選択は、環境に最適な生物を好みます。 これは、エネルギー効率が重要であるが、速度、強さ、生殖の成功などの他の特性に対してトレードオフされる可能性があることを意味します。たとえば、チーターは速くする必要がありますが、それはエネルギー消費を犠牲にします。
5。リンゴとオレンジの比較： 生物系の効率を人工機械の効率と比較することは、多くの場合、リンゴとオランジの比較です。 マシンは、最小限の制約を備えた単一の特定のタスク用に設計されていますが、生物学的システムは広範囲の条件に適応し、多くの機能を同時に実行する必要があります。
結論： 生物学的システムは、進化的圧力と実行する複雑な生物学的プロセスの文脈で効率的です。 それらは単一のタスクを実行する際に人工のマシンほど効率的ではないかもしれませんが、彼らは生存、適応、および複雑で繊細な内部バランスの維持に高度に最適化されています。
