Инженеры-механики добились большого прогресса в анализе систем ЗКЦ, однако они используют методы, которые не совсем подходят для живых организмов и тканей.
Поэтому необходимо введение другой, биологически релевантной классификации, которая позволяла бы сравнивать функционально-механическое поведение как между различными частями одного организма, так и между организмами, представляющими широкий спектр биологических видов. Такая биологически адаптированная классификация поможет нам лучше понимать эмбриологические и эволюционные процессы (Muller, 1996) (приложение 5).
Начнем с главного, а именно с акцента на том, что четырехзвенная кинематика существенно отличается от механики рычага (двухзвенной кинематики) по двум важным моментам.
Во-первых, необходимо помнить, что биологическая форма (морфология) не является неизменной и жестко заданной, как в инженерии. В результате даже малые изменения в форме (морфологии) могут приводить к диспропорциональным изменениям реакции системы в целом (эмерджентная нелинейность) и меняют ее механическое поведение таким образом, что главные физико-механические параметры (сила, скорость, кинетическая энергия) могут внезапно и скачкообразно изменяться: резко увеличиваться или уменьшаться (Claverie et al., 2011).
Во-вторых, одна и та же механическая функция может быть реализована на основе многих различных морфологических форм. Это еще одно эмерджентное свойство биологических ЗКЦ, так называемое многие-к-одному картирование, которое имеет важные последствия как для эмбрионального развития, так и для биологической эволюции в целом, поскольку оно устраняет однозначность соответствия формы и функции.
В результате появляется структурно-динамический базис, позволяющий природе экспериментировать с морфологическим разнообразием для реализации одной и той же полезной механической или двигательной функции. Иными словами, это объясняет то, каким образом различные биологические структуры (разные формы и сочетания звеньев в ЗКЦ) способны давать одинаковые механические результаты, а также позволяет понять, почему родственные виды, несмотря на разницу форм и размеров, имеют множество общих характеристик (приложение 5). По сути, в биологии мы имеем дело с совершенно новым уровнем кинематических качеств, при котором функция порождается (эмерджентна) из той или иной структурной организации, при этом нет однозначной предсказуемости, определенности и однозначности.
Биотенсегрити-подход позволяет нам понять, как одни и те же морфологии могут порождать разнородные варианты механического поведения, и почему одно и то же механическое поведение может быть реализовано разными структурными сочетаниями (Alfaro et al., 2005; Wainwright et al., 2005).
Представление о том, каким образом простое эволюционирует в сложное, очень важно для понимания эмбриологического развития, поскольку оно указывает на то, что длина, ширина и толщина кинематических звеньев может меняться посредством мутации, роста и других процессов и тем самым изменять конкретную форму ЗКЦ, но при этом сохранять те же самые механические характеристики, что и до них (Muñoz et al., 2017).
Развивающийся организм должен сохранять внутреннюю механическую самостабилизацию не только длительные промежутки времени, но и непрерывно и повсеместно. То есть буквально в каждый данный момент своего существования и в каждом данном микро— и нанорегионе!
Тенсегрити-подход объясняет механизмы того, как каждый анатомический элемент может меняться по форме (морфологии), сохраняя при этом свою функциональную роль по отношению ко всем остальным частям (разумеется, в определенным пределах). И где каждый элемент оказывает влияние на все окружающие его элементы, части и регионы при шаговом переходе от самого простого к самому сложному, при котором множество разнообразных механических свойств множество становится коллективно оптимизированными во всей структурной системе (Levin, 2002; Lobo & Vico, 2010; van der Wal, 2017).
Таким образом, физические свойства кинематических звеньев (тросов и распорок) и их тенсегрити-конфигурации в замкнутые цепи являются ключом к тому, как гетерархическая многомасштабная анатомическая система может развиваться контролируемым образом.