Ti problemer med darwin: Problem 4 Naturlig selektion kan ikke fiksere fordelagtige træk i populationer

–  Af Casey Luskin –

Casey Luskin er i gang med en serie på ti, hvor han gennemgår ti store problemer for biologisk og kemisk evolution. Artiklerne er hentet fra bogen ”More than Myth”, der er redigeret af Paul Brown og Robert Stackpole og udgivet af Chartwell Press i 2014. Her fortsætter han med seriens fjerde problem med en diskussion af begrænsningen ved naturlig selektion og problemet med at få nye fordelagtige træk optaget i de levende organismers populationer.

I 2008 mødtes seksten biologer fra hele verden i Altenberg i Østrig for at diskutere problemer med den moderne neo-darwinistiske evolutionsmodel. Tidsskriftet Nature dækkede ”Altenberg 16” konferencen med citater fra ledende videnskabsmænd:

”Oprindelsen til vinger og invaderingen af landjorden… er ting, som evolutionsteorien kun har fortalt os lidt om.”⁴⁹

”Man kan ikke benægte kraften af selektion i genetisk evolution… men efter min mening stabiliserer og finjusterer dette former, der opstår igennem andre processer.”

”Den moderne syntese er bemærkelsesværdig god til at beskrive den stærkestes overlevelse, men ikke god til at opstille modeller for, hvor den stærkeste kommer fra.”

I Problem 3 lærte vi, at mutationer ikke kan frembringe mange komplekse træk i levende organismer inden for rimelige evolutionære tidsskalaer. Men mutationer er kun en del af den gængse evolutionsmekanisme, for der er også ”den naturlige selektion”. Og den darwinistiske evolution kan ikke blot generelt ikke forklare, hvor ”kommer den stærkeste fra” igennem mutationer, men har også ofte store problemer med at forklare ”den stærkestes overlevelse” gennem naturlig selektion.

Evolutionsbiologer antager ofte, at når først mutationer frembringer et funktionelt fordelagtigt træk, kan det let spredes (”blive fikseret”) i en population gennem naturlig selektion. Lad os f.eks. forestille os en population af brune ræve, der lever i et snefyldt område. På et tidspunkt fødes en ræv med en mutation, der gør dens pels hvid i stedet for brun. Denne ræv har nu en fordel, når det kommer til at jage bytte og undgå rovdyr, for dens hvide pels giver den en camouflage i det snefyldte område. Den hvide ræv overlever og giver sine gener videre til sit afkom, der også er dygtig til at overleve og formere sig. Med tiden spredes den hvide pels i hele populationen.

Det er sådan, det skulle virke – i teorien. I den virkelige verden garanterer frembringelsen af et funktionelt fordelagtigt træk ikke, at det vil blive bevaret eller fikseret. Hvad nu, hvis den hvide ræv f.eks. falder, brækker et ben og bliver ædt af et rovdyr uden nogensinde at give sine gener videre? Tilfældige hændelser eller påvirkninger kan forhindre et træk i at spredes i en population, selv hvis det ellers ville give en fordel. Disse tilfældige indflydelser kategoriseres samlet under navnet ”genetisk drift”. Når biologer regner på den naturlige selektions matematik, finder de, at medmindre et træk giver en særdeles stærk selektiv fordel, er genetisk drift tilbøjelig til at overvælde indflydelsen fra selektion og forhindre tilpasninger i at få fodfæste i en population.

Dette undervurderede problem anerkendes af nogle evolutionsforskere, der er skeptiske over for den naturlige selektions evne til at drive evolutionsprocessen. En af disse videnskabsmænd er Michael Lynch, en evolutionsbiolog ved Indiana University, der skriver: ”Tilfældig genetisk drift kan udgøre en stærk barriere over for udbredelsen af molekylære forbedringer gennem tilpasningsprocesser.”⁵⁰ Han bemærker, at indvirkningen fra drift ”begunstiger fikseringen af svagt skadelige mutationer og modvirker udbredelsen af gavnlige mutationer.”⁵¹ På samme måde forklarer Eugene Koonin, en ledende videnskabsmand ved National Institutes of Health, at genetisk drift leder til ”tilfældig fiksering af neutrale eller sågar skadelige ændringer.”⁵²

 

Overflødig kompleksitet

Efter Lynchs opfattelse er der mange cellulære systemer, der hjælper til overlevelse, men ellers er overflødige. Som resultat fungerer de som nødmekanismer, der kun bruges, når et ellers meget effektivt primærsystem fejler. Fordi de sjældent bruges, udsættes disse systemer kun af og til for selektionens si. Alligevel kan disse systemer være særdeles komplekse og effektive. Hvordan kan et system, der kun sjældent bruges eller kun behøves i ny og næ, udvikles til sådant et højt og effektivt niveau af kompleksitet? Efter at have observeret mange ”lag” af komplekse cellulære mekanismer, der er involveret i processer som DNA-replicering, stiller Lynch et afgørende spørgsmål:

”Selv om disse lag af forsvarsværker er tydeligt fordelagtige og i mange tilfælde afgørende for cellens helbred, opstår der med det samme flere spørgsmål, fordi den samtidige opståen af alle komponenter i et system er usandsynlig. Hvordan kan selektionen befordre etableringen af ekstra niveauer med duelighedsforstærkende mekanismer, hvis de etablerede primære forsvarslinjer allerede er højt raffinerede.”⁵³

Lynch tror ikke på, at naturlig selektion kan klare opgaven. I en artikel fra 2007 i Proceedings of the U.S. National Academy of Sciences med titlen The frailty of adaptive hypotheses for the origins of organismal complexity (”Svagheden ved tilpasningshypoteser for oprindelsen til organismers kompleksitet”) forklarer han: ”[blandt evolutionsbiologer] er det, der er oppe at vende, hvorvidt naturlig selektion er en nødvendig eller tilstrækkelig kraft til at forklare, hvordan de genomiske og cellulære træk, der er centrale for opbygningen af komplekse organismer, opstår.”⁵⁴ Med et tilsvarende sprog konkluderer en artikel i tidsskriftet Theoretical Biology and Medical Modelling: ”Det er vigtigt for biologer realistisk at vurdere, hvad selektion kan gøre og ikke kan gøre under forskellige omstændigheder. Selektion er måske hverken nødvendig for eller tilstrækkelig til at forklare talrige genomiske eller cellulære træk ved komplekse organismer.”⁵⁵ Lynch er meget klar i sin opfattelse: ”Der er ingen tvingende empiriske eller teoretiske beviser for, at kompleksitet, modularitet, overflødige træk eller andre karaktertræk befordres gennem naturlig selektion.”⁵⁶

 

Det er forkert, uanset hvad du gør

I stedet for den naturlige selektion forsøger evolutionsbiologer som Lynch at foreslå genetisk drift for at forklare oprindelsen til komplekse biologiske træk. Ifølge Lynch: ”Mange aspekter af kompleksitet på de genomiske, molekylære og cellulære niveauer i flercellede arter skylder sandsynligvis deres oprindelse disse ikke-tilpassende kræfter, der ikke repræsenterer meget andet end passive udfald… ”⁵⁷ Men han indrømmer: ”Disse ikke-tilpassende evolutionskræfter er stokastiske af natur.”⁵⁸

Stokastisk betyder selvfølgelig tilfældig. Kan en strengt tilfældig indflydelse, der ingen grund har til at bevare træk, der kunne give en vis fordel, forklare de særdeles komplekse biologiske træk som DNA-replicering eller bioluminescens, der virker højst finjusterede til at udføre nyttige biologiske funktioner? Biologen Ann Gauger er skeptisk over for Lynchs forklaring, for som hun bemærker: ”Han kommer ikke med nogen forklaring på, hvordan ikke-tilpassende indflydelser kan frembringe funktionel genomisk kompleksitet og den organismekompleksitet, som vi ser i moderne arter.”⁵⁹ Jerry Coyne påpeger på samme måde den store mangel ved appeller til genetisk drift:

”Både drift og naturlig selektion frembringer genetiske forandringer, som vi genkender som evolution. Men der er en vigtig forskel. Drift er en tilfældig proces, imens selektion er det stik modsatte af tilfældighed… Som en rent tilfældig proces kan genetisk drift ikke forårsage evolutionen af tilpasninger. Den kunne aldrig bygge en vinge eller et øje. Dette kræver ikke-tilfældig naturlig selektion. Det, som drift kan gøre, er at give ophav til træk, der hverken er nyttige eller skadelige for organismen.”⁶⁰

Coyne bemærker videre: ”Indflydelsen af denne proces på vigtige evolutionære forandringer er dog sandsynligvis lille, for den har ikke den naturlige selektions formende kraft. Naturlig selektion fortsætter med at være den eneste kraft, der kan frembringe tilpasninger.”⁶¹ Men i en vis forstand er selv han enig med Lynch og indrømmer: ”Genetisk drift er ikke kun magtesløs, når det kommer til at skabe tilpasninger, men kan i virkeligheden overvælde den naturlige selektion.”⁶²

Debatten om, hvorvidt naturlig selektion eller genetisk drift øver størst indflydelse på evolutionen, vil utvivlsomt fortsætte. Men uanset hvilken side vinder denne debat, er der ringe grund til at tro, at de vil finde frem til en levedygtig materialistisk forklaring på problemet. Evolutionsbiologerne står nu med et uløseligt dilemma:

Naturlig selektion er en alt for virkningsløs mekanisme til at overvinde tilfældige kræfter og fiksere den slags komplekse tilpasninger, vi observerer i populationer, for naturlig selektion overvældes let af tilfældige indflydelser som genetisk drift.

Livet er fyldt med særdeles komplekse og effektive tilpasninger, men tilfældig genetisk drift giver ikke nogen berettiget grund til at tro, at sådanne træk skulle opstå.

Kort og godt er genetisk drift det samme som at påkalde mekanismen med mutation og naturlig selektion – uden naturlig selektion. Dette underkaster drift alle de vanskeligheder, vi så i Problem 3, hvor tilfældige mutationer var ude af stand til at bygge biokemiske træk som funktionelle proteiner eller simple protein-protein samspil, for der krævedes talrige koordinerede mutationer for at få sådanne træk. Uden selektion er der ingen grund til at tro, at tilfældige mutationer alene, dvs. genetisk drift, kan frembringe noget som helst nyttigt.

Desværre får offentligheden sjældent kendskab til disse problemer eller denne debat. Ifølge Lynch fremstilles naturlig selektion typisk ”(uden noget bevis) som en almægtig mekanisme”⁶³, der kan opbygge komplekse biologiske træk. Han advarer: ”Myten om, at alt ved evolutionen kan forklares ved tilpasning, fortsætter med at bestå på grund af vores løbende hyldest i populærlitteraturen til Darwins afhandling.”⁶⁴ Virkeligheden er, at hverken ikke-tilfældige kræfter som naturlig selektion eller tilfældige kræfter som genetisk drift kan forklare oprindelsen til mange komplekse biologiske karaktertræk.

Fodnoter: Af pladshensyn henvises til den oprindelige artikel på nettet, se http://www.evolutionnews.org/2015/01/problem_4_natur091131.html.