piątek, 16 czerwca 2017

Nieredukowalna złożoność i ewolucja

Jednym z pseudonaukowych pojęć, jakim posługują się negacjoniści nauki, jest nieredukowalna złożoność (ang. irreducible complexity). Ma ono służyć kreacjonistom i wyznawcom inteligentnego projektu w dyskusjach na temat teorii ewolucji biologicznej, jako argument rzekomo dowodzący jej fałszywości. Jak jest w rzeczywistości? Czym jest nieredukowalna złożoność?

ewolucja i kreacjonizm

Jak to często bywa, strategią osób promujących pseudonaukę jest sprowadzenie dyskusji do tak niskiego poziomu, by bazując na absurdach pokonać doświadczeniem przeciwnika i nie mając ani trochę racji, zrobić wrażenie, że jest się tym, który broni prawdy. Tak też jest przy nieredukowalnej złożoności. Zwolennicy tego poglądu uważają, że niektóre układy biologiczne (np. fotosystem u roślin fotosyntetyzujących) czy narządy (np. oko) są tak skomplikowane, że nie mogły powstać na drodze ewolucji biologicznej. Szczególnym dowodem ma być fakt, że usunięcie jakiegoś elementu z takiego systemu biologicznego czyni go niedziałającym i bezużytecznym, a zatem – według rozumowania kreacjonistów i wyznawców inteligentnego projektu – musiał istnieć od razu w całości. Pufff i jest! Czary mary, stworzenie, kreacja. Inaczej nie miałoby to sensu. A jednak to nieprawda. Dlaczego?

Zanim przyjrzymy się kilku przykładom by udowodnić, że bezpodstawne są powyższe, kreacjonistyczne twierdzenia, chciałbym przedstawić kilka istotnych informacji. Ewolucja biologiczna to proces w pewnym sensie mechaniczny – te osobniki, które mają korzystniejsze w danym środowisku sekwencje DNA (i być może także modyfikacje epigenetyczne) definiujące ich wygląd, fizjologię, zachowanie (czyli mówiąc ogólnie – fenotyp), będą częściej odnosiły sukces w postaci unikania wrogów, zdobywania pożywienia i w końcu rozmnażania się. Dzięki temu następne pokolenia będą coraz bogatsze w wersje genów, które sprzyjają rozwojowi jakiejś pożądanej cechy w tych konkretnych warunkach, bo to ich właściciele sprawniej wydadzą na świat potomstwo. Wynika z tego, że choć mutacje genetyczne mogą być losowe i przypadkowe, to czynniki środowiska i tak eliminują osobniki o zmianach niepożądanych lub są neutralne dla zmian genetycznych, będących nieistotnymi, a premiują te korzystne. Dlatego pomimo losowości mutacji mówimy, że ewolucja nie jest przypadkowa, bo „podąża” za zmieniającym się środowiskiem. W sposób nieintencjonalny, mechaniczny, ale wyznaczony przez klimat, dostępność pożywienia, kryjówek, partnerów reprodukcyjnych, obecność pasożytów, drapieżników, zachowań społecznych i wiele innych.

pchły ewolucja
Pchła - owad wtórnie bezskrzydły. Robert Hook.

Ewolucja jest płynna. Nie jest tak, że jak raz powstały skrzydła, to dane są już na zawsze. Mogą one ulec częściowej redukcji (np. u much, gdzie druga para przekształcona jest w „pręciki”, nazywane przezmiankami) lub całkowitemu zanikowi (pchły). Jak może do tego dojść? Hipotetycznie rzecz biorąc: przodkowie pcheł ewoluowały w środowisku, gdzie skrzydła były przydatne. Z czasem zmieniły swoją niszę ekologiczną ze względu na nacisk różnorodnych czynników i umiejętność lotu przestała być potrzebna. Jeśli więc zaszła mutacja, która powodowała nierozwijanie się skrzydeł, to mogła się utrwalić, bo te i tak nie były prymitywnym pchłom potrzebne, więc osobniki bez skrzydeł nie umierały, mogły się rozmnażać, przekazując dalej mutacje powodujące zanik skrzydeł. Sytuacja nam bliższa dotyczy witaminy C: w pewnym momencie ewolucji przodków człowieka w diecie było jej tak dużo (co wskazuje na spory udział pokarmu roślinnego), że utrata funkcjonalnego genu, pozwalającego syntetyzować witaminę C przez organizm nie była w żaden sposób przez dobór naturalny „karana” mniejszą szansą na sukces reprodukcyjny.

Dlaczego więc argumentowanie, że oko, oddychanie komórkowe czy eukarionty nie mogły powstać na drodze ewolucji, bo poszczególne cechy tych mniej lub bardziej złożonych układów są zbyt skomplikowane, a usunięcie jednego elementu czyni całość niesprawnym, jest błędne i bezpodstawne? To w zasadzie bardzo proste i opiera się o to, co napisałem w poprzednim akapicie. Ewolucja to proces na swój sposób elastyczny. Możemy dokładać kolejne cegiełki, budując jakiś narząd, dzięki czemu staje się on bardziej sprawny. Tak było z okiem. To, że usunięcie czegoś z jego obecnego kształtu uniemożliwia widzenie, wcale nie oznacza, że nie mogło ewoluować z prostszych form. Mogło. Powstanie komórek światłoczułych (praoka) dało ewidentną korzyść – możliwość określenia czy jest dzień czy noc, w prosty sposób. Zagłębienie ich skupiskach w powłokach ciała pozwoliło na stwierdzenie kierunku, z którego pada światło. W ten sposób, dokładając dalsze modyfikacje, krok po kroku dojdziemy do współczesnego oka kręgowców. Widząc że choć to może łatwo ulec całkowitemu uszkodzeniu, to od najprostszej formy i przez wszystkie stadia pośrednie było bardzo przydatnym i działającym narządem zmysłu wzroku.

ewolucja oka
Schemat ewolucji oka

Innym argumentem kreacjonistów i wyznawców inteligentnego projektu na poprawność tezy o nieredukowalnej złożoności jest to, że te czy inne układy i narządy są tak doskonałe i dokładnie wykonane, że muszą mieć swojego inteligentnego projektanta. Ten absurdalny pogląd można obalić dwoma sposobami. Przede wszystkim nie jest on falsyfikowalny, bo niby jak mielibyśmy zweryfikować taką tezę? Kim miałby być ten inteligentny projektant? Jaki eksperyment przeprowadzić by sprawdzić, czy to twierdzenie jest słuszne? Nie da się, bo wychodzi ono całkowicie poza obszar nauki. I nie byłoby to zresztą nic złego, gdyby samo w sobie ustaleniom naukowym nie przeczyło.

Drugi argument bazuje na pokazaniu, że wcale takie idealne te czy inne narządy i systemy biologiczne nie są. Przeciwnie, choć działają sprawnie, to często „zaprojektowane” są tak, jakby ich budową zajmował się ślepy zegarmistrz (istnieje popularnonaukowa książka biologiczna o takim właśnie tytule, również nawiązująca do zagadnienia nieredukowalnej złożoności). Przykłady? Chciałbym przedstawić dwa. Pierwszy jest bardzo popularny – nerw krtaniowy u żyrafy, który przebiega tak, jakby projektował go niewidomy i niezaznajomiony z anatomią kręgowców, co bardzo dobrze pokazane jest na tym filmie. Będąc przy krtani przejdźmy do gardła. Jaki inteligentny projektant stworzyłby wspólne górne drogi dla przewodu pokarmowego i oddechowego, czyniąc tym ogromne ryzyko zadławienia? Jest to powszechny problem, nad którym nigdy się w ten sposób nie zastanawiamy. A jednak nawet najdoskonalszy genetycznie i fenotypowo lew o ogromnych szansach na powodzenie reprodukcyjne, przekazanie swoich genów dalej, może przypadkowo się udławić i wypaść z ewolucyjnego „wyścigu” (a samo takie zjawisko losowego eliminowania sekwencji DNA, jak w przypadku naszego lwa, nazywamy dryfem genetycznym). To gdzie ten inteligentny projektant? 

ewolucja i kreacjonizm
Drugim przykładem będącym argumentem za tym, że to co kreacjonistom wydaje się stworzone przez inteligentnego projektanta, Boga, stwórcę, bo pozornie doskonałe, jest w rzeczywistości bardzo zawiłe i skomplikowane, jest proces syntezy cholesterolu czy kwasów tłuszczowych. Przedstawię Wam w i tak dużym skrócie, jak to mniej więcej wygląda. Acetylo-koenzym A łączy się z acetoacetylo-koenzymem A. W efekcie tworzy się HMG-koenzym A. Jest on redukowany i powstaje mewalonian, zamieniany na pirofosforan 3-izopentenylu oraz dimetyloalkilofosforanu. Obie te cząsteczki zostają złączone i powstaje pirofosforan geranylu, przedłużony do pirofosforanu franezylu. Później z połączenia takich cząsteczek wytworzony zostaje skwalen, z niego epoksyd skwalenu i wreszcie mamy cholesterol. To wszystko z udziałem całej machiny różnych enzymów i podkreślam – w uproszczeniu. Gdzie rzekomo inteligentny projektant? W rzeczywistości nie ma żadnego sporu o to, czy rację mają biolodzy czy kreacjoniści.

Wiadomo, że różne, takie czy inne syntezy zachodzące w organizmach żywych, mogłyby przebiegać w prostszy sposób. Wszystko dałoby się zaplanować łatwiej, w porównaniu do tego, co jest, lecz nie mieliśmy tego szczęścia, by być stworzonymi przez inteligentnego stwórcę. Każda kolejna cegiełka szlaku syntezy cholesterolu, kwasów tłuszczowych, DNA, metioniny, noradrenaliny, melatoniny i wielu, wielu innych, była dokładana w określonych okolicznościach i gdy już zaszła, inny potencjalny szlak metaboliczny mógł okazać się z wielu powodów niedostępny. Gdyby tylko ewolucją sterował ktoś inteligentny, może wtedy wyglądałoby to inaczej. Niestety (albo może na szczęście, zależy jak spojrzeć) polega to na opisanych wyżej mechanizmach. Ewolucją możemy kierować za pomocą doboru sztucznego czy manipulacji biotechnologicznych (transgeneza i inne), ale nie cofniemy się z tą wiedzą i techniką miliony lat wstecz.

medycyna ewolucyjna
Komórka nowotworowa i limfocyty. Jade Boyd, Rice University.

Wbijając przedostatni gwóźdź do trumny, warto przyjrzeć się zjawisku nowotworzenia. Różnorodne, złośliwe guzy z pewnością zasługują na miano nieredukowalnie złożonych w oczach wyznawców tej idei. Tyle, że ich powstanie możemy prześledzić „na własne oczy” od początku. Jak to się dzieje, że z komórek zdrowych powstaje odporny na działanie układu odpornościowego i chemioterapii guz? Czyni on to, co cała reszta świata organizmów żywych. Żywi się i rozmnaża. A ponieważ jest zewsząd atakowany – przez komórki immunologiczne czy leki, to zachodzące w nim (masowo, ze względu na brak bezpieczników, jak u zdrowych komórek) mutacje będą go czyniły silniejszym. Część komórek zostanie zniszczona, ale te które odpowiednio zmutują i nabędą większej odporności i złośliwości, będą się dalej rozmnażały. Wyścig zbrojeń, jak między antylopą i gepardem, tylko w skali komórkowej. Gdyby traktować każdą replikację jako moment założenia nowego pokolenia, mamy tzw. ewolucyjną skalę czasu. I nawet w tak „nieredukowalnie złożonym” przykładzie bez trudności widzimy działanie zjawiska, jakim jest ewolucja biologiczna.

Sytuacji takich znajdziemy miliardy. Wystarczy pochylić się nad jakimkolwiek tematem dotyczącym biologii. Nawet z komórek w pełni zróżnicowanych, np. skóry, jesteśmy w stanie stworzyć nowe komórki zarodkowe. Kto by pomyślał, że tak idealne stworzenie, jak człowiek, jest do podrobienia w sposób na miarę Nagrody Nobla z 2012 roku. Ostatecznie dyskusje z kreacjonistami i wyznawcami idei inteligentnego projektu na temat nieredukowalnej złożoności sprowadzają się mniej więcej do tego absurdu, co debaty nad ogniwami pośrednimi. Za każdym razem gdy biolog ewolucyjny znajdzie przejściowe stadium jakiegoś narządu czy układu, które wcześniej były uznawane przez kreacjonistę za rzekomo nierealne, bo niefunkcjonalne, kreacjonista ujawni kolejny szczegół do rozebrania na części i przekonywania, że nie da się odtworzyć ich ewolucji. Ale choćby nie wiadomo jak się starał i niezależnie od tego czy otrzyma odpowiedź teraz czy po kilku latach badań, zwyczajnie nie będzie mieć racji przez wszystkie wymienione już powody. Można porównać to do śmierci. Jeśli widzimy martwe ciało, to wiemy, że nastąpiła, mimo że nie znamy jeszcze szczegółów jej okoliczności.

kreacjonizm
Herzyk

Na koniec, tradycyjnie już przy temacie kreacjonizmu i inteligentnego projektu, chciałem podkreślić, że powyższa argumentacja, jak i ogólnie teoria ewolucji, nie uderza w wiarę czy religię. Opiera się o naukę i tej działalności ludzkiej dotyczy. Główne religie świata wzywają do akceptacji teistycznego ewolucjonizmu, czyli wiary, że jakaś siła wyższa, Bóg czy cokolwiek w co się wierzy, w odległej nam abstrakcji stworzył świat tak, by według poznanych przez naukę praw wyewoluował człowiek. Odrzucanie nauki nie ma najmniejszego sensu, a świadczyć może jedynie o niezrozumieniu podstaw biologii. Ruchy kreacjonistyczne chcąc w swym antynaukowym zacietrzewieniu bronić wiary, w rzeczywistości jedynie ją ośmieszają (czego najlepszym przykładem jest upieranie się, że ludzie żyli razem z dinozaurami i ukazywanie tego w kreacjonistycznych pseudomuzeach). Oni, nie biolodzy, opisujący jedynie mechanizm i efekty zjawiska, którym zawdzięczamy ciągły postęp w nauce.


Literatura
Douglas Futuyma. Ewolucja. Wydawnictwo Uniwersytetu Warszawskiego. Warszawa 2005.
Richard Dawkins. Samolubny gen. Wydawnictwo Prószyński i S-ka. Warszawa 2012. 
Nick Lane. Tlen. Cząsteczka, która stworzyła świat. Wydawnictwo Prószyński i S-ka. Warszawa 2005.
Brown. Genomy. Wydawnictwo Naukowe PWN. Warszawa 2009.
Goymer, Patrick. "The evolution of cancer." Nature (2008): 1046.
Maynard Smith, Szathmáry. Tajemnice Przełomów Ewolucji. Wydawnictwo Naukowe PWN. Warszawa 2000.
Murray, Granner, Rodwell. Ilustrowana biochemia Harpera. Wydawnictwo Lekarskie PZWL. Warszawa 2008.
Krzymowski. Fizjologia Zwierząt. Państwowe Wydawnictwo Rolnicze i Leśne. Warszawa 2005.

15 komentarzy:

  1. Wydaje mi się że niefalsyfikowalność nie przesądza o prawdziwości danego twierdzenia. co najwyżej jest ono nienaukowe.

    OdpowiedzUsuń
    Odpowiedzi
    1. Moim zdaniem niefalsyfikowalność raczej przesądza o nieprawdziwości. Prawdziwe jest to, co można by sfalsyfikować, ale się nie udało :)

      Usuń
    2. @AdamK
      Falsyfikowalność przesądza o sensowności. Zdania mówią o naszym doświadczeniu lub możliwości doświadczenia. Mówiąc "to nie jest trujące" odnosimy się do naszej wiedzy o potencjalnej biegunce i śmierci i opisujemy przeświadczenie, że nie będą mieć miejsca na skutek spożywania czegoś. Doświadczenie może zweryfikować ten pogląd. Na tym polega stwierdzenie "dinozaury istniały", że doświadczamy skutków tego istnienia. "Ona mnie kocha" znaczy, bo zależnie od tego, czy to prawda czy nie, zmienią się doświadczenia. "Pada" czy "we wtorki bilety są tańsze", "rozumiem was" i "trudno będzie zdążyć na czas", "5 do czwartej potęgi to 625", każde zdanie znaczące opisuje doświadczenia, które mieć możemy, ale których brak także rozpoznamy.
      Zdanie, które nie opisuje warunków uznania go za fałszywe, to zdanie pozbawione sensu.

      Usuń
  2. A co z ewolucją bakterii pod presją środowiska, tj. organizmu przyjmującego antybiotyk?

    OdpowiedzUsuń
    Odpowiedzi
    1. polecam:
      https://pl.wikipedia.org/wiki/Bakterie_nylono%C5%BCerne

      Usuń
    2. Dzięki. O tym nie słyszałem. To jest dobry przykład ewolucji która dzieje się na naszych oczach.

      Usuń
  3. Stek głupot i tyle w temacie. Ewolucja to tylko teoria i nic więcej.

    OdpowiedzUsuń
    Odpowiedzi
    1. Tak, jak i teoria grawitacji. A statki w kosmos latają.
      Nika

      Usuń
    2. Ewolucja to AŻ teoria a nie hipoteza. Za to kreacjonizm to tylko fanowskie brednie na podstawie książki fantasy.

      Usuń
    3. Nie jestem pewien, czy wiesz co to znaczy "teoria". A raczej nie znaczy tego, co myślisz.

      Usuń
    4. Nie jestem pewien czy wiecie co to znaczy ironia :D

      Usuń
  4. Jest tyle dowodów na istnienie ewolucji, że twierdzenie że jej nie ma wskazuje tylko na niechęć do wyedukowania się. Co innego dyskutowanie o konkretnych mechanizmach ewolucji bo na tym polu jest pewnie jeszcze dużo do odkrycia.
    Ale najbardziej ciekawe jest że nikt z kreacjonistów (i tym podobnych) nie próbuje połączyć zapisów starego testamentu z teorią ewolucji (a przynajmniej od strony kreacjonistów nigdy nie przeczytałem argumentu który by w tym kierunku zmierzał).
    A więc:
    1. człowiek jest stworzony na podobieństwo boga
    2. człowiek korzysta z narzędzi
    => bóg korzysta z narzędzi

    więc można założyć że ewolucja jest jednym z narzędzi boga do tworzenia życia, a dokładniej zbiorem narzędzi. Co więcej życie na ziemi może być tylko jedną z wielu prób dojścia do ideału (jak to robią ludzie tworząc... wszystko) i stad się bierze niepotrzebna złożoność.

    OdpowiedzUsuń
    Odpowiedzi
    1. Kreacjonista taki przestałby być kreacjonistom.

      Usuń
    2. A niby na dlaczego istnienie ewolucji miałoby zaprzeczyć stworzeniu Świata i życia przez Boga?
      Nauki ścisłe zajmują się badaniem mechaniki, odpowiadają na pytanie "Jak działa to co istnieje", nie odpowiadają na pytanie "Po co istnieje?" i "Dlaczego istnieje?"
      Dla nauki ścisłej słowo "to istnieje" znaczy po prostu "to przydaje się do wygodnego opisu zachowania się naszego wspólnego otoczenia". Słowo "to jest prawdziwe" znaczy po prostu "to jest wewnętrznie spójne w ramach danej teorii". Zaś "poznanie" znaczy po prostu "budowanie teorii o coraz większych zakresach ważności".


      Niezależnie od tego, jakich pięknych slow naukowiec używa, aby odpowiedzieć na pytanie "dlaczego leje się woda do wanny", jego odpowiedz znaczy zawsze "eureka! odkryłem, ze kran został odkręcony!" (akcent na działanie), a nie "eureka! odkryłem, ze istnieje kran!" (akcent na istnienie). Naukowiec odkrył, ze wprowadzając pojecie kranu i kurka oraz podając instrukcje, jak należy kręcić tym kurkiem, umożliwia spragnionemu kąpieli narodowi kontrolowanie stanu napełnienia wanny woda. Naukowiec w ogóle nie wypowiada się na temat istnienia kranów i korków!

      Powodzenia :)

      Usuń
    3. Przez jakiegoś tam boga - jasne. Chrześcijańskiego? Już gorzej. Stary Testament co chwila powtarza, że świat został stworzony - i to w siedem dni. Paweł również o tym przypomina w listach; choćby w Liście do Rzymian mówi o tym, że jak grzech wszedł na świat przez Adama, tak przez Jezusa został on poddany łasce.
      I tu dochodzimy do sedna problemu - największego chyba ontologicznego problemu każdej religii, czyli pochodzenia zła. Chrześcijaństwo jednoznacznie uosabia śmierć z grzechem, a źródłem grzechu jest tylko i wyłącznie świadoma decyzja człowieka o buncie wobec Boga. Jeśli mamy do czynienia z ewolucją, to mamy do czynienia z zastępowaniem pokoleń, czyli cyklem śmierci, który jednoznacznie wymaga, według teologii chrześcijańskiej, istnienia (panowania!) grzechu.
      Już nie mówiąc o problemie katolickiej doktryny grzechu pierworodnego.

      Usuń