Pożegnanie z DarwinemCzas czytania: 31 min

Ewolucjonizm darwinowski to znakomita i piękna teoria naukowa. Kiedyś była ona tylko śmiałą hipotezą, teraz jednak stanowi „wyznanie wiary” definiujące światopogląd współczesnego człowieka. Jeśli teorię tę uznamy za ustaloną prawdę – niepodlegającą dyskusji tak samo jak to, że Ziemia jest okrągła, niebo niebieskie, a siła równa się masie pomnożonej przez przyspieszenie – będzie to znaczyć, że nasze poglądy naukowe są naprawdę ortodoksyjne. A to już pierwszy krok, żeby potraktowano nas poważnie w każdym aspekcie współczesnego życia intelektualnego. Co jednak, jeśli Darwin był w błędzie?

Podobnie jak wiele innych osób wychowałem się na teorii Darwina i zawsze wierzyłem w jej prawdziwość. I choć dochodziły mnie słuchy o wątpliwościach, które nurtowały znawców tematu, niekiedy nawet błyskotliwych, ja jednak poświęcałem się mojej pracy zawodowej – łatwiej mi było nie zastanawiać się nad tą kwestią, licząc, że dzięki rozwojowi biologii problem rozstrzygnie się sam. Jednak w ostatnich latach, pod wpływem lektury różnych publikacji i uczestniczenia w rozmaitych dyskusjach, diametralnie zmieniłem swój sposób myślenia.

W gruncie rzeczy cała ta sytuacja jest smutna. W żadnym wypadku nie można uznać, że upadek teorii Darwina jest zwycięstwem jakiejkolwiek religii. To porażka ludzkiego intelektu. Zostaliśmy bowiem pozbawieni kolejnej pięknej idei w naszym świecie, a w zamian otrzymaliśmy jeszcze jeden bardzo trudny i ważki problem do rozwiązania. Wszyscy musimy jednak pogodzić się z faktami i nie powinniśmy starać się udowadniać, że życie na Ziemi ma mniejszą złożoność, niż jest w rzeczywistości.

Karol Darwin wyjaśniał olbrzymie zmiany zachodzące w przyrodzie, przyjmując jedno podstawowe założenie: wszystkie formy życia wywodzą się od wspólnego przodka. Wskazał również dwa proste procesy: losową, dziedziczną zmienność oraz dobór naturalny, których ślepe działanie – w jego przekonaniu – rozciąga się na setki milionów lat, tworząc zmiany wyglądające na celowe realizacje wielkiego planu, zaprojektowanego i wprowadzanego w życie z nadludzkim geniuszem. Czy z przyrody rzeczywiście, z wykorzystaniem wyłącznie strategii prób i błędów, niczym królik z kapelusza wyskoczyło życie, a następnie powstały coraz bardziej skomplikowane jego formy i w końcu unikatowy w skali Kosmosu (przynajmniej zgodnie z naszą aktualną wiedzą) umysł ludzki? Czy była to jedynie ślepa kumulacja małych zmian? Jest to bezsprzecznie zdumiewający pomysł. Znakomita i wspaniała teoria Darwina wyjaśnia jednak, jak mogło do tego dojść.

Jej piękno ma istotne znaczenie. Bo piękno często prowadzi nas do prawdy. Jest naszym przewodnikiem po świecie intelektu – towarzyszy nam, gdy przemierzamy niezbadane obszary, wskazuje właściwy kierunek i – przynajmniej przez większość czasu – pozwala utrzymać dobry kurs.

Zburzenie światopoglądu

Nie ma powodu, by wątpić, że Darwin wiarygodnie wyjaśnił, jak organizmy adaptują się do lokalnych warunków życia dzięki niewielkim ulepszeniom: zmianom gęstości futra, struktury skrzydeł lub kształtu dzioba. Istnieje jednak podstawa do tego, by powątpiewać, czy da się w ten sposób udzielić odpowiedzi na trudne pytania i wyjaśnić nie tylko to, w jaki sposób istniejące gatunki dostosowują się do środowiska, lecz także to, jak powstają nowe gatunki. Okazuje się, że Darwin nie potrafił wyjaśnić właśnie tego, co miał wyjaśnić, a więc pochodzenia gatunków.

Wnikliwe i skrupulatne podejście do tego zagadnienia, jakie znalazłem w książce Stephena Meyera Darwin’s Doubt¹ [Wątpliwość Darwina] (2013), spowodowało, że doszedłem do wniosku, iż Darwin poniósł porażkę. Nie umiał odpowiedzieć na wielkie pytanie. Również dwie inne książki: The Deniable Darwin & Other Essays² [Sporny darwinizm i inne eseje] (2009) Davida Berlinskiego oraz Debating Darwin’s Doubt³ [Dyskusja nad książką Darwin’s Doubt] (2015), antologia zredagowana przez Davida Klinghoffera, w której zebrano część argumentów wysuniętych w reakcji na książkę Meyera, wnoszą istotny głos w sprawie. Trzy wyżej wymienione publikacje zawierają doniosłą krytykę darwinizmu, ale większość ludzi raczej zignoruje te książki. Meyer korzystał z wyników badań, które naukowcy prowadzili przez kilkadziesiąt lat; pracował jako geofizyk w Dallas; obronił w Cambridge doktorat z zakresu historii i filozofii nauki; obecnie zaś jest dyrektorem Center for Science and Culture przy Discovery Institute. W swojej książce po kawałku rozmontowuje teorię ewolucji. Darwin’s Doubt to jedno z najważniejszych opracowań naszych czasów. Po jego przeczytaniu niewielu ludzi o otwartych umysłach będzie miało taki sam stosunek do teorii Darwina jak wcześniej.

Meyer nie tylko obala darwinizm, lecz także broni koncepcji alternatywnej – teorii inteligentnego projektu (ID – intelligent design). Wprawdzie nie mogę zaakceptować tej teorii w postaci przedstawionej przez autora Darwin’s Doubt, jednak przyznaję, że pokazuje on, iż koncepcja ID głośno mówi o tym, o czym w którymś momencie każdy biolog musi pomyśleć, a jednocześnie naukowiec analizuje możliwe odpowiedzi na trudne pytania. Zgodnie z objaśnieniem Meyera zwolennicy teorii inteligentnego projektu nigdy nie posługują się argumentami religijnymi, nie wyciągają wniosków o charakterze religijnym ani w żaden inny sposób nie powołują się na religię. Podkreślają oni oczywistą ‒ i ważną ‒ prawdę: misją Darwina było właśnie wyjaśnienie nieodpartego wrażenia, że w przyrodzie istnieje projekt.

Religia zaś to odrębna kwestia. Meyer i inni zwolennicy ID to bezstronni intelektualiści formułujący systematyczne argumenty naukowe. Niektórzy przeciwnicy ID chętnie stosują dowolne argumenty – bezstronne, odpowiadające rzeczywistości, typu ad personam albo ich dokładne przeciwieństwa – aby tylko uciszyć tę niebezpieczną ideę na zawsze. W ten sposób przypominają, że darwinizm nie stanowi już wyłącznie teorii naukowej, lecz jest fundamentem światopoglądu, a także religią zastępczą, będącą ratunkiem dla wielu potrzebujących jej, zatroskanych dusz.

Religie opierające się na przekazie biblijnym także usiłują wkroczyć do dyskusji, ale ani Meyer, ani nawet Darwin nie mieli takiej intencji. Niektórym ludziom zawsze przeszkadzało to, że Darwin rzekomo zaszkodził religii. Część osób (zarówno fundamentalistów, jak i intelektualistów) naiwnie uznała, że teoria Darwina dowiodła lub sugerowała, iż Biblia zawiera fałszywe treści, a religię judeochrześcijańską czeka upadek. Pogląd ten opiera się jednak na dziecinnie prymitywnym odczytaniu Biblii. Podczas jej lektury dostrzegamy, że w Księdze Rodzaju występują dwa odmienne opisy stworzenia: jeden mówi o sześciu dniach stworzenia, a drugi – o rajskim ogrodzie. Kiedy Biblia oferuje nam dwa odmienne opisy tego samego wydarzenia, to należy uznać, że fakty, co do których wersje te są ze sobą niezgodne, nie mają podstawowego znaczenia religijnego. Liczą się natomiast te aspekty, które w obu wersjach są ze sobą zgodne – Bóg stworzył Wszechświat i w jakimś celu umieścił w nim człowieka. Darwin nie miał nic do powiedzenia na temat tych lub jakichkolwiek innych kluczowych zagadnień religijnych.

Fundamentaliści i intelektualiści mogliby spierać się w nieskończoność. Zwykli ludzie chcieliby jednak zmierzyć się z argumentami Meyera i z upadkiem pięknej idei. Wspomnę o kilku argumentach przedstawionych przez autora Darwin’s Doubt, jeden z nich omawiając (nieco bardziej) szczegółowo. Mowa tu o jednym z najważniejszych intelektualnych zagadnień współczesnych czasów i każdy myślący człowiek ma prawo i obowiązek rozważyć je samodzielnie.

Poszukiwanie danych empirycznych

Sam Darwin miał zastrzeżenia do własnej teorii, podzielali je też niektórzy najważniejsi biologowie jego czasów. Z upływem lat problemy, które angielski przyrodnik dostrzegał w swojej teorii, stawały się coraz poważniejsze. Podczas słynnej „eksplozji kambryjskiej”, która nastąpiła ponad pół miliarda lat temu, nagle pojawiła się ogromna różnorodność nowych organizmów, w tym pierwsze zwierzęta, o czym świadczy zapis kopalny dotyczący niezwykłego okresu liczącego zaledwie 70 milionów lat. Ta wielka eksplozja nastąpiła po okresie setek milionów lat powolnego rozwoju, który zostawił niewiele śladów w zapisie kopalnym. Występują w nim głównie organizmy jednokomórkowe, sięgające samych początków życia, czyli blisko 3,5 miliarda lat temu.

Teoria Darwina przewiduje, że nowe formy życia ewoluują stopniowo z form wcześniejszych, tworząc nieustannie rosnące i rozgałęziające się drzewo życia. Te dzielne, nowe stworzenia kambryjskie musiały mieć więc prekambryjskich przodków, podobnych do nich, ale nie aż tak rozwiniętych i skomplikowanych. Nie mogły wszystkie pojawić się nagle, niczym gejzery. Każde stworzenie musiało mieć blisko spokrewnionego ze sobą przodka, który wywodził się z kolei od swojego przodka. Ewolucja darwinowska jest procesem stopniowym, zachodzącym krok po kroku. Rodowód wszystkich przodków sięga dalej wstecz poprzez gałęzie aż do (pradawnego) pnia.

Przodków stworzeń kambryjskich jednak brakuje. Już Darwin niepokoił się ich nieobecnością w zapisie kopalnym. Wierzył jednak, że w końcu ich odkryjemy. Niektórzy współcześni mu naukowcy (jak wybitny harwardzki biolog Louis Agassiz) utrzymywali, że zapis kopalny już wtedy był reprezentatywny i wskazuje na błędność teorii Darwina. Wprawdzie przebadano tylko kilka miejsc w poszukiwaniu skamieniałości, lecz eksploracje sięgały głęboko. Znaleziono ślady eksplozji kambryjskiej, a pod stworzeniami z kambru powinny znajdować się ich prekambryjscy przodkowie, ale ich nie odkryto. Zapis kopalny jako całość nie ukazuje rozgałęziającej się wzwyż struktury, którą przewidywał Darwin.

Z pnia miały wyrastać gałęzie reprezentujące wiele różnych gatunków, a każdy z nich miał dawać początek rozmaitym rodzajom. Podążając w kierunku wierzchołka drzewa, powinniśmy obserwować tak dużą różnorodność, że dałoby się wyodrębnić oddzielne typy – duże grupy (gąbki, mchy, mięczaki, strunowce i tak dalej) tworzące królestwa zwierząt, roślin i kilka innych – do wyboru, do koloru. Jak jednak zauważył Berlinski, zapis kopalny ukazuje coś przeciwnego: „Przedstawiciele oddzielnych typów pojawiają się jako pierwsi, a potem na niższym poziomie następuje dywersyfikacja w ramach tych podstawowych typów”. Ogólnie rzecz biorąc, „większość gatunków wkracza w porządek ewolucyjny w pełni ukształtowana, po czym wymiera w niezmienionej postaci”. Przyrostowego charakteru pojawiania się nowych gatunków przeważnie nie obserwujemy. Brakujące organizmy prekambryjskie wciąż nie zostały odnalezione. (Skamieniałości muszą być jednak interpretowane i niektórzy biologowie umieszczają prekambryjskie formy życia bliżej nowych stworzeń kambryjskich).

Część badaczy sugeruje, że brakujący prekambryjscy przodkowie byli zbyt mali lub mieli za miękkie ciała, by mogli dobrze zachować się w skamieniałej postaci. Meyer zauważył, że przecież odkryto skamieniałe ślady dawnych bakterii i jednokomórkowych sinic: małe rozmiary organizmu zatem nie oznaczają, że nie może on pozostawić skamieniałych śladów, mimo że istnienie skamieniałości zależne jest od otoczenia, w jakim żył organizm, oraz od historii odpowiedniej skały w ciągu wielu lat po jego śmierci. Łatwiej ulegają fosylizacji organizmy o twardych ciałach niż o miękkich, istnieje jednak wiele skamieniałości tych ostatnich, a także części ich ciał. Odkryto osady zawierające skamieniałości prekambryjskie, w których zachowały się miękkie zarodki gąbek – nie zaobserwowano jednak przodków słynnych organizmów powstałych w trakcie eksplozji kambryjskiej.

Takie negatywne świadectwa nigdy nie mogą być konkluzywne. Stale powiększające się archiwa skamieniałości nie wróżą dobrze teorii Darwina, który sformułował jasne i konkretne przewidywania. Zostały one (do tej pory) sfalsyfikowane – przynajmniej według wielu szanowanych paleontologów. Kiedy przewidywania te będą ostatecznie odrzucone? Nigdy. Każda rozsądna osoba musi zadać sobie jednak pytanie, czy współcześni naukowcy szukają danych empirycznych mających znaczenie dla teorii Darwina, czy też tylko próbują usprawiedliwić przeczące jej dane. Istnieją i jedni, i drudzy. Naukowcy są tylko ludźmi i na ich myślenie (jak zresztą wszystkich innych) wpływają emocje.

Czasy biologii molekularnej

Główny problem dla teorii Darwina stanowi jednak biologia molekularna – dyscyplina nieistniejąca jeszcze w czasach angielskiego przyrodnika. Obecnie od wewnątrz widzimy to, co on mógł zobaczyć tylko na zewnątrz ‒ to tak jakby sformułował teorię ewolucji telefonów komórkowych, nie wiedząc, że w ich środku znajdują się komputery i oprogramowanie lub z czym w ogóle związana jest rewolucja cyfrowa. Trzeba jednak przyznać, że w takich okolicznościach poradził sobie naprawdę świetnie.

Biologię w jego czasach uprawiali przyrodnicy, nie zaś naukowcy pracujący w laboratoriach. Doktor Dolittle był przyrodnikiem (a także bohaterem wspaniałych książek dla dzieci autorstwa Hugh Loftinga), który kochał i rozumiał zwierzęta. Był też dobrym obserwatorem przyrody, zresztą podobnie jak wielcy pisarze Wordsworth i Goethe. Charakter tej dyscypliny uległ jednak zmianie i nie ma się co dziwić, że stare teorie niekoniecznie są dobre obecnie.

Teoria Darwina jest łatwa do zrozumienia, a prostota stanowi jądro jej wspaniałości i siły. Wiemy, że zmienność jest zjawiskiem naturalnym pośród osobników tego samego gatunku (na przykład białe i czarne owce; gołębie o ubarwieniu szarym, bladoróżowym i mające kolor złamanej bieli; nudni i flegmatyczni studenci oraz studenci czarujący i wysportowani). Zdajemy sobie też sprawę z tego, że wiele zmian nie ma żadnego wpływu na perspektywy życiowe stworzeń, niektóre jednak taki wpływ mają. Owca z grubą wełną przypuszczalnie miałaby większe szanse na przetrwanie srogiej szkockiej zimy niż z wełną cienką. Ta pierwsza z większym prawdopodobieństwem przeżyłaby dłużej niż zwykłe osobniki, dzięki czemu mogłaby się rozmnażać i przekazywać swoją lepszą cechę następnemu pokoleniu. W ciągu milionów lat małe, umożliwiające przetrwanie zmiany kumulują się i ostatecznie – jak twierdził Darwin – powstaje nowy gatunek. Ten sam mechanizm w sposób naturalny faworyzuje geny, które są właściwe dla danego środowiska: gruba wełna w Szkocji, jasna i rzadsza w tropikach, a inne odmiany w górach i na pustyniach. Jeden gatunek (standardowa owca) może więc w końcu przekształcić się w cztery wyspecjalizowane odmiany. Zgodnie z opisanym przez Darwina wzorcem rozgałęziającego się drzewa: nowe gatunki powinny powstawać z gatunków występujących wcześniej.

Dzięki narodzeniu się biologii molekularnej możliwe stało się przekształcenie darwinizmu w neodarwinizm. Nowa struktura pojęciowa wyjaśnia (a nie tylko wskazuje) naturalną zmienność jako rezultat losowych zmian lub mutacji informacji genetycznej w komórkach rozrodczych. Komórki te mogą przekazywać zmiany genetyczne następnemu pokoleniu, potencjalnie wpływając w ten sposób na dalsze losy całego gatunku, nie zaś tylko osobnika.

Motorem napędzającym ewolucję neodarwinowską jest czysty przypadek i ogromna ilość czasu. A oszacowanie mocy tego prostego mechanizmu umożliwia biologia molekularna, która dostarcza szczegółowej wiedzy o życiu komórkowym. Co jest jednak podstawą tworzenia nowych form życia? Wielu biologów uważa, że istotą tego procesu jest powstawanie nowych kształtów białek. Tylko wtedy, gdy ewolucja neodarwinowska jest na tyle twórcza, by tego dokonać, może tworzyć nowe formy życia i wpływać na dalszy rozwój organizmów.

Białka to specjalne siły operacyjne (albo nawet marines) komórek żywych, z tą różnicą, że występują powszechnie. Wykonują wszystkie trudne, skomplikowane i kluczowe zadania, pełniąc oszałamiająco wiele różnych funkcji. Białka zwane enzymami katalizują wszystkie rodzaje reakcji i napędzają metabolizm komórki; inne z kolei (takie jak kolagen) nadają komórce kształt i strukturę, przypominając pod tym względem tyczki w namiocie, aczkolwiek mają znacznie bardziej różnorodne kształty. Białka odpowiadają za funkcjonowanie nerwów, mięśni i za fotosyntezę. Przy wykonywaniu tych i innych zadań istotny jest rzeczywisty, trójwymiarowy kształt cząsteczki białkowej.

Czy więc prosty mechanizm neodarwinowski podoła temu zadaniu? Czy losowe mutacje oraz dobór naturalny są w stanie tworzyć nowe kształty białek?

Mutacje

Pierwsze pytanie dotyczy sposobu tworzenia białek. Białka są łańcuchami, liniowymi sekwencjami połączonych ze sobą grup atomów. Podstawę cząsteczki białkowej stanowią łańcuchy aminokwasów. Najkrótszy łańcuch ma 150 elementów, a średni ‒ 250 części składowych. Każde połączenie tworzone jest zazwyczaj przez jeden z 20 aminokwasów. Łańcuch aminokwasów to polipeptyd, natomiast wiązanie peptydowe jest typem wiązania chemicznego, które łączy aminokwasy ze sobą. Łańcuch stanowi jednak tylko punkt wyjścia. Oddziaływania chemiczne między połączeniami sprawiają, że części łańcucha skręcają się w helisę. Inne się prostują, a następnie niekiedy wielokrotnie się składają (tak jak miarka stolarska), tworząc cienkie harmonijki. Później cały układ fałduje się niczym origami. Rzeczywisty, trójwymiarowy kształt powstałej w ten sposób cząsteczki ma, jak już wspomniałem, istotne znaczenie.

Spróbujmy sobie wyobrazić, że 150-elementowe białko odpowiada łańcuchowi złożonemu ze 150 koralików, a każdy koralik dobierany jest z 20 rodzajów paciorków. Jednak nie wszystkie łańcuchy spełnią swoje zadanie. Jedynie niektóre kombinacje koralików utworzą stabilne, użyteczne, dobrze ukształtowane białka.

Jak trudno jest zbudować użyteczne, dobrze ukształtowane białko? Czy można zmieszać ze sobą grupę aminokwasów i liczyć na to, że osiągnie się pożądany rezultat? Czy jednak trzeba starannie dobierać każdy osobny element łańcucha? Okazuje się, że wybór właściwych koralików jest bardzo trudny.

Utworzenie nowego białka wymaga powstania nowego genu. Geny stanowią zapis połączeń w łańcuchu białkowym, aminokwas po aminokwasie. Każdy gen to odcinek DNA, najbardziej podziwianej makrocząsteczki na świecie. DNA to oczywiście znana podwójna helisa, coś w rodzaju spiralnych schodów, gdzie każdy stopień utworzony jest z pary nukleotydów. Gdy nukleotydy odczytuje się wzdłuż krawędzi schodów (przeskakując z jednego schodka na drugi), każda grupa trzech kolejnych nukleotydów określa aminokwas. Każda trójka nukleotydów stanowi kodon, za zgodność między kodonami a aminokwasami odpowiada zaś kod genetyczny. (Cztery nukleotydy w DNA zapisuje się w skrócie jako T, A, C i G, a o kodzie genetycznym można przeczytać w podręcznikach: TTA i TTC kodują fenyloalaninę, TCT koduje serynę i tak dalej).

Zadanie polega na utworzeniu nowego genu za pomocą mutacji poprzez przypadkową zamianę jednego kodonu na inny kodon. Można skorzystać z dwóch metod: zmutować istniejący gen lub nonsensowną sekwencję DNA. Mamy wybór, ponieważ DNA składa się właśnie z właściwych genów oddzielonych długimi nonsensownymi sekwencjami. Większość biologów uważa, że sekwencje nonsensowne stanowią główne źródło nowych genów. Jeśli będziemy majstrować przy właściwym genie, to niemal z całą pewnością długo przed jego potencjalnym ulepszeniem ulegnie on uszkodzeniu – kodowane przez gen białko może okazać się niewypałem i zagrozić organizmowi (lub go zabić). Sekwencje nonsensowne z drugiej strony znajdują się na uboczu, nie tworzą białek i – o ile wiadomo – można je mutować, nie stwarzając żadnego zagrożenia. Zmutowana sekwencja może następnie zostać przekazana kolejnemu pokoleniu, w którym potencjalnie ulegnie dalszym mutacjom. Mutacje mogą więc kumulować się „na uboczu”, nie wywierając żadnego wpływu na organizm. Jeśli jednak mutacje doprowadzą do powstania rzeczywistego, właściwego nowego genu, to może on utworzyć nowe białko, a tym samym, przynajmniej potencjalnie, odegrać rolę w ewolucji.

Mutacje pojawiają się, gdy DNA dzieli się na pół wzdłuż pionowej osi schodów, umożliwiając podział komórki i wzrost organizmu. Każdy podzielony na pół stopień przyciąga pasujący zespół nukleotydów z otaczającej go „zupy chemicznej” – powstają dwie absolutnie nowe cząsteczki DNA. Błąd w tym eleganckim procesie replikacji – niewłaściwy nukleotyd przyciągnięty z „zupy chemicznej”, czyli nukleotydowa literówka – skutkuje mutacją bądź we właściwym genie, bądź w nonsensownym odcinku DNA.

Budowanie lepszych białek

Teraz możemy wreszcie zabrać Darwina na „jazdę próbną”. Jakie są szanse, że za pomocą mutacji utworzymy nowy użyteczny kształt białka, jeżeli zaczniemy od 150-elementowej, nonsensownej sekwencji? Możemy zadać zasadniczo to samo pytanie w bardziej przystępny sposób: jakie są szanse, że losowa, 150-elementowa sekwencja wytworzy użyteczne białko? Sekwencje nonsensowne są w gruncie rzeczy losowe. Mutacje również są losowe. Wprowadźmy losowe zmiany do losowej sekwencji, a otrzymamy kolejną losową sekwencję. Z zamkniętymi oczami z 20 pudełek losowo dobierzmy 150 koralików i ułóżmy je w kolejności ich wyciągnięcia. Jakie są szanse, że otrzymamy nowe, użyteczne białko?

W okamgnieniu da się zauważyć, że całkowita liczba możliwych sekwencji jest olbrzymia. Łatwo też zorientować się (aczkolwiek naukowcy niebędący chemikami muszą wierzyć swoim kolegom na słowo), że podzbiór użytecznych sekwencji (a więc tworzących rzeczywiste, funkcjonalne białka) jest maleńki w porównaniu ze zbiorem wszystkich możliwych sekwencji. Musimy jednak wiedzieć, jak duży jest pierwszy zbiór i jak mały ‒ drugi.

Całkowita liczba możliwych łańcuchów 150-elementowych, w których każde połączenie dobierane jest oddzielnie z 20 rodzajów aminokwasów, wynosi 20¹⁵⁰. Innymi słowy, jest ona duża. Liczba 20¹⁵⁰ z grubsza równa się liczbie 10¹⁹⁵, a we Wszechświecie istnieje zaledwie 10⁸⁰ atomów.

Jaki ułamek tych wszystkich polipeptydów stanowią użyteczne białka? Douglas Axe przeprowadził szereg eksperymentów, by ustalić, jak wiele 150-elementowych łańcuchów jest w stanie utworzyć stabilne pofałdowanie ‒ czyli osiągnąć ostatni etap procesu tworzenia białek (fałdowanie) ‒ i utrzymywać kształt na tyle długo, by pełnić użyteczną funkcję. Axe jest wybitnym biologiem, był doktorantem Caltechu (Kalifornijskiego Instytutu Technicznego), a następnie dołączył do jednostki badawczej Centre for Protein Engineering w Cambridge. Biologowie, których prace omawia Meyer, to głównie znakomici naukowcy reprezentujący establishment. Axe wyliczył, że pośród wszystkich liczących 150 aminokwasów sekwencji tylko 1 na 10⁷⁴ jest zdolna do sfałdowania się w stabilne białko. Stwierdzenie, że szanse wynoszą 1 na 10⁷⁴, nie różni się w praktyce niczym od zawyrokowania, że są zerowe. Nie powinno więc zaskakiwać, że prawdopodobieństwo utrafienia stabilnego białka pełniącego pewną użyteczną funkcję, a więc mogącego odegrać rolę w ewolucji, jest jeszcze mniejsze. Według Axe’a to 1 na 10⁷⁷.

Innymi słowy, zbiór wszystkich możliwych sekwencji jest tak ogromny, a podzbiór użytecznych sekwencji tak mały, że ewolucja neodarwinowska do tej pory stanowi ślepy zaułek. Próby uzyskania funkcjonalnego białka poprzez mutowanie nonsensownej sekwencji DNA na pewno niczego nie przyniosą. Nie ma znaczenia, czy mutacji będzie dziesięć, tysiąc czy milion. Szanse i tak są znikome. Nie da się tego dokonać.

Ryzykowny zakład

Neodarwiniści wiedzą jednak, że mutacje w ogóle występują nieczęsto, a korzystne ‒ jeszcze rzadziej. Jest to równoważone tym, że istnieje wiele organizmów i mamy olbrzymią ilość czasu, by mutacja wystąpiła. Szanse na sukces mogą być znikomo małe. Gdybyśmy jednak grali w tę grę dostatecznie często, to w końcu odnieślibyśmy sukces, prawda? Przecież na loterii się to sprawdza!

Czy liczby rzeczywiście się równoważą? Czy mimo wszystko ewolucjonizm neodarwinowski jest wiarygodny? Axe, próbując odpowiedzieć na te pytania, proponuje rozważyć całą historię istot żywych – dzieje wszystkich organizmów, które kiedykolwiek żyły na świecie. Liczebnie przeważają bakterie. Wszystkie inne organizmy, od drzew mandarynkowych do polipów koralowych, stanowią jedynie dodatek. Przypuśćmy więc, że każda bakteria, która kiedykolwiek żyła, dokłada przed śmiercią jedną mutację do historii życia. Jest to szczodre założenie. Większość bakterii przekazuje swoją informację genetyczną w postaci niezmienionej, niezmutowanej. Mutacje stanowią rzadkość. W każdym razie w całej historii życia istniało najwyraźniej około 10⁴⁰ bakterii, a zgodnie z założeniami Axe’a daje to około 10⁴⁰ mutacji. Jest to bardzo duża liczba szans w każdej grze. Zważywszy jednak na to, że za każdym razem szanse przeciwne temu zdarzeniu wynoszą 1 na 10⁷⁷, nie jest ona aż tak duża. Szanse przeciwne temu, by ślepy darwinowski przypadek mógł przynieść choćby jedną mutację pozwalającą pchnąć ewolucję do przodu, to 10⁴⁰ × (1/10⁷⁷) – 10⁴⁰ prób, kiedy prawdopodobieństwo sukcesu za każdym razem wynosi 1 na 10⁷⁷, co daje ostatecznie 1 na 10³⁷. W praktyce szanse wciąż są równe zeru – i są to zerowe szanse na wytworzenie jednej obiecującej mutacji w całej historii życia. Darwin przegrywa.

Idea angielskiego przyrodnika wciąż jest jednak bardzo sensowna pod względem teoretycznym. W szczegółach przytłaczają ją liczby, których Darwin nie był w stanie przewidzieć – absurdalnie duża liczba łańcuchów aminokwasowych w stosunku do liczby użytecznych białek. Te liczby to coś więcej niż tylko szczegóły dowolnego zestawu obliczeń. Oczywiste jest, że geny przechowujące projekty białek tworzących podstawę komórkowego życia kodują zadziwiającą ilość informacji. Nie otrzymamy użytecznego białka, jeśli będziemy po prostu bazgrać na kartce, tak samo jak nie da się odtworzyć arii Mozarta przez połączenie trzech kartek papieru, na których losowo zapisano nuty. W każdym opisie funkcjonalnego białka zawarta jest, w pewnym sensie, głęboka wiedza biochemiczna, w jaki sposób wszystko w przyrodzie powstało.

W myśl neodarwinizmu przyroda po prostu gra w kości ‒ i jeśli przyniesie coś użytecznego, to świetnie; jeżeli zaś nie, to trzeba ponowić próby. Użyteczne sekwencje występują jednak niesłychanie, wręcz skrajnie rzadko, a więc to rozwiązanie nie jest dobre. Wyniki badań omawianych przez Meyera wskazują, że neodarwinizm stanowi kwintesencję ryzykownego zakładu.

Wielki darwinowski paradoks

Białka to tylko preludium do wielu innych problematycznych zagadnień. Jedno z najbardziej podstawowych (ostatnie, o którym wspomnę) dotyczy całej idei, że mutacje genów napędzają makroewolucję – proces powstawania nowych form organizmów, nie zaś wyłącznie zmienności form istniejących.

Aby przyczynić się do utworzenia zupełnie nowej formy organizmu, mutacja musi wpłynąć na gen funkcjonujący na wczesnym etapie życia tego organizmu i kontrolujący ekspresję innych genów, które wchodzą do gry później, w miarę wzrostu osobnika. Jednak mutacje w tych działających wcześnie, „strategicznych” genach, które tworzą duże zmiany w planach budowy ciał, niezbędne w procesie makroewolucji, zawsze okazują się szkodliwe. Zabijają organizm, zanim stanie się on zdolny do reprodukcji. To kwestia zdrowego rozsądku. Z poważnie zdeformowanych stworzeń nigdy nie powstaną wspaniałe nowe formy życia, ponieważ upośledzone osobniki umierają w młodym wieku.

W literaturze najwyraźniej nie są omawiane żadne przykłady mutacji wpływających na wczesne etapy procesu rozwoju i ogólnie na plan budowy ciał – mutacji, które nie są szkodliwe. W 1995 roku niemieccy genetycy Christiane Nüsslein-Volhard i Eric Wieschaus zostali uhonorowani Nagrodą Nobla za opracowanie tak zwanego ekranu Heidelberga, wyczerpującego badania każdej obserwowalnej lub indukowalnej mutacji u Drosophila melanogaster (cierpliwie i w milczeniu znoszącej udręki muszki owocowej, którą w trakcie studiów licencjackich w latach siedemdziesiątych XX wieku nieustannie gnębiłem w laboratorium genetycznym). Wieschaus oznajmił: „Sądzimy, że zlokalizowaliśmy wszystkie geny niezbędne do określenia planu budowy ciała Drosophila”. Dodał również, że żaden z tych genów nie jest „obiecującym tworzywem dla makroewolucji”, ponieważ zachodzące w nich mutacje zawsze zabijały muszki, zanim mogły one się rozmnażać. Jeżeli wyczerpujący przegląd wyklucza każdy prawdopodobny gen jako kandydata do wielkoskalowej ewolucji Drosophila, to co pozostaje dla teorii Darwina? Wieschaus zastanawiał się: „Jakie mutacje są – lub mogłyby być – właściwe dla dużych zmian ewolucyjnych? Na to pytanie nie znamy jeszcze odpowiedzi”.

Przejawia się tutaj ogólna reguła, podobna do wcześniej wspomnianej, zgodnie z którą liczba polipeptydów bezużytecznych jest radykalnie większa niż użytecznych. Genetyk z Georgia Institute of Technology John F. McDonald regułę tę nazwał „wielkim darwinowskim paradoksem”. A Meyer dał takie wyjaśnienie:

Geny ewidentnie zmienne w populacjach naturalnych zdają się wpływać wyłącznie na mało istotne aspekty formy i funkcji, natomiast geny, które odpowiadają za duże zmiany, prawdziwe tworzywo makroewolucji, zazwyczaj nie ulegają zmianom, a gdy im ulegną, przynosi to jedynie szkodę organizmowi⁴.

Filozof biologii Paul Nelson tak podsumował problem planów budowy ciał:

Wyniki przeprowadzonych w ciągu ostatnich trzydziestu lat badań rozwoju i makroewolucji zwierząt – badań zgodnych z ujęciem neodarwinowskim – wskazują, że neodarwinowskie wyjaśnienie powstawania planów budowy ciał najprawdopodobniej jest fałszywe i to z powodów, które zrozumiałby sam Darwin⁵.

Angielski przyrodnik łatwo pojąłby, że małe mutacje są powszechne, ale nie mogą doprowadzić do znacznych zmian ewolucyjnych. Natomiast duże mutacje występują rzadko i są szkodliwe.

Wydaje się, że postęp, który się dokonał w naukach biologicznych w ostatnim półwieczu, powinien przynieść nowe ujęcie problemu pochodzenia gatunków.

Granice darwinizmu

Jak ujął to Meyer, proste i bezpośrednie wyjaśnienie konkretnego zdarzenia, którym jest eksplozja kambryjska, daje teoria inteligentnego projektu. Głosi ona, że za tę niezwykłą eksplozję odpowiada inteligentna przyczyna. „Inteligentny” znaczy dla Meyera „świadomy”, ale sama teoria nie mówi o projektancie nic więcej. Gdzie są jednak świadectwa? Meyerowi i innym zwolennikom teorii ID przypomina to sytuację, gdy po zaobserwowaniu drzewa rozdartego na pół wzdłuż osi pionowej i na wpół spalonego pojawia się pytanie: „Gdzie są świadectwa na to, że w drzewo uderzył piorun?”. Wyjątkowa złożoność organizmów żywych i ich wyszukane mechanizmy precyzyjnego dostosowywania się do naturalnego środowiska zdawały się wymagać ingerencji inteligentnego projektanta długo przed powstaniem biologii molekularnej i biochemii. Jak twierdził biolog ewolucyjny Francisco Ayala, teoria Darwina stanowi przecież próbę wykazania możliwości istnienia „projektu bez projektanta”. Inteligentny projektant może wydawać się bardziej potrzebny teraz niż kiedykolwiek indziej, mamy już bowiem dużą wiedzę o biologii komórkowej, a także o skrajnie małym prawdopodobieństwie towarzyszącym każdej próbie przypadkowego utworzenia białek lub mechanizmów regulacyjnych, kontrolujących cykl życia komórki.

Meyer nie odrzucił ewolucjonizmu darwinowskiego. Nie zgodził się tylko ze stanowiskiem, że ewolucjonizm dostarczył wystarczającego wyjaśnienia pochodzenia życia. Amerykański naukowiec drobiazgowo przeanalizował teorię Darwina i odrzucił ją z wielu powodów, które szczegółowo wyjaśnił. Nie opowiedział się za teorią inteligentnego projektu pochopnie. Wręcz przeciwnie. Jednak eksplozja szczegółowej, precyzyjnej informacji koniecznej do pojawienia się zupełnie nowych organizmów ‒ kambryjskich ‒ oraz fakt, że informacja była zakodowana w nukleotydach DNA za pomocą symboli, świadczy według Meyera o aktywności inteligentnego projektanta. Naukowiec ten skonstatował: „Nasze dotychczasowe doświadczenie dotyczące związków przyczynowo-skutkowych wskazuje na to, że inteligentny projekt stanowi jedyną znaną przyczynę powstawania dużej ilości funkcjonalnie wyspecyfikowanej informacji cyfrowej”⁶. (Słowo „cyfrowa” jest tutaj nieco mylące – oznacza jedynie informację reprezentowaną przez ciąg symboli).

Czy eksplozja kambryjska była zdarzeniem unikatowym w jakimś absolutnym sensie, czy też stanowiła jedynie skrajny przypadek w spektrum możliwości? Zastrzyki nowej informacji genetycznej następowały przecież wcześniej i później. Meyer zauważył, że „nagłe pojawienie się zwierząt kambryjskich stanowiło po prostu najbardziej niezwykły przykład wzorca nieciągłości w całej kolumnie geologicznej”⁷.

Niełatwo rozstrzygnąć, czy dane zdarzenie jest wyjątkowe, czy też znajduje się na skraju spektrum możliwości. Rozważmy „funkcjonalnie wyspecyfikowaną informację cyfrową”, o której wspomina Meyer. Informacja przeznaczona do jednego konkretnego celu i wyrażona za pomocą ciągu symboli występuje w przyrodzie nieczęsto. Stanowi rzadkość również w świecie inteligencji. Niemal zawsze komunikujemy się za pomocą symboli używanych do wielu celów – trudno nam ograniczyć jakikolwiek system symboli do jednego celu. Nawet cyfry stosowane są do reprezentowania wielu rodzajów liczb – za ich pomocą wyrażamy kolejność lub rząd wielkości, używamy ich także jako nazw (2001: Odyseja kosmiczna) lub jako części składowych wyrażeń („drugiej kategorii”). Utwór muzyczny może odegrać orkiestra, ale da się go również zagrać na cytrze, zanucić lub zaśpiewać, a także słyszeć w głowie. Można też posłużyć się jednym symbolem graficznym oznaczającym „muzykę”. Kod genetyczny określa jednak strukturę wyłącznie pewnych cząsteczek (aczkolwiek w szeregu oddzielnych kroków i transferów informacji w komórce). Przyroda koduje informacje na wiele sposobów – zapachy przenoszone przez wiatr są istotne dla pszczół, motyli, słoni szukających partnerów do kopulacji, ptaków unikających kłopotów i niezliczonych innych stworzeń. Zapach jest symbolem – nie chodzi tutaj o coś w rodzaju woni zagrażającej ptakom. Kanaliki w wydmach kodują informację o bryzach morskich i tak dalej. Istnieje niezliczona ilość przykładów, a każdemu z nich daleko do wyrafinowania i złożoności kodu genetycznego.

Gdyby Meyer powoływał się na jedną interwencję inteligentnego projektanta przy tworzeniu życia, świadomości, racjonalności albo samoświadomości, idea ta mogłaby się wydawać bardziej naturalna. Nie wyjaśniliśmy jeszcze jednak eksplozji kambryjskiej. Pogląd, że inteligentny projektant ingeruje wielokrotnie, jeszcze bardziej utrudnia odpowiedź na pytanie, dlaczego zdecydował się na działanie w tym, a nie innym momencie. Jego poczynania z konieczności musiałyby uwzględniać ogólny ogląd życia na Ziemi. Jaka była strategia projektanta? Dlaczego zabrnął w tak wiele ślepych zaułków, tracąc energię na tworzenie mnóstwa skazanych na niepowodzenie organizmów? Oczywiście mogły one włączyć swoje geny do naszej wspólnej puli genetycznej, ale na pewno nie w najefektywniejszy sposób. Jaki był cel inteligentnego projektanta? I dlaczego zrealizował go z tak wielką niedbałością? Dlaczego jesteśmy tak bardzo podatni na choroby, zawały serca i inne dolegliwości? W zasadzie inteligentny projektant stanowi sensowe wyjaśnienie. Problem polega na tym, jak pogodzić istnienie inteligentnego projektanta ze znanym nam życiem. Teoria ID równie dobrze może być ostatecznym wyjaśnieniem, musi jednak przebyć jeszcze długą drogę, zanim stanie się to możliwe.

Ostatnie wyzwanie

Osobiście oczekiwałbym znalezienia odpowiedzi w zjawisku przywodzącym na myśl nową i (dotąd) nieznaną siłę lub nieznane pole powiązane ze świadomością. Spodziewam się, że złożona biochemia stale podąża w kierunku prowadzącym coraz bliżej świadomości, podobnie jak grawitacja wywołuje ruch w kierunku masywnych obiektów. Nie dysponuję żadnymi świadectwami na poparcie tej idei. Po prostu wydaje mi się, że tak funkcjonuje biologiczna sfera świata przyrody.

Wprawdzie książka Stephena Meyera stanowi punkt zwrotny w intelektualnej historii darwinizmu, ale teoria ta będzie nam towarzyszyć jeszcze długo jako ogromna siła kulturowa. Darwin to nie Newton. Fizyka Newtona przetrwała pojawienie się teorii Einsteina i przetrwa dalej, ponieważ wyjaśnia zjawiska przeważające w całej czasoprzestrzeni, z wyjątkiem przypadków skrajnych, dotyczących najmniejszych i największych skal. A to właśnie tych najważniejszych przypadków, które obserwujemy wokół nas, darwinizm nie potrafi wyjaśnić. Darwinowska teoria ewolucji tłumaczy jednak niektóre zjawiska o rzeczywistym znaczeniu. Śmiałość intelektualna Darwina zawsze będzie źródłem inspiracji, a on sam godzien podziwu.

Darwinizm stoi teraz w obliczu ostatecznego wyzwania. Dopiero za jakiś czas okaże się, czy biologia – akurat wtedy, gdy darwinizm sprawia same problemy – poradzi sobie z tym najnowszym sprawdzianem równie dobrze, jak poradziła sobie z pierwszym. Jak bezboleśnie i szybko zapomnieć o Darwinie i żyć dalej, pamiętając o tym, że każdy darwinista samodzielnie musiałby przeanalizować wszystkie dane empiryczne? Jest to jeden z najważniejszych problemów nauki XXI wieku.

David Gelernter

Oryginał: Giving Up Darwin, „Claremont Review of Books” Spring 2019, s. 104–109 [dostęp 10 VI 2020].

Przekład z języka angielskiego: Dariusz Sagan

Źródło zdjęcia: Pixabay

Ostatnia aktualizacja strony: 29.03.2023

Literatura: