Spis Treści Przedmowa.............................................
5
Od Tłumacza........................................
8
Wprowadzenie....................................
9
Definicje Niektórych Pojęć.......... 15 Zagadnienia w Dyskusji: Przegląd.............................................. 17
Teoria Wspólnego Przodka Argumenty za i przeciw...............................
21
Następstwo Skamieniałości............. Argumenty za.................................................. Odpowiedź...................................................... Dalsza dyskusja...............................................
23 24 30 38
Homologia Anatomiczna.................. Argumenty za.................................................. Odpowiedź...................................................... Dalsza dyskusja...............................................
47 48 51 57
Homologia Molekularna.................. Argumenty za.................................................. Odpowiedź...................................................... Dalsza dyskusja...............................................
59 60 65 69
Embriologia................................................ Argumenty za.................................................. Odpowiedź...................................................... Dalsza dyskusja...............................................
73 74 76 78
Biogeografia............................................. Argumenty za.................................................. Odpowiedź...................................................... Dalsza dyskusja...............................................
81 82 84 87
Twórcza Moc Naturalnej Selekcji Argumenty za i przeciw..................................
89
Naturalna Selekcja............................... 91 Argumenty za.................................................. 92 Odpowiedź...................................................... 98 Naturalna Selekcja i Mutacje......... Argumenty za.................................................. Odpowiedź...................................................... Dalsza dyskusja..............................................
104 106 110 116
Nowe Wyzwanie................................
121
Maszyny Molekularne......................... Argumenty za.................................................. Odpowiedź...................................................... Dalsza dyskusja...............................................
123 124 127 129
Materiały Dodatkowe................
133
Naturalna Selekcja Jako Przetrwanie Najlepiej Przystosowanych.......................... 134 Czego Nie Mogą Powiedzieć Skamieniałości?............................... 136
Wnioski...................................................... 149
Różnica Zdań w Nauce................... 150
Słowniczek............................................
152
Wybrana Bibliografia.................
157
Źródła Zdjęć i Ilustracji........
162
O Autorach.......................................... 164 Indeks..........................................................
PREFACE
a rgum en t y z a i pr z eci w ko neoda rw iniz mow i
165
3
ZBADAJ Ewolucję Argumenty Za i Przeciwko Neodarwinizmowi Stephen C. Meyer, Scott Minnich, Jonathan Moneymaker, Paul A. Nelson, Ralph Seelke Z angielskiego przełożył Michał Chaberek OP
Tytuł oryginalny Explore Evolution. The Arguments For and Against Neo-Darwinism Okładka, skład i łamanie TEKST Projekt, Łódź Redaktor prowadzący Bartłomiej Zborski Redakcja, korekta, indeks Ewa Popielarz Redakcja wydania oryginalnego Lucilla Wyborn d’Abrera Kierownictwo artystyczne/projekt graficzny Brian Gage Design, Vancouver, USA Projekt graficzny Calvin Carl i Elena Wilken, Vancouver, USA Konsultacja materiału graficznego i ilustracyjnego Derrick I Stone Design, Melbourne Second American edition, 2013. Revised and Updated. First published in 2007 by Hill House Publishers (Melbourne and London) c/o O’Brien & Partners Suite 4, 91 Station Street Malvern, Victoria 3144 Australia Copyright © Stephen C. Meyer Koncepcja makiety ilustracyjnej okładki Copyright © Brian Gage Design Copyright © for the Polish translation by Michał Chaberek OP Copyright © for the Polish edition by Fronda PL, Sp. z o.o. ISBN 978-83-64095-74-0 Wydawca Fronda PL, Sp. z o.o. ul. Łopuszańska 32 02-220 Warszawa Tel. 22 836 54 44, 877 37 35 Fax. 22 877 37 34 e-mail: fronda@fronda.pl www.wydawnictwofronda.pl www.facebook.com/FrondaWydawnictwo
NATURALNA SELEKCJA: ODPOWIEDŹ Większość krytyków argumentu Darwina zgodziłaby się, że przyroda może „wybierać” pod kątem udanych adaptacji lub zmian. Większość zgodziłaby się również, że naturalna selekcja może wytworzyć drobne zmiany (ewolucja #1). Niemniej, krytycy twierdzą, iż zdolność naturalnej selekcji do zmieniania gatunków jest ograniczona. Nie ma ona tak bezgranicznej mocy, jakiej wymaga teoria Darwina.
K
rytycy teorii Darwina są zgodni co do tego, że zarówno przyroda, jak i ludzcy hodowcy mogą wytworzyć pewne zmiany w obrębie populacji. Sztuczna selekcja, celowe łączenie zwierząt posiadających pewne cechy w celu wzmocnienia owych cech – to dobrze poznane metody.
PODOBIEŃSTWO DO SZTUCZNEJ SELEKCJI: ODPOWIEDŹ Krytykom nie chodzi o to, czy owce mogą stać się owcami dającymi więcej wełny. Pytanie dotyczy tego, czy owce mogą ostatecznie stać się… owczarkami lub końmi, albo wielbłądami. Innymi słowy: czy naturalna selekcja może przekształcić jedną formę życia w zasadniczo inną? Czy naturalna selekcja rzeczywiście może wytwarzać wielkoskalowe zmiany, których wymaga teoria Darwina? Krytycy mówią, że nie ma takiej możliwości, i podają przykłady (takie jak te poniżej) na poparcie swojego twierdzenia. Dosięgając granic Wyobraź sobie psa tak małego, że można go schować do pudełka zapałek, lub tak wielkiego, że może stanąć 98
ZBADAJ EWOLUCJĘ
w szranki z koniem. Oczywiście, to brzmi komicznie. Ten przykład wywołuje rozbawienie, ponieważ wiemy, że takie rzeczy dzieją się tylko w kreskówkach. Ale dlaczego tak jest? Czyżby były jakieś granice możliwej zmiany cech zwierzęcia? Krytycy twierdzą, że tak. Ilustracja 6.4 pokazuje szereg ras psów o uderzająco różnych rozmiarach i kształtach. Niemniej, mimo że rasy te różnią się znacznie, różnice te mają swoje granice. Nikt nigdy nie wyhodował psa lżejszego niż kilkadziesiąt gramów lub cięższego niż około 120 kg, mimo tysięcy lat hodowli selektywnej. Krytycy utrzymują, że dowody eksperymentalne ujawniają określone, możliwe do ustalenia granice tego, czego może dokonać sztuczna selekcja. Krytycy wskazują również, że hodowcy zwierząt napotykają te granice cały czas. Przez całe dziesięciolecia próbowano wyhodować kurę, która znosiłaby więcej niż jedno jajko dziennie. Nie udało się8. Hodowcy koni nie zdołali znacząco zwiększyć prędkości koni pełnokrwistych mimo 70 lat prób9. Teoria Darwina wymaga, aby gatunki mogły zmieniać się w sposób niemal nieograniczony, ale dowody płynące z eksperymentów hodowlanych pokazują, że istnieją określone granice tego,
Różne rasy psów Chihuahua
Owczarek niemiecki
Dog niemiecki
Buldog
Owczarek staroangielski
Wilczarz irlandzki
Ilustracja 6.4 jak bardzo gatunek da się zmodyfikować, nawet gdy inteligentni działacze (hodowcy) dokonują selekcji celowo, usiłując spotęgować określoną cechę. Krytycy wskazują na jeszcze inny problem. Intensywne programy hodowlane (także chów wsobny) często zwiększają podatność organizmów na choroby i kumulują cechy wadliwe. Hodowcy pracujący z buldogami angielskimi usiłowali wyhodować psy z dużymi głowami. Udało im się. Obecnie buldogi te mają tak duże głowy, że szczenięta nieraz muszą rodzić się przez cesarskie cięcie. Nowofundlandy i dogi niemieckie są hodowane w celu osiągnięcia jak największego rozmiaru. Obecnie mają ciała zbyt duże jak na możliwości ich serc i mogą nagle paść martwe z powodu zatrzymania akcji serca. Wiele dogów niemieckich choruje również na raka kości. Hodowcy usiłowali sprawić, aby tylne nogi owczarków niemieckich były jak najkrótsze, dając efekt obniżania się tułowia ku ogonowi. Skutkiem tego wiele owczarków niemieckich cierpi na dysplazję stawów biodrowych, co jest dla nich rodzajem kalectwa, utrudniając chodzenie10. Kiedy hodowcy próbują zmusić gatunki do przekroczenia
pewnych granic, często tworzą więcej defektów niż pożądanych cech. Wady te ograniczają liczbę zmian, jakie hodowcy mogą wprowadzić. Teoria Darwina stwierdza, że niekierowana moc naturalnej selekcji ma dokonać tego samego, czego może dokonać inteligentny hodowca. Ale nawet proces uważnej i zamierzonej selekcji napotyka ograniczenia, których nie może pokonać ani czas, ani wysiłki hodowców. Wynika stąd, że zgodnie z logiką owego porównania, którego użył sam Darwin, moc naturalnej selekcji także ma swoje granice. Teoria Darwina wymaga od gatunków wykazania się ogromną elastycznością lub zdolnością do zmian. Krytycy odpowiadają, że eksperymenty hodowlane dowodzą czegoś innego.
EKSTRAPOLACJA MIKROEWOLUCJI: ODPOWIEDŹ Jak już wiemy, hodowcy nie są jedynymi, którzy mogą wywołać drobne zmiany w krótkim czasie. Przyroda również takich zmian dokonuje. Większość krytyków teorii Darwina zgadza się, że naturalna selekcja może NATURALNA SELEKCJA: ODPOWIEDŹ
99
3 LATA
2 LATA 1 ROK
Ilustracja 6.5 Wzrost sadzonki sosny. Ekstrapolacja, część 2
wytworzyć zmiany na niewielką skalę. Niemniej, argumentują oni, że tak jak zdolność hodowcy do zmiany gatunku jest ograniczona, tak i moc naturalnej selekcji ma swoje granice. Pamiętasz nasz wykres wzrostu sosny? Po roku sadzonka urosła na wysokość 30 cm, a po trzech latach na prawie metr. Dokonaliśmy ekstrapolacji tempa jej wzrostu i przewidzieliśmy, że po pięciu latach drzewko będzie miało około półtora metra wysokości. Jak dotąd wszystko się zgadza. Problem pojawia się, gdy próbujemy ekstrapolować nasze dane w sposób nieograniczony w przyszłość. Ktoś mógłby przyjąć, że po tysiącu lat sadzonka wyrośnie na drzewo o wysokości 300 m. Ale wiemy, że drzewo nie osiągnie takich rozmiarów 100
ZBADAJ EWOLUCJĘ
Dzioby zięb Na początek wróćmy do przykładu dziobów zięb i suszy na Galapagos i zobaczmy, co inni naukowcy mają do powiedzenia na temat tego klasycznego darwinistycznego opowiadania. Krytycy tego argumentu przyznają, że średnia wielkość dziobu zięby (mierzona od spodu do wierzchołka) zwiększyła się po suszy 1977 roku. Podważają jednak twierdzenie, że ten fakt ilustruje twórczą moc procesu mikroewolucyjnego. Po pierwsze, wskazują, że nic nowego wówczas nie powstało. Zarówno ptaki o małych, jak i dużych dziobach były obecne w populacji przed suszą, w czasie suszy i po niej. Można uznać za prawdziwe twierdzenie, że ptaki o większych dziobach z tej populacji miały większe szanse na przeżycie suszy. Ale to nie oznacza, że populacja ta zyskała
Pr z SKALA ZMIAN
1000 LAT
ani nawet nie zbliży się do tej wysokości, nawet jeżeli będzie żyło tak długo. Ekstrapolacja tempa wzrostu sadzonki w sposób nieograniczony nie daje wiarygodnych wyników w biologii, ponieważ istnieją realne ograniczenia procesu wzrostu. Podobnie krytycy uznają, że istnieją realne granice procesów mikroewolucyjnych11. Zamiast dowodzić możliwości nadzwyczajnych modyfikacji, wszystkie przywołane dotąd podręcznikowe przykłady w rzeczywistości ilustrują coś przeciwnego, mianowicie, że możliwości naturalnej selekcji do wytwarzania zmian są ograniczone.
dy ewi
wa
nia
Stan faktyczny 1977
CZAS
1984
Ilustracja 6.6 Przewidywania (ekstrapolacja) vs fakty (oscylacja)
w jej wyniku większe dzioby. Żadna nowa cecha nie powstała. Jedyna rzecz, która się zmieniła, to stosunek liczebny ptaków o dużych dziobach do tych o małych dziobach. Jest jeszcze inny problem z wykorzystywaniem przykładu zięb galapagoskich do obrazowania możliwości zmian wielkoskalowych. Po intensywnych deszczach w 1983 roku wielkość dziobów zięb powróciła do rozmiarów sprzed suszy, a więc tak zwana „zmiana ewolucyjna” została odwrócona. Chociaż długość dziobów u innych gatunków wykazała nieznaczny wzrost, fakty sugerują, że procesy mikroewolucyjne wytwarzają tylko drobne zmiany w obrębie określonych granic. Nie ma dowodów na to, że takie procesy mogą wytwarzać zupełnie nowe organizmy lub struktury. W całej historii o ziębach z Galapagos nie powstaje ani nowa rodzina, ani rodzaj, ani nawet gatunek. Co ciekawe, gdy na Galapagos powróciły deszcze, Grantowie zaobserwowali, że kilka różnych gatunków zięb zaczęło się krzyżować12. Zatem nie tylko nie rozwinęły się nowe gatunki, ale nawet istniejące odmiany zaczęły się najwyraźniej redukować. Krytycy wnioskują, że przykład mikroewolucji ziębich dziobów w rzeczywistości sugeruje, iż zmiana biologiczna ma swoje granice13. Ćmy krępaki nabrzozaki A co z ćmami używającymi kamuflażu, by ukryć się na pniach drzew? Również w tym przypadku krytycy sugerują przyjrzeć się bliżej temu zjawisku. Twierdzą, że to opowiadanie zawiera zarówno błędy faktograficzne, jak i błędy dotyczące interpretacji owych faktów. Najpierw wskazują na kwestię interpretacji. Krytycy podają w wątpliwość, jakoby historia ciem dowodziła, że mikroewolucja może ostatecznie doprowadzić do wielkoskalowych zmian. Wskazują, że i w tym wypadku nie powstało nic nowego. Zarówno ciemne, jak i jasne ćmy były obecne na obszarach przedindustrialnych, w okresie uprzemysłowienia, a także w czasach obecnych, kiedy dbamy o środowisko. Badacze
mówią, że na przestrzeni czasu zmieniał się jedynie stosunek ciem jasnych do ciemnych w populacji, w jedną lub drugą stronę. Żadna nowa cecha nie pojawiła się u istniejących ciem, nie powstała żadna nowa odmiana krępaka nabrzozaka ani żaden nowy gatunek ciem. Ponownie krytycy wskazują, że historia ta dowodzi jedynie fluktuacji w obrębie wcześniej ustalonych granic. Przykład pokazuje, że naturalna selekcja nie wytworzyła nic nowego… ani ciem, ani drzew, ani ptaków. Zatem, według krytyków, opowiadanie o ćmach nie dowodzi nieograniczonej mocy naturalnej selekcji. Ale na tym nie koniec. Wielu naukowców twierdzi, że sam eksperyment jest błędny. Jak pamiętasz, badania Kettlewella miały wykazać, że drapieżniki polowały wybiórczo na jasne ćmy, które usiadły na pniach drzew ciemnych od zanieczyszczeń. Ów proces „selektywnego polowania” prawdopodobnie spowodował zmiany w populacjach ciemnych i jasnych ciem: oczywisty przykład naturalnej selekcji w akcji. W eksperymencie tym można znaleźć jednak przynajmniej dwa problemy. Po pierwsze, obecnie biologowie wiedzą, że ćmy latają głównie w nocy. Wypuszczenie ciem po zmroku utrudniłoby jednak obserwację. Zatem, aby lepiej zaobserwować ptaki zjadające ćmy, eksperymentatorzy uwolnili ćmy w dzień, kiedy te normalnie byłyby nieaktywne14. To jednak niewiele nam mówi o zachowaniu ciem w normalnych warunkach. Drugi problem dotyczy tego, gdzie ćmy zostały umieszczone. Ćmy krępaki nabrzozaki na wolności normalnie usadawiają się wysoko w koronach drzew – a nie na pniach, gdzie umieścili je eksperymentatorzy*. Skutek był taki, że badacze uwolnili ćmy, które były senne i zdezorientowane, więc usiadły na najbliższych pniach, gdzie stały się nienaturalnie łatwym celem dla polujących ptaków. Oczywiście to nie odzwierciedla sytuacji mającej miejsce w przyrodzie15.
* Jak się do tego mają wszystkie niesamowite zdjęcia zakamuflowanych ciem na pniach drzew? W rzeczywistości większość owadów została ręcznie umiejscowiona na pniach przez samych badaczy. Niektóre fotografie zaś przedstawiają martwe ćmy, przypięte szpilkami lub przyklejone do pni!
NATURALNA SELEKCJA: ODPOWIEDŹ
101
Zatem, jak mówią krytycy, eksperyment nie tylko nie potwierdza tego, co historia ciem ma dowodzić, ale już on sam jest wysoce wątpliwy16.
DLACZEGO OGRANICZENIA SĄ NIEUNIKNIONE: PROBLEM INFORMACJI Niektórzy krytycy twierdzą, że istnieje głębsza przyczyna tego, dlaczego klasyczne przykłady sztucznej selekcji i mikroewolucji nie dowodzą twórczej mocy naturalnej selekcji. Te procesy nie wytwarzają nowej informacji biologicznej koniecznej do zbudowania fundamentalnie nowych form życia. Zanim pójdziemy dalej, powinniśmy wyjaśnić, co naukowcy rozumieją pod pojęciem „informacja biologiczna”. Pewnie wiesz, co to jest „informacja”, choć do tej pory raczej spotykałeś się z tym terminem w innym kontekście. Oto przykład wzięty z życia. Załóżmy, że Twój nowy komputer ma zainstalowany jedynie system operacyjny, wyszukiwarkę internetową i podstawowy edytor tekstu. Chcesz jednak poprawiać na nim zdjęcia, które zrobiłeś komórką. Twój komputer potrzebuje nowych funkcji. Co robisz? Instalujesz nowe oprogramowanie, które zapewnia Twojemu komputerowi dopływ nowych informacji (w postaci nowych linii kodu programowania). Nowe funkcje wymagają więcej informacji. Co to ma wspólnego z biologią? Okazuje się, że te same zasady odnoszą się do istot żywych. Jeśli nowa i zupełnie inna forma życia ma powstać z już istniejącej, to konieczna jest nie tylko większa liczba komórek, ale też więcej rodzajów komórek – takich, które spełniają wyspecjalizowane funkcje. Ponadto, każdy nowy typ komórki potrzebuje wielu nowych wyspecjalizowanych białek. Jednak, żeby zbudować nowe białka dla tych nowych cech, potrzeba nowej informacji genetycznej*. Duża część informacji potrzebnych do zbudowania organizmu (wraz z jego różnymi cechami) jest
* Jest to pasjonujące pole badawcze. Naukowcy dopiero zaczynają pojmować rolę informacji w biologii.
102
ZBADAJ EWOLUCJĘ
przechowywana w cząstce zwanej DNA. Niektórzy naukowcy mówią o niej jako o „instrukcji budowy” lub „programie genetycznym”. Podobnie jak program komputerowy, DNA zawiera biologiczny odpowiednik linii kodu komputerowego. Biolog ewolucyjny Richard Dawkins mówi wprost, że „maszynowy kod genów jest zadziwiająco podobny do kodu komputerowego”17. Tak więc informacja biologiczna jest przechowywana w DNA. Ale skąd bierze się nowa informacja biologiczna? Krytycy neodarwinizmu twierdzą, że współczesna teoria ewolucji nie dostarcza satysfakcjonującej odpowiedzi na to pytanie. Ich zdaniem przykłady sztucznej selekcji, a w szczególności mikroewolucji, nie dowodzą istnienia możliwości dodawania nowej informacji biologicznej do populacji. Aby wyjaśnić dlaczego tak jest, badacze posługują się porównaniem. Wyobraź sobie grupę ludzi. Pomyśl na początek o osobach z własnej rodziny. Prawdopodobnie Twoje włosy, kolor oczu i inne cechy fizyczne dość mocno przypominają cechy Twojego rodzeństwa i innych Twoich bliskich. Dzieje się tak, ponieważ pula genetyczna** Twojej rodziny jest względnie mała. Teraz pomyśl o wszystkich ludziach z Twojej ulicy. Ta większa grupa na pewno będzie posiadała wiele cech nieobecnych w Twojej rodzinie. Zapewne zaobserwujesz większą różnorodność naturalnych kolorów włosów i oczu. Dorośli w Twojej rodzinie mają prawdopodobnie między 160 a 190 cm wzrostu, ale w szerszym sąsiedztwie znajdzie się ponad dwumetrowy koszykarz i półtorametrowa gimnastyczka. Jeżeli z kolei wziąłbyś pod uwagę cechy wszystkich ludzi z Twojej dzielnicy lub miasta, pewnie napotkałbyś jeszcze większą różnorodność. Możesz wyobrazić sobie te większe grupy w postaci współśrodkowych kręgów. Im krąg większy, tym więcej zawiera informacji genetycznej. W hodowli selektywnej – przeciwnie, hodowcy nie chcą różnorodności. Celowo ograniczają rozmiar
** Określenie „pula genetyczna” to nieformalny sposób nazywania całej informacji genetycznej znajdującej się w danej populacji. Badanie zmian w proporcjach lub częstotliwości występowania genów w różnych populacjach nazywa się genetyką populacyjną.