Michał Ostrowski

 

Homologia:

gasnąca nadzieja neodarwinizmu *

(cz. I)

 

Wprowadzenie

Wśród powodzi zapewnień o „fakcie ewolucji”, poczesne miejsce zajmuje homologia. Jest ona wymieniana jako jeden z najmocniejszych argumentów świadczących o prawdziwości koncepcji makroewolucji. Jednak, co dla wielu zaskakujące, pojęcie homologii wprowadzono przed Darwinem (rzecz jasna rozumiane morfologicznie, a nie filogenetycznie). Przeddarwinowska biologia wyjaśniała homologię przez odwołanie się do archetypów – spójnych wzorców, według których żywe organizmy zostały zaprojektowane. Karol Darwin, który przeformatował biologię w ujęcia naturalistyczne, zaproponował inne wyjaśnienie homologii – jako rezultat dziedziczenia z modyfikacjami od wspólnego przodka. Jednak by koncepcja ta była bardziej wiarygodna niż poprzednia, połączona być musi z empirycznie weryfikowalnym naturalistycznym mechanizmem odpowiadającym za powstanie homologii. Neodarwinizm proponuje dwa takie mechanizmy: program genetyczny i procesy embriogenezy. Jednak ich dokładniejsza analiza pokazuje, że żaden nie stanowi odpowiedniego dowodu. A wobec tego wyjaśnienie homologii odwołujące się do inteligentnego projektu wciąż pozostaje możliwą odpowiedzią. Oczywiście nie dla ewolucjonistów, którzy wykluczają taką odpowiedź na podstawie przyjętych wcześniej filozoficznych założeń. Jednak zdroworozsądkowi sceptycy mogą sobie pozwolić spojrzeć na homologię chłodnym okiem, co też w tym artykule zrobimy.

 

Homologia morfologiczna i filogenetyczna

Od czasów Arystotelesa ludzie, którzy zajmowali się badaniami nad żywymi organizmami, stwierdzali niekiedy nadzwyczajne podobieństwa pomiędzy bardzo zróżnicowanymi stworzeniami. Nietoperze i motyle bardzo różnią się od siebie, ale co mają wspólnego, to skrzydła służące im do latania; nietoperze latają, a wieloryby pływają, ale układ kości w skrzydle nietoperza i w płetwie wieloryba są uderzająco podobne. Pierwszy rodzaj podobieństwa wymaga różnych struktur, które wykonują tę samą funkcję. W 1843 r. kreacjonistyczny biolog, Richard Owen, nazwał tego typu podobieństwa „analogią”. Dla kontrastu drugi rodzaj podobieństwa wymaga podobnych struktur, które wykonują zupełnie inne funkcje i Owen określił to zjawisko jako homologię. Owen i inni biologowie tego okresu wyjaśniali homologię istnieniem archetypów: biologiczne struktury są bardziej bądź mniej podobne, ponieważ zostały zaprojektowane według pewnych wzorców. [1]

W 1859 r. Karol Darwin zaproponował inne wyjaśnienie homologii. Zgodnie z tym wyjaśnieniem nietoperze i wieloryby posiadają podobną strukturę kości, ponieważ odziedziczyły ją od wspólnego przodka, a nie dlatego, że były zaprojektowane zgodnie ze wspólnym projektem. Przez odrzucenie archetypów (które implikowały inteligentny projekt) i zastąpienie ich hipotezą wspólnego pochodzenia opartą na naturalistycznym mechanizmie Darwin miał nadzieję usunąć z terenu biologii koncepcje teleologiczne (czyli odwołujące się do celowości) i oprzeć ją na fundamencie naturalizmu – co też mu się z nawiązką udało.

Jednakże nie wszystkie podobne struktury są dziedziczone od wspólnego przodka (co wiedział już Darwin). Dla przykładu oko myszy jest strukturalnie podobne do oka ośmiornicy, pomimo że ich hipotetyczny wspólny przodek nie posiadał oka tego typu. W 1870 r. Ray Lankester ukuł więc termin homoplazja do opisu podobnych struktur występujących w różnych gromadach, ale nie wskutek ich dziedziczenia od wspólnego przodka. Ewolucjoniści, wytresowani w dostosowywaniu swojej teorii do nowych faktów, wyjaśnili to zjawisko imając się ewolucji konwergentnej i paralelnej.

W tym rozróżnieniu kryło się jednak nowe niebezpieczeństwo. Jak stwierdził jeden z architektów neodarwinizmu, Ernst Mayr, po Darwinie „biologicznie najbardziej znaczącą definicją” homologii była następująca:

"Cecha w jednym taksonie lub w większej ich ilości jest homologiczna, kiedy pochodzi ona od tej samej (lub odpowiadającej jej) cechy u ich wspólnego przodka." [2]

Innymi słowy to, co ewolucjoniści proponują jako wyjaśnienie homologii, staje się teraz jej definicją. Dla wielu biologów ta filogenetyczna definicja homologii zastąpiła jej strukturalną (morfologiczną) definicję. To z kolei niesie ze sobą poważne problemy natury logicznej, do czego jeszcze wrócimy.

Nowa koncepcja Darwina – wyjaśnienie homologii jako rezultatu dziedziczenia z modyfikacjami od wspólnego przodka – została w połowie XX w. ożeniona z nowo odkrytym mechanizmem genetycznego dziedziczenia, o którym Darwin nie wiedział nic. W ten sposób powstała synteza neodarwinowska, teoria mająca ambicję wyjaśniać znacznie więcej niż tylko istnienie homologii. Zasadniczym, klasycznym wyjaśnieniem homologii, jakie przedstawiał Darwin w XIII rozdziale O powstawaniu gatunków, jest dziedziczenie. Jak wiemy, każdy organizm posiada przynajmniej jednego rodzica. Tak więc – przykładowo – ludzie mają dwie duże kości w przedramieniu: łokciową i promieniową, ponieważ dziedziczą je od swoich rodziców, a ci z kolei odziedziczyli je od swoich rodziców itd. Cofając się w ten sposób w przeszłość możemy zakładać, że nasi odlegli człekokształtni przodkowie także posiadali takie dwie kości, choć najpewniej nieco inaczej ukształtowane. Ponieważ jednak taki wzorzec kości musiał pojawić się w jakimś określonym momencie ewolucyjnej historii, więc cofając się w czasie natkniemy się na hipotetycznego pierwszego przedstawiciela (wspólnego przodka), u którego po raz pierwszy wyewoluował taki wzorzec kości, od którego wywodzą się rozmaite grupy ssaków – wszystkie dziedzicząc ten układ.

Biologowie tworzący syntezę neodarwinowską dodali do tej opowieści Darwina nowy, fizyczny i przyczynowy wymiar podstawy dziedziczenia. Mianowicie to, co jest przekazywane z pokolenia na pokolenie, to geny zakodowane w podwójnej helisie DNA. To właśnie geny sterują rozwojem zapłodnionego jaja, z którego poprzez proces embriogenezy powstaje dorosła postać danego organizmu. Ewolucja zaś występuje, ponieważ w genach zdarzają się mutacje, które mogą wywierać wpływ na rozwój i formowanie się organizmu, skutkiem czego w kolejnych generacjach powstają nieco zmienione fenotypy. Te fenotypy są następnie selekcjonowane przez dobór naturalny pod kątem przeżywalności i rozrodczości, czyli zdolności do wydawania potomstwa.

Piękne i proste wyjaśnienie – w dodatku brzmi wiarygodnie. Obciążone jest jednak także poważnymi problemami. Szybki w ostatniej dekadzie rozwój badań nad genetycznymi mechanizmami embriogenezy, jak i ponowna analiza starszych, ale wciąż nierozwiązanych problemów, naruszyła fundament neodarwinistycznego wyjaśnienia homologii. Problemy tej koncepcji wyraził kilka lat temu David Cannatella z Departamentu Zoologii Uniwersytetu Teksańskiego pisząc:

"Wake stwierdził, że homologia jest centralną koncepcją biologiczną. Jeśli jest to prawdą, to wielkiej grupie biologów porównawczych brakuje przewodniej koncepcji. Nie trzeba patrzeć daleko, by stwierdzić, że homologia (i zatem homoplazja) nie jest właściwie zrozumiana przez wielu biologów." [3]

Przyjrzyjmy się więc bliżej niektórym większym trudnościom neodarwinowskiego wyjaśnienia homologii, a zwłaszcza zagadkowymi przyczynowymi relacjami pomiędzy genami, embrionalnym rozwojem i formami fenotypowymi. Wbrew podręcznikowym zapewnieniom homologia nigdy nie była wyjaśniona przez neodarwinizm w sposób adekwatny. A skoro tak, należy ponownie poważnie przemyśleć zasadność wykluczenia z kręgu możliwych wyjaśnień inteligentnego projektu jako ewentualnej przyczyny istnienia homologii.