Michał Ostrowski

Homologia:

gasnąca nadzieja neodarwinizmu

(cz. III)

Wielu naukowców nie chce jednak w ogóle dopuścić do alternatywy odwołującej się do inteligentnego projektu argumentując, że nauka ograniczona jest do badania li tylko naturalistycznych wyjaśnień. Chociaż to filozoficzne zastrzeżenie może wydawać się zasadne, to jednak nie może być ono kreowane jako dogmat, gdyż może stać się poważną przeszkodą w dociekaniu prawdziwych przyczyn wielu problemów. Ostatecznie nauka przez badania, formułowanie hipotez bazujących na empirycznych obserwacjach i eksperymentach ma prowadzić do bardziej adekwatnego i zgodnego z prawdą wyjaśniania naturalnych zjawisk. A to trochę coś innego niż twierdzenie, że nauka ograniczona jest tylko do naturalistycznych wyjaśnień tych zjawisk.

Zapewnienia, że coś jest obiektywnie prawdziwe – w naszym wypadku homologia wyjaśniana ewolucyjnie – bazować muszą na empirycznym materiale dowodowym, a nie tylko na wcześniejszych filozoficznych założeniach. Metodologiczne wykluczenie wyjaśnień odwołujących się do inteligentnego projektu wynika z ograniczeń tak zdefiniowanej nauki, a nie z empirycznego opisu obiektywnej rzeczywistości. Jeśli ewolucyjni biologowie chcą pokazać, że mechanizm ewolucji nie potrzebuje odwoływania się do inteligentnego projektu, nie mogą a priori wykluczać takiej możliwości, ale muszą poważnie potraktować to wyzwanie i precyzyjnie potwierdzić naturalistyczną alternatywę.

Alternatywa ta wyjaśniać musi to, co ewolucyjny biolog Leigh Van Valen określił „ciągłością informacyjną”. [1] Zgadzając się z nim, cechy homologiczne powstają podczas rozwoju każdego indywidualnego organizmu wskutek istnienia informacji, która jest z modyfikacjami dziedziczona od organizmu przodka. Tak więc pierwszym krokiem przybliżającym nas do zrozumienia mechanizmu ewolucji powinno być określenie natury informacji, która kontroluje embrionalny rozwój każdego organizmu.

Tańczący z genami: homologia i genetyka

Zasadniczą odpowiedzią na tak postawiony problem jest to, że informacja ta zakodowana jest genach. W latach 30-tych XX w. synteza teorii Darwina z genetyką populacyjną pozwoliła określić zmiany (mutacje) w genach jako „motor ewolucji”, a kilka lat później odkrycie struktury i funkcji DNA rozszerzyło to wyjaśnienie na molekularny poziom. Zgodnie z neodarwinowską syntezą, informacja genetyczna zakodowana w DNA steruje embrionalnym rozwojem każdego organizmu. W procesie reprodukcji informacja ta przekazywana jest na następne pokolenia, ale mutacje w DNA (czyli zmiany w genetycznym programie sterującym rozwojem organizmu) czasem ją modyfikują (dziedziczenie z modyfikacjami), co może skutkować powstawaniem nieco zmienionych fenotypów (zob. rys. 1). Wskutek tego potomkowie wcześniejszego organizmu mogą posiadać struktury, które są podobne, ale nie identyczne (homologiczne). To ewolucyjne wyjaśnienie ma taką perswazyjną moc, że w latach 70-tych XX w. biolog molekularny Jacques Monod poczuł się uprawniony do obwieszczenia, że „mechanizm darwinistyczny jest co najmniej niekwestionowany” i że w konsekwencji „człowiek winien zrozumieć, że istnieje w wyniku zwykłego przypadku”. [2]

Jednak usiłowania skorelowania makroewolucji ze zmianami w sekwencjach genów nie zakończyły się jednoznacznym sukcesem. Dokładniejsze molekularne badania nie wykazały oczekiwanych związków pomiędzy mutacjami w genach i tym rodzajem fenotypowych zmian, który stałby się – jak to określił znany ewolucjonista – „surowcem ewolucji”. [3] Według Rudolfa Raffa i Thomasa Kaufmana:

"Ewolucja napędzana mutacjami w DNA jest w znacznej mierze rozłączna z ewolucją na poziomie morfologicznym. (...) Najbardziej tego spektakularnym przykładem jest morfologiczna różnica pomiędzy ludźmi a szympansami pomimo tego, że ich DNA jest podobny w 99%." [4]

Część biologów w takiej sytuacji złożyła nadzieję w owym jednym procencie pozostałych genów, jakoby tu miała się kryć cała różnica pomiędzy człowiekiem a szympansem. Otóż wiadomo już od dawna, że nie wszystkie geny wykazują taką samą aktywność. Niektóre wydają się „uśpione”, bierne, inne wręcz przeciwnie, zaskakują swoją aktywnością. Co więcej – niektóre geny wydają się kluczowe dla prawidłowego rozwoju organizmu. Geny te sterują ekspresją całych grup innych genów wydając się w ten sposób nawigować wielkoskalowe rozwojowe procesy. Geny te – nazywane homeotycznymi – determinują powstające w embrionalnym rozwoju poszczególne segmenty ciała organizmu i grają główną rolę w kontroli procesu rozwojowego. Doświadczenia laboratoryjne dowiodły, że nawet niewielkie mutacje w tych genach powodować mogą w rezultacie drastyczne zmiany w planie budowy ciała. Dla przykładu mutacja w homeotycznym genie muszki owocowej (Drosophila melanogaster) może spowodować transformację czułka tego owada w jego odnóże, lub wytworzyć dwie pary skrzydeł, podczas gdy normalnie powinna być tylko jedna. Inna mutacja w tego typu genach regulatorowych powoduje rozwijanie się oczu na odnóżach muszki.

Co istotne, geny niezwykle podobne do homeotycznych genów u muszek owocowych znaleziono u większości innych typów zwierząt włączając w to kręgowce. Wydają się one wspólne dla wszystkich eukariontów. Opierając się na tym Eric Davidson i jego współpracownicy stwierdzili, że:

"Nowe morfologiczne formy pojawiające się w ewolucji zwierząt są rezultatem zmian w genetycznym programie sterującym [embrionalnym] rozwojem." [5]

Zgodnie z tym spojrzeniem cechy homologiczne są generowane przez homologiczne geny. Zakłada się, że jest nieprawdopodobne, by tak podobne homeotyczne geny wyewoluowały kilka razy niezależnie wskutek przypadkowych mutacji, tak więc ich rozpowszechnione podobieństwo oznacza, że poszczególne gromady zwierząt odziedziczyły je od wspólnego przodka. Podobne cechy generowane w różnych gromadach przez podobne geny stanowiłoby mocne potwierdzenie założenia o filogenetycznej – czyli ewolucyjnej – podstawie homologii. (Rzecz jasna, nie przeszkadza to ewolucjonistom ignorować rachunek prawdopodobieństwa i zakładać jednocześnie coś zupełnie przeciwnego – że ewolucja konwergentna i paralelna tworzyła niezależnie podobne struktury i geny wypełniające te same funkcje).

Jednak na tym klarownym obrazie – uniwersalności homeotycznych genów – zaczęły pojawiać się poważne pęknięcia.