Publicat pe Oxigen2.net

Introducere

Edi si cu mine avem cel putin doua convingeri comune. Amandoi suntem de acord ca adevarul va invinge. Nu exista un ideal mai inalt decat a cunoaste adevarul si a-l urma, indiferent unde te va duce. A doua convingere comuna este ca in disputele noastre amicale pe tema evolutiei vom invinge prin checkmate. Aici drumurile noastre se despart. Edi considera ca deja a gasit adevarul si a invins. Eu cred ca sunt inca in procesul de a cunoaste adevarul si ca doar o cunoastere deplina a lui poate garanta victoria.

Adevarul nu este atat de usor de gasit traind intr-o lume si o vreme cand teoria evolutiei darwiniene este “vaca sacra” a academiei. Asa cum imi spunea fiul meu cand isi pregatea dosarul pentru admiterea intr-un program de Masters in biologie, trebuie sa fii foarte atent in formularea oricarui eseu, a oricarei scrisori de intentie, pentru a nu…

View original post 1,706 more words

Rezistenta bacteriilor la antibotice a fost considerata de multi ca fiind o dovada a evolutiei neodarwiniene, devenind o mantra repetata atat pe oxigen2.com cat si pe alte bloguri. Pe de alta parte, eu am afirmat in repetate randuri ca aici nu este vorba de evolutie asa cum este conceputa de sinteza moderna, ci de adaptare la mediu. Recent, intr-o discutie de subsol s-a ridicat intrebarea: care este diferenta dintre evolutie si adaptare? In acest articol voi incerca sa raspund prezentand, pe scurt, ce spune sinteza moderna despre modificarile organismelor, de ce adaptarea la mediu nu este un mecanism neodarwinian, si cum putem intelege rezistenta bacteriilor la antibiotice.

Ce spune sinteza moderna despre modificarile organismelor?

Darwin nu a stiut nimic despre mecanismele de modificare genetica si transmitere a caracteristicilor de la o generatie la alta, de aceea teoria evolutionara darwiniana nu are nimic de spus aici. In Originea Speciilor Darwin afirma:

 “It may be said that natural selection is daily and hourly scrutinising, throughout the world, every variation, even the slightest; rejecting that which is bad, preserving and adding up all that is good; silently and insensibly working, whenever and wherever opportunity offers, at the improvement of each organic being in relation to its organic and inorganic conditions of life.” [Darwin 1872, pp. 82-84]

Opinia lui Darwin a fost contrazisa la scurta vreme de la publicarea manuscrisului. Pe masura ce au fost redescoperite cercetarile lui Mendel de catre Hugo de Vries si genetica se dezvolta tot mai mult in sec. XX, teoria darwiniana este reconfigurata pentru a se include noile cunostinte despre genom, acel loc unde se produc mutatii, fie la copiere (reproducere), fie sub influenta unor fenomene nefavorabile cum ar fi radiatia solara sau agenti chimici toxici. Aceasta reconfigurare este cunoscuta sub numele de sinteza evolutionara moderna. A oferit aceasta noua abordare o explicatie in ce priveste modificarile organismelor si transmiterea lor generatiilor urmatoare? Da, a oferit, insa mecanismul propus pur si simplu nu functioneaza.  In cadrul sintezei moderne “adaptarea la mediu” trebuie pusa in ghilimele, adica nu este o actiune voita a organismelor de a se adapta pentru a supravietui, ci este o actiune indirecta si neintentionata, o consecinta a actiunii selectiei naturale careia i se ofera capacitatea de a favoriza doar supravietuirea organismelor care poseda atributele avantajoase in anume situatii de mediu. Ordinea in care se petrec lucrurile, dupa cum spune sinteza moderna,  ar fi urmatoarea:

1. Mutatiile aleatorii se produc in mod continuu si indiferent de nevoile organismului. Ele genereaza inovatii care se exprima la nivelul fenotipului prin modificari, deci se creeaza niste mutanti, niste organisme diferite decat cele din care au provenit.
2. Selectia naturala (mediul) actioneaza apoi asupra acestor inovatii/mutanti si cei care prin natura imprejurarilor si modificarilor suferite in prealabil sunt mai bine echipati, vor supravietui si se vor multiplica in mod avantajos.

Aceasta explicatie NU reprezinta ceea ce se intampla in realitate!

De ce adaptarea la mediu nu este un mecanism neodarwinian?

In primul rand pentru ca adaptarea la mediu este un proces diametral opus decat ceea ce propune modelul neodarwinian. Insusi termenul “adaptare la mediu” sugereaza ca organismul se adapteaza in mod activ, intentionat, la schimbarile sau conditiile de mediu. Desi Darwin a intuit ca mediul provoaca modificari adaptive ale organismelor, sinteza evolutionara moderna a respins categoric aceasta notiune deoarece aceste modificari nu puteau explica conceptul stramosului comun. Singura solutie care s-a parut potrivita erau mutatiile aleatorii si selectia naturala proiectate pe fundalul timpului abisal. Dezvoltarea ulterioara a geneticii si cunostintele tot mai aprofundate despre genom au demonstrat totusi ca “motorul” evolutiei (mutatii aleatorii + selectie naturala) nu functioneaza. Neodarwinismul este astazi depasit si respins de catre multi biologi. Astazi se stie ca celula vie, fie ca vorbim despre organisme unicelulare (procariote) sau organisme multicelulare (eucariote), este capabila sa perceapa si sa distinga stimulii sau stresorii atat din afara (mediu), cat si din interior (efecte ale mutatiilor negative), si sa-si modifice genomul prin mutatii ne-aleatorii, adaptive, cu scopul de a supravietui si a se perpetua. Studiind ceea ce se intampla in natura, biologii specializati in microbiologie au aratat ca ordinea lucrurilor in ce priveste adaptarea este inversa decat in neodarwinism.

1. Mediul in care traieste un organism exercita o anume presiune, un stress asupra organismelor vii. In special cand exista schimbari ale conditiilor naturale, acest stress provoaca actiuni de adaptare din partea organismelor.
2. Celula vie sesizeaza conditiile de mediu si se adapteaza in scopul supravietuirii printr-un numar impresionant de mecanisme ne-aleatorii, inclusiv prin modificarea propriului genom si prin utilizarea numeroaselor module de control si reglaj existente in genom in portiunea care mult timp a fost considerata “junk DNA”.

Cum intelegem rezistenta bacteriilor la antibiotice?

Adesea ea a fost interpretata ca o exemplificare a “evolutiei in actiune”. Totusi, exista multa confuzie in ce priveste mecanismele prin care se realizeaza aceasta rezistenta. Sa fie vorba aici de o evolutie darwiniana asa cum este sugerat (mutatii aleatorii + selectie naturala) si bacteriile care rezista antibioticelor sunt doar rezultatul inconstient al unei selectii oarbe? Sau este vorba despre o adaptare la mediu prin procese ne-aleatorii ale unui organism sensibil la stimulii din mediu?

Intre anii 1950-1967, avand la baza perspectiva neodarwiniana, era la moda teoria ca bacteriile dobandesc rezistenta prin mutatii aleatorii. S-a demonstrat in mod empiric ca in cazul unor antibiotice, ca streptomicina, o singura mutatie putea modifica ribozomul astfel incat antibioticul isi pierdea eficacitatea, rezultand o rezistenta foarte puternica. In alte cazuri, o singura mutatie nu era suficienta, ci era nevoie de o serie de mutatii care sa duca la rezistenta. Astfel, in perspectiva neodarwiniana, aceste mutatii multiple aveau sa aiba un efect secundar negativ, ducand la o incetinire a ritmului de reproducere a bacteriei. S-a crezut ca dobandirea rezistentei la antibiotice va avea in general un efect nefast asupra bacteriei si va duce chiar la distrugerea ei datorita mutatiilor care s-ar fi acumulat. Teoria s-a dovedit a fi falsa. Pe masura ce se inventau antibiotice noi, bacteriile continuau sa se adapteze la noile conditii, spre surprinderea cercetatorilor. Studiile efectuate in special dupa anii 1960 in Japonia au aratat ca bacteria nu dobandea rezistenta la antibiotice prin mutatii aleatorii, ci prin acapararea de elemente genomice transmisibile (plasmide) care codau o varietate de activitati biochimice care blocau activitatea antibioticului.[1] Unele functii deactivau antibioticul prin hidroliza (penicilina) sau modificare chimica (cloramfenicol, streptomicina). Alte functii pompau antibioticul in afara celulei (tetraciclina), in timp ce altele modificau chimic tinta antibioticului (eritromicina) sau substituiau activitatea de rezistenta la drog cu aceea de toleranta (sulfanilamida, trimetoprim).

James Shapiro aminteste trei lectii importante care au fost invatate prin aceste studii.

1. Transferul pe orizontala a moleculelor de AND este larg raspandit in natura. S-a documentat ca toate procariotele si unele eucariote sunt capabile sa cedeze sau sa preia secvente de ADN de la alte celule. Acest tip de transfer pe orizontala este opus ideii de transfer pe verticala de tip neodarwinian care sta la baza alcatuirii “arborilor vietii”.
2. Celulele sunt capabile de inginerie genetica naturala, integrand si prelucrand elemente genetice (ADN) prin transpozitie si prin recombinare specifica unei anume locatii. Incepand cu Barbara McClintock, Lynn Margulis, James Shapiro si multi altii, s-a demonstrat ca organismele, chiar si in forma cea mai simpla de procariote, poseda inteligenta. Desigur, termenul trebuie inteles intr-un sens mai larg decat cel obisnuit si se refera la capacitatea organismelor de a fi constiente de mediul de viata si de a fi capabile de masuri adaptive care sa asigure supravietuirea si perpetuarea speciei.
3. Nu exista bariere taxonomice de netrecut in ce priveste transferul pe orizontala a moleculelor de ADN. Aflate in proximitate, procariotele si microbii eucariotici schimba in mod liber si frecvent portiuni de DNA. Secvente de ADN ale bacteriilor endosimbiotice sunt integrate in ADN-ul gazdei, bacteriile imprumuta secvente de ADN de la virusi, virusii de la bacterii, plantele de la bacterii, etc. Procariotele folosesc adesea transferul pe orizontala pentru a se acomoda diferitelor zone ecologice prin utilizarea unor secvente genetice specializate, cum ar fi plasmidele si transpozonii conjugativi. Atat Margulis cat si Shapiro recunosc aportul unor biologi canadieni, Maurice Panisset si Sorin Sonea (un roman nascut la Cluj in 1920), care in 1983 au publicat lucrarea A New Bacteriology[2] in care au argumentat ca bacteriile nu pot fi clasificate pe specii, ca eucariotele, ci apartin unei singure mari categorii. Ei au aratat ca bacteriile nu contin un set fix de ADN ci isi schimba functiile si forma (inclusiv secventa genetica) in functie de conditiile de mediu si, mai mult, ca fac asta in mod instant folosind intregul arsenal de gene disponibile pe care le preia fie de la bacterii moarte sau vii din zona in care se afla.

Exista un volum considerabil de studii care fac o legatura directa intre administrarea antibioticelor si proliferarea rezistentei bacteriilor la acestea. Sa nu uitam ca aceste bacterii sunt in definitiv niste organisme care nu fac decat sa lupte pentru supravietuire si, in mod indirect, pentru perpetuarea speciei. Un articol recent publicat pe phys.org[3]  vorbeste despre inca o cale prin care bacteriile evita efectele antibioticelor, si anume, ele isi schimba ciclul de dezvoltare si inmultire adoptand o stare “dormanta”. Antibioticul de regula afecteaza modul de transcriptie a informatiei din mARN care duce la formarea proteinelor, insa prin adoptarea acestei stari dormante acest proces este suspendat, asta facand antibioticul fara efect. Adoptarea acestei stari de suspendare a activitatii de inmultire nu este rezultatul unor mutatii in genom, ci se pare ca este o caracteristica intrinseca a comportamentului bacteriilor. Dupa ce “pericolul” a trecut, adica nu se mai administreaza antibioticul, bacteriile revin la activitatea normala de inmultire si dau nastere  la bacterii care si ele vor fi susceptibile de a fi atacate de antibiotic in viitor. Parerile intre microbiologi difera: unii spun ca schimbarea aspectului fenotipic este un fenomen stochastic (aleatoriu), altii spun ca o populatie de bacterii contine in permanenta un procent mic de astfel de celule dormante, iar cei de seama lu Shapiro spun ca bacteriile pur si simplu recurg la acest mecanism reversibil atunci cand sunt in pericol, adica este o reactie de adaptare la mediu.

Ironia unui articol publicat pe 11 Aprilie 2016 pe phys.org[4] din paradigma neodarwiniana este ca in timp ce antibioticele sunt considerate ca o forta selectiva ce avantajeaza bacteriile care deja suferisera mutatii aleatorii, pe de alta parte aminteste ca acele mutatii sunt de fapt transfer pe orizontala! Cum spuneam alta data, neodarwinismul ar include tot ce apare nou, doar-doar va supravietui si el. Dar … in zadar.

_______________________________________________________

[1] Shapiro, James Alan. Evolution: A View from the 21st Century. Upper Saddle River, NJ: FT Science, 2011. 91. Print.

[2] Sonea, Sorin, and Maurice Panisset. A New Bacteriology. Boston, MA: Jones and Bartlett, 1983. Print.

[3] http://phys.org/news/2016-03-daily-dose-antibiotics-bacteria-multi-drug.html#nRlv

[4] http://phys.org/news/2016-04-antibiotics-dont-swapping-resistance-genes.html

Mai intai as dori sa-mi cer scuze pentru pauza indelungata care a intervenit. Astazi continuam seria scurta de evidente in sprijinul acuzatiei mele ca sinteza moderna este o dogma, serie la care am fost invitat de catre prietenul meu Edi (“bring it on”). Desi ar fi fost suficient sa amintesc doar o singura dogma care face ca intreaga sinteza moderna sa fie caracterizata astfel, am amintit pana acum de dogma stramosului comun universal si de dogma ca mutatiile aleatorii sunt sursa inovatiilor care duc la aparitia de noi organisme. Astazi vom incheia cu o a treia dogma majora a sintezei moderne si apoi voi oferi o scurta concluzie.

Dogma #3. Selectia naturala a produs diversitatea si complexitatea lumii vii

S-au ridicat nenumarate obiectii fata de ideea ca lumea vie in toata complexitatea si frumusetea ei ar fi opera unor procese aleatorii, a hazardului. Evolutionistii au un fel ciudat de a raspunde acestor obiectiuni spunand ca desi mutatiile sunt aleatorii (adica pur si simplu se produc intamplator, fie ca vrem, fie ca nu) totusi selectia naturala nu actioneaza in acelas fel haotic, ci ca ar exista o anume logica in felul in care selectia naturala fie elimina caracteristicile negative, fie pastreaza si amplifica acele caracteristici care ofera un avantaj supravietuirii organismului. Acest mod de a privi selectia naturala este mostenit de la Darwin care spunea:

“It may be said that natural selection is daily and hourly scrutinising, throughout the world, every variation, even the slightest; rejecting that which is bad, preserving and adding up all that is good; silently and insensibly working, whenever and wherever opportunity offers, at the improvement of each organic being in relation to its organic and inorganic conditions of life.” [Darwin 1872, pp. 82-84]

(trad.) “Putem spune ca selectia naturala scruteaza zilnic, in fiece ora, pe intreg pamantul, observand orice variatie, chiar si pe cea mai neinsemnata; refuzand ceea ce este rau, preservand si inmultind ceea ce este bun; lucrand in tacere si pe neobservate, oricand si oriunde se ofera oportunitatea, la imbunatatirea fiecarei fiinte organice in conformitatea cu conditiile sale organice sau inorganice de viata.”

Prin prisma lui Darwin, selectia naturala apare ca un “creator” care are un scop, o intelegere a vietii si o stiinta in a produce diversificare si complexificare, atribuind selectiei naturale un caracter antropomorfic. Mai tarziu, cand se dezvolta genetica si se inteleg mecanismele de transmitere a caracteristicilor de la o generatie la alta, lucrurile se complica enorm. Sinteza evolutionara moderna realizata pe la mijlocul sec. al xx-lea a cautat sa pastreze gradualismul lui Darwin bazat pe ideea selectiei naturale si sa-l armonizeze cu faptul ca in genom se produc mutatii. In conceptul neodarwinian toate mutatiile sunt aleatorii, adica se produc la intamplare si fara nici o legatura cu nevoile organismului. In acest caz se cuvine sa cerem un raspuns la intrebarile care recurg din aceasta perspectiva. Cum reuseste “selectia naturala” sa distinga o mutatie la una din milioanele sau miliardele de nucleotide care formeaza un genom si sa decida daca este o mutatie pozitiva (folositoare), neutra (fara efect), sau negativa (daunatoare)? Bine stiind ca pentru inovatii functionale care produc noi proteine, organe, etc. este nevoie nu doar de o mutatie ci de o serie impresionanta de mutatii, cum stie “selectia naturala” ca aceasta mutatie pe care o “detecteaza” (fara un microscop electronic !) face parte dintr-o serie de mutatii care vor urma si care vor produce inovatii? La astfel de intrebari nu exista raspuns.

Oamenii de stiinta onesti au recunoscut ca mutatiile aleatorii si selectia naturala nu pot produce nimic. Motoo Kimura a aratat ca majoritatea mutatiilor aleatorii sunt negative sau neutre. Daca sunt negative, ele vor dauna organismului cauzand defectiuni sau moarte. El sugereaza ca un numar semnificativ de mutatii sunt neutre. Ele nu sunt daunatoare organismului si nu sunt eliminate, ci doar se adauga la genom formand, in opinia lui Kimura, o “baza materiala” care poate fi apoi folosita de genom in crearea unor functii noi. Pe linia Barbara McClintock, Motoo Kimura, James Shapiro (ca sa amintesc doar de cei mai cunoscuti) se cristalizeaza o noua intelegere a evolutiei vietii, unde selectia naturala are un rol minim. In legatura cu selectia naturala, Shapiro scrie:

“It is important to note that selection has never led to formation of a new species, as Darwin postulated. Now matter how morphologically and behaviorally different they become, all dogs remain members of the same species, are capable of interbreeding with other dogs, and will revert in a few generations to a common feral dog phenotype if allowed to go wild.”[1]

(trad.) “Este important sa remarcam ca selectia naturala nu a condus niciodata la formarea unei specii noi, cum a propus Darwin. Indiferent cat de diferiti sunt din punct de vedere morfologic si comportamental, toti cainii raman membri ai aceleiasi specii, sunt capabili de imperechere cu alti caini, si se vor reintoarce in cateva generatii catre un fenotip salbatic daca este lasat liber.”

In opinia lui Shapiro, selectia nu are decat un minim rol de purificare, de eliminare a unor erori capabile sa puna viata organismului in pericol. Inovatiile nu provin din mutatii aleatorii asupra carora actioneaza fortele naturii, ale mediului (intelese ca transmitere “pe verticala” a caracteristicilor genomice), ci inovatiile apar prin procese bine coordonate aflate sub controlul celulei. Atat de mult evidentiaza Shapiro capacitatea de auto-reglare si cooperare la nivel molecular si celular, si atat de des foloseste termenul “cognitiv” in dreptul acestor mecanisme de inginerie genetica naturala, incat detractorii sai, printre care Jerry Coyne, il suspecteaza de inclinatie spre creationism sau ID. Dar despre James A. Shapiro voi reveni pe larg cu alta ocazie.

Concluzie

Aceasta scurta serie a fost raspunsul pe care l-am oferit provocarii din partea lui Edi, care a sugerat ca sinteza moderna se bazeaza pe axiome, pe rigurozitate matematica, pe cand pozitia mea era una metafizica bazata pe dogme. Care era “pozitia mea” in aceasta discutie ramane un mister deoarece eu nu m-am lansat in prezentarea vreunei viziuni personale cu privire la chestiunile legate de origini, ci doar m-am exprimat, adeseori foarte categoric, impotriva ideii ca sinteza moderna este “cea mai buna explicatie” pe care o avem la indemana. Titlul acestei serii este o parafrazare a ideii de dogma si se refera la ceea ce George Orwell descria in “84” ca fiind “ceea ce spune partidul” (https://youtu.be/wTFV9w4B0eg). Desigur, libertatea ar trebui sa permita oricui om sa spuna ca 2+2=4, ar trebui sa permita oricarui om de stiinta onest sa spuna deschis, in public, faptul ca sinteza moderna nu reprezinta ceea ce se intampla in realitate in ce priveste dezvoltarea vietii. Din nefericire, interese de ordin ideologic, politic, administrativ sau financiar dicteaza ceea ce se poate spune sau nu in fata micului sau marelui ecran. Si totusi, mai devreme sau mai tarziu, adevarul iese la iveala si “adevarul ne va face liberi”.

_________________________________________________________

[1] Shapiro, James Alan. Evolution: A View from the 21st Century. Upper Saddle River, NJ: FT Science, 2011. 121. Print.

(Dogma 2 – cont.)
Conform sintezei evolutionarea moderne, mutatiile sunt spontane, aleatorii, si indiferente cu privire la necesitatile organismului, ceea ce nu este altceva decat o dogma. Daca se dovedeste ca exista mutatii non-aleatorii care rezulta ca urmare a adaptarii organismului la factorii de mediu sau care rezulta din anumite necesitati ale organismelor, asta ar contrazice in mod definitiv argumentele teoriei evolutiei. In ce masura au mutatiile spontane aleatorii sansa de a se fixa, transmite urmasilor, si raspandi asupra unei intregi populatii? Selectia naturala, se spune, actioneaza la nivelul populatiilor, nu al individului, asadar este important sa examinam probabilitatea ca acest mecanism sa fie efectiv. Folosind modelul matematic elaborat de Fisher, Dr. Lee Spetner, un fizician care a obtinut doctoratul in fizica la MIT in Massachussetts, USA, ne ofera urmatorul calcul.

Sa numim VS (valoare selectiva) acea calitate a unui individ de a avea urmasi peste valoarea medie a unei populatii. Un individ care are VS = 0.1% (sau 0.001) inseamna ca are 0.1% sanse mai multe de a supravietui (a avea urmasi) decat media populatiei, adica are o valoare pozitiva pentru VS. O valoare negativa a VS inseamna ca acel individ are o sansa mai mica de a supravietui comparat cu media populatiei. O mutatie pozitiva are o valoare pozitiva a VS, pe cand o mutatie negativa (daunatoare) are o valoare negativa a VS. Sir Ronal Fisher a demonstrat ca si in cazul unui mutant a carui indice VS este pozitiv, sansele de a supravietui sunt minime.

Urmand formula lui Fisher, Spetner face un calcul al probabibilitatii unei gene de a supravietui. El arata ca intr-o populatie numeroasa, un genom cu un VS de 0.1% va avea 1/500 sanse de a supravietui. Daca ar fi 500 de mutatii cu un VS de 0.1% sansa ca macar una sa supravietuiasca nu ar fi 100%, ci doar 5/8, sau mai exact 1-1/e. Daca ar fi 1000 de astfel de mutatii, sansa ca una sa supravietuiasca ar fi de 6/7. Numai atunci cand ar fi vreo 2500 de mutatii cu VS de 0.1%, sansa ca una sa supravietuiasca ar fi peste 99%. Asadar o mutatie pozitiva nu are sansa de a se raspandi asupra unei intregi populatii decat daca exista un numar foarte mare de mutatii. Calculele lui Fisher au contrazis intuitia lui Darwin ca selectia naturala ar putea prezerva orice variatie, cat de mica, si ca o va multiplica si raspandi asupra unei intregi populatii. Darwin spunea:

 “It may be said that natural selection is daily and hourly scrutinising, throughout the world, every variation, even the slightest; rejecting that which is bad, preserving and adding up all that is good; silently and insensibly working, whenever and wherever opportunity offers, at the improvement of each organic being in relation to its organic and inorganic conditions of life.” [Darwin 1872, pp. 82-84]

In ciuda faptului ca analiza pe care Fisher a facut-o in ce priveste selectia naturala a demonstrat ca  Darwin s-a inselat, sinteza moderna a perpetuat supozitia lui Darwin in teoria proaspat renovata, si a fost publicizata in orice scriere sau manual pentru studenti. In manualul alcatuit de Dobzhansky, gasim:

 “If the carriers of one genotype produce on the average 1000 offspring when the carriers of another genotype produce 999, the difference in the adapttive values will in time bring about a change in the genetic composition of the population.” [Dobzhanky 1951, p. 79]

Aceasta supozitie are valoare doar daca exista un numar semnificativ de mare de organisme care sa aiba acel minim avantaj reproductiv. Altfel, daca este doar un singur mutant, exista sanse de 500/1 ca acea mutatie sa dispara inainte de a cuceri intreaga populatie. O populatie mai putin numeroasa ofera o sansa mai mare unei astfel de raspandiri a unei trasaturi. Dar cu cat o populatie este mai putin numeroasa, cu atat mai mari sansele ca intreaga populatie sa fie distrusa de un dezastru natural, ca un tsunami sau o seceta, pe langa faptul ca sunt mult mai putine sanse ca o mutatie pozitiva sa apara intr-o astfel de populatie saraca. Asadar, per total, sansele ca o mutatie sa apara si sa se raspandeasca intr-o populatie sunt mai mari daca este o populatie numeroasa si, daca exista multi indivizi care manifesta aceeasi mutatie simultan, atunci sunt sanse mari ca mutatia sa se raspandeasca asupra intregii populatii.  In opinia lui Fisher, care a efectuat calculele sale (pur teoretice) la o scara infinita a populatiei, mutatiile adaptive nu reprezinta motorul evolutiei. Teoretic, rata de inmultire ar avea o valoare exponentiala daca toti indivizii ar avea urmasi si nu ar fi limite naturale cum sunt locatia, hrana disponibila, predatori, boli, cataclisme naturale, etc., limite care duc la o stabilizarea a populatiei, la un echilibru. O populatie este considerata “stabila” atunci cand numarul ei nici nu creste exponential, nici nu scade. O populatie in echilibru va avea in medie un urmas la fiecare individ. Daca un individ are 5 urmasi, sansa este ca doar unul din cinci sa supravietuiasca, adica are o sansa de 20% sau 0.2000. In comparatie cu acesta, un mutant (un urmas care a suferit o mutatie) care are o VS de 0.1% va avea o sansa doar cu putin mai mare, de 0.2002 sau 20.02%. Asta nu inseamna ca in mod sigur va supravietui si se va inmulti, ci doar arata ca exista o asemnea sansa.

Motoo Kimura a aratat si el ca marea majoritate a mutatiilor sunt fie negative, adica pun in pericol viata individului, fie neutre, care nu au un efect asupra individului, mutatii care in opinia sa formeaza un rezervor potential de material disponibil pentru driftul genetic si aparitia inovatiilor. Pe baza acestei observatii Kimura a elaborat “teoria neutra a evolutiei” (care este in mod clar deosebita de modelul Neo-Darwinian), teorie inca neconfirmata empiric si care ramane controversiala la aceasta ora. Cert este ca modelul propus de Neo-Darwinism cu privire la CUM functioneaza evolutia nu are sprijin empiric, ci este promovat in mod dogmatic ca “fapt” care trebuie acceptat. Prin credinta.

(va urma)

Intr-o replica adresata in principal mie, desi au fost si altii care s-au simtit vizati, amicul Edi sugereaza ca as face o “confuzie fundamentala” intre axioma si dogma. Dansul vorbea de pe pozitia de adept al Neo-Darwinismului care, in conceptia sa, se bazeaza pe axiome, pe cand eu, care ma situez pe o pozitie critica fata de Neo-Darwinism, eram caracterizat ca fiind un sclav al dogmei. Eu am raspuns cu ceva de genul “pot sa demonstrez ca Neo-Darwinismul este o dogma”, la care a urmat replica “bring it on, make my day”. Voi incerca sa raspund invitatiei cu aceasta serie scurta de articole pe tema “Cand 2+2=5”.

DEX-ul descrie dogma ca fiind:  1.Învățătură, teză etc. fundamentală a unei religii, care nu poate fi supusă criticii. 2. Teză, doctrină politică, științifică etc. considerată imuabilă și impusă ca adevăr incontestabil. 

Neo-Darwinismul nu este o religie, dar este o teza, o doctrina care este considerata imuabila si este impusa ca adevar incontestabil, nu atat de oamenii de stiinta, cat de activistii materialisti. Desi in aparenta se face caz de “metoda stiintifica” folosita, cunoscuta si ca naturalism metodologic, Darwinismul si Neo-Darwinismul sunt perfuzate de aluzii care il vizeaza intr-un fel sau altul pe Dumnezeu, asa cum am amintit intr-un articol precedent. Neo-Darwinismul se sustrage nepermisibil de la principiul falsificabilitatii stabilit de Karl Popper. Scuza invocata de regula este ca “evolutia lucreaza pe perioade a milioane de ani, de aceea nu se poate testa in laborator”. Cu toate acestea, cand evidentele empirice arata fara dubiu modificari extrem de rapide, Neo-Darwinismul aduce noi ipoteze pentru a explica si aceste evolutii rapide si a mentine infailibilitatea teoriei, ceea ce de fapt rezulta intr-o teorie nefalsificabila si nestiintifica. Amintesc in cele ce urmeaza cateva dogme ale Neo-Darwinismului.

Dogma1. Stramosul comun universal

Pana la mijlocul secolului al XIX-lea “argumentul din design” era larg acceptat. William Paley ofera in cartea sa, Teologia Naturala (1802), argumente solide in favoarea unui Creator ca sursa si sustinator al vietii. Darwin, care a citit lucrarile lui Paley in anii formarii sale academice si a fost de acord cu ideea unui Creator,  in urma calatoriei de cinci ani in jurul lumii pe goeleta Beagle concepe ideea ca nu a fost nevoie de un Creator, ca speciile pe care le-a observat se trageau din alte specii, ca ele s-au diferentiat de stramosii lor prin izolare geografica si adaptare la noul mediu, asta ducandu-l la ideea ca toate speciile se trag din stramosi comuni. Fara sa aiba o explicatie in ce priveste mecanismele modificarii organismelor si ereditatii, Darwin concepe ideea descendentei cu modificare pe baza selectiei naturale. Conceptia de selectie naturala a izvorat din ideea ca in natura exista o constanta lupta pentru supravietuire si ca in aceasta lupta cei slabi sunt eliminati, pe cand cei puternici rezista si sunt capabili sa se inmulteasca. El a sustinut ca daca se merge inapoi in timp, se poate trage concluzia ca toate speciile descind de fapt dintr-un singur stramos comun, un organism unicelular. Acesta este un exemplu de gandire inductiva, la care Karl Popper (1902-1994) atrage atentia ca nu este modul corect de investigatie a naturii pentru ca poate duce la concluzii gresite. Popper stabileste principiul falsificabilitatii ca mod de validare a unei teorii. Observatiile sunt urmate de ipoteze, care apoi sunt supuse testarii empirice, si abia dupa ce ipotezele se dovedesc a oferi rezultate constante, se contureaza o teorie, care si ea ramane mereu sub imperiul testarii si verificarii. Pe masura ce noi date si descoperiri devin disponibile, teoriile se confrunta cu acestea si daca nu rezista noilor evidente, ele trebuie abandonate. Totusi, conceptul unui stramos comun universal nu a fost, si nici nu poate fi, testat in mod empiric. Nu se cunoaste nici macar presupusul stramos comun al omului si cimpanzeului, cu atat mai putin se poate scruta un trecut al vietii estimat la o vechime de 3.5 miliarde de ani. A te atinge insa de acest precept, a-l expune ca ceva ce tine mai mult de domeniul povestilor, este tabu. La fel de tabu este orice mentiune a ideilor de Dumnezeu sau creatie, asa cum de curand s-a intamplat cu un articol publicat si apoi retras datorita reclamatiilor. Ideea stramosului comun universal este impusa prin, si de catre, comunitatea stiintifica fara nici un test empiric. “Este singura si cea mai buna explicatie posibila”, spun evolutionistii, dar asta este doar o dogma care trebuie acceptata (prin credinta).

Dogma 2. Mutatiile aleatorii sunt sursa inovatiilor care duc la aparitia de noi organisme

Dupa inceputul timid dar genial al lui Gregor Mendel (1822-1884) de a descifra mecanismul de transmitere ereditara a caracteristicilor unui organism, Hugo de Vries (1848-1935) redescopera lucrarile lui Mendel si le supune la test. El conduce si propriile sale experimente si descopera ca inovatii transmisibile apar uneori in mod neasteptat, ceea ce l-a determinat sa inventeze termenul de “mutatii”. Ceea ce el si altii descopera nu sunt totusi acele modificari la care se gandise Darwin, asadar ei nu au considerat ca mutatiile erau ceea ce lipsea in teoria lui Darwin, ceva ce ar fi explicat sursa inovatiilor. Unii au propus sa se renunte la ideea de selectie naturala si au avansat alte teorii modeste care sa explice descendenta, totusi, Darwinismul nu a fost inlocuit cu altceva. Confruntat cu noile descoperiri care aveau de-a face cu transmiterea genetica a caracteristicilor individuale, Darwinismul se afla in complete ruina si avea nevoie de o reparatie capitala pe la anii 1930. La una din conventiile Societatii Americane de Geologie in 1941, s-a ridicat problema unificarii eforturilor diferitilor oameni de stiinta din genetica, paleontologie, taxonomie, etc. pentru a se reformula o teorie a evolutiei care sa tina cont de cunostintele la acea ora, astfel se grefeaza pe scheletul teoriei lui Darwin ceea ce avea sa fie cunoscuta ca Sinteza Evolutionara Moderna,  sau in limbaj popular Neo-Darwinism. Printre protagonistii acestei coalitii se numara geneticienii Theodosius Dobzhansky si G. Leddyard Stebbins, paleontologii George Gaylord Simpson si Glen L. Jepsen, zoologii Ernst Mayr si Julian Huxley, si matematicienii geneticieni Sir Ronald A. Fisher si Sewall Wright.

Neo-Darwinismul a respins ipoteza lui Darwin (desi Darwin a intuit corect) ca mediul ar influenta sau determina modificari genetice transmisibile, si mai ales a respins mostenirea caracteristicilor dobandite de un organism in cursul vietii, idee care venea de la Lamark si pe care Darwin a acceptat-o intr-o anumita masura. Cunoscandu-se componenta genelor si diferenta dintre celulele somatice si cele germinale (reproductive), Neo-Darwinistii au sustinut ca inovatiile care se transmit sunt cele care se produc in celulele germinale prin mutatii aleatorii.  Insa capacitatea mutatiilor aleatorii de a produce informatie noua specifica si functionala este o dogma! Cateva explicatii sunt necesare.

Despre sistemele de informatie care stau la baza tuturor proceselor vietii voi reveni alta data, pe larg. Aici amintesc doar ca la vremea cand a fost elaborata sinteza evolutionara moderna, mutatiile nu aveau sensul largit de astazi, ci erau intelese ca fiind greseli de copiere a ADN-ului in procesul de reproducere. Aceste erori, care se produc cu un ritm de aproximativ 1 greseala la 10000 de copieri, a fost singura optiune a Neo-Darwinistilor de a explica dezvoltarea vietii de la un organism unicelular la complexitatea formelor de viata observabile. Caracteristic acestei dogme este ideea ca mutatiile se produc la intamplare si nu au nici o legatura cu nevoile organismului. Astazi stim ca mutatiile sunt in general daunatoare organismului, arareori sunt de un adevarat folos si uneori sunt pur si simplu letale. O mutatie pozitiva este acea mutatie care ofera un avantaj organismului in vederea reproducerii si supravietuirii. Urmand intuitia lui Darwin, care credea ca selectia naturala prezerva chiar si cea mai slaba modificare pe care apoi o multiplica la scara unei intregi populatii, Neo-Darwinismul a pus mare pret pe aceste mutatii singulare, extrapoland ca selectia naturala le retine una cate una in genom pana cand ele sunt capabile sa duca la schimbari majore. Fisher si Wright au fost printre parintii geneticii populatiilor, dar niciodata nu s-au inteles intre ei, avand conceptii total opuse cu privire la mecanismul evolutiei. Ambii au elaborat modele matematice, pur teoretice, prin care doreau sa ofere suport teoriei lui Darwin. In timp ce Wright era un adept al mutatiilor aleatorii care nu au nici o legatura cu nevoile organismului, Fisher sustinea ca mediul este acel ce determina mutatii adaptive in genom. Fisher a calculat probabilitatea ca o mutatie pozitiva sa se fixeze, transmita, si apoi sa caracterizeze o intreaga populatie si a avertizat ca o singura mutatie nu are aproape nici o sansa sa fie selectata si sa se fixeze intr-o populatie, ci este nevoie de un sir considerabil de mutatii pozitive succesive, ceea ce nu s-a observat niciodata pana acum. Calculele facute de Fisher arata ca Darwin a gresit cand a crezut ca orice modificare, cat de mica, va fi selectata si va fi transmisa urmasilor, ceea ce de altfel a crezut si Dobzhansky. Fisher a fost adeptul mutatiilor adaptive, ca raspuns al organismului fata de stringentele mediului. Cum unii adepti ai neo-darwinismului bat moneda pe faptul ca teoria evolutiei se bazeaza pe modele matematice, in articolul urmator voi expune o mostra de calcul al probabilitatilor in genetica bazat pe teoria lui Fisher.

(va urma)

Imi cer scuze daca titlul a indus pe cineva in eroare, caci nu despre vreo femeie este vorba aici. In articolul trecut am amintit cate ceva despre naturalismul metodologic si despre decizia judecatorului Jones in procesul din Dover, PA, care a decis ca Intelligent Design nu este “stiinta” ci este o ipoteza alternativa netestabila (“an untestable alternative hypothesis”). Astazi va propun sa privim la tendintele tot mai vizibile manifestate de catre unii savanti si filosofi de indepartare de la principiile formulate concis de Karl Popper, care a sustinut ca o teorie trebuie sa fie falsificabila pentru a fi stiintifica. Acest principiu, care este parte integranta din naturalismul metodologic, este adesea invocat de cei care critica “creationismul stiintific”, pe buna dreptate –as zice, aratand ca preponentii creationismului stiintific sau al Intelligent Design nu includ posibilitatea sau procedeul prin care teoria lor ar putea sa fie falsificata. Intrebarea se pune: in lumea stiintei se aplica in mod consecvent acest principiu?

In martie 2014 a fost lansata o stire care a provocat valuri de admiratie[1]. Echipa de cercetatori care lucrează la observatorul Amundsen-Scott locat la Polul Sud, folosind telescopul BICEP2, a identificat un “val gravitațional” pe harta radiatiei de microunde prezenta pretutindeni in Cosmos, val care a fost considerat o evidenta in favoarea teorie inflației si a teoriei Big Bang. Desigur, o astfel de stire nu putea sa nu fie subliniata si pe oxigen2, unde Ianis a postat linkuri catre doua articole care descriau evenimentul. Ceea ce nu s-a mai postat pe oxigen2 este ce a urmat acelui anunt. In luna mai 2014, respectiv pe 22 mai[2] si 28 mai[3], au fost publicate rezultatele obtinute de doua echipe de cercetatori care, lucrand independent una de alta, au reanalizat datele si le-au comparat cu alte date mai noi provenite de la telescopul orbital Planck. Ei au demonstrat ca presupusul “val gravitational” putea foarte bine sa fie rezultatul interferentei prafului cosmic prezent in galaxia noastra, amanunt pe care modelul bazat pe datele oferite de BICEP2 nu l-a luat in calcul. Astfel, gogoasa prezentata in mod pripit in martie 2014 s-a dezumflat. Graba celor de la BICEP2 a fost demascata de diversi comentatori,[4],[5]. Teoria inflatiei inca asteapta o validare a predictiei sale ca un astfel de “val gravitational” exista, insa nu si critica sa din partea unor filozofi si oameni de stiinta.

Paul Steinhardt ofera o analiza critica intr-un articol aparut in Nature.[6] “Incidentul BICEP2”, cum il numeste el, denota un adevar despre teoria inflatiei despre care nu se prea vorbeste. Teoria inflatiei, care este o extensie a teoriei cosmologice Big Bang, este perceputa ca avand puternice valente predictive. Daca descoperirea acelui “val gravitational” in martie 2014 ar fi constituit “dovada sigura” a confirmarii predictiei facuta de teoria inflatiei, ar fi fost normal, ar spune cineva, ca ne-descoperirea lui sa duca la abandonarea teoriei. Asa lucreaza stiinta in mod normal. Totusi, unii promotori ai teoriei inflatiei, care au sarbatorit stirile propagate in martie 2014, au afirmat ca teoria sta in picioare si cu, si fara, descoperirea unui “val gravitational”. Cum asa?

Raspunsul oferit de promotorii teoriei inflatiei este considerat de Steinhardt ca “alarmant”: teoria inflatiei este atat de “elastica” incat este imuna testarilor observationale si experimentale. Mai intai, teoria se bazeaza pe o particula teoretica numita inflatron, ale carei proprietati pot fi “ajustate” incat sa produca practic orice rezultat. Apoi, inflatia nu produce un univers cu proprietati uniforme, ci duce efectiv la posibilitatea a nenumarate universuri cu nenumarate caracteristici fizice. Lasand la o parte faptul ca nu avem nici o posibilitate de a observa si testa existenta lor, intr-un astfel de multivers, tot ce este posibil din punct de vedere fizic sa se intample, se va intampla de un numar infinit de ori. Nici un experiment nu poate elimina o teorie care permite orice rezultat imaginabil. Asadar, conclude Steinhardt, teoria inflatiei este de fapt o paradigma nefalsificabila, si ca atare nu are nici o semnificatie stiintifica. Cautarea “valurilor” gravitationale este departe de a fi abandonata. Cel putin opt experimente, incluzand BICEP3, Keck Array si Planck, sunt deja in desfasurare. Sa speram ca in viitor, inainte de a veni in mod pripit cu presupuneri si asertiuni fara acoperire, mai intai studii serioase sa fie examinate prin peer review, verificate experimental, si abia apoi sa fie aduse la cunostinta publicului platitor.

Desigur, Richard Dawid, un teoretician fizicist si filosof al stiintei, si Sean Carrol, teoretician fizicist si cosmologist, au reactionat impotriva criticii lui Steinhardt argumentand ca este timpul sa se renunte la stringentele popperiene impuse metodei stiintifice de a valida ipotezele prin experimente empirice[7], si ca o teorie ca aceea a inflatiei poate fi verificata prin argumente filosofice si probabilistice invocand analiza Bayesiana, o metoda statistica de a sugera probabilitatea ca o anume explicatie se potriveste cu un anume set de date[8].

George Ellis si Joe Silk au reafirmat insa intr-un articol inflamatoriu publicat in Nature in decembrie 2014[9] ca incercarile de a scuti teoriile speculative despre Univers de verificare experimentala submineaza stiinta. Ei spun:

“Faced with difficulties in applying fundamental theories to the observed Universe, some researchers called for a change in how theoretical physics is done. They began to argue — explicitly — that if a theory is sufficiently elegant and explanatory, it need not be tested experimentally, breaking with centuries of philosophical tradition of defining scientific knowledge as empirical. We disagree. As the philosopher of science Karl Popper argued: a theory must be falsifiable to be scientific.”

(trad) ”Confruntati cu dificultati in a aplica teoriile fundamentale la Universul observat, unii cercetatori au solicitat sa se modifice modul in care se practica fizica teoretica. Ei au argumentat – in mod explicit – ca daca o teorie este suficient de eleganta si explanatorie, nu are nevoie sa fie testata experimental, rupandu-se de secole de traditie filosofica in care cunoasterea stiintifica este cea de natura empirica. Nu suntem de acord. Asa cum a argumentat filosoful stiintei Karl Popper: o teorie trebuie sa fie falsificabila pentru a fi stiintifica.”

Printre campionii propagarii ideii ca “eleganta este suficienta” se afla unii promotori ai teoriei numita “string theory”. Deoarece “string theory” este considerata ca fiind singura optiune care elimina contradictiile si explica reunificator cele patru forte fundamentale, ei cred ca este musai ca aceasta teorie contine un sambure de adevar, chiar daca se bazeaza pe niste dimensiuni si proprietati pe care nu le putem observa. La fel, unii astro-fizicieni pledeaza pentru abandonarea verificarii experimentale a unor ipoteze grandioase care invoca miriade de universuri, realitati paralele quantice, sau concepte care speculeaza ce a fost inainte de Big Bang. Fizica teoretica devine tot mai mult un teren straniu intre fizica, matematica si filosofie, fara sa satisfaca stringentele niciuneia dintre ele.

Aceste dueluri de la distanta intre aparatorii empiricismului si impotrivitorii lui, si mai ales articolul incediar publicat in Nature de Ellis si Silk, au determinat organizarea la Munchen intre 7-9 decembrie 2015 a unei conferinte cu titlul “Why Trust a Theory? Reconsidering Scientific Methodology in Light of Modern Physics”[10] (“De ce sa ai incredere intr-o teorie? Reconsiderand metodologia stiintifica in lumina fizicii moderne”). Organizata de Richard Dawid si avand pe Ellis si Silk printre co-organizatori, conferinta a adus la masa discutiilor atat fizicieni cat si filosofi ai stiintei (in ciuda declaratiei lui Hawking ca “filosofia a murit”). Biologul si filosoful Massimo Pigliucci ofera pe blogul sau un raport al prezentarilor diferitilor autori, inclusiv propria sa prezentare in Power Point[11]. Chiar daca nu s-au conturat concluzii, conferinta a avut meritul sa deschida un dialog necesar.

Pe de o parte, cei care pledeaza pentru confirmarea ne-empirica a teoriilor stiintifice invocand, dintr-o perspectiva Bayesiana, farmecul si eleganta unei teorii ca fiind suficiente pentru a-i oferi validitate stiintifica, fac aceasta datorita imposibilitatii in care se afla de a obtine verificari empirice. Se intelege ca in spatele acestei pozitii se afla imense interese financiare. Daca primesti sume enorme ca burse de cercetare stiintifica dar nu poti oferi dovezi empirice pentru a-ti valida teoriile, esti in pericolul ca maine sa ramai fara bani si fara servici. Si atunci vei invoca argumente filosofice care sa contrazica necesitatea verificarii empirice. Insa cei care raman de partea popperismului (mai sunt numiti si “popperazzi”), stresati fiind si de umbra amenintatoare a sceptrului de sorgine creationist, afirma ca aceasta interpretare laxa a metodologiei cercetarii este in detrimentul stiintei si creeaza confuzie in demarcarea dintre stiinta si pseudo-stiinta. Daca o teorie care nu se poate demonstra empiric este “stiintifica” prin frumusetea si eleganta ei, de ce nu ar fi la fel de stiintifica teoria Intelligent Design? Nu este si ea frumoasa si eleganta?

Inclin sa ader la opinia lui David Gross, laureat al premiului Nobel pentru fizica in 2004 si primul vorbitor la conferinta de luna trecuta de la Munchen. Prezentarea lui a avut titlul “Ce este o teorie?”. Pornind de la observatia ca de-a lungul timpului fizica si filosofia s-au indepartat una de alta (vezi comentariul devenit clasic al lui Feynman despre filosofie, pasari si ornitologie), Gross exprima totusi admiratie pentru pionierii fizicii si relativitatii cuantice care erau bine versati in filosofie, si considera ca filosofia si fizica au inca multe sa-si spuna reciproc. El a afirmat ca trebuie sa facem deosebire intre paradigma, teorie, si model. Teoriile stiintifice au desigur valoarea lor in cercetarea stiintifica, insa validarea lor depinde de evidenta empirica. De aceea premiile Nobel sa acorda mai repede pentru experimente, pe cand pentru teorii se asteapta ceva vreme. Teoriile sunt ieftine, insa experimentele costa bani seriosi. O teorie se poate valida experimental, empiric, insa o paradigma nu. In opinia lui Gross, mecanica fizica sau cuantica nu sunt teorii, ci paradigme. De exemplu mecanica cuantica nu poate fi testata in mod direct. Desi Gross este de acord cu Dawid ca exista argumente serioase, ne-empirice, in favoarea teoriei “string theory” (nu gasesc o traducere buna in limba romana), care este de fapt o paradigma, Gross aminteste ca subiectul principal al discutiilor din cadrul conferintei din Munchen nu este aspectul ideologic, ci unul practic, al limitelor cunoasterii: fizica teoretica face predictii mult in afara posibilitatii actuale de testare empirica, la nivele atat de inalte ale energiei incat toate fortele cunoscute, inclusiv ale gravitatiei, se unifica, se contopesc (10^28 eV, pe scara Planck). Deoarece fenomenele fizice se inteleg ca valori ale energiei, fizicienii extrapoleaza concepte teoretice la nivele extrem de ridicate ale energiei, insa experimentele se limiteaza doar la nivelul energie^2, deaceea ele nu pot fi extrapolate la nivele foarte inalte ale energiei. Acesta este un fapt al naturii, si, cum spune Pigliucci, probabil o limitare fundamentala a accesului epistemic uman la cunoasterea naturii. Si atunci, teoreticienii fie se dau batuti, fie vor recurge la extrapolari si experimente de gandire. Ori, vor adopta strategii folosite in alte domenii, cum ar fi matematica, unde frumusetea si eleganta logica este un criteriu pentru succes.

Aplicatia pe care vreau s-o fac in incheiere este in legatura cu teoria evolutiei. Las la o parte faptul ca nu exista o “teorie a evolutiei” in adevaratul sens, ci exista diferite teorii care sunt incluse sub umbrela acestei paradigme, chit ca se contrazic unele pe altele daca iti iei timp si le analizezi. Nu ma refer nici la intelegerea vaga a publicului larg evanghelic american, de genul “este doar o teorie”. Intrebarea serioasa pe care ar trebui sa si-o puna orice om de stiinta cu bun simt este ceea ce aminteam intr-un articol mai vechi: este teoria evolutiei un concept, sau un precept? Este intr-adevar o teorie stiintifica, falsificabila si demonstrata empiric, sau este o paradigma atat de elastica ale carei parametri sunt in permanenta ajustabili astfel incat sa produca orice rezultat s-ar dori, fiind astfel nefalsificabila? Sa judecam cateva fapte.

Teoria evolutiei a lui Darwin (TE) a presupus ca viata a evoluat in mod continuu, de la aparitia vietii din materiale inorganice, pana la varietatea si complexitatea formelor de viata existente, unde motorul evolutiei a fost selectia naturala care a actionat pe modificarile aparute accidental care s-au dovedit a fi benefice pentru un anumit organism in lupta pentru supravietuire. Realitatea? Nu exista nici o dovada empirica a aparitiei vietii din materia inorganica, nu exista nici o dovada empirica a evolutiei continue a vietii (raportul fosil este in mod serios stirbit si incomplet), si nu exista nici o dovada empirica a faptului ca selectia naturala ar fi putut crea complexitatea formelor de viata existente.

Sinteza moderna evolutionara, sau SET (standard evolutionary theory), formulata prin anii 1930-1940, a preluat in mare ideile teoriei darwiniene si le-a pus impreuna cu ideile mendeliene de transmitere genetica a caracteristicilor speciilor de la o generatie la alta, unde motorul evolutiei a inclus generarea de inovatii genetice prin mutatii aleatorii favorabile si apoi selectia naturala care a actionat asa cum a afirmat TE a lui Darwin. Evolutia, in conceptia SET, era definita ca “modificarea frecventei allelelor” in genom si transmiterea lor pe cale ereditara. Realitatea? Biologia moleculara a demonstrat ca nici macar teoretic nu a fost posibila acumularea de mutatii aleatorii favorabile, deoarece marea majoritate a mutatiilor sunt negative, daunatoare. Nu exista nici o dovada empirica a modului cum s-au format moleculele de ARN si ADN, nici o dovada empirica a evolutiei prokariotelor in eukariote, asta fiind doar prima din nenumaratele “trepte” ale evolutiei lasate nerezolvate de SET, nici o dovada empirica a unei evolutii actuale ale organismelor, in sens macroevolutionar. Speciatia nu este o dovada pentru macroevolutie ci este o dovada pentru capacitatea de adaptare a organismelor la medii naturale diverse. Mai nou, s-a revizuit conceptul de mutatie si acum sunt incluse aspecte care se pare ca nu au de-a face cu ideea de “aleatoriu”, cum ar fi recopierea unor segmente intregi de ADN, sau chiar dublarea intregului genom, transferul “pe orizontala” a unor portiuni de ADN de la un organism la altul sau in interiorul genomului (transfer care se pare ca este determinat pe baze biochimice), etc. Desigur, “teoria neutrala a evolutiei” formulata de Kimura si Ohno au fost “peticite” pe paradigma SET, cum la fel s-a procedat cu observatiile lui Shapiro in ce priveste capacitatea de auto-inginerie genetica a organismelor, dar acestea sunt incercari de extindere a elasticitatii paradigmei evolutionare. Dar chiar si in randul evolutionistilor, se cere acum pe fata o reevaluare a teoriilor, asa cum aminteste articolul din Nature din octombrie 2014[12].

Ceea ce se propune astazi este nevoia unei teorii evolutionare extinse, sau EES (extended evolutionary synthesis), care sa revizuiasca conceptele vechi pe baza celor mai noi date revelate de observatii si experimente. Se cer a fi evaluate si incluse fenomene ce tin de neolamarkism, de epigenetica, si de dezvoltarea embrionara (Evo-Devo), dar ramane intrebarea: cum poti asimila si unifica observatii si teorii care se contrazic reciproc? Desigur, sunt unii evolutionisti care nu recunosc nevoia unei revizii in ce priveste SET. Ei sustin ca sugestiile propuse de noua paradigma EES au fost deja luate in calcul si sunt studiate deja in cadrul SET, dar controversele continua, in ciuda popularizarii ideii ca de fapt “nu exista o controversa” intre oamenii de stiinta.

Personal, nu contest descoperirile in biologie, microbiologie, biochimie sau genetica. Doar ca le consider ca piese ale unui puzzle urias din care cunoastem prea putin si care ne eludeaza deocamdata capacitatea de a intelege procesele vietii. Nu sunt de acord cu unii (ca Dawid, de exemplu) ca devreme ce teoria evolutiei (ce-o fi insemnand ea) este singura teorie acceptata la ora actuala (de fapt, este o paradigma care s-a impus prin metode si din motive care nu pot fi discutate intr-un articol ca acesta), si pentru ca ofera o explicatie “frumoasa si eleganta” la chestiunea originilor, ea este si stiintifica. Ma inscriu asadar la Academia de Politie Popperiana. Din principiu!

[1] http://www.nature.com/news/telescope-captures-view-of-gravitational-waves-1.14876

[2] http://arxiv.org/abs/1405.5857

[3] http://arxiv.org/abs/1405.7351

[4] http://www.outerplaces.com/science/item/4190-confirmation-of-big-bang-theory-might-just-have-been-space-dust

[5] http://www.nature.com/news/big-bang-finding-challenged-1.15352

[6] http://www.nature.com/news/big-bang-blunder-bursts-the-multiverse-bubble-1.15346

[7] http://edge.org/response-detail/25322

[8] http://www.mcmp.philosophie.uni-muenchen.de/people/faculty/dawid_richard/index.html

[9] http://www.nature.com/news/scientific-method-defend-the-integrity-of-physics-1.16535#/b5

[10] http://www.whytrustatheory2015.philosophie.uni-muenchen.de/index.html

[11] https://platofootnote.wordpress.com/2015/12/08/why-trust-a-theory-part-i/

[12] http://www.nature.com/news/does-evolutionary-theory-need-a-rethink-1.16080#/supplementary-information

Continuam evaluarea a ceea ce eu am numit “mitul stramosului comun”, a supozitiei ca viata in toata varietatea formelor pe care le observam provine dintr-o prima celula, o prokariota. In opinia mea nu se poate desparti abiogeneza de teoria evolutiei (cum poti sa explici evolutia vietii cand nu stii ce este viata?), dar pentru ca adeseori am auzit replica “evolutia nu are treaba cu abiogeneza”, ma limitez doar la a reaminti ca toate procesele legate de aparitia, maturizarea si inmultirea celulei sunt dirijate de pachetul de informatii din ADN (de asemenea din mitochondria, in cazul eukariotelor). Formarea primei prokariote din elemente inorganice este implauzibila si nedemonstrabila, pentru ca insasi formarea ADN-ului, a lichidului citoplasmic, a ribozomilor si a membranei sunt conditionate de informatie a carei existenta este necesara aprioric. Problema existentei apriorice a informatiei in celula, chiar si la acest nivel prokariotic, depaseste capacitatea actuala de intelegere a celor mai buni informaticieni cu privire la posibilitatea ca informatia sa fie codata si transmisa prin intermediul unor compusi chimici.

Nucleotidele care formeaza ADN-ul nu se gasesc liber in natura, ele nu exista de sine ca niste fulgi de nea care cad din cer. Ce este mai interesant este ca nu exista nici un proces deterministic in formarea acelor perechi ale bazelor (adenina cu timina) si (guanina cu citosina), nu exista niste caracteristici chimice care sa justifice aceasta afinitate intre bazele amintite. Tocmai lipsa unui proces deterministic in formarea ADN-ului a fost motivul pentru care sinteza moderna a sugerat ca “motorul evolutiei” sunt mutatiile aleatorii + selectia naturala, dar experimentele de laborator nu au demonstrat asa ceva (Spetner, 1997, 2014).

In general se considera ca prokariotele au fost primele forme de viata care au aparut in urma cu aproximativ 3.8 miliarde de ani si ca cyanobacteriile au evoluat capacitatea de fotosinteza, prin care se elibereaza oxigen, si astfel s-a format atmosfera habitabila a Pamantului, bogata in oxigen, care a permis aparitia eukariotelor in urma cu aproximativ 2.8 miliarde de ani. Totusi, un studiu publicat in revista Nature in 2011 sugereaza ca nivelul de oxidare  a magmei (si implicit nivelul de oxigen) in perioada numita Hadean (4 miliarde de ani in urma) era similar cu cel de astazi, asadar prezenta oxigenului in atmosfera nu datoreaza nimic activitatii prokariotelor, cel putin nu in mod primordial.

Aparitia eukariotelor reprezinta pentru neo-darwinism o enigma inca nerezolvata, cum este si aparitiei vietii si a primului genom. Cum a fost posibil ca prin mutatii aleatorii si selectie naturala celulele prokariote sa adauge la genomul lor o imensa cantitate de informatie noua care sa permita sintetizarea a mii de proteine noi caracteristice eukariotelor? Motoo Kimura, in procesul de elaborare a teoriei neutre a evolutiei moleculare, a demonstrat ca majoritatea mutatiilor aleatorii sunt negative si duc fie la moartea organismului, fie sunt eliminate de selectia naturala. Dintre mutatiile care nu sunt negative, majoritatea sunt neutre, adica nu afecteaza fenotipul. Iar mutatiile aleatorii cu adevarat pozitive sunt in numar extrem de redus si cad intr-o zona “invizibila”, ca atare nu sunt selectabile de selectia naturala, ceea ce invalideaza conceptul neo-darwinian.

Incapacitatea neo-darwinismului de a evidentia o evolutie graduala pe verticala de la o specie la alta a determinat-o pe Lynn Margulis, profesoara emerita de biologie la Universitatea din Amherst, MA, USA (sotia renumitului Carl Sagan), sa caracterizeze neo-darwinismul ca “o aberatie invechita cu potential periculos” care trebuie sa fie eliminata pentru ca stiinta sa poata raspunde la intrebari de baza, cum ar fi: care este explicatia faptului ca raportul fosil arata o tentinta puternica de stasis a speciilor, sau cum e posibil ca o specie sa derive din alta specie. Margulis propune in cartea publicata in 1970, Origin of Eukaryotic Cells, o teorie a endosimbiozei, conform careia celule complexe ca eukariotele s-au produs prin cooperare si simbioza prokariotelor. Desi Margulis a fost la inceput ridiculizata pentru teoria ei, astazi este un concept larg acceptat pe baza comparatiilor morfologice si genomice care arata asemanari intre bacterie si mitochondria. Asadar, a evoluat mitochondria prin endosimbioza? Ce evidente se aduc?

Ca in majoritatea cazurilor, nu exista evidente in sens empiric, experimental, ci doar “prezumtii educate” (educated guesses) facute pe baza comparatiilor morfo-genomice, ceea ce nu-l impiedica pe Michael W. Grey sa dicteze “the mitochondrion is of unquestioned bacterial ancestry” (mitochondria are in mod incontestabil o origine bacteriala). Incontestabil?

Exista desigur asemanari intre bacterie si mitochondria:

• mitochondria se naste din mitochondrie, (dupa cum si bacteria se naste din bacterie) pe baza unui ADN circular asemanator cu al bacteriei
• mitochondria are propriul aparat de decodare si translatie a ADN-ului si ARNm-ului (diferit de cel din nucleul citoplasmic), producand proteine proprii
• ribozomii mitochondriali si moleculele de RNAt (de transfer) sunt similari cu cei ai bacteriilor
• exista asemanari in componenta membranei duble ale mitochondriei si bacteriei (Gram negativ)

Aceste asemanari par sa fie relevante, dar sunt suficiente pentru a trage o concluzie? Exista destule obstacole si nelamuriri. De exemplu, desi mitochondria produce cateva proteine de care are nevoie, marea majoritate a proteinelor (99%) necesare proceselor in mitochondrie sunt produse in afara ei, pe baza ADN-ului din nucleul celulei, dupa care proteinele sunt importate in mitochondrie (Endo and Yamano 2010). Acest proces de sintetizare a proteinelor este in mod clar diferit de cel al prokariotelor.

O alta deosebire importanta este de ordin fiziologic. De regula, prokariotele nu exporta moleculele de ATP pe care le produc, ci le pastreaza pentru energia proprie necesara proceselor metabolice, fiind organisme de sine statatoare, adaptate timp de un miliard de ani (inainte sa apara eukariotele, se zice) pentru a-si perpetua specia. Mitochondria, pe de alta parte, produce si ea ATP, dar exporta aceste molecule in afara ei pentru ca celula eukariota “gazda” sa aiba energia necesara functiilor sale. Cum se face acest export de molecule ATP (si in acelas timp import de molecule ADP, care sunt materia prima din care este produs ATP) prin membrana mitochondriei, caci in mod normal membrana este impermeabila si aceste molecule nu pot circula liber din afara inlauntru, si invers? Berg et al., 2002 si Komarov, 2005 descriu acest proces. Sunt doua bariere care trebuie sa fie trecute, cate una in cei doi pereti, interior si exterior, ai membranei mitochondriei. Mai intai molecula de ATP este trasportata prin intermediul unei proteine specifice de transport (ATP-ADP translocase) din interiorul mitochondriei in spatiul inter-membranal, si aceasta miscare este sincronizata perfect cu introducerea in spatiul inter-membranal a celulei de ADP din afara mitochondriei. Pasul urmator sau obstacolul urmator, trecerea moleculei ATP prin membrana exterioara inspre citosolul eukariotei, se face printr-un pasaj securizat electric (porina mitochondriala).

In procesul de endosimbioza, se sugereaza ca o prokariota a “inghitit” complet o alta prokariota, fara insa a o digera, dupa care se formeaza in timp (cum anume se formeaza, nu se spune) o relatie de cooperare intre cele doua organisme. Apoi se speculeaza ca acest mutant se inmulteste si se diversifica, ducand in timp la evolutia mitochondriei. Dar, face sens din punct de vedere darwinian ca o prokariota care a “inghitit” o alta prokariota sa o pastreze fara sa aiba un avantaj de pe urma ei? Daca o prokariota este “inghitita” de vie de o alta prokariota, ea va incerca sa supravietuiasca si va abuza de resursele “gazdei”, relatia fiind una de parazitism, care ar duce la moartea organismului. Selectia naturala ar elimina urgent un asa mutant!

Totusi, cercetari ulterioare au dezvaluit faptul ca un asemenea mecanism de transport (ATP-ADP translocase) exista si la bacterii, insa numai la bacteriile parazitice Ricktessia si Chlamydia (Stephan Schmitz-Esser, 2004). Asadar intrebarea de o importanta critica este: de unde provine acest mecanism de transport in genomul acestor doi paraziti, de vreme ce nici o alta bacterie nu poseda asa ceva, si mai mult, acesti doi paraziti au pierdut majoritatea informatiei din propriul genom? Ei bine, s-a dovedit ca aceste gene care codeaza proteina de transport in discutie au fost obtinute de Ricktessia si Chlamydia prin transfer de gene pe orizontala (Kurland and Andersson, 2000) de la plante (care sunt eukariote). Se cunosc si alte cazuri de transport de gene orizontal intre eukariote si prokariote, asa cum arata (Koonin et al. 2001) si de asemenea in acest Link. Asadar, nu exista o baza solida pentru conceptul ca mitochondria s-a format printr-un proces de simbioza intre doua prokariote si ca Ricktessia de exemplu este stramosul comun. In primul rand prokariota are o carcasa rigida care face improbabila “inghitirea” unei intregi prokariote. Si de ce ar inghiti-o sau ar impresura-o? Prokariotele stiu foarte bine ce anume constituie “hrana” lor. Apoi, Ricktessia si Chlamydia au dobandit acea proteina de transport prin transfer orizontal de gene preluate de la alte eukariote (plante) care aveau deja genele respective in genom.

Nu sunt sigur ca Ichneumonide a fost cu adevarat dilema teologica a lui Darwin. Mai degraba as crede ca moartea prematura la 10 ani a primei fiice, Annie, pe care o iubea foarte mult, si pentru a carei insanatosire s-a rugat cu infrigurare, cat si moartea la doar o luna de la nastere a celei de-a doua fiice, Mary, a provocat in mintea lui Darwin dezamagire si pierderea credintei in Dumnezeu. Daca in tinerete a intentionat sa studieze teologia, si daca pe timpul voiajului pe Beagle, si chiar dupa aceea, Darwin era un creationist (cu erorile inerente, ie. ideea ca existau diferite “centre de creatie” unde Dumnezeu a creat organisme perfect adaptate pentru acea zona), pe masura ce observa ca ideile sale creationiste erau contrazise de realitate, si pe masura ce a inceput sa puna la indoiala existenta lui Dumnezeu, Darwin a devenit tot mai convins ca selectia naturala era responsabila pentru diversitatea vietii si ca nu era necesara interventia divina a unui Creator. Contributia lui Darwin se considera a fi aceea de a fi intemeiat o teorie a originilor in care toate organismele aveau obarsia in acel “stramos comun universal”, din care, prin modificari gradate mostenite si prin actiunea selectiei naturale, viata se diversificase in imensa varietate o formelor de viata pe care le-a studiat. Se merita retinut ca pe vremea lui Darwin nu se stia prea bine ce este viata (nici acum nu se stie pe deplin!), nu existau microscoape performante care sa ofere o intelegere a particulelor microcelulare, si nu se stia nimic despre ADN. Darwin si-a formulat teoria doar pe baza observatiilor pe care le-a facut, pe baza unei anatomii comparate care astazi in nici un caz nu mai este un procedeu suficient de cunoastere in stiintele vietii. Dupa o perioada de recesie si neglijare, timp in care neo-Lamarkismul se ridicase din nou in atentia oamenilor de stiinta, descoperirea “moleculei de aur” (ADN) si reinvigorarea conceptelor Mendeliene, neintelese pe timpul lui Mendel, sunt incorporate in conceptul darwinian producand prin anii 1930 – 1940 “sinteza evolutionara moderna”, sau neo-Darwinismul.

In sinteza moderna darwinistii folosesc doua definitii pentru evolutie: 1) modificarea gradata in timp a caracteristicilor inheritabile a unei populatii, ceea ce darwinistii numesc o schimbare in rezervorul de gene, si 2)  conceptia ca toate organismele vii au provenit, prin modificari si transformari, dintr-un singur stramos comun foarte primitiv (Universal Common Ancestor) – de regula considerat a fi prima celula. Aceasta evolutie “pe verticala” a fost denumita de unii “macroevolutie”. In ciuda experientelor de laborator care au invalidat aceasta idee, si in ciuda faptului  ca raportul fosil nu arata o transmutare a speciilor,  “stramosul comun” este prezentat ca “fapt”.  In timp ce prima definitie a evolutiei este legitima si observabila, a doua definitie, a stramosului comun, nu este sprijinita de evidente convingatoare. Ideea stramosului comun include vrand-nevrand ideea ca viata, prima celula, a aparut din materie inorganica, lucru nedemonstrat pana acum. Darwin si-a imaginat ca prima celula s-a format instantaneu dintr-o “supa’calda” de chimicale (Darwin 1871). Atat Thomas Huxley (1869) cat si Henry Bastian (1870) si-au incercat norocul in a rezolva acest mister, insa fara succes. Alexander Oparin continua aventura dezlegarii misterului vietii, studiind posibilitatea formarii unei membrane care sa separe continutul intern al unei celule de mediul extern. Pe vreme aceea se credea ca celula era un fel de sac de substante chimice care, cumva, indeplineau functiile vietii (Oparin 1924). Abia peste vreo 30 de ani avea sa se realizeze ca celula reprezenta o adevarata uzina in care aveau loc reactii complexe si foarte bine determinate. Abiogeneza cunoaste un momentum prin activitatea lui Stanley Miller (1953) care a aratat ca un numar redus de aminoacizi se puteau forma din substante chimice inerte intr-o atmosfera controlata in prezenta scanteielor electrice. Dar de la formarea catorva aminoacizi pana la formarea vietii era cale lunga. Nici unul din aceste studii nu s-a adresat intrebarii cruciale in ce priveste originea informatiei care facea viata posibila. Unele teorii au incercat un raspuns, dar nici la aceasta ora nu exista o teorie valida care sa explice formarea ADN-ului, un sistem de informatii bine structurat, din elemente chimice independente prin procese aleatorii. Leslie Orgel, un biochemist care pana la decesul sau in 2007 a fost recunoscut ca o autoritate in studiul abiogenezei, a spus in 1998:

Nu exista un consens cu privire la masura in care metabolismul s-ar putea dezvolta independent de informatia genetica. In opinia mea, nu exista o baza in chimia actuala pentru sugestia ca un lant lung de reactii se poate organiza in mod spontan – si parerea mea este ca asa ceva nu este posibil. Problema ajungerii la o asa specificitate – fie intr-o solutie lichida, sau la suprafata unui mineral – este atat de serioasa incat sansa de a se realiza un ciclu complet de reactii atat de complexe, cum ar fi ciclul reversibil al acidului citric, este infima, neglijabila. Cred ca asta este valabil si pentru cicluri mai simple ce includ molecule mici care ar fi relevante in ce priveste aparitia vietii, cat si pentru ciclurile bazate pe peptide.

Partea a doua a conceptului sugereaza ca pornind de la acea prima celula vie, viata s-a diversificat pe parcursul a miliarde de ani. “Motorul evolutiei” darwiniene este inteles ca: mutatii aleatorii (point mutations, sau greseli de copiere a genomului in procesul de reproducere) + selectia naturala. Mai recent s-au introdus si alte mecanisme care ar avea un rol, cum ar fi (le vom examina in viitor): transferul genelor pe orizontala, driftul genetic, evolutia convergenta, reproducerea sexuata, etc.

Ce este viata? Pe timpul lui Darwin nu exista o buna intelegere cu privire la ce este viata, sau care erau diferentele intre materia inorganica si cea organica. Nici astazi nu cunoastem lucrurile pe deplin. Insa cateva caracteristici ale organismelor vii, conform unui manual accesibil gratis online de la Universitatea din Tokio,  includ urmatoarele:

Aproape orice descriere a teoriei lui Darwin incepe cu voiajul pe Beagle si cintezoii din insulele Galapagos. Situate in Oceanul Pacific in apropiere de Ecuador, de care apartin, si situate de o parte si de alta a ecuatorului, insulele Galapagos au oferit lui Darwin ocazia de a colecta specimene atat din flora cat si din fauna insulelor, printre care si cinteze asemanatoare cu cele din America de Sud dar diferite in special datorita ciocului mai mare si mai puternic. In timpul voiajului inapoi spre casa, Darwin recapituleaza tot ce vazuse in timpul expeditiei, compara speciile continentale si cele insulare si incepe sa-si puna intrebari cu privire la stabilitatea speciilor. Pe vremea aceea Darwin gandea in termeni creationisti si respingea transmutatia speciilor. La intoarcerea in Anglia a prezentat specimenele aduse din voiaj, inclusiv cele ale pasarilor din Galapagos, Societatii Londoneze de Geologie, iar John Gould, deja renumit in ornitonologie, a fost cel care a examinat si clasificat aceste pasari ca fiind specii diferite de orice alta specie cunoscuta pana atunci.

Ideea lui Darwin, ceva mai tarziu, e drept,  a fost ca aceste cinteze au ajuns in Galapagos venind din America de Sud, fie zburand, fie ca au fost purtate de vant, idee acceptata de biologii moderni (Grant 1986). Apoi pe parcursul timpului aceste pasari au suferit modificari (astazi intelese ca mutatii aleatorii – sau greseli – in copierea ADN-ului), schimbari asupra carora a actionat selectia naturala. dand nastere astfel la patrusprezece specii noi care populeaza astazi aceste insule. Sato et al. 2001, care a stabilit ca aceste cinteze se trag din specia Tiaris obscurus din America de Sud, a estimat ca diversificarea cintezelor din Galapagos ar fi durat aproximativ 2,3 milioane de ani. Cat de solida este aceasta evaluare a cintezoilor din Galapagos?

Studii ulterioare au aratat ca cintezele se adapteaza foarte repede (Conant 1988, Pimm 1988). In 1967 s-a facut un experiment cu 100 de cinteze identice luate dintr-o rezervatie de pasari a guvernului Statelor Unite situata in mijlocul Pacificului. Cintezele au fost duse pe un atol care era parte a unui grup de 4 atoli la aproximativ 500 km de rezervatie, unde nu existau cinteze localnice. Foarte repede cintezele s-au raspandit pe toti cei patru atoli. 17 ani mai tarziu, cand cintezele au fost din nou examinate, s-a observat ca pasarile isi schimbasera forma ciocurilor intr-o varietate de forme si ca erau acum adaptate – atat prin comportament cat si prin forma ciocului si a muschilor – la diferitele nise ale atolurilor. Acest experiment a aratat ca cintezele nu au nevoie de 2 milioane de ani pentru a se adapta si este probabil ca si in Galapagos ele s-au adaptat mult mai rapid. Aceasta adaptare rapida este explicata printr-un mechanism de adaptare la stimulii din mediu pre-existent in genomul cintezelor (Spetner 1997).

Procesul biochimic care determina cresterea ciocului cintezelor, cat si a altor pasari (Wu et al. 2004), implica o proteina numita Bmp4. Pe parcursul dezvoltarii embriologice a cintezelor, cu cat este mai mare cantitatea de Bmp4 produsa, cu atat mai mare si mai adanc este ciocul pasarilor (Abzhanov et al. 2004). Proteina actioneaza ca un semnal in dezvoltarea oaselor cranio-faciale, care determina forma ciocului. Se pare ca productia de Bmp4 este stimulata de hormoni ca raspuns la conditiile si stimulii din mediu. Este foarte probabil ca acesti stimuli din mediu sa provoace si activitatea altor hormoni de crestere, mecanisme care permit adaptarea rapida a cintezelor la diferite nise ale naturii. Astfel, o adaptare care ar lua milioane de ani prin erori norocoase in copierea ADN-ului si prin actiunea selectiei naturale, poate fi obtinuta intr-o singura generatie (Spetner 1997). Evolutia cintezelor, atat in Galapagos cat si in experimentul controlat din 1967, nu ofera suport pentru ideea unei dezvoltari graduale a informatiei in genom, si astfel nu ofera suport pentru teoria evolutiei neo-Darwiniene. Vom examina in viitor multiple exemple de evolutie rapida, cat si argumente pro sau contra evolutiei neo-Darwiniene examinand: transpozonii, transferul de gene pe orizontala, mutatiile aleatorii, arborii filogenetici, evidenta fosilelor, etc.

In articolul de fata as dori sa sugerez ca teoria evolutiei darwiniene a fost la inceput un concept care in timp a devenit un precept. Dupa cum spun unii lingvisti, concept inseamna idee, notiune generala, schita, ciorna, un model initial, o abstractizare a unei lucrari, si altele asemenea, iar precept inseamna norma, principiu, regula, dogma, axioma. Ca ilustratie a unui concept as putea aminti schita filogenetica alcatuita de Darwin:  

In coltul din stanga sus scrie “I think”, adica “ma gandesc ca”, “ideea mea este ca”, “cred ca”, etc. Este o remarca de bun simt a unui om de stiinta care este modest si isi cunoaste limitele. Comparati aceasta expresie cu acel categoric “Nimic nu are sens in biologie decat in lumina evolutiei!”  a lui Theodosius Dobzhansky, un biolog renumit de origine rusa, ortodox, si exponent al evolutiei teistice. Aceasta fraza este titlul unui eseu publicat in 1973 in care apar doua idei, la fel de categorice. El spune: “If the living world has not arisen from common ancestors by means of an evolutionary process, then the fundamental unity of living things is a hoax and their diversity is a joke.” (Daca lumea vie nu a aparut din stramosi comuni pe calea procesului evolutiei, atunci unitatea fiintelor vii este o aberatie si diversitatea lor o gluma ironica). Sa fie chiar asa? Nu ar putea fi si alte explicatii? Dobzhansky se pronunta cu autoritatea lui Zeus din varful muntelui Olimp, dar opinia mea este ca el este depasit si autoritatea declaratiei sale nu rezista la o examinare atenta in lumina cunostintelor actuale.

Asa cum mi-a spus un amic pe un blog, inainte de a examina argumentele aduse in favoarea evolutiei am avut nevoie “sa parcurg, cu creionul pe hartie” istoria dezvoltarii gandirii si cunoasterii. Nu sunt nici pe departe plin de toata invatatura de care am nevoie, insa doresc sa atrag atentia cititorului ca inainte de a hotara sa accepti sau sa refuzi evolutia, este nevoie sa o intelegi, nu doar prin prisma biologiei si a altor stiinte complementare, ci sa intelegi framantarea politica, economica si filozofica a Europei intre secolele XVI si XVIII.

Oamenii au fost intotdeauna preocupati de origini, ale universului, ale vietii, ale fiintei umane, cat si de sensurile existentei. Dovada este numarul considerabil si varietatea de mituri ale originilor. Pentru o lunga perioada de timp, cam pana la revolutia stiintifica, gandirea originilor avea in centru ideea unui zeu-creator. Raspandirea miturilor pe intreaga suprafata a globului, cu respectarea diferentele de rigoare, ar putea sa indice o anume constiinta comuna a oamenilor cu privire la origini, sau ar putea sa arate spre o calitate unica a omului de a incerca sa-si cunoasca originile. Chiar daca s-ar considera versiunea creationistilor YEC (un pamant tinar, de aprox. 6-7000 de ani), tot se poate vorbi despre un timp prea adanc pentru a putea trage concluzii absolute, deoarece trecutul nu poate fi observat direct in mod stiintific. Orice model al originilor va avea astfel un anume procentaj de speculatie, sugerand modele mai mult sau mai putin incerte.

In ce priveste evolutia omului merita sa notam ca Darwin nu a fost atat de original pe cat se crede in general. Ideea unei evolutii a omului din elemente primordiale sau din animale gasim la filozofi greci precum Anaximander (c. 610 – 546 B.C.E.) si Empedocles (c. 492 – 432 B.C.E.). Un salt calitativ spre o abordare sistematica a stiintei se face prin Aristotel (384-322 B.C.E.), desi el este mentionat mai ales in discutiile despre epigenetica. Aristotel a influentat gandirea multor filozofi si parinti ai bisericii crestine ca Augustin, iar biserica catolica a incorporat gandirea si conceptele sale atat in teologie cat si in ce priveste stiintele naturii. Evul Mediu s-a caracterizat printr-un monopol strict al bisericii catolice asupra expresiei oricaror idei filozofice sau stiintifice, in acelas timp fiind o piedica in dezvoltarea stiintei. Insa intre secolele XVI si XVIII reforma lui Luther, revolutia stiintifica, razboiul de 30 de ani, iluminismul si revolutia franceza au produs o despartire drastica intre stiinta si religie. Reformatiunea protestanta condusa de Luther in 1517 a transformat radical peisajul teologic si politic al Europei. Multi europeni au inceput sa puna sub semnul intrebarii autoritatea bisericii si o grupa semnificativa de oameni, protestantii, s-au despartit de biserica catolica, elibernadu-se de restrictiile impuse dezvoltarii intelectuale. Contra-reforma a venit cu o cenzura si mai acerba, provocand o distantiere si mai accentuata a credinciosilor de biserica, acum ridicolizata pentru atitudinea de a proteja cu vehementa “dogme invechite”. Pe acest fundal se contureaza revolutia stiintifica si caderea sistemului Aristotelian in biologie. Se merita remarcat ca printre sustinatorii iluminismului (“epoca ratiunii”  sau “epoca iluminarii”, c. 1620 – c. 1780) s-au numarat masoni ca John Locke (1632-1704), Sir Isaac Newton (1643-1727), Voltaire (1694-1778), Diderot (1713-1784), Condorcet (1743-1794), D’Alembert (1717-1783), Helvetius (1715-1771), etc. Sugerez cititorului sa studieze cat mai bine ideologia masonica, riturile de initiere si preceptele guvernante care se afla la baza ei pentru a intelege metodele si scopurile masoneriei. Un articol pe acest subiect va fi publicat curand de domnul Aurel Ionica si va putea fi accesat, in limba engleza, la adresa http://aurelionica.com.

Astazi termenul evolutie se foloseste intr-o varietate de sensuri, printre care “cresterea si ajungerea la maturitate a unui organism viu”. Etimologic, termenul evolutie a aparut prin anii 1620, derivat din limba latina: evolvere (verb) si evolutio (substantiv) cu sensul de desfacere, rostogolire, dezvoltare (intr-o anumita ordine). In biologia moderna este folosit de Charles Lyell prin 1832 cu privire la diversificarea speciilor. Charles Darwin foloseste termenul evolutie o singura data, la finalul manuscrisului Originea Speciilor (1859) desi el a preferat termenul de descindere cu modificare, probabil pentru ca evolutie implica ideea de “progres”, ceea ce Darwin nu a intentionat. Dar credinta Victoriana in progres a avut castig de cauza, astfel ca Spencer, cat si alti biologi dupa Darwin, au popularizat termenul de evolutie. Astfel s-a ajuns ca astazi, cand vorbim in biologie de evolutie sau teoria evolutiei, termenul are atat sensul de diversificare si complexificare de-a lungul unei perioade de timp, dar implica si conceptul de  “stramos comun”, ideea ca toate organismele s-au dezvoltat din forme de viata anterioare. Mergand asfel inapoi spre “origini”, se ajunge la prima celula prokariota, celula supranumita “stramos comun universal (“Universal Common Ancestor”) datorita in principal lui Darwin, cel ce promoveaza ideea de selectie naturala care, impreuna cu mutatiile aleatorii constituie, in conceptia sa, “motorul evolutiei”.

Cum s-a ajuns de la un concept (o idee, notiune sau abstractizare) la un precept (o regula generala care sa controleze modul de a gandi, un canon, o doctrina sau dogma)? Cum s-a ajuns de la conceptul lui Darwin de evolutie, bazat pe observatii si anatomie comparata urmate de deductii, la preceptul enuntat de Dobzhansky? Cum s-a ajuns de la “teorie” la “fapt”? In articolele urmatoare vom examina (prin prisma unor experti care resping preceptele sintezei moderne) principalele argumente aduse in sprijinul ideii de “stramos comun” pentru a vedea daca ele raman in picioare in lumina cunostintelor actuale.

Inainte de a prezenta intr-o maniera mai organizata si mai amanuntita nedumeririle mele cu privire la ceea ce eu consider a fi contradictii in neo-Darwinism, voi mai zabovi putin in acest articol asupra comentariului pe care mi l-a adresat Edi la articolul anterior. Alegerea titlului de astazi are de-a face, metric vorbind, cu vechea melodie cantata de Luigi Ionescu (mai jos).

[youtube https://www.youtube.com/watch?v=spphGN9JlEo&w=560&h=315]

Se poate observa usor diferenta dintre “alele” si “lalele”, o litera in plus sau minus ducand la o semnificatie cu totul diferita a celor doua cuvinte. Si in cazul tandemului Lenski/Lensky avem de-a face cu doua semnificatii (persoane) diferite: chiar daca numarul de litere este identic, ultima litera este diferita, desi inrudita. Ceea ce as vrea sa sugerez este ca, mult mai mult decat in cazul cuvintelor, o “litera” diferita (sau mai multe) in genom, poate avea urmari dezastruoase: te-ai putea naste cu o ureche pe nas! Dar, sa luam comentariile lui Edi in ordinea prezentata de dansul.

“Mai intai, stramosul comun al reproducerii sexuale este prima eukariota care s-a reprodus prin meioza. Nu am specificat pentru ca era de la sine inteles. Am specificat ca procesul catalitic folosit in meioza are la baza acelasi tip de enzima ca la procariote si este in esenta acelasi proces de reparare a ADN-ului.”

Nu este atat de simplu ca, intr-o singura fraza, sa se ofere o “solutie” la una dintre cele mai complicate probleme pe care le intampina modelul neo-Darwinist, si anume, aparitia meiozei. Desi nu se poate face educatie in biologie pe un blog, va fi necesar ca in seria de articole pe care o voi incepe sa ne uitam mai atent la tipurile de celule cat si de inmultire/reproducere, incercand sa evaluam in ce masura sau ce probabilitate ar fi ca o astfel de evolutie de la prokariote la eukariote sau de la mitoza la meioza sa fie posibila. Deocamdata doar o precizare: meioza nu are rol in repararea ADN-ului, ci doar mitoza! Meioza este cea care ofera diversitate.

“Deci evolutia este, in sinteza moderna, schimbarea frecevntei aleleor intr-o populatie, si aici crossing-overul si recombinarea in timpul meiozei joaca rolul pricipal. Nu am negat rolul mutatiilor. Cand an spus „motorul” am inteles forta principala a evolutiei.”

In sinteza moderna, schimbarea frecventei alelelor intr-o populatie se intelege de regula ca o crestere in numarul de alele. Crossing-over si recombinarea in timpul meiozei nu poate juca rolul principal in evolutie, ci doar ofera diversitate. Este ca si cum folosesti un numar de carti de joc, sa spunem ca ai 46 de carti, si le poti combina si recombina intr-un numar imens de variatiuni, dar vei ramane cu 46 de carti, sau altfel spus, vei avea “evolutie pe orizontala”, numita si micro-evolutie. Nu vei avea insa o “evolutie pe verticala”, care necesita o inmultire a alelelor (genelor). Neintelegerea pleaca de la faptul ca folosim cu prea multa usurinta termenul “evolutie” fara a-l defini cum ar trebui. Ce este “evolutia”?  Este “schimbare in timp”? Asta se poate observa si demonstra. Dar poate fi inclus aici si conceptul de “stramos comun” pe care o evolutie “pe verticala” ar trebui sa-l demonstreze? Asa ceva nu s-a demonstrat inca! Modelul neo-Darwinist trebuie sa explice inventarea unui numar incredibil de mare de noi alele in genom, (doar ca exemplu: genomul uman este de aproximativ 700 de ori mai complex decat cel al bacteriei E. Coli) si singurul “motor” invocat (the only game in town) sunt mutatiile aleatorii. Asa cum atat evolutionistii cat si creationistii au amintit, daca este sa observam “evolutia la lucru” cel mai probabil este ca ea sa fie observata la lucru in microbi, datorita atat “simplitatii” genomului (o reducere vulgara a termenului) cat si ratei mult mai ridicate de multiplicare combinata cu un numar imens de organisme angrenate in proces. De asta au facut Behe (ideologie: ID) si Lenski (ideologie: evolutionist) experimente de lunga durata (16+, respectiv 20+ de ani) cu Plasmodium si E. Coli.

“Termenul general de mutatie aleatorie cuprinde si recombinarea aleatorie a genelor pe cromozomi in meioza. Mutatiile moleculare in secventa ADN-ului aduc informatie noua, dar in procent mult mai mic si nu sunt cauza principala a diversitatii in lumea vie.”

Da, diversitatea rezulta din recombinarea aleatorie a genelor pe cromozomi, si mutatiile aduc un numar extrem de mic de informatie noua(de altfel, neglijabila). De unde vine informatia noua? Si cum se poate demonstra? Aici ne trebuie raspunsuri!

“Adaptarea la antibiotice sau la functii letale noi nu se face prin reducere ci prin acumularea de plasmide de la alte bacterii prin „competenta naturala” si „transfromare bacteriala”
Vezi aicisi aici.ce spune experimentul si microscopul electronic, nu ideologi ca Lensky si Behe.”

Lasand la o parte plasarea lui Behe si Lenski in aceeasi oala ideologica, eu m-am referit foarte clar la cele doua experimente cand am amintit ca rezultatele obtinute au aratat ca adaptarea bacteriilor (nu era vorba de antibiotice) s-a produs prin modificari in genom reprezentand nu aducere de informatie noua ci reduceri de informatie/functie. “Competenta naturala” se refera doar la bacterii, pe cand la eukariotele animale este vorba de “competenta artificiala sau indusa” provocata prin experimente de laborator unde omul modifica conditia celulei pentru a i se insera material genetic nou.

“Cand am spus „pe orizontala” am inteles „pe orizontala” si intre gametii care schimba informatie in fertilizarea oului. Acumularea de informatie in reproducerea sexuala este egala cu radical din G, unde G este marimea genomului. Inmutirea sexuala (meioza) apare prima data in raportul fosilelor acum 1,3 miliarde ani. Fa socoteala. Este mai mult decat era nevoie pentru a produce toate speciile disparute sau extante.”

Mai intai as dori ceva citate din surse respectabile ca acum 1,3 miliarde de ani sunt urme de inmultire sexuata. Despre avantajele sau dezavantajele inmultirii sexuate s-a spus mult, insasi PBS a prezentat chestiunea in seria PBS-5. Asa cum s-a amintit, sunt destule inconveniente in ce priveste inmultirea sexuata. Este mai ineficienta datorita necesarului sporit de energie, doar 50% din gene sunt transmise generatiei urmatoare, este costisitor din punct de vedere biologic “intretinerea” organelor sexuale cat si necesitatea de a avea mecanisme care sa opreasca sistemul imun masculin de a-si distruge spermatozoidul (care este diferit din punct de vedere genetic) sau pe cel feminin de a respinge acel intrus, necesitatea ca femelele sa cheltuiasca mult mai multa energie in cresterea progeniturii, ca sa nu mai vorbim ca daca unul din cele doua sexe dispare, specia va fi amenintata cu extinctia. Si oricate miliarde de ani de inmultire sexuata se invoca, sa ne amintim ca pana pe la 550 milioane de ani in urma, in Cambrian, nu prea exista mare lucru. “Explozia” Cambrianului nu este un mit.

Nu cred ca intre Edi si mine sunt diferente ireconciliabile in ce priveste teoriile despre origini. Eu sunt doar mult mai sceptic, dansul este mult mai credincios!