Bacteriile sfideaza evolutia – II

In partea a doua a acestei teme vom examina pe scurt cateva experimente cu bacterii si vom incerca sa intelegem ce s-a observat, ce interpretari au fost oferite, si daca a ramas ceva nespus sau nelamurit. Inainte de asta, este necesar sa facem cateva precizari pentru a face distinctie intre mutatii pozitive si mutatii adaptive in ADN.

Mutatiile pozitive sunt acele mutatii aleatorii care aduc informatie noua in genom si se produc, nu oriunde, ci in acea zona a ADN-ului care codeaza pentru proteine si acizi nucleici (1-2% din genom). Ce inseamna “informatie noua” in contextul macroevolutiei? Aceste mutatii trebuie sa aiba ca rezultat stabilirea unor noi procese biochimice care sa produca noi proteine, inexistente pana atunci. Aceste noi proteine sunt necesare formarii si functionarii noilor organe ce se vor forma ca inovatie a organismului, proces evolutiv presupus ca viabil de sinteza neodarwinista. Problema cu aceasta supozitie este ca in laborator nu s-a observat nici o mutatie pozitiva care sa adauge informatie noua in genom capabila sa produca aceste noi proteine si organe. Nu numai ca mutatiile pozitive sunt extrem de rare, dar pentru a se forma noi proteine si organe sunt necesare serii nenumarate de astfel de mutatii pozitive succesive (aleatorii) care sa cladeasca putin cate putin aceste capacitati noi ale genomului, deoarece nu este de ajuns o singura mutatie pentru a se produce o schimbare semnificativa.

Mutatiile adaptive sunt mutatiile care, fie ca sunt negative, neutre sau pozitive, ajuta la adaptarea unui organsim la noi conditii de mediu sau de stress, intern sau extern. Asa cum am mentionat in ce priveste dobandirea de catre o bacterie a imunitatii fata de antibiotice, desi mutatia care i-a oferit aceasta imunitate a fost una negativa, adica a micsorat specificitatea informatiei distrugand un loc specific al ribozomului, ea a fost in acelas timp o mutatie adaptiva benefica bacteriei respective. Toate experimentele cu bacterii efectuate pana acum au dovedit doar acest tip de mutatii, adaptive, chiar daca publicului i s-a spus ca respectiva bacterie a evoluat. Insa adaptarea prin modificarea genomului datorita mutatiilor adaptive nu este evolutie progresiva tranzitorie spre un alt organism, ci dimpotriva, este o dovada pentru aptitudinile de supravietuire ale organismului, pentru stagnare si prezervare.  Aceste aptitudini, despre a caror origine nu se cunoaste prea mult, este definita de James A. Shapiro ca fiind capacitatea de auto-inginerie genetica la nivel celular care explica fenomenele epigenetice.

In cartea sa Why Evolution is True (2009), capitolul Motorul evolutiei, subcapitolul Evolutia in eprubeta, Jerry Coyne aminteste trei experimente care, spune el, dovedesc evolutia la nivel celular: experimentul de lunga durata a lui Richard Lenski cu Escherichia coli, experimentul lui Barry Hall si colegii sai tot cu Escherichia coli, si experimentul lui Paul Rainey si colegii sai cu Pseudomonas fluorescens (ordinea apartine lui Coyne). Dupa cum vom vedea, aceste experimente sunt o buna exemplificare a mutatiilor adaptive, adica a microevolutiei, dar nu ofera nici un sprijin ideii de macroevolutie, de transmutare a speciilor.

Lenski (1988 – prezent)

Pornind de la o bacterie, Lenski a format 12 familii identice de E. Coli pe care le-a separat si le-a lasat sa se inmulteasca. Mediul in care erau cultivate bacteriile continea putina glucoza si in rest acid citric. Desi glucoza este de preferat, E.Coli poate folosi si acid citric, insa doar in mediu anaerobic. Timp de multe generatii, peste 20000, nu s-a observat nimic. Bacteriile, care erau cultivate in mediu aerobic, foloseau pana la epuizare glucoza dupa care “faceau foame”, ceea ce inseamna ca erau intr-o stare de stress datorita mediului. Totusi, dupa 31500 generatii una din familii a inceput sa foloseasca si acid citric. Aceasta a fost considerata o puternica dovada in favoarea evolutiei si jurnalele de specialitate jubilau de bucurie. Jurnalul NewScientist publica in 2008:

“It’s the most profound change we have seen during the experiment. This was clearly something quite different for them, and it’s outside what was normally considered the bounds of E. coli as a species, which makes it especially interesting,” says Lenski.

(trad. “Este cea mai profunda schimbare pe care am observat-o pe durata acestui experiment. In mod clar s-a intamplat ceva diferit, in afara de ceea ce se considera in mod normal ca fiind granitele bacteriei E. Coli ca specie, ceea ce face acest fapt deosebit de interesant,” spune Lenski)

Lenski’s experiment is also yet another poke in the eye for anti-evolutionists, notes Jerry Coyne, an evolutionary biologist at the University of Chicago. “The thing I like most is it says you can get these complex traits evolving by a combination of unlikely events,” he says. “That’s just what creationists say can’t happen.”

(trad. Experimentul lui Lenski este inca un deget bagat in ochii adversarilor evolutiei, noteaza Jerry Coyne, un biolog evolutionist la Universitatea din Chicago. “Lucrul care imi place in mod deosebit este ca experimentul arata ca poti obtine evolutia acestor trasaturi complexe in urma unor evenimente neprevazute, ” spune el. “Asta este exact ceea ce creationistii spun ca nu se poate face.”)

Totusi, nu acesta este adevarul! Nici Lenski, nici Coyne, si nici Dawkins nu au spus publicului nimic despre faptul ca E. coli poate de fapt metaboliza citrati in mediu anaerobic, deci existau caile biochimice si enzimele necesare in E. coli. Intreaga publicitate facuta dorea sa sugereze ca aceasta capacitate de a metaboliza citrati era o calitate complet noua a bacteriei, obtinuta prin evolutie, dar de fapt era doar o modificare a unei functii. In mod normal, o anume gena este activata si “deschide usa” celulei, citratul fiind introdus de o alta gena transportoare in celula ca hrana in conditii anaerobice. In prezenta aerului, aceasta suita de gene nu se activeaza. Totusi, ca un raspuns la presiunea de mediu, o mutatie sau doua s-au produs in acest operon si “usa” a ramas deschisa tot timpul, astfel ca citratul era acum introdus in celula atat in prezenta cat si lipsa aerului. Mutatiile in sine au fost negative pentru ca s-a dereglat ceva din mecanismul biochimic normal al bacteriei, insa au fost benefice, au fost mutatii adaptive care au permis bacteriei sa supravietuiasca si sa continue sa se dezvolte. Insa nu au fost mutatii pozitive care sa adauge informatie la genom, care sa duca la aparitia de enzime noi, asa cum se presupune ca este necesar in macroevolutie. Insusi Coyne in cartea sa Why Evolution is True (2009), scrisa un an mai tarziu decat articolul din NewScientist, cand deja s-a inteles mai bine ce se intamplase de fapt, a caracterizat acest experiment ca “un caz simplu de adaptare” (sic).

Barry Hall et al.

Coyne aduce apoi in discutie un experiment cu E. coli al lui “Hall si echipa lui de la Universitatea din Rochester” in care s-ar fi observat o serie de trei mutatii aleatorii consecutive care au dat nastere la sisteme biochimice complet noi. Se pare insa ca este vorba de o confuzie. Coyne citeaza doar o lucrare scrisa de Hall in 1982, cu mult inainte ca Hall sa fi ajuns la Universitatea din Rochester, in care Hall intr-adevar descrie un experiment cu E. coli in care o gena a fost eliminata, dupa care o alta gena dormanta a fost reactivata si a preluat functia celei ce fusese eliminata (Spetner 2014). Insa in ce priveste “seria de trei mutatii” se pare ca de fapt este vorba de unul din experimentele anterioare facut de altii, despre care Hall scrie ceva in lucrarea sa din 1982, dar nu este vorba de E. coli ci de o bacterie de sol care se hraneste de obicei cu zaharul ribitol. Ea a fost pusa intr-un mediu care continea doar xilitol, un zahar asemanator pe care bacteria nu il folosea (nu are enzima necesara pentru descompunerea xilitolului, si apoi nu are o enzima care sa transporte xilitolul in celula). Dupa un timp s-a observat ca bacteria incepuse sa foloseasca o cantitate mica de xilitol. Se produsese o mutatie in gena represiva (anuland-o) care regleaza productia enzimei pentru ribitol, astfel incat productia enzimei a crescut semnificativ. Deoarece xilitolul este asemanator cu ribitolul, datorita excesului de enzima produs, bacteria a inceput sa foloseasca putin xilitol, insa cum nu avea o enzima care sa transporte xilitolul din afara, doar cantitati mici de xilitol care intrau in celula prin difuzie erau folosite. O a doua mutatie s-a produs in gena care codeaza insasi enzima pentru ribidol, marind eficienta in folosirea xilitolului si micsorand eficienta pentru ribidol. Mai tarziu, o a treia mutatie s-a produs intr-o alta gena represiva (anuland-o) care regleaza producerea de enzima transportatoare pentru un alt zahar, D-arabitol. Expresia acestei gene este indusa de prezenta D-arabitolului care face necesara enzima respectiva, insa in lipsa D-arabitolului gena este dormanta. Aceasta gena represiva devenind ineficienta, productia de enzima transportatoare a crescut considerabil, si intamplarea face ca ea sa transporte nu doar D-arabitol ci si xilitol. Astfel, o cantitate suficienta de xilitol a putut fi adusa in interiorul celulei pentru hrana bacteriei. Acest experiment este o noua dovada in sprijinul microevolutiei prin mutatii adaptive ca raspuns la presiunile din mediu. Un anunt al Universitatii din Rochester din 1990 spune:

A University of Rochester professor has found strong evidence that mutations in bacteria occur more often when they are useful than when they are neutral. The finding strikes at the widely held biological principle that mutations arise randomly and without respect to their usefulness, a belief that is critical to our understanding of how life evolves. The paper by Biology Professor Barry G. Hall will appear in the September issue of the journal Genetics.

(trad.) Un profesor al Universitatii din Rochester a gasit evidente puternice ca mutatiile in bacterii au loc in special cand sunt necesare decat atunci cand nu sunt. Aceasta descoperire ataca principiul larg acceptat ca mutatiile se produc in mod aleatoriu si indiferent de folosinta lor, concept care este critc in ce priveste intelegerea noastra cu privire la cum evolueaza viata. Lucrarea profesorului de biologie Barry G. Hall va apare in numarul din septembrie al jurnalului Genetica.

In cuvintele lui Hall,

“Some mutations happen more often when they are useful than when they are neutral,” says Hall. “I can demonstrate this every day in my laboratory, and there is every reason to believe that it occurs in nature as well.”

“If this turns out to be widespread, we will have to revise most of what we think about the way evolution works,”

“The problem we face is that theory is simply not equipped to deal with these findings,”

“It is the specificity of the process that is so surprising,” says Hall. “Mutations only seem to occur at a place in the DNA where they are beneficial.”

(trad.) “Unele mutatii se petrec de obicei atunci cand sunt folositoare decat atunci cand sunt neutre”, spune Hall. “Pot sa demonstrez asta oricand in laborator, si sunt toate motivele sa cred ca asa se intampla si in natura”.

“Daca asta se dovedeste a fi un fenomen la scara larga, va trebui sa revizuim majoritatea conceptiilor noastre despre cum anume lucreaza evolutia”.

“Problema care ne confrunta este ca teoria este pur si simplu neinstare sa faca fata acestor observatii”.

“Este specificitatea acestor procese ceea ce este atat de surprinzator”, spune Hall. “Se pare ca mutatiile au loc in acea locatie in ADN unde sunt benefice”.

Paul Rainey et al.

In al treilea exemplu folosit, Coyne arata catre experimentul lui Rainey et al. ca fiind un exemplu de “speciatie radiala adaptiva”. Termenul de “adaptive radiation” se foloseste de obicei cand se sugereaza despartirea familiilor in genuri, ale genurilor in specii, etc. ca dovada a macroevolutiei. Insa experimentul lui Rainey nu este altceva decat un exemplu de microevolutie, de speciatie in interiorul speciei. Intr-o eprubeta au fost introduse bacterii Pseudomonas fluorescens si dupa un timp s-a observat doua alte variatiuni ale bacteriei, una in partea de sus a eprubetei, alta in partea de jos, cele originale ramanand oarecum la mijlocul eprubetei. Ideea era ca exista o deosebire in densitatea oxigenului prezent in eprubeta (in functie de pozitia ocupata) si ca aceasta deosebire simuleaza diferite nise ale naturii pe care o specie le poate ocupa si in care se vor diferentia, ceea ce s-a intamplat si cu cintezele din Galapagos. Probabil Coyne considera ca se adreseaza unor complet ignoranti in ale stiintei si cu acest mic truc poate face extrapolarea catre procesul macroevolutiv presuspus ca fiind explicatia varietatii formelor de viata existente.

Concluzie

Aceste experimente, ca de altfel toate experimentele efectuate cu bacterii, nu pot fi un suport solid in favoarea conceptului stramosului comun universal. In toate cazurile, mutatiile care s-au produs in laborator au aratat capacitatea bacteriilor de a se adapta la mediu si de a supravietui. Mai mult, adaptarea s-a produs prin mutatii adaptive care in esenta au fost modificari sau reduceri de functie sau/si informatie, si asa cum au observat Hall, Shapiro, Spetner, Kimura, etc. sinteza evolutionara moderna este incapabila sa ofere un model viabil al dezvoltarii vietii. Shapiro si Spetner opteaza in mod evident catre modelul epigenetic, unde mediul este cel ce provoaca reactii de adaptare a organismelor prin modificare genomica, o capacitate inca neinteleasa atat la nivelul bacteriilor, dar cu atat mai mult la nivelele superioare complexe. Kimura sugereaza ca evolutia se bazeaza nu pe mutatii aleatorii pozitive, care de regula cad in zona neselectabila, “nevazuta” de selectia naturala, a genomului ci pe acumularea de mutatii neutre care apoi se copie sau recombina si reinsereaza in genom, ipoteza inca in evaluare. Vom reveni si vom examina noile ipoteze si baza stiintifica a lor.

Domnul Edmond Constantinescu spunea, pe buna dreptate, ca “se cunoaste doar 1% din bacterii” si “generalizarea este nelegitima” (referindu-se la faptul ca nu putem generaliza ca sinteza moderna este invalida doar pentru ca experimentele de laborator o infirma). Din punct de vedere matematic este corect; nu poti generaliza pe baza a 1%. Dar medalia are si un revers: daca este nelegitim sa generalizezi pe baza a 1% despre care cunosti, cat de legitima este generalizarea pe baza a 99% despre care nu cunosti? Nu este acesta un argument din ignoranta? Pentru ca asta face sinteza moderna cand generalizeaza ca macroevolutia este de fapt microevolutia repetata la o scara magnifica pe distanta a milioane si milioane de ani, cand, de fapt, nu doar ca nu avem posibilitatea de a cunoaste ce s-a intamplat cu milioane de ani in urma, dar nici macar nu se ofera o explicatie valida, matematic si probabilistic, cum a fost posibila dezvoltarea vietii dintr-o singura celula, aparuta si ea la intamplare, nu stim cum. Cautarea continua.

Leave a Reply

%d bloggers like this: