9 minute read
Evolution in real
Evolutionen må være en øgning i kompleksitet og information – overordnet set. Et tab af information eller kompleksitet kan godt nok også øge fitness af en art, som jeg skrev tidligere, og det bærer også betegnelsen evolution. Men der er en forskel, for generelt må det være sådan at der tilføres kompleksitet igennem evolutionen. Det er der få der ikke er enige i. På den anden side hævder man at når en fisk går på land, udvikler finnerne sig til ben, og så er argumentet at der ikke er sket en øgning i kompleksiteten, men blot en ændring. Nuvel det er der da en pointe i, hvis vi altså ser netto på kompleksiteten. Men hvis fisken skal miste sin evne til at svømme og tilegne sig evnen til at gå på land, så involverer det et tab af svømmeevnen og en “opgradering” med nye ben – derfor er der brug for ny kompleksitet hos fisken (makroevolution). Fisken har funktioner og strukturer som landdyret ikke har og omvendt. Det samme gælder for evolutionen af nye strukturer hos alle andre dyr og planter.
Kompleksitet kodes af generne, og derfor er der også brug for en tilførsel af information.
John Bonner fra Princeton University bekræfter dette synspunkt og skriver at det er indlysende at der har været en løbende øgning i antallet af arter igennem tiden, og en forøgelse i størrelsen af kompleksitet hos organismer … evolution skrider normalt fremad ved en stigning i kompleksitet38 .
Nu skal vi se på nogle eksempler på evolution og vurdere om de tilfører den information som er nødvendig for at øge kompleksiteten eller ej.
Eksempler på information der går tabt og dermed giver anledning til fald i kompleksitet, er velkendte. Kiwifuglen har mistet evnen til at flyve, men det har vist sig at være en fordel for den fordi den løber nede i den tætte skovbund hvor flyvning er et handicap. Der er eksempler på fisk der lever i mørke huler, og som med tiden har mistet deres øjne – her har fordelen været at der ikke skal investeres energi i dannelsen af øjne. Der er flagermus der nøjes med at kravle på landjorden. Og et nyere eksempel er en retarderet tyrkisk familie der går på alle fire. Det sidste eksempel blev slået stort op i aviser og tv som et eksempel på evolution, og hvordan deres adfærd skulle være en afsløring af vores tætte slægtskab med aberne. Der var heldigvis evolutionister der offentligt gik i rette med den lovprisning, for der var tale om åbenlyst tab af kompleksitet og ikke evolution af nyt.
En dum kat
Forskere fra University of Tennessee og kolleger fra Universidad Autónoma i Madrid havde undersøgt ændringer i
Europæisk vildkat, Felis silvestris silvestris, i en zoo i Tjekkiet. Stamfaderen til alle tamkatte?
kattens hjerne39 , og de kunne rapportere at der havde fundet en hurtig evolution sted. Det var muligt at sammenligne en stribet tamkat der tilhører arten Felis catus (Felis domesticus) med dens 3000 år gamle slægtning, den spanske vildkat der tilhører arten Felis silvestris. Tamkatten havde kun 2/3 så mange hjerneceller som vildkatten, og 2/3 af de optiske nerver. Tamkatten havde kun det halve antal synsceller og 40% af den maksimale antal tappe for farvesynet. En undersøgelse af embryoet viste at tamkatten dannede langt flere celler end der fandtes hos den voksne kat –de forsvandt bare under opvæksten. Det samme skete ikke hos vildkatten.
Evolutionen har her ledt til et fald i kompleksitet – det benævnes også evolution, men det er ikke det vi leder efter. Forskerteamet slog da også fast at celledød som drev dette trin i evolutionen, ikke kan være typisk for de trin som skal drive den langsigtede evolutionære udvikling (makroevolution). Det skal lige bemærkes at det er uvist om ændringen skyldes en positiv mutation og efterfølgende naturlig selektion.
38 Bonner, J. T., (1988). The Evolution of Complexity by Means of Natural Selectin, Princeton: Princeton University Press. pp. 226 og 228. 39 Williams, R. W., C. Cavada. Amd F- Reompsp-Siárez. (1993). Rapid evolution of the visual system: A cellular essay of the retina and dorsal lateral geniculate nucleus of the Spanish wildcat and the domestic cat, Journal of Neuroscience, vol. 13, pp. 208-228. 40 Schnapf, J. L. and D. A. Baylor, (1987). How Photorector
Cells Respond to Light, Scientific American, vol. 256, April.
Øjet
Øjet er også komplekst, og det har efter sigende udviklet sig mange gange.
• Hvordan har øjet kunnet udvikle de fotoreceptorer (stavene) på nethinden som er så følsomme at de kan registrere et enkelt lysfoton40 ? • Hvordan har det kunnet udvikle det pigment på nethinden som gør farvesynet muligt4142 ? • Hvordan har det kunnet udvikle de mange muskler der ved hjernens kontrol styrer øjets bevægelser43 ? • Hvordan er den visuelle hjernebark, som er den del af hjernen synet er afhængigt af, opstået som modtager informationerne fra nethinden og oversætter det til et tredimensionelt billede i vores bevidsthed4445 ? • Hvordan har det ekstraordinære øje-hjerne-system kunnet udvikle sig til korrektion af den optiske forvrængning46 ? • Hvordan har øjet kunnet udvikle den enestående “computer” på nethinden som håndterer og komprimerer informationen før den bliver sendt til den visuelle hjernebark47 ?
Ingen forestiller sig at det er sket i ét hug. Mutationerne må ifølge evolutionsteorien være dannet i små positive trin som hver især har tilført en lille smule information. Nogle har måske ikke tilført så meget, mens andre har tilført mere – men alt i alt er der tilført en betydelig mængde ny information.
Hverken Spetner eller jeg har mødt eksempler der påviser tilførsel af information i øjets udvikling. Der findes tilsyneladende heller ikke andre eksempler på tilførsel af information. Det er selvfølgelig umuligt at føre bevis for en negativ tese ved hjælp af noget der ikke findes. Ingen har læst al litteratur, men hvis nogen støder på et utvetydigt eksempel på tilførsel af ny information, så er jeg ret sikker på at det nok skal blive offentliggjort.
Nu findes der undersøgelser der tolkes i retning af at kompleksitet alligevel opstår. På University of Michigan har Daniel McShea sammenlignet rygsøjlen hos flere linjer af pattedyr. Han definerede kompleksitet ud fra formen på ryghvirvlerne. Hans konklusion er at kompleksiteten blev øget i nogle udviklingslinjer og aftog i andre4849 .
En anden studie om uddøde muslingeskaller har også vist en stigning i kompleksitet selvom stigningen ikke var ensartet igennem udviklingsforløbet. Kompleksitet blev i denne undersøgelse defineret som forskel i asymmetrien i mønsteret på skallerne50 .
Hvorfor er det her nævnte så ikke eksempler på den øgede kompleksitet som jeg efterlyser? – Ændringer i knogler og mønstre kan skyldes ændringer i miljøet og er måske slet ikke et resultat af mutationer – tilfældige eller ej.
Mere information
Inden vi går videre med andre eksempler, skal vi se mere på information. Den er knyttet til specificitet eller præcision.
Fig. 1.1. Et lejlighedskompleks hvor hvert enkel værelse er nummereret efter det binære talsystem (2talsystemet)
Det er mere simpelt end det lyder. Hvis vi skal finde en adresse i en boligblok med 16 lejligheder med fire på hver af de fire etager (se fig. 1.1), ville det være rart med en nøjagtig angivelse af hvor den pågældende lejlighed befinder sig. Og til en sådan specificitet kunne vi bruge en angivelse på 6 bit. Hver lejlighed har fire rum, og der er 64 rum i alt. De får numrene 0-63. Nu skal vi finde et præcist rum kun ved hjælp at 1-taller og nuller, altså en binær kode.
• Det første tal fortæller os om vi er i øverste eller nederste del af bygningen. • Det andet tal fortæller os om rummet er på en lige eller ulige etage. • De sidste fortæller os hvad for et rum vi befinder os i lejligheden.
Det er lettere at se på et eksempel. På figuren er et værelse afmærket med et A. Det har placeringen 110000 (se forklaring på fig. 1.2). Rum nummer 0 har koden 000000 og befinder sig på første sal i den nordøstlige hjørne af bygningen; vinduet er markeret med B. Rum nummer 63 er markeret med C og har koden 111111, og det befinder sig i det sydvestlige hjørne på fjerde sal hvor vinduet er markeret C.
41 Levine, J. S., and E. F. MacNichol, Jr., (1982). Color Vision in Fishes, Scientific American, vol. 246, February. 42 Rushton, W. A. H., (1962) Visual Pigments in Man, Scientific
American, vol. 207. 43 Bahill, A. T. and L. Stark, (1979). The Trajectories of Saccadic Eye Movements, Scientific American, vol. 240, January. 44 Pettigrew, J. D., (1972), The Neurophysiology of Binocular
Vvision, Scientific American, vol. 227, august. 45 Hubel, D. H., (1963). The Visual Cortex of the Brain, Scientific American, vol. 209, November. 46 Kohler, I., (1962). Experiments with Gogglers, Scientific American, vol. 206, May. 47 Michael, C. R., (1969). Retinal Processing of Visual Images,
Scientific American, vol. 220, May. 48 McShea, D. W., (1991). Complexity and evolution: What everybody knows, Biology Philosophy, vol. 6, pp. 303-324. 49 McShea, D. W., (1993). Evolutionary change in the morphological complexity in the mammalian vertebral column, Evolution, vol. 47, pp. 730-740. 50 Boyajian, G. and T. Lutz, (1992). Evolution of biological complexity and its relation to taxonomic longevity in the Ammonoidea, Geology, vol. 20, pp. 983-986.
Ciffernr. 0 1 1 nedre halvdel af bygning øvre halvdel af bygning 2 ulige etage lige etage 3 nordvendte lejlighed sydvendte lejlighed 4 østvendte lejlighed vestvendte lejlighed 5 værelset mod nord værelset mod syd 6 værelset mod øst værelset mod vest
Tabel 1.1.
Ser du på tabel 1.1 og figur 1.2, kan du måske bedre forstå opbygningen af systemet. Det er lidt kompliceret at lære, men er i bund og grund lettere end vores kendte adressesystem, for der er ikke noget at tage fejl af. Hvert 1-tal eller hvert 0 er en bit information, og en præcis lokalisering af et rum i bygningen er det vi kalder en specificitet der bærer en 6-bits-information. Fik vi stukket adressen 10XXXX i hånden, hvor X er ukendt, kan vi se at informationen kun indeholder 2 bits. Det giver os kun den oplysning at det er en adresse på tredje sal, og det kunne være hvilken som helst lejlighed. Det svarer lidt til at lede efter en adresse man ikke kan huske alle oplysningerne på. Jo flere bits, jo højere specificitet, og dermed højere informationsniveau.
Det lyder måske lidt nørdet at lave en adresse om til bits med 1’er og 0’er, men det er slet ikke så fjernt fra vores øvre halvdel af bygning lige etage nordvendte lejlighed østvendte lejlighed værelset mod nord værelset mod øst
Figur 1.2.
hverdag: Hele dette temanummer består i skrivende stund ene og alene af 1’er og 0’er, for det er det eneste sprog en computer forstår. I praksis kan den kun skelne imellem strøm og ikke-strøm, og det oversætter den til kun 1 og 0. Men sat sammen kan de to tal/tilstande bære en stor mængde information.
Der findes mange proteiner med vidt forskellige funktioner. Fx kan et protein være et enzym der spalter et stof, et signalstof som hormon eller måske “en flyttemand” for et bestemt stof. Proteinerne består af kæder af aminosyrer, og efter de bliver dannet, folder kæden sig op i en tredimensional struktur, og i den form er den i stand til at udføre sine opgaver. Et enzym er normalt meget specifikt, og selv den mindste ændring i opbygningen vil forstyrre og ofte ødelægge dens funktion.
