‚Marzenie nanotechnologów: silnik protonowy bakterii Escherichia coli’

Pozwoliłem sobie wzbogacić artykuł p. Michała Ostrowskiego kilkoma dodatkowymi ilustracjami poglądowymi, komentarzami do nich ,linkami oraz filmami. W tym poniższym cytatem B.Webera.

eg

Przeciwnik koncepcji Inteligentnego Projektu oraz nieredukowalnej złożoności, biochemik Bruce Weber napisał :

http://www.nauka-a-religia.uz.zgora.pl/index.php?action=tekst&id=89

„(……)Udzielono licznych odpowiedzi Behe’emu – mieli w tym udział
również biochemicy, łącznie ze mną – które odnosiły się do tego, jak
naprawdę powinien on przedstawić obecny stan literatury przy
uwzględnieniu podanych przez niego konkretnych przykładów. 2 W
rzeczywistości opublikowano próby wyjaśnienia zagadnień, takich jak
powstanie wici, układu krzepnięcia krwi czy biochemicznej podstawy
procesu widzenia.

Należy przyznać, że przedstawienie tego, w jaki sposób aktualne dane biologii molekularnej sugerują procesy duplikacji genu, tasowania domen i eksonów oraz ewolucji dywergentnej nie wyjaśnia, jak NIEKOMPLETNE SYSTEMY (przyp. moja: nie w pełni ukształtowane pewne systemy biochemiczne-jak szlaki metaboliczne , czy organy , jak np. : „ćwierć-witka czy pół-witka bakteryjna”) zyskują przewagę selekcyjną.

Obecnie jesteśmy jednak na etapie gromadzenia wystarczającej ilościdanych na podstawie sekwencji DNA i trójwymiarowych struktur białek, by w niedalekiej przyszłości przeprowadzać liczne testy przypuszczalnych wyjaśnień ewolucyjnych, co do których można by się spodziewać, że nie będą „takimi sobie bajeczkami”.”

Nie trudno jest zauważyć , że tym samym Bruce Weber przyznaje iż ewolucjoniści nie mają pojęcia , w jaki możliwy do zaakceptowania sposób mogły wyewoluować układy nieredukowalnie złożone. Przy okazji sugerując zachowanie optymizmu i nadziei na przyszłość Bruce Weber dopuszcza się w swojej argumentacji błędów logicznych :

1) „Argument to the future”- ‚Błąd ten popełnia się, gdy się twierdzi, że coś w przyszłości uda się wykazać, choć teraz jest to niemożliwe’.

2) „Hypothesis contrary to fact”-Błąd tego typu powstaje wtedy, gdy ktoś argumentuje na podstawie tego, że coś mogło się zdarzyć, choć jednocześnie nic nie wskazuje na to, że tak się zdarzyło, lub nawet coś temu przeczy.’

Czy koncepcja oparta na braku jakiegokolwiek modelu teoretycznego, poza kilkoma „TAKIMI SOBIE BAJECZKAMI”, jak np. przestarzały i przereklamowany model Matzkego (będzie w przyszłości na temat tego „modelu” osobny artykuł), i na błędach logicznych zasługuje na miano ” teorii naukowej ” ?

ggg

(‚The Evolution of the Flagellum’
And the Climbing of „Mt. Improbable ”
Sean D. Pitman, M.D.
http://www.detectingdesign.com/flagellum.html )

http://creationism.org.pl/artykuly/MOstrowski2

‚Marzenie nanotechnologów: silnik protonowy bakterii Escherichia coli’
Michał Ostrowski

Silnik bakteryjny (Wić bakteryjna).

Wprowadzenie :


Silnik protonowy bakterii Escherichia coli robi ostatnio oszałamiającą karierę często pojawiając się w literaturze kreacjonistycznej jako przykład systemu nieredukowalnie złożonego. Przykład ten spopularyzował amerykański biolog molekularny, Michael Behe w swojej bestsellerowej książce Darwin’s Black Box. [1] Dzieje się tak ze względu na intuicyjne narzucającą się analogię tego systemu z wytworami ludzkiej technologii oraz na niezwykłe wyrafinowanie jego funkcjonowania i budowy, dzięki czemu niektórzy naukowcy nazywają bakteryjny silnik protonowy „najbardziej wydajną maszyną świata”. Nic dziwnego, że ta molekularna maszyna stała się wręcz maskotką ruchu teorii inteligentnego projektu. [2]

gjgj

Nanotechnologia w praktyce

Escherichia coli (pałeczka okrężnicy) jest jednokomórkowym cylindrycznym organizmem żyjącym powszechnie w naszych jelitach. Swoją nazwę zawdzięcza austriackiemu lekarzowi — Theodorowi Escherichowi — który po raz pierwszy zaobserwował ją i opisał. W normalnych warunkach jest to organizm symbiotyczny, ponieważ wnosi pewien wkład w nasze odżywianie się: rozkłada w jelitach niektóre białka (m.in. kolagenowe) do stanu, w którym mogą być one wchłonięte przez ścianki jelit (oczywiście samemu się przy tym posilając).

Twór ten waży tylko około 1 pikograma, czyli jedną bilionową cześć grama (1 pikogram (pg) = 10-15 kilograma) z czego około 70 procent stanowi woda i przypomina krótki walec średnicy jednego mikrometra (jedna tysięczna milimetra, 1 mikrometr (μm) = 10-6 m) i długości około dwóch mikrometrów.

Niektóre szczepy posiadają narządy lokomocyjne i potrafią się poruszać, niektóre zaś nie. Kiedy bakterie wyposażone w systemy lokomocyjne rozmnażają się w bogatym w pokarm środowisku (takim jak roztwór soli z dodatkiem mieszanki aminokwasów i cukrów) potrafią one w czasie jednej sekundy przepłynąć odległość równą około 30-40 długościom swojego ciała (nie licząc długości wici). [3] Ruch ten odbywa się zasadniczo w osi długiej ciała bakterii, ale odcinki ruchu prostolinijnego są przerywane nagłymi zwrotami, zwykle o ponad 60-90 stopni. Przerwy w ruchy prostolinijnym zdarzają się u E. coli średnio co 10 sekund.

Ruch umożliwia bakterii skorelowana praca zestawu silników, każdy o średnicy tylko 45 nanometrów (cztery milionowe części milimetra) i wysokości 60 nanometrów (1 nanometr (nm) = 10-9 m). Każdy silnik porusza długą, spiralną wić, kilkakrotnie dłuższą od ciała bakterii. Bakteria posiada zespół czujników biochemicznych (chemoreceptorów), rejestrujących różnice stężenia pokarmu w otoczeniu. Kierując się wskazaniami tych sensorów, bakteria może modulować pracę silników kierując się dzięki temu w obszar bogatszy w odżywcze składniki. Oprócz chemoreceptorów, silników i wici, standardowe wyposażenie E. coli stanowią „prędkościomierz” i „skrzynia biegów”, pozwalająca na różne tryby pracy silnika.

Układ napędowy (flagellum) bakterii składa się z 3 elementów:

rotacyjnego silnika protonowego o odwracalnym ciągu osadzonego w ścianie komórkowej (jego wewnętrzna część umieszczona jest w cytoplazmie, zewnętrzna w zewnętrznej błonie komórkowej);
krótkiego haczyka (kątnika), który pełni funkcję elastycznego łącza;
długiej spiralnej wici.
Obserwacje nad pałeczką jelitową Salmonella typhimurium, należącą do tej samej rodziny co bakteria Escherichia coli, wykazały, że kątnik jest strukturą elastyczną, zbudowaną z jednakowych elementów białkowych o masie cząsteczkowej 42 000, natomiast wić jest praktycznie sztywnym tworem przypominającym, pod względem kształtu, spiralę korkociągu. Jeden zwój sprali ma długość dwóch mikrometrów, czyli długość ciała bakterii, a długość całej wici jest 8-10 razy większa od długości ciała bakterii. [4] Średnica zwoju wynosi około 0,2 mikrometra, zaś grubość wici 0,02 mikrometra (20 nm). Wić zbudowana jest z białka zwanego flagelliną. Na jeden zwój spirali wici przypada około pięciu tysięcy cząsteczek flagelliny.

Napęd do wici dostarczają każdej bakterii molekularne silniki w liczbie od 4 do 6, bo tyle ich zazwyczaj posiada E. coli, napędzane strumieniem protonów. Obroty generowane są pomiędzy statorem sztywno osadzonym w ścianie komórkowej (peptydoglikanowej) a rotorem połączonym z wicią. Silnik jest napędzany przez strumień protonów (jonów wodoru) płynących z zewnątrz do wnętrza bakterii (z wyjątkiem bakterii morskich i bakterii żyjących w wysokim pH, które zamiast protonów używają jonów sodu). Źródłem energii jest międzymembranowy potencjał elektryczny — gradient elektro-dodatni, tzw. gradient chemiosmotyczny ΔμH+. [5]

Jak każdy techniczny silnik elektryczny, tak i silnik bakteryjny posiada rotor, stator i łożyska (zob. rys. 2). Ośka (wał napędowy), ustawiona pionowo do powierzchni błony komórkowej, zabudowana jest pomiędzy dwie sąsiadujące membrany w błonie komórkowej. Środkowa membrana spełnia rolę dialektyka (izolatora) kondensatora, który naładowany jest na zewnątrz dodatnio, a wewnątrz — ujemnie. Powstające przy tym napięcie elektryczne wynosi 0,2 wolta. W odróżnieniu od innych molekularnych maszyn napędzanych hydrolizą ATP (adenozynotrójfosforanu), bakteryjny silnik napędzany jest bezpośrednio przez gradient elektrochemiczny. Specjalny system molekularnych pomp, wykorzystując złożone metaboliczne procesy, wypompowuje protony z wnętrza komórki „pod prąd” ciśnienia osmotycznego, wytwarzając w ten sposób wspomniany gradient elektro-dodatni. Powstająca w ten sposób różnica potencjałów z powrotem przyciąga protony do wnętrza komórki, co wykorzystuje bakteria do napędzania nimi silników. [6]

nn

Rys. 2. Schemat bakteryjnego silnika protonowego.

Mechanizm generowania obrotów rotora jest słabo poznany. Wiadomo jednak, że odpowiadają za to złożone interakcje pomiędzy nim a statorem. [7] Istnieją trzy modele tłumaczące ten machanizm: model turbiny wodnej, model „kołowrotka” i model elektrostatycznej turbiny protonowej.

Według modelu turbiny wodnej, protony lub jony sodu płynące na powierzchni białek statora MotA i MotB wywołują kierunkowy ruch cząsteczek wody, który zmienia sferyczny kształt tych białek, dzięki czemu wywierają one nacisk na rotor w ten sposób go napędzając. [8]

Model „kołowrotka” zakłada, że protony/jony sodu wpływają do specjalnego tunelu w białkach kompleksu statora MotA i MotB i kierowane są do specyficznych komponentów rotora. Wymusza to ruch rotora, który dalej przekazuje te protony/jony sodu do następnego tunelu w statorze, skąd płyną one już do cytoplazmy (zob. rys. 3).

mmm

Rys. 3. Model „kołowrotka”. Zakłada on, że strumień protonów lub jonów sodu płynie przez specjalny tunel w białku statora, nastpnie przepływa przez część rotora napędzając go w ten sposób i sąsiednim tunelem w statorze spływa do wnętrza komórki.

Model elektrostatycznej turbiny protonowej przewiduje, że protony/jony sodu przepływające przez tunel w białkach statora MotA i MotB oddziałują z ładunkami elektrostatycznymi precyzyjnie rozmieszczonymi na tworzących pierścień rotora cząsteczkach białka FliG, stwarzając w ten sposób dynamiczne pole elektrostatyczne, które napędza rotor (zob. rys. 4). [9] Wydaje się, że na dzień dzisiejszy ten właśnie model jest wśród badaczy najbardziej popularny.

sss

Rys. 4. Przypuszczalny model generowania obrotów rotora w wyniku elektrostatycznego oddziaływania pomiędzy strumieniem protonów lub jonów sodu przepływających przez tunel w białku statora MotA i MotB a ładunkami na powierzchni białkia rotora FliG.

Niezależnie od tego, który model jest poprawny, obliczono, że jeden obrót silnika wymaga przepływu około tysiąca protonów. Obroty rotora napędzają ośkę, która z kolei przenosi obroty przez błonę komórkową i poprzez kątnik (uniwersalne łącze) nadaje ruch wici.

Silniki bakterii dają ciąg zarówno do przodu jak i wstecz na kilku trybach pracy z prędkością od 6000 do 17 000 obrotów na minutę, ale u niektórych morskich bakterii szacuje się, że prędkość ta wynosi ponad 100 000 obrotów na minutę. [10] Silnik ten potrafi niezwykle szybko, w czasie ćwiartki swojego obrotu, odwrócić kierunek swojej rotacji. Działa on z niezwykłą wydajnością — zużycie przez niego energii jest stosunkowo niewielkie. Dla Bacillus subtilis, pałeczkowatej bakterii wyposażonej w pojedynczą wić, obliczono, że gdy porusza się ona z prędkością dziesięciu mikrometrów na sekundę, wydatek energii odpowiada hydrolizie około 100 cząsteczek ATP na sekundę. Straty wolnej energii muszą być w tym procesie — zwłaszcza w obrębie wnętrza komórki — bardzo małe, bowiem energia rozpraszana musiałaby niekorzystnie wpływać na przebieg innych procesów chemicznych i na trwałość delikatnych struktur molekularnych.

Nanotechnologia w praktyce — ciąg dalszy
Nie od rzeczy będzie wspomnieć o nadzwyczajnych właściwościach białka flagelliny, z którego zbudowana jest wić. Cząsteczki tego białka (oznaczonego jako FliC) o masie cząsteczkowej 54 000 mają zdolność do łączenia się razem w regularne struktury podobne do nici i spirali o różnym promieniu krzywizny. Jest to proces przypominający krystalizację. Bakteria buduje z flagelliny zawsze ściśle określoną formę sztywnej, skręconej w kształt korkociągu rureczki. Podczas montażu wici powstaje pytanie w jaki sposób tysiące cząsteczek flagelliny dostarczane są do nowo powstającej i wydłużającej się wici (a musi być to mechanizm niezwykle wydajny, ponieważ jeden skręt spirali wici składa się z około 5000 cząsteczek tego białka).

Otóż flagellina transportowana jest na koniec aktualnie montowanego odcinka poprzez specjalny kanał wewnątrz budowanej wici w tempie około 50 cząsteczek flagelliny na sekundę. Proces budowy wici wieńczy umieszczenie na jej końcu specjalnej nasadki. Utworzona ostatecznie wić jest strukturą prawo- lub lewoskrętną, przy czym zmiana „skrętności” wici zachodzi przy każdej zmianie kierunku obrotów silnika obracającego wić. Przy obrotach silniczka zgodnego z ruchem wskazówek zegara wić wykazuje prawoskrętność i odwrotnie, przy obrotach w przeciwnym kierunku wykazuje lewoskrętność. Wić nadająca bakterii ruch postępowy w płynnym środowisku jest zatem odpowiednikiem śruby okrętowej lub śmigła. Wszystkie te właściwości wici narzucają szczególne wymagania wobec materiału, z którego jest ona zbudowana. [11]

Proces budowy silnika jest przykładem zdumiewającej precyzji wymagającym skorelowanej, wieloaspektowej dynamiki. Do zmontowania całego funkcjonalnego silnika bakteria potrzebuje około 30-40 genów i ich produktów. Są to grupy genów oznaczone jako fla (np.: flg, flh, fli lub flj) i mot, ponieważ kodują one białka potrzebne do konstrukcji silnika i poruszania się bakterii — flagella i motility. Defekt jakiegokolwiek z tych genów powoduje zawsze kompletne załamanie się podstawowej funkcji silnika. Produkty tych genów — białka o zróżnicowanej masie cząsteczkowej od 8000 do 76 000 — oznaczane są analogicznie do kodujących je genów jako np.: FlgE, FlgH, FliI, lub MotA, MotB (zob. rys. 5).

We właściwych momentach włączane są odpowiednie geny syntetyzujące właściwe białka, po czym białka te są odpowiednio transportowane i montowane. Budowa tego precyzyjnie zintegrowanego zespołu napędowego rozpoczyna się od zmontowania najbardziej wewnętrznego (względem błony komórkowej) kręgu rotora, następnie powstaje ośka, dalej kolejne kręgi rotora, składający się przypuszczalnie z ośmiu elementów stator, następnie kątnik (uniwersalne elastyczne łącze) przez który z kolei budowana jest z tysięcy cząsteczek flagelliny wić. Materiał do budowy wici transportowany jest poprzez kanał przebiegający przez centrum kątnika, ośki i dalej na zewnątrz, środkiem rurkowatej wici. U wejścia do tego kanału znajduje się specjalne urządzenie, regulujące dopływ tego materiału (zob. rys. 5). [12]

Aby uświadomić sobie szybkość z jaką powstaje ta molekularna maszyna, wystarczy powiedzieć, że cała bakteria E. coli powstaje w czasie nie dłuższym niż 1200 sekund.

fdh

Rys. 5. Koncepcyjny schemat bakteryjnego silnika protonowego E. coli z oznaczeniem białkowych kompleksów składających się na ten układ. Białka FliF i FliG tworzą — składające się na rotor — pierścienie S i M z rysunku 2. Pierścienie statora tworzą białka MotA, MotB i FliM,N, a pierścienie łożyska L i P — białka FlgH i FlgI. Inne białka z grupy Flg tworzą ośkę (wał napędowy), kątnik i specjalną nasadkę mocującą do elastycznego kątnika długą spiralną wić. Aparat transportujący to specjalne urządzenie regulujące dopływ poszczególnych podzespołów koniecznych do zmontowania silnika i wici.

Natomiast cały genom E. coli składa się z podwójnej nici polimeru DNA około 700 razy dłuższego od ciała bakterii. Bakteryjne DNA zawiera 4 639 221 par zasad, które składają się na 4 288 genów, z których większość koduje białka. Dotychczas poznano funkcję tylko około 60 procent z tych białek. Około 50 różnego rodzaju białek jest wymaganych do montowania układu nawigacyjnego i lokomocyjnego bakterii pozwalających jej poruszać się w kierunku chemicznie atrakcyjnego środowiska i oddalać się od nieatrakcyjnego (chemotaxis).

Tak długa — w stosunku do ciała bakterii — helisa DNA narzuca specjalne wymagania co do jej czysto mechanicznego upakowania wewnątrz bakteryjnej komórki, przy konieczności szybkiego pobierania z niej potrzebnej informacji. Odcinki DNA, na których zakodowane są informacje niezbędne do prawidłowego skonstruowania elementów silnika, wici i systemu nawigacji rozrzucone są w różnych regionach nici DNA. Odnalezienie tych informacji wewnątrz podwójnej helisy DNA jest problemem niezwykle skomplikowanym i choć komórka radzi sobie z tym doskonale, to jednak mechanizm wyszukiwania i selekcjonowania tych informacji pozostaje nadal w dużej mierze zagadką. Wystarczy wspomnieć, że chemiczna struktura DNA pozwala odczytywać szyfr molekularny na sześć różnych sposobów, z których zwykle tylko jeden jest prawidłowy.

Wykryto dotąd wiele elementów kilkupiętrowego systemu sygnałów chemicznych koniecznych do precyzyjnego odczytywania informacji, ukrytej wewnątrz DNA. Równocześnie wykryto wiele modyfikacji, jakim wstępna, „surowa” informacja — wydobyta z DNA — jest poddawana, zanim osiągnie poziom wystarczający do sterowania pewnymi etapami rozwoju. [13]

Na osobne potraktowanie zasługuje układ nawigacyjny wyznaczający kierunek ruchu bakterii. Układ ten reaguje na różne na różnego rodzaju bodźce chemiczne dzięki specjalnym cząsteczkom białka odgrywającym rolę chemoreceptorów. Wyróżniono trzy zasadnicze sposoby lokomocji bakterii:

1. Lokomocja chaotyczna. W jednorodnym środowisku bogatym w odżywcze składniki, lokomocja bakterii przypomina chaotyczne ruchy w trójwymiarowej przestrzeni. Bakteria co kilka sekund osobno włącza swoje silniki (wić porusza się wtedy zgodnie z ruchem wskazówek zegara), ale tylko na jedną dziesiątą część sekundy, dzięki czemu bakteria zmienia kierunek poruszania się o 60-90 stopni („koziołkuje”). Wykorzystuje do tego jednak nie siłę bezwładności. Przy rozmiarach i wadze E. coli jej lokomocja zdominowana jest nie przez siłę bezwładności, ale lepkość cieczy, w której się porusza. Bakteria wykorzystuje fakt, że na poprzecznie ułożoną względem dłuższej osi ciała bakterii wić działa około dwukrotnie większa siła lepkości niż na tę ułożoną wzdłuż ciała, co pozwala wykorzystać tę pierwszą jako swoisty „hamulec” odkształcający kierunek poruszania się komórki. [14]

Za następnych kilka sekund bakteria ponownie na krótką chwilę uruchamia silniki, ale tym razem na wstecznym ciągu, czyli wici obracają się przeciwnie do wskazówek zegara, co znowu pozwala bakterii „przekoziołkować” i zupełnie zmienić kierunek poruszania się.

2. Lokomocja przeszukująca. Jeśli jednak sensory E. coli wykryją rosnące w określonym kierunku stężenie odżywczych składników, wtedy jej częste „koziołkowanie” jest natychmiast wygaszane. Silniki przełączają się na inny, bardziej jednostajny tryb pracy (rotacja przeciwna do ruchów wskazówek zegara) kierując w ten sposób bakteryjną komórkę w kierunku bogatszego źródła odżywczych składników. Chaotyczny „wypas” zamienia się w zygzakowaty kurs w określonym kierunku (bakteria korektuje go dzięki możliwości dwukierunkowej pracy silników — patrz niżej).

3. Lokomocja ucieczki. Ten sposób lokomocji jest obserwowany, gdy bakteria wykryje w otoczeniu pojawienie się szkodliwych substancji. W tej sytuacji bakteria szybko oddala się od obszaru koncentracji takich składników.

Rys. 6. „Ten mikroorganizm jest marzeniem nanotechnologów” — Howard Berg, profesor biologii molekularnej i komórkowej oraz fizyki na Uniwersytecie w Harvardzie.

Molekularna powielarka w praktyce
Ale Escherichia coli to nie tylko układy nawigacyjne i lokomocyjne. To także zdumiewająca powielarka potrafiąca kopiować samą siebie z szokującą wydajnością. Bakteria ta umieszczona w środowisku bogatym w pokarm i w temperaturze ludzkiego jelita (37 stopni C) może syntetyzować i replikować wszystko co potrzebuje do zrobienia swojej nowej kopii w czasie 1200 sekund. Tak więc, jeśli zaczniemy dziś o północy z jedną bakterią (i dużą ilością pokarmu) jutro o północy będzie 272, albo inaczej 4.7×1021 bakterii — co wystarczy do zapełnienia nimi kwadratowego pudła o długości boku 17 metrów!

Ta szybkość replikacji wyjaśnia dlaczego potomstwo jednej bakterii umieszczonej na twardej odżywce natychmiast rozprasza się na jej powierzchni — w przeciwnym razie wkrótce na powierzchni odżywki wyrósłby kopiec bakterii wielkości jednego milimetra.

Pojedyncza komórka E. coli buduje w sobie drugą, identyczną z pierwszą, z identycznym wyposażeniem. Potem dochodzi do rozdzielenia się w połowie tych dwóch kompletnych komórek. Trudno powiedzieć, która jest „matką” a która „córką”. Obie są jednakowo „młode”. Ich cząsteczki DNA są identyczne (za wyjątkiem mutacji, które spontanicznie zdarzają się dla danego genu w tempie około 10-7 na generację) po połowie (wzdłuż) stare, a po połowie nowo wybudowane. Zatem proces rozmnażania produkuje dwie komórki o tym samym „wieku”. Gdy one się dzielą to znowu powstają cztery komórki o tym samym „wieku”. W pewnym więc sensie E. coli jest więc „nieśmiertelna” ponieważ macierzysta komórka dzieli się na dwie potomne, doskonale identyczne z macierzystą, a te na kolejne, także identyczne. Dopóki ten szczep bakterii zachowa się w jednym choćby osobniku, to ten osobnik jest tak „stary”, jak pierwsza komórka tego gatunku.

W świetle powyższego zrozumiała jest opinia profesora biologii molekularnej i fizyki na Uniwersytecie w Harvardzie, Howarda Berga:

Ten mikroorganizm jest marzeniem nanotechnologów. [15]

Projekt bez projektanta?
Maszyną, zgodnie z definicją jaką podaje sześciotomowa Encyklopedia PWN, jest:

„Urządzenie techniczne zawierające mechanizm lub zespół połączonych ze sobą mechanizmów, służące do przetwarzania energii lub wykonywania określonej pracy mechanicznej; z energetycznego punktu widzenia maszyna jest przetwornicą energii przekształcającą w energię mechaniczną inny jej rodzaj.” [16]

Czy biomolekularne systemy w świetle powyższej definicji są maszynami? Oczywiście tak. Otwarcie potwierdzają to biochemicy. Przykładowo w lutym 1998 r. ukazało się specjalne wydanie czołowego biochemiczngo czasopisma Cell poświęcone „makromolekularnym maszynom”. Dowiedzieć się z niego możemy, że wszystkie komórki używają kompleksowych molekularnych maszyn do obróbki informacji, przemiany energii, przyswajania składników odżywczych i transportowania materiałow przez błony komórkowe. Bruce Alberts, prezydent amerykańskiej National Academy of Sciences napisał wprowadzenie do tego specjalnego wydania zatytułowane „The Cell as a Collection of Protein Machines: Preparing the Next Generation of Molecular Biologists” (Komórka jako zbiór białkowych maszyn: przygotowując następną generację biologów molekularnych). Stwierdził w nim m.in.:

„Zawsze niedocenialiśmy komórki. (…) Cała komórka może być przedstawiona jako fabryka zawierającą skomplikowaną sieć połączonych linii montażowych, każda z nich złożona z układu dużych białkowych maszyn. (…) Dlaczego możemy nazywać duże białka montażowe tkwiące u podstaw komórkowych funkcji maszynami? Ponieważ dokładnie tak, jak maszyny wynalezione przez ludzi do efektywnego działania w makroskopowym świecie, te montażowe białka zawierają precyzyjnie zintegrowane ruchome części. „[17]

Prawie sześć lat później, w grudniu 2003 r., inny fachowy periodyk, BioEssays, opublikował własne wydanie dotyczące „molekularnych maszyn”. We wprowadzeniu do niego Adam Wilkins, redaktor BioEssays wyjaśnia:

„Artykuły w tym wydaniu ukazują niektóre pewne uderzające podobieństwa pomiędzy sztucznymi a biologicznymi/molekularnymi maszynami. Przede wszystkim molekularne maszyny, tak jak maszyny robione przez człowieka, wykonują dokładnie określone funkcje. Po drugie, makromolekularne maszyny składają się z wielu części, oddziałujących ze sobą w odrębny i precyzyjny sposób. Po trzecie, wiele z tych maszyn posiada cześci, które mogą być użyte w innych molekularnych maszynach (przynajmniej z niewielkimi modyfikacjami), co jest porównywalne z wymienialnymi częściami w sztucznych maszynach. W końcu, co najważniejsze, posiadają one podstawową cechę maszyn: zamieniają energię w jakąś formę „pracy”. „[18]

W przypadku protonowego silnika Escherichii coli truizmem jest stwierdzenie, że jest on molekularną maszyną. Ten truizm niesie jednak bardzo poważne implikacje. Wszystko bowiem co wiemy o technicznych maszynach mówi nam, że w ich powstanie musi być zaangażowana inteligencja. Ateistyczny filozof Paul Ricci w swojej książce Fundamentals of Critical Thinking napisał, że: „prawdą jest, że każdy projekt ma projektanta”, co więcej twierdzenie „każdy projekt ma projektanta” jest analitycznie twierdzeniem prawdziwym i nie wymaga formalnego dowodu. [19] Gdzie jest projekt, tam musi być — z definicji — projektant. Ewolucjoniści doskonale zdają sobie sprawę z tej niebezpiecznej dla nich sytuacji. Jak wyjaśnia Francisco Ayala, znany biolog ewolucyjny, były przewodniczący American Association for the Advancement of Science:

„Funkcjonalny projekt organizmów i ich cech może zatem zdawać się być argumentem za istnieniem projektanta.” [20]

Jednak postulowanie rozumnego projektu przy wyjaśnianiu genezy bakteryjnego silnika, czy innych molekularnych maszyn jest dla większości biologów ciężką herezją. Ze względu na przyjęte wcześniej filozoficzne założenia zmuszeni są oni sięgać lewą ręką do prawego ucha, czyli a priori wykluczyć rozumny projekt i próbować wyjaśniać powstanie układu lokomocyjnego E. coli w wyniku naturalistycznej ewolucji. Rozwijają w ten sposób zaskakującą swoją głębią ewolucyjną myśl — że projekt nie musi mieć projektanta. Podkreśla to cytowany powyżej Ayala:

„Największym dokonaniem Darwina było pokazanie, że organizacja życia może zostać wyjaśniona jako rezultat naturalnych procesów, doboru naturalnego, bez jakiejkolwiek potrzeby odwoływania się do Stwórcy lub innych zewnętrznych czynników.” [21]

Według ewolucjonistów są więc dwa rodzaje projektów: projekt z projektantem i projekt bez projektanta. Biologiczne maszyny mają się plasować w tej drugiej kategorii — projektów bez inteligentnego projektanta.

„Takie sobie bajeczki” w praktyce

W uzasadnianiu tej wiekopomnej idei służy ewolucjonistom specyficzna logika rozumowania, zwana ewolucjonistyczną logiką ślepej wiary. William Dembski wyjaśnia, co kryje się pod tym tajemniczym pojęciem:

Ewolucjonistyczna logika jest formą sprowadzania do absurdu (reductio ad absurdum). Niedorzecznością jest sugerowanie inteligentnego projektu, czy w ogóle jakiejkolwiek formy teleologii. Dla ewolucyjnych biologów potraktowanie projektu lub teleologii jako fundamentalnego sposobu wyjaśniania, zdolnego do wytłumaczenia powstania biologicznych struktur jest absolutnie nie do zaakceptowania. Przy takim założeniu każdy przekonujący argument wskazujący na projekt musi wywodzić się z błędnych przesłanek. Tak więc każde twierdzenie, które pociąga za sobą, czyni prawdopodobnym lub w jakikolwiek sposób przy wyjaśnianiu powstania biologicznych struktur implikuje projekt, musi zostać odrzucone.

ghki

„Ale ewolucjonistyczna logika nie poprzestaje na tym. Nie tylko każde twierdzenie wskazujące na projekt musi zostać odrzucone, ale — skutkiem tego — każde twierdzenie, które wyklucza projekt nakazane jest do wierzenia i wymaga uznania. To jest właśnie ewolucjonistyczna logika ślepej wiary — wiara w ewolucjonistyczne wyjaśnienia jest nakazana nie dlatego, że wiara ta ma oparcie w aktualnym materiale dowodowym, ale po prostu dlatego, że pozwala ona wykluczyć projekt.” [22]

Kiedy Michael Behe spopularyzował argument z nieredukowalnej złożoności, niektórzy ewolucjoniści przyznali, że ta koncepcja przysłużyła się nauce przez to, że zmusza ich do zmierzenia się z następującym problemem: w jaki sposób układy nieredukowalnie złożone mogły powstać w wyniku stopniowej ewolucji, skoro do ich funkcjonowania konieczne są wszystkie podzespoły? Potwierdzają to ewolucyjni biologowie Thornhill i Ussery:

„Jednak dokładnie nie przebadano bardziej teoretycznej kwestii, czy darwinowska ewolucja jest w stanie zbudować nieredukowalnie złożone struktury, posiadające funkcjonalnie niepodzielne składniki (o ile takie struktury istnieją). (…) Czynnikiem hamującym badanie możliwości skonstruowania takich biologicznych struktur przez darwinowską ewolucję jest brak klasyfikacji możliwych dróg takiej ewolucji. „[23]

Ewolucjoniści mają tu poważny problem. Jak stwierdził w 1949 r. znany brytyjski ewolucjonista (i komunista) J.S.B. Haldane, ewolucja nie może nigdy wytwarzać „różnych mechanizmów takich jak tryby i magnesy, które byłyby bezużyteczne aż do momentu, gdy osiągną one pełną funkcjonalność”. [24] Jeśli dany biologiczny system, aby mógł funkcjonować potrzebuje wszystkich podzespołów, to jak taki system powstawał w wyniku stopniowej ewolucji, skoro zarówno 20 procent takiego systemu jest równie niefunkcjonalne jak 80 procent? Bajeczka o stopniowym budowaniu takiego systemu przez dodawanie kolejnych części w tym przypadku odpada — dobór naturalny musiałby wtedy rozwijać niefunkcjonalne narządy, aż do momentu ich pełnego skompletowania, co by znaczyło, że dobór ten posiada tajemniczą zdolność przewidywania przyszłości.

Jak wyżej wspomniano, silnik protonowy E. coli do złożenia i funkcjonowania potrzebuje około 30-40 precyzyjnie zintegrowanych białek oraz dodatkowych 20 asystujących przy jego budowaniu. Brak któregokolwiek białka wchodzącego w skład silnika, uniemożliwia zmontowanie sprawnego systemu lokomocji. Oznacza to, że nieredukowalna złożoność bakteryjnego silnika protonowego jest empirycznie potwierdzonym faktem i system ten doskonale spełnia kryteria oryginalnej definicji nieredukowalnej złożoności zaproponowanej przez Behe’ego:

„System nieredukowalnie złożony to pojedynczy system składający się z wielu precyzyjnie zintegrowanych i oddziałujących ze sobą podzespołów, tworzących podstawową funkcję systemu, w którym usunięcie jakiegokolwiek z tych podzespołów skutkuje faktycznym załamaniem się funkcjonowania takiego systemu.” [25]

gj

W przypadku bakteryjnego silnika jego podstawową funkcją jest napędzanie bakteryjnej komórki w wodnym środowisku przez szybkoobrotową wić o odwracalnych obrotach. Warto tutaj zauważyć, że długa wić i odwracalna rotacja silnika nie są jakimiś nadmiarowymi, luksusowymi dodatkami, ale koniecznością. Bakteria aby móc poruszać się w cieczy musi pokonać ruchy Browna cząsteczek zawiesiny w jakiej pływa. Bardziej przypomina to „przepychanie się” niż pływanie, jakie znamy z własnego doświadczenia. Powód, dla którego silniki bakterii mają odwracalne obroty jest taki, że ruchy Browna cząsteczek roztworu często spychają bakterię z właściwego kursu, kiedy płynie ona w kierunku koncentracji odżywczych składników albo oddala się od szkodliwych. Odwracalny ciąg silników pozwala bakterii w tej sytuacji szybko zatrzymać się i próbować powrócić na właściwy kurs. Analogicznie w przypadku „wypasu” odwracalne rotacje pozwalają na chaotyczne przeczesywanie obszaru bogatego w odżywcze składniki. Aby bakteryjny silnik spełniał swoją podstawową funkcję musi napędzać wić bardzo szybko i dwukierunkowo.

Ewolucyjni biologowie upierają się jednak, że bakteryjny silnik protonowy musiał pojawić się wskutek działania naturalistycznych, ewolucyjnych procesów. Świetnie, tylko jak? Bogata wyobraźnia poszła w ruch, jej produktem jest zwykle następująca historyjka: silnik ten składa się z części, które wcześniej pełniły inne funkcje i dobór naturalny adaptował te elementy do kooperacji w nowej funkcji i nowym mechanizmie — bakteryjnym silniku (idea preadaptacji lub egzaptacji). Fantazje takie snuje John Rennie w Świecie Nauki:

„Sedno w tym, że elementy składające się na wić bakteryjną, którym Behe przypisuje przydatność wyłącznie jako podzespołom napędowym, mogą pełnić różne funkcje, sprzyjające jej ewolucji. Ostateczne powstanie wici mogło polegać tylko na nowej kombinacji skomplikowanych podzespołów.” [26]

Spekulacja ta zakłada, że stopniowo ewoluuje nie tylko sama struktura, ale równolegle z nią ewoluuje funkcja tej struktury. Ten scenariusz brzmi sensownie tylko do momentu, gdy próbujemy poznać jego szczegóły. Jedynie dobrze udokumentowane przykłady tego typu „koewolucji” pochodzą z inżynierii. Przykładowo inżynier-elektronik może, używając elementów kuchenki mikrofalowej, radia i monitora komputera, zmontować coś w rodzaju telewizora. Lecz w tym przypadku mamy inteligentny projekt — kogoś działającego według pewnego planu i ze sporą wiedzą na temat elektrycznych gadżetów. Jednak dobór naturalny nie wie nic o silniku bakteryjnym, który ma montować. Jak więc taki proces może adaptować białka pełniące wcześniej zupełnie inne funkcje do wytworzenia bakteryjnego silnika?

Problemem jest tu, że dobór naturalny może selekcjonować funkcje wcześniej istniejące. Dla przykładu może selekcjonować większe dzioby, które są lepsze do otwierania twardszych ziaren. Większe dzioby są cały czas są obecne w populacji, a w danych warunkach dobór naturalny po prostu zaczyna faworyzować ich funkcjonalność. Ciśnienie doboru może nawet nieco rozszerzyć oryginalną funkcję do wykonywania podobnych zadań, np. przekształcić dziób przystosowany do otwierania ziaren i wyjadania nasion do zjadania owadów.

Jednak w przypadku genezy bakteryjnego silnika nie możemy mówić o faworyzowaniu już istniejącej funkcji — bo jej nie ma, rozszerzeniu działania tej funkcji, czy o dostosowaniu się jakiejś istniejącej pojedynczej struktury do nowej funkcji, ale o skorelowanym przestawieniu się całego zespołu struktur wcześniej pełniących inne funkcje do nowej struktury pełniącej nową funkcję.

Ale to jeszcze nie wszystko. Aby neodarwinowski mechanizm wytworzył jakąś nową funkcję nie wystarczy, by po prostu istniała hipotetyczna sekwencja form pośrednich łącząca starą i nową funkcję. Każda drobna modyfikacja wiodąca od starej do nowej funkcji musi jeszcze dawać jakąś korzyść przystosowawczą. W języku biologów, każda taka forma pośrednia wymaga zwiększenia się dostosowania mierzonego kryteriami przeżywalności i reprodukcji. Aby dobór naturalny faworyzował takie zmiany, każdy krok w takiej serii drobnych zmian musi dawać jakiś wzrost przystosowania, dodawać jakąś nową jakość zwiększającą przeżywalność i zdolność reprodukcyjną.

Dodatkowym warunkiem takiej ewolucji jest niedopuszczalność chwilowego nawet pogorszenia stopnia przystosowania organizmu. Jest tak nawet wtedy, gdy dzięki temu możliwe byłoby osiągnięcie korzystnych rezultatów w nieco dalszej perspektywie. Ewolucja nie planuje długoterminowo. Dobór naturalny zawsze preferuje to, co w danej chwili, tu i teraz, jest lepsze. To jest główne przesłanie jednej z książek Richarda Dawkinsa Wspinaczka na szczyt nieprawdopodobieństwa. [27] Roztoczył on w niej wzniosłą wizję ewolucji wspinającej się na różne szczyty nieprawdopodobieństwa, czyli biologiczne systemy złożone w rodzaju oka, nie od strony stromizn, ale drobnymi kroczkami poprzez łagodne serpentyny.

W przypadku ewolucji jakiegoś hipotetycznego molekularnego mechanizmu do postaci silnika bakteryjnego oznacza to, że każda drobna modyfikacja tego mechanizmu nie tylko musiałaby zachowywać ciągłą funkcjonalność, ale również dawać jakąś korzyść przystosowawczą. Jak to ujął Karol Darwin, takie ewolucyjne zmiany musiały być „niezmiernie drobne i stopniowe”. [28] Jedyną więc możliwą drogą ewolucji tego systemu było stopniowe przekształcanie pierwotnych białkowych struktur, przy czym funkcje tych struktur musiały ewoluować (koewoluować) wraz z tymi strukturami. Jakie empirycznie testowanle świadectwo przedstawiają ewolucjoniści na poparcie takiej koewolucji?

Nie ma takiego świadectwa. Według ewolucjonistów ta koewolucja zniknęła w pomrokach dziejów, dziś możemy co najwyżej snuć bardziej lub mniej fantastyczne jej scenariusze. Cała moc ewolucyjnej argumentacji sprowadza się do analogii z projektu i do wskazywania podobieństwa. W pierwszym przypadku chodzi o to, że jedyną solidną analogią takiej „kooperacyjnej ewolucji” jest świadectwo inżynierii — a więc dziedziny opartej o rozumny projekt. Jeśli model ma być w tym przypadku dobrym odwzorowaniem rzeczywistości, to jakim sposobem dobrym odwzorowaniem procesu bezcelowego i bezrozumnego jest proces oparty na projekcie i z założonym wcześniej celem? Ewolucjoniści opierają się więc na inteligentnym projekcie, aby krytykować koncepcje oparte o inteligentny projekt. Ot, kolejna perełka ewolucjonistycznej logiki.[29]

Ćwiczy się w niej biochemik Kenneth Miller z Brown University regularnie praktykując „ewolucję” pułapki na myszy — aby zilustrować ewolucję układów nieredukowalnie złożonych. Według niego trzy z pięciu części pułapki na myszy tworzą spinkę do krawata. Próbując budować ze spinki od krawata pułapkę na myszy, twierdzi on, że podobny proces może mieć miejsce również w przyrodzie, gdzie te same elementy mogą pojawiać się w zupełnie różnych funkcjach. Co więcej, uważa on swoją pracę nad zastosowaniem spinek do krawatów do budowy pułapek na myszy za ogromnie doniosłą dla ewolucyjnej biologii. [30]

Ale niektórzy ewolucjonistyczni bajarze nie kłopoczą się nawet fantazjowaniem na temat hipotetycznych dróg ewolucji takich mechanizmów. Im wystarczy tylko wskazanie podobnych elementów pełniących różne funkcje w różnych strukturach i stwierdzenie „a więc to musiało wyewoluować”. Ewolucja pełni w tym przypadku rolę magicznego, uniwersalnego wypełniacza, którym zalepia się luki gdzie zupełnie brak empirycznego świadectwa. W ten sposób maskuje problem cytowany już Rennie:

„Te skomplikowane składniki owego narządu ruchu mają swoje prekursory w przyrodzie, co wykazali Kenneth R. Miller z Brown University i inni. Wić bardzo przypomina strukturę, za pomocą której pałeczka dżumy (Yersinia pestis) wstrzykuje do komórki toksyny. „[31]

Powyżej schemat koncepcji ewolucji kooptacyjnej (na zasadzie preadaptacji-to jest zmiany funkcji starego organu) witki bakteryjnej. Jest to pomysł na zasadzie błędnego koła. Ponieważ pompa do produkcji ATP, jak i aparat wydzielinowy typu III też są urządzeniami nieredukowalnie złożonymi.

Powyżej filmy obrazujące schemat struktury i zadań ,jakie pełni rotacyjna pompa do produkcji ATP .

Stwierdzenie, że bakteryjny system lokomocyjny „bardzo przypomina” strukturę wstrzykującą pałeczki dżumy jest nieco naciągane. Systemy te pełnią zupełnie odmienne funkcje: silnik protonowy jest narządem lokomocyjnym dostarczającym bakterii napędu w płynnym środowisku, system wstrzykujący nie ma nic wspólnego z napędem, jest to rodzaj molekularnej pompy służącej do atakowania innych komórek. [32] To „wyraźne podobieństwo” sprowadza się głównie do tego, że niektóre białka tworzące bakteryjny silnik protonowy są podobne do niektórych obecnych w strukturze wstrzykującej, gdzie pełnią zresztą inne funkcje.

hm

Aparat sekrecyjny typu III (aparat wstrzykujący).

gfg

Aparat sekrecyjny typu III i uproszczony schemat wici bakteryjnej.

Film pokazujący strategię bakterii posługującej się aparatem sekrecyjnym typu III (rotacyjną pompą infekcyjną). Narząd ten (z resztą nieredukowalnie złożony) jest przystosowany do infekowania komórek eukariotycznych.

Najwyraźniej Rennie uznaje, że wystarczy wskazać podobne elementy pełniące różne funkcje w różnych strukturach, następnie rzucić na nie zaklęcie: „ewolucja” i sprawa rozwiązana. Dokładnie tak, jakby wskazać łopatki w odkurzaczu i łopatki w silniku turboodrzutowym, rzucić na nie zaklęcie „ewolucja” i już oto mamy rozwiązanie problemu powstania silnika turboodrzutowego dzięki ewolucji silnika z odkurzacza. Przypomina to stary argument, że możemy wierzyć, że ołów przekształca się w złoto, choć nikt nigdy nie widział jak alchemicy przeprowadzają taką transformację. A dlaczego możemy w to wierzyć? Bo alchemicy mieli kamień filozoficzny. W przypadku współczesnych ewolucjonistycznych alchemików transformujących systemy proste w złożone, miejsce kamienia filozoficznego zajmuje po prostu koewolucja. Nie wiadomo co prawda, jak taka koewolucja zachodziła, ale wierzymy, że zachodziła. John Bracht, genetyk i biolog komórkowy na University of California ironizuje:

„W tym przypadku teoria ewolucji funkcjonuje jako „teoria-zapchajdziura”, którą zalepia się luki w wiedzy [evolution-of-the-gaps theory].” [33]

Oprócz życzeniowego myślenia i braku empirycznego poparcia wyjaśnienie to obciążone jest innymi poważnymi wadami. Bazuje ono jedynie na tym, że niektóre, około dziesięciu, białek tworzących bakteryjny silnik (jak np.: FlhA, FlhB, FliR, FliQ, FliP) ujawniają znaczącą homologię (choć nie są identyczne) z białkami obecnymi w strukturze służącej pałeczce dżumy wstrzykiwać do komórki toksyny. [34] Jednak sam w sobie ten fakt nie dowodzi jeszcze naturalistycznej ewolucji — przykładowo wiele technicznych urządzeń o różnych funkcjach także składa się z podobnych komponentów jak śruby, przekładnie, tryby czy tranzystory. Taka sytuacja nie przeszkadza nikomu wnioskować o rozumnej genezie tego typu urządzeń. Dlaczego ma więc przeszkadzać w przypadku bakteryjnego silnika protonowego? [35]

Aby dowieść ewolucyjnych spekulacji, nie wystarczy wskazywać podobieństwo niektórych podzespołów tego systemu z podzespołami innych systemów. Takie podobieństwo może być równie dobrze interpretowane jako wynikające z wspólnego projektu — podobnie jak podobieństwo różnych produktów naszej technologii. [36] Konieczny jest jeszcze testowalny mechanizm, który byłby w stanie przekształcić jedne struktury w inne. A jedyny znany tego typu mechanizm pochodzi z inżynierii — a więc popiera koncepcję projektu.

Co gorsza, niektórzy ewolucyjni biologowie twierdzą, że to nie bakteryjny silnik wyewoluował ze struktury wstrzykującej do komórek toksyny, ale że było dokładnie odwrotnie — to z bakteryjnego silnika miał wyewoluować aparat wstrzykujący, czyli, że bakteryjny silnik pojawił się wcześniej niż struktura, z której rzekomo miał wyewoluować. [37] Biologowie ci argumentują następująco:

Bakterie wyposażone w silniki znajdowane są w bardzo szerokim spektrum tych mikroorganizmów: u bakterii żyjących w średnich temperaturach i u bakterii termofilnych, bakterii gram-ujemnych i gram-dodatnich oraz u bakterii spiralnych (krętek). [38] Natomiast aparat wstrzykujący występuje tylko u kilku szczepów bakterii gram-ujemnych.
Aparat wstrzykujący służy do wprowadzania toksyn do komórek eukariotycznych. Zasadne jest więc przypuszczenie, że najpierw musiały się pojawić eukarionty, a dopiero później powstał aparat służący do atakowania tych komórek. Występowanie aparatu wstrzykującego ograniczone jest nie tylko do niektórych szczepów bakterii gram-ujemnych, ale i do tych tylko patogenów, które atakują rośliny i zwierzęta. Funkcja struktury wstrzykującej zależy ściśle od kontaktu z tymi wielokomórkowymi organizmami. To indukuje, że struktura ta pojawiła się po powstaniu roślin i zwierząt. Jest zaś oczywiste, że prokarionty istniały na długo przed pojawieniem się komórek eukariotycznych. Ponieważ nie ma żadnych dowodów, by cyjanobakterie sprzed miliardów lat różniły się znacząco od dzisiejszych, można zakładać, że posiadały one omawiany system napędowy. [39]
U patogenów roślinnych geny rozwijające aparat wstrzykujący są bardziej podobne do ich własnych genów rozwijających układ napędowy, niż ma to miejsce u patogenów zwierzęcych, gdzie podobieństwo genów rozwijających aparat wstrzykujący do genów rozwijających silnik jest znacznie mniejsze. Skłania to niektórych naukowców do wniosku, że aparat wstrzykujący pojawił się najpierw u patogenów roślinnych, a następnie rozwijające go geny zostały „pożyczone” patogenom zwierzęcym przez horyzontalny transfer genów. [40]
Niektóre bakterie w temperaturze powyżej 37-38 stopni C rozwijają organelle aparatu wstrzykującego (w proces ten zaangażowane są częściowo te same geny, które uczestniczą w rozwoju silnika). Ponieważ zaś bakteryjny silnik jest strukturą bardziej złożoną od aparatu wstrzykującego (ten drugi składa się z około 10 różnych białek, podczas gdy silnik z około 30-40) Scott Minnich, mikrobiolog i genetyk z University of Idaho twierdzi w związku z powyższym, że aparat wstrzykujący jest zdegenerowaną formą protonowego silnika, który musiał istnieć wcześniej niż aparat wstrzykujący. [41]
W najlepszym przypadku (i przy dokonaniu szeregu nieweryfikowalnych założeń) możemy mówić o dewolucji silnika protonowego do aparatu wstrzykującego. Ale jeśli teoria ewolucji ma ambicje wyjaśniać powstawanie systemów złożonych z prostszych, to ten przykład jest tego przeciwieństwem. Przykłady utraty złożoności nie mogą służyć jako dowody na jej wzrost.

Oprócz powyższych zastrzeżeń, problem z ewolucjonistycznym wyjaśnieniem jest taki, że proteiny, które montują bakteryjny silnik protonowy mają jakoby wywodzić się z systemu nie tylko znacznie mniej złożonego, ale również zupełnie odmiennego w swojej funkcji. Białka te musiały stopniowo zmieniać swoje oryginalne molekularne interakcje w kierunku kompletnie odmiennego systemu takich interakcji. Stare funkcje i interakcje musiały być stopniowo usuwane i zastępowane nowo postającymi funkcjami i interakcjami. Ale biorąc pod uwagę liczbę białek i ich wzajmnych zależności, które musiały koewoluować wraz z równoległym powstawaniem i dodawaniem do systemu nowych białek koniecznych do zmontowania funkcjonalnego bakteryjnego silnika, jednocześnie z zachowywaniem ciągłej funkcjonalności takiego systemu, ewolucjonistyczne wyjaśnienie w istocie niczym nie różni się od zwykłego odwołania się do cudu — a właściwie do całego szeregu cudów.

Jeśli ewolucjoniści chcą wyjaśnić powstanie bakteryjnego silnika bez odwoływania się do cudów, muszą oni wskazać ciąg funkcjonalnych systemów pośrednich wykształcających ten system. Musiał więc istnieć ciąg systemów wiodących od A = A_1 przez A_2, A_3, …, do A_n = B, gdzie każdy taki system był funkcjonalnym ewolucyjnym prekursorem dla następnego. Implikuje to, że musiała istnieć wyjściowa bakteria A (= A_1) nie zawierająca omawianego systemu napędowego, ani rzecz jasna genów kodujących ten system. Musiała ona w ewolucyjnym procesie przez ciąg systemów pośrednich A_i i ich modyfikacje A_(i+1) wytworzyć finalny system, to jest bakterię B (= A_n), czyli naszą E. coli, posiadającą w pełni funkcjonalny system lokomocyjny i tym samym operony kodujące tę strukturę. Rzecz jasna musiał być to proces stopniowy, z ciągłym zachowywaniem funkcjonalności rozwijanego systemu i z równoległą koewolucją funkcji tego systemu.

Jedynie zaś co mają ewolucjoniści to B (to jest E. coli z jej silnikiem protonowym) i C (to jest Yersinia pestis z jej aparatem wstrzykującym) i żadnego dobrego argumentu dlaczego C rzeczywiście można ulokować gdzieś w progresywnym ciągu wiodącym od A_1 do A_n, czyli B.

Najlepszą chyba ocenę neodarwinistycznych hipotez powstania systemów złożonych dał biolog molekularny Franklin Harold. Jest on ewolucjonistą, dlatego trudno podejrzewać go o specjalną sympatię dla twierdzeń kreacjonizmu. W swojej książce The Way of the Cell, wydanej przez renomowane wydawnictwo Uniwersytetu w Oxfordzie, skrytykował koncepcję rozumnego projektu w biologii. Stwierdził on:

Jako fundamentalną zasadę powinniśmy odrzucić substytut inteligentnego projektu w dialogu przypadku i konieczności.

Zaraz potem szczerze wyznał:

Jednak musimy przyznać, że nie ma obecnie szczegółowych darwinistycznych wyjaśnień ewolucji jakiegokolwiek biochemicznego lub komórkowego systemu, są tylko liczne życzeniowe spekulacje. [42]

Oto teoria ewolucji w działaniu! Gdy nie ma jakichkolwiek dowodów rozwoju jakiegoś złożonego systemu wedle neodarwinistycznego scenariusza, to po prostu zakłada się prawdziwość teorii ewolucji, a następnie przedstawia się hipotetyczne scenariusze ewolucji takiego systemu w oparciu o to właśnie założenie. Jest to błąd rozumowania nazywany petitio principii — ewolucjoniści najpierw zakładają prawdziwość teorii ewolucji, by na tej podstawie próbować dowodzić prawdziwości teorii ewolucji na konkretnych przykładach. Tylko po co, skoro to już zostało założone na wstępie? Po tej operacji wymyślenie jakiejś mądrze brzmiącej historyjki i zamiana jej — jak za dotknięciem czarodziejskiej (pardon: ewolucyjnej) różdżki — na „znakomicie potwierdzone, naukowe i akceptowane przez większość biologów wyjaśnienie” nie stanowi już problemu. [43]

Ile warte są takie neodarwinistyczne historyjki wie również Lynn Margulis, znana biolog, twórczyni — obecnie powszechnie przyjętej — teorii symbiotycznego pochodzenia komórki eukariotycznej:

Jak słodka przekąska, która na krótko zaspakaja nasz głód, ale nie dostarcza wartościowego pożywienia, tak neodarwinizm zaspakaja intelektualną ciekawość abstrakcjami pozbawionymi faktualnych detali dotyczących czy to metabolizmu, czy biochemii, czy ekologii, czy historii naturalnej. [44]

Z kolei w Nature biolog ewolucyjny z University of Chicago, Jerry Coyne, stwierdził:

Nie ma żadnych wątpliwości, że złożoność procesów opisanych przez Behe’ego zniechęca do prowadzenia badań nad nimi i trudno będzie rozwiązać zagadkę ich ewolucji. […] Być może nigdy nie będziemy w stanie wyobrazić sobie pierwszych protoprocesów. [45]

Jak widać, zasadniczym ewolucyjnym argumentem staje się możliwość wyobrażenia sobie hipotetycznej ewolucji złożonych biochemicznych systemów. Że bujna wyobraźnia zamiast solidnej argumentacji to w nauce trochę za mało, zdaje się zdawać sobie sprawę biolog ewolucyjny z University of British Columbia, Tom Cavalier-Smith, który w Trends in Ecology and Evolution, zamieścił następujący komentarz:

Dla żadnego z wymienionych przez Behe’ego przypadków nie ma jeszcze wyczerpującego i szczegółowego wyjaśnienia prawdopodobnych etapów ewolucji obserwowanej złożoności. Problemy te rzeczywiście poważnie zaniedbywano — choć Behe nieustannie przesadnie określa to zaniedbanie takimi hiperbolami, jak „głuche i zupełne milczenie”. [46]

Na zaskakującą szczerość dla New Scientist zdobył się także biolog ewolucyjny z University College w Londynie, Andrew Pomiankowski:

Weź do ręki jakikolwiek podręcznik do biochemii, a znajdziesz może dwa lub trzy odniesienia do ewolucji. Przeczytaj któryś z nich, a będziesz miał szczęście, jeśli znajdziesz jakieś lepsze zdanie niż to, że „ewolucja dobiera molekuły najlepiej dostosowane do swoich biologicznych funkcji”. [47]

Zgadza się z nim biolog molekularny, Robert Dorit zapewniający w American Scientist, że:

W wąskim sensie Behe ma rację argumentując, że jeszcze nie w pełni rozumiemy, jak zaszła ewolucja silnika wici czy kaskady krzepnięcia krwi. [48]

Że Behe ma rację, nie tylko w wąskim, ale i znacznie szerszym sensie potwierdza również James Shapiro, biochemik i mikrobiolog z University of Chicago. W 1996 r. w swojej recenzji książki Michaela Behe’ego Darwin’s Black Box stwierdził on:

Nie istnieją szczegółowe darwinistyczne wyjaśnienia ewolucji jakiegokolwiek fundamentalnego biochemicznego lub komórkowego systemu, nie licząc zatrzęsienia życzeniowych spekulacji. To niepojęte, że darwinizm jest akceptowany jako satysfakcjonujące wyjaśnienie dla tak rozległego tematu — ewolucji — na podstawie tak słabego zbadania, jak dobrze jego tezy sprawdzają się w specyficznych przypadkach biologicznej adaptacji lub różnorodności. [49]

„Biolodzy ewolucyjni mają jednak odpowiedź na jego [Behe’ego] zarzuty” [50] — tryumfalnie obwieszcza John Rennie w Świecie Nauki. Nie wyjaśnił niestety, jakie są to odpowiedzi. Że — w świetle powyższych cytatów — te odpowiedzi o (ko)ewolucji bakteryjnego silnika protonowego to typowe ewolucjonistyczne „takie sobie bajeczkki” (just-so story), wymyślane przez ewolucyjnych magików w celu zamaskowania przed szerszą publiką poważnych słabości ich teorii. Ewolucyjni biologowie znają na pamięć przepis na „taką sobie bajeczką”, jednak to pojęcie może być laikom nieznane. Uchylmy nieco rąbka tajemnicy, zaglądając do ewolucjonistycznej kuchni i podglądając przepis na ewolucyjną „taką sobie bajeczkę” mającą wyjaśniać np. ewolucję układów nieredukowalnie złożonych. Oto on:

Przepis na dobrą ewolucyjną „taką sobie bajeczkę”

Najpierw przejrzyj biologiczne systemy pod względem ich funkcji i/lub struktury. Znajdź taki, który wydaje się najlepszy do zrobienia z niego prekursora docelowego systemu i dosztukuj te systemy razem, nie zawracając sobie specjalnie głowy biochemicznymi i/lub genetycznymi szczegółami. Umieść taką zszywkę w wymyślonym stworzeniu z odległej przeszłości, przyjmując wygodnie, że stworzenie to dawno wyginęło. Ogólnikowo, ale uroczyście przywołaj selekcyjną presję, która działała na zszywkę, a następnie wyobraź ją sobie jako strukturę plastyczną i podatną na kolejne modyfikacje, które dobór naturalny już prostą drogą doprowadził do docelowego systemu. Gotowe!

Nie dziwota więc, że William Dembski określił ewolucjonistyczne „wyjaśnienia” powstania bakteryjnego silnika jako „śmiecie”. [51] W świetle powyższego trudno się również dziwić, że Behe i inni zwolennicy teorii projektu oczekują czegoś więcej niż naprędce sklecanych życzeniowych opowiastek. [52]

Wniosek: projekt

Zwolennikom teorii inteligentnego projektu nie wystarczają zaklęcia i opowiadanie „takich sobie bajeczek”, w które obfituje ewolucjonistyczna literatura próbująca wyjaśnić powstanie bakteryjnego silnika protonowego. [53] Brak dowodów na bezpośrednią lub niebezpośrednią ewolucję systemów nieredukowalnie złożonych jest powszechny i systematyczny — podobnie jak brak dowodów na istnienie krasnoludków. Wspomniany John Bracht podsumowuje:

Prowadzi to do niekończących się, luźnych spekulacji bazujących całkowicie na założeniu, że dobór naturalny może stworzyć wszystko, czego wymaga projekt. Ta historia, której prawdziwość po prostu się zakłada, jest nietestowalna i co za tym idzie niefalsyfikowalna. Jednak dlaczego mamy wierzyć w tego typu opowiastki? [54]

Właśnie, dlaczego mamy wierzyć w ewolucyjną cudotwórczą mitologię przypadku, która sobie tylko znanym sposobem wytworzyła nanotechnologiczne perełki, skoro dostępne jest wyjaśnienie bardziej racjonalne i prostsze? Dlaczego nie uznać, że takie systemy zostały uformowane dzięki koncepcji, która połączyła różne komponenty w jedną, funkcjonalną całość? Innymi słowy powstały one przez projekt. Dokładnie tak, jak ma to miejsce w systemach projektowanych przez inżynierów. Twarda emipria bazująca na naszej inżynierii taki właśnie wniosek podsuwa. Wyjaśnienie to spełnia również wymagania przyczynowej adekwatności, to znaczy jego moc wyjaśniająca jest adekwatna do skali problemu, czego nie można powiedzieć o wyjaśnieniach ewolucjonistycznych.

Oprócz bakteryjnego silnika protonowego zwolennicy teorii projektu analizują także inne molekularne maszyny i systemy pod kątem projektu i nieredukowalnej złożoności. Przykładowo artykuł biochemika z Uniwersytetu w Cambridge Douglasa Axe, który ukazał się w Journal of Molecular Biology [55] dokumentuje, że pewne enzymy są niezwykle wrażliwe na perturbacje. W tym przypadku perturbacje nie tylko po prostu uszkadzają istniejące funkcje, ale niszczą również wszelką możliwą funkcjonalność takich enzymów. Implikuje to, że systemów takich nie mógł stopniowo wytwarzać mechanizm neodarwinowski — są one dla niego niedostępne. Co więcej, analiza (nie)prawdopodobieństwa powstania tego typu układów w wyniku naturalistycznych procesów ewolucyjnych, wyraźnie wskazuje na konieczność wniosku o projekcie.

W innym artykule, który ukazał się w bardzo prestiżowym naukowym czasopiśmie Annual Review of Genetics, w którym publikują tylko zaproszeni przez redakcję autorzy, znani niemieccy genetycy i szefowie grup badawczych w Max Planck Institute for Plant Breeding Research, [56] Wolf-Ekkehard Lönnig i Heinz Saedler analizują rolę transpozonów i innych mobilnych genetycznych elementów w nielosowych reorganizacjach chromosomów i w związku z tym, w nagłym powstawaniu nowych gatunków. Autorzy dyskutują antydarwinistyczne koncepcje noblistki Barbary McClintock, zastanawiając się również nad możliwością częściowo predeterminowanego generowania bioróżnorodności i nowych gatunków. [57]

Pojawianie się artykułów otwarcie nawiązujących do koncepcji projektu w cenionej literaturze naukowej głównego nurtu [58] może świadczyć, że (r)ewolucyjna czujność nieco osłabła, co zresztą spowodowało histeryczne reakcje co bardziej znerwicowanych ewolucjonistów. [59]

Niektórzy ewolucjoniści, przyparci do muru, bronią się słusznym stwierdzeniem, że brak dowodu na ewolucję nie jest tym samym co dowód na brak takowej ewolucji. Tym samym potwierdzają jednak impotencję teorii ewolucji do wiarygodnego i popartego faktami wyjaśniania genezy złożonych struktur typu bakteryjnego silnika protonowego. [60] Ostatecznie brak dowodów na istnienie krasnoludków nie jest tym samym co dowód na ich nieistnienie, co nie przeszkadza zasadnie mniemać, że krasnoludki nie istnieją.

Ostatnią linią ewolucjonistycznej obrony jest „obiecujący materializm” — stwierdzenie, że być może w przyszłości znajdziemy rozwiązanie tego problemu. Nauka jednak działa na aktualnych dowodach, a nie na mglistych obietnicach, że takie dowody „może pojawią się w przyszłości”. Może takie dowody się pojawią, a może przeciwnie — dalsze odkrycia będą potęgować zagadki związane z ewolucyjnym powstaniem złożonych biochemicznych systemów.

W zgodzie z obecnym naukowym świadectwem, najbardziej racjonalnym wnioskiem o genezie bakteryjnego silnika protonowego — podobnie jak innych biologicznych molekularnych maszyn [61] — jest taki, że jest on strukturą powstałą w wyniku rozumnego projektu.

Michał Ostrowski

Przypisy

[1] Michael J. Behe, Darwin’s Black Box. The Biochemical Challenge to Evolution, Free Press, New York 1996, s. 69-73. Książka ta została uznana przez National Review i World Magazine za jedną ze 100 najważniejszych książek XX wieku (zob. Gene Edward Veith and Marvin Olasky, The century’s top 100 books, World Magazine 4 December 1999, vol. 14, No. 47).

[2] Tak bakteryjny silnik określił jeden z liderów ruchu teorii inteligentnego projektu matematyk i filozof, William A. Dembski w artykule The Logicall Underpinnings of Intelligent Design (pdf 175 kb), s. 16, który jest częścią zredagowanej przez Dembskiego i Michaela Ruse’a książki Debating Design: From Darwin to DNA, wydanej w 2004 roku nakładem prestiżowego Cambridge University Press. Książka ta zawiera m.in. polemiki pomiędzy zwolennikami teorii ewolucji i teorii inteligentnego projektu.

[3] Przeliczając to na nasze realia: jeśli bakteria długości 2 mikrometrów porusza się z prędkością 40 swoich długości na sekundę, to podwodna motorówka długości 2 metrów o podobnie efektywnym systemie napędowym musiałaby poruszać się z prędkością 180-360 km/godz.

[4] Gdyby powiększyć bakterię do wielkości półtorakilogramowego, podłużnego bochenka chleba, wici miałyby długość dwóch metrów.

[5] Por. Howard C. Berg, The rotary motor of bacterial flagella, Annual Review of Biochemistry July 2003, vol. 72, s. 19-54.

[6] Zob. David J. DeRosier, Spinning Tails, Current Opinion in Structural Biology April 1995, vol. 5, No. 2, s. 187-93.

[7] Por. Jiadong Zhou, Scott A. Lloyd, and David F. Blair, Electrostatic interactions between rotor and stator in the bacterial flagellar motor, Proceedings of the National Academy of Sciences USA May 1998, vol. 95, No. 11, s. 6436–6441.

[8] Por. Avraham Oplatka, Do the bacterial flagellar motor and ATP synthase operate as water turbines?, Biochemical and Biophysical Research Communications 28 August 1998, vol. 249, No. 3, s. 573-578.

[9] David F. Blair and Scott A. Lloyd, Charged residues of the rotor protein FliG essential for torque generation in the flagellar motor of Escherichia coli, Journal of Theoretical Biology 7 March 1997, vol. 266, No. 4, s. 733-744.

[10] Robert M. Macnab, The bacterial flagellum: reversible rotary propellor and type III export apparatus, Journal of Bacteriology December 1999, vol. 181, No. 23, s. 7149-7153.

[11] Por. Robert M. Macnab, How bacteria assemble flagella, Annual Review of Microbiology October 2003, vol. 57, s. 77-100.

[12] Animowaną rekonstrukcję tego procesu przygotowaną przez Keiichi Namba obejrzeć można na stronach Bacterial Locomotion and Signal Transduction, Inc. (BLAST).

[13] Por. Piotr Lenartowicz SJ, Rozwój i postęp w świetle empirii biologicznej, [w:] Humanizm ekologiczny. Kryzys idei postępu wymiar ekologiczny, vol. 2, Politechnika Lubelska, Lublin 1993, s. 179-180 [173-187].

[14] Liczba Reynoldsa dla E. coli jest mniejsza niż 10-4.

[15] Howard C. Berg, Motile Behavior of Bacteria, Physics Today January 2000, vol. 53, No. 1, s. 24-29.

[16] Hasło „Maszyna” w: Nowa encyklopedia powszechna PWN, t. 4, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 1996, s. 118.

[17] Bruce Alberts, The Cell as a Collection of Protein Machines: Preparing the Next Generation of Molecular Biologists, Cell 8 February 1998, vol. 92, No. 3, s. 291 [291-294].

[18] Adam Wilkins, A Special Issue on Molecular Machines, BioEssays December 2003, vol. 25, No. 12, s. 1146 [1145-1146].

[19] Paul Ricci, Fundamentals of Critical Thinking, Ginn Press, Lexington MA 1986, s. 190.

[20] Francisco Ayala, Darwin’s Revolution, [w:] John H. Campbell and J. William Schopf (eds.), Creative Evolution?!, Jones and Bartlett, Boston 1994, s. 4.

[21] Ayala, Darwin’s Revolution…, s. 5.

[22] William A. Dembski, Still Spinning Just Fine: A Response to Ken Miller, Progress in Complexity, Information, and Design January-June 2003, vol. 2.1-2.2.

[23] Richard H. Thornhill, David W. Ussery, A classification of possible routes of Darwinian evolution, Journal of Theoretical Biology 2000, vol. 203, No. 2, s. 112 [111-116].

[24] D. Dewar, L.M. Davies, and J.B.S. Haldane, Is Evolution a Myth? A Debate between D. Dewar and L.M. Davies vs. J.B.S. Haldane, Watts & Co. Ltd/Paternoster Press, London 1949, s. 90.

[25] Behe, Darwin’s Black Box…, s. 39. William Dembski proponuje nieco rozszerzoną definicję nieredukowalnej złożoności:

System wykonujący podstawową funkcję jest nieredukowalnie złożony, jeśli zawiera określona liczbę precyzyjnie zintegrowanych, wzajemnie oddziałujących podzespołów, tak że każdy taki podzespół jest konieczny do zachowania podstawowej funkcji systemu i przez to oryginalnej funkcji. Liczba tych koniecznych podzespołów jest określana jako nieredukowalny rdzeń systemu.

(William A. Dembski, No Free Lunch. Why Specified Complexity Cannot Be Purchased Without Intelligence, Rowman & Littlefield Publishers 2001, s. 285.)

[26] John Rennie, 15 odpowiedzi na nonsensowne tezy kreacjonistów, Świat Nauki wrzesień 2002, nr 9 (133), s. 72 [66-72], podkreślenie dodane. Rennie fałszuje twierdzenie Behe’ego jakoby przypisywał on elementom składającym się na bakteryjny silnik przydatność tylko jako podzespołom napędowym. Na podstawie podanych powyżej oryginalnej definicji układu nieredukowalnie złożonego w rozumieniu Behe’ego, jak i rozszerzonej definicji Dembskiego nie można wyciągnąć takiego wniosku. Najwyraźniej Rennie nie do końca orientuje się o co chodzi w koncepcji nieredukowalnej złożoności i co z niej wynika, a co nie.

[27] Richard Dawkins, Wspinaczka na szczyt nieprawdopodobieństwa, Prószyński i S-ka, Warszawa 1998.

[28] Por. Karol Darwin, O powstawaniu gatunków drogą doboru naturalnego, czyli o utrzymywaniu się doskonalszych ras w walce o byt, [w:] Dzieła wybrane, t. 2, Państwowe Wyd. Rolnicze i Leśne, Warszawa 1959, s. 182.

[29] Meandry ewolucjonistycznej logiki szerzej omówiłem w artykule: Królowa nauk. Wprowadzenie do ewolucjonistycznej logiki, Na Początku… listopad-grudzień 2002, nr 11-12A, s. 350-355.

[30] Trzymając się analogii Millera i zakładając, że rzeczywiście pułapki na myszy były funkcjonalnymi prekursorami spinek do krawatów: zarówno pułapka na myszy, jak i bakteryjny silnik budowane są z odpowiednich części (dla wygody pomińmy kolosalną różnicę w złożoności tych systemów). Silnik montowany jest przez bakteryjną komórkę, pułapka na myszy w odpowiednim zakładzie. Jeśli ta analogia ewolucji spinka do krawatu — pułapka na myszy ma być sensowna musimy uwierzyć, że dawno, dawno temu była sobie zautomatyzowana fabryka spinek na krawaty, w której dochodziło na taśmie produkcyjnej do szeregu błędów. W ich wyniku spinki do krawatu zaczęły powoli zmieniać swoją funkcję przekształcając się stopniowo w pułapki na myszy. I to przy zachowaniu ciągłej funkcjonalności tych ewoluujących bubli, czyli „spinko-pułapek”.

[31] Rennie, 15 odpowiedzi…, s. 71.

[32] W literaturze anglojęzycznej ten wstrzykujący aparat określa się czasem skrótem TTSS (type III secretory system).

[33] John Bracht, The Bacterial Flagellum: A Response to Ursula Goodenough (pdf 109 kb), Progress in Complexity, Information, and Design January-June 2003, vol. 2.1-2.2.

[34] Por. Christoph J. Hueck, Type III Protein Secretion Systems in Bacterial Pathogens of Animals and Plants, Microbiology and Molecular Biology Reviews June 1998, vol. 62, No. 2, s. 379-433.

[35] Zaznaczyć tu trzeba, że zwolennicy teorii inteligentnego projektu generalnie — choć nie wszyscy — akceptują pochodzenie od wspólnego przodka. Odrzucają natomiast neodarwinistyczny mechanizm, który odpowiada jakoby za różnicowanie się życia. Ich zdaniem źródłem większych funkcjonalnych i strukturalnych transformacji jest rozumny projekt, a nie makroewolucja. Kazimierz Jodkowski tak wyjaśnia ten problem:

„Pochodzenie od wspólnego przodka nie jest ani konieczne, ani wystarczające, by uznać jakiś proces za ewolucję. Istnieją nieewolucjoniści, którzy wierzą w pochodzenie od wspólnego przodka (Michael Behe, David Wilcox), ale istnieją też ewolucjoniści, którzy nie wierzą w takie pochodzenie (np. G.A. Kerkut, C. Schwabe i G. Warr). Denton wskazuje, że pochodzenie od wspólnego przodka jest zgodne z niemal każdą filozofią przyrody, także i z kreacjonizmem:

Prawdą jest, że zarówno podobieństwo homologiczne z prawdziwego zdarzenia, to jest takie, gdzie zjawisko to ma jasną genetyczną i embriologiczną podstawę (co, jak wyżej widzieliśmy, jest dużo mniej powszechne, niż to się często zakłada), oraz hierarchiczne wzorce relacji klas sugerują pewien rodzaj teorii pochodzenia. Ale żadne z nich nie mówi nam niczego na temat, jak to pochodzenie czy ewolucja mogła zachodzić, czy proces ten był stopniowy, czy nagły, albo czy mechanizm kauzalny był darwinowski, lamarckowski, witalistyczny czy nawet kreacjonistyczny. Taka teoria pochodzenia jest dlatego pozbawiona jakiegokolwiek znaczenia i w równym stopniu zgodna z niemal każdą filozofią przyrody.

Wilcox zwrócił uwagę, że o pochodzeniu od wspólnego przodka wiedziano i przed Darwinem, a zasługą tego ostatniego było wskazanie przyrodniczego, materialnego źródła dla różnicowania się świata ożywionego:

Artykuł ten dotyczy struktury biologicznej, a nie związku jej z biologicznym pochodzeniem. Świadectwo na rzecz strukturalnej różnicy/pochodzenia nie stanowi świadectwa na rzecz mechanizmu, przy pomocy którego zachodziła transformacja strukturalna. Dlatego te rodzaje świadectwa empirycznego, które po prostu wskazują na związek i pochodzenie od wspólnego przodka (np. dane zegara molekularnego, sekwencje kopalne, powiązania chromosomowe i inne pomiary podobieństwa) nie są ważne dla tej kwestii, o ile nie wskazują na naturę mechanizmu stwórczego, który produkował nowość w trakcie tego pochodzenia. Świadectwo na rzecz pochodzenia nie implikuje posiadania wiedzy o morfogenetycznych mechanizmach zdolnych wyprodukować nowość. Być może lepiej to rozumiano w dziewiętnastym stuleciu, niż obecnie (Muller i Wagner 1991). I rzeczywiście, do 1850 roku niemal wszyscy badacze akceptowali pochodzenie od wspólnego przodka (Gillespie 1979; Desmond 1989). Wyjątkową implikacją teorii Darwina było dlatego nie pochodzenie, ale sugestia, że źródło porządku biotycznego należy znajdować w porządku przyrodniczym (materialnym).

Sam Darwin przyznawał, że wspólne pochodzenie nie wystarczy, trzeba jeszcze pokazać, jak ono następowało:

Zastanawiając się nad powstawaniem gatunków pojmiemy łatwo, że przyrodnik, który bada wzajemne powinowactwo istot organicznych, ich stosunki w okresie zarodkowym, ich rozmieszczenie geograficzne, ich geologiczne następstwo i inne podobne fakty, dojść może do wniosku, że gatunki nie zostały stworzone oddzielne, ale, tak jak odmiany, powstały z innych gatunków. Wniosek ten jednak, choćby nawet dobrze uzasadniony, nie wystarczy jeszcze, dopóki nie zostanie wykazane, w jaki sposób niezliczone gatunki zamieszkujące powierzchnię ziemi zostały tak przekształcone, iż uzyskały ową doskonałość budowy i przystosowania, które słusznie budzą w nas podziw”.

(Kazimierz Jodkowski, Metodologiczne aspekty kontrowersji ewolucjonizm-kreacjonizm, Realizm. Racjonalność. Relatywizm, t. 35, Wyd. UMCS, Lublin 1998, s. 217-218, podkreślenia w oryginale, przypisy pominięte.)

Jodkowski cytuje również Delvina Ratzscha:

Przypuśćmy, że współczesna teoria ewolucji ma tak mocno wbudowany mechanizm ślepego przypadku, że po prostu nie ma sposobu pogodzenia jej z jakimkolwiek rodzajem Boskiego kierownictwa. A jednak nadal teiści mogliby odrzucać tę teorię ewolucji i przyjmować zamiast niej teorię, wedle której procesy i prawa przyrodnicze stanowią mechanizm większości procesu ewolucyjnego, ale od czasu do czasu Bóg ograniczał te prawa i wprowadzał jakąś kluczową mutację w trakcie wydarzeń. Nawet gdyby Bóg miał interweniować bezpośrednio, zawieszając prawa przyrody i wprowadzając istotny nowy materiał genetyczny w różnych momentach, by doprowadzić do wyłonienia się nowych cech i w końcu nowych gatunków, to ta cudowna i opracowana Boska interwencja nie naruszyłaby sama w sobie takich kluczowych tez teorii ewolucji jak ta, że wszystkie gatunki pochodzą ostatecznie od jakiegoś wspólnego przodka. Pochodzenie z genetyczną interwencją jest nadal pochodzeniem — jest to po prostu pochodzenie z nieprzyrodniczymi elementami.

(Jodkowski, Metodologiczne aspekty…, s. 217.)

Na temat niefalsyfikowalności koncepcji wspólnego pochodzenia patrz również: Paul Nelson and Jonathan Wells, Is Common Descent an Axiom of Biology?, referat wygłoszony na konferencji „The Darwinian Paradigm: Problems and Prospects” odbytej w dniach 22-25 czerwca 1993 r. w Pajaro Dunes w Kalifornii.

[36] Zresztą nawet w obrębie neodarwinizmu nie każde podobieństwo interpretuje się jako świadectwo wspólnego pochodzenia. Czyli inaczej: nie każde podobieństwo oznacza pokrewieństwo. Znanym fenomenem świata ożywionego jest konwergencja (ewolucja zbieżna, w terminologii kladystycznej zwana także homoplazją), czyli powstawanie bardzo podobnych cech i funkcji niezależnie, w organizmach spokrewnionych ze sobą bardzo odlegle. Niektórzy ewolucjoniści argumentują, że konwergencja jest bardzo powszechną cechą życia, z czego dopiero teraz zaczynamy w pełni zdawać sobie sprawę. Znany paleobiolog z Uniwersytetu w Cambridge, Simon Conway Morris w swojej ostatniej książce Life’s Solution: Inevitable Humans in a Lonely Universe (Cambridge University Press, Cambridge 2003) dowodzi, że świat ożywiony pełen jest konwergencji obserwowanej na każdym poziomie: molekuł, systemów komórkowych, cech anatomicznych, a nawet różnych typów inteligencji — wszystko to ujawnia konwergencję.

[37] Lily Nguyen, Ian T. Paulsen, Jason Tchieu, Christoph J. Hueck, Milton H. Saier Jr., Phylogenetic analyses of the constituents of Type III protein secretion systems, Journal of Molecular Microbiology and Biotechnology April 2000, vol. 2, No. 2, s. 125-44.

[38] Por. Rasika M. Harshey, and Adam Toguchi, Spinning tails: homologies among bacterial flagellar systems, Trends in Microbiology June 1996, vol. 4, No. 6, s. 226-231.

[39] Pierwsze prokarionty (sinice), bardzo przypominające współczesne cyjanobakterie (Cyanobacteria), pojawiają się w zapisie kopalnym około 3,5 miliarda lat temu (por. William J. Schopf, Microfossils of the Early Archean Apex chert: new evidence of the antiquity of life, Science 30 April 1993, vol. 260, s. 640-646). Niektórzy badacze twierdzą, że prokarionty pojawiły się jeszcze wcześniej: „W 1997 r. Steve Mojzsis, geolog z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Los Angeles, znalazł jego ślady [życia] w liczących sobie 3,85 mld lat skałach grenlandzkiej wyspy Akilia. Wiek samej Ziemi wynosi około 4,6 mld lat i początkowo panujące na jej powierzchni warunki nie mogły sprzyjać istnieniu życia biologicznego” (Krzysztof Szymborski, Kamienne anioły. Czy życie przybyło z kosmosu — nowe hipotezy, Polityka wrzesień 2002 [2338]). Zob. również: S.J. Mojzsis, G. Arrhenius, K.D. McKeegan, T.M. Harrison, A.P. Nutman and C.R.L. Friend, Evidence for life on Earth before 3,800 million years ago, Nature 7 November 1996, vol. 384, s. 55-59 i J.M. Eiler, S.J. Mojzsis, G. Arrhenius, Carbon isotope evidence for early life, Nature 17 April 1997, vol. 386, s. 665.

[40] C. Stephens, L. Shapiro, Delivering the payload. Bacterial pathogenesis, Current Biology 1 August 1996, vol. 6, No. 8, s. 927-930.

[41] Scott Minnich, Bacterial Flagella: Spinning Tails of Complexity and Co-Option.

[42] Franklin M. Harold, The Way of the Cell: Molecules, Organisms and the Order of Life, Oxford University Press, Oxford 2001, s. 205.

[43] Petitio principii trenuje również cytowany powyżej John Rennie. Najpierw stwierdza, że ewolucja bakteryjnego silnika „mogła” polegać na nowej kombinacji skomplikowanych podzespołów, a skoro mogła to od razu wnioskuje, że pewnie i polegała, no bo przecież „ewolucja musi być prawdziwa”.

[44] Lynn Margulis, Acquiring Genomes: A Theory of the Origins of Species, Basic Books, New York 2002, s. 103.

[45] Jerry A. Coyne, God in the Details, Nature 19 September 1996, vol. 383, s. 227-228.

[46] Tom Cavalier-Smith, The Blind Biochemist, Trends in Ecology and Evolution 1997, vol. 12, No. 4, s. 162-163.

[47] Andrew Pomiankowski, The God of the Tiny Gaps, New Scientist, September 1996, vol. 14, s. 44-45.

[48] Robert Dorit, Molecular Evolution and Scientific Inquiry, Misperceived, American Scientist 1997, vol. 85, s. 474-475.

[49] James A. Shapiro, In the details… What?, National Review 16 September 1996, vol. 48, Issue 17, s. 62 [62-65].

[50] Rennie, 15 odpowiedzi…, s. 71.

[51] Dembski, The Logicall Underpinnings…, s. 17.

[52] Ujmując materię w symbole, spójrzmy czego potrzebują ewolucjoniści, aby ich wyjaśnienia stały się czymś więcej niż „takimi sobie bajeczkami” i życzeniowymi spekulacjami, a tym samym mogły wiarygodnie wyjaśniać powstawanie układów nieredukowalnie złożonych. W rzeczy samej, problem jest nieco podobny do tego dotyczącego ewolucji różnych gatunków w zapisie kopalnym niestety niewidocznej. Mając organizmy X i Y — jeśli wywodzą się one od wspólnego przodka via mechanizm neodarwinowski — musiał istnieć łańcuch form pośrednich X(0) —> X(1) —> … —> X(m) = X i Y(0) —> Y(1) —> … —> Y(n) = Y gdzie X(0) = Y(0), czyli wspólny przodek.

Najlepiej dla dowodzenia teorii ewolucji byłoby, gdyby jak najwięcej takich form pośrednich X(i) i Y(j) było wyraźnie uwidocznionych w kopalnym zapisie. Każda strzałka reprezentuje przekształcanie się gatunków — oznacza to wytwarzanie niewielkich kumulujących się zmian, zgodnie z neodarwinowskim mechanizmem. Im więcej takich form pośrednich „uznanych jest za zaginione”, tym więcej koniecznych jest „takich sobie bajeczek” opisujących takie stopniowe przemiany i tym bardziej niewiarygodne stają się ewolucjonistyczne wyjaśnienia. (O sprzeczności kopalnego zapisu z teorią ewolucji, patrz: Don Batten, Teoria przerywanej równowagi, Na Początku… wrzesień-październik 2000, nr 9-10 (133-134), s. 260-282; Eksplozja kambryjska kontra ewolucyjne drzewo rodowe; Ewolucja kontra fakty – zestawienia graficzne).

W przypadku systemu nieredukowalnie złożonego S zawierającego komponenty {S(1), S(2), …, S(r)} zorganizowane w jakąś nieredukowalnie złożoną konfigurację C, aby wiarygodnie dowieść ewolucji takiego układu potrzebujemy sekwencyjnego ciągu pośrednich systemów T[1] —> T[2] —> … —> T[n], gdzie każdy taki system T[i] zawiera z kolei jeden lub więcej funkcjonalnych biologicznych podsystemów. Zatem T[i] = {T[i](1), … T[i](k)} (k jest zależne od i i wynosi przynajmniej 1) i każdy podsystem T[i](j) składający się z m komponentów {T[i](j)(1), … T[i](j)(m)} (m jest zależne od i i od j) i zorganizowane w jakąś funkcjonalną konfigurację C[i](j) (niekoniecznie nieredukowalnie złożoną). W takiej sekwencji T[1] —> T[2] —> … —> T[n], T[n] = {T[n](1)} a T[n](1) = S, czyli finalny system.

Przy założeniu, że system S wyewoluował via mechanizm neodarwinowski, musiał istnieć system T[1], w którym komponenty S były albo nieobecne, albo działające w zupełnie innym podsystemie i pełniące zupełnie inne funkcje. Taki system T[1] musiał być punktem wyjściowym — jeśli system S rzeczywiście wyewoluował dzięki mechanizmom neodarwinowskim. Każda strzałka w tym schemacie reprezentuje małe kumulujące się zmiany zgodnie z neodarwinowskim mechanizmem. Najlepiej dla dowodzenia ewolucji byłoby, gdybyśmy mogli to prześledzić na poziomie pojedynczego komponentu T[i](j)(k) powoli przekształcającego się wraz z równoczesną stopniową i ciągłą modyfikacją swojej funkcji (koewolucja) i w ten sposób ewoluującego do komponentu T[i+1](j’)(k’) systemu T[i+1](j’). Zatem ewolucja T[i] —> T[i+1] musi równolegle zmieniać T[i](j)(k) —> T[i+1](j’)(k’).

Optymalną sytuacją byłaby taka, gdyby każdy taki system T[i] mógł być bezpośrednio pokazany na poziomie komponentu T[i](j)(k) razem ze wszystkimi konfiguracjami C[i](j). Każde przekształcanie systemu — reprezentowane przez strzałki — musi wytwarzać małe kumulujące się zmiany zgodnie z neodarwinowskim mechanizmem. Te zmiany powinny: być „niezwykle drobne i stopniowe”, operować na poziomie komponentów poszczególnego systemu, a funkcje systemu winny być indukowane (rzecz jasna również stopniowo, drobnymi kroczkami i równolegle z ewolucją komponentów) dzięki zmieniającej się konfiguracji komponentów. Im więcej form pośrednich w tym schemacie „uznanych jest za zaginione” (czy to całe systemy, czy komponenty, czy konfiguracje, czy funkcje), tym więcej koniecznych jest „takich sobie bajeczek” opisujących ewolucję takich systemów i tym bardziej niewiarygodne stają się ewolucjonistyczne wyjaśnienia.

W tym schemacie wszystko co aktualnie możemy obserwować, to funkcjonalne komponenty T[i](j)(k)s oraz systemy T[i](j)s obecnych biochemicznych układów. Nie wiadomo jakie były pośrednie systemy T[i]s lub konfiguracje C[i](j)s. Ale nade wszystko strzałki reprezentujące stopniowe transformacje zamiatane są po prostu pod dywan dzięki inwokacji do doboru naturalnego — tak jakby pojęcie doboru naturalnego było magicznym zaklęciem automatycznie gwarantującym sukces ewolucyjnego procesu. Dla dobrze uformowanych ewolucjonistów takie zaklęcie jest trickiem pozwalającym wypełnić wszystkie luki pomiędzy poszczególnymi systemami i w ten sposób „ewolucyjnie” połączyć te systemy. Dla sceptyków magiczne zaklęcie pozostaje tylko zaklęciem, nawet jeśli nazywiemy je „dobór naturalny”, jeśli nie jest poparte testowalnym, empirycznym materiałem dowodowym.

[53] Doskonały krytyczny przegląd ewolucjonistycznych wyjaśnień powstania bakteryjnego silnika daje biolog molekularny piszący pod pseudonimem Mike Gene: Evolutionary Origin of Bacterial Flagellum Through Cooption: A Critical Survey. Part 1-6.

[54] Bracht, The Bacterial Flagellum…

[55] Por. Douglas D. Axe, Extreme Functional Sensitivity to Conservative Amino Acid Changes on Enzyme Exteriors (pdf 420 kb), Journal of Molecular Biology 2000, vol. 301, No. 3, s. 585-595.

[56] Max-Planck-Institut für Züchtungsforschung, Carl-von-Linne-Weg 10, D-50829 Köln, Germany.

[57] Wolf-Ekkehard Lönnig and Heinz Saedler, Chromosome Rearrangements and Transposable Elements, Annual Review of Genetics December 2002, vol. 36, s. 389-410. Zobacz również prywatne strony Lönniga zawierające jego liczne artykuły krytyczne wobec teorii ewolucji i polemiki z ewolucyjnymi biologami.

[58] Jako przykłady niedarwinistycznych interpretacji biologicznej rzeczywistości patrz również: Stephen C. Meyer, The origin of biological information and the higher taxonomic categories, Proceedings of the Biological Society of Washington June 2004, vol. 117, No. 2, s. 213-239; Michael J. Denton and Craig J. Marshall, The Laws of Form Revisited, Nature 22 March 2001, vol. 410, s. 417; Michael J. Denton, Craig J. Marshall and Michael Legge, The Protein Folds as Platonic Forms: New Support for the pre-Darwinian Conception of Evolution by Natural Law, Journal of Theoretical Biology 7 December 2002, vol. 219, s. 325-342; David K.Y. Chiu and Thomas H. Lui, Integrated Use of Multiple Interdependent Patterns for Biomolecular Sequence Analysis, International Journal of Fuzzy Systems September 2002, vol. 4, No. 3, s. 766-775.

[59] Zob. Alison Abbott, Axeing of website article sparks row at Max Planck, Nature 13 April 2003, vol. 422, s. 460 i Ulrich Kutschera, Designer scientific literature, Nature 8 May 2003, vol. 423, s. 116.

[60] Na temat innych analiz molekularnych systemów z perspektywy kreacjonistycznej patrz: Michael J. Behe, Biologiczne mechanizmy molekularne. Eksperymentalne poparcie dla kreacjonizmu, fragment książki Kazimierza Jodkowskiego, Metodologiczne aspekty…, s. 496-511. (Oryginał: Michael J. Behe, Molecular Machines: Experimental Support for the Design Inference; Jerry Bergman, ATP: The Perfect Energy Currency for the Cell, Creation Research Society Quarterly June 1999, vol. 31, No. 1, s. 2-9; Michael J. Behe, Experimental Support for Regarding Functional Classes of Proteins to be Highly Isolated from Each Other, The Weekly Standard 7 June 1999, BOOKS & ARTS, s. 35; Joseph W. Francis, Peering into Darwin’s Black Box: The cell divsion processes required for bacterial life, Origins & Design 2000, vol. 20, No. 1; Jonathan Sarfati, Decoding and editing design: double sieve enzymes, Creation Ex Nihilo Technical Journal 1999, vol. 13, No. 1, s. 5-7; Jonathan Sarfati, Lobster eyes — brilliant geometric design, Creation June 2001, vol. 23, No. 3, s. 12-13; Sean Henahan, ATP Synthase Molecule; Molecular Machines, Index of Illustrations, Graphics, and Animations; Mike Gene, Irreducible Complexity ReVisited, TeleoLogic, Background Considerations 5.11.2002, No. 3; Mike Gene, A Teleological Hypothesis Regarding the Degradosome Machine, TeleoLogic, Biotic Reality, No. 2; Mike Gene, Tubulin and ftsZ: More than One Way to View Something, Biotic Reality, No 18.

[61] Np. jeszcze mniejszego od bakteryjnego silnika protonowego mechanizmu zwanego F1-ATPase będącego częścią enzymu ATPazy i najmniejszym znanym tego typu rotacyjnym silniczkiem w naturze. Jego wymiary wynoszą 10 nanometrów szerokości i 8 nanometrów wysokości. Zob. Piotr Lenartowicz SJ, Najmniejszy silniczek wszechświata, Na Początku… czerwiec 1997, nr 6 (87), s. 141-142; Hiroyuki Noji, Ryohei Yasuda, Masasuke Yoshida and Kazuhiko Kinosita, Direct observation of the rotation of F1-ATPase, Nature 20 March 1997, vol. 386, s. 299-302 i komentarz do tego tekstu: Steven M. Block, Real engines of creation, Nature 20 March 1997, vol. 386, s. 217-219; Ryohei Yasuda, Hiroyuki Noji, Masasuke Yoshida, Kazuhiko Kinosita, Hiroyasu Itoh, Resolution of distinct rotational substeps by submillisecond kinetic analysis of F1-ATPase, Nature 19 April 2001, vol. 410, s. 898-904; Jonathan D. Sarfati, Design in Living Organisms: Motors, Creation Ex Nihilo Technical Journal 1998, vol. 12, No. 1, s. 3-5.

Źródło: Na Początku… wrzesień-październik 2003, nr 9-10 (172-173), s. 328-342. Ostatni dostęp do linków podanych w artykule: 27 października 2004 r.

Możliwość komentowania jest wyłączona.