O projekcie siatkówki kręgowców

Źródło: Na Początku… marzec-kwiecień 2002, nr 3-4 (153-154), s. 67-78.

Argumentowano obszernie zarówno w technicznej,[2] jak i w popularnej literaturze ewolucjonistycznej,[3] że oko kręgowców jest kiepsko zaprojektowane. „Faktycznie jest ono zaprojektowane głupio” — napisał wpływowy teoretyk neodarwinizmu, George Williams — „ponieważ występuje w nim wiele funkcjonalnie arbitralnych i nieprzystosowujących cech”.[4] Według Williamsa głównie chodzi o odwrócenie siatkówki.[5]

„Siatkówka jest skierowana dolną stroną do góry” — pisze on. — „Pręciki i czopki stanowią dolną warstwę, w rezultacie czego światło dociera do nich dopiero po przejściu przez nerwy i naczynia krwionośne”. Według biologa ewolucyjnego z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Los Angeles, Jareda Diamonda, struktury te

nie zostały umiejscowione za fotoreceptorami, gdzie każdy rozsądny inżynier by je umieścił, ale przed nimi, gdzie zasłaniają do pewnego stopnia padające światło. Projektant aparatu fotograficznego, który popełniłby taką gafę, zostałby bez zwłoki zwolniony z pracy.[6]

Argument ten kończy się stwierdzeniem, że siatkówka głowonogów (kałamarnic i ośmiornic) jest prawdopodobnie „poprawnie zainstalowana”, gdyż jej fotoreceptory skierowane są ku światłu, a nerwy „starannie schowane za warstwą fotoreceptorów”.[7] Mówi się, że głowonogi mają siatkówkę taką, jak trzeba.

Zastanawiając się nad tym argumentem możemy od razu przestać porównywać projekty siatkówki głowonogów (bezkręgowców) oraz kręgowców. Żaden z cytowanych autorów nie dostarczył świadectwa, że siatkówka głowonogów przewyższa co do funkcjonowania siatkówkę kręgowców: twierdzenie takie w każdym razie wydawałoby się nierozsądne. Czy setki tysięcy gatunków kręgowców, żyjących w bardzo różnych naziemnych, morskich i powietrznych środowiskach, naprawdę widziałoby lepiej, gdyby używały one układu wzrokowego używanego przez garstkę wyłącznie morskich bezkręgowców? Przy braku ścisłego materiału porównawczego wszelkie twierdzenia, że siatkówka głowonogów przewyższa funkcjonalnie siatkówkę kręgowców, pozostają wyłącznie hipotezami. Krótko mówiąc, nie ma powodu, by w nie wierzyć.

Ale należy na sprawę spojrzeć z bardziej zasadniczego punktu widzenia. Dlaczego w ogóle odnosimy się do siatkówki głowonogów? Jeśli ktoś twierdzi, że głowonogi mają właściwie zbudowaną siatkówkę, to zakłada, że kręgowce takiej nie mają i że robią, co mogą, w tej niekorzystnej sytuacji. Ale, oczywiście, należy jeszcze wykazać, że faktycznie siatkówka kręgowców jest niedoskonała. A tego nie wykazali ani cytowani wyżej autorzy, ani inni biologowie ewolucyjni. „Jedna z trudności, na jakie napotyka hipoteza optymalności” — zwracają uwagę Farnsworth i Niklas „polega na dostępie do obserwacji, które by ją przetestowały”.[8] Dotyczy to także hipotezy niedoskonałości, czego przykładem jest literatura ewolucjonistyczna na temat siatkówki kręgowców. Świat biologii jest pełen zagadkowych systemów. Niełatwo zrozumieć, dlaczego fotoreceptory kręgowców odwracają się tyłem do światła, ani dlaczego warstwy innych komórek znajdują się między fotoreceptorami i światłem. Ale bardzo wiele rzeczy w nauce nie jest oczywistych na pierwszy rzut oka. Trzeba przyjrzeć się dokładniej.

W tym przypadku nie musimy patrzeć daleko. Istnieją poważne funkcjonalne powody, by fotoreceptory kręgowców były tak skierowane, jak są. Te aspekty struktury i funkcjonowania siatkówki są ignorowane w ewolucjonistycznych argumentach na temat niedoskonałości, jednak są istotne dla zrozumienia, jak funkcjonuje oko.

Struktura siatkówki kręgowców

Najpierw trochę anatomii. Rysunek 1 przedstawia przekrój oka kręgowców. Światło przechodzi najpierw przez rogówkę, pierwszy element skupiający światło, potem przez źrenicę, która kontroluje, jak dużo światła będzie docierało do oka, i w końcu przez soczewkę, która pozwala regulować zogniskowanie światła. Światło o wyregulowanej intensywności zogniskowane jest na cienkiej warstwie, wyściełającej dno oka: siatkówce.

Siatkówka (patrz rys. 2) zbudowana jest z komórek centralnego układu nerwowego (CUN) i przekształca światło w impulsy elektryczne, właściwe dla CUN. Jest to bardzo skomplikowana warstwa, gdyż siatkówka zawiera komórki kilku różnych typów:

Fotoreceptory (pręciki i czopki, zaznaczone jako R i C na rys. 2), które faktycznie przekształcają energie światła w impuls elektryczny. Są to pierwsze komórki bezpośrednio zaangażowane w przenoszenie informacji w układzie wzrokowym, przesyłanie impulsów przez synapsę chemiczną do:

komórek dwubiegunowych (B na rysunku), następnej klasy komórek w siatkówce; komórki dwubiegunowe łączą się z:

komórkami zwojowymi (G na rysunku), wewnętrznej powierzchni siatkówki; komórki te mają aksony, które przemieszczają się razem, opuszczając oko przez tarczę nerwu wzrokowego i formując na drodze do mózgu nerw wzrokowy.

Komórki amakrynowe (A na rysunku) pośredniczą w poziomych oddziaływaniach, przenosząc informację między sąsiadującymi komórkami dwubiegunowymi i komórkami zwojowymi;

oraz komórki poziome (H na rysunku), które stanowią połączenia poziome w zewnętrznej siatkówce.

Zwróćmy teraz uwagę na drogę światła na rysunku 2. Światło musi przechodzić najpierw przez wszystkie pomocnicze komórki, zanim dotrze do fotoreceptorów — co na pierwszy rzut oka nie wydaje się być rozsądne. Jeśli problem konstrukcyjny, jakie każde oko musi rozwiązać, polega na ukształtowaniu maksymalnie dokładnego obrazu świata, to degradowanie światła, zanim osiągnie ono fotoreceptory, wydaje się w oczywisty sposób kiepskim rozwiązaniem. „Równoważne jest to umieszczeniu cienkiej półprzepuszczalnej zasłony bezpośrednio przed błoną filmową w twoim aparacie: może to tylko zmniejszać jakość obrazu”.[9] W tym właśnie miejscu ujęcia ewolucjonistyczne zaprzestają dalszej analizy.

Rys. 1. Poziomy przekrój oka wyższych kręgowców. Istotną warstwą pomijaną przez ewolucjonistyczne dyskusje na temat optymalności siatkówki jest nabłonek barwnikowy siatkówki (RPE); patrz też Rys. 2. (Rysunek z: R. Adler and D. Farber, The Retina, Academic Press, New York 1986, s. 3.)

Rys. 2. Siatkówka dorosłego kręgowca. Na tym rysunku światło pada od dołu (czyli od ciała szklistego). Głównymi typami komórek są pręciki (R) i czopki (C), komórki poziome (H), komórki dwubiegunowe (B), komórki amakrynowe (A) i komórki zwojowe (G). Na górze rysunku znajduje się RPE, nabłonek barwnikowy siatkówki. Podobne do palców wyrostki RPE oddziałują z fotoreceptorami. (Rys. z: Adler and Farber, The Retina…, s. 5.)

Istotna rola nabłonka barwnikowego siatkówki (RPE)

Należy jednak powiedzieć dużo więcej. Bezpośrednio przed siatkówką leży warstwa nabłonka utrzymująca fotoreceptory (patrz Rys. 2). Warstwa ta, zwana nabłonkiem barwnikowym siatkówki (odtąd RPE), jest istotna dla rozwoju i funkcjonowania siatkówki. I rzeczywiście, całe tomy poświęcono zrozumieniu roli RPE,[10] bowiem gdy źle on funkcjonuje, to źle funkcjonuje całe oko.

1. Regenerowanie barwników pochłaniających światło

Kiedy światło uderza w fotoreceptor, uruchamia łańcuch wydarzeń molekularnych, które ostatecznie kulminują się w ukształtowaniu obrazu w mózgu. Tutaj skupmy uwagę tylko na pierwszych etapach tego procesu.

Najpierw mamy do czynienia z wrażliwą na światło cząsteczką rodopsyny. Rodopsyna składa się z białka opsyny i innej cząsteczki, 11-cis-retinalu. Znajdująca się w odległych końcach fotoreceptorów — fragmencie najbliższym RPE, zwanym segmentem zewnętrznym — rodopsyna jest wbudowana w krążki błoniaste [utworzone przez wpuklone fałdy błony komórkowej — przyp. tłum.].[11] Kiedy światło uderza rodopsynę, energia zmienia kształt jej molekularnego składnika 11-cis-retinalu w całkowitą konformację trans. Proces ten nazywa się izomeryzacją. Ta konformacyjna zmiana w retinalu uruchamia złożoną kaskadę reakcji w kilku innych cząsteczkach, wywołując hiperpolaryzację (albo przesunięcie się ładunku elektrycznego) w krążku błoniastym zewnętrznego segmentu. Przekaźniki molekularne przenoszą wówczas ten sygnał elektryczny od synapsy u podstawy fotoreceptora do następnych neuronów, komórek poziomych i komórek dwubiegunowych — rozpoczynając w ten sposób proces, przy pomocy którego widzimy.

Proces ten zależy w istotny sposób od izomeryzacji 11-cis-retinalu. Każdy foton światła uderzający w fotoreceptor może izomeryzować retinal, a ponieważ wiele miliardów fotonów stale wpada do oka, retinal musi być regularnie zastępowany, by utrzymać ten cykl i ogólną funkcję fotoreceptora. Zadanie zastępowania przypada RPE. Komórki RPE zbierają zużyty retinal z fotoreceptorów i używają witaminy A do wyprodukowania świeżego retinalu, przenosząc go z powrotem do fotoreceptorów.[12]

2. Odzyskiwanie materiału fotoreceptywnego

Następną na liście funkcji, za które odpowiedzialny jest RPE, jest funkcja pokrewna: ponowne wykorzystywanie zużytych segmentów zewnętrznych. Krążki błoniaste segmentu zewnętrznego są bardzo aktywne i przez to muszą być stale zastępowane. Codziennie nowy krążek błoniasty segmentu zewnętrznego rośnie u podstawy tego segmentu (tam, gdzie krzyżuje się on z segmentem wewnętrznym, w rejonie komórki zawierającym jądro), zwiększając długość fotoreceptora. Gdy segment zewnętrzny oddala się od podstawy, jej odległy koniec — najstarszy krążek błoniasty — rozpada się na fragmenty. Fragmenty te są wychwytywane przez RPE, który fagocytuje ten materiał, wykorzystując ponownie wszystkie znajdujące się tam cząsteczki.[13] W ten sposób zużyte krążki błoniaste fotoreceptorów odrzucane są z optycznego toru światła i zastępowane przez nowy materiał. Ten stale zachodzący proces utrzymuje wysoką wrażliwość fotoreceptorów.[14]

3. Absorpcja nadmiernego światła

Oprócz tych aktywnych funkcji RPE pełni też ważną bierną rolę. Ponieważ jest on mocno zabarwiony, stanowi nieprzejrzysty ekran za fotoreceptorami. W ten sposób wchłania on światło nie odebrane przez fotoreceptory. Gdyby to się nie odbywało, światło to zmniejszyłoby rozdzielczość obrazów. Ta absorpcyjna własność RPE jest kluczowa w utrzymaniu wysokiej ostrości wzrokowej. To krótkie streszczenie nie wyczerpuje funkcji RPE. Zwróćmy na przykład uwagę, że RPE „jest niezbędne do normalnego rozwoju oka”.[15] Funkcja ta nie jest bezpośrednio związana z widzeniem, ale z pewnością bez niej widzenie nie byłoby w ogóle możliwe. Krótko mówiąc:

Gdy rozważa się różne funkcje pełnione przez komórki RPE (…), nie ma cienia wątpliwości, że cały mechanizm metaboliczny RPE jest istotny dla normalnego funkcjonowania zewnętrznej warstwy siatkówki. Ze względu na naturę tych oddziaływań ważne jest, by RPE i fotoreceptory znajdowały się w bliskiej odległości.[16]

Istnieją ważne powody, by fotoreceptory kręgowców były skierowane tak, jak są.

Eksperyment myślowy

Ale nadal w każdej siatkówce znajduje się ślepa plamka. Oczywiście, ślepe plamki są przemieszczone poziomo względem siebie tak, że „gdy mamy oboje oczu otwartych, możemy widzieć wszystko, co się znajduje w polu widzenia”,[17] gdyż jedno oko widzi to, czego drugie nie widzi. Jednak możemy wyobrazić sobie sytuacje, w których to zawodzi:

Ślepe plamki naszych siatkówek rzadko kiedy powodują trudność, ale „rzadko” nie znaczy „nigdy”. Gdy na moment zamykam jedno oko chroniąc je przed owadem, jakieś ważne zdarzenie może się zogniskować na ślepej plamce drugiego oka.[18]

A więc w ramach eksperymentu myślowego zmieńmy ślepą plamkę. Zaczniemy od odwrócenia fotoreceptorów tak, aby ich przewody nie znajdowały się na drodze światła. Wyeliminowaliśmy w ten sposób ślepą plamkę, powodując nieco lepsze widzenie w jednym fragmencie oka. Teraz jednak naczynia krwionośne i RPE, potrzebne do utrzymania fotoreceptorów, muszą być umiejscowione po wewnętrznej stronie siatkówki, między nią a soczewką. A to ustawia sieć naczyń krwionośnych (zawierających wiele czerwonych ciałek krwi) oraz warstewkę nabłonka na drodze światła, znacznie zmniejszając informację wizualną docierającą do fotoreceptorów.

Ponadto ponieważ fotoreceptory stale zrzucają materiał ze swoich zewnętrznych segmentów, gromadzenie się tego nieprzezroczystego śmiecia na drodze światła w dużym stopniu zmniejszyłoby ilość światła docierającego do fotoreceptorów. Zaproponowana przez nas zmiana redukuje także jakość światła, gdyż ulega ono załamaniu na nieprzezroczystych kawałkach krążka błoniastego odrzuconego z zewnętrznego segmentu.

Możemy wyobrazić sobie, że po prostu umieszczamy RPE z tyłu siatkówki, ale wskutek tego powstanie problem, jak pozbyć się zużytych krążków błoniastych z zewnętrznych segmentów tak, aby fotoreceptory mogły się szybko zregenerować. Albo moglibyśmy otoczyć każdą komórkę fotoreceptora komórkami RPE, ale to wymagałoby zwiększenia miejsca między fotoreceptorami, zmniejszając w ten sposób rozdzielczość widzenia. Te projekty zmian wymusiłyby czasowe lub przestrzenne straty w widzeniu.

Czy są to więc ulepszenia? Z całą pewnością nie. W rzeczywistości nasz eksperyment myślowy spowodowałby, że oko kręgowców gwałtownie pogorszyłoby swoje parametry. Próbując wyeliminować ślepa plamkę, otrzymaliśmy wiele nowych i jeszcze gorszych funkcjonalnych problemów do rozwiązania. Nasza „naprawa” wydaje się dużo gorsza niż rzekoma wada, którą chcieliśmy usunąć.

Wniosek

Siatkówka kręgowców stanowi znakomity przykład funkcjonalnego — chociaż nie jest to intuicyjne — projektu. Projekt siatkówki jest odpowiedzialny za wysoką ostrość widzenia i wrażliwość na bodźce świetlne. Jest po prostu nieprawdą, że siatkówka jest w wyraźny sposób niedoskonała, ani nie jest łatwo wyobrazić sobie, jak mogłaby być zmodyfikowana bez znacznego pogorszenia funkcjonowania.

Dodatkowa literatura

H.S. Hamilton, The Retina of the Eye — An Evolutionary Road Block, Creation Research Society Quarterly, September 1985, Vol. 22, No. 2, s. 59-64.

H.S. Hamilton, Convergent Evolution — Do the Octopus ad Human Eyes Qualify?, Creation Research Society Quarterly, September 1987, vol. 24, No. 2, s. 82-85.

Tom Wagner, Darwin vs the Eye, Creation Ex Nihilo 1994, vol. 16, No. 4, s. 10-13.

Carl Wieland, Seeing back to front: are evolutionists right when they say our eyes are wired the wrong way?, Creation Ex Nihilo 1996, vol. 18, No. 2, s. 38-40.

An eye for creation. An Interview with eye-disease researcher Dr George Marshall, University of Glasgow, Scotland, Creation Ex Nihilo 1996, vol. 18, No. 4, s. 19-21.

Peter W.V. Gurney, Our ‚inverted’ retina — is it really ‚bad design’?, Creation Ex Nihilo Technical Journal 1999, vol. 13, No. 1, s. 37-44.

Jerry Bergman, Is the Inverted Human Eye a Poor Design?, Perspectives on Science and Christian Faith, March 2000, vol. 52, No. 1, s. 18-30.

Peter Gurney, Dawkins’ eye revisited, TJ 2001, vol. 15, No. 3, s. 92-99.

George  Ayoub

Przypisy

* George Ayoub, Department of Biology, Westmont College, 955 La Paz Rd., Santa Barbara, CA 93108-1099.

[1]  Autorem wprowadzenia jest zespół redakcyjny czasopisma Origins & Design

[2] William M. Thwaites, Design: Can We See the Hand of Evolution in the Things It Has Wrought?, w: Evolutionists Confront Creationists. Proceedings of the 63rd Annual Meeting of the Pacific Division, American Association for the Advancement of Science, San Francisco 1984, vol. 1, Part 3, s. 206-213; G.C. Williams, Natural Selection: Domains, Levels, and Challenges, Oxford University Press, Oxford 1992, s. 72-73.

[3] J. Diamond, Voyage of the Overloaded Ark, Discover, June 1985, s. 82-92; Richard Dawkins, The Blind Watchmaker, W.W. Norton, New York 1986 (wyd. polskie: Richard Dawkins, Ślepy zegarmistrz czyli, jak ewolucja dowodzi, że świat nie został zaplanowany, Biblioteka Myśli Współczesnej, PIW, Warszawa 1994, s. 155, 157); R.F. Miller, The physiology and morphology of the vertebrate retina, w: S.J. Ryan (ed.), Retina, 2nd ed. Volume 1: Basic Science & Inherited Retinal Disease, Mosby, St. Louis 1994, s. 58-71.

[4] Williams, Natural Selection…, s. 73.

[5] Por. tamże, s. 72.

[6] Por. tamże, s. 72.

[7] Miller, The physiology…, s. 30. Patrz także, Diamond, Voyage…, s. 91 oraz Williams, Natural Selection…, s. 74.

[8] K.D. Farnsworth and K.J. Niklas, Theories of optimization, form and function in branching architecture of plants, Functional Ecology 1995, vol. 9, s. 355 [355-363].

[9] T.H. Goldsmith, Optimization, Constraint, and History in the Evolution of Eyes, Quarterly Review of Biology 1990, vol. 65, s. 186 [181-322].

[10] Patrz na przykład R.H. Steinberg, Interactions between the retinal pigment epithelium and the neural retina, Documenta Ophthalmologia 1985, vol. 60, s. 327-346; K.M. Zinn and M.F. Marmor, The Retinal Pigment Epithelium, Harvard University Press, Cambridge, MA 1979.

[11] Istotna uwaga na temat terminologii, która może zmylić czytelnika: aktywny koniec komórki fotoreceptora, gdzie występują krążki błoniaste, nazywa się segmentem zewnętrznym. U kręgowców jednak ten segment faktycznie jest wewnętrzny, tj. znajduje się u spodu siatkówki i skierowany jest ku środkowi organizmu.

[12] Por. C.D.B. Bridges, Distribution of retinal isomerase in vertebrate eyes and its emergence during retinal development, Vision Research 1989, vol. 12, s. 1711-1717; A.T. Hewitt and R. Adler, The retinal pigment epithelium and interphotoreceptor matrix: Structure and specialized functions, w: Ryan (ed.), Retina…, s. 58-71.

[13] Por. D. Bok and R.W. Young, Phagocytic Properties of the Retinal Pigment Epithelium, w: Zinn and Marmor (eds.), The Retinal Pigment…, s. 148-174.

[14] Por. D. Bok, Retinal photoreceptor disc shedding and pigment epithelium phagocytosis, w: Ryan (ed.), Retina…, s. 58-71.

[15] S.M. Raymond and I.J. Jackson, The retinal pigment epithelium is required for the maintenance of the mouse neural retina, Current Biology 1995, vol. 5, s. 1286-1295.

[16] Hewitt and Adler, The retinal pigment…, s. 67.

[17] Williams, Natural Selection…, s. 73.

[18] Williams, Natural Selection…, s. 73.

Źródło: Na Początku… marzec-kwiecień 2002, nr 3-4 (153-154), s. 67-78. (George Ayoub, On the Design of the Vertebrate Retina, Origins & Design Winter 1996, vol. 17, No. 1, s. 19-22; z jęz. ang. za zgodą Autora tłum. Mieczysław Pajewski. Tłumacz składa podziękowanie za pomoc pani mgr Joannie Kaliszczyk)

 DODATKI:

Zauważyłeś, że od jakiegoś czasu konstrukcja siatkówki oka kręgowców – kiedyś sztandarowy przykład “kiepskiego projektu” w przyrodzie – jakoś nie pojawia się już w darwinistycznej propagandzie? Tak, zgadłeś – ten znany symbol rzekomego kiepskiego projektu okazał się być kolejną ewolucjonistyczną bajeczką. Cichy pogrzeb tego mitu odbył się dwa lata temu. Raczej nie przeczytasz o tym w literaturze popularnonaukowej głównego nurtu (jeśli już to drobnym druczkiem). Wspomożemy jednak darwinistów w trudzie informowania o tym przykrym dla nich fakcie.

Siatkówka oka kręgowców – czyli bardzo szerokiego podtypu zwierząt – zbudowana jest w dość zaskakujący sposób. Warstwa komórek światłoczułych skierowana jest mianowicie w przeciwną stronę niż docierające do niej światło. Co więcej, ich połączenia nerwowe nie są umiejscowione z tyłu, za nimi – jak podpowiadałaby intuicja – ale z przodu, tam właśnie, gdzie jest źródło światła.

Struktura ta – właśnie przez swoją zaskakującą budowę – szybko stała się darwinistycznym symbolem „błędnego projektu” w przyrodzie. Który inżynier zaprojektowałby kamerę, gdzie klisza byłaby odwrócona od źródła światła? – pokpiwali darwiniści, wyciągając z tych obserwacji dalekosiężne wnioski: skoro niektóre systemy zaprojektowane sa tak głupio, najwyraźniej ich projektantem są tylko bezposobowe, niekierowane żadną inteligencja procesy, a nie rozumny Stwórca. Richard Dawkins szydził:

„Każdy inżynier zakładałby naturalnie, że komórki światłoczułe są skierowane do światła, a ich przewody biegną do tyłu, w stronę mózgu. Wyśmiałby pomysł, że komórki światłoczułe są odwrócone od światła, a ich przewody wyprowadzone są po stronie najbliższej źródła światła. A jednak tak właśnie jest skonstruowana siatkówka oka u każdego kręgowca. W konsekwencji – każda komórka światłoczuła jest podłączona tyłem do przodu, a jej przewód sterczy w stronę światła. Wszystkie przewody biegną po powierzchni siatkówki aż do miejsca, gdzie przechodzą przez dziurkę w siatkówce (tzw. plamka ślepa), żeby połączyć się ze sobą w nerw wzrokowy. Oznacza to, że światło wcale nie ma swobodnego dostępu do komórek światłoczułych i musi przechodzić przez cały las drutów, prawdopodobnie ulegając przy tym pewnemu osłabieniu i załamaniu (w gruncie rzeczy te efekty są, jak się wydaje, słabe, ale chodzi tu przecież o zasadę, która byłaby nie do przyjęcia dla żadnego porządnego inżyniera).” [1]

„Projektant aparatu fotograficznego, który popełniłby taką gafę, zostałby bez zwłoki zwolniony z pracy” – wtórował mu biolog ewolucyjny Jared Diamond. [2]

Kreacjoniści spokojnie jednak odpowiadali, że po pierwsze twierdzenie, że oko, które całkiem nieźle służy setkom tysięcy gatunków żyjącym w bardzo różnych środowiskach zaprojektowane jest głupio to mocna przesada. Po wtóre dokładniejsza analiza budowy oka wskazuje, że istnieją poważne funkcjonalne powody, by siatkówka była zbudowana, jak jest. [3]

Przykładowo niedarwinistyczny biochemik Michael Denton argumentował, że złożone katalityczne kaskady zamieniające energię świetlną na elektryczną wymagają dużego nakładu energii metabolicznej. Konsekwentnie warstwa światłoczuła oka ma jeden z najszybszych metabolizmów wśród znanych tkanek, a to z kolei wymaga bardzo sprawnego i szybkiego systemu dostarczania tlenu i składników odżywczych. „Całościowe rozpatrzenie świadectw” – kontynuował Denton – „mocno wspiera wniosek, że odwrócona siatkówka i główne tego konsekwencje (pozycjonowanie fotoreceptorów w zewnętrznej warstwie siatkówki, gdzie są one w bardzo bliskim kontakcie z siecią kapilarów) jest specyficzną adaptacją zaprojektowaną by dostarczać do fotoreceptorów dużych ilości tlenu proporcjonalnie do ich energetycznych wymagań – zwłaszcza w metabolicznie aktywnych grupach, jak ptaki i ssaki. Zamiast więc kiepskiej adaptacji odwrócona siatkówka jest prawdopodobnie kluczowym elementem w całościowym projekcie wizualnego systemu kręgowców”. [4]

Analizując dane, Denton pisał jeszcze „prawdopodobnie”. Kolejne odkrycia ostatecznie pogrzebały ewolucyjne bajdurzenia o błędnym projekcie siatkówki kręgowców. Mowa o badaniach zespołu naukowców z Uniwersytetu w Lipsku. [5] Zademonstrowali oni dwa lata temu, że wpadające do oka światło fotony są wyłapywane, koncentrowane i transmitowane do komórek światłoczułych przez bardzo wydłużone komórki, zwane komórkami Müllera. Jak stwierdzają naukowcy: „Komórki te działają prawie dokładnie tak samo, jak płyta światłowodowa: ‚okno zerowej głębokości’, które optycy mogą użyć do transmisji obrazu bez stosowania soczewek”. [6]

„Komórki Müllera” – kontynuuje Andreas Reichenbach, członek zespołu badawczego – „zachowują się jak soczewki, bazstratnie kolekcjonując światło, dokładnie jak płyta światłowodowa”. Tyle, że normalnie takie płyty mają wiązkę światłowodów, które kolekcjonują i transmitują światło. Naukowcy odkryli jednak, że projekt oka kręgowców jest bardziej zaawansowany: tworzy on system lejkowatych komórek, przez co znacznie więcej światła może być wyłapane na powierzchni oka, a następnie transmitowane do warstwy światłoczułej.

Jak stwierdza artykuł, odkrycia te nie mają jeszcze żadnych medycznych zastosowań, ale mogą być fundamentem “dramatycznych” ulepszeń w technologii sensorycznej.

A gdzie się podział “głupi projekt” siatkówki kręgowców? Autorzy litościwie nie wspominają o tej koncepcji. Dla odmiany Reichenbach stwierdza: “Natura jest tak bystra. Znaczy to, że w oku jest wystarczająco miejsca dla wszystkich neuronów, synaps i tak dalej, ale jednocześnie komórki Müllera mogą wyłapywać i transmitować tak wiele światła, jak to możliwe”.

No, proszę, jaki zaskakując myślowy zwrot darwinistów. Ostatecznie nieczęsto się zdarza, że klasyczny przykład “idiotycznego” projektu zostaje nagle zamieniony na inspirację dla inżynierów i projektantów urządzeń sensorycznych. Argument z “głupiego projektu” obrócił więc przeciwko darwinistom. Zamiast “głupiego projektu” Dawkinsa mamy świetnie zoptymalizowany wizualny system, gdzie odwrócony system połączeń nerwowych i krwionośnych pozwala na sprawne utrzymywanie wysokiego metabolizmu ciasno upakowanych komórek światłoczułych (dzięki czemu rozdzielczość widzenia jest wysoka) i ich regenerację, a jednocześnie sieć światłowodowych komórek wyłapuje i transmituje pomiędzy komórkami nerwowymi i krwionośnymi wystarczającą ilość światła.

Inżynierowie zacierają ręcę, darwiniści chowają kolejny przykład błędnego projektu. Na dwie szersze sprawy warto przy tej okazji zwrócić uwagę: stosowane przez darwinistów argumentów z niewiedzy i metodologiczną wyższość ram badawczych opartych na projekcie.

Projekt siatkówki oka kręgowców był klasycznym przykładem argumentu z niewiedzy. Jak argumentowali darwiniści, skoro struktura ta wydawała się głupio zaprojektowana to najwyraźniej taka była. Fakt, że tak szybko przeszli oni do tego wniosku wynikał z tego, że ewolucja świetnie tłumaczyła powstanie tego typu struktur. Ewolucja nie jest inteligentnym procesem – jeśli coś działa, to może to być selekcjonowane i promowane, nawet jeśli inżynieryjnie jest to niewydajna czy dziwaczna struktura. Przyjęcie perspektywy projektu sugeruje jednak szukać funkjonalności, zwłaszcza w tak złożonych systemach, jak organizmy, gdzie nasza wiedza jak one funkcjonują jest często bardzo fragmentaryczna, a zatem wnioski o “głupim projekcie” winny być szafowane ostrożnie. Jak pokazują kolejne odkrycia, ta druga perspektywa jest nieporównywalnie bardziej wydajna. Błędny projekt siatkówki oka kręgowców zamienił się w kolejny mit, na podobieństwo “śmieciowego DNA”, czy bezużytecznego wyrostka robaczkowego.

Wreszcie, standardowo już, naukowcy studiujący budowę oka bazują na metodologii projektu. Światłowody, system transmisyjny, przetwarzanie sygnału – najwyraźniej pojęcia i język bazujący na projekcie są najlepszymi narzędziami do badania i opisu biologicznej rzeczywistości. Nie znaczy to, że owi badacze sami są zwolennikami teorii inteligentnego projektu. Nawet jeśli jednak są darwinistami, swoją prywatną wiarę w ewolucję zostawiają za drzwiami laboratorium i gdy przychodzi do konkretnej eksperymentalnej pracy to już projekt, cały projekt i tylko projekt.

Michał Ostrowski

—————————————————

Przypisy:

1. Dawkins, R. (1994) Ślepy zegarmistrz czyli, jak ewolucja dowodzi, że świat nie został zaplanowany. Biblioteka Myśli Współczesnej, PIW: Warszawa, s. 155.

2. J. Diamond, J. (1985) „Voyage of the Overloaded Ark”. Discover, June 1985, s. 82-92.

3. Ayoub, G. (2002) O projekcie siatkówki kręgowców. Na Początku… marzec-kwiecień 2002, nr 3-4 (153-154), s. 67-78.

4. Denton, M. (1999) The Inverted Retina: Maladaptation or Pre-adaptation? Origins & Design, vol 19, no. 2.

5. Kristian, F., Grosche, J., Skatchkov, S.N., Schinkinger, S., Foja, C., Schild, D., Uckermann, O., Travis, K., Reichenbach, A., and Guck, J. (2007) „Müller cells are living optical fibers in the vertebrate retina”. PNAS, vol. 104, no. 20, 15 May 2007, s. 8287-8292.

6. Sherriff, L., (2007) Living optical fibres found in the eye. Moving light past all those synapses. The Register 1 May 2007.

Zródło:  http://creationism.org.pl/oko_kregowcow_kolejna_odslona

Konstrukcja siatkówki oka kręgowców była przez darwinistów podawana jako jeden ze sztandarowych przykładów „błędnego projektu” znajdowanego wśród organizmów. Jak to dokładniej opisywałem tutaj siatkówka oka kręgowców – czyli bardzo szerokiego podtypu zwierząt – zbudowana jest w dość zaskakujący sposób. Warstwa komórek światłoczułych skierowana jest mianowicie w przeciwną stronę niż docierające do niej światło. Co więcej, ich połączenia nerwowe nie są umiejscowione z tyłu, za nimi – jak podpowiadałaby intuicja – ale z przodu, tam właśnie, gdzie jest źródło światła.

Struktura ta – właśnie przez swoją zaskakującą budowę – szybko stała się darwinistycznym symbolem „błędnego projektu” w przyrodzie. Który inżynier zaprojektowałby kamerę, gdzie klisza byłaby odwrócona od źródła światła? – pokpiwali darwiniści, wyciągając z tych obserwacji dalekosiężne wnioski: skoro niektóre systemy zaprojektowane sa tak głupio, najwyraźniej ich projektantem są tylko bezposobowe, niekierowane żadną inteligencja procesy, a nie rozumny Stwórca. Richard Dawkins szydził:

„Każdy inżynier zakładałby naturalnie, że komórki światłoczułe są skierowane do światła, a ich przewody biegną do tyłu, w stronę mózgu. Wyśmiałby pomysł, że komórki światłoczułe są odwrócone od światła, a ich przewody wyprowadzone są po stronie najbliższej źródła światła. A jednak tak właśnie jest skonstruowana siatkówka oka u każdego kręgowca. W konsekwencji – każda komórka światłoczuła jest podłączona tyłem do przodu, a jej przewód sterczy w stronę światła. Wszystkie przewody biegną po powierzchni siatkówki aż do miejsca, gdzie przechodzą przez dziurkę w siatkówce (tzw. plamka ślepa), żeby połączyć się ze sobą w nerw wzrokowy. Oznacza to, że światło wcale nie ma swobodnego dostępu do komórek światłoczułych i musi przechodzić przez cały las drutów, prawdopodobnie ulegając przy tym pewnemu osłabieniu i załamaniu (w gruncie rzeczy te efekty są, jak się wydaje, słabe, ale chodzi tu przecież o zasadę, która byłaby nie do przyjęcia dla żadnego porządnego inżyniera).” [1]

Zdaniem darwinistów dla odmiany siatkówka głowonogów jest skonstruowanie zgodnie z arkanami sztuki: z nerwami podczepionymi od tyłu warstwy światłoczułej. Co prawda zgodnie z naszą biologiczną wiedzą takie „poprawnie skonstruowane” oko głowonogów działa mniej efektywnie od „projektowego bubla”, czyli oka kręgowców, ale pomińmy na razie ten „szczegół”. [2]

Kreacjoniści dla odmiany twierdzili, że owszem, taka struktura siatkówki wydaje się być nieintuicyjnym projektem, ale szybki skok do wniosku, że w zwiazku z tym oko, które świetnie służy służy setkom tysięcy zróżnicowanych gatunków, żyjących w bardzo różnych środowiskach jest inżynieryjnym bublem jest co najmniej przedwczesne i że dokładniejsze analizy zarówno struktury oka jak i funkcii widzenia powinny dać uzasadnienie dla tego zaskakującego projektu. Na tym przykładzie mamy więc klasyczny konflikt przewidywań. Zgodnie z przewidywaniami kreacjonizmu kolejne odkrycia powinny ukazać, że zaskakująca konstrukcja siatkówki oka kręgowców ma solidne funkcjonalne i strukturalne uzasadanienie. Darwiniści przeciwnie, przewidywali, że kolejne odkrycia po pierwsze potwierdzą inżynieryjny bybel, jakim miała być siatkówka oka kręgowców i po drugie dostarczą jasnych, empirycznie testowalnych dowodów na możliwe ulepszenia tej struktury. Spójrzmy czyje przewidywania zostały potwierdzone przez rozwój nauki.

W 2007 roku międzynarodowa grupa naukowców zademonstrowała, że wpadające do oka światło fotony są wyłapywane, koncentrowane i transmitowane do komórek światłoczułych przez bardzo wydłużone komórki, zwane komórkami Müllera. Jak stwierdzają naukowcy: „Komórki te działają prawie dokładnie tak samo, jak płyta światłowodowa: ‚okno zerowej głębokości’, które optycy mogą użyć do transmisji obrazu bez stosowania soczewek”. [3]

„Komórki Müllera” – kontynuuje Andreas Reichenbach, członek zespołu badawczego – „zachowują się jak soczewki, bazstratnie kolekcjonując światło, dokładnie jak płyta światłowodowa”. Tyle, że normalnie takie płyty mają wiązkę światłowodów, które kolekcjonują i transmitują światło. Naukowcy odkryli jednak, że projekt oka kręgowców jest bardziej zaawansowany: tworzy on system lejkowatych komórek, przez co znacznie więcej światła może być wyłapane na powierzchni oka, a następnie transmitowane do warstwy światłoczułej. Zamiast wiec „głupiego projektu” taka struktura siatkówki może być fundamentem „dramatycznych” ulepszeń w technologii sensorycznej.

Dla przewidywań darwinizmu był to oczywiście nokaut. Nowsze badania sprawiają zaś, że pastwienie się nad argumentacją darwinistów to już kopanie leżącego.

Niedawno dwóch fizyków z Israel Institute of Technology opublikowało w Physical Review Letters artykuł, w którym przedstawia kolejne badania nad komórkami Müllera. [4] Wnioski? Zacytujmy: Okazuje się, że siatkówka jest „optymalną strukturą zaprojektowaną w celu poprawiania ostrości obrazu”.

Wyspecjalizowane komórki Müllera wykonują dwie funkcje: filtrują rozproszone światło i polepszają widzenie kolorów. Rozproszone światło generuje szum przez który obiekty są widziane mniej ostro. Okazuje się, że gdy swiatło przechodzi przez światłowodowe komórki poprawia się stosunek użytecznego sygnału do szumu, czyli zakłoceń. Jak stwierdzają badacze:

„Wyspecjalizowane komórki Müllera wykonują dwie funkcje: filtrują rozproszone światło i redukują rozpraszanie kolorów. Rozproszone światło generuje szum przez który obiekty są widziane mniej ostro. Okazuje się, że gdy swiatło przechodzi przez światłowodowe komórki poprawia się stosunek użytecznego sygnału do szumu, czyli zakłoceń”. Omawiane badania ukazały, że komórki Müllera transmitują do czopków i pręcików większą proporcję użytecznego sygnału, podczas gdy szum ma tendencję do zanikania. Sugeruje to, że komórki te działają jak filtry światła, utrzymując czysty obraz. Badacze pokzali także, że fotony, które „wymkają się” ze swiatłowodowych komórek Müllera mają małą szansę dostać się do sąsiednich (zakłócając w ten sposób ich właściwą transmisję) ponieważ są one absorbowane i rozpraszane przez gąszcz komorek nerwowych.

Bingo! Okazuje się zatem, że podłączenie do siatkówki w dziwaczny sposób komórki nerwowe działają jako wewnetrzny filtr swiatła wychwytując i rozpraszajac szum, który w przeciwnym wypadku zakłócałby ostrość widzenia. Co wiecej, wewnętrzne właściwości komórek Müllera wydają się być dopasowane do efektywnego transmitowania tylko zakresu światła widzialnego. Promieniowanie spoza tego zakresu ma tendencję do „wyciekania” ze wspomnianych komórek (by nastepnie zostać absorbowane przez sąsiadujące komórki nerwowe) przez co jakość widzenia jest dodatkowo ulepszona.

Drugi mechanizm odnosi się do widzenia barwnego, które narażone jest na aberrację chromatyczną. Podobnie jak pryzmat załamuje światło, soczewki w naszych oczach powodują, że niektóre zakresy fali światła ogniskują się poza siatkówką. Optyczna struktura światłowodowych komórek Müllera pozwala zredukować to niekorzystne zjawisko. Podłużna aberracja chromatyczna powoduje, że światło niebieskie ogniskuje się przed czerwonym, a zatem kolory te nie mogą zostać ogniskowane równocześnie na czopkach. Komórki Müllera zmieniają tę konfigurację: ogniskowanie światła niebieskiego i czerwonego – pomimo aberracji chromatycznych i monochromatycznych – mieści się w zakresie wychwytywania światła przez światłowodowe komórki, które transmitują te długości fali dalej do tego samego czopka.

Jak podsumowują badacze: „Zastosowane w naszych badaniach metody badania propagacji fali pozwoliły nam ukazać, że przewodzenie światła w obrębie siatkówki jest efektywną i biologicznie wygodną drogą do poprawienia rozdzielczości oka i zredukowania aberracji chromatycznej. Odkryliśmy także, że warstwy neuronalne w siatkówce – aż dotąd uważane za źródło zniekształceń – w istocie poprawiają rozdzielanie sasiadujacych ze sobą fotoreceptorów, w efekcie czego polepszając ostrość widzenia. Choć badania te zostały wykonane na podstawie danych z siatkówki oka u ludzi wiekszość ich konsekwencji odnosi się także do oczu z inna strukturą siatkówki i optyką widzenia. Odnoszą się one również do częściej występujących oczu pozbawionych dołka środkowego”.

Co na to darwiniści, dla których oko było inżynieryjnym bublem? Twierdzenie to zostało spektakularnie sfalsyfikowane, ale ewolucjonizm może się poszczycić długą listą fałszywych przewidywań, także dla darwinistów to ani nic nowego, ani nic niezwykłego. Biolog i teistyczny ewolucjonista Kenneth Miller z Brown University nazywa komórki Müllera ulepszeniem: „wysoce funkcjonalną adaptacją wynikłą z potrzeby oryginalnej architektury siatkówki, ale tylko ulepszeniem. Struktura oka, a w szczególności ślepa plamka nosi niewątpliwe odciski darwinowskiej ewolucji”. [5] Oczywiscie, wszystkie te zapewnienia są zupełnie gołosłowne. Gdzie wyniki eksperymentów pokazujących, że oko może być przeprojektowane tak, aby zachować lub ulepszyć obecne właściwości przy podłączeniu nerwów od tyłu warstwy światłoczułej i przy likwidacji ślepej plamki? Zero. Jedynie co w tym przypadku mają darwiniści to „wydaje mi się” bez jakiegokolwiek wsparcia empirii.

Podsumowując: przewidywania darwinizmu odnośnie struktury siatkówki oka kręgowców okazały się być spektakularną klapą. Przewidywania kreacjonizmu zostały dla odmiany elegancko potwierdzone.
Michał Ostrowski

—————————————————

Przypisy:

[1] Dawkins, R. (1994) Ślepy zegarmistrz czyli, jak ewolucja dowodzi, że świat nie został zaplanowany. Biblioteka Myśli Współczesnej, PIW: Warszawa, s. 155.

[2] Oko głowonogów jest w istocie „okiem złożonym z pojedynczą soczewką”, a jego struktura „jest znacznie prostsza niż oka kręgowców” (Budelmann, B.U., „Cephalopod sense organs, nerves and brain”. [w:] Pörtner, H.O., O’Dor, R.J. and Macmillan, D.L., (eds.), (1994) Physiology of cephalopod molluscs: lifestyle and performance adaptations. Gordon and Breach: Bazylea, s. 15.
Oczy głowonogów „osiągają zaledwie część efektywności oka kręgowców” (Mollusks, Encyclopædia Britannica (1992) vol. 24, 15th ed., s. 321.

[3] Kristian, F., Grosche, J., Skatchkov, S.N., Schinkinger, S., Foja, C., Schild, D., Uckermann, O., Travis, K., Reichenbach, A., and Guck, J. (2007) „Müller cells are living optical fibers in the vertebrate retina”. PNAS, vol. 104, no. 20, 15 May 2007, s. 8287-8292.

[4] Labin, A.M. and Ribak, E.N. „Retinal Glial Cells Enhance Human Vision Acuity”. Physical Review Letters, 16 April 2010, vol. 104.

[5] The eye was evolution’s great invention. New Scientist, 6 May 2010.

 LEKTURA UZUPEŁNIAJĄCA: 

‚Eye Design Book
by Curt Deckert, PhD’

http://eyedesignbook.com/

Skomentuj

Please log in using one of these methods to post your comment:

Logo WordPress.com

Komentujesz korzystając z konta WordPress.com. Log Out / Zmień )

Zdjęcie z Twittera

Komentujesz korzystając z konta Twitter. Log Out / Zmień )

Facebook photo

Komentujesz korzystając z konta Facebook. Log Out / Zmień )

Google+ photo

Komentujesz korzystając z konta Google+. Log Out / Zmień )

Connecting to %s