Prima pagină Stiinta

Suntem prea complecşi pentru a fi produsul evoluţiei?

Mihaela Stănescu 04.18.2013 | ● Vizualizări: 1248
"Design inteligent" sau evoluţie naturală? Adepţii celor două viziuni opuse se află îmtr-un permanent conflict de idei şi argumente.     + zoom
Galerie foto (8)

Este unul dintre argumentele cel mai des invocate de adversarii teoriilor evoluţioniste: unele structuri biologice, spun ei, sunt pur şi simplu prea complexe pentru a putea fi explicate prin mecanismul selecţiei naturale; creierul, ochiul, sunt alcătuiri de o complexitate copleşitoare şi niciun mecanism natural nu poate explica ivirea lor. Să fie aşa? Avem argumente contra - argumente care să sprijine ideea că e posibil, totuşi, ca asemenea structuri complexe să apară în chip natural, explicabil ştiinţific? O nouă şi originală teorie propune o explicaţie alternativă pentru complexitatea de azi a viului.

Două viziuni opuse

Numeroase structuri biologice sunt, într-adevăr, uluitor de sofisticate ca alcătuire şi fantastic de bine adaptate ca funcţie - atât de „bine construite”, am zice, încât suscită realmente nişte întrebări. Cine/ce ar fi putut crea ceva atât de aproape de desăvârşire? Pentru unii, răspunsul e simplu şi imediat: o fiinţă/forţă supranaturală. Această viziune creaţionistă a îmbrăcat, în vremuri mai recente, aspectul unei teorii zise a „designului inteligent” - o formulare mai modernă a aceleiaşi idei foarte vechi, încă răspândite, conform căreia tot ceea ce există - creaţia, adică, inclusiv tot ceea ce e viu - este opera unei puteri supraumane.



Unul dintre argumentele adepţilor teoriei designului inteligent este tocmai această uimitoare complexitate a materiei vii, pe care ei o socotesc imposibil de obţinut pe cale naturală, prin mecanismele fireşti ale evoluţiei. E greu de crezut, argumentează ei, că o asemenea perfecţiune a formei şi funcţiei ar fi putut fi rezultatul mutaţiilor întâmplătoare şi al selecţiei naturale, care ar fi adăugat, puţin câte puţin, de-a lungul istoriei vieţii, noi şi noi caracteristici, rafinându-le continuu, sporind treptat complexitatea unui organ sau a altuia, până la forma lor de azi .

Termenul utilizat adesea este „complexitate ireductibilă”, o expresie ce descrie un sistem compus din mai multe părţi interconectate, care interacţionează între ele fără cusur, contribuind la realizarea funcţiei ansamblului, în asemenea măsură încât îndepărtarea oricăreia dintre componente face ca sistemul să înceteze de a mai funcţiona (dacă îndepărtăm una dintre componentele ochiului, acesta nu va mai funcţiona la fel ca înainte). Cu alte cuvinte, complexitate iredutibilă înseamnă că un sistem e exact atât de complex cât e nevoie, fără nimic în plus - perfect în complexitatea lui. O astfel de perfecţiune realizată cu minimum de mjloace nu ar putea fi rodul unui proces desfăşurat natural, la întâmplare, ci doar al unui proces ghidat conştient, al unei deveniri conduse intenţionat pe această cale, afirmă adepţii teoriei designului inteligent.

Interesant este că expresia „complexitate ireductibilă” a fost lansată de un om de ştiinţă, un biochimist, Michael Behe,  care este însă, în acelaşi timp, un propovăduitor al teoriei designului inteligent. 

Pe terenul lor, biologii evoluţionişti au încercat mereu să explice această complexitate a viului propunând explicaţii care să arate cum s-a putut ajunge treptat, prin complicarea şi optimizarea structurii, la alcătuirea actuală a cutărui sau cutărui organ.

Nu e un demers simplu, să recunoaştem; uneori, complexitatea este pur şi simplu prea mare pentru a se preta cu uşurinţă unor explicaţii logice, în spirit pozitivist, ştiinţific. Dar eforturile biologilor continuă, dând adesea roade interesante, sub forma unor idei inedite, dar care aruncă o lumină nouă asupra modului în care s-ar fi putut petrece evoluţia vieţuitoarelor.

Orice organ este compus din mai multe părţi, de tipuri diferite, combinate însă astfel încât, împreună, funcţionează armonios şi asigură activitatea acelui organ la nivel optim. Ochiul, de  exemplu, este alcătuit din retină, cornee, cristalin, corp vitros şi alte părţi, diferite între ele ca structură, dar îmbinate în cel mai eficient mod. Dacă definim complexitatea ca pe numărul de tipuri de părţi pe care le cuprinde o structură, ne putem pune întrebarea: cum s-a ajuns la o astfel de complexitate?

Răspunsul evoluţionist clasic este „prin adăugare”: treptat, de la precursori simpli - de exemplu un grup de celule fotosensibile - s-a ajuns, prin mutaţii succesive şi „fixarea” mutaţiilor avantajoase prin selecţie naturală, la un organ vizual complex cum este ochiul.

Iată însă că un nou studiu propune o explicaţie alternativă, tot evoluţionistă, dar originală şi îndrăzneaţă prin faptul că întoarce lucrurile cu susul în jos. 

În loc de a încerca să explice cum s-a ajuns, natural, de la simplu la complex, pornind de la precursori mai simpli a căror alcătuire s-a complicat treptat, cercetătorii Dan McShea şi Wim Hordijk lansează ideea că lucrurile s-au petrecut invers: de la structuri complexe s-a ajuns, treptat, prin simplificare, la structurile optim adaptate de azi - o concepţie numită de ei complexitate prin scădere sau prin reducere (complexity by subtraction), opusă modelului darwinian clasic, de creştere a complexităţii prin adăugare. Însă şi modelul lor funcţionează pe temelia logicii darwiniene, deoarece şi în acest caz acţionează, ca forţă reglatoare şi stabilizatoare, tot selecţia naturală.

Iniţial, se poate porni de la structuri complexe care apar ca urmare a unui principiu expus de McShea într-o lucrare anterioară (2010) şi numit de el ZFEL (zero-force evolutionary law), care descrie tendinţa spontană a părţilor unei structuri de a se diferenţia. Autorul afirmă că o astfel de lege acţionează adesea în natură şi poate conduce la apariţia unor structuri foarte complexe, poate chiar mai complexe decât ar fi nevoie. De aici, o evoluţie de un tip special, care conduce la o scădere a complexităţii (în sensul de reducere a tipului de părţi diferite din organul respectiv), dar cu menţinerea sau chiar creşterea  eficienţei funcţionale. Cercetătorii propun astfel o „rută alternativă” faţă de mecanismul general al evoluţiei (creşterea complexităţii prin adăugarea de noi tipuri de componente), rămânând să testeze cât de plauzibil este un astfel de „traseu”.

 

Complexitatea prin scădere - matematic şi biologic

Într-un articol publicat în Evolutionary Biology, ei prezintă modul în care au testat ipoteza, cu ajutorul unui model biologic şi al unei simulări computerizate, iar rezultatele confirmă că e posibil ca lucrurile să se fi petrecut aşa. Sau şi aşa, deoarece ipoteza lor nu înlocuieşte modelul clasic - complexitatea obţinută prin adăugare - ci o completează cu un model alternativ. 

„În loc de a construi pas cu pas, de la simplu la complex, începi de la ceva complex şi apoi elimini părţile ne-necesare, simplificând structura şi făcându-o mai eficientă pe parcurs”, spune Dan  McShea, cercetător care lucrează la Universitatea Duke, SUA.

Co-autorul studiului, Wim Hordijk, de la compania elveţiană SmartAnalytiX.com, susţine această idee şi a întreprins demonstrarea ei cu ajutorul unui model computerizat. 

În cadrul modelului, structuri complexe sunt reprezentate prin şiruri de „celule”, albe sau negre - ca pătrăţelele unei table de şah -, un model ce aparţine unei clase de modele matematice denumite automate celulare (imaginea de mai jos). Celulele îşi pot schimba culoarea, trecând de la alb la negru şi invers, conform unui set de reguli.

Utilizând un program de computer care imită procesele implicate în evoluţia materiei vii - transmiterea ereditară a caracterelor, mutaţie, recombinare, reproducere - celulele au fost puse să îndeplinească anumite sarcini. Cu cât se descurcau mai bine la îndeplinirea sarcinilor, cu atât creştea probabilitatea ca trăsăturile lor să fie transmise următoarei generaţii (ca şi în cazul evoluţiei naturale, în care organismele cel mai bine adaptate reuşesc să se reproducă şi să îşi transmită caracterele la urmaşi),  iar după un timp, vechile reguli erau înlocuite de un set de reguli noi. 

Ce au observat cercetătorii? La început, modelele de celule albe şi negre care apăreau în urma îndeplinirii sarcinilor conform regulilor erau destul de complexe. Dar, după mai multe generaţii, unele dintre reguli au „evoluat" în aşa fel încât ajungeau să dea naştere unor modele (aranjamente de celule albe şi negre) mai simple, iar celulele din aceste aranjamente au început să devină mai eficiente în îndeplinirea sarcinilor. Este un rezultat cât se poate de interesant, care sugerează că evoluţia poate avea la bază nu complicarea structurii prin adăugarea de noi părţi, ci optimizarea ei prin simplificare.

Şi în natură se pot observa exemple similare, spun autorii. Un astfel de exemplu este evoluţia craniului la vertebrate. Studiile de anatomie comparată şi de paleontologie au arătat că, în seria vertebratelor, pornind de la peşti şi ajungând la mamifere, evoluţia craniului porneşte de la ceva complicat pentru a ajunge la ceva mult mai simplu.

Craniul peştilor este format dintr-un număr mare de oase, de diferite forme, asamblate ca într-un mozaic. Amfibienii au deja un craniu alcătuit din mai puţine oase, iar numărul lor se tot reduce, pe măsură ce s-a trecut de la amfibieni la reptile şi apoi la păsări şi mamifere. Reducerea numărului se face fie prin dispariţia anumitor oase, fie prin fuzionarea altora între ele; cert este că se observă o astfel de evoluţie, ce arată că o creştere a complexităţii funcţionale şi a eficienţei este posibilă prin micşorarea numărului de părţi componente. Craniul mamiferelor superioare (inclusiv al omului) este alcătuit din mai puţine oase decât craniul peştilor, având o structură mult mai simplă decât  a acestuia, dar fără a pierde nimic din eficienţă; dimpotrivă, autorii sugerează că o astfel de structură mai compactă,  din  piese mai puţine şi mai mari, cu mai puţine îmbinări, ar fi putut conferi craniului de mamifer soliditatea necesară pentru a se adapta, în condiţiile mediului terestru, la o varietate mare de tipuri de alimentaţie. 

Există aşadar, argumente în favoarea ideii că, pe lângă „ruta darwiniană” clasică, aceea care presupune creşterea complexităţii structurilor  biologice prin adăugarea treptată de noi componente, ar exista şi o altă cale - această complexitate prin scădere.

Concepţia ridică o serie de întrebări incitante: cât de des se întâmplă aşa ceva în natură? Cât timp necesită un astfel de proces? 

Pasul următor, spun autorii studiului, va fi să afle cât de frecvent se petrec lucrurile astfel în lumea vie. 

„Ceea ce trebuie să facem este să alegem un  exemplu arbitrar de structură complexă, să îi trasăm evoluţia şi să vedem dacă ne putem da seama pe ce cale a mers [de la simplu la complex sau invers]. Acest lucru ne va  spune dacă fenomenul este unul comun sau nu”, spune Dan McShea.