Много случаи на неприемане на идеята за еволюцията се обясняват най-често с неразбиране на основните принципи на еволюционната теория. Например, често чуваме твърдението, че “еволюцията е невъзможна, тъй като сложните структури не могат да възникнат в резултат на проста случайност”. Сложните структури наистина не могат да възникнат случайно, но еволюцията не е случаен процес. “Случайни” са само мутациите и то не във всякакъв смисъл, а само в един много конкретен: полезността или вредността на дадена мутация за организма, като правило, не се отразява на вероятността да възникне тази мутация. Мутациите се появяват независимо от това дали са вредни или полезни. Мутациите създават “запас от изменчивост” в популацията, те служат като материал за подбор. Що се отнася до самият подбор, то той е пълната противоположност на сляпа случайност. Това е строго закономерен процес, придаващ направление на еволюцията и в крайна сметка създаващ сложни адаптации, подобни на резултат на “интелигентен дизайн”.

И тук ви напомням, че в жълтите правоъгълници ще цитирам Х.Я., който ще ми помага да систематизирам тезите на антиеволюционистите.

Невъзможност на “добри” мутации?

Всъщност има 3 вида мутации:

• неутрална мутация – ако мутацията позволява на организма да доживее до размножаване и да се предаде по наследство;
• лоша мутация – ако организмът не доживее до размножаване;
• добра мутация, ако помага на организма да оцелее и се размножи

Има безброй примери за “добри” мутации при микроорганизмите. Например, всяка поява на нова епидемия е пример на “добра” мутация от гледна точка на микробите.При насекомите се установява устойчивост към пестицидите – също една “добра” мутация. Новите пестициди не са били известни досега в уравнението за оцеляване. За да им противостои организмът трябва да започне синтез на нов протеин, деактивиращ отровата. Тази програма не съществува в организма на възрастните индивиди, но може да възникне чрез механизмите на мутация и подбор на потомството.

И друго. В една променяща се среда (или храна) една мутация, в началото вредна, може да стане неутрална и дори полезна. Например, при преселение на птици в други местообитания, лишени от хищници (например – на остров), изменението на цвета или недоразвитите крила и наддаването на телесно тегло стават неутрални или благоприятни за оцеляването признаци. Жълтото канарче, синьото, бяло или жълто папагалче, петнистото морско свинче са типични мутанти. Но те са не по-малко жизнеспособни от дивите си предшественици. Такива мутации са неутрални от гледна точка на физиологията. Например, едно канарче от Канарските острови, където няма хищни бозайници, нищо не губи от възможностите си за оцеляване, придобивайки жълт цвят, вместо зеленикаво-кафявите “диви” разцветки.

Да си спомним за вече изчезналата птица додо (Raphus). Учените смятат, че той е силно дегенерирала група от семейството на гълъбите. А удебеляването и скъсяване на клюна на насекомоядната птица, неудобен за хранене с меки насекоми, при усвояването на нов източник на храна – твърди насекоми или семена, става полезен. Мутациите може да бъдат вредни в неизменни условия. При промена на външните условията, мутацията може да стане адекватна и благоприятна за оцеляването.

Структурата на живия организъм не е толкова стабилна – много гени имат по няколко вариации (алели), както и броя на техните съчетания е много голям и съответно, огромен брой вариации в рамките на един и същи вид!.

Към 1-вото твърдение може да се добави – “почти винаги”. Повечето мутации наистина са вредни и дори опасни, но не всички. Има и неутрални мутации, които ако се променят условия на живот на организма.могат да станат полезни. Такива са полиплоидията и меланизма.

Полиплоидия

Полиплоидията- от гръцките polyploos- многократен и eidos- вид- е вид изменчивост, свързана с кратно увеличение на хромозомния набор на клетките на растенията, много по- рядко при животни. Терминът е бил предложен от немския учен Винклер през 1916 г.

Соматичните клетки на растенията и животните съдържат диплоиден или двоен набор хромозоми (2n), а половите клетки- гаметите- двойно по- малко или хаплоиден хромозомен набор (n). При полиплоидия се наблюдават отклонения от диплоидния брой хромозоми в соматичните клетки и от хаплоидния набор- в половите, например може да има клетки, в които всяка хромозома се повтаря три (Зn – триплоидия), четири (4n – тетраплоидия), пет пъти (5n – пентаплоидия) и т. н. Полиплоидия възниква в резултат на нарушено разделяне на хромозомите по време на клетъчното делене във фазата на митоза или мейоза (значително по- рядко) под действие на физични и химични фактори.

Полиплоидията е широко разпространена в растителния свят. До 75% от представителите на арктическата флора са полиплоиди, висок е този процент и сред обитателите на пустинните и високоплонинските региони. Очевидно полиплоидията корелира правопропорционално с устойчивостта на растенията към условията на местообитанието им.

Хората отдавна използват полиплоидията за получаване на високопродуктивни сортове. Отначало това е ставало несъзнателно- при подбирането за размножаване на най- големите екземпляри, даващи най- много зърно или особено едри плодове. С появата и развитието на генетиката става ясно, че подобни гиганти са полиплоиди с естествен произход. В днешно време повечето селскостопански култури са полиплоиди- например пшеница, царевица, картофи, памук, захарна тръстика, безсемковите дини и много други.

Например повишената студоустойчивост при някои растения е физиологична мутация. Ефекта се постига в резултат на това, че при тези растения скорбялата се озахарява. Така се повишава концентрацията на клетъчния сок и той не замръзва при ниски температури.

Не е възможно да бъдем 100% сигурни, че дадена мутация е вредна.

Пример: в Екваториална Африка е разпространено наследствено заболяване – сърповидно-клетъчна анемия. Особен мутантен ген променя формата на човешкия еритроцит от сплескана закръглена в сърповидна. Когато са хомозиготни (т.е. е получил по един мутантен ген от майка си и от баща си), такива хора не живеят дълго и умират още като деца. Но хората, които са хетерозиготни по този признак (получили са само един мутант ген от някой от родителите си) имат едно много ценно качество- наследствена устойчивост на кръвни паразити, напр.маларийния плазмодий.

Друг пример – мутацията полидактилия - появата на излишни пръсти на крайниците. Може би в много случаи излишни, но при ихтиозаврите (например Ichthyosaurus Ophthalmosaurus), може да се различат до 8 – 9 пръста в скелета на перките, което ги прави по-съвършено устройство за плуване.

Относно 2-рото твърдение , трябва да се подчертае , че формирането на органи не става внезапно и в завършен вид. Новият орган не се оформя за едно поколение – готовият орган е няколко порядъка по-сложен, от това, което дава единичната мутация, защото тази промяна неминуемо е свързана с промяната и на други органи.

На схемата – развитието на примитивен бял дроб при земноводните

Практически всички сложни органи са силно променили се много прости органи. Например, белите дробове и черния дроб са израстъци на храносмилателния тракт. Малки израстъци на червата в предците на гръбначните животни се усложняват в процеса на еволюцията до органи с нови функции, които са необходими за да отговорят на промяната в начина на живот. Млечните жлези на бозайници са усложнени потомци на малки тръбни кожни жлези.

Натрупването на мутации не само води до постепенното формиране на нов орган, но също и към изменение на свързаните с него органи. Например, при превръщането на плавателния мехур в допълнителен орган за дишане, постепенно се развива мрежа от кръвоносни съдове в стените му, както и съдове, носещи към сърцето от мехура обогатена на кислород кръв, т.е. паралелно се е развил втори кръг на кръвообращение.

Относно 3-рото твърдение, трябва да напомним, че мутациите биват генетични (които се предават на потомството) и соматични ( засягащи отделна тъкан, несвързана с размножаването) . Вероятно Х.Я. има предвид втория вид мутации. При доста растения се срещат пъстролистни форми: например бръшлян (Hedera спирала), сансевиера (Sansevieria trifasciata), агаве (Agave Americana), Pelargonium (Pelargonium zonale hybridum) и много други видове. Това е пример на соматични мутации, но и те могат да се предават на поколението, защото тези растения често се размножават вегетативно.

Само една мутация:

Плодови тела, образувани от бактериите Myxococcus xanthus (снимка от сайта www.umanitoba.ca)

Способността към сложно колективно поведение може да възникне благодарение на една единствена мутация. Учени от Института по Биология на развитието “Макс Планк” (Тюбинген, Германия) взели за пример почвената бактерия Myxococcus xanthus за да докажат, че радикални изменения в колективното поведения и междуорганизмените взаимовръзки могат да възникнат в резултат на съвсем незначителни модификации на генома.В експериментите им по изкуствена еволюция успяли да регистрират мутация, в резултат на която бактериите Myxococcus xanthus придобили едновременно две полезни свойства: способност за сложно колективно поведение (образуване на плодни тела) и защитеност от паразити. Мутацията се състояла в замяната на един нуклеотид в регулаторната област на гена. – Източник

Оризът се отглежда от преди 6000г в югоизточна Азия. Днес оризът изхранва повече от половината население на Земята

За да се е превърне дивият ориз в културен достатъчна е била само една мутация. Както в случая с пшеницата, ключов момент в култивирането на ориза била появата на разновидност с непадащи семена, което позволило на древните земледелци рязко да съкратят загубите при събиране на реколтата. Учени от Университета на Мичиган (САЩ) са идентифицирали генетичната предпоставка на това събитие. Появата на културен ориз била обусловена от замяната на една-единствена аминокиселина в регулаторния протеин, който контролира образуването на “отделителната слой” между зърното и стъблото. Закрепването на тази мутация се дължи в незсъзнатен изкуствен подбор.- Източник

Малариен плазмодий в човешки еритроцити. Снимка от www.iayork.com

Причинителят на маларията е станал резистентен към хлорохин заради мутации в транспортния белтък . От 60-те години на миналия век са се разпространили по целия свят щамове на маларийния плазмодий, устойчиви на хлорохин – лекарство, което преди това е било най-ефективното средство срещу малария. Устойчивостта му се осигурява от няколко мутации на транспортния белтък PfCRT. Австралийски изследователи експериментално показват, че мутации дали на този белтък възможността да транспортира хлорохина през клетъчната мембрана. В резултат, лекарството бързо се пизвежда от храносмилателната вакуола на паразита, без да навреди на здравето му. – Източник

Бактериите ризобия, които живеят в възлите на корените на бобови растения (в случая соя), преобразуват атмосферния азот в достъпна форма за растението (амониева), в замяна на благоприятни условия на живот и всички необходими хранителни вещества. Снимка от www.uoguelph.ca

Промяна на ген, необходим за симбиозата на растенията с гъбите, е довел до формирането на симбиоза с азотосвързващи бактерии. Биолози от Германия и Великобритания показват, че на един и същи ген SYMRK е необходим за успешното съвместно съществуване на растенията с три вида вътреклетъчни симбионти в корените: гъбички (микориза), актинобактерии (актинориза) и бактерии-ризобия. Микоризата се е появила още в първите сухоземни растения, преди повече от 450 милиона години. Промяната на този ген SYMRK в една от групите на цъфтящите растения е настъпила сравнително наскоро и открила пътя за придобиване на нови вътреклетъчни симбионти – ризобия и актинобактерии. – Източник

Тези факти, както и много други, говорят, че мутациите не винаги са разрушителни и могат да доведат до нови полезни свойства. Укрепвайки, една след друга много полезни мутации, естественият подбор бавно променя живите същества, което води в крайна сметка до поява на нови видове, родове, и по-големи таксони. По нататък ще разкажа как последователни “микроеволюционни” промени се натрупват до “макроеволюционни” преобразования

Необяснима комплексност?

Относно първата част от твърденията, явно самият Х.Я. не може да си представи процес, който да не е надарен с “разум”. Но нима магнетизмът има съзнание да отсява предметите според магнитните им свойства. Приписването на “съзнателна” сила на обективни процеси е работа на теолозите. Не е необходимо естествения подбор да има “разум” – това е просто закон – “оцеляват най-приспособимите”.

От мишка – до слон

Днес има много компютърни симулации и игри , с които могат да се проверят законите на еволюцията – Evolution Lab , Evolve 4.0 , The irRegularGame of Life ,JSimLife, Creatures , Science Horizons Survival , SimLife , SimEarth, E.V.O.: Search for Eden и още много.

Американския еволюционист Ледярд Стебинс (Ledyard Stebbins) е проверил чрез математически модел колко поколения са необходими един организъм да еволюира от големина на мишка до размерите на слон. Оказва се, че малко по-големите животни от един и същ вид оцеляват и да се възпроизвеждат в рамките на собствените си вид, по-често, отколкото техните по-малки събратя при еднакви благоприятни условия за всички от дадения вид. Чрез внимателни експериментални и теоретични изследвания Стебинс е открил стойността на този показател и резултатът е, че само 20 000 поколения или 100 000 години ( ако вземем средно 5г за възраст за достигане полова зрялост между мишка и слон). С други думи за 100,000 години – един сравнително кратък по мащаба на геоложки си история период, едно животно може да се промени от мишка до слон.

Окото – този “необяснимо” съвършен инструмент

Няма как да не стигнем до окото – любим пример на противниците на теорията за еволюцията и до днес неизменно цитиран като неразбиваем аргумент.

Окото, като най-модерен фотоапарат, съдържа самонагаждаща бленда, система за автоматично фокусиране и вътрешнен слой, който минимизира разсейването на дифузната светлина. Диапазонът на чувствителност на окото, който ни дава отлична видимост както на ярка слънчева светлина, така и на лунна светлина, далеч надминава този на всеки филм. Невронната мрежа дава възможност на окото автоматично да повишава контраста. А системата за цветен анализ позволява на окото бързо да се приспособява към условията на осветление с обикновена крушка с нажежена жичка, флуоресцентно осветление или слънчева светлина, които биха накарали всеки фотограф да сменя филтри и филми.

Как може по чиста случайност проста кожичка да се превърне в един толкова сложен съвършен орган?

Шведският биолог Дан Ерик Нилсон ( Dan-Erik Nilsson) от Лундския Университет (Lund University) е направил компютърен модел на историята на еволюцията на окото. В този модел, всичко започва с появата на тънък слой от светлочувствителни клетки. Над него имало прозрачна тъкан, през която прониквала светлината до него, а под тях – непрозрачен слой тъкан.

Отделни малки случайни мутации може да променят дебелината на прозрачния слой или кривината на светлочувствителния слой. Учените само вкарали в математическия модел правилото: ако мутацията подобрява качеството на изображението дори с един процент, то тя се прехвърля в следващите поколения.

Естественият подбор не е игра на случайности, кой признак ще се закрепи за следващите поколения се определя от неговата способност да дава някакво предимство за оцеляване. И колкото да е минимално това предимство – 1%, можем да отговорим на критиците с една стара пословица – в царството на слепите, едноокият е цар.

Снимка Vision Group Lund University

В крайна сметка прозрачният “филм” се превръща в балон, изпълнен с прозрачно желе, а след това в рибешко око, снабдено с леща. Нилсон се опитал да изчисли колко време ще отнеме подобна еволюция и избрал най-бавния сценарий . Така или иначе, резултатът е сензационен – малко повече от половин милион години – само миг от историята на Земята. Необходими били само 364 000 поколения на животни. Чрез естествения подбор се е установил най-добрия вариант – око с леща.

Този математически модел и генетичните открития ни убедават, че различията между някои типове органи на зрението не са толкова големи, колкото изглеждаше преди. “Ние се убедихме, – казва немския биолог Кристоф Кампенхаузен – че различните типове органи на зрение възникват поради незначителни промени в генома: някои гени се активират, докато други се деактивират.”

Немският биолог Уолтър Гьоринг установил, че генът, наречен Pax-6 формира органите на зрение у хората, мишките и плодовите мухички. Ако той има дефект, окото не се развива или да остава в зародишна форма. На свой ред, вграждането на ген Pax-6 в определени части на генома на животно предизвиква появата на повече очи

Експериментите показаха, че генът Pax-6 е отговорен само за развитието на органите на зрение, а не типа им. Но например, медузите нямат ген Pax-6, но въпреки това си имат очи. Може би този ген на определен етап от еволюцията е започнал да управлява развитието на зрителния апарат. Ето казва по този въпрос Дан Ерик Нилсон: “При най-простите организми генът Pax-6 е бил отговорен за формирането на предната част на тялото и тъй като тази част се оказва най-подходяща за разполагането на сетивата , този ген по-късно става отговорен за развитието и на органите на зрението“.

Интелигентният дизайнер се е поизложил

Чрез естествения подбор, различни видове очи са се появили в еволюционната история и човешкото око не е дори най-съвършения вариант.

Сравнение: човешко око(вляво) и око на октопод(вдясно) Снимка: Comparative Analysis of Gene Expression for Convergent Evolution of Camera Eye Between Octopus and Human – Genome Research

Kачеството на нашето зрение се влошава, тъй като светлината се разсейва, преминавайки през няколко слоя от нервни проводници, преди да достигне ретината. Разбира се, това разсейване е сведено до минимум, тъй като нервните клетки са почти прозрачни. Ефекта не може да бъде напълно елиминиран, защото се дължи на грешка в основата на самият проект. Нещо повече, положението се усложнява от факта, че мрежата от кръвоносни съдове, които са необходими за подхранване на нервните клетки с кръв, също е разположена в предната част на светлочувствителния слой. Защо кръвоносните съдове са по повърхността на ретината, а не под нея, така кръвоносните съдове пречат и при разкъсване могат да развалят зрението?

Един по-сериозен недостатък е, че снопче нервни проводници трябва да се промуши директно през стената на ретината, за да пренесе нервните импулси, произвеждани от фоторецепторни клетки към мозъка. Резултатът е сляпото петно в ретината – всяка човешка ретина има сляпо петно около един мм в диаметър – нещо, което нямаше да го има, ако окото беше проектирано със сетивни проводници зад, а не пред фоторецепторите.Така че прочутият анти-еволюция аргумент, че човешкото око е създадено от един “интелигентен дизайнер” не издържа: Ако Бог или някаква друга всемогъща сила е отговорна за човешкото око, трябва да се засрами от некадърния си проект. Затова пък еволюцията може да обясни объркания проект на очите ни доста просто. При гръбначните ретината се е развивала като промяна на външния слой на мозъка. С течение на времето, предната част от мозъка е развила постепенно промени свойството светлочувствителност. Слоят от светлочувствителни клетки постепенно приема форма на ретината, но отгоре на повърхността остава мрежата от нервни връзки.

Обратно е положението при главоногите (сепии, калмари, октоподи и др.) Всъщност те притежават най-големите очи, които съществуват в природата. Диаметърът на окото на гигантския калмар Architeuthis е 40 см., докато окото на най-големия бозайник – синия кит, не надвишава 10-12 см. Бързите си реакции октоподът дължи именно на очите. Полето на зрението му е около 350 градуса. Освен това очите на октопода “говорят” – в тях може да се види радост, страх, гняв. Окото лежи в хрущялна капсула (склера). Дъното и страните на очния мехур са запълнени със стъкловидно тяло. Очите могат да се акомодират. Акомодацията се извършва чрез отдалечаване и приближаване на лещата към ретината, с помощта на мускул. Съкращаването на мускула води до увеличаване на разстоянието между лещата и ретината и окото се акомодира към близки предмети, както фокусирането при фотоапаратите. Според статия в сп. “The Journal of Experimental Biology”, австралийски учени са установили, че октоподът вижда картината на телевизора, когато тя е с високо разрешение HDTV, но не я вижда, когато е на обичайния телевизионен станадарт. Т.е. стандартът на неговото зрение е много висок.

Очите на главоногите са конфигурирани оптимално, защото са еволюирали от кожни клетки. и заради това мрежата от нерви и кръвоносни съдове остава зад окото. Фоторецепторите им са обърнати към източника на светлина. Естествено няма и никакво “сляпо петно”.

Окото на вампирската сепия Vampyroteuthis infernalis – снимка NG Bulgaria

Животинският свят е пълен с примери много други органи и структури, които имат ясни корени в модификации на случайни предшестващи структури, а не оптимален и елегантен проект.

Източници:

The “Alabama Insert”: A Study in Ignorance and Dishonesty - transcript of a lecture by Richard Dawkins from the Franklin Lectures in Science & Humanities, Auburn University April 1, 1996

Ложь креационизма – Павел Волков

Полиплоидия орхидей. Мария Жукова

Самая популярная бабочка мира – Белое или черное, или Можно ли доверять вашему учебнику – Сергей Глаголев, Новая Газета

Изучение моли подтвердило силу естественного отбора – Леонид Попов, membrana.ru

Vision Group Lund University – Eye design and evolution

Life’s grand design – by Kenneth R. Miller

Интересные факты о зрении