Structura complexă a ochiului a constituit dintotdeauna un punct focal al conflictului creaţionism – evoluţionism și un exemplu central pentru argumentul complexităţii ireductibile. Mai recent, metode de simulare a evoluţiei ochiului pretind că aduc confirmări importante darwinismului. Cine are dreptate?

Încă dinainte de apariţia teoriei evoluţiei, ochiul vertebratelor a fost în centrul căutărilor în natură a dovezilor pentru existenţa lui Dumnezeu. Teologul creștin William Paley declara în 1802 că ochiul este un miracol de inginerie optică[1], în sprijinul ideii că o asemenea realizare desăvârșită necesită fără îndoială un Creator. Aproape o jumătate de secol mai târziu, chiar Charles Darwin anticipa problemele de complexitate ireductibilă vehiculate astăzi, afirmând că evoluţia ochiului prin selecţie naturală pare absurdă în cel mai înalt grad, la o primă analiză. El își exprima însă încrederea că un lung șir de mici schimbări adaptive, graduale, pot totuși produce un asemenea organ complex[2]. Darwin a fost și primul care a sugerat o secvenţă evolutivă de la un ochi primitiv, format doar din câteva celule fotosensibile, până la un ochi destul de sofisticat, folosind doar exemple de organe vizuale prezente la organisme existente în natură.

Complexitatea ireductibilă

În cartea Cutia neagră a lui Darwin, biologul molecular american Michael Behe a reactivat, sub forma „complexităţii ireductibile”, o parte a argumentului mai vechi al lui Paley în favoarea unui Creator al vieţii. Pe scurt, Behe a arătat că majoritatea organelor și funcţiilor biomoleculare complexe sunt, din punct de vedere logic, incompatibile cu o origine evolutivă sau extrem de improbabile. Acestea sunt, de regulă, formate din componente biologice sau moleculare care atunci când sunt luate separat nu au nicio funcţie, deci nicio valoare selectivă pentru evoluţie. Componentele trebuie să fie prezente toate la un loc, formate complet și integrate complet pentru ca funcţia biologică a organului în cauză să se poată exprima.

Argumentul lui Behe este că în aceste cazuri nu există nicio secvenţă „plauzibilă” de schimbări gradale evolutive în care fiecare pas oferă o funcţionalitate tot mai mare, pentru a fi favorizat de selecţia naturală. Utilitatea biologică apare brusc într-un astfel de scenariu și deci nu poate fi produsă prin evoluţie graduală. Argumentul modern al complexităţii ireductibile a găsit în ochi un exemplu-etalon: Un ochi complex nu poate funcţiona în lipsa unui sistem motric (mușchi), a unui coordonator (nervi), a unui sistem nervos central care să interpreteze imaginea, a unui sistem fotoreceptor, a unui sistem optic ș.a.m.d. Toate aceste subsisteme ale vederii trebuie să fie prezente în același timp, să fie funcţionale și coordonate complet pentru ca funcţia folositoare biologic a vederii să se realizeze.

Perspectiva evoluţiei

Un scenariu de dezvoltare graduală a ochiului, în care fiecare pas intermediar să fie folositor, pare improbabil. Din perspectivă evoluţionistă însă, subsistemele ochiului s-au dezvoltat simultan, atât complexitatea componentelor, cât și complexitatea integrării lor într-un singur organ unitar crescând treptat în timp.

Acest scenariu a fost deja detaliat cu destul succes: teoria este că un petic de ţesut fotosensibil poate detecta doar existenţa și intensitatea luminii, dar nu și direcţia din care provine. Chiar și așa, acesta este un avantaj important pentru a discerne măcar ciclul zi-noapte. Majoritatea organismelor au cel puţin astfel de organe vizuale primitive și chiar multe bacterii au zone fotosensibile cu acest scop. Următorul pas evolutiv ar fi adâncirea suprafeţei plane a peticului fotosensibil pentru a crea o suprafaţă concavă. Această configuraţie conferă avantajul de a furniza în plus și o oarecare informaţie despre direcţia din care vine lumina, deoarece se creează o zonă luminată și o zonă umbrită pe stratul de celule fotosensibile. Efectul este cu atât mai puternic cu cât concavitatea este mai pronunţată, așa că se presupune că evoluţia va încuraja adâncirea tot mai pronunţată până la formarea unei incinte sferice cu un orificiu îngust prin care intră lumina. Acest tip de ochi este foarte bun pentru a detecta intensitatea luminii și direcţia din care vine, dar încă nu poate forma o imagine, așa cum o percepem noi, oamenii, de exemplu. Pentru a forma o imagine, lumina trebuie focalizată printr-o lentilă, iar lentila se presupune că se formează în continuare prin modificarea stratului transparent de celule ce protejează ochiul: mai întâi apare o lentilă primitivă, neperformantă, care poate furniza doar imagini în ceaţă, dar care apoi evoluează treptat spre o lentilă cu o gradaţie continuă a indicelui de refracţie, ce poate produce o imagine clară. În același timp, lentila migrează spre poziţionarea și dimensiunea optimă în ochi pentru a produce o imagine cât mai clară pe retină (stratul fotoreceptor iniţial). De la Darwin până în ziua de azi, acesta este, în linii mari, procesul propus pentru evoluţia unui ochi complex. În sprijinul acestui scenariu mai trebuie precizat că multe dintre formele intermediare de ochi din acest proces se pot găsi într-adevăr la diverse organisme din natură, îndeplinindu-și scopul lor limitat. Deși se ignoră complicaţiile aduse de sistemele nervoase și musculare implicate în coordonarea ochiului (printre altele), scenariul are meritul de a evidenţia o valoare selectivă progresivă pentru tipurile de ochi, în ordinea în care apar în secvenţă.

Nilsson și Pelger

Zoologul suedez Dan-E. Nilsson a avut o contribuţie majoră în susţinerea ideilor lui Darwin prin teoretizarea a patru stadii de dezvoltare în evoluţia ochiului vertebratelor, pornind de la câteva celule fotoreceptoare.[3] Nilsson și colega sa Susanne Pelger publicaseră deja din 1994 un studiu foarte influent despre evoluţia ochiului peștilor, intitulat „O estimare pesimistă asupra timpului necesar pentru evoluţia unui ochi”, în care încercau să simuleze acest proces pentru a estima cât timp ar necesita[4]. Fiind un studiu extrem de influent, citat abundent în lucrări ulterioare, ne vom ocupa în continuare în detaliu de el, mai întâi așa cum este reflectat în majoritatea surselor secundare (rapoarte ale altor autori despre studiul în cauză).

Sursele secundare

Simularea pe calculator a pornit de la un model simplificat al ochiului, format din doar trei tipuri de ţesut: un strat opac de celule, apoi un petic de celule fotosensibile, urmat de un strat transparent. Mutaţiile genetice spontane au fost simulate ca schimbări procentuale ale dimensiunii și formei straturilor de celule sau schimbări în proprietăţile optice ale acestora. Variaţiile produse de mutaţii nu au fost împinse artificial spre o anumită evoluţie a ochiului, ci au fost lăsate libere la dispoziţia selecţiei naturale simulate. Iar selecţia naturală a fost simulată ca o presiune selectivă ce favoriza o vedere cât mai clară (acuitate vizuală). În încercarea de a nu favoriza prea mult evoluţia printr-o direcţionare apriorică, cercetătorii au setat presiunea selectivă la un nivel minim. Astfel, dacă se observă o îmbunătăţire de 1% în performanţa ochiului unui organism simulat, atunci un organism fără această îmbunătăţire tot ar avea peste 99% din șansele de supravieţuire ale primului. Presiunea selectivă și alţi câţiva parametri legaţi de genetica populaţiilor au fost aleși intenţionat „pesimist” de către autori, pentru a nu fi acuzaţi că simularea favorizează artificial o evoluţie nerezonabil de rapidă a ochiului.

Charles Darwin anticipa problemele de complexitate ireductibilă vehiculate astăzi, afirmând că evoluţia ochiului prin selecţie naturală pare absurdă în cel mai înalt grad, la o primă analiză. Argumentul modern al complexităţii ireductibile a găsit în ochi un exemplu-etalon.

Imediat ce au publicat rezultatele cercetării lor, Nilsson și Pelger a avut parte de o recenzie jubilantă din partea lui Richard Dawkins în revista Nature, recenzie intitulată „Ochiul într-o clipită”[5]. Aici Dawkins vorbește chiar despre două simulări pe computer pornind de la mutaţii aleatorii: un model pentru simularea evoluţiei ochiului și un model pentru estimarea timpului necesar acestui proces, ambele simulări bazându-se pe mutaţii aleatorii libere și pe presiuni selective plauzibile. Dawkins conchide: „Rezultatele au fost clare și decisive. O traiectorie de schimbări care cresc treptat acuitatea vizuală a ochiului a condus fără ezitare de la un început plat [al ochiului primitiv – n.r.] către o curbare modestă și, mai departe, către o curbare tot mai accentuată. Stratul transparent de deasupra s-a îngroșat pentru a umple concavitatea astfel formată și și-a curbat suprafaţa. Iar apoi, ca într-un truc al unui magician, o porţiune a acestei «umpluturi» transparente s-a condensat într-o regiune sferică locală cu un indice de refracţie a luminii mai mare – nu uniform mai mare, dar urmărind un gradient de variaţie, astfel încât zona sferică funcţiona ca o excelentă lentilă cu indice de refracţie variabil [un tip de lentilă extrem de avansată, după standardele ingineriei optice moderne – n.r.]. Cel mai impresionant aspect a fost însă că raportul dintre distanţa focală și diametrul lentilei s-a stabilizat la o valoare apropiată de valoarea lui Mattiessen, bine cunoscută ca fiind valoarea ideală pentru lentile cu indice de refracţie variabil. […] Cât despre estimarea timpului necesar pentru această evoluţie, Nilsson și Pelger au pornit de la niște premise plauzibile din perspectiva geneticii populaţiilor. […] Principiul care i-a călăuzit a fost pesimismul: Pentru fiecare presupunere pe care au adoptat-o, au urmărit să o cuantifice în direcţia supraestimării timpului de evoluţie necesar. […] Au fost interzise chiar și schimbările simultane în părţi diferite ale ochiului, care ar fi crescut viteza evoluţiei. Dar chiar și cu aceste presupuneri restrictive, timpul necesar pentru ca un ochi complex de pește să evolueze dintr-un petic plat de piele a fost calculat la sub 400.000 de generaţii. Presupunând o durată medie a unei generaţii ca fiind un an, așa cum e tipic pentru peștii mici, atunci timpul necesar evoluţiei ochiului este departe de a fi greu de crezut prin imensitatea sa, de fapt este prea mic pentru a fi remarcat de geologi. Este o clipită din perspectiva timpului geologic.”

Șah-mat?

Simularea lui Nilsson și Pelger pare așadar să reproducă fidel și independent exact așteptările evoluţioniștilor, de la Darwin până azi. Schimbările sunt graduale, nivelul de acuitate vizuală crește treptat, conferind avantaje selective pentru selecţia naturală la fiecare pas, rezultatul este un ochi cu toate trăsăturile unui ochi complex așa cum este întâlnit în natură, iar timpul necesar este practic o clipită geologică. În cei 540 de milioane de ani de când se presupune că au apărut organele vizuale primitive în Cambrianul timpuriu, ar fi timp suficient ca ochiul complex să fi evoluat de peste 1.500 de ori la rând, dacă admitem estimarea propusă. Cireașa de pe tort pentru evoluţioniști: argumentul-etalon al complexităţii ireductibile – lipsa de plauzibilitate a evoluţiei ochiului complex – este demonstrat greșit fără drept de apel. Beneficiind de aprobarea entuziastă a unui biolog de renume precum Dawkins, lucrarea lui Nilsson și Pelger a devenit (și a rămas până astăzi) de referinţă în chestiunea evoluţiei ochiului, fiind citată în numeroase articole și cercetări ulterioare. La nivelul știinţei popularizate, și în prezent profesori celebri[6], bloggeri cu popularitate[7] sau prezentatori de seriale evoluţionist-știinţifice de mare audienţă[8] preiau informaţia distilată din recenzia lui Dawkins pentru a susţine tirade devastatoare la adresa creaţionismului.

Sursa primară

Singura problemă este că, de fapt, nu există nicio simulare pe calculator menţionată în toată lucrarea lui Nilsson și Pelger. Mai mult, nu doar că pur și simplu cele două simulări menţionate de Dawkins nu există, dar nu există nicio analiză pe calculator a măcar unui singur aspect cât de mic din lucrarea în cauză. Și chiar mai mult: simularea prezentată de Nilsson și Pelger nu este bazată pe mutaţii aleatorii libere sub o presiune selectivă, ci pe un scenariu evoluţionist strict constrâns și predefinit.

Iată care sunt cele două mituri despre simularea evoluţiei ochiului care s-au propagat pornind de la Dawkins și recenzia sa flagrant greșită, dar acceptată fără nicio verificare de cea mai prestigioasă revistă știinţifică a lumii:

1) mitul că articolul în cauză s-ar baza pe o simulare pe calculator (chiar două!) a evoluţiei ochiului. În realitate nu există așa ceva.

2) mitul că simularea din articol ar produce secvenţa evolutivă a ochiului pornind de la mutaţii aleatorii, sub selecţie naturală. În realitate, secvenţa evolutivă a tipurilor de ochi din articol nu este un produs al unei simulări, ci este o premisă a simulării, iar factorii aleatorii sunt strict constrânși de autori să se supună acestei secvenţe.

Ambele mituri au fost amplu documentate, sunt evidente pentru oricine își ia timp să citească lucrarea originală și au fost confirmate ca neadevărate de autorii înșiși, Nilsson și Pelger[9]. De ce a greșit Dawkins atât de mult? Comentatori favorabili lui au încercat să îl apere trivializând greșelile și corectându-le din mers, acordându-i prezumţia de nevinovăţie cu privire la intenţia de a înșela. În lipsa unei luări de poziţie din partea sa, nu putem decât să presupunem, cu bunăvoinţă, același lucru; însă lucrarea lui Nilsson și Pelger rămâne un demers știinţific extrem de interesant și bine întocmit în conţinutul lui real. Să vedem ce conţine, de fapt.

Studiul lui Nilsson și Pelger poate fi folosit ca argument proevoluţie cel mult pentru a susţine evoluţia ghidată inteligent (sau evoluţia teistă), adică tot o formă de intelligent design (plan inteligent), nu evoluţia naturalistă darwiniană.

În primul rând, contextul în care autorii și-au pus problema estimării timpului necesar evoluţiei ochiului, în 1994, cel mai probabil că nu era acela al combaterii argumentelor creaţioniste, ci acela al eșecurilor repetate ale studiilor filogenetice de a reconstitui o istorie evolutivă coerentă a ochiului. Din cauza acestui eșec persistent de integrare a organului vizual într-un arbore coerent al descendenţelor evolutive, astăzi se consideră că ochiul a evoluat independent de 50-100 de ori până acum[10]. Într-un astfel de scenariu, este limpede de înţeles de ce devine foarte important ca ochiul să poată evolua ușor și rapid, iar Nilsson și Pelger și-au propus să descopere dacă acest lucru este posibil. De fapt, o citire atentă a articolului arată că aceasta este și concluzia principală pe care încearcă să o tragă autorii: aceea că ochiul are potenţialul de a evolua rapid, iar ei au propus o posibilă (nu neapărat și probabilă!) secvenţă evolutivă care să ilustreze acest potenţial. Dar cât de solidă este această concluzie?

E interesant de remarcat că autorii încearcă la tot pasul să constrângă parametrii modelului lor cât mai „pesimist” posibil, pentru a nu fi acuzaţi că au ales parametri convenabili pentru a obţine un timp de evoluţie scurt. Dar dacă parametrii pesimiști ai modelului dau un timp de doar 364.000 de ani necesar evoluţiei ochiului, oare ce estimare obţinem introducând parametri mai realiști în ecuaţiile lor? Biologul amator V.J. Torley a făcut exact acest lucru și a obţinut un timp realist de evoluţie a ochiului de doar 3.640 de ani, adică suficient de mic cât să se fi petrecut din timpul faraonului Tutankamon până astăzi[11]. Cu menţiunea că acest timp extrem de scurt e foarte probabil să-i pară complet absurd chiar și celui mai convins evoluţionist, să vedem în continuare unde ar putea fi greșit modelul lui Nilsson și Pelger.

În primul rând, o analiză mai atentă a lucrării relevă că așa-zisa „simulare” nu există și ceea ce au realizat mai exact autorii a fost un model de evoluţie a ochiului și o estimare a timpului necesar pentru derularea acesteia. Secvenţa evolutivă bine cunoscută a formării ochiului complex este o premisă a acestui model, nu un rezultat, așa cum greșit și entuziast a propagat Dawkins. Așadar modelul nu confirmă în niciun fel evoluţia ochiului, după cum este imaginată ea de evoluţioniști, ci o afirmă ca premisă pentru a estima un timp de evoluţie, aceasta fiind și ţinta studiului. Așa cum apare destul de clar dintr-o corespondenţă cu Torley, Nilsson admite deschis că stadiile evolutive ale ochiului din simularea lor au fost preselectate de ei (autorii) pentru a produce o rută continuă de la un ochi plat, fără capacitatea de a crea o imagine, până la un ochi complex cu lentilă, astfel încât fiecare modificare, oricât de mică de pe această rută să genereze o îmbunătăţire în acuitate. Mai mult decât atât, autorii au selectat și parametrii care să varieze „aleatoriu” și ordinea în care aceștia să fie supuși presiunilor selective. Toate acestea indică fără nicio urmă de îndoială că studiul lui Nilsson și Pelger poate fi folosit ca argument proevoluţie cel mult pentru a susţine evoluţia ghidată inteligent (sau evoluţia teistă), adică tot o formă de intelligent design (plan inteligent), nu evoluţia naturalistă darwiniană.

Foarte important este și impactul acestui studiu asupra argumentului creaţionist al complexităţii ireductibile. Autorii au construit cu siguranţă un argument solid pentru „gradualism” în studiul lor, deoarece secvenţa evolutivă propusă reușește într-adevăr să definească o serie de pași pentru a construi un ochi complex, cu îmbunătăţirea constantă a acuităţii vizuale.

Modelul evoluţiei ochiului conform studiului lui Nilsson și Pelger,1994

Dar demonstraţia faptului că ceva s-ar putea întâmpla (luat într-un sens pur teoretic) este departe de a afirma că ceva este probabil să se întâmple. Și aici este principala problemă a modelului, și anume că nu face decât să demonstreze o posibilitate teoretică, dar nu estimează și nici măcar nu încearcă să estimeze probabilitatea ca acea posibilitate să se materializeze. Modelul doar pornește de la existenţa unei secvenţe evolutive furnizate „de-a gata” de autori și estimează un timp în care aceasta ar putea fi transpusă în realitate de către factori aleatorii puternic constrânși și de către selecţia naturală. Dar acest demers nu are nicio valoare în demonstrarea în vreun fel a validităţii poziţiei darwiniste și nici autorii, spre onoarea lor, nu insistă în direcţia aceasta. Din acest punct de vedere, argumentul complexităţii ireductibile continuă să-și păstreze validitatea seculară, poate doar cu explicaţia mai clară că se referă doar la improbabilitatea extremă a proceselor evolutive și nu la imposibilitatea acestora.

Din acest unghi începem să înţelegem și artificialitatea estimării „pesimiste” de 364.000 de ani pentru evoluţia ochiului complex. Aceasta nu este, până la urmă, nici mai bună, nici mai rea decât estimarea „optimistă”, dar complet absurdă de doar 3.640 de ani. Ambele estimări au aceeași calitate: estimări ale unor procese posibile doar pur teoretic, dar fără nicio analiză de context și de plauzibilitate.

Concluzii

Cine are dreptate, deci? Spre onoarea lor, Nilsson și Pelger au conceput un studiu solid și onest despre posibilitatea teoretică a evoluţiei ochiului, chiar dacă perspectiva evoluţionistă din care analizează îi împinge să sugereze că estimarea de timp pe care au calculat-o ar putea fi și probabilă, fapt care nu se poate susţine. Studiul lor a rămas de referinţă în chestiunea evoluţiei ochiului chiar și azi, la peste 20 de ani distanţă. Din păcate, o „greșeală de înţelegere” din partea unui biolog renumit a dus la o popularizare complet greșită a acestui studiu, înţelegere care persistă și azi și este folosită ca un fals argument împotriva creaţionismului.      

Footnotes
[1]„«Evolution_of_the_eye/History_of_research», en.wikipedia.org”.
[2]„Charles Darwin, On the Origin of Species, London, John Murray, 1859.”
[3]„Dan-E. Nilsson, «Eye evolution and its functional basis», Visual Neuroscience, nr. 30, 2013, p. 5-20.”
[4]„Dan-E. Nilsson, Susanne Pelger, «A pessimistic estimate of the time required for an eye to evolve», Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences, nr. 256, 1994, p. 53-58.”
[5]„Richard Dawkins, «The Eye in a Twinkling», Nature, vol. 368, nr. 6473, 21 apr. 1994, p. 690-691.”
[6]„Jerry A Coyne, Why Evolution Is True, Oxford University Press, 2009, p. 155.”
[7]„Francis Smallwood, «Evolution of the Eye: Nilsson & Pelger and Lens Evolution», 21 ian. 2011, musingsofscience.wordpress.com/2011/01/22/evolution-of-the-eye-nilsson-pelger-and-lens-evolution/”.
[8]„Renumitul astronom Neil deGrasse Tyson, în episodul 2 al serialului Cosmos, prezintă evoluţia ochiului din această perspectivă.”
[9]„Vincent Torley, «Could the eye have evolved by natural selection in a geological blink?» 18 mar. 2013, uncommondescent.com”.
[10]„Michael F. Land, Dan- E. Nilsson, Animal Eyes, Oxford University Press, 2002.”
[11]„Vezi nota 9.”

Note

„«Evolution_of_the_eye/History_of_research», en.wikipedia.org”.
„Charles Darwin, On the Origin of Species, London, John Murray, 1859.”
„Dan-E. Nilsson, «Eye evolution and its functional basis», Visual Neuroscience, nr. 30, 2013, p. 5-20.”
„Dan-E. Nilsson, Susanne Pelger, «A pessimistic estimate of the time required for an eye to evolve», Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences, nr. 256, 1994, p. 53-58.”
„Richard Dawkins, «The Eye in a Twinkling», Nature, vol. 368, nr. 6473, 21 apr. 1994, p. 690-691.”
„Jerry A Coyne, Why Evolution Is True, Oxford University Press, 2009, p. 155.”
„Francis Smallwood, «Evolution of the Eye: Nilsson & Pelger and Lens Evolution», 21 ian. 2011, musingsofscience.wordpress.com/2011/01/22/evolution-of-the-eye-nilsson-pelger-and-lens-evolution/”.
„Renumitul astronom Neil deGrasse Tyson, în episodul 2 al serialului Cosmos, prezintă evoluţia ochiului din această perspectivă.”
„Vincent Torley, «Could the eye have evolved by natural selection in a geological blink?» 18 mar. 2013, uncommondescent.com”.
„Michael F. Land, Dan- E. Nilsson, Animal Eyes, Oxford University Press, 2002.”
„Vezi nota 9.”