Ewolucja/przeszłość zapisana w genach
Dowody ewolucji nie tylko pokrewieństwo, tzw. JEDNOSC BIOCHEMICZNA - konieczne
jest odtworzenie drzewa genealogicznego dziś żyjących stworzeń, sekwencji
wspólnych przodków. Skoro jednak "program na organizm" to jego genom, zaś
zmienność - wynik losowych mutacji, również w genach można szukać zapisu
historii ewolucji. Jak? Zróbmy zatem eksperyment myślowy, wyobraźmy sobie że
pewien tekst pisany wysyłamy do dwóch znajomych z prośbą by wprowadzili doń
kilka "mutacji" (skreślenie, zmiana lub dopisanie paru losowych liter), potem
każdy z nich rozsyła swe dzieło do kolejnych 2, ci dalej "mutują" otrzymany
napis i rozsyłają kolejnym itd. Po kilku powtórkach zbieramy końcowe
"pogmatwane" wersje tekstu. Czy jest możliwe odtworzenie "drzewa rodowego"
tych napisów np. stwierdzenie które pochodzą od "niedawnej wspólnej wersji" a
czyje drogi rozeszły się bardzo wcześnie? Otóż opracowano algorytmy analizy
tekstów potrafiące (no ... przy pewnych rozsądnych warunkach) odcyfrowywać
takie "historyczne" informacje na bazie samych tylko "wersji końcowych"
(precyzyjne opisy niektórych metod można znaleźć w sieci i to nawet po
polsku). Nie ma przeciwwskazań, by zastosować je do sekwencji DNA dzisiaj
żyjących stworzeń i w ten sposób odczytać historię ich ewolucji. Dla grupy
badanych danych gatunków wystarczy znaleźć dobrze zachowane ortologiczne geny
kodujące w nich różne wersje tego samego białka (zwykle miejscami różne w
wyniku dawnych mutacji) i na podstawie ich obecnych sekwencji (tj. genów albo
gotowych białek) "odtworzyć" obejmujący te gatunki fragment drzewa rodowego.
(w rzeczywistości jest to nieco bardziej złożone np. korzysta się jeszcze z
tablic prawdopodobieństwa konkretnych mutacji punktowych w jednostce czasu
itp.) Pierwsze takie eksperymenty wykonano już ze 40 lat temu, dotyczyły np.
kodu cytochromu-c - enzymu białkowego (sto kilkadziesiąt aminokwasów)
wspierającego oddychanie tlenowe. Zsekwencjonowano go (wtedy to była sztuka!)
u m. in. człowieka, psa, ptaka, ryby, owada, pszenicy, drożdży i
kilkudziesięciu inn. Struktura centrum aktywnego (aminokwasy bezpośrednio
biorące udział w katalizowanej reakcji) okazała się być wspólna w całej
przyrodzie (!) w pozostałych miejscach pojawiały się różnice, z analizy
których uzyskano pierwsze biochemiczne drzewo rodowe. W swym kształcie okazało
się być ... zgodne z wcześniejszymi przewidywaniami paleontologów na podstawie
skamieniałości! Tak już jest do tej pory. Nie trzeba chyba tłumaczyć, że gdyby
gatunki (jak chcą kreacjoniści) nie były spokrewnione, zostały stworzone
niezależnie, wówczas szansa na to by przez przypadek sekwencje wspólnego (skąd
się wziął!?) enzymu współtworzyły nieprawdziwą historię, pasowały do
jakiegokolwiek sensownego "drzewa genealogicznego" byłyby marne. A szansa by
dowolne inne wybrane z ich organizmów białko (o całkiem odmiennych funkcjach)
przy podobnym eksperymencie w wyniku potwierdziło to samo lub choćby podobne
"drzewo historii" - praktycznie znikome. W tym miejscu warto zdać sobie
sprawę, że liczba możliwych topologii, "kształtów" drzewa rodowego rośnie
błyskawicznie wraz z ilością badanych gatunków umieszczonych w jego "liściach"
(zakończeniach) - dla 10 jest ok. 2mln różnych drzew, dla 15 zaś mamy już
prawie 8 bilionów (!) możliwych odmiennych historii! Tymczasem kolejne
sprawdzane sekwencje czegoś "całkiem innego" chciał nie chciał znów pasują
zasadniczo do tej samej historii dawnych gatunków, nota bene kreślonej
niezależnie czy to przez paleontologów czy porównania np. anatomiczne.
Twierdzenie, że przy astronomicznej liczbie rozmaitych scenariuszy te dane
przypadkowo zbiegają do jednej "fałszywej historii" są po prostu absurdalne.
I znów rozważmy 3 przykładowe gatunki: 1, 2 i 3 oraz dwie ich cechy A i B, przy
czym niech 1 i 2 mają tylko cechę A, a 3 - B. Widać, że układ ten "teoretycznie"
mógłby pasować do historii w której linia wspólnego przodka X rozdzieliła się na
gałąź 3 (wzdłuż której nabyto cechę B) oraz osobną gałąź przodka obu 1 i 2 gdzie
pojawiła się A. Podobną historią można by wytłumaczyć sytuację gdy 1 i 2 mają
cechę A, zaś 1 (zamiast 3) ma również B - tym razem cecha B w naszym modelu
musiała pojawić się dopiero po oddzieleniu się historii gatunków 1 i 2. Łatwo
jednak zauważyć, że układ cech: 1 - A, 2 - A i B, 3 - B nie pasuje do żadnej
ewolucyjnej "drzewiastej" historii, nie sposób wytłumaczyć go w ramach wspólnego
pochodzenia i niezależnych mutacji wprowadzających cechy. Sęk w tym, że warunki
nakładane na hipotetyczne rozkłady cech wytłumaczalnych ewolucyjnie są bardzo
restrykcyjne, a w miarę wzrostu liczby gatunków jedynie nikły ich procent może
pasować do jakiejś darwinowskiej filogenezy. W tym drobnym zbiorze... siedzą
sobie grzecznie dane pochodzące z żyjących organizmów! Pojawienie się w genomie
nowego grubego błędu w postaci zbędnej wstawki (insercja wirusowa, nowa
sekwencja powtórzeniowa itp.) występującej u wielu gatunków możemy potraktować
jak pewną binarną cechę (takie nasze A, B, C), zaś wiele cech pozwala na
weryfikację tego czy ich rozkład pasuje do jakiejś historii ewolucji gatunków.
Oczywiście - ile by różnych danych nie sprawdzano - wciąż owszem pasują i to do
tej samej postulowanej przez ewolucjonistów! Szansa by tak się stało
"przypadkowo" wobec astronomicznej liczby innych alternatywnych "historii" (i
jeszcze większej - rozkładów cech do żadnych historii nie pasujących) jest ...
no po prostu zerowa!
Odczyt drzewa filogenetycznego z ortologicznych genów to już procedura
standardowa. Sama dziedzina filogenezy molekularnej intensywnie rozwija się (np.
próbuje się uzyskać informacje "historyczne" nie tylko z mutacji punktowych, ale
również z np. rozległych rearanżacji, rewersji czy przeskoków dłuższych
fragmentów chromosomów). Obecnie chętnie stosuje się odczyt historii ewolucji z
sekwencji dla organizmów u których zapis śladów kopalnych jest niekompletny lub
wręcz go brak. W rzeczywistości (tu nie jeden paleontolog powiesi mnie za
pośrednie ziobro :-) ) w dzisiejszych czasach ta rzekoma podstawa darwinizmu (co
tak podnieca kreacjonistów) - skamieniałości, odciski ich datowanie ... są już
zbędne jeśli chodzi o dowód ewolucji. Same genomy dokumentują jej historię w
sposób ewidentny! Inaczej mówiąc: gdybyśmy nigdy nie znaleźli żadnych szczątków
dinozaura czy innego małpoluda, już tylko dzięki DNA współczesnych istot
wiedzielibyśmy o wspólnym pochodzeniu i genealogii przodków obecnych gatunków.
Jedyna strata, to że nie znając szkieletów czy odcisków nie mielibyśmy pojęcia
jak pradawne stwory wyglądały.
Geny to jednak nie tylko historia ewolucji ale i po raz pierwszy możliwość
obserwowania jej działania "od środka". Dotąd widzieliśmy ewolucję "po owocach":
kiedy organizmy na naszych oczach pokoleniami zmieniały się dostosowując do
środowiska. Dziś można oglądać jej mechanizm - mutacje i selekcję naturalną "na
żywo". Jeśli uda się porównać "długookresowo" DNA populacji oddalonych w czasie
od wspólnego korzenia, widać że różne fragmenty genomu zmieniają się z różną
szybkością. Odcinki istotne np. kodujące często dużo wolniej niż śmieciowe.
Nawet wtrącane w gen introny zmieniają się szybciej niż ważne obszary "tuż
obok". Oczywiście nie może to być mechanizm biochemiczny, replikacja DNA kopiuje
"jak leci", nie wie czy czyta "coś ważnego", myli się równie często. Rzecz w
tym, że mutacja w obszarze ważnym jest zwykle negatywna, selekcja dyskryminuje
takiego osobnika zmniejszając szanse na upowszechnienie się mutacji w populacji.
"Konserwatywne" zachowanie ważnych odcinków to przejaw presji darwinowskiej
widziany na żywo! W ten sposób można szacować które geny w "ostatnich czasach"
ewoluowały najszybciej u danego gatunku. Jeden z czadowych przejawów presji
darwinowskiej to różnice (czasem nawet kilkukrotne) w liczbie mutacji we
fragmencie kodującym (nie śmieciowym!) w zależności od pozycji nukleotydu w
kodonie (trójka kolejnych nukleotydów opisująca jeden aminokwas) - środkowe
zazwyczaj zmieniają się rzadziej niż trzecie! Replikacja przecież nie może mylić
się celowo na co trzeciej literze, ona nawet nie wie jak położona jest ramka
odczytu! Sprawę wyjaśnia Darwin: kod genetyczny jest nadmiarowy i zwykle zmiana
środkowej litery podmienia aminokwas podczas gdy różnica na pozycji trzeciej to
często mutacja "niema". Presja środowiska konserwuje więc literki środkowe
kodonu bardziej niż trzecie. Presji darwinowskiej można ufać tak dalece, że
badacze genów mając świeżo zsekwencjonowany fragment, w którym "nie wiadomo co
napisano" namierzają fragmenty istotne m. in. na podstawie statystycznych różnic
między obserwowanym podciągiem a pewnym "równowagowym stanem chaosu" typowym dla
kawałków DNA nie poddanych naciskom ewolucyjnym.
To oczywiście jedynie krótki zarys pewnego świadectwa ewolucji. Jest ich wiele,
gdyby chcieć je zgłębić, za każdym stoi dorobek specjalistów i tony literatury.
Pierwsi pewnie byli paleontolodzy, co dzięki śladom kopalnym, skamieniałościom
nakreślili gatunków drzewo rodowe. Gdzie indziej podobnych wniosków doprowadziły
analizy porównawcze anatomii żyjących stworzeń. Również podobieństwa rozwoju
zarodkowego. Dziś najważniejsze jest, że te niezależne badania wychodząc z
całkiem odmiennych danych i przesłanek doszły do wniosków i znalazły
potwierdzenia tej samej wspólnej historii życia, kreślą w zasadniczym kształcie
jednakową filogenezę. W tej sytuacji trudno wyobrazić sobie fakt naukowy
udokumentowany potężniejszymi dowodami niż bioewolucja, a zarazem taki wokół
prawdziwości którego istniała by równie powszechna zgoda wśród znawców tematu.
Szczur, szympans i człowiek mają identyczne geny ortologiczne, to jeszcze można podciągnąć pod inteligentnego projektanta,ale to,że w tych ortologicznych genach istnieją identycznie zmutowane kodony synonimowe, to już ewidentny dowód na ewolucję. Wyobraz sobie gen ortologiczny inaczej homologiczny u myszy, szczura, szympansa i człowieka.
Niech ten gen składa się z 900 set nukleotydów,co daje sto kodonów. Niech w
tych 100 kodonach znajduje się 30 synonimowych. Kod genetyczny dawno
rozpracowano i możesz na tablicy kodonów zobaczyć jak wyglądają (jak się je
zapisuje) te kodony synonimowe. I teraz okazuje się,że szczur,mysz,szympans i
człowiek posiadają pewną ilość identycznych mutacji w tych kodonach
synonimowych (na ostatnim miejscu,ponieważ dwie pierwsze literki są
konserwowane,nie mogą być zmienione przez mutacje. Te mutacje na ostatnim
miejscu są neutralne). Wygląda to tak kodon synonimowy AAC kodon synonimowy
zmutowany AAG. Jak widzisz pierwsze dwie literki nie mogą być
naruszone,ponieważ TO ONE kodują aminokwas na zasadzie tolerancji (ostatniej
literki bez względu na to jaka by to była) Cricka. Inne kodony są odczytywane
jako trójki nukleotydów ,nie dwójki. Mysz,szczur,szympans i człowiek posiadają
pewną ilość mutacji synonimowych,ale z tą różnicą,że mysz i szczur posiada
wspólnych mutacji w ortologach więcej niż np. szczur i szympans. Natomiast
szympans i człowiek posiadają więcej takich wspólnych mutacji niż np. człowiek
i mysz. Ta prawidłowość jest widoczna dla WSZYSTKICH genów ortologicznych i u
wszystkich zbadanych organizmów na ziemi, które mają wspólne ortologi,więc
jest wręcz niemożliwe (o czym świadczy ta wyrafinowana korelacja) żeby te
wszystkie mutacje synonimowe powstały PRZYPADKIEM! No chyba ,że przyjmiemy
dziwne stanowisko i zaproponujemy,iż to złośliwa kreatura
powstawiała te mutacje ,aby wypróbować naszą wiarę.
Pokrewieństwa filogenetyczne można ustalać na wiele sposobów (dwa są pod linkiem
,który podałem) .Wszystkie one korelują ze sobą i dają IDENTYCZNE wyniki. To nie
może być przypadek! Wy, często stosujecie rachunek prawdopodobieństwa i tak
wierzycie matematyce ,w przypadkach ,gdzie próbujecie udowadniać,że przeczy ona
ewolucji.Ale w przypadkach,gdzie ewidentnie ją potwierdza idziecie w zaparte.