Bunnen opp -bunnen borte

Evolution news ; 9. oktober 2017,

Bilde 1. Eks. på hierarkisk organisasjon -øyets virkemåte

Oversatt herfra.

I en hvilken som helst annen vitenskapelig arena, ville fiasko -mengden vi skal se, sende forskere i skam ut av døren til vitenskapsbygningen for å se etter en ny jobb. Når det imidlertid gjelder evolusjonær biologi, – siden ingen alternativer er tillatt – tillates advokater av vitenskapelig materialisme å fullstendig ignorere logiske alternativer og å mislykkes med straffrihet, selv etter godt over et århundre å prøve.
La oss introdusere Jordi van Gestel og Corina E. Tarnita. Deres artikkel i Prosedyrene ved det nasjonale vitenskapsakademiet , “On the origin of biological construction, with a focus on multicellularity,” – her, er laget for å bestille en debatt. Men ikke hold pusten. Disse evolusjonistene fra Zürichs universitet og fra Princeton -henholdsvis , adresserer emnet, “Resolved: Bottom-up approaches are superior to top-down approaches for explaining the origin of hierarchical biological organization.” Stephen Meyer i sin bok Darwins Doubt –her; skrev mye om dette spørsmålet. Gestel og Tarnita, derimot, forteller oss:

-Biologi er preget av en hierarkisk organisasjon : alt liv består av celler; i noen tilfeller samler disse cellene seg i grupper , som endosymbioner eller multicellulære organismer ; I sin tur samler multicellulære organismer seg inn i enda andre grupper , for eksempel primatsamfunn eller maurkolonier. Konstruksjonen av nye organisasjonslag skyldes hierarkiske evolusjonære overganger , hvor biologiske enheter (f.eks. celler) danner grupper som utvikler seg til nye enheter av biologisk organisasjon (f.eks. Multicellulære organismer). Til tross for betydelige fremskritt er det ingen ‘bottom-up’, dynamisk redegjørelse for hvordan, fra den enslige stamfaren, de første gruppene kommer fra og senere utvikler de organisatoriske prinsippene som kvalifiserer dem som nye enheter.”

Denne feilmeldingen er ikke en god måte å avslutte en vitenskapelig artikkel på, så de prøver noe nytt:
“Styrt av seks sentrale spørsmål , foreslår vi en integrert ‘bottom-up’ tilnærming for å studere dynamikken som ligger under hierarkiske evolusjonære overganger , som bygger på og syntetiserer eksisterende kunnskap. Denne tilnærmingen fremhever den avgjørende rolle økologien og utviklingen av ensomme stamfar i fremveksten og den etterfølgende utviklingen av grupper , og den understreker den dominerende betydning ved livssyklusen : bare ved å evaluere grupper i sammenheng med deres livssyklus kan vi avdekke evolusjonære baner av hierarkiske overganger. Disse innsiktene gir også et utgangspunkt for å forstå typene av påfølgende organisatorisk kompleksitet. De sentrale forskningsspørsmålene som skisseres her, knytter naturligvis eksisterende forskningsprogrammer til biologisk konstruksjon (f.eks. om samarbeid , valg på flere nivåer, selvorganisering og utvikling) og bidrar dermed til å integrere kunnskap som kommer fra ulike biologiske områder.”
Alt evolusjonister har prøvd før, er feil, men fatt mot: vi har en ny serie spørsmål, sier de i hovedsak. De eneste tilnærmingene som er tillatt, vil være ikke-styrte og formålsløse, med naturlig utvalg og selvorganisering som to nådeløse konkurrenter. For Gestel og Tarnita trenger ikke disse utfordrerne å vinne noe. Bare å dukke opp er nok til å vinne applaus fra publikum.

Bilde 2. Embryo -hvor finner vi kroppsplanen?

Det vil høres mer vitenskapelig å kaste inn noe dunkel jargong. De kunngjør et nytt ferdig akronym, ” HEO (HET)” for “Hierarkisk Evolusjonær Overgang.” Formentlig inkluderer dette Kambriums-eksplosjonen, selv om de ikke nevner den.
Fra en ursuppe av elementer til fremveksten av protoceller , fra enkeltceller til multicellulære organismer , og fra multicellulære organismer til dyregrupper , har evolusjonen blitt punktert av Hierarkiske Evolusjonære Overganger (HEO), hvor enkle enheter samlet seg i grupper som selv ble nye enheter av biologisk organisasjon. Populariseringen av disse HEO’ene (også kjent som overganger i individualitet ) som en del av de “store overgangene i evolusjonen” av Maynard Smith og Szathmáry, resulterte i omfattende forskningsinnsatser – både empirisk og teoretisk – for å forstå hvordan nye enheter av biologisk organisasjon kan utvikle seg . Dette forsøket har imidlertid vist seg å være utfordrende , ikke minst fordi en unik definisjon for hva som utgjør en enhet av biologisk organisasjon, har unngått området/feltet; I stedet fylles litteraturen med definisjoner som avviker i de minste kriteriene for en gruppe som skal betraktes som en enhet av biologisk organisasjon.”
Sikkert er noen overganger klare: for eksempel de tjue nye kroppsplanene som “dukket opp” ved begynnelsen av Kambrium. Eller begynnelsen av seksuell reproduksjon. Eller “fremveksten” av bevissthet. Eller selve opprinnelsen til livet fra nevnte “ursuppe”.

Konkurrenter til å møte denne utfordringen må underskrive på Darwins blinde mekanisme, naturlig utvalg:
“Det ser ut til å være bare to punkter av generell enighet: (i) et nødvendig kriterium som er felles for alle definisjoner, for at en gruppe skal være en biologisk organisasjonsenhet, er at gruppen må være en utvelgingsenhet (dvs. den kan gjennomgå evolusjonær endre med naturlig utvalg ) (SI Vedlegg, Tekst S1); og (ii) det er visse enheter som entydig er enheter av biologisk organisasjon (f.eks. dyr, planter, kolonier). Dette har ført til en “top-down” tilnærming til studiet av HEO som starter med slike paradigmatiske eksempler på biologiske enheter, identifiserer egenskapene deres (for eksempel høyt samarbeid, redusert konflikt, differensierte typer, metabolsk spesialisering) (SI Vedlegg, Tekst S1), og undersøker hvordan en gruppe kunne ha utviklet hver av disse egenskapene. Mens denne tilnærmingen har avdekket et vell av verdifull innsikt, argumenterer vi for at det ikke er nok til å forstå HEOs opprinnelse og utvikling.”

Bilde 3. To hovedtilnærminger

De nevner “top-down” tilnærminger, men ingen av dem inkluderer intelligente årsaker som Meyer og andre ID-advokater ville foreslå. Hva de mener er evolusjonære tilnærminger tatt av biologer som allerede antar at ting utviklet seg uten styring, som ser da etter ‘det bare er slik’ historier for å fortelle hvordan de utviklet seg (dvs. “utforsker hvordan en gruppe kunne ha utviklet hver av disse egenskapene”). Men selv disse to kritiserer evolusjonære top-down tilnærminger, og sier at de ikke klarer å gjenkjenne stamfaren, mekanismene som er involvert i overgangen, og “den evolusjonære bane fra den ensomme stamfaren til en ny enhet av biologisk organisasjon.”

“For det andre, i tillegg til å ignorere de stamfar-egenskaper, ved å fiksere på visse egenskaper som er felles for de kjente paradigmatiske eksemplene på HEO, klarer topp-ned-tilnærmingen ikke å utforske evolusjonære baner og overgangers fulle potensial, ikke bare det paradigmatiske, men også det perifere, og ikke bare selve (dvs. realisert), men også det mulige. Dette maler sannsynligvis et ufullstendig bilde av HET og utelukker en verdifull sammenligning på tvers av potensielle evolusjonære overganger: bare ved å sammenligne deres fulle spektrum kan vi bestemme årsaksfaktorene som forklarer hvorfor bestemte baner resulterte i nye enheter av biologisk organisasjon og andre ikke.”
Vel, det er et nytt forslag: “potensielle” evolusjonære overganger. Alt er mulig. Hvis en trilobitt hadde vinger, kunne den fly. Hvorfor fulgte de ikke den banen? Hvilke “årsaksforhold” førte dem til å skure havbunnen etter mat i stedet? Dette høres ut som et forsøk på å bruke fantasi i stedet for å håndtere den virkelige verden. Men siden topp-down-tilnærminger (evolusjonære, vil det si) etterlater så mange spørsmål, er ‘top-down’ ute etter deres mening, og ‘bottom-up’ må ta dens plass.
Deres arbeid er stilt opp for dem. De anerkjenner allerede at dyr og planter representerer “enheter som entydig er enheter av biologisk organisasjon.” Vi kan forestille Meyer å vise et lysbilde av trilobitter, ormer, vertebratfisk og andre kamburske biota for å hjelpe dem å illustrere hva de mener. For eksempel, se på fossil trilobitt øverst i posten, via PLOS ONE – her, som tydelig viser hva det hadde til lunsj. Bildet sier, “Ny forskning på 514 millioner år gamle trilobittfossiler fra dette området viser at trilobitt-fordøyelse er sofistikert tidlig i utviklingen.” Så vil Gestel og Tarnita kunne identifisere noen “årsaksfaktorer” – noen vera causa – nødvendig og tilstrekkelig til å redegjøre for oppveksten av nye hierarkier av funksjonell informasjon på dette nivået? Nei! kjernen i artikkelen er bare spørsmål:

Bilde 4. Bare spørsmål?

Her identifiserer vi seks spørsmål, Q1-Q6, som uavhengig av definisjonen for hva som utgjør en ny enhet for biologisk organisasjon, må tas opp i en bottom-up tilnærming til studiet av HET:
Sp.mål 1: Når / hvordan oppstår en gruppe som har potensiale til å gjennomgå HEO?
Sp.mål 2: Hvilke fremvoksende egenskaper har disse gruppene? (For eksempel i tilfelle av multicellulære grupper: gruppestørrelse, sammensetning, form og samspill av celler i gruppen, inkludert samvirkende interaksjoner.)
Sp.mål 3: Hvordan fungerer seleksjon på disse egenskapene?
Sp.mål 4: Hvordan påvirker dette det utviklingsprogrammet og endrer gruppefunksjonene? Seleksjon er bare effektivt når gruppe-egenskaper kommer fra et arvelig utviklingsprogram. Når det gjelder nyopprettede grupper, er utviklingsprogrammet det for enslige forfedre som inngår i gruppen. Utvelgelsen vil derfor utøve sin effekt ved å påvirke det opprinnelige forfedre utviklingsprogrammet.
Sp.mål 5: Når / hvordan fører dette til nye organisasjons-/utviklingsprinsipper innenfor den nye enheten? (For eksempel i tilfelle av multicellulære grupper: differensial sammenvoksing, mønsterdannelse og cellesignalering.)

Bilde 5. Kommunikasjons-system fra start-for å samvirke

Sp.mål 6: Hvilke typer organiserings-kompleksitet kan utvikle seg?

For å løse disse spørsmålene fra bunnen opp, trekker de på det komplette arsenalet av evolusjonære verktøy, både forskningsbasert (naturlig utvalg, fylogeni, eksperimentell evolusjon, utviklingsevolusjon, sosiobiologi, etc.) og teoretisk (multilevel-utvalg, samarbeid, selv organisering, etc.). Så ser de på en av de enkleste overgangene, til multicellularitet, som en case studie for å stille sine seks spørsmål.
Etter John T. Bonners ideer fra 1960- og 1970-tallet, ser de “livssyklusen” som biologienhet og den mest sannsynlig saken for å utvikle seg ved naturlig utvalg. Kanskje vil organismer være mer tilbøyelige til å danne grupper til ulike tider i en livssyklus , sier de. Når de gjør det, kan naturlig utvalg virke.
“Derfor, ifølge denne definisjonen, kan man ikke etablere en gruppes potensial til å gjennomgå et HEO ved å undersøke egenskapene på et gitt tidspunkt , i stedet må man spore gruppen og dens etterkommere over tid for å bestemme reproduserbarheten av gruppedannelsen. Videre krever vi ikke at gruppen blir dannet i hver suksessiv oppstart av livssyklusen (for framtidens generasjon), bare at den blir dannet tilstrekkelig ofte for at utvelgelse kan fungere på gruppestadiet.”

Vi trenger ikke å vade gjennom resten av sjargongen deres, fordi det er alle “scenarier” om hva som kan skje – veldig uvitenskapelig. Man kan forestille seg noe. Kanskje en økologisk forandring kunne føre til overekspresjon av et protein som forårsaker mer adhesjon mellom celler. Kanskje en mutasjon kan svekke en cellevegg, noe som resulterer i klumping. Er ikke en vitenskapelig artikkel ment å knytte seg til virkeligheten et sted? Og hva har klumping å gjøre med nye nivåer av hierarkisk informasjon, sett i de kambriske dyrene? Hvilket tilfelle av “fremvekst” av ren dum flaks er sannsynlig å produsere en tarm eller et øye eller leddede lemmer? Det er hva debatten burde omhandle.
Likevel, selv med deres enkleste tilfelle av opprinnelsen til multicellularitet, står de igjen med bare spørsmål:

Bilde 6. Eks. på kombinasjon av ‘Top-down’ og ‘Bottom-Up’?

Selv om vi fokuserer på vår bottom-up-tilnærming i stor grad på spørsmål som ligger til grund for HEOs første opprinnelse (Sp.mål 1-4), tror vi at denne tilnærmingen likevel kan gi et verdifullt utgangspunkt for å forstå hva slags organisatorisk kompleksitet som kan oppstå senere som utgjør en viktig forskningsutfordring (Sp.mål 5 og 6). Vi er omgitt av et utrolig mangfold av multicellular organisasjon, fra trådformede alger til metazoan (ikke-sammenlignbar)-utvikling, men det er fortsatt uklart hva som bestemmer de organisatoriske resultatene av disse HEO. Selv om vi har litt intuitiv forståelse (f.eks. trådformede organismer kan trolig ikke utvikle 3D-strukturer), er det ingen teoretiske eller empiriske studier ennå som systematisk nærmer seg dette spørsmålet. Dette er problematisk, fordi intuisjon mislykkes ofte.
Har de identifisert noen årsaker til hierarkiske overganger? Nei. Har de vist noen eksempler (av HET som ikke forutsetter evolusjon)? Nei. Etter å ha eliminert eksempler som ‘tigger evolusjonsspørsmål’ (sosiale amøber, veps, grønne alger og noen få andre), er alt de har lovende notater.
“En systematisk, bottom-up tilnærming til studiet av HEO kunne avsløre hva som er mulig , ikke bare det som virker intuitivt sannsynlig. Og ved å forstå hvordan de tidligste organisasjonsprinsippene kom fram, kunne vi identifisere spørsmål som hjelper oss å forstå utviklingen av de mer avanserte.

Med andre ord, ikke forvent svar; de har ikke engang funnet spørsmålene enda!

Vi argumenterer for at kun ved å starte med ensomme forfedre samt livssyklusen, og studere disse seks spørsmålene, kan vi få en forståelse av de årsaksfaktorer som ligger til grunn for HEO. Ved å sammenligne forskjellige instanser av samme overgang (f.eks. flere opprinnelser og overganger til multicellularitet), kan vi avgjøre om de samme årsaksfaktorene ligger til grunn for forskjellige overganger og hvilke årsaksforhold som forklarer de forskjellige organisatoriske resultatene av disse overgangene.

Oversettelse: Hvis vi visste årsakene til overgangene, kunne vi anvende dem på andre overganger.

Bilde 7. Tilbake til utgangspunktet?

Som vi sa i starten, har ‘bottom-up’ bunnen borte. Etter 157 år med darwinistisk-overlegenhet, er evolusjonister fortsatt på startpunktet. Det er på høy tid med en Revolusjon.

Tager: Darwins DoubtEvolusjonintelligent designKambrisk eksplosjonnaturlig seleksjonprotocellerSt. C. Meyer.

Oversettelse og bilder ved Asbjørn E. Lund