Evoluutio (kirja)

Evoluutio¹ on maineikkaan evoluutiobiologi Ernst Mayrin kirjoittama evoluutioteorian yleistajuinen oppikirja.

Osa 1 Mitä on evoluutio

Luku 1 Millaisessa maailmassa elämme?

Ensimmäisessä luvussa Mayr esittelee kolme maailmanselitysmallia:

1. Ikuinen maailma. Tämä oli kreikkalaisen filosofin Aristoteleen näkemys. Hän uskoi maailman olleen aina olemassa. Joidenkin filosofien mukaan maailma oli ikuisen lisäksi muuttumaton, toisten mielestä se kävi läpi erillaisia vaiheita. Näiden vaiheiden jälkeen maailma palasi taas varhaisemmalle asteelleen. Näkemys ei ole koskaan ollut suosittu, sillä ihmiset ovat tunteneet enemmän vetoa ajatukseen, että maailmalla olisi alku.²
2. Nuori, muuttumaton maailma. Mayr väittää tämän olevan Raamattuun perustuva näkemys ja kertoo sen olleen vallassa keskiajalta 1800-luvun puoliväliin asti. Hän väittää, että kreationistit uskovat Jumalan luoneen kaikki eliölajit jo täysin sopeutuneiksi nykyisiin ekologisiin lokeroihinsa ja luomakunnan olevan samassa tilanteessa kuin luomisviikollakin.³ Nykyään edes nuoren maan kreationistit eivät usko näin. Kreationistit hyväksyvät eliöiden muuntelevan Jumalan luoman luodun tyypin⁴ sisällä. He uskovat maailman rapistuvan syntiinlankeemuksen takia, eivätkä pidä ekosysteemiä muuttumattomana, vaan uskovat sen mullistuneen esimerkiksi vedenpaisumuksen yhteydessä katastrofaalisesti.
   Muuttumattoman maailman esitteleminen ainoana vanhan maailman vaihtoehtona on harhaanjohtavaa. Lajien tai koko ekosysteemin muuntumiskyvystä ei tietenkään voida vielä tehdä minkäänlaisia johtopäätöksiä koskien maan ikää. Mayr syyllistyy väärään vastakkainasetteluun, koska kyseessä on vain yksi Raamattuun uskovien kreationistien historian varrella esittämistä näkemyksistä. Nykyään kaikki merkittävimmät nuoreen luomiseen sitoutuvat kreationistijärjestöt irtisanoutuvat tästä näkemyksestä.⁵
3. Kehittyvä maailma. Mayrin mukaan 1600-luvun tieteellisen vallankumouksen myötä päädyttiin siihen, että havainnot olivat ristiriidassa Raamatun kanssa. Pääteltiin maapallon huima ikä ja todettiin, ettei luonto ollutkaan staattinen. Mayr kertoo kuinka Raamatun ja luonnontieteellisten havaintojen ristiriidan selvittämiseksi kehiteltiin Scala Naturae eli suuri olemassaolon ketju. Mayr kirjoittaa evoluution olevan epäsäännöllinen prosessi, kuten esimerkiksi maannerlaattojen liikkeet. Mayr määrittelee evoluution seuraavasti:

”	Evoluutio on eliöiden muodostamien populaatioiden ominaisuuksissa ajan mittaan tapahtuvaa muutosta.	”
—Ernst Mayr, Evoluutio s.30

Tämän jälkeen Mayr selvittää Darwinin elämää ja taustaa hänen teorialleen.

Mayrin mukaan kopernikaaninen vallankumous näytti ensimmäisenä toteen, että kaikkia Raamatun väitteitä ei voitu ottaa kirjaimellisena totuutena.⁶ Kopernikaaninen vallankumous tarkoittaa siirtymistä maakeskeisestä maailmankuvasta aurinkokeskeiseen. Kyseessä oli Ptolemaioksen 100-luvulla kehittämä maakeskeinen maailmankuva, jota tiedemaailma tuki ja kehitteli tuhannen vuoden ajan asettamatta sitä lainkaan kyseenalaiseksi. Myös katolinen kirkko tuki tätä näkemystä, vaikka Raamattu ei sitä edellytäkään.⁷

Evoluutio ja entropia

Mayr ottaa esille myös toisinaan esitetyn väitteen siitä, että evoluutioteoria on ristiriidassa entropian lain kanssa, koska entropian lain mukaan pitäisi ajan kuluessa epäjärjestyksen lisääntyä, mutta evoluutioteorian mukaan järjestys lisääntyy. Hän selittää tämän sillä, että entropian laki toimii vain suljetuissa järjestelmissä, mutta evoluutio tapahtuu avoimessa järjestelmässä. Tämä taas tarkoittaa hänen mukaansa, että organismit voivat vähentää entropiaa ympäristön kustannuksella järjestelmässä, jossa aurinko tarjoaa koko ajan lisää energiaa.⁸ Väite ei ole täysin ongelmaton, sillä pelkkä auringon säteilemä energia ei johda kehitykseen. Hirsipinoon vuosikausiakaan paistava aurinko ei rakenna taloa, vaan pikemminkin hirsipino lahoaa vähitellen luonnollisten prosessien vaikutuksesta. Bensiininkin palamisesta saadaan enemmän hyötyä irti, kun se poltetaan monimutkaisessa moottorissa, jolloin bensiinin kemiallinen energia voidaan ohjata mekaaniseksi liike-energiaksi.⁹ Argumentilla voidaan kuitenkin osoittaa, ettei entropian laki estä paikallisen järjestyksen lisääntymistä, vaikka tekeekin ohjaamattomasta järjestyksen lisääntymisestä suuressa mittakaavassa epätodennäköistä.

Auringonvalon säteilyenergia ei esimerkiksi suoraan elätä ihmistä, vaan tämä energia täytyy ensin sitoa kemialliseen muotoon kasvien viherhiukkasissa. Tämän jälkeen säilötty energia täytyy ohjata niin, että se saadaan valjastettua elintoimintojen kannalta tarkoituksenmukaiseen käyttöön.¹⁰ Auringonvalon energia ei voi myöskään kasvattaa kasvia ilman solujen tarkoituksenmukaisesti toimivia molekyylikoneita, jotka ohjaavat energian kasvun kannalta tarkoituksenmukaisiin kemiallisiin reaktioihin.

Perinnöllisen muuntelun kohdalla ainoa ohjaava tekijä on kuitenkin luonnonvalinta, joka ei pyri kehittämään eliöitä monimutkaisemmiksi. Luonnonvalinnan kautta lajit muuntuvat ainoastaan sellaisiksi, että ne selviävät ja tuottavat mahdollisimman paljon jälkeläisiä mahdollisimman tehokkaasti vallitsevissa olosuhteissa. Tällainen muuntelu tapahtuu kuitenkin pääsääntöisesti tuhoamalla olemassaolevia monimutkaisia rakenteita, eikä rakentamalla uusia. Siksi auringon valon energia ei itsessään riitä rakentamaan eliöissä uudenlaista monimutkaisuutta.

Luku 2 Millaisia todisteita evoluutiosta on?

Tässä luvussa Mayr lähtee käsittelemään evoluutioteorian todisteita. Hänen mukaansa evoluutioteoria on varma totuus, jota tukevat kaikki todisteet biologian eri aloilta. Hänen mukaansa niitä ei voi itse asiassa edes ymmärtää ilman evoluutioteoriaa. Mayr argumentoi evoluutioteorian vakuuttavimman näytön olevan fossiileissa, joskin harmittelee fossiiliaineiston "töksähtelevyyttä". Tämän hän kuitenkin selittää sillä, että monet fossiilit ovat pyyhkiytyneet pois monissa luonnonmullistumissa. Lisäksi on hyvin epätodennäköistä, että eliö ylipäänsä fossiloituu, sillä se vaatii eliön hautautumisen nopeasti täysin hapettomaan tilaan¹¹.

Silloin tällöin kuitenkin löytyy Mayrin mukaan onnekkaasti joku harvinainen välimuotofossiili, ja näistä esimerkiksi hän nostaa Archaeopteryxin. Hän kirjoittaa Archaeopteryxin olevan alkukantaisen linnun fossiili jurakaudelta, jolla oli monia esimuodoilta polveutuneita ominaisuuksia, kuten hampaat ja pitkä pyrstö. Lisäksi sillä oli monia lintumaisia piirteitä, kuten silmät, höyhenet, siivet ja aivot¹².

Archaeopteryxin ylimenomuotouteen liittyy kuitenkin monia ongelmia. Kunnollisella ylimenomuodolla tulisi olla rakenteita, jotka ovat muuntumassa esi-isälajin rakenteesta lapsenlapsilajin rakenteeksi, mutta eivät edusta kumpaakaan. Sen sijaan Archaeopteryx on sisältää mosaiikkimaisesti sekä liskojen, että lintujen rakenteita. Tyypillisiä matelijan tuntomerkkejä ovat hampailla varustetut leuat, puuttuva rintalastan harja, kynnelliset raajat, selkänikamat, koukkulisäkkeettömät kylkiluut ja pitkä pyrstöranka. Linnuille tyypillisiä piirteitä puolestaan ovat höyhenpeite, eturaajan luusto sekä lantion ja jalkojen luusto. Esimerkiksi sulat eivät edusta välimuotoa matelijan suomujen ja linnun sulkien välillä, vaan ne ovat kaikin puolin samanlaiset kuin linnun sulat. Lisäksi matelijamaiset piirteet eivät ole yhteisiä millekään tietylle matelijaryhmälle, joten archaeopteryxin esi-isän määrittäminen on ongelmallista. Hampaat eivät myöskään ole itsestäänselvästi merkki matelijamaisuudesta, sillä kaikissa selkärankaisryhmissä on sekä hampaallisia että hampaattomia muotoja, ja näin on myös linnuissa. Archaeopteryxin hampaat muistuttavat krokotiilien hampaita, mutta krokotiilin kaltaisilla matelijoilla on erilainen lantio ja niiltä puuttuvat solisluut. Millään nykyisin tunnetulla linnulla ei ole samanlaisia nikamia kuin Archaeopteryxillä, mutta sen sijaan kalaliskoilla on vastaavat nikamat. Kalaliskot eivät kuitenkaan muiden rakennetuntomerkkiensä osalta sovellu esi-isäksi. Yleensä Archaeopteryxin esi-isänä pidetään Ornitischioita, lintulantioista dinosauruslahkoa, joilla ei kuitenkaan ole solisluita. Eturaajojen kynnet muistuttavat Saurichioiden eli liskonlantioisten dinosaurusten kynsiä, mutta niiden lantio on kuitenkin väärän mallinen. Toisaalta myös joillakin linnuilla kuten hoatsinilla ja turakolla on saman tyyppiset liikuteltavat kynnet. Archaeopteryx on siis tyypillinen mosaiikkimuoto, eikä sitä voida pitää selkeänä yhdistävänä linkkinä minkään kahden eliöryhmän välillä.¹³

Virallinen iänmääritys sijoittaa Archaeopteryxin sukupuussa "väärään kohtaan". Archaeopteryx on ajoitettu noin 153 miljoonaa vuotta vanhaksi, ja jopa nokkalintu Confuciusornis on ajoitettu 135 miljonaa vuotta vanhaksi. Polveutumisopin mukaiset Archaeopteryxin dinosaurusesi-isät, kuten Sinosauropteryx ja Caudipteryx on ajoitettu 125 miljoonaa vuotta vanhoiksi. Näin ollen Archaeopteryx ja Confuciusornis on ajoitettu miljoonia vuosia vanhemmiksi kuin niiden oletetut dinosaurus esi-isät. Lintutieteilijä Alan Feduccia onkin kritisoinut dinosauruksista lintuun -opinkappaletta toteamalla, että eihän kukaan voi olla isoisäänsä vanhempi. Dinosauruksista lintuhin -kehityskulkuun uskovat ovat toisinaan vastanneet tähän toteamalla, että isoisä voi elää pidempään, kuin lapsenlapsi. Jos tämä on totta, on vaikea ymmärtää, että kehittynyt nokkalintu Confuciusornis voisi ilmaantua 10 miljoonaa vuotta aikaisemmin, kuin sen höyhenpeitteiset esi-isät.¹⁴ Tämä edellyttää käytännössä sitä, että kaikki lapsenlapsilajia varhaisemmat isoisälajin edustajat ovat kadonneet fossiiliaineistosta.

Archaeopteryxillä on myös ainutlaatuisesti sunnitellut läpivirtauskeuhkot. Ilma kulkee keuhkoissa vain yhteen suuntaan mahdollistaen näin maksimaalisen hapenottokyvyn. Tämä järjestelmä on täysin erillainen, kuin matelijoiden paljekeuhkot, jollaiset ovat jopa Sinosauropteryxillä. Ensimmäisillä välimuodoilla olisi reikä palleassa¹⁵, jolloin luonnovalinta toimisi sitä vastaan. Sen keuhkot vaativat myös tuekseen kiinnityksen reisiluihin, jotka dinosauruksilla ovat liikkuvat, eivätkä siten voi tarjota tukea lintumaiselle keuhkojärjestelmälle.¹⁶

Mayr käyttää evoluution todisteena myös valaiden ja hevosten evoluutiota, homologiaa (koiran, myyrän, apinan, valaan eturaajat), radiometrisiä iänmääritysmenetelmiä, Ernst Haeckelin sikiökuvia, surkastumia, molekylaarista todistusaineistoa ja molekyylikelloa. Hän myös mainitsee evoluutioteorian tueksi sen, että fossiileja löytyy vain sieltä, mistä niitä oletetaankin löytyvän.

Luku 3 Elollisen maailman synty

Kirjassa Mayr esittää yhden tarinan siitä, kuinka elämä voisi olla syntynyt. Hänen mukaansa elämä kehittyi pian sen jälkeen, kun se tuli mahdolliseksi, eli noin 3,8 miljardia vuotta sitten. Elämä alkoi yhteenkerääntyneistä makromolekyyleistä, jotka kykenivät ottamaan energiaa ja ainetta auringon säteilystä ja elottomista molekyyleistä. Mayr tunnustaa, että elämää ei ole kukaan pystynyt tuottamaan laboratoriossa, mutta toteaa heti perään, että ei se mahdotonta voi olla, koska se syntyi heti sen jälkeen, kun sen syntyminen tuli mahdolliseksi 3,8 miljoonaa vuotta sitten. Tämän jälkeen hän käsittelee esitumaisten muuttumista aitotumaiseksi ja sitten monisoluiseksi eliöksi ja eliökunnan polveutumista. Mayrin mukaan kambrikauden räjähdys ei ole vakava ongelma, koska tuohon aikaan monet pehmeäruumiiset pääjaksot saivat tukirangan hyvin samanaikaisesti saalistuspaineen tai ilmakehän happipitoisuuden kasvun takia. Näin ollen aikaisemmista muodoista ei ole jäänyt fossiileja. Mayr tunnustaa, että fossiiliaineisto varhaisista kasveista on niukkaa. Hän käsittelee myös selkärankaisten synnyn ja lintujen alkuperän.