Epätäydellinen suunnittelu: Selkärankaisten silmä

Selkärankaisten fotoreseptorisolujen “nurinkurinen” asento on ollut yksi olennainen evoluutioteoreetikoiden käyttämä esimerkki huonosta suunnittelusta.^1, 2 Toisin kuin esimerkiksi mustekaloilla, selkärankaisten silmissä valoa aistivat solut (fotoreseptorisolut) ovat kymmenkerroksisen verkkokalvon³ pohjalla vieläpä siten, että fotoreseptorisolujen valoa aistiva osa on solun "perällä".

Niin nerokas kuin silmän suunnittelu onkin, eräs ilmeinen virhe paljastaa sen alkuperän. Retina on nurinkurin. Hermosäikeet, jotka kuljettavat signaaleja silmän sauva- ja tappisoluista, lepäävät näiden solujen päällä. Päästäkseen aivoihin hermosäikeiden on tunkeuduttavata verkkokalvon läpi suuren aukon kautta, mikä synnyttää sokean pisteen. Kukaan älykäs suunnittelija ei laittaisi näin kömpelöä rakennetta videokameraan. Tämä on vain yksi sadoista onnettomista rakenteista evoluution historiassa, jotka osoittavan prosessin tarkoituksettomuuden.

– Daniel Dennet (2005), New York Times⁴

Valon on siis kuljettava useiden solukerrosten (mm. hermosäikeiden) läpi päästääkseen fotoreseptorisoluille sen sijaan, että fotoreseptorisolut sijaitsisivat retinan pinnalla ja hermosäikeet niiden alapuolella. Koska retinan nurinkurinen rakenne synnyttää⁵ mm. sokean pisteen useat darwinistit katsovat, että näin epäoptimaalinen rakenne on voinut syntyä vain tarkoituksettomien prosessien seurauksena.⁶

Onko sitten todella osoitettu, että silmän rakenne on huono? Näkisivätkö tuhannet meri- ja etenkin maaselkärankaiset paremmin mikäli retina käännetäisiin ylösalaisin?

Ihmissilmän sokea piste Richard Dawkinsin juontamassa Lajien synty -dokumenttitrilogiassa osoitetaan, että ihmissilmässä on sokea piste. Dokumentissa haastatellaan psykologi Randolph Nesseä, jonka mukaan ihmisen silmä on paras esimerkki siitä, ettei ihminen voi olla suunnittelun tulosta. Hän kehottaa Dawkinsia peittämään toisen silmänsä ja katsomaan nenäänsä. Hän pitää kädessään neulaa ja siirtää sitä nenänsä luota 15 astetta sivulle ja jossain vaiheessa Dawkins ilmoittaa neulan kadonneen. "Kurja juttu", toteaa Nesse.7 Sokean pisteen olemassaolon voi jokainen demonstroida seuraavasti: Piirrä paperille piste ja sen oikealle puolelle 10 cm:n päähän risti. Peitä vasen silmä. Pidä paperi suorassa, jotta piste ja risti ovat vaakasuorassa toisiinsa nähden. Katso pistettä. Voit havainnoida ristin katsoessasi pistettä kaikilla muilla etäisyyksillä paitsi pitäessäsi paperia n. 40 cm:n päässä silmistäsi. Tältä etäisyydeltä (40 cm) risti katoaa näkyvistä, koska siitä muodostuva kuva muodostuu silmänpohjassa näköhermonpään kohdalle. Selkärankaisten silmän sokean pisteen olemassaoloa ei varmaan kukaan kiellä. On kuitenkin huomion arvoista, ettei sokean pisteen olemassaoloa voi demonstroida molemmilla silmillä katsottaessa. Kahdella silmällä näkevä kärsi mitenkään havaittavasti sokean pisteen vuoksi, ja normaalilla ihmisellä on kaksi silmää. Silmän suunnitteluhypoteesia sokean pisteen perusteella kritisoiva on siis kuin Yamahaa vastustava Pena-Erkki; hän boikotoi Yamahan tuotteita, koska hän on havainnut, että Yamahan moottoripyörän ajamisesta tulee hyvin hankalaa, jos siitä ottaa toisen renkaan irti.

Käy ilmi, että fotoreseptorisolujen sijoittaminen retinan pohjalle pigmenttiepiteelin (RPE - Retinal Pigment Epithelium) päälle on fysiologisesti paras ratkaisu, josta poikkeaminen johtaisi retinan suorituskyvyn dramaattiseen laskuun tai toiminta-ajan selvään lyhenemiseen. Mikä pigmenttiepiteelin merkitys sitten on? Näkyvän aallonpituuden (370-730 nm) ulkopuolella ovat infrapuna- ja ultraviolettisäteet. Näistä UV on lyhytaaltoisempana energeettisempää ja siten vahingoittaa soluja erityisen herkästi. Myös se pääsee näkyvän valon ohella silmään ja taittuu verkkokalvolle, vaikkei sitä aistivia soluja ihmisellä olekaan. Retinalla ei kuitenkaan ole melaniinia suojaamassa kromosomivaurioilta, kuten iholla. Kuitenkin sekä fotoreseptoreille tuleva näkyvä valo että “UV-stressi” tuottavat valtaisan määrän haitallisia molekyylejä, vapaita radikaaleja yms.

Juuri niitä käsittelemään on olemassa retinan pigmenttiepiteeli, jonka soluissa on runsaasti entsyymejä, kuten katalaaseja, dismutaaseja ja peroksidaaseja eliminoimassa haitallisia yhdisteitä, kuten superoksideja ja vetyperoksideja. Tässä tarvitaan myös antioksidantteja, kuten alfa-tokoferolia (E-vitamiini) ja askorbiinihappoa (C-vitamiini). Elektronimikroskoopilla nähdään, kuinka fotoreseptorien kalvomaisesta rakenteesta erkanee hajonneita kalvostoja, levykkeitä (discs), pigmenttiepiteelin edelleen “syötäväksi” ja regeneroitavaksi. RPE:n hapen- ja glukoosin saannista huolehtii ulompi kerros, suonikalvo (chorioidea). Fotoreseptorien hapenkulutus ja metabolia, aineenvaihdunta ja niiden “turnover”, vaihtuvuus on nopeinta elimistössä. Chorioidean verenkierto taas on (suhteellisesti) koko kehon vilkkainta (millilitraa kudosgrammaakohti). Suonikalvon, tuossa mittakaavassa massiivinen, verenkierto myös jäähdyttää retinan ulko-osia, jotka muuten yksinkertaisesti kuumenisivat liikaa, kuten tietokone ilman tuuletinta. RPE paitsi huolehtii fotoreseptorien metaboliatuotteista myös absorboi liian valon sisältämänsä melaniinipigmentin avulla, ettei se pääse heijastumaan takaisin silmän sisäosiin aiheuttamaan häikäisyä. Fotoreseptorit ylipäänsä selviävät tehtävästään huomiseen vain kunnolla toimivan pigmenttiepiteelin avulla, jonka puolestaan on saatava maksimaalinen määrä happea ja glukoosia viereisestä suonikalvosta.⁸

Väärin päin oleva verkkokalvo?

Vuonna 2007 julkaistussa tutkimuksessa havaittiin, että näköhermosolujen sijainti verkkokalvon alimmissa kerroksissa ei haittaa lainkaan, sillä Müllerin gliasolut muodostavat verkkokalvon pinnalle johtavia eläviä valokuituja, joita pitkin valo etenee näköhermosoluille vähäisin vääristymin ja häviöin.⁹ Vuonna 2010 julkaistun tutkimuksen mukaan valon kulku Müllerin gliasolujen kautta terävöittää näköämme suodattamalla “harhavaloa” (stray light) ja vähentämällä värien dispersiota.¹⁰ Harhavalo on eräänlaista kohinaa, joka vähentää visuaalista tarkkuuta. Gliasolut parantavat signaali-kohina-suhdetta valon kulkiessa niiden läpi ja ehkäisevät värien poistumista näköhermosolujen ulottumattomiin. Tutkija Erez Ribak kertookin artikkelissa, että “verkkokalvon rakenne osoittautuu optimaalisesti suunnitelluksi kuvaterävyyden parantamiseen”.¹⁰

Jo ennen Müllerin gliasolujen funktion selvittämistä tiedettiin, kuten edellä osoitettiin, että näköhermosolujen eriskummallinen sijainti verkkokalvossa on optimaalinen pigmenttimolekyylien nopealle regeneraatiolle, näkösolujen ravinnosyötölle, lämmönsäätelylle sekä suojautumiselle UV-valolta ja happiradikaaleilta.¹¹

Vuoden 2007 tutkimuksessa tutkijat toteavat:

Müllerin gliasolut peittävät koko verkkokalvon sisäpinnan. Niiden matala taitekerroin mahdollistaa valon tehokkaan siirtymisen lasiaisesta Müllerin gliasoluihin. Samalla kasvava taitekerroin ja lähes vakiona säilyvä valon ohjailukyky tekevät niistä nerokkaasti suunniteltuja valon kerääjiä.

– Kristian Franze, Jens Grosche et al.⁹

Eli vaikka solujen asento edustaisikin epäoptimaalista suunnittelua pelkästään optisen järjestelmän ominaisuuksia ajatellen, toimintaan liittyvien rajoitteiden vuoksi solujen asennolla ei ole vaihtoehtoja. Uudet tutkimukset ovat lisäksi paljastaneet, että Müllerin gliasolut kompensoivat tämän optisen haitan erittäin tehokkaasti.

New Scientist -lehden mukaan uusimmat tulokset avaavat hedelmällisen kentän biomimetiikan tutkimukselle.¹² “Müllerin solujen roolin ymmärtäminen voi avata sovelluksia mm. tehokkaampien silmäsiirrännäisten ja parempien kameroiden rakentamiseen”, kertoo Ribak.

Populaariin darwinistiseen näkemykseen siitä, että selkärankaisten silmä on yksi evoluution suurimmista virheistä¹³, Müllerin soluja koskevat merkittävät löydöt eivät näytä kuitenkaan vaikuttaneen. Tulokset kun eivät kuulemma loppujen lopuksi tue suunnitteluargumenttia, ja jos tukevatkin, niin suunnittelun kannattajat ovat silti väärässä.¹⁴

New Scientistin toimittaja myöntää toki gliasolujen lisäämisen verkkokalvolle parantavan näköamme. Tämä ei kuitenkaan ole hänen mukaansa mikään syy jättää näköhermosoluja nurinniskoin, sillä tämä synnyttää verkkokalvolle sokean täplän eli paikan, jossa näköhermosoluista lähtevät ja niitä peittävät hermot yhtyvät ja läpäisevät verkkokalvon.¹⁴ Tämän vuoksi toimittaja katsoo, ettei uusi löydös ole todiste suunnittelusta, vaan evoluution häikäisevästä kyvystä luoda kiertoteitä vanhemmista virheistä aiheituneille ongelmille.

Näköhermosolujen kääntäminen “oikeaan” asentoon ei kuitenkaan tuottaisi optimaalista kokonaisuutta aiemmin mainituista syistä.¹¹

Myös Richard Dawkins on jatkanut vanhalla linjallaan huolimatta siitä, että silmän rakenne oli paljastunut odotettua huomattavasti paremmaksi jo ennen Ribakin ryhmän tutkimusta. Kirjassaan Maailman hienoin esitys (2009) Dawkins sivuuttaa uuden tutkimustiedon kokonaan, ja sen sijaan toistaa parikymmentä vuotta vanhan väitteen, jonka mukaan selkärankaisten silmä on huonosti suunniteltu.

- - aivot korvaavat silmän optiset puutteet hienostuneella kuvan simulointiohjelmistollaan. En ole kuitenkaan vielä maininnut räikeintä esimerkkiä optiikan epätäydellisyydestä. Verkkokalvo on nurinpäin. - - Valokennot aivoihin yhdistävät johtimet kulkevat verkkokalvon pinnalla, joten valonsäteet joutuvat kulkemaan ikään kuin johdinten maton lävitse ennen valokennoihin osumista. - - se ei ole vain rakenteeltaan huono vaan se on idiootin suunnittelema.

– Richard Dawkins¹⁵

Dawkinsin logiikan mukaan verkkokalvon huono rakenne viittaa ei-suunniteltuun kokonaisuuteen. Jää arvailtavaksi, onko hän valmis muuttamaan mieltänsä ja pitämään silmää suunniteltuna nyt, kun verkkokalvon rakenne on osoittautunut erinomaiseksi — vaikkakaan ei välttämättä jokaisen yksityiskohtansa osalta optimaaliseksi.

Näissä argumenteissa on mielenkiintoista se, että niiden esittäjät eivät vaikuta ottavan vakavasti suunnitteluteorian pohjalta tehtyä ennustetta. Vaikka verkkokalvo vaikutti pitkään poikkeuksellisen huonosti suunnitellulta, voitiin suunnitteluargumentin pohjalta ennustaa, että yksittäisestä epäoptimaalisesta osasta huolimatta verkkokalvo olisi kokonaisuutena taitavasti rakennettu ja tehokas.

Empiirinen näyttö on nyt osoittanut suunnitteluargumentin pohjalta tehdyn ennusteen oikeaksi. Darwinistitutkijat ja -toimittajat pyrkivät siitä huolimatta sovittamaan uudet haivainnot jälkikäteen osaksi evoluutioteoriaa, aivan kuin tutkimuksilla ei olisi mitään merkitystä suunnitteluteorian uskottavuuden kannalta. Kuitenkin, loogisesti tarkasteltuna, evoluutioteorian uskottavuuden olisi pitänyt heiketä, koska biologisia rakenteita selitettiin evoluution pohjalta tavalla, joka on osoittautunut virheelliseksi. Vastaavasti suunnittelun uskottavuuden pitäisi kasvaa.