Kaksois-CCC

Klorokiniini-lääkemolekyyli.

Kaksois-CCC on biokemian professori Michael Behen mukaan ohjaamattomalle evoluutioprosessille globaalisti mahdottoman yksittäisen evoluutioaskeleen probabilistista vaativuustasoa esittävä kvantitatiivinen arvo: evoluutioaskelta, jonka satunnainen onnistuminen vaatisi keskimäärin 1040 yritystä, on Behen mukaan pidettävä ohjaamattomalle1 evoluutiomekanismille periaatteessa2 kertaalleen juuri ja juuri mahdollisena, käytännössä3 siis ilmeisen ylivoimaisena haasteena.

Taustaa

Muuntelumahdollisuuksien merkitys kehitysopille

Suomessa vieraillessaan kuuluisa biologi Steve Jones esitti luennollaan HI-viruksen muuntelun vahvana todisteena kehitysopin puolesta. Hän käytti virusperheiden muuntelua ja sukupuuta analogiana kaikkien eliöiden muuntelulle yleistäen eli ekstrapoloiden pienestä havaitusta muuntelusta makroevoluutioon, eli uusien biologisten rakenteiden ja eliöiden syntyyn.

Kuten tavallista, mitään todisteita valtavan yleistyksen oikeutuksesta ei esitetty. Vaikka lehmä kykenisi hyppäämään puunrungon yli, siitä ei seuraa että lehmä voisi hypätä kuuhun asti. Itse asiassa, kun asiaa katsotaan yksityiskohtaisemmin, HIV:in ja ihmisen taistelu ja siinä havaittu rajallinen muuntelu on todiste kehitysoppia vastaan.

Paljon mutaatioita, vähän kehitystä

Kirjassaan The Edge of Evolution biokemian professori M. Behe käy läpi malarian, HI-viruksen ja paikallisen ihmisväestön genomin havaittuja mutaatioita ja luonnonvalintaa. Koska näissä tapauksissa valintaedut ovat tavallista suurempia ja populaatiot sekä mutaationopeudet virusten ja itiöeläinten kohdalla suuria, tämä on parasta olemassa olevaa tutkimusaineistoa mutaation ja luonnonvalinnan kyvyistä ja niiden rajoista.

Itse asiassa malarian ja etenkin HI-viruksen genomin jokaisessa kohdassa tapahtuu mutaatio ainakin yhdellä yksilöllä sataan kertaan jo vuoden aikana. Kuitenkaan taudinaiheuttajat eivät ole saavuttaneet mitään olennaisesti uusia temppuja.

Myös ihmisen tunnettu mutaationopeus tarkoittaa sitä, että jokaisen sukupolven aikana jokaista genomin kohtaa muutetaan kymmeniä tai satoja kertoja, eikä mitään varsinaista kehitystä tapahdu. Itse asiassa Sanfordin mukaan haitalliset mutaatiot kertyvät hiljalleen ihmisen genomiin. Ihminen ei kehity vaan rapistuu.

Atovakoni-molekyyli. Malarialoinen saa spontaanisti vastustuskyvyn tätä lääkeainetta vastaan todennäköisyydellä 10-12.

Johdatus CCC:hen: perustelut ja merkitys

Malarialoisten lääkeresistenssit

Esimerkiksi P. falciparum -malarialoisen todennäköisyys saada resistenssi atovakoni-lääkettä vastaan vaatii yhden tietyn mutaation. Tämän tapahtuman todennäköisyys yhdelle loiselle on 10-12 (yksi jaettuna miljoonalla miljoonalla). Klorokiini-lääkkeen vastainen resistenssi vaatii puolestaan kaksi tiettyä mutaatiota, joiden yhteiseksi todennäköisyydeksi tulee 10-20 (yksi jaettuna sadalla miljoonalla miljoonalla miljoonalla).

Malaria pystyy saavuttamaan nämä resistenssit, koska sen populaatio on niin suuri: yhden potilaan ruumiissa on noin 1012 loista, ja noin miljardilla ihmisellä on malaria. Spontaani resistenssi atovakoni-lääkkeelle havaitaan noin joka kolmannen malariapotilaan loisilla, kun taas klorokiini-lääkkeen vastainen resistenssi kehittyy vain noin joka miljardinnen potilaan loisille.4

Yleistetty tulos

Nämä malariaa koskevat teoreettiset ja empiiriset tarkastelut voidaan yleistää: vaadittavan evolutiivisen muutoksen5 todennäköisyyden yksiköksi sopii klorokiini-vastustuskyvyn saamisen (epä)todennäköisyys, joka siis on = 10-20; tämä siis tarkoittaa sitä, että n. 1020 yrityksestä keskimäärin vain yksi onnistuu. Tälle satunnaisyrityksen onnistumisvaikeustasolle voidaan siihen viittaamisen helpottamiseksi ottaa käyttöön erityinen nimityskin: CCC (engl. ”chloroquine-complexity cluster”).

Edellä määriteltyä CCC-yksikköä käyttäen voidaan nyt todeta, että

  • koska yllä olevan perusteella 1 CCC:n mutaatiokombinaatio voi kehittyä vain noin kerran ihmissukupolven aikana malarian tapauksessa, ja
  • koska useimmilla lajeilla populaatiot ja valintapaine ovat paljon malariaa pienemmät ja lisääntymisten välinen aika paljon suurempi6,

niin hitaasti lisääntyvien suurten eliöiden tapauksessa ohjaamaton uusdarvinistinen evoluutio tuskin kykenee tuottamaan edes yhden CCC:n vaativaa hyödyllistä mutaatiokombinaatiota.

Kaksois-CCC:n merkityksen perustelu

Koskaan eläneiden solujen lukumäärän yläraja-arvio

Maapallolla syntyy vuosittain n. 1030 bakteeria7, ja jos oletamme määrän pysyneen suurin piirtein vakiona, niin muutaman miljardin vuoden aikana maapallolla olisi ollut hieman alle 1040 solua.8 Tämä on hieman vähemmän kuin mitä keskimäärin tarvitaan yhden kaksois-CCC-tasoisen mutaatioaskeleen tuottamiseen.9

Evolutiivinen johtopäätös

Suurin piirtein tässä – eli mutaatioyhdistelmässä, jonka todennäköisyys on alle 10-40 – on siis darvinistisen evoluution raja. Jos siis eliöissä on rakenteita, joiden evolutiivinen synty olisi vaatinut vähintään kaksois-CCC:n tasoisen mutaatioryppään, voimme päätellä, ettei darvinistinen evoluutio ole uskottava selitys kyseisten rakenteiden synnylle.

CCC-mitta biokemiallisten tarkastelujen lähtökohtana

Seuraavaksi Behe käy läpi solun biokemiallista koneistoa osoittaen, että suurin osa solutason koneistosta vaatii enemmän kuin 2 CCC:tä kehittyäkseen. Proteiinien kohdalla 2 CCC:tä vastaa kahta proteiinien välistä kiinnittymispaikkaa. Suurin osa solun toiminnoista käyttää kuutta tai paljon useampaa proteiinia, joten suurin osa solun koneistosta ei näyttäisi voivan kehittyä satunnaisten mutaatioiden ja luonnonvalinnan avulla.

Proteiinien muotoavaruudessa tietyn kiinnittymispaikan muodon löytäminen vaatii yli 107 kokeilua. Lukuna tämä vastaa vähintään viiden aminohapon vaihtoa proteiinissa. Vaikka valintaedun saamiseen tarvittaisiin vain kolme näistä, 10-8 -mutaationopeudella tämän onnistumistodennäköisyys on 10-24, siis alle 1 CCC.

Aiheesta muualla




Internet

Viitteet

  1. ^ siis esim. uusdarvinistiselle
  2. ^ oletetun vuosimiljardien mittaisen tarkastelujakson puitteissa
  3. ^ jonkin konkreettisen havainnon selittämisen yhteydessä
  4. ^ Jos tietyn potilaan yhdelle loiseliölle kehittyy kyseisen potilaan saaman lääkkeen vastustuskyky, tämä vastustuskykyinen eliö pystyy tietenkin tämän lääkkeen estämättä yhä lisääntymään ja ajan mittaan valtaamaan potilaan elimistön, joten kaikilla kyseisen potilaan loisilla on ennen pitkää samainen resistenssiominaisuus, vaikka vain yksi eliö alun perin sai sen uutena ominaisuutena.
  5. ^ Malariaesimerkissä tämä muutos oli siis vastustuskyvyn saaminen tietylle lääkkeelle, mutta yleisessä tapauksessa voidaan tarkastella millä hyvänsä tavalla fenotyyppiin vaikuttavaa genotyypin muutosta.
  6. ^ P. f. -malaria lisääntyy 48 tunnin välein.
  7. ^ Whitman, W. B., Coleman, D. C., Wiebe, W. J. 1998. Prokaryotes: the unseen majority. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 95:6578-83
  8. ^ Bakteereiden lukumäärä on reilusti suurempi kuin muiden eliöiden yhteensä.
  9. ^ Tällaista mutaatioaskelta siis tuskin olisi sattumalta esiintynyt useammin kuin kertaalleen koko vuosimiljardien mittaisen tarkastelujakson aikana.