Evolutie en Toeval

[Jinny]

Ik heb het bewuste boek van Siger inmiddels besteld, duurt een weekje zegt men.
Komt op de stapel 'nog te lezen'.

[siger]

Met enige opluchting ontdek ik dat ik het warm water aan het uitvinden ben. Het nothing-butisme is aan zijn definitieve afgang begonnen.

Getuige het pas (in mei 2010) verschenen boek Evolution, the Extended Synthesis. Een hele rij topbiologen (John Beatty, Werner Callebaut, Jeremy Draghi, Chrisantha Fernando, Sergey Gavrilets, John C. Gerhart, Eva Jablonka, David Jablonski, Marc W. Kirschner, Marion J. Lamb, Alan C. Love, Gerd B. Müller, Stuart A. Newman, John Odling-Smee, Massimo Pigliucci, Michael Purugganan, Eörs Szathmáry, Günter P. Wagner, David Sloan Wilson, Gregory A. Wray) beschrijven in 500 blz. de laatste ontwikkelingen in de evolutiebiologie.

Om de titel naar waarde te schatten is het goed zich te herinneren dat tot vandaag de biologie geregeerd werd door de Modern Synthesis (ook "neo-darwinisme" genoemd), die het concept van de genen binnenbracht in de evolutietheorie en zo een explosie van kennis, maar ook een aantal onhoudbare nieuwe misvattingen voortbracht. Deze misvattingen waren vnl. dat de hele evolutie te herleiden is tot de graduele invloed van toevallige genetische variatie en genetische drift (zie hier.)

The Extended Synthesis wil geen potten breken, en stelt zich diplomatisch voor als een toevoeging aan, niet als een weerlegging van The Modern Synthesis. Dat is natuurlijk niet houdbaar, omdat de Modern Synthesis zich, ik vermoed als reactie op creationistische aanvallen, al te zeer als een onwrikbare waarheid heeft opgesteld.

Alle omzichtigheid ten spijt ontstond een relletje. Carl Zimmer schreef een interessant artikel over het nieuwe boek in TIME magazine. Als reactie op dat artikel vroeg vroeg Jerry Coyne zich af of er wel nood is aan een uitbreiding van de Modern Synthesis. Massimo Pigliucci, een van de twee editors van The Extended Synthesis, diende daarop Jerry Coyne van een lezenswaard antwoord


Ik werk eerst mijn voorgenomen plan af, en ga dan The Extended Synthesis lezen.

[siger]

In de nasleep van bovengenoemd meningsverschil vond ik nog dit blog van de evolutiebioloog T. Ryan Gregory

Net zoals het nuttig is je af te vragen wat Darwin niet wist, is het het nuttig je af te vragen wat nog niet bekend was in de tijd van de Modern Synthesis. Hier een korte lijst:

• DNA is het erfelijk materiaal.
• DNA heeft een dubbele helixstructuur.
• Proteine-coderende genen gebruiken een triplet codon mechanisme.
• Genes kunnen alternatief gesplitst zijn zodat ze meerdere proteines voortbrengen.
• Het grootste gedeelte van het DNA in eukariotische genomen zijn geen genen.
• Ook complexe wezens als mensen hebben een relatief klein aantal genen (rond de 20.000)
• Het grootste gedeelte van het DNA in grote genomen is verplaatsbaar (genomische parasieten).
• Genoomduplicaties zijn voorgekomen in talrijke afstammingslijnen.
• Veel (zo niet alle) evolutie op moleculair niveau is neutraal.
• Genen kunnen uitgewisseld worden tussen zelfs ver verwante afstammingslijnen.
• Ontwikkeling is gedeeltelijk geregeld met een reeks van genen met een grote uitwerking.
• Soorten die er hetzelfde uitzien kunnen genetisch erg verschillen, en soorten die er verschillend uitzien kunnen zeer gelijkende genen hebben.
• Verschil in het aantal copieën van genen kan een belangrijke bron van variatie zijn.
• Massaal uitsterven heeft in de loop van de laatste 600 miljoen jaren herhaaldelijk plaatsgevonden.
• Overleven tijdens massale uitsterving kan niet willekeurig zijn, of ten minste verschillend zijn van het overleven van soorten onder normale omstandigheden.
• Fossiele gegevens wekken de indruk dat stasis [evolutiestilstand], onderbroken door korte en relatief snelle soortvormende wijzigingen, regelmatig voorkomt in talrijke afstammingslijnen.
• Natuurlijke selectie werkt op meerdere niveaus, ook binnen het genoom.
• Niet-genetische mechanismen (epigenetica) kan ontwkkeling beinvloeden en overgeerfd worden.

Er zijn twee manieren om deze lijst te bekijken. Je kan zeggen dat hij makkelijk kan opgenomen worden in de Modern Synthesis, en dat onze voorstelling van evolutie sind de jaren 1940 redelijk juist en volledig is. De andere manier is een gesprek tussen experten uit traditioneel ver verspreide disciplines (genetica, genomica, ontwikkelingsbiologie, paleontologie) en vragen: moeten we ons begrip van evolutie uitbreiden om al deze nieuwe informatie in te passen?

We weten alvast dat Denis Noble van mening is dat de gen-centrische opvattingen van het neodarwinisme of de Modern Synthesis een barriere zijn om zinvol samen te werken met zijn vakgebied, de fysiologie.

[siger]

Darwin is de ontdekker van natuurlijke selectie (selectie door de natuur.) Menselijke selectie (selectie door mensen) was in zijn tijd algemeen.

Dieren speelden een grote rol in de maatschappij: de een bezat dure paarden, de ander mestte een konijn op een plankje aan de muur, maar iedereen wist dat exemplaren die niet presteerden vernietigd moesten worden om het ras "zuiver" te houden. Selectie door mensen was de normaalste zaak in een wereld doordrongen van het dualisme van Descartes: de natuur was onbezield, enkel god en mens konden keuzes maken.

De natuur zelf een selecterende kracht toeschrijven, zoals Darwin deed, was fundamenteel atheistisch en stuitte op veel protest. Dit protest bracht Darwin ertoe de uitdrukking "natuurlijke selectie" te vervangen door "het overleven van de sterkste" om zijn publiek ter wille te zijn. Zo werd een zuiver wetenschappelijke formulering vervangen door een morele uitspraak, met veel verwarring tot gevolg.

Doel van dit topic is te illustreren dat evolutie werkt in het voordeel van levensvormen die op uiteenlopende wijze hun kansen vergroten in toekomstige omgevingen. Hierbij verschuift de klemtoon van "het overleven van de sterkste" naar co-existentie met de omgeving. De huidige darwinisten leggen niet langer de belangrijkste klemtoon op moorden en massamoorden over en weer, maar op overleven door samenwerking, systeemvorming, symbiose.

De Russische Prins Peter Kropotkin, geoloog en geograaf, tijdgenoot en bewonderaar van Darwin, was waarschijnlijk de eerste wetenschapper die een grondige studie heeft gewijd aan deze werderzijdse hulp in de natuur. Zijn studie haalde echter niet de canon van het darwinisme, zoals Noam Chomsky met spijt vaststelde. De reden lijkt me niet wetenschappelijk maar ideologisch: het rauwe kapitalisme uit die tijd had meer oren naar "de macht van de sterkste" dan naar "wederzijdse hulp", zeker uit de pen van een notoir anarchist (zoals Chomsky.) Hier, bij wijze van hommage, de aanhef van Mutual Aid: A Factor of Evolution uit 1902 (mijn vertaling):

Twee aspekten van het dierenleven maakten de meeste indruk tijdens de reizen die ik in mijn jeugd maakte in Oost-Siberië en Noordelijk Mantsjoerije. Het eerste was de extreme strijd om het bestaan die de meeste diersoorten moeten voeren tegen de barre natuur; de enorme herhaaldelijke vernietiging van leven door natuurlijke invloeden; en de daaruit voortvloeiende schaarste aan leven in het uitgestrekte gebied dat ik overzag. En het andere was, dat zelfs in de weinige plekken waar het wemelde van dierlijk leven, ik geen spoor vond van de bittere strijd tussen dieren van dezelfde soort die - door de meeste darwinisten (maar niet altijd door Darwin) - het overheersende kenmerk was van de strijd om het bestaan, en de belangrijkste factor in de evolutie.

De verschrikkelijke sneeuwstormen die over het noordelijk deel van Eurasia razen aan het eind van de winter, en de ijzige vorst die er dikwijls op volgt; het ijs en de sneeuwstormen die elk jaar terugkeren in de tweede helft van mei, als de bomen reeds in volle bloesem staan en overal insecten rondzwermen; de vroege vorst en, soms, de zware sneeuwval in juli en augustus, die onverwacht myriaden insecten vernietigt, evenals de tweede broedsels van vogels in de vlakte; de stormachtige regens, veroorzaakt door de moesson, die in de meer gematigde zones valt in augustus en september, en leiden tot overstromingen van een omvang die enkel bekend is in Amerika en Oostelijk Azië, en die op de hoogvlakten gebieden overspoelen zo groot als Europese landen; en tenslotte, de hevige sneeuw vroeg in october, die uiteindelijk een gebied zo groot als Frankrijk en Duitsland samen onbruikbaar maken voor grazende dieren, die uitgeroeid worden bij duizenden - dit waren de condities waaronder ik dieren om hun leven zag vechten in Noordelijk Azië.

Ze deden me al vlug het overwelmende belang in de natuur beseffen van wat Darwin beschreef als "de natuurlijke rem op over over-vermenigvuldiging," in vergelijking met de strijd om bestaansmiddelen tussen individuen van dezelfde soort die hier en daar beperkt voorkomt, maar nooit de omvang bereikt van het eerste. Het immense Noorden van Azië onderscheidt zich door schaarste en onderbevolking - niet door overbevolking, en dit deed me steeds meer twijfelen of de gevaarlijke competitie voor voedsel binnen elke soort, een geloofsartikel voor de meeste darwinisten, en, bijgevolg, aan de dominerende rol die dit soort competitie verondersteld was te spelen in de evolutie van nieuwe soorten.

Waar ik anderzijds overvloedig dierlijk leven zag, zoals bijvoorbeeld op de meren waar vele tientallen soorten en miljoenen dieren samenkwamen om zich voort te planten; in kolonieën van knaagdieren; in de migraties van vogels op Amerikaanse schaal langs de Usuri; en in het bijzonder de migratie van damherten die ik zag op de Amur, waarbij vele duizenden van deze intelligente dieren samenkwamen uit een enorm gebied, vluchtend voor de komende dikke sneeuw, om de Amur over te steken op haar smalste plaats - in al deze beelden uit het dierenleven dat zich voor mijn ogen afspeelde, zag ik Wederzijdse Hulp en Wederzijdse Steun doorgevoerd in zo'n mate dat ik me afvroeg of het niet een eigenschap was van het grootste levensbelang was, voor de soort en voor haar verdere evolutie.

[Fish]

En het andere was, dat zelfs in de weinige plekken waar het wemelde van dierlijk leven, ik geen spoor vond van de bittere strijd tussen dieren van dezelfde soort die - door de meeste darwinisten (maar niet altijd door Darwin) - het overheersende kenmerk was van de strijd om het bestaan, en de belangrijkste factor in de evolutie.

Als jongetje van 10 was ik mij al bewust dat dieren van dezelfde soort elkaar tenmiste dulden, zoniet samenwerkte in de strijd om het bestaan, alleen het voorrecht om je voort te planten was oorzaak van strijd (overigens zelden dodelijk).

Ik kan me dan ook maar moeilijk voorstellen dat dit anders was voor de in de quote genoemde "darwinisten".

[PietV.]

Waar ik anderzijds overvloedig dierlijk leven zag, zoals bijvoorbeeld op de meren waar vele tientallen soorten en miljoenen dieren samenkwamen om zich voort te planten; in kolonieën van knaagdieren; in de migraties van vogels op Amerikaanse schaal langs de Usuri; en in het bijzonder de migratie van damherten die ik zag op de Amur, waarbij vele duizenden van deze intelligente dieren samenkwamen uit een enorm gebied, vluchtend voor de komende dikke sneeuw, om de Amur over te steken op haar smalste plaats - in al deze beelden uit het dierenleven dat zich voor mijn ogen afspeelde, zag ik Wederzijdse Hulp en Wederzijdse Steun doorgevoerd in zo'n mate dat ik me afvroeg of het niet een eigenschap was van het grootste levensbelang was, voor de soort en voor haar verdere evolutie

Goed vertaald Siger.

[heeck]

. . . Doel van dit topic is te illustreren dat evolutie werkt in het voordeel van levensvormen die op uiteenlopende wijze hun kansen vergroten in toekomstige omgevingen.

De voorvaderen van de poolbeer hadden al een tikkeltje wit in hun vacht?
Of bedoel je dat bij stabielere omgevingen langzamer aanpassingsmechanieken voldoen, maar dat die bij snellere wijzingen in die omstandigheden tekort schieten?
Of bedoel je nog iets anders?

Roeland

[siger]

. . . Doel van dit topic is te illustreren dat evolutie werkt in het voordeel van levensvormen die op uiteenlopende wijze hun kansen vergroten in toekomstige omgevingen.

De voorvaderen van de poolbeer hadden al een tikkeltje wit in hun vacht?
Of bedoel je dat bij stabielere omgevingen langzamer aanpassingsmechanieken voldoen, maar dat die bij snellere wijzingen in die omstandigheden tekort schieten?
Of bedoel je nog iets anders?

Welke eukariotische eencellige, plant, dier, symbiose, leefgebied wordt geselecteerd door de natuur, en welke niet? Wat veranderende omstandigheden overleeft is geselecteerd.

Er bestaan tal van biologische systemen die geselecteerd zijn omdat ze beter "voorbereid waren" op veranderende omstandigheden. Zowat alle grote veranderingen in levensvormen beantwoorden daaraan. Het ontstaan van meercelligen is een in de loop van de evolutie "opgebouwde" eigenschap, die onder tal van verschillende omstandigheden (algen, tijgers, schimmels...) gunstig bleek. Ik weet niet of ijsberen wit zijn omdat een bruine beer muteerde in een sneeuwlandschap en de andere bruine beren stierven, maar heel veel zoogdieren in onze streken hebben een winter- en zomerkleur. Een sneeuwhaas wordt bijna helemaal wit in de winter, en de kleur van een kameleon past zich voortdurend aan. Hier zit wel een dubbele bodem in, want de kleur verandert om het systeem 'kameleon" te behouden. Een ander voorbeeld is dat toen vissen aan land kwamen hun vinnen zich blijkbaar heel snel in een veelheid aan vormen van poten konden ontwikkelen. Blijkbaar hadden ze een reserve aan mogelijkheden opgehoopt in de loop van honderd miljoen jaren.

Deze voorbeelden illustreren dat erfelijke kenmerken kunnen bestaan die eerst later, in andere omstandigheden tot uiting komen. Dat blijkt bijvoorbeeld ook in de ontwikkelingsbiologie (vb. embryologie) en in de specialisatie van lichaamscellen (men verwacht in de systems biology trouwens veel van de verbinding tussen evolutie en ontwikkeling, en een bioloog heeft hierboven al geopperd dat grote systeemwijzigingen net zouden werken waar een individu nog niet volgroeid is.

Blijkbaar kunnen levensvormen geselecteerd worden op de eigenschap zich te kunnen aanpassen. Dat wou ik hierboven dus zeggen.

[Fish]

Blijkbaar kunnen levensvormen geselecteerd worden op de eigenschap zich te kunnen aanpassen.

Klinkt nog niet helemaal lekker.
Het is een feit dat levensvormen geselecteerd worden op hun mogelijkheden zich aan veranderende omstandigheden aan te passen.

[Blues-Bob]

Klinkt nog niet helemaal lekker.
Het is een feit dat levensvormen geselecteerd worden op hun mogelijkheden zich aan veranderende omstandigheden aan te passen.

[zeurkous modus aan]
Mag ik "de" toevoegen aan "veranderende omstandigheden"?
En is het geselecteerd worden op hun mogelijkheden (wat naar mijn perceptie een doelmatigeid aangeeft) of vanwege een verschil / variatie in mogelijkheden (wat in mijn perceptie oorzakelijkheid aangeeft)?

Volgens is de volgende zin genuanceerder:

Het is een feit dat levensvormen geselecteerd worden door een variatie binnen een soort in mogelijkheden zich aan de veranderende omstandigheden aan te passen.

[zeurkous modus uit]

Groet,

Bob

[siger]

Waar het op neerkomt is: het geselecteerde is niet een gen met slechts twee toestanden (aan/uit) maar een reagerend systeem met een onbekend aantal toestanden.

Uit wat bestaat zo'n systeem? Uit eiwitten, fysische structuren, water, zouten, interne en externe natuurlijke krachten.... Het kan een cytoplasma zijn, een aap of een mierenvolk.

[heeck]

Blijkbaar kunnen levensvormen geselecteerd worden op de eigenschap zich te kunnen aanpassen. Dat wou ik hierboven dus zeggen.

Onaanpasbaarheid is een bijna akuut doodvonnis, dat is duidelijk.
Waar ik over viel is

. . . . die op uiteenlopende wijze hun kansen vergroten in toekomstige omgevingen.

omdat er geen vooruitziende blik bestaat en er alleen afscheid wordt genomen van al dat is overleden.
Er zijn makkelijk scenario's te bedenken waarbij de toevallig wel overlevenden toch slechte(re) kansen voor de toekomst hebben.
Beter dan al overleden zijn; dat wel.

Roeland

[Fish]

Waar het op neerkomt is: het geselecteerde is niet een gen met slechts twee toestanden (aan/uit) maar een reagerend systeem met een onbekend aantal toestanden.

Ik begrijp je als volgend: door druk kan het 'reagerend systeem' veranderen (genetisch) en vervolgens kan dit doorgegeven worden aan het nageslacht?
Swaab schrijft daar ook over in zijn boek.

[siger]

Waar ik over viel is

. . . . die op uiteenlopende wijze hun kansen vergroten in toekomstige omgevingen.

omdat er geen vooruitziende blik bestaat en er alleen afscheid wordt genomen van al dat is overleden.

Niemand beweert dat er een "vooruitziende blik is". Een stap in de evolutie kan best een organisme geschikt maken voor toekomstige omgevingen, zonder dat daar een vooruitziende blik bij nodig is. Er zijn geen creationisten in de omtrek, relax!

Laat me Lynn Margulis opvoeren, beetje vroeger dan ik er klaar voor ben. Dit als voorbeeld, want andere biologen deden verschillende maar gelijkaardige ontdekkingen (zie boven en later) en ik zoek er een heldere samenvattende formulering voor.

In 1965 stelde Lynn Margulis dat alle cellen met een kern (eukaryoten) ontstaan waren uit verschillende bacteriën (prokaryoten), waarbij een kleinere bacterie binnen de grotere leefde (symbiose) en op de duur haar kern werd. Deze theorie wordt tegenwoordige in wijde wetenschappelijke kring aanvaard.

Er ontstond een nieuw aanpasbaar systeem dat aan de basis lag van al de miljoenen soorten planten en dieren. Eukariotische cellen hebben dus hun kansen vergroot in toekomstige omgevingen, zonder enige vorm van voorzienigheid en zonder goddelijk plan.

Er zijn makkelijk scenario's te bedenken waarbij de toevallig wel overlevenden toch slechte(re) kansen voor de toekomst hebben.

Dat zal wel heel dikwijls zo zijn, aangezien we het over selectie hebben??

Wat denken jullie verder over het hierboven gegeven voorbeeld, dat vinnen heel snel konden evolueren naar aangepaste poten voor landdieren uit M. Kirschner J. Gerhart van Berkeley The Plausibility of Life: Resolving Darwin’s Dilemma ("de aannemelijkheid van leven, het oplossen van Darwin's dilemma")

[siger]

Ik begrijp je als volgend: door druk kan het 'reagerend systeem' veranderen (genetisch) en vervolgens kan dit doorgegeven worden aan het nageslacht?

Zo bedoel ik het ook, geloof ik.