Rappeutumisteoria

24.07.2007

1. JOHDANTO

Ihmiset ovat tarkastelleet luontoa jo tuhansia vuosia muodostaen erilaisia selityksiä havaitsemilleen tosiasioille. Kysymys eliöiden alkuperästä on askarruttanut ihmisiä jo pitkään, ja sitä selittämään on muodostunut jo varhain kaksi kilpailevaa käsitystä.

Monilla kreikkalaisilla filosofeilla ja jo muinaisilla babylonialaisilla oli erilaisia kehitysmyyttejä, jotka olivat hyvin suurpiirteisiä kuvauksia eliöiden yhteisestä polveutumisesta ja ihmisen kehityksestä alemmista elämänmuodoista. Kilpaileva näkemys löytyy mm. juutalaiskristillisestä traditiosta, jonka mukaan Jumala loi eliöt jo alussa täysin valmiina, eivätkä ne ole sen jälkeen muuttuneet yhden tyyppisestä toiseksi.

Länsimaisen luonnontieteen kehityksen myötä ihmisiä alkoi entistä enemmän kiinnostaa eliöissä sukupolvien myötä tapahtuvat muutokset. Vuonna 1859 englantilainen luonnontieteilijä Charles Darwin julkaisi darwinismina tunnetun evoluutioteoriansa, jossa kreationisti Edward Blythin keksimä luonnonvalinta toimi kehitystä ohjaavana tekijänä.

Nykyinen uusdarwinistinen evoluutioteoria syntyi, kun darwinismi yhdistettiin 1900-luvun genetiikan löytöihin. Uusdarwinismi törmää kuitenkin lukuisiin ongelmiin yrittäessään selittää eliöiden kehitystä ja monimutkaisuutta.

Tässä artikkelissa esitellään kreationismin mukainen malli eliöissä tapahtuvasta muutoksesta. Esitämme, että se vastaa paremmin havaintoja kuin kilpailevat teoriat.

2. TERMINOLOGIAA

Teorian ymmärtämiseksi määrittelemme aluksi muutaman oleellisen termin:

2.1 Geneettinen informaatio

Geenien ja muiden mahdollisten perintötekijöiden kantama, yleensä jälkeläiselle siirtyvä perinnöllinen informaatio.

2.2 Luonnonvalinta

Ympäristöönsä sopeutuneimpien yksilöiden menestyminen muita paremmin ekologisessa kilpailussa ja jälkeläisten tuottamisessa, luonnollinen valikoituminen.

Jälkeläisten ylituotannon ja ravinnon sekä muiden välttämättömien resurssien rajallisuuden takia luonnossa syntyy saman lajin yksilöiden kesken jatkuva eloonjäämisen kilpailu. Kilpailun voittaa se, joka onnistuu tuottamaan eniten lisääntymiskykyisiä jälkeläisiä.

Luonnonvalinta karsii ne yksilöt, joilla on heikoimmat mahdollisuudet siirtää geeninsä seuraavalle sukupolvelle. Valinta myös suosii yksilöitä, joilla on muita paremmat mahdollisuudet lisääntyä, jolloin näiden yksilöiden geenit pääsevät suuremmalla todennäköisyydellä leviämään populaatioon.

Lyhyellä tähtäimellä sillä ei ole merkitystä, onko valinnan suosima ominaisuus perinnöllinen, mutta vain perinnölliset ominaisuudet osallistuvat valintaan myös seuraavalla sukupolvella, ja näin valinta levittää perinnölliset ominaisuudet populaatioon.

2.3 Mutaatio

Muutos geneettisessä materiaalissa. Muutos voi ilmetä DNA:ssa piste-, kromosomi- tai kromosomistomutaationa. Mutaatio voi olla luonnonvalinnan kannalta haitallinen tai hyödyllinen, tai se voi olla valinnan suhteen neutraali, jolloin sillä ei ole havaittavaa vaikutusta yksilön valintaetuun. Mutaatiot voidaan siis jakaa myös haitallisiin, hyödyllisiin ja neutraaleihin.

2.4 Aidosti hyödyllinen mutaatio

Mutaatio, joka on luonnonvalinnan kannalta hyödyllinen ja samalla tuottaa uudenlaisen toiminnallisen emäsjärjestyksen sisältävää geneettistä materiaalia, jonka tuotteena on entistä täsmennetymmin tai tarkemmin toimiva geenituote (kuten proteiini tai ribotsyymi). Mutaatio siis antaa samalla valintaedun ja lisää geneettistä informaatiota. Kts. myös Rappeutumisteoriaan tarkennus.

2.5 Rappeutumissopeutuminen

Mikäli mutaatio antaa eliölle valintaedun esimerkiksi auttamalla eliötä pärjäämään tai ylipäätään säilymään elossa muuttuneessa ympäristössä (esim. bakteeri antibioottipitoisessa ympäristössä) niin että mutaatio leviää koko populaatioon, voidaan sanoa, että kyseinen eliöpopulaatio on sopeutunut kyseiseen ympäristöön.

Mikäli sama mutaatio vähentää geneettisen informaation määrää esim. tuhoamalla geneettistä materiaalia, sopeutunut populaatio on geneettisesti rappeutuneempi kuin edeltäjänsä, joilla ei ollut kyseistä mutaatiota. Voidaan siis puhua rappeutumissopeutumisesta.

2.6 Rappeutumislajiutuminen

Kun alkuperäinen populaatio jakaantuu (esim. kahdeksi) osapopulaatioksi, tulee eri populaatioihin yleensä erilaiset alleelit, joten osapopulaation geneettinen variaatio on pienempi kuin alkuperäisen emopopulaation. Mikäli osapopulaatioon päätyy jostain geenistä ainoastaan rappeutuneita alleeleita, se on geneettisesti emopopulaatiota rappeutuneempi (köyhempi).

Mikäli osapopulaatiot pysyvät erillään toisistaan riittävän pitkän aikaa, niissä tapahtuu myös erilaisia mutaatioita. Näistä kahdesta seikasta johtuen osapopulaatiot voivat muuttua ajan saatossa niin erilaisiksi, että eivät enää kykene lisääntymään kohdatessaan. Biologisen lajimääritelmän mukaan tällöin kyseessä on kaksi eri lajia. Näin kantalaji voi lajiutua kahdeksi tai useammaksi tytärlajiksi.

3. PÄÄARGUMENTIT

Maapallolla esiintyy valtava määrä erilaisia eliöitä, jotka voidaan luokitella esim Carl von Linnen aikoinaan kehittämän järjestelmän mukaisesti lajeihin ja sukuihin. Yksittäinen eliö tuottaa yleensä jälkeläisiä, joista voidaan havaita, että ne muistuttavat merkittävissä määrin niiden alkuperänä toiminutta/toimineita eliöitä, olematta kuitenkaan täsmälleen samanlaisia.

Suvuttomasti lisääntyvillä eliöillä voi esiintyä kloonilinjoja, mutta suvullisesti lisääntyvillä eliöillä jälkeläiset eroavat vanhemmistaan (P-polvi) jo ensimmäisessä jälkeläispolvessa (F1-polvi). Nämä erot ilmenevät eri tavoin, mm. ulkomuodossa (esim. silmien väri, korvien muoto) tai tominnallisena ominaisuutena (esim. antibioottiresistenssinä).

Eliö välittää informaation rakenteestaan perinnöllisen materiaalin muodossa, ja tällaisena materiaalina toimii lähes yksinomaan eliön DNA. Hankitut ominaisuudet (esim. hyvä fyysinen kunto, soittotaito) eivät pääsääntöisesti periydy, vaan DNA:n sisältämä geneettinen informaatio ja ympäristö määrittävät jälkeläistenkin ominaisuudet.

 

Informaatiota lisäävistä mutaatioista ei ole havaintoja, mutta sen sijaan tunnetaan paljon informaatiota tuhoavia mutaatioita, jotka tuottavat samalla valintaedun.

 

Geneettinen informaatio voi myös muuttua mutaatioiden seurauksena. Informaatiota lisäävistä mutaatioista ei ole havaintoja, mutta sen sijaan tunnetaan paljon informaatiota tuhoavia mutaatioita, jotka tuottavat samalla valintaedun.2

Osa mutaatioista ei muuta informaation määrää, mutta niillä voi olla vaikutusta valintaetuun. Neutraali kehitys/evoluutio ei auta mikäli päämääränä olisi tuottaa uudenlaista geneettistä informaatiota. Se auttaa tuottamaan neutraalia muutosta populaatioon, mutta se ei kykene tuottamaan monimutkaista toiminnallista informaatiota.

Ilman luonnonvalinnan ohjausta neutraali kehitys/evoluutio on täysin sokea prosessi, joka ei tuota geneettistä informaatiota yhtään sen paremmin kuin valintakaan. Tästä seuraa, että mutaatioiden kasautuessa geneettinen informaatio rappeutuu, eli ajan myötä geneettisen informaation määrä on trendinä laskeva.

4. ENNUSTEET

Teoriasta voidaan johtaa mm seuraavat ennusteet:

4.1 Virheetön alkueliö tai alkueliöt

Koska geneettisen informaation trendi on laskeva, ajassa taaksepäin kuljettaessa se on tietysti nouseva, eli virheiden määrä on vähenevä. Voidaan siis olettaa, että tarpeeksi kauas ajassa taaksepäin mentäessä tulee vastaan tilanne, jossa geneettisten virheiden määrä on nolla.

Koska useat todisteet viittaavat siihen, että kaikki eliöt eivät ole sukua toisilleen, voidaan olettaa alkueliöitä (archaebaramineja3) olleen useita tuhansia tai jopa miljoonia. Muutaman tuhannen vuoden rappeutuminen ei kuitenkaan välttämättä näy eliöiden morfologiassa mainittavina muutoksina, joten geneettistä rappeutumista ei voida havaita fossiiliaineistossa.

Rappeutumisteoria ei edellytä vanhempien fossiilien morfologian olevan monimutkaisempi kuin nuorempien, mutta se kyllä mahdollistaa sen. Morfologisen tason rappeutumista on myös havaittu tapahtuvan luonnossa. Esimerkiksi riikinkukon höyhenpeitteen kuviointi saattaa yksinkertaistua, kuten kongonriikinkukolla on ilmeisestikin tapahtunut.

4.2 Trendin jatkuminen

Jos geneettisen informaation määrä on ollut elämän koko historian ajan laskeva, ei ole mitään syytä olettaa, että informaation määrä kääntyisi nousuun tulevaisuudessa.

4.3 Sukupuuttoon kuolemiset

Informaation vähentyessä eliöistä tulee pitkällä tähtäimellä lopulta elinkelvottomia, vaikka mutaatio voi yksittäisellä askeleella lisätä eliön kykyä tuottaa enemmän jälkeläisiä vallitsevissa olosuhteissa.

Luonnonvalinta ei kykene estämään rappeutumista, koska luonnonvalinta kohdistuu eliöihin nimenomaan mutaation hyödyllisyyden eikä geneettisen informaation määrän kautta. Luonnonvalinta ei siis näe muutoksen geneettistä luonnetta, vaan ainoastaan sen vaikutuksen eliön ominaisuuksiin.

Tutkituista valinnan suosimista mutaatioista kaikki ovat olleet geneettistä materiaalia tuhoavia tai geenituotteen spesifisyyttä vähentäviä. Jotta informaatio voisi valinnan vaikutuksesta lisääntyä, tulisi informaatiota lisääviä mutaatioita olla enemmän, kuin valinnan suosimia rappeuttavia mutaatioita, mutta tällaisia mutaatioita ei ole havaittu.

Meillä ei ole edes perusteita olettaa, että valinta automaattisesti suosisi informaatiota tuottavaa mutaatiota sellaisen ilmaantuessa, vaan valinta tapahtuisi edelleenkin ainoastaan ulkoisten olosuhteiden perusteella.

Todennäköisesti informaatiota lisäävistä mutaatioista selvä enemmistö olisi valinnan kannalta haitallisia. Niitä täytyisi siis olla valtavasti, ennen kuin joukkoon sattuisi yksi valintapositiivinen muutos. Näitä valintapositiivisia informaatiota lisääviä mutaatioita tulisi edelleen olla huomattavat määrät, jotta informaation määrä voisi ajan myötä kasvaa. 

Luonnonvalinta ei siis kykene tuottamaan uudenlaista geneettistä materiaalia, eikä edes ylläpitämään olemassaolevaa, vaan parhaimmillaan se hidastaa ja ohjaa geneettisen materiaalin rappeutumista.

Geneettisen rappeutumisen nopeus riippuu hyvin paljon populaatioihin vaikuttavista valintapaineista, eli tasaava valinta voi ylläpitää genomia verraten hyvin, kun vertaa esimerkiksi gepardiin, jolla voimakas äärimmäistä nopeutta suosinut valintapaine on köyhdyttänyt genomin hyvinkin tiukalle.

Samankaltainen ilmiö on havaittavissa ihmisillä, eli kun populaatio voi kasvaa periaatteessa rajattomasti, on valintapaineita huomattavasti vähemmän, jonka seurauksena tasaava valinta ei ylläpidä genomia, vaan geenipooliin tulee paljon uusia rappeutuneita alleeleita, kuten perinnöllisiä sairauksia ja muuta haitallista, jotka tavallisesti karsiutuisivat valinnan vaikutuksesta.

 

Kaikki havaittu muutos joko rappeuttaa genomia tai ylläpitää sitä, mutta varsinainen kehitys on niin kyseenalaista, että on luvallista kyseenalaistaa synteettisen evoluutioteorian selitysvoima.

 

Jos genomin köyhtyminen jatkuu tarpeeksi pitkään, muutos voi ajaa populaation sukupuuttoon. Kaikki havaittu muutos joko rappeuttaa genomia tai ylläpitää sitä, mutta varsinainen kehitys on niin kyseenalaista, että on luvallista kyseenalaistaa synteettisen evoluutioteorian selitysvoima.

Jos elinolosuhteet muuttuvat vaikeammiksi, saattaa geenipooli siinä mielessä puhdistua, että populaation alleelien kesken tapahtuu karsintaa, ja esimerkiksi geneettiset sairaudet karsiutuvat, jos niiden alleelit eivät ole levinneet koko populaatioon. Genomi tietysti sietää jonkin verran virheitä, mutta jos voimakas valintapaine ahdistaa populaatiota tarpeeksi kauan, on sillä suuri riski kuolla sukupuuttoon.

5. HUOMIOITAVAA

Alkueliöiden (archaenbaraminien) alkuperä. Rappeutumisteoria ei käsittele kysymystä "abiogeneesin", archaebaraminien alkuperästä.

6. AVOIMIA KYSYMYKSIÄ

Rappeutumisen nopeus. Tästä on jo jotain havaintoja yksittäisillä eliöillä  lyhyellä aikavälillä, mutta koko eliökunnan rappeutumisen tarkan nopeuden selvittäminen edellyttää pitkäaikaisia, laajoja ja kattavia tutkimuksia.

7. FALSIFIOITAVUUS

Tieteellisenä teoriana tämä teoria on periaatteessa falsifioitavissa, esim osoittamalla, että informaation määrän trendi on kasvava.