داوکینز بر سر دوراهی: یا نظریه را طور دیگری تعریف کن یا با ریاضیات بجنگ
استفان مایر/ ترجمه: فریدون امام‌زاده شوشتری

اخیرا فرصتی پیدا کردم تا در دانشگاه تورونتو با لاورنس کراوس[۱]، کیهان‌شناس خداناباور، و دنی لامورو[۲]، تکامل‌گرای معتقد به خدا، بحثی داشته باشم. موضوع بحث ما این بود چه چیزی در پس همه چیز نهفته است: خدا، علم یا هستی؟[۳]. وسط بحث به خودم بالیدم چون متوجه شدم که ریچارد داوکینز، زیست‌شناس مشهور، احساس کرد لازم است در بحث کراوس با من به کمک دوستش بیاید. موضوع بحث کراوس و من این بود که آیا فرآیند تکامل به یک عنصر تصادفی غیرقابل حذف بستگی  دارد یا نه.

 به هر حال، بسیار باعث تعجب است که پروفسورداوکینز برای دفاع از کاریکاتور آشکارا ناقص و در نتیجه غیرقابل دفاع نظریه‌ی تکامل نئوداروینیستی استاندارد[۴] مورد توجه قرار می‌گیرد. داوکینز در بررسی سخنرانی من در تورنتو در وبلاگ جری کوین[۵]، که زیست‌شناسی تکاملی است، نوشت: «نظرات مایِر بسیارتعجب آور بود . . . این گونه افراد چه زمانی متوجه خواهند شد محاسبه‌ی میلیاردها روش ممکن برای جایگشت[۶] تصادفی[۷] چیزها کار بی‌ربطی است؟ به قول لاورنس این محاسبه‌ها بی‌ربط است، چرا که انتخاب طبیعی[۸] فرآیندی ” غیرتصادفی“[۹] است».^[۱]

بسیار خوب. البته، همان‌گونه که داوکینز به درستی تاکید می‌کند، انتخاب طبیعی فرآیندی «غیرتصادفی» است. میزان موفقیت تولید مثل به صفات موجودات[۱۰] هم بستگی دارد. با فرض یکسان بودن همه‌ی شرایط دیگر، آن‌هایی که واجد مزایای اصلح بودن هستند آن‌هایی را که فاقد این مزایا هستند بازتولید خواهند کرد. مورد تایید است. موافقم.

با این حال، روشن است که موضوع بیش از این که فقط مربوط به انتخاب طبیعی باشد به نظریه‌ی تکامل بستگی دارد. در واقع، نظریه‌ی تکامل نئوداروینیستی استاندارد شامل (۱) انتخاب طبیعی و/یا (۲) رانش ژنتیکی[۱۱] است که روی (۳) تغییرات و جهش‌های ژنتیکی تصادفی سازگار[۱۲] (از انواع مختلف) عمل می‌کند. افزون بر آن، از زمان داروین تاکنون فرض بر این بوده که انتخاب طبیعی برای حفظ آن تغییرات تصادفی‌ای «صورت می‌گیرد» یا عمل می‌کند که به موجوداتی که درمعرض آن تغییرات هستند مزیتی اصلح (یا کارکردی) داده شود. به علاوه، تنها «پس از» بروز چنین تغییرات (یا جهش‌های) سودمند کارکردی‌ای است که «انتخاب» صورت می‌گیرد. اصولا چه‌گونه ممکن است غیر از این باشد؟ انتخاب «باعث» بروز تغییرات جدید نمی‌شود، بلکه با غربال تغییرات تصادفی پیش آمده (مثلا جهش) «قطعا» باعث ایجاد تغییرات می‌شود. در دهه‌های متمادی سنت معمول نئوداروینیسم چنین بوده است.

از آن‌ چه گفته شد نتیجه می‌شود که انتخاب طبیعی، به عنوان نظریه‌ای برای تولید اطلاعات ژنتیکی جدید، هیچ کمکی به «تولید» توالی[۱۳]های پایه‌ای کارکردی DNA (یا اسید آمینه[۱۴]) نمی‌کند، بلکه «هنگامی که» این‌گونه توالی‌ها «ایجاد شده باشند» (آن هم درصورتی که این توالی‌ها مزیتی کارکردی ایجاد کرده باشند) تنها می‌تواند آن‌ها را «حفظ کند». به عبارت دیگر، مزیتی که قادر به سازگاری با محیط باشد ​​تنها «پس از» تولید ژن‌ها و پروتئین‌های کارکردی جدید ایجاد می‌شود؛ یعنی پس از چند جست‌وجوی جهشی تصادفی (احتمالا) موفقیت‌آمیز. نتیجه این که حتی اگر انتخاب طبیعی (درصورتی که جهش را انتخاب طبیعی در نظر نگیریم) فرآیندی غیرتصادفی باشد، نظریه‌ی تکامل «به عنوان یک کل» دقیقا به یک عنصر غیرقابل حذف تصادفی، یعنی فرآیندهای گوناگون جهش‌های فرضی یا مشاهده شده، بستگی دارد (در زیست‌شناسی تکامل، درمورد هیچ‌کدام از موارد بالا مخالفتی وجود ندارد. دو نفر از هواداران پروپاقرص کراوس و داوکینز، یعنی پروفسور لَری موران[۱۵] و پی. زد. مایِرس[۱۶]، از کراوس انتقاد کرده‌اند که چرا به غلط معتقد است نظریه‌ی نئوداروینی کاملا غیرتصادفی است، ضمن این که موران به‌طور خاص به کراوس ایراد می‌گیرد که چرا به عنوان منبع اطلاعات نادرستش به صورت بی‌قید و شرط به داوکینز متکی است).^[۲]

در هر صورت، نیاز به جهش‌های تصادفی برای تولید توالی‌های پایه یا آمینو اسیدی جدید، قبل از این‌که انتخاب طبیعی بتواند نقش داشته باشد، به این معنا است که معیارهای کمّی دقیق نادر بودن ژن‌ها و پروتئین‌ها در فضای توالی احتمالات، به میزان زیادی به ارزیابی توانی مرتبط هستند که ادعا می‌شود نظریه‌ی جهش-انتخاب دارد. درواقع، چنین معیارهای نادربودنی که به ‌صورت تجربی به دست آمده‌اند به میزان زیادی به ارزیابی قابل‌اعتماد بودن مکانیزم جهش–انتخاب، مرتبط هستند. مکانیزمی که به‌عنوان وسیله‌ای برای تولید اطلاعات ژنتیکی لازم برای ایجاد یک لایه‌ی پروتئینی[۱۷] جدید تعریف می‌شود. به علاوه، برمبنای برآوردهای تجربی، میزان نادر بودن (که اَکس^[۳]  آن را به طور محافظه کارانه ای برابر ۱  مورد در ۱۰۷۷ مورد و در محدوده‌ای مشابه با دیگران برآورد کرده است)^[۴]، تحلیلی که من در تورونتو ارایه کردم قطعا چالش بزرگی برای آن هایی است که ادعا می‌کنند مکانیزم جهش- انتخاب طبیعی وسیله‌ی مناسبی برای تولید اطلاعات ژنتیکی جدید فراهم می‌کند. البته روشن است که، دست‌کم، در مقادیری که برای تولید لایه‌های پروتئینی جدید کافی باشد.^[۵]

چرا چالشی بزرگ؟ زیرا پیش از آن که انتخاب طبیعی بتواند هرگونه نقش مهمی ایفا کند، باید جهش‌های تصادفی «به تنهایی» توالی‌های کارکردی «بسیار نادری» را در میان انبوه ترکیب‌های وسیعی از توالی‌های احتمالی تولید کنند (یا «درجست‌وجوی» این گونه توالی‌ها  باشند). علاوه بر این، همان‌طور که در بحث خودم در تورونتو مطرح کردم، و با جزییات بیش‌تری در کتابم با عنوان شک داروین^[۶]  نشان داد‌ه‌ام‌، هر رویداد تکراری در کل تاریخ چند میلیارد ساله‌ی حیات[۱۸] روی زمین، به جز کسر کوچکی (به طور دقیق ۱۰^-۳۵)[۱۹] از تعداد کل توالی‌های پایه نوکلئوتیدی یا آمینو اسیدی ممکن را که متعلق به یک لایه‌ی پروتئینی یا ژن منفرد کارکردی باشند تولید یا «جست‌وجو» نمی‌کند. بنابراین، شمار آزمایش‌هایی که باید برای فرآیند تکامل انجام گیرد (متناسب با شمار کل موجوداتی که تاکنون روی زمین وجود داشته‌اند، یعنی ۱۰۴۰ موجود) نسبت به شمار توالی‌های ممکنی که باید جست‌وجو شوند بسیار کم است. با توجه به شمارآزمایش‌هایی که باید جست‌وجو شوند، حتی با فرض این که زمان تکامل بسیارطولانی باشد، شمار حالات قابل انتخاب فراتر از حد معقولی است که انتظار داشته باشیم یک جست‌وجوی تصادفی بتواند به نتیجه برسد.

درست همان‌گونه که دزد در وقت تنگی که دارد باید برای پیدا کردن رمز یک قفل رمزدار رمزهای بسیار زیادی را امتحان کند، باید گفت درتاریخ شناخته شده‌ی حیات روی زمین، «احتمال» شکستِ نظریه‌ی جهش و انتخاب برای تولیدِ حتی یک ژن یا پروتئین جدید «بسیار بیش‌تر از احتمال» موفقیت آن است. نتیجه آن که نظریه‌ی نئوداروینیستی -با تکیه بر جست‌وجوی جهش‌های تصادفی «برای تولید» توالی‌های ژنی جدید- در زمان طولانی‌ای که از تکامل می‌گذرد، نظریه‌ی قابل قبولی برای تولید اطلاعات لازم حتی برای یک لایه پروتئین جدید نیست، چه رسد به تولید اطلاعات برای یک شکل حیوانی جدید. اگر از زاویه‌ی دیگری به موضوع نگاه کنیم، به احتمال «بسیار زیاد» این فرضیه که جست‌وجویی تصادفی (براساس واقعیاتی که درباره‌ی انتخاب طبیعی می‌دانیم) قطعا اطلاعات ژنتیکی لازم برای نوآوری ریخت‌‌شناسانه[۲۰] در تاریخ حیات را تولید کرده است بیش‌تر «نادرست» به نظر می‌رسد تا درست. این یکی از دلایلی است که نشان می‌دهد چرا امروزه بسیاری از زیست‌شناسان تکاملی جریان اصلی نظریه‌ی نئوداروینیسم را کنار گذاشته و برای توضیح نوآوری‌های اساسی در تاریخ حیات به دنبال نظریه‌های تکاملی دیگری هستند.^[۷]

منبع:

https://stephencmeyer.org/2016/03/25/dawkinss-dilemma/

یادداشت‌ها:

1.  متن کامل نوشته‌ی داوکینز به شرح زیر است: نظرات مایِر بسیار تعجب آوربود، نه به خاطر این که میگرن دارد، بلکه به دلیل محتوای سخنرانی‌اش که «پیش از» بیماری میگرن نوشته بود. این گونه افراد چه زمانی متوجه خواهند شد محاسبه ی میلیاردها روش ممکن برای جایگشت تصادفی چیزها کار بی‌ربطی است؟ به قول لاورنس، این محاسبه‌ها بی‌ربط است، زیرا انتخاب طبیعی فرآیندی «غیر تصادفی» است. به نظر می‌رسد این آقایان به این نتیجه رسیده‌اند که اگر رد کردن تکامل به همین راحتی باشد هیچ دانشمندی تکامل را جدی نمی‌گیرد. آیا آن‌ها واقعا فکر می‌کنند ما خیلی احمق هستیم، یا این که با بدبینی نقش بازی می‌کنند و در حالی که به خوبی می‌دانند که این اعداد نامربوط هستند مخاطب ساده لوح را با اعداد بزرگی مانند ۱۰^۷۷[۲۱] خیره می‌کنند؟
2.  موران در وبلاگ خود Sandwalkblog نوشت: «درطول این مناظره، استفان مایِر برماهیت تصادفی تکامل و -به گفته‌ی او- ناتوانی آن برای دست‌یابی به لایه‌‌های پروتئینی و اطلاعات جدید در مدت زمان معقول تاکید کرد. کراوس این استدلال را که مبتنی بر فراوانی جهش‌ها بود اشتباه متوجه شد و کوشش کرد استدلال مایِر را با اشاره به این که تکامل تصادفی نیست بلکه انتخاب طبیعی آن را هدایت و سامان دهی می‌کند رد کند. مایِر با خاطر نشان کردن این که موضوع احتمال جهش‌ها است و نه احتمال تثبیت پس از رخ دادن جهش، اشتباه او را تصحیح کرد. (این مناظره مصادف با زمانی بود که مایِر با بیماری میگرن خود دست و پنجه نرم می‌کرد و  بنابراین کارخود را آن‌طور که می‌توانست خوب انجام نداد). کراوس به صورت اتفاقی و خیلی گذرا به انتخاب طبیعی و این واقعیت که تکامل تصادفی نیست تاکید کرد. این دیگر شرم‌آور بود. به نظرم کراوس بیش‌تر اطلاعات خود را در مورد تکامل از ریچارد داوکینز گرفته است و بنابراین احتمالا چیزی در مورد رانش ژنتیکی تصادفی یا پیش‌آمدهای احتمالی تاریخی یا هر یک از ویژگی‌های دیگر تاریخ حیات که باعث می‌شود حیات «تصادفی» (به معنای مصطلح از تصادفی بودن) باشد، نمی‌داند».
3. Axe, Douglas. “Estimating the Prevalence of Protein Sequences Adopting Functional Enzyme Folds.” Journal of Molecular Biology۳۴۱ (۲۰۰۴): ۱۲۹۵-۱۳۱۵.
4. Reidhaar-Olson, John, and Robert Sauer. “Functionally Acceptable Solutions in Two Alpha-Helical Regions of Lambda Repressor.” Proteins: Structure, Function, and Genetics ۷ (۱۹۹۰): ۳۰۶-۱۶; Yockey, Hubert P. “A Calculation of the Probability of Spontaneous Biogenesis by Information Theory,” Journal of Theoretical Biology۶۷ (1977c): 377-98; Yockey, Hubert. “On the Information Content of Cytochrome C,” Journal of Theoretical Biology۶۷ (1977b) 345-376.
5.  برای توضیح این که چرا لایه‌های پروتئینی واحد بنیادین نوآوری مورفولوژیکی را نشان می‌دهند نگاه کنید به: استفان سی. مایر، شک داروین (سان فرانسیسکو: هارپروان، ۲۰۱۴)، صفحات  ۱۸۹  تا۱۹۲. تثبیت یک لایه‌ی پروتئینی جدید نیاز به یک زنجیره‌ی پلی پپتیدی[۲۲] طولانی با توالی اسیدآمینه‌ی بسیار ویژه دارد. به دلیل ترکیب پیچیده‌ی شیمیایی زنجیره‌هایی که دارای  طول کافی برای  تثبیت یک لایه ی پروتئینی هستند، بسیار غیرمحتمل است حالتی پیش بیاید که یک جست‌وجوی جهشی تصادفی یک لایه‌ی پروتئینی جدید ایجاد کند، اگرچه جهش و انتخاب طبیعی قطعا گاهی  لایه‌های از پیش موجود را بهینه می‌کنند. نتایج محاسبات اَکس که نشان می‌دهند توالی‌های آمینواسیدی کارکردی‌ که قادر به ایجاد یک لایه‌ی پروتئینی جدید باشند، نادرند، این نتیجه گیری را به صورت تجربی تایید می‌کند. نگاه کنید به

Axe, D., & Gauger, A. (2015). “Model and Laboratory Demonstrations That Evolutionary Optimization Works Well Only If Preceded by Invention — Selection Itself Is Not Inventive,” BIO-Complexity(۲۰۱۵).

6. Darwin’s Doubt, pp. 201-208
7. زیست‌شناسانی که در حال حاضر سعی می‌کنند نظریه‌ی تکامل را اصلاح کنند تقریبا بدون استثنا بر این باورند که برای این منظور احتمالا باید مجموعه‌ی گسترده‌ای از تغییرات تصادفی‌ای را جست‌وجو کنند که به وقوع پیوسته ولی نا‌موفق بوده‌اند. دلیل آن ها این است که یک جست‌وجوی تصادفی (بی‌جهت[۲۳]‌) بسیارضعیف است و با توجه به محدودیت زمان، باعث کُندی فرایند مکان‌یابی جزایر کاربردی‌ای می‌شود که انتخاب طبیعی می‌تواند روی آن‌ها عمل کند. اوایل سده‌ی بیستم عبارت بامعنایی از هوگو دِ فریس، گیاه‌شناس هلندی، ورد زبان‌ها بود که امروزه هم معمولا آندره آس واگنر، نظریه‌پردازدانشگاه زوریخ، آن را نقل می‌کند: «ممکن است انتخاب طبیعی بقای اصلح[۲۴] را توضیح دهد، اما نمی‌تواند ظهور اصلح را توضیح دهد». کار اخیر خود واگنر با چیزی شروع می‌شود که خودش آن را اعداد «فوق نجومی»[۲۵] می‌نامد؛ اعدادی که ناشی از مشکل مکان‌یابی یک توالی پروتئین عملکردی جدید (که با استفاده از جست‌وجوی تصادفی تولید شده باشد) دربین همه‌ی توالی‌های ممکن است. او می‌نویسد: «اگر از زمانی که حیات آغاز شد در هر یک ثانیه هزار میلیارد موجود مختلف به صورت آزمایشی یک رشته اسید‌آمینه را تولید می‌کردند ممکن بود کسر کوچکی از۱۰^۱۳۰[۲۶] رشته اسیدهای آمینه‌ی بالقوه را تولید کنند. این موجودات هرگز یک رشته اُسپین[۲۷] را پیدا نمی‌کردند. برای چیدمان مولکول‌ها حالات بسیارگوناگونی وجود دارد و زمان هم تقریبا کافی نیست» (نگاه کنید به اِی. واگنر، ظهور اصلح: حل بزرگ‌ترین معمای تکامل[۲۸] [نیویورک:  Penguin, 2014]، ص ۱۴). دریکی ازمقالات اصلی همین هفته‌ی[۲۹] مجله‌ی نیوساینتیست این پرسش مهم مطرح شده است که: «هرفرآیندی که صرفا بر اساس تغییرات تصادفی به نتیجه برسد باید تغییرات بالقوه‌ی بسیار زیادی را مورد آزمایش قراردهد. پس با توجه به اندازه‌های جمعیت و تعداد نسل‌های موجود، چه‌گونه انتخاب طبیعی به این سرعت از پس پیدا کردن چنین راه‌حل‌های خوبی برای مشکل بقا برمی‌آید؟». سپس این مجله به نظرات ریچِارد واتسون[۳۰]، نظریه‌پرداز تکامل دانشگاه ساوتهمپتون، صحه می‌گذارد که معتقد است تکامل به شیوه‌ای شبیه به «حل هوشمندانه‌ی مسئله» این راه‌حل‌ها را «یاد می‌گیرد» (نگاه کنید به آر. واتسون و اِ. ساتمَری[۳۱]، «تکامل چگونه یاد می‌گیرد؟»، گرایش‌ها درشناخت محیط زیست و تکامل، شماره‌ی ۳۱ [۲۰۱۶]: صص۱۴۷ تا ۱۵۷). واتسون و ساتمری معتقدند که برای توضیح بهتر موضوع این تغییر در دیدگاه ضروری است، زیرا در «نظریه‌ی تکاملی کنونی، غیرممکن به نظر می‌رسد که انتخاب طبیعی بتواند آن چه را که در محیط‌های انتخابی جدید لازم است، پیش‌بینی کند» زیرا بنابر تعریف، جست‌وجوی تصادفی چیزی را پیش‌بینی نمی‌کند. واتسون و ساتمری نتیجه می‌گیرند که «ما معتقدیم این تغییر دردیدگاه به طور بالقوه بهتر توضیح می‌دهد که چه‌گونه نتیجه‌ی فرایند تغییرات تصادفی و انتخاب،”طرح‌های آشکارا هوشمندانه‌ای“ است که اجرا می شوند». البته تاکید از من است، گرچه این عبارت به اندازه‌ی کافی گویا است. برای مثال‌های بیش‌تر از نارضایتی عمیق از نظریه‌ی نئوداروینی در زیست‌شناسی تکاملی نگاه کنید به:

Shapiro, James A. “A 21st Century View of Evolution: Genome System Architecture, Repetitive DNA, and Natural Genetic Engineering.” Gene ۳۴۵ (۲۰۰۵): ۹۱-۱۰۰; Kauffman, Stuart A. The Origins of Order: Self-Organization and Selection in Evolution (Oxford: Oxford University Press, 1993); Lynch, Michael. “The Frailty of Adaptive Hypotheses for the Origins of Organismal Complexity.” Proceedings of the National Academy of Sciences USA۱۰۴ (۲۰۰۷): ۸۵۹۷-۶۰۴; Müller, Gerd B., and Stuart A. Newman. “Origination of Organismal Form: The Forgotten Cause in Evolutionary Theory.” Origination of Organismal Form: Beyond the Gene in Developmental and Evolutionary Biology, edited by G. B. Müller and S. A. Newman, 3-10 (Cambridge, MA: MIT Press, 2003)

[۱] Lawrence Krauss

[۲] Denis Lamoureux

[۳] What’s Behind It All? God, Science, and the Universe

[۴] standard neo-Darwinian evolutionary mechanism

[۵] Jerry Coyne

[۶] permutation

[۷] random

[۸] natural selection

[۹] nonrandom

[۱۰] organisms

[۱۱] genetic drift

[۱۲] adaptively random genetic variations and mutations

[۱۳] sequence

[۱۴] amino acid

[۱۵] Larry Moran

[۱۶] P.Z. Myers

[۱۷] protein fold

[۱۸] life

[۱۹]  یعنی کسری که صورت آن ۱ است و مخرج آن ۱ با ۳۵ بار صفر جلوی آن. بنابراین با توجه به این که یک میلیون شش صفر و یک میلیارد نُه صفر دارد یعنی از صد میلییون میلیارد میلیارد میلیارد حالت یک مورد. م

[۲۰]  Morphological (ریخت شناسانه) و morphology  (ریخت شناسی)

[۲۱]  یعنی  ا و جلو آن ۷۷ بارصفر. م

[۲۲] polypeptide

[۲۳] undirected

[۲۴] survival of the fittest

[۲۵] hyperastronomical

[۲۶]  یعنی ا و  ۱۳۰ صفر جلو آن. م

[۲۷]  ospin: گروهی از پروتئین‌ها که درحس بینایی موثرهستند. م

[۲۸] , The Arrival of the Fittest: Solving Evolution’s Greatest Puzzle

[۲۹]  منظور نویسنده مجله‌ی نیوساینتیست، مورخ ۲۲ مارس ۲۰۱۶ است. م

[۳۰] Richard Watson

[۳۱] E. Szathmáry