“Yksinkertaisilla” simpukoilla on silmät, jotka hämmentävät Darwinia

toimittaja Jerry Bergman, PhD

Darwin on kuuluisa siitä, että hän myönsi, että monimutkaisten rakenteiden synty sai hänet voimaan pahoin: The Origin of Species -teoksessa lukee:

“Olettaa, että silmä kaikkine jäljittelemättömine keksintöineen tarkennuksen säätämiseksi eri etäisyyksille, erilaisten valomäärien läpäisemiseksi ja sfäärisen ja kromaattisen aberraation korjaamiseksi olisi voinut muodostua luonnollisen valinnan tuloksena, tuntuu, tunnustan vapaasti, mitä suurimmassa määrin absurdilta.”

Darwin spekuloi sitten ajatuskokeella kuvitellakseen uskottavan tapahtumasarjan, jos ajateltaisiin taaksepäin selkärankaisen silmästä yksinkertaiseen silmään:

Järkikin sanoo minulle, että jos voidaan osoittaa, että yksinkertaisesta ja epätäydellisestä silmästä monimutkaiseen ja täydelliseen silmään on olemassa lukuisia asteita, joista jokainen aste on hyödyllinen omistajalleen, kuten varmasti tapahtuu; jos lisäksi silmä aina vaihtelee ja vaihtelut periytyvät, kuten niin ikään varmasti tapahtuu; ja jos tällaiset variaatiot ovat hyödyllisiä jollekin eläimelle muuttuvissa elinolosuhteissa, niin vaikeutta uskoa, että täydellinen ja monimutkainen silmä voisi muodostua luonnonvalinnan avulla, vaikka mielikuvituksemme onkin ylitsepääsemätön, ei pitäisi pitää teorian kumoamisena.

Ongelmana on, että päättely taaksepäin menneisyyteen on subjektiivista ja helppoa. Vaikeaa on järkeillä eteenpäin tulevaisuuteen. Darwinin esittämät ‘ajatusskenaariot’ eivät ole todisteita eivätkä todistusaineistoa. Darwin oletti, että normaalit “variaatiot” tarjoaisivat tarvittavan materiaalin silmäpilkkujen kehittyessä selkärangattomiksi silmiksi. Nykyaikaisen kokeellisen tietämyksemme mukaan mutaatiot ovat ainoa mahdollinen variaatioiden lähde, joka voisi tehdä sen, mitä Darwin ehdotti; nimittäin tuottaa “täydellisen ja monimutkaisen silmän”. Tiedämme nykyään, että mutaatiot eivät tuota, vaan vahingoittavat, ja vahingot vievät organismeja pois Darwinin mielikuvituksellisesta skenaariosta, jossa evoluutio etenee ylöspäin.

Epäilemättä tämä Darwinin huoli juontui siitä, että hän oli lukenut William Paleyn teosta, jota häneltä vaadittiin Cambridgessä opiskelijana ja jonka lukemisesta hän myönsi nauttineensa. Nuorena Darwin oli nimellisesti kristitty ja hyväksyi suuren osan Paleyn luonnollisesta teologiasta, jossa Jumalan olemassaoloa perusteltiin kaikkialla ympärillämme olevan suunnittelun todisteilla. Darwin kirjoitti 22. marraskuuta 1859 päivätyssä kirjeessään John Lubbockille: “En usko, että olen tuskin koskaan ihaillut kirjaa enempää kuin Paleyn Luonnollista teologiaa. Olisin melkein aiemmin voinut sanoa sen ulkoa.” Kaikki tämä muuttui pian: hänen Origin of Species -kirjansa oli suurelta osin yritys kumota Paleyn “Kelloseppä”-analogia. Professori Williams tekee selväksi, että

Darwin yritti hävittää luonnollisen teologian kumoamalla William Paleyn samannimisen kirjan, jossa argumentoitiin luonnon näennäisestä suunnittelusta Suunnittelijaan. Darwin rakensi On the Origin of Species -kirjan Paleyn rakenteen ja sisällön pohjalta, mutta asetti tämän argumentin päälaelleen. Nykyiset biologit pyrkivät saattamaan teurastuksen päätökseen kutsumalla uskontoa meemiksi, joka tarttuu meihin, epifenomenaaliseksi taikauskoksi ja darwinistiseksi sopeutumiseksi – mutta uskonto ei voi olla kaikkia näitä asioita ilman ristiriitaa.

Uutta tutkimusta simpukan silmistä

Yllämainittujen Darwinin järkeistämisen falsifioivien ongelmien lisäksi tiedämme nykyään, että niin sanotut yksinkertaiset silmät eivät ole suinkaan yksinkertaisia, vaan ne ovat jollakin tapaa monitahoisemman monimutkaisia kuin niin sanotut korkeimmaksi kehittyneet, kehittyneemmät, silmätyypit. Eräässä katsauksessa kampasimpukan silmiä käsittelevässä uudessa artikkelissa todettiin, että niiden silmät “toimivat kaukoputkien tapaan ja ovat jopa monimutkaisemmat kuin tutkijat aiemmin tiesivät”. Kampasimpukka on yleisnimitys jollekin lukuisista suolaisen veden simpukkalajeista tai meren simpukoista, joita kutsutaan yleisesti myös simpukoiksi. Tutkija lisäsi, että kampasimpukoilla “on jopa 200 pientä silmää niiden kuoren reunalla, vaikka tutkijat eivät vieläkään tiedä tarkalleen, miten ne kaikki toimivat yhdessä nilviäisten auttamiseksi.” Toinen tutkija lisäsi: “Yli puolen vuosisadan ajan matalan kampasimpukan lukuisat peilisilmät ovat jatkuvasti hämmästyttäneet meitä visuaalisilla omituisuuksillaan. Viimeisin yllätys on itse peili, joka osoittautuu poikkeukselliseksi optiseksi ihmeeksi.”

Vain kolme suunnitteluratkaisua on olemassa, joilla silmään tuleva valo voidaan keskittää verkkokalvolle. Yleisin on linssi, jollaista käytetään ihmisen silmissä, ja toinen hyvin harvinainen ratkaisu on pieni aukko, jota kutsutaan tappireikä “linssiksi”, jossa nuppineulan kokoinen aukko taivuttaa valoa ja toimii karkeana linssinä, joka toimii samalla tavalla kuin tappireikäkamera. Esimerkkinä tästä ovat Nautilus-suvun syvänmeren pääjalkaiset. Kolmas ratkaisu, jossa käytetään peilejä, jotka toimivat kuin heijastava kaukoputki, on käytössä joissakin syvänmeren kaloissa ja äyriäisissä sekä kampasimpukassa Pecten.

Kampasimpukoissa, “joiden merkilliset silmät ovat olleet vuosikymmenien ajan jatkuva yllätyksen aihe, tämä peili on kovera ja se fokusoi kuvan päällekkäiselle verkkokalvolle heijastamalla” heijastavan kaukoputken tavoin. Current Biology -lehdessä julkaistussa uudessa tutkimuksessa osoitettiin, että kampasimpukan silmien pupillit laajenevat ja supistuvat valon voimakkuuden mukaan aivan kuten ihmisen silmätkin. Tarkemmin sanottuna niiden pupillit “supistuvat ∼60 prosenttiin täysin laajentuneesta alueestaan muutaman minuutin kuluessa valolle altistumisesta”. Kalifornian yliopiston Santa Barbaran biologi Todd Oakley myönsi, että on “yllättävää, miten paljon saamme selville siitä, miten monimutkaisia ja toimivia nämä kampasimpukan silmät ovat”. Lyhyesti sanottuna, kun valo tulee kampasimpukan silmään, se kulkee ensin

pupillin, linssin, kahden verkkokalvon (distaalisen ja proksimaalisen) läpi ja saavuttaa sitten guaniinikiteistä valmistetun peilin silmän takaosassa. Kaareva peili heijastaa valon verkkokalvojen sisäpinnalle, jossa syntyy hermosignaaleja, jotka lähetetään pieneen viskeraaliseen gangliooniin eli hermosolurykelmään, jonka päätehtävänä on ohjata kampasimpukan suolistoa ja adduktor-lihasta. Kampasimpukan silmän rakenne on samankaltainen kuin kehittyneissä kaukoputkissa olevat optiikkajärjestelmät.

Ongelmana on, että proksimaalisen verkkokalvon kuvat ovat epätarkkoja, mikä vaikuttaa aluksi hyvin huonolta suunnittelulta. Uudessa tutkimuksessa havaittiin, että tämä järjestely ei ole huonoa suunnittelua, vaan pikemminkin nerokasta suunnittelua. Kampasimpukan pupillit voivat laajentua ja supistua, mikä muuttaa pupillin aukon kokoa noin 50 prosenttia. Niiden silmistä puuttuvat iirikset kuten ihmisen silmistä. Sen sijaan sarveiskalvon solut muuttavat muotoaan ohuista ja litteistä pitkiksi ja pitkiksi. Nämä supistukset muuttavat myös sarveiskalvon kaarevuutta, mikä viittaa siihen, että kampasimpukan silmä muuttaa muotoaan reagoidakseen valoon ja muodostaakseen terävämpiä kuvia proksimaaliselle verkkokalvolle.

Verkkokangas sijaitsee linssin ja peilin välissä ripustettuna lyhyen matkan päähän peilistä. Verkkokalvo jakautuu kahteen kerrokseen, distaaliseen kerrokseen, joka sijaitsee lähempänä linssiä, ja proksimaaliseen kerrokseen, joka sijaitsee lähempänä peiliä, ja “Uskomatonta kyllä, kummassakin näistä kahdesta kerroksesta sijaitsevien fotoreseptoreiden valonherkät osat ovat kahta pohjimmiltaan erilaista tyyppiä.” Warrant lisää, että distaalisen kerroksen solut

muistuttavat selkärankaisilla esiintyviä soluja, jotka rakentuvat värekarvoista ja hyperpolarisoituvat valon vaikutuksesta; proksimaalisen kerroksen solut sen sijaan rakentuvat mikrovilloista ja depolarisoituvat valon vaikutuksesta, mikä on tyypillistä selkärangattomien valoreseptoreille. Peili, joka on hyvin lähes puolipallon muotoinen, heijastaa valon takaisin verkkokalvolle, jossa se muodostaa käänteisen ja pienennetyn kuvan ulkomaailmasta.

Peili toimii siis linssinä järjestelmässä, joka muuten näyttää muinaiselta selkärangattomalta, joka on lainattu nykyaikaiselta selkärangattomalta, jonka oli evoluutiotieteilijöiden mukaan määrä kehittyä vasta kaukana tulevaisuudessa. Adaptiiviset peilit eivät ole kampasimpukan silmän ainoa ihme. Tutkijat totesivat myös, että kampasimpukan silmissä on kolme kertaa enemmän valolle herkkiä proteiineja, opsineja, valoreseptorisoluissa kuin ihmisillä. Osa opsineista voi ilmentyä proksimaalisessa verkkokalvolla, osa distaalisessa verkkokalvolla. Artikkelissa todettiin, että

kiistatonta on, että kampasimpukan silmä on pienistä guaniinikiteistä koostuvine spektrisesti viritettyine koverine peileineen ja kaksikerroksisine verkkokalvoineen, joissa on sekä sädekehä- että rabdomeraalisia fotoreseptoreja, yksi luonnon erikoisimmista – ja kummallisimmista – optisista keksinnöistä.

Kirjoituksessa esiteltiin sitten yksityiskohtaisesti, miksi näköjärjestelmä suunniteltiin tällä tavoin, jolloin silmä syntyi niin sanotuissa alkeellisissa matalissa simpukoissa, joiden evoluutiotieteilijät väittävät olleen ensimmäisiä organismeja, jotka kehittyivät maapallolla arviolta yli 2,3 miljardia Darwin-vuotta sitten, mutta jotka ovat kuitenkin aivan yhtä monimutkaisia kuin nykyihmisen silmä. (Lisätietoa simpukan silmistä, katso Evolution News 5.12.2017).

More Big Problems for Evolution

Opsiinit verkkokalvolla välittävät valon muuntamista sähkökemiallisiksi signaaleiksi, jotka lähetetään aivoihin käsiteltäväksi. Molekyyliproteiinit, jotka muuttavat valon sähköisiksi signaaleiksi, vaihtelevat huomattavasti. Simpukat, nilviäiset, jotka elävät kahden samanlaisen kuppimaisen kuoren sisällä, jotka on yhdistetty saranalla, käyttävät useita silmätyyppejä, muun muassa yhdistelmäsilmiä eli silmiä, joissa on useita näköyksiköitä, vaikka ne eroavatkin hyönteisten käyttämistä tunnetuista yhdistelmäsilmistä. Kaikki tämä näennäisesti tarpeeton monimuotoisuus hämmentää evoluutiotieteilijöitä. He eivät näe sitä tarpeellisena, vaan tarpeettomana ylellisyytenä, jota he olettavat, ettei evoluutio olisi voinut luoda selviytymismekanismien avulla.”

Toinen kysymys, itse asiassa: “Suuri evolutiivinen kysymys … on, miten nämä proteiinit kehittyvät valon näytteenottoa varten? Ja sitten, miten se spesifioituu erityyppisiin valoympäristöihin, joissa eläimet voivat esiintyä?”.” Evoluutiotieteilijöillä ei ole aavistustakaan vastauksesta, ja he turvautuvat yhteistoimintaan eli väitteeseen, jonka mukaan opsiinit siirretään jostain muusta eläimen sisäisestä tehtävästä silmien käyttöön. Yhden teorian mukaan evoluutio on kehittänyt opsiinit vastauksena valon aiheuttamaan stressiin. Ultraviolettivauriot aiheuttavat erityisiä molekyylimuutoksia, joita vastaan organismin on suojauduttava, ja kooptioteorian mukaan tämä oli silmien evoluution alku!

Tämä väite on puhdas vain niin-kuin-tarina, usein epätoivoinen yritys selittää jotakin sellaista, jota evoluutio ei ainoastaan pysty selittämään, vaan joka myös argumentoi evoluutiota vastaan. Evoluutionisteja hämmentää paitsi silmien morfologian ja valoreseptorien monimuotoisuus eri eläimissä, myös se, että silmien kehitystä ohjaavat geenit ovat huomattavan samanlaisia kaikissa elämänmuodoissa, joilla on silmät. Klassinen esimerkki on Pax6-geeni, joka on kriittinen sekä kampasimpukan silmän että nisäkkäiden silmän kehitykselle. Lyhyesti sanottuna, darwinistisen teorian mukaan viidenkymmenen miljoonan vuoden evoluutio on tässä tapauksessa tuottanut käytännössä mitään muutoksia geenissä ja sen toiminnassa, ja muissa tapauksissa se on tuottanut malleja, joita evoluutio ei ole ajatellut ennen kuin vasta aikakausia myöhemmin simpukoiden kehittymisen jälkeen.”

Darwin, Charles. 1859. The Origin of Species By Means of Natural Selection or The Preservation of Favored Races in the Struggle For Life. London, UK: John Murray, s. 159.

Williams, Patricia. 2005. “Darwinian Heresies.” The Quarterly Review of Biology, 80:225-226, s. 226..

Burkhardt, F. The Correspondence of Charles Darwin,Vol 7. Cambridge, UK: Cambridge University Press, s. 388.

Williams, 2005, s. 226.

Callier, Viviane. 2019. “What Scallops’ Many Eyes Can Teach Us About the Evolution of Vision”. Smithsonian Magazine.

Warrant, Eric. J. 2018. “Visuaalinen optiikka: Huomionarvoiset kuvanmuodostavat peilit kampasimpukan silmissä.” Current Biology, 28:R254-R277, 19. maaliskuuta.

Land, M.F. 1965. Kuvanmuodostus koveralla heijastimella kampasimpukan, Pecten maximus, silmässä. Journal of Physiology, 179: 138-153.

Warrant, Eric. J. 2018, s. R262.

Miller, Hayley V. Alexandra C.N. Kingston, Yakir L. Gagnon ja Daniel I. Speiser. 2019. Kampasimpukoiden peilipohjaiset silmät osoittavat valon herättämää pupillaarista vastetta. Current Biology, 29(9):R313-R314, May 06.

Miller, et al. 1919.

Callier, 2019.

Callier, 2019.

Warrant, 2018, s. R262.

Warrant, 2018, s. R262.

Palmer, B.A., et al. 2017. Kuvanmuodostava peili kampasimpukan silmässä. Science, 358: 1172-1175.

Warrant, 2018, s. R264.

Callier, 2019.

Tohtori Jerry Bergman on opettanut biologiaa, genetiikkaa, kemiaa, biokemiaa, antropologiaa, geologiaa ja mikrobiologiaa useissa korkeakouluissa ja yliopistoissa, muun muassa yli 40 vuoden ajan Bowling Greenin osavaltionyliopistossa (Bowling Green State Universityssä), Ohiolan lääketieteellisessä korkeakoulussa (Medical College of Ohiossa), jossa hän toimi tutkimusapulaisena kokeellisessa patologiassa, ja Toledon yliopistossa. Hän on valmistunut Ohion lääketieteellisestä korkeakoulusta, Wayne State Universitystä Detroitissa, Toledon yliopistosta ja Bowling Green State Universitystä. Hänellä on yli 1300 julkaisua 12 kielellä ja 40 kirjaa ja monografiaa. Hänen kirjojaan ja oppikirjojaan, joihin sisältyy hänen kirjoittamiaan lukuja, on yli 1 500 yliopistokirjastossa 27 maassa. Tähän mennessä on painettu yli 80 000 kappaletta niistä 40 kirjasta ja monografiasta, joiden kirjoittajana tai toisena kirjoittajana hän on toiminut. Lisää tohtori Bergmanin artikkeleita löydät hänen kirjoittajaprofiilistaan.