Inkrementell versus radikal innovasjon: et svar til Josh Swamidass om evolusjon og kreft
(Oversatt fra: http://www.evolutionnews.org/2017/02/cancer_as_an_ar103474.html )


Joshua Swamidass er assisterende professor ved 'Laboratory and Genomic Medicine', Washington University, og en hyppig kritiker av intelligent design. På den teistisk evolusjonære siden, BioLogos, postet han nylig om bruk av evolusjonsteorien i forståelsen av kreft. Han har skrevet om dette emnet tidligere, og vi har analysert hans argumenter (se her, her og her). Jeg ønsker å ta et skritt tilbake og sette saken i en større sammenheng, spørsmålet om inkrementell versus radikal innovasjon.


Bilde 1: Kreftforskerne, ved Rhoda Baer [Public domain], via Wikimedia Commons.


Men først, la oss møte Dr. Swamidass. Nylig utvekslet han og jeg e-post, som gav meg en sjanse til å be ham om å avklare sin posisjon. Jeg takker ham for hans tid. Swamidass forklarte at han er en hengiven kristen, og mener at Gud skapte livet. Imidlertid mener han at den eksakte måten som dette ble gjort på, hvordan skissene av ulike arter ble instansiert i den fysiske verden, er et mysterium. På grunn av dette, sa han, tviler han på at utfoldelsen av livet noensinne kan bli løsrevet fra fysiske prosesser.


I stedet mener han bevis for design i naturen bør sees som en hel pakke. Han er skeptisk til at noen karakteristikker av levende organismer brukes, via moderne design-deteksjonsmetoder, som distinkte, isolerte bevis for design. Snarere mener han at den moderne syntese tilbyr et svært nyttig rammeverk for å forstå mange aspekter av naturen, for eksempel antibiotikaresistens og framvekst av kreft. Han ser sammenhenger mellom disse småskala endringer og mønstre identifisert, når man sammenligner genomer fra ulike arter. Derfor fremmer han standard evolusjonsteori som den beste tilnærmingen til å forstå utviklingen av livet.


Det er noe felles område her. Tilhengere av intelligent design er enig med Swamidass at bevisene fra naturen som helhet peker på en designer, mens han har rett også i at akkurat hvordan dette designet ble instansiert i biologi, er fortsatt et mysterium. Derpå følger imidlertid et skarpt skille i så måte. For det første hevder ID teoretikere at mange funksjoner i livet ikke plausibelt kan oppstå fra ikke-styrte naturlig prosesser, og at disse trekkene i stedet viser signaturer (i form av biologisk informasjon) entydig knyttet til intelligente agenter. For det andre, observerer vi , at å erkjenne dette faktum er vitenskapelig fruktbart. Det fører til essensiell innsikt og nye retninger innen forskning, som er nødvendig for å forstå biologiske prosesser og mønstre.
Mange biologer synes å gjenkjenne det andre punktet, i det minste ubevisst. Vi legger merke til dette, i sin hyppige bruk av design språk og logikk i å beskrive systemer som spenner fra enkeltceller til komplekse strukturer (se her og her ). Selvfølgelig, tilordner de alltid slike designelementer til den vidunderlige kraften av naturlig utvalg. Dette er deres tro.


Hvilket bringer oss til gjenstand for kreft. Som Swamidass gjenkjenner, og dette er nøkkelen til hans argument, kan en evolusjonær rammeverk faktisk gi innsikt i hvordan kreftceller endre og forplante (se her og her). Men dette er bare sant i en viss begrenset grad. Det sentrale spørsmålet er om den slags mutasjoner som sees i svulster kan hope seg opp i selvstendige organismer, for å drive de store transformasjoner som sees gjennom hele historien om livet. Svaret er nei. Vi ser dette, delvis, fra teorier om engineering design som fokuserer på prosessen med innovasjon. Slike tilnærminger gjenkjenner en fundamental forskjell mellom å forbedre et eksisterende design (inkrementell innovasjon) og å skape et helt nytt design, basert på en annen design logikk (radikal innovasjon).


Et uraffinert eksempel ville være forskjellen mellom lett å modifisere en bil ved å effektivisere rammen, på den ene siden, og endring av en bil til et helikopter, på den andre. Å gjøre små forbedringer gjennom en rekke små skritt vil bidra til å optimalisere ytelsen. Men denne fremgangsmåte kan ikke ekstrapoleres til å endre den grunnleggende utformings-arkitekturen. Meget snart etter at inkrementelle endringer ble gjort for å starte å snu bilen til et helikopter, ville bilen lide et dramatisk tap av funksjonalitet. Dette vil skje lenge før den noen gang kunne fly. Problemet er at de to basisdesign operere under grunnleggende begrensninger, som er direkte i konflikt. Enhver endring som bidrar til å oppheve begrensningene (f.eks. kraften fra motoren omdirigert til å dreie rotoren) ville føre til at systemet ikke klarer å møte de opprinnelige krav (f.eks kraften fra motoren rettet mot å snu hjulene), og dermed nedgradere ytelse eller eliminere den helt. Slike selvødeleggende endringer ville umiddelbart bli forlatt, slik at den "evolusjonære" prosessen stoppet opp.
Innovasjons eksperter Donald Norman og Roberto Verganti har illustrert dette skillet i forhold til bakke-klatring. De forestiller seg inkrementelle forbedringer (i evolusjonær sammenheng, mikroevolusjon) som gradvis å klatre til toppen av en lokal bakke. En person som bare går oppover (forbedret evne), vil til slutt nå en topp og bli sittende fast. Men radikal innovasjon (makroevolusjon) tilsvarer å flytte fra toppen av en ås til en helt annen. Dette ville kreve en enkelt, dramatisk sprang over suboptimalt terreng i mellom. Hva mer er, blir de forskjellige bakker så isolerte at ethvert ikke-tilsiktet sprang (bilde) ville få systemet til å lande i midten av et hav av ikke-funksjonelle arrangement av delene. Hele grunnlaget for innovasjonsteorier (f.eks. TRIZ ) ligger i å bruke tidligere kunnskap om innovasjon for å forutse hvor funksjonalitet kan ligge. Derfor kan innovasjon bare foregå gjennom intelligent styring.

Bilde 3. Store overgangssprang


Den neste naturlige spørsmålet er i hvilken grad denne karakteristikken av konstruerte systemer gjelder livet. Ved første øyekast ser logikken ut til helt å kunne overføres. En illustrasjon i naturen ville være at lungen til et typisk fire-fots dyr, utvikler seg til lungen av en fugl. Alle virveldyr, som er mye eldre enn fugler, har sekk-lignende lunger, mens fugler og noen krypdyr har lunger som er rørformede, med luft som strømmer i bare én retning. En hvilken som helst mutasjon som forandrer en sekk-lignende lunge på en slik måte, som for å begynne å danne den til et rør (for eksempel punktere et hull i enden) synes å redusere lungens effektivitet. Denne utfordringen, forresten, er en del av den større hinder for at en firefots dinosaur transformeres til en fugl.

Bilde 4. Lungestruktur hos fugler (venstre) og krypdyr (høyre)


Imidlertid er ikke analogien komplett. Levende organismer skiller seg fra maskiner på mange måter, for eksempel deres evne til å vokse, selv-repararering, og reprodusering. Kan disse forskjellene føre til at en sammenligning med menneskelig engineering faller sammen? Forskning de siste tiårene antyder det motsatte. Alle forskjellene faktisk resultere i enda strengere begrensninger på liv, noe som gjør utfordringen til utviklingsteorien dramatisk mer alvorlig. Forestill deg en gigantisk boks fylt med maskiner, som gjennom engineering setter seg selv sammen til en bil. Begrensningene på den maskinen ville være større enn for en ferdigmontert bil, siden noen endring i starten ville ha forstørrende effekter gjennom hele monteringsprosessen.


Selvbygging av en bil tilsvarer på mange måter til utvikling og vekst av livet (for eksempel trinn som fører fra et fiske-egg til voksen fisk). Den opprinnelige eggcellen deler seg i to celler. Så deler disse celler seg i fire celler, og så videre, gjennom mange generasjoner. De tidligste stadier av denne prosessen etablerer den grunnleggende arkitektur (kropps-risset) til en organisme gjennom et nettverk av gener som kontrollerer celle-duplisering, migrering og differensiering. Disse utviklings-nettverkene er blitt studert i flere tiår, og konklusjonen til ledere innen feltet , er at de ikke kan tolerere selv mindre endringer. Enhver endring som i vesentlig grad endrer en organismes kroppsplan, er alltid skadelig og vanligvis dødelig, for effekten av tidlige endringer vokser nedstrøms, og resulterer i katastrofe for den voksne. Som et resultat er egnethets-terrenget som best svarer til de forskjellige kropps planer, en rekke svært isolerte fjell, hvor hver side er en bratt, ikke-skalerbar klippe.

Bilde 5. Bratte, atskilte klipper


Dermed endrer fra en kropp plan, for eksempel en svamp eller en orm, til en annen plan, slik som fisk, krever mange dramatiske endringer for å bli gjennomført, på en gang, gjennom intelligent veiledning. Denne konklusjonen fører direkte til en forventning om at nye kropps- planer hos phyla (dyrerekker) plutselig skal vises i fossilregisteret, uten en sammenhengende serie av mellomprodukter, som fører tilbake til stammen av et evolusjonært tre. Og dette er hva vi finner.


Prediksjonen passer perfekt mønsteret sett i den kambriske eksplosjonen -her, og i senere plutselige opptredener av nye arkitekturer . Joshua Swamidass protester om kreft til tross, er denne sømløse integrasjonen av design teori, utviklingsnettverk, og fossiler bare mulig innenfor et ID-rammeverk.

 

Bilde 6. Kroppsplan hos sjøpinnsvin

(Fra Signature in the Cell av C.S.Meyer; Fig. 13.4 )

 

 

Oversatt av Asbjørn E. Lund (Bildene sto ikke i opprinnelig artikkel, og er satt inn av undertegnede, se evt. lenke i Bilde-nr)