Részletek Ariel Roth: Gyökereink c. művéből 104-111 oldal.

Ariel A. Roth, biológus

A szem és az evolúció

 

Két évszázada a szem lett a vita tárgya, vajon ilyen összetett szerkezet lehet-e az evolúció eredménye, vagy intelligens tervezőt kíván. Néhány evolucionista kijelentette, hogy a problémát megoldották³¹, mások idő előttinek vélték ezt a következtetést³². A probléma valójában messze volt a megoldástól.

 

            Sokan hasonlították a gerincesek (halak, kétéltűek, hüllők, madarak, emlősök) szemét egy fényképezőgéphez, aminek milliónyi része van, önfókuszálási és önexponálási képességekkel. Másfelől a gerincteleneknek (szivacsoknak, férgeknek, kagylóknak, pókoknak stb.) sok, különböző fajtájú „szemük” van, beleértve az egészen egyszerűt, mint az egysejtű véglény (protozoa) mikroszkopikus fényérzékelő szemfoltját. A földigilisztának sok fényérzékelő sejtje van, különösen a testvégeken. A tengeri férgeknek 11 000 „szemük” van.³³

A görög kürtcsigának kicsi, csésze alakú szeme van, míg sok rovarnak összetett szeme képalkotó szerkezet, sok „fénycsővel”, amit ommatidiumnak hívnak, és ami különböző irányokból készíti el a teljes képet. A szitakötőnek 28 000 ommatidiuma van az összetett szemében. Az állatok közül a legnagyobb ismert gerinctelen állatnak, az óriás tintahalnak, ami a 21 méteres hosszúságot is eléri, a legnagyobb a szeme. Egy tintahal szeme, amit Új-Zélandon vetett partra a víz, 40 centiméter (16 hüvelyk) átmérőjű volt, és egészen valóssá teszi Jules Verne Nemo kapitány című fantáziaregényét. Az emberi szem átmérője körülbelül 2,4 centiméter. Bár a tintahalak nagyon különböznek a gerinces állatoktól, a szemük alapvető szerkezetében nagyon hasonlóak.

 

            Érdemes megjegyezni a kihalt háromkaréjú ősrák kövületeit (a patkósrákhoz hasonló szervezeteket), aminek összetett szeme volt, sok lencsével, ami kalcitból van. A kalcit egy bonyolult ásvány, amelynek törésmutatója a különböző irányokban különböző. A háromkaréjú ősrák szemében ez az ásvány a helyes optikai irányban alakult ki, hogy egy második fénytörő közeghez kapcsolódjon, és kiküszöbölje a gömbi eltérés problémáját. Ez hasonlít a kifinomult optikai rendszerekhez.³⁴

 

            Kevés állattörzsnek nincs fényérzékelő szerve. Egyesek szemei annyira egyszerűek, hogy csak azt tudják meghatározni, van-e fény vagy nincs, míg azok, amelyek sokkal összetettebbek, képet is alkotnak.

 

A képalkotó szemek három fő kategóriára oszlanak:

Az első a tűhegylyuk típusú, ahogy a kamrás csigáspolipnál találjuk. Ennél a fénysugarak közvetlenül a fényérzékelő retinára jutnak, egy kis lyukon keresztül.

A második típus, mint amilyen nekünk, embereknek van, a gerincesek legtöbbjével és a tintahalakkal együtt, egy lencsével rendelkezik, ami a fényt a retinára fókuszálja.

A harmadik típus, a rovarok, rákok és a háromkaréjú rákok összetett szeme, ami sok fénycsővel rendelkezik, egy mozaikképet alkotva.

A ritka negyedik típus a planktonszerű, rákféle állatban, az úgynevezett Copiliában jelenik meg, amely kétség kívül egy rezgőlencsét használ a látótér áttekintésére és a fény receptorsejtekre való vetítésére. Ez távolról hasonlít arra, ahogyan a kép a képcsőben kialakul.³⁵

 

            Evolucionisták sora vitatta a szem eredetét³⁶, de érthetően nem ez a kedvelt témájuk.³⁷

Darwin, aki nagyon is tudatában volt a problémának, több oldalt is ennek a témának szentelt A fajok eredetében.³⁸ Kiemelte, hogy a szem fokozatos fejlődési sorát találhatjuk meg az élővilágban, és kijelentette, hogy egy egyszerű szervtől kezdve, mint amilyen egy pigmenttel körülvett ideg, a természetes szelekció végül megalkotta a sas szemét.

 

            Egy évszázaddal később George Gaylord Simpson (Harvard)³⁹ ugyanezzel az érvvel foglalkozott. Megjegyezte, hogy a szemek változatosságának az állatvilágban működésbeli szerepe van, és így feltételezzük, hogy mind az egyszerű, mind az összetett szemek túlélhették az evolúciós folyamatot. A közelmúltban Richard Dawkins⁴⁰ is hangsúlyozta (Oxfordban) a funkcionális szemek változatosságának létezését, és arra a következtetetésre jutott, hogy más átmeneti forma is lehetett működőképes az evolúciós folyamatban. Mindkét szerző kitért a funkcionális részek egymásra utaltságának rendkívül fontos kérdése elől, amivel szembe kell néznünk, ha a különböző fajtájú szemek részleteivel foglalkozunk. A működőképes szemek jelenléte még nem bizonyítja, hogy a fejlettebb szemek belőlük alakultak volna ki. Az a tény, hogy vizsgáljuk a szemek változatosságát, még nem támasztja alá az evolúciót. Nagyon sok dolgot rendezhetünk az összetettség sorrendjébe. Például, ha körülnézünk a konyhában, láthatunk egyszerű kanalaktól kezdve villákat, csészéket, teafőzőt és így tovább, a tűzhelyig és a hűtőszekrényig. Ez a sorrend keveset mond el ezeknek a tárgyaknak az eredetéről. Az evolucionisták érvei a szem eredetére nézve nem túl meggyőzők.

 

            És még több problémával kerül szembe az evolúció. Korábban már hangsúlyoztuk, hogy három vagy négy rendszer létezik a képek alkotására a fejlettebb szemeknél. Nehéz elképzelni, hogy ezek a különböző rendszerek egymásból fejlődtek volna ki, és működőképesek maradtak volna az átmeneti állapotokban is, mivel minden típus más-más elrendeződést kíván. Az alapvető szemfajták változatosságának tudatában az evolucionisták közül egyesek azt mondták, a különböző típusok sokszor — talán még hatvanötször is — biztosan egymástól függetlenül alakultak ki, nem pedig egymást követően.⁴¹

 

Másfelől azon az alapon, hogy hasonló gén idézi elő a szem kifejlődését sokféle állatfaj esetében, más evolucionisták a közös eredetet hangoztatják.⁴²

De ezek közül egy sem magyarázza meg, hogy az alapvető szemtípusok változatossága hogyan fejlődött ki, ugyanakkor bemutatja, hogy az evolúciós forgatókönyv elfogadja a hasonlóság és különbözőség ellentétes nézeteit. Továbbá egy közös gén a szem kifejlődésében nem magyarázza meg a sok más fontos gén eredetét, amely a szem kifejlődéséhez kapcsolódik. Felmérték egyszer, hogy a muslica szemének kifejlődésében 5000 gén vesz részt.⁴³

 

Egy másik probléma is felvetődik az állatok körében a szemek különbözősége miatt, különösen a gerincteleneknél. A kifinomultság mértéke nem követi egyik evolúciós mintát sem. A szemek különböző fajtáinak és azok evolúciójának széles körű vizsgálatában Stewart Duke-Elder a következőket emeli ki: „A különös dolog azonban az, hogy a gerinctelenek különböző szemeinek csoportosításánál nincs összefüggő, egymást követő sorrend. Nyilvánvaló törzsfejlődési (evolúciós) sorrend nélküli megjelenésük véletlennek tűnik; hasonló ahhoz, mint amikor a fotoreceptorok jelennek meg a nem rokon fajokban, a bonyolult szerv a primitív fajban (a medúzáknál) vagy kezdetleges struktúra az evolúciós skála magasabb fokán (néhány rovar esetében).”⁴⁴

 

Tehát több szempontból is, a szem elég komoly kihívásnak tűnik az evolúciós hipotézisben.

 

 

A szem összetettsége

 

            A magasan összetett fajta szem (mint amilyen az emberé is), az összhangban levő részek együttműködésének csodája, ami lehetővé teszi, hogy lássunk.⁴⁵

 

A retina több mint 100 millió fényérzékelő sejt két fő típusát tartalmazza:

a pálcikákat és csapokat.

A pálcikák a gyengébb fényviszonyoknál segítik a látást, míg a csapok három fajtája az erősebb fényben működik, és a színlátást biztosítják. Minden pálcika vagy csap azon része, ami a szem külső (hátsó) része felé irányul, 1000 korongot tartalmaz, fényérzékelő pigmenttel. Amikor a fény megérinti a pigmentet, az elindítja azt a soklépcsős biokémiai „lavinát”, ami erre reagálva megváltoztatja a pálcika- és csapmembránok elektromos töltését. Az elektromos töltés a kapcsolódó idegsejteken keresztül jut el az agyba. Egy ugyancsak összetett rendszer megfordítja a biokémiai lavinát a pálcikákban, ahogy felkészülnek még több fény érzékelésére.

 

            A legélesebben a látótér közepén látunk, a fovea területén. Ennek a körülbelül fél milliméter átmérőjű területnek mintegy 30 000 csapja van, és egyetlen pálcikája sincs. A retina nagy része előtt, a fovea területén kívül, egy sokféle idegsejtből álló összetett sejt van, ami a pálcikáktól és csapoktól származó információ feldolgozását végzi. Az idegsejtek viszik ki a látási információt a szem alsó falán, a látóideg 1,2 millió rostján keresztül, egészen az agyig. A pálcikák és csapok millióinak és az idegsejteknek helyesen kell összekapcsolódniuk, hogy összefüggő kép jöjjön létre az agyban.

 

            A pálcikákban, csapokban és idegsejtekben történt összetett fizikai és biokémiai változásokon kívül, a szemünk több más, egymásra utalt rendszert is bemutat. A pupilla, amelyen keresztül a fény belép a szembe, tágul és szűkül a fény mennyiségétől függően, ugyanúgy, ahogy a távolságtól is. Ez csökkenti a lencse gömbi eltérését, és növeli a látótér mélységét. A működőképes rendszer kialakulásához, amely szabályozza a szembe belépő fénymennyiséget, legalább három összetevőnek kell a helyén lennie:

1) egy analizálórendszernek az agyban, ami szabályozza a pupilla méretét a fénymennyiségtől függően,

2) idegsejteknek, amik összekapcsolják az agyat a szivárványhártyával (a szem jellegzetes, színes részével), ami azokat az izmokat tartalmazza, amelyek a pupilla méretét szabályozzák,

3) izomsejteknek, amelyek végrehajtják a pupilla méretének megváltozását.

 

Minden egyes résznek jelen kell lennie, és helyesen. Például néhány idegsejt, ami arra szolgálna, hogy kitágítsa a pupillát, ha összekapcsolódna olyan izmokkal, amik összeszűkítik azt, valószínűleg ellentétes eredményre vezetne. Az emberi szervezet még ennél is összetettebb, meg több idegsejttel, egymással összekapcsolódva az agy és a szem között. És megint egy más rendszer hozza összefüggésbe a két szem aktivitását, hogy együttműködhessenek.⁴⁶

Hasonló összetettség jellemzi a gyors fókuszáló-rendszert, ami változtatja a lencse alakját. Még nem tudjuk pontosan, hogyan is működik ez a rendszer⁴⁷, de azt tudjuk, hogy az agy irányítja egy kettős rendszeren keresztül, ami magában foglalja az idegi kapcsolódások összetettségét.⁴⁸

 

            Ezen kívül az oldalakon és a szem mögött hat izom van, amely irányítja a szemmozgásokat, lehetővé téve ezzel, hogy különböző irányokba nézhessünk anélkül, hogy a fejünket mozgatnánk. Ugyanezek az izmok más látófunkciót is elősegítenek⁴⁹, beleértve szemünk egymás felé való irányítását, amikor közeli tárgyra tekintünk, és így mind a két szem ugyanarra a pontra tud összpontosítani.

 

Ha a véletlenszerű mutáció előbb azt az izmot hozta volna létre, amelyik a szemet balra fordítja, annak kevés haszna lett volna, mivel az ellentétes izomra is szükség van, hogy visszafordítsa a szemet, valamint ugyanúgy szükség van még az idegekre is, amik ingerlik az izmokat, és egy irányító mechanizmusra az agyban, ami összhangba állítja mindkét izom mozgását.

 

            A szem felső ferde izmának lefutása szintén a tervezettség fogalmát támasztja alá. A hozzá kapcsolódó ín egy emelőrendszeren megy keresztül, amit trochleának hívunk, hogy a szemgolyót oldalirányba és előrehúzza (lefelé fordítsa). Ahhoz, hogy az esetet az evolúció szemszögéből leegyszerűsítsük, feltételeznünk kellene, hogy egy már létező izom átalakult ilyen emelőrendszerré. De hogyan idézhetnének elő a véletlenszerű változások bármiféle működést, különösen egyetlen lépésben, hogy az életben maradást elősegítsék? Ez hasonló eset a hagyományos problémához a tyúkkal és tojással kapcsolatban, hogy melyik is volt előtt.

 

Vajon az izmon levő ín meghosszabbodott először, és így elég hosszú lett, hogy keresztül tudjon menni az emelőcsigán? Vagy az emelőrendszer alakult ki előbb? Vagy maga az a mechanizmus jött létre először, ami átfűzi az inat az emelőcsigán? Ezt követően az agyban levő vezérlőrendszernek kellett megváltoznia, hogy alkalmazkodjon az izomhúzás új irányához. És mindemellett szükség van a rendszer tükörképére is a másik szem miatt. Hacsak nincs minden tényező egymással összhangban, a rendszer nem tud helyesen működni. Nehéz elképzelni, hogy minden magától került a helyére, intelligens tervezés nélkül.

 

            De ez még mindig csak a kezdet. Sokkal összetettebb és kevésbé ismert még a retina sok idegsejtjének rendszere, ami a pálcikákból és csapokból származó információt dolgozza fel. És ennél is bonyolultabb az a folyamat, ami által az agy átalakítja a retinából származó információt, aminek eredménye a látás vagy vizuális érzékelés.⁵⁰

Nem közvetlenül a szemünkkel látunk, bár ösztönösen azt gondolnánk. A szemünktől az agyig szállított információ bonyolult feldolgozási folyamaton keresztül hozza létre az agyi leképzést.

Az agy különböző részei információdarabok millióit fogadják a szemből, a különböző összetevőket egy időben, de egyenként elemzik, és teljes képpé állítják össze.⁵¹

Az összetevők ezekből állnak:

– fényesség,

– szín,

– mozgás,

– forma,

– és mélység.

 

A makákó agyának több mint húsz nagyobb területe van, ami a látásban játszik szerepet, és az embernek is legalább ennyire van szüksége. A látás folyamata rendkívül bonyolult és hihetetlenül gyors. A látási folyamat közben az agy mindkét szem információit fogadja. Az agy hátsó része számos, rendben felsorakozott sejtoszlopot tartalmaz, ahol minden második oszlop egy szemet képvisel. Néhány teoretikus, aki ezen a területen dolgozik, a következőt mondta: „A legegyszerűbb látási feladatok, mint a színek érzékelése vagy egy ismerős arc felismerése, pontos számítást és még több idegáramkört igényel, mint amit valaha is elképzeltünk.”⁵²

 

Az is csodálatos, hogy a látás elemekre bontásának, majd egységbe foglalásának teljes folyamata erőltetés nélkül történik, majdnem anélkül, hogy tudatában lennénk. De a látás csak a kezdet. A látott dolgok felismerése és értelmezése is része a félelmetes összetettség folyamatának.

 

            A látási folyamat evolúciójának nézetével kapcsolatosan megkérdezhetjük, melyik jött létre először, a fejlett szem vagy a fejlett agy? Az egymásra utalt részek azonban nem létezhetnek egymás nélkül.

 

A részleteket tekintve azt is megkérdezhetjük, melyik jött létre először: a képesség arra, hogy egy képet különböző színkomponenseire bontsunk, vagy az a képesség, hogy egy teljes képpé állítsuk azt össze. Sok ilyen hasonló kérdést tehetnénk még fel. És ezek mind azt sugallják, hogy Paley és az ő „nevetséges” természeti teológiája (a tervezettség érve) 200 évvel ezelőtt mégsem lehetett messze az igazságtól.⁵³

 

 

Hivatkozások

31. a) Dawkins E. 1994. The eye in twinkling, Nature 368:690-691o.; b) Nilsson D-E, Pelger S. 1994. A pessimistic estimate of the time required for an eye to evolve. Proceedings of the Royal Society of London B256:53-58.o. Ezek a beszámolók azt sugallják, hogy a szem hihetetlenül gyorsan kialakulhatott, a formálódás mindössze 400 000 nemzedéken keresztül történt. De óriási a különbség egy számítógépen megformált szem — ahogyan a kutatók megtervezték —, és egy valódi, működő, magától kifejlődött szem között. Ami a számítógépes modellből következetesen hiányzik, a nagyon összetett retina eredete; a szemlencsét és a szivárványhártyát szabályozó összetett mechanizmusok, és különösen a vizuális érzékelés kifejlődése. A szem hasznavehetetlen lenne, és a fejlődési állomásoknak nem lenne életben maradási értéke az agyban levő értelmezési folyamat nélkül, ami felismeri a változásokat. Azt állítani, hogy ez a hihetetlenül leegyszerűsített számítógépes modell kialakítaná a szemet egy szempillantás alatt, komoly probléma tünete az evolucionista gondolkodásban.

32. a) Baldwin J. T. 1995. The argument from sufficient inital system organization as a continuing challenge to the Darwinian rate and method of transitional evolution. Christian Scholar’s Rewiew 14(4) 423-443 b) Grassé, 104.o. (10e megjegyzés)

33. Duke-Elder S. 1958. The eye in evolution. Duke Elder S. szerkesztő. System of ophtalmology, 1 köt. St. Louis: C. V. Mosby Co., 192.o.

34. a) Clarkson E.N.K., Levi Setti R. 1975. Trilobite eyes and the optics of Des Cartes and Huygens. Nature 254: 663-667.o. b)Towe K. M. 1973.Trilobite eyes: calcified lenses in vivo. Science 179: 1007-1009.o.

35. Georgy R. L., Ross H. E., Moray N. 1964. The corious eye of Copilia. Nature 201: 1166-1168.

36. a) Cronly-Dillon J. R. 1991. Origin of invertebrate and vertebrate eyes. Cronly-Dillon J. R., Gregory R. L., editors. Evolution of the eye and visual system. Vision and visual dysfunction, 2. kötet. Boca Raton, Fla., Ann Arbor, Mich., and Boston: CRC press, 15-51.o., b) Duke-Elder (33. megjegyzés); c) Land M. F. 1981. Optics and vision in invertebrates. Autrum H., szerkesztő. Comparative physiology and evolution of vision in invertebrates. B: Invertebrate visual centers and behavior I. Handbook of Sensory Physiology, VII/6B kötet. Berlin, Heidelberg, and New York: Springer-Verlag, 471-594.o. Ezek a hivakozások nem célzottan a tervezés kérdésére irányulnak, de természetesnek veszik az evolúciót.

37. Grassé, 105.o. (10e megjegyzés)

38. Darwin C. 1872. The origin of species by means of natural selection or the preservation os favoured races int he struggle for life. 6. kiadás. New York: Mentor Books, New American Library, 168-171.o.

39. Simpson, 168-175.o. (10h megj.)

40. Dawkins, 15-18.o. (13. megjegyzés)

41. a) Salvini-Plawen L.V. , Mayr E. 1977. On the evolution of photoreceptors and eyes. Evolutionara Biology 10:207-263.; b) Land (36c megj.) állítja, hogy az összetett szem „egymástól függetlenül három gerinctelen állattörzsben fejlődött ki: a gyűrűs-férgekben, a puhatestűekben és az ízeltlábúakban.” (543.o.)

42. a) Gould S. J. 1994. Common pathways of illumination. Natural History 103 (12): 10-20; b) Quiring R., Walldorf U., Kloter U., Gehring W. J. 1944. Homology of the eyeless gene of Drosophila to the small eye gene in mice and Aniridia in humans. Science 265: 785-789; c) Zuker C. S. 1994. On the evolution of the eyes: would you like it simple or compound? Science 265: 742-743.

43. Mestel R. 1996. Secrets in a fly’s eye. Discover 17(7): 106-114.

44. Duke-Elder, 178.o. (33. megj.)

45. Az emberi szem anatómiájának és élettanának néhány részletéért — számos kutatás közül — lásd: a) Newell F.W. 1992. Ophthalmology: principles and concepts.7. kiadás. St. Louis, Boston, and London: Mosby-Year Book, 3-98.o. A szem összetettségének néhány más aspektusa a következőkben található: b) Lumsden R.D. 1994. Not so blind a watchmaker. Creation Research Society Quarterly 31: 13-22.

46. Davson H. 1990. Physiology of the eye. 5. kiadás, New York, Oxford, and Sidney: Pergamon Press, 758. 759.o.

47. Uo. 777., 778.o.

48. Kaufmann P.L. 1992. Accomondation and presbyopia: neuromuscular and biophysical aspect. Hart W.M. Jr. Szerkesztő, 1992. Adler’s physiology of the eye: clinical application. 9. kiadás.St. Louis, Boston, and London: Mosby-Sear Book, 391-411.o.

49. További információkért a külső szemizmok komplex elrendeződéséről és funkciójáról lásd: a) Davson, 647-666.o. (46. megj.); Duke-Elder S., Wybar K.C. 1961. The anatomy of the visual system. Duke-Elder szerkesztő. System of ophtalmology, 2. köt. St. Louis: C. V. Mosby Co., 414-427.o. c) Hubel D. H. 1988. Eye, brain, and vision, Scientific American Library Series, 22. szám. New York and Oxford: W. H. Freeman and Co., 78-81.o.; d) Warwick R. átdolgozta. 1976. –Eugene-Wollf’s anatomy of the eye and orbit. 7k Kiadás. Philadelphia and Toronto: W. B. Saunders Co., 261-265.o.

50. Bevezetésként ebbe a megragadó és komplex témába, lásd: a) Gregory R. L. 1991. Origins of eyes, with speculations on scanning eyes. Cronly Dillon and Gregory, 52-59.o. (36a megjegyzés); b) Grüsser O-J., Ladis T. 1991. Visual agnosias and other disturbances of visual perception and cognition. Vision and visual dysfunction, 12. kötet. Boca Raton, Fla., Ann Arbor, Mich., and Boston: CRC press, 1-24.o.; c) Spillmann L., Werner J. S., szerkesztők. 1990. Visual perception: the neurophysiological foundations. San Diego, New York, and London: Academic Press.

51. Lennie P., Trevarthen C., Van Essen D., Wässle H. 1990. Parallel processing of visual information. Spillmann and Werner, 103-128. o. (50c.megj.)

52. Shapley R. Caelli T., Grossberg S. , Morgan M., Rentschler I. 1990. Computational theories of visual perception. Spillmann and Werner, 417-448.o. (50c. megjegyzés).

53. Kifejtve: Hoyle F., Wickramashinghe N. C. 1981. Evolution From space: a theory of cosmic creationism. New York: Simon and Schuster, 96-97.o.

54. Williams G. C. 1992. Natural selection: domains, levels, and challenges. New York and Oxford: oxford University Press, 73.o.