Mégis lehet iránya az evolúciónak

A Würm-galciális idején terjedet el a Cro-magnoni ember Európában, kiszorítva a Neander-völgyi embereket

Az evolúcióbiológusok jelentős része úgy véli, hogy az evolúció iránya véletlenszerű, így például saját fajunk kialakulása is csupán az események vak játékának köszönhető. Egyre többen akadnak azonban, akik azt gondolják, hogy a tényleges fejlődés szükségszerűen bekövetkezik az idők során.

Stephen Jay Gould neves paleontológus egyszer eljátszott a gondolattal, mit látnánk, ha visszatekerhetnénk az idő kerekét félmilliárd évvel, és újra lejátszódhatna az evolúció ezen időszak alatt. Gould megingathatatlanul hitt abban, hogy az élet története nem ismételné önmagát. A világ teljesen eltérő lenne a maitól, rá sem ismernénk, és valószínűleg emberek sem élnének rajta.

Álláspontja az volt, hogy az evolúció nem a feltartózhatatlan fejlődés, hanem az esetlegesség folyamata. A mutációk kiszámíthatatlanul történnek. Az ivaros szaporodás véletlenszerűen kombinálja a géneket. Az aszályok, a jégkorszakok és a meteoritok váratlanul csapnak le, és pusztítják ki az addigi körülményekhez esetleg már tökéletesen alkalmazkodott egyedeket és fajokat - újabbaknak nyitva teret, amelyek nem biztos, hogy jobbak.

Rég kihalt Anomalocaris

A hagyományos álláspont

Az élet elképesztő változatosságban hozza létre az élőlényeket, de ezek jelentős része elbukik. Gould szerint azt a keveset, ami életben marad, hívjuk sokszor a legfejlettebbnek, de ez súlyos hiba, ami összekeveri a "legutolsót" a "legjobbal". "Az élet egy gazdagon elágazó bokor, amelyet folyamatosan nyeseget a kihalás ollója - nem pedig egy megjósolható fejlődés létrája" - írta Gould a Wonderful Life (Csodálatos élet) című könyvében. Az emberiség önteltségéről sem volt túl nagy véleménnyel. Úgy tartotta, hogy nem az evolúció csúcsai, hanem csak az evolúció esetlegességének újabb bizonyítékai vagyunk.

Vannak azonban olyanok, aki nem értenek egyet Gould szemléletével. Nehéz is elvetni azt a gondolatot, hogy az élet ténylegesen fejlődött, előrelépett az idő folyamán. Az egysejtű élőlényekből mostanra sok trillió sejtet tartalmazó soksejtűek fejlődtek ki. A sejttípusok számának gyarapodásával létrejöhettek például az emlősök. Az agyméretek növekedtek.

Az összetettség kialakulásának törvényszerűségei

A kutatók egy kis, de energikus csoportja próbálja kimutatni, hogy a biológiai fejlődés nem pusztán véletlenszerű vagy illuzórikus, hanem a fizika törvényeiből fakadnak. Ha munkájuk sikerrel jár, akkor az a jelenlegi evolúcióelmélet gyökeres megváltoztatásához vezethet.

A fejlődést valló elméleti kutatók elfogadják az összetettség (komplexitás) passzív növekedését. Azzal érvelnek azonban, hogy léteznek "kényszerítő" folyamatok is, amelyek a növekvő komplexitás irányába hajtják az evolúciót. Az egyik ilyen kutató, John Smart, a Brüsszeli Szabadegyetem evolúció, komplexitás és kogníció kutatásával foglalkozó csoportjának tagja azt állítja, hogy az evolúció és a komplexitás fejlődése összebékíthető. Vagyis lehetséges lesz a fejlődést objektív kifejezésekkel meghatározni, és megmagyarázni, miért kell bekövetkeznie. Smart és más elméleti kutatók négy érvet sorolnak fel elképzeléseik mellett.

A fejlődés fogalma

Először is újra kell gondolni, mi is az a fejlődés. A fogalmát rendkívül nehéz meghatározni, elsősorban azért, mert, a meghatározótól függ, hogy mi számít fejlődésnek. A nagyobb összetettség például értékesnek látszik számunkra, de sok élőlény - például a paraziták - az összetettség csökkentésének köszönhetik a sikerüket.

A probléma megoldására kínálkozó egyik lehetőség, hogy az új definíciót alapvető fizikai fogalmakra alapozzuk. Eric Chaisson, a Harvard Egyetem asztrofizikusa az energiaáramlás-sűrűséget - azaz azt az értéket, amely azt fejezi ki, mennyi energia áramlik át másodpercenként valamilyen rendszer egy grammján - vetette fel, mint az összetettség objektív mértékét. Egy csillagnak, minden látványossága ellenére sokkal kisebb az energiaáramlás-sűrűsége (2 erg/gramm/másodperc), mint egy szobanövényé (3000-6000 erg/gramm/másodperc). Ez első pillantásra ellentmondásosnak tűnik, de emlékezzünk, hogy a csillagok csupán gázgömbök. (1 erg az az energiamennyiség, amely 1 gramm tömeg 1 mm magasra emeléséhez szükséges.)

Parasaurolophus

Chaisson azt állítja, hogy nemcsak az élőlények, de a társadalmak energiaáramlás-sűrűsége is kiszámítható. Becslése szerint egy vadászó-gyűjtögető társadalom átlagos energiaáramlás-sűrűsége 40 000 erg/gramm/másodperc, a technológiai társadalmak viszont már 2 millió erg/gramm/másodperc energiát használnak. Chaisson szerint az energiaáramlás-sűrűség minden rendezett rendszer összetettségének univerzális mértéke, legyen szó csillagokról, bolygókról vagy élőlényekről és társadalmakról. Számításai szerint az idő megjelenése óta az univerzumban folyamatosan növekszik az általános összetettség.

"Ez a gondolat - a bonyolultat az egyszerűre, a fejlődés nem pontosan értett fogalmát jól érthető fizikai összefüggésekre alapozni - mindig újra felmerül, Chaisson is az 1980-as évek óta házal vele" - mondta Kampis György evolúciókutató az [origo]-nak. "Chaisson amúgy a kozmikus evolúció, a galaxisok és csillagok fizikájának szakértője, elképzelése mögött ezért nem titkoltan ott van, hogy szerinte a világegyetem egészét alakító erők felelősek végső soron az ember kialakulásáért is - csakhogy már a bolygók keletkezését se tudja az egyesített elmélet leírni."

Termodinamikai lehetőségek

Az evolúció irányultsága mellett szóló második érv a termodinamikával kapcsolatos. Első pillantásra a termodinamika második főtétele (spontán folyamatok esetében a magukra hagyott rendszerek entrópiája - rendezetlensége - csak növekedhet) elég lehangoló az evolúció szempontjából. A törvény látszólag azt mondja ki, hogy a rendezetlenség növekedése elkerülhetetlen és visszafordíthatatlan, és hogy a világegyetem kifogy abból az energiából, amely összetett elemek, például az élőlények fenntartásához szükséges.

A törvény betű szerinti olvasata azt sugallja, hogy az élet felemelkedése rendkívül valószínűtlen esemény. Az árnyaltabb olvasatok azonban érvelésként használhatók arra, hogy az összetettség helyi növekedését nemcsak megengedi a törvény, de meg is követeli, és a rend képes spontán módon kiemelkedni, sőt szükségszerűen kiemelkedik a káoszból.

A Barcelonai Egyetem fizikusa, J. Miguel Rubi egy cikkében azt magyarázza, hogy a termodinamika második főtétele szigorúan véve csak egyensúlyi rendszerekre alkalmazható, ez az állapot viszont csak ritkán van jelen az univerzumban. A Földet például állandóan melegíti a Nap, amellyel energiagradienseket hoz létre a felszínén. Ahol energiagradiens létezik, ott komplexitásszigetek jöhetnek létre még akkor is, ha a rendszer egészében a rendezetlenség felé tart. Az energiagradiensek tehát kibúvót kínálnak a második főtétel alól, és így megengedik az élet kialakulását és felemelkedését.

Ez az elképzelés nem új. Az orosz-belga fizikus, Ilya Prigogine Nobel-díjat kapott a hetvenes években a nemegyensúlyi rendszerek törvényeinek felfedezéséért. "Prigogine is úgy gondolta, az idő irányától az evolúció komplexitásáig mindent magyarázhat vele - elméletét azonban ma kevesen osztják" - kommentálta a leírtakat Kampis professzor.

Konvergens evolúció

A harmadik az evolúció fejlődés-irányultságára a konvergens evolúció léte. Sok esetben nagyon különböző élőlények evolúciója hasonló körülmények között egymástól függetlenül hasonlóan alakul. Kevin Kelly, a Wired magazin alapító szerkesztője egyik könyvében (What Technology Wants - Amit a technológia akar) rengeteg példát sorol fel a konvergens evolúcióra, és úgy véli, hogy bizonyos szervek kialakulása nem lehet véletlenszerű.

Példaként említi többek közt a különböző élőlények (madarak, denevérek, repülő őshüllők) szárnyát, a delfinek, a denevérek és egyes barlanglakó madarak ultrahangos tájékozódását, az északi- és a déli-sarkvidéki halak fagyállóját. De mind közül talán a legnyomósabb érv a hólyagszem létrejötte, amely legalább hatszor fejlődött ki egymástól függetlenül.

Más kutatók az intelligencia kialakulását is konvergens sajátságnak tekintik. Nicola Clayton, a Cambridge-i Egyetem és Nathan Emery, a Queen Mary Londoni Egyetem gondolkodáskutatója úgy véli, hogy az intelligencia mindig feltűnik kedvező körülmények között. Példaként a teljesen más evolúciós utat bejárt főemlősök és a varjúfélék hasonló eszközhasználatát hozzák fel.

"Ezt én hallatlanul izgalmasnak érzem" - mondja Kampis. "Clayton es Emery jó kis forradalmat csináltak a hollók szinte "emberi" intelligenciájának pontos kísérleteivel, és izgalmas, hogy ennek kapcsán egy régóta ismert fogalom, a konvergens evolúció is újra leporolható - valóban nehéz nem elcsodálkozni az emlősök és madarak hasonló evolúciós útján - pedg ez az evolúció két külön ága, két külön evolúció, ha úgy tetszik."

A katasztrófák és az evolúció

A katasztrófák és az általuk okozott tömeges kihalások (például a dinoszauruszok kipusztulása) első látásra az evolúció véletlenszerűségét támasztják alá. Ha a dinoszauruszok nem haltak volna ki egy meteoritbecsapódás miatt, akkor az emlősök nem tudták volna meghódítani a felszabaduló élőhelyeket, nem alakultak volna ki a főemlősök, és nem élne ember sem.

Simon Conway Morris, a Cambridge-i Egyetem paleontológusa szerint viszont a katasztrófák csak késleltették vagy éppen siettették az evolúciós folyamatokat, de lényegében nem változtatták meg azokat. A kulcs itt is a konvergens evolúció.

Tételezzük fel, hogy a halálos meteor elsuhant volna a föld mellett, mondja Conway Morris. A dinoszauruszok tovább éltek volna még 30 millió évig, a Föld újabb lehűléséig. A hideg kipusztította volna őket a trópusoktól északra és délre, és megnyitotta volna az élőhelyeket a melegvérű emlősöknek és madaraknak. Végül a hozzánk hasonló szerszámhasználó élőlények végképp megpecsételték volna a sorsukat.

Ha ezek a fenti érvelések megállják a helyüket, akkor az evolúciós elmélet jelentős kiterjesztésre szorul, ami magában foglalja, hogy az élet nem csak evolválódik, hanem fejlődik is. Ennek igen mélyreható következményei lennének. A fejlődésnek - az evolúcióval ellentétben - van iránya: egy magból növény fejlődik, egy embrióból újszülött lesz, sosem fordítva. Noha a végkifejlet nem teljesen meghatározott, erőteljesen korlátozott.

"Nincs azonban új a nap alatt" - fűzi hozzá Kampis. "Stuart Kauffman mintegy két évtizede mindent felforgató nagy könyve, Origins of Order (A rend eredetete) tört utat ennek a gondolkodásnak. Talán ő az első abban is, hogy bár eretnek módon az evolúció irányáról beszél, az idő teltével nem kevésbé, hanem jobban idézik munkáját. A magyar Szathmáry Eörs professzor és az angol John Maynard Smith (Az evolúció nagy lépései) ugyanakkor arra hívja fel a figyelmet: igaz, hogy ez evolúcióban nagy előrelépések történnek, de ezek rendkívül ritkák és különlegesek."

Végül hangsúlyozni kell, hogy a fejlődés és a korlátozás nem feltételez egyúttal tervezettséget és célt is. Az evolúciónak ez az elmélete nem nyújt támaszt az intelligens tervezettségnek. Valójában újabb csapást mér rá azzal, hogy egy meggyőző naturalista magyarázatot ad a komplexitás kialakulására.

A New Scientist cikke nyomán.