LA "SELEZIONE NATURALE"

Problema 4 ) La selezione naturale lotta per correggere i tratti vantaggiosi nelle popolazioni
Nel 2008, 16 biologi da tutto il mondo si sono riuniti ad Altenberg, in Austria, per discutere i problemi con il moderno modello evolutivo neodarwiniano. La rivista Nature ha coperto questa conferenza "Altenberg 16", citando scienziati di spicco che dicono cose come: “La origine delle ali e l'invasione della terra . . . sono cose di cui la teoria evoluzionistica ci ha detto poco». “Non si può negare la forza della selezione nell'evoluzione genetica. . . ma a mio avviso questo è stabilizzare e perfezionare forme che hanno origine a causa di altri processi.” "La sintesi moderna è straordinariamente efficace nel modellare la sopravvivenza del più adatto, ma non nel modellare l'arrivo del più adatto". Nel Problema 3, abbiamo appreso che le mutazioni non possono generare molti tratti complessi negli organismi viventi su scale temporali evolutive ragionevoli. Ma le mutazioni sono solo una parte del meccanismo evolutivo standard: esiste anche la selezione naturale. E l'evoluzione darwiniana non solo comunemente non riesce a spiegare "l'arrivo del più adatto" attraverso le mutazioni, ma spesso lotta anche per spiegare la "sopravvivenza del più adatto" attraverso la selezione naturale. I biologi evoluzionisti spesso presumono che una volta che le mutazioni producono un tratto funzionalmente vantaggioso, si diffonderà facilmente (diventerà "fissato") in tutta una popolazione per selezione naturale.
Ad esempio, immagina una popolazione di volpi dal pelo castano che vive in una regione innevata. Una volpe nasce con una mutazione che rende la sua pelliccia bianca, anziché marrone. Questa volpe ora ha un vantaggio nella caccia alle prede e nella fuga dai predatori, perché la sua pelliccia bianca le fornisce mimetizzazione nell'ambiente innevato. La volpe bianca sopravvive, trasmettendo i suoi geni alla sua prole, che è anche abile a sopravvivere e riprodursi. Nel tempo, il carattere del pelo bianco si diffonde in tutta la popolazione. È così che dovrebbe funzionare, in teoria. Nel mondo reale, tuttavia, la semplice generazione di un tratto funzionalmente vantaggioso non garantisce che persista o si fissi. Ad esempio, cosa succede se per caso la volpe bianca inciampa, si rompe una gamba e viene mangiata da un predatore, senza mai trasmettere i suoi geni? Forze o eventi casuali possono impedire a un tratto di diffondersi in una popolazione, anche se fornisce un vantaggio. Queste forze casuali sono raggruppate insieme sotto il nome di "deriva genetica". Quando i biologi esaminano la matematica della selezione naturale, scoprono che, a meno che un tratto non dia un vantaggio selettivo estremamente forte, la deriva genetica tenderà a sopraffare la forza della selezione e impedirà agli adattamenti di prendere piede in una popolazione. Questo problema sottovalutato è stato riconosciuto da alcuni scienziati evoluzionisti che sono scettici sulla capacità della selezione naturale di guidare il processo evolutivo. Uno di questi scienziati è Michael Lynch, un biologo evoluzionista dell'Università dell'Indiana, che scrive che "la deriva genetica casuale può imporre una forte barriera al progresso dei perfezionamenti molecolari mediante processi adattivi". Osserva che l'effetto della deriva sta "incoraggiando la fissazione di mutazioni leggermente deleterie e scoraggiando la promozione di mutazioni benefiche”. Allo stesso modo, Eugene Koonin, uno dei principali scienziati del National Institutes of Health, spiega che la deriva genetica porta alla “fissazione casuale di cambiamenti neutri o addirittura deleteri”.
Ridondanza complessa
Dal punto di vista di Lynch, ci sono molti sistemi cellulari che aiutano nella sopravvivenza, ma sono ridondanti. Di conseguenza, fungono da meccanismi di backup che vengono utilizzati solo quando un sistema primario altamente efficace si guasta. Poiché vengono utilizzati solo di rado, questi sistemi sono esposti solo occasionalmente al setaccio di selezione. Eppure questi sistemi possono essere estremamente complessi ed efficienti. Come può un sistema che viene utilizzato solo raramente, o solo occasionalmente necessario, evolversi a un livello di complessità così elevato ed efficiente? Dopo aver osservato i molti "strati" di complessi meccanismi cellulari coinvolti in processi come la replicazione del DNA, Lynch pone una domanda cruciale: Sebbene queste linee di difesa stratificate siano chiaramente vantaggiose e in molti casi essenziali per la salute cellulare, poiché l'emergere simultaneo di tutti i componenti di un sistema non è plausibile, sorgono immediatamente diverse domande. In che modo la selezione può promuovere la creazione di livelli aggiuntivi di meccanismi di miglioramento della forma fisica se le linee di difesa primarie stabilite sono già altamente raffinate? Lynch non crede che la selezione naturale sia all'altezza del compito. In un articolo del 2007 su Proceedings of the US National Academy of Sciences intitolato "La fragilità delle ipotesi adattive per le origini della complessità dell'organismo", spiega che tra i biologi evoluzionisti, "Ciò che è in questione è se la selezione naturale sia una forza necessaria o sufficiente per spiegare l'emergere delle caratteristiche genomiche e cellulari fondamentali per la costruzione di organismi complessi”.
Usando un linguaggio simile, un articolo sulla rivista Theoretical Biology and Medical Modeling conclude che “è importante che i biologi valutino realisticamente ciò che la selezione può e non può fare in varie circostanze. La selezione potrebbe non essere né necessaria né sufficiente per spiegare numerose caratteristiche genomiche o cellulari di organismi complessi". Lynch è chiaro nelle sue opinioni: "non ci sono prove convincenti empiriche o teoriche che la complessità, la modularità, la ridondanza o altre caratteristiche dei percorsi genetici siano promosse per selezione naturale”.
Dannato se ti appelli alla selezione, dannato se non lo fai
Al posto della selezione naturale, tuttavia, i biologi evoluzionisti come Lynch propongono una deriva genetica casuale per spiegare l'origine di complesse caratteristiche biologiche. Secondo Lynch, "molti aspetti della complessità a livello genomico, molecolare e cellulare nelle specie multicellulari devono probabilmente la loro origine a queste forze non adattative, che rappresentano poco più che risultati passivi..." Ma riconosce che queste "forze non adattative dell'evoluzione sono di natura stocastica». Stocastico, ovviamente, significa casuale. Può una forza rigorosamente casuale - che non ha motivo di preservare caratteristiche che potrebbero fornire qualche vantaggio - spiegare le caratteristiche biologiche altamente complesse - come la replicazione del DNA o la bioluminescenza - che sembrano finemente sintonizzate per svolgere utili funzioni biologiche? La biologa Ann Gauger è scettica sulla spiegazione di Lynch, poiché osserva che "non offre alcuna spiegazione su come le forze non adattative possano produrre la complessità genomica e organica funzionale che osserviamo nelle specie moderne". Allo stesso modo Jerry Coyne sottolinea la principale carenza nei ricorsi alla deriva genetica: Sia la deriva che la selezione naturale producono un cambiamento genetico che riconosciamo come evoluzione. Ma c'è una differenza importante. La deriva è un processo casuale, mentre la selezione è l'antitesi della casualità. … In quanto processo puramente casuale, la deriva genetica non può causare l'evoluzione degli adattamenti. Non potrebbe mai costruire un'ala o un occhio. Ciò richiede una selezione naturale non casuale. Ciò che la deriva può fare è causare l'evoluzione di caratteristiche che non sono né utili né dannose per l'organismo. Coyne osserva inoltre: "L'influenza di questo processo su un importante cambiamento evolutivo, tuttavia, è probabilmente minore, perché non ha il potere di modellamento della selezione naturale. La selezione naturale rimane l'unico processo che può produrre adattamento». Ma in un certo senso concordando con Lynch, anche lui riconosce che «la deriva genetica non solo è impotente a creare adattamenti, ma può effettivamente sopraffare la selezione naturale». Il dibattito sul fatto che la selezione naturale, o la deriva genetica, sia più influente nell'evoluzione continuerà senza dubbio. Ma ci sono poche ragioni per credere che da qualunque parte vinca questo dibattito, verrà offerta una soluzione materialistica praticabile. La biologia evolutiva si trova ora di fronte a un problema: La selezione naturale è un meccanismo troppo inefficiente per superare le forze casuali e correggere il tipo di adattamenti complessi che osserviamo nelle popolazioni perché è facilmente sopraffatto da forze casuali come la deriva genetica. La vita è piena di adattamenti altamente complessi ed efficienti, ma la deriva genetica casuale non offre alcuna ragione giustificabile per ritenere che tali caratteristiche avranno motivo di sorgere. In sostanza, la deriva genetica è come invocare il meccanismo della "mutazione-selezione", ma meno tutta la selezione. Questi soggetti si spostano verso tutte le difficoltà che abbiamo visto nel Problema 3, in cui le mutazioni casuali non erano in grado di costruire caratteristiche biochimiche come proteine funzionali o semplici interazioni proteina-proteina, perché erano necessarie più mutazioni coordinate per produrre quei tratti. In assenza di selezione, non c'è motivo per le sole mutazioni casuali - cioè la deriva genetica - per produrre qualcosa di utile. Sfortunatamente, il pubblico è raramente informato di questi problemi o di questo dibattito. Secondo Lynch, la selezione naturale è tipicamente descritta come un meccanismo "onnipotente (senza alcuna prova diretta)" in grado di costruire caratteristiche biologiche complesse. Avverte che "il mito che tutta l'evoluzione può essere spiegata dall'adattamento continua a essere perpetuato dal nostro continuo omaggio al trattato di Darwin nella letteratura popolare". La realtà è che né le forze non casuali come la selezione naturale, né le forze casuali come deriva genetica, possono spiegare l'origine di molte caratteristiche biologiche complesse.