Ar organizmo mutacija tėra tik atsitiktinis neprognozuojamas reiškinys?

[Lapino šešėlis]

Nors mokslas nuolatos ieško būdų kaip įrodyti vienus ar kitus reiškinius ir juokiasi iš bet kokio bandymo juos paaiškinti nesiremiant vadovėlinėmis tiesomis. Vis dėlto net ir mokslo kalboje dažnai mums akį rėžia toks žodis kaip atsitiktinumas.

Ypatingai dažnai jis sutinkamas tuomet, kai kalba pakrypsta apie genetiką ar genetinius palikuonių rinkinius. Vien mejozės (lytinių ląstelių dauginimosi būdas) metu mes susiduriame su net trimis procesais, kurių galutiniai rezultatai yra nulemti paprasčių paprasčiausio atsitiktinumo.

Evoliucijos eiga, o tuo pačiu ir pačios gyvybės atsiradimas bei vystymasis yra niekaip neatsiejami nuo žodžio mutacija. Mutacija, tai genetinio rinkinio pokyčiai, kurie paprastai būna žalingi organizmui, bet kai kuriais atvejais pasitaiko ir naudingų mutacijų, kurios yra viena iš evoliucijos eigos priežasčių, lemiančių mūsų pokyčius.

Ir nepaisant to, kad tai yra viena iš didžiausių mokslo paslapčių, galinčių paaiškinti gyvybės raidą, mutacijos yra traktuojamos kaip atsitiktiniai genomo pokyčiai.

Tačiau tiesa tokia, kad tai tėra dar viena mokslo dogma, kuri neturi itin tvirto pagrindo.
Atsitiktinių mutacijų teorija yra prilygstanti begalinio beždžionių skaičiaus teoremai, kuri mums teigia, jog jei prie spausdinimo mašinėlių pasodintume begalinį skaičių beždžionių, anksčiau ar vėliau viena jų parašys kokį nors Šekspyro kūrinį.

Dar iki Darvino laikų, kuomet evoliucijos mechanizmai nebuvo iki galo žinomi, Žanas Baptistas Lamarkas suformulavo savąją evoliucijos versiją, kuri iki šiol yra smarkiai kritikuojama.
Pagrindinis Lamarko teiginys buvo toks: organizmo įgytos savybės perduodamos palikuonims. Pvz., žirafų palikuonys paveldi ilgesnius kaklus, kurie jų tėvams pasidaro dėl nuolat į viršų ištempto kaklo.

Vėliau „juokais" atliekami eksperimentai paliudijo Lamarko klaidas:

Augustinas Vaismanas suporavo pelės patiną ir patelę, kuriems prieš tai buvo pašalines uodegas. Vaismas pasakė, kad jeigu Lamarko teorija teisinga, tai šių pelių palikuonys bus taip pat beuodegiai. Pirmoji eksperimentinių pelių karta gimė su uodegomis. Vėliau jis išveisė dar 21 pelių kartą. Per penkerius metus trukusį eksperimentą negimė nė viena beuodegė pelė.

Vis dėlto šis eksperimentas turėjo keletą esminių trūkumų. Pirmiausia, pašalintos uodegos nepadidino pelių galimybės išgyventi, o taip pat Lamarkas teigė, kad evoliuciniai pokyčiai gali trukti neparėpiamai ilgus periodus.

1943 metais biologai Salvadoras Lurija ir Maksas Delbriukas, atrodytų visiems laikams patvirtino, kad mutacijos tik padrikas reiškinys. Pradėję nuo genetiškai identiškų bakterijų populiacijos, maisto medžiagų prisotintame tirpale, jie išaugino gausybę šių bakterijų kolonijų ir jų palikuonių. Paskui tokį patį kiekį bakterijų įterpė į gausybę biologiniams bandymams skirtų Petri lėkštelių su bakteriofagais - bakterijas užkrečiančiais ir galiausiai užmušančiais virusais. Nors beveik visos bakterijos žūdavo, kai kurios jų išgyvendavo ir išsivystydavo į kolonijas.

Kad išsiaiškintų, ar tokios išgyvenimą užtikrinančios mutacijos atsirado atsitiktinai, ar ląstelėms kryptingai reaguojant į grėsmingą aplinką, Lurija ir Delbriukas suskaičiavo visų bandymų lėkštelėse išgyvenusių bakterijų kolonijų pasiskirstymą. Jie argumentavo, kad jei šias mutacijas sukėlė bakterijų gebėjimas adaptuotis prie aplinkos, tuomet išgyvenusių kolonijų kiekis visose lėkštelėse turėtų būti panašus. Tačiau, jeigu mutacijos buvo visiškai atsitiktinių procesų rezultatas, tuomet išgyvenusių kolonijų kiekis kiekvienoje lėkštelėje turėtų skirtis, kas ir paaiškėjo jų bandymų metu.
Taigi apsikaustęs šiais ir panašiais eksperimentais, mokslas priėmė naują „įstatymą": genų mutacijos - visiškai atsitiktinės, neprognozuojamos ir su dabartiniais organizmo poreikiais neturi nieko bendro.

Vis dėlto 1988 metais žinomas genetikas Džonas Kernsas ryžosi mesti iššūki tokiam mąstymui ir atliko tyrimą kurį patalpino britų žurnale Nature, pavadinimu „Mutantų atsiradimas".

Jis pasirinko bakterijas su defektuotu genu, kuris gamino neveiksnią laktazęs - fermento, reikalingo pieno cukrui laktozei virškinti, atmainą. Šias laktazės nepakankamumą turinčias bakterijas Kernsas įterpė į aplinką, kurioje vienintelė maisto medžiaga buvo laktozė. Kadangi negalėdamos pasisavinti šios maisto medžiagos bakterijos negalėjo nei augti nei daugintis, tai buvo galima tikėtis, kad kolonijų jos nesuformuos. Tačiau daugelis bakterijų pasėlių, netikėtai išaugo į bakterijų kolonijas.
Ištyręs bakterijų, su kuriomis jis pradėjo eksperimentus, pavyzdžius, Kernsas įsitikino, kad mutavusių bakterijų pradiniame pasėlyje nebuvo. Todėl jis padarė išvadą, kad bakterijos matavo veikiamos eksperimento aplinkos. Lurijos ir Delbriuko eksperimentuose virusai sunaikindavo bakterijas beveik akimirksniu, o Kernso eksperimentuose bakterijos badu marinamos buvo lėtai. Kitaip tariant, Kernsas sunkumų ištiktoms bakterijoms davė pakankamai laiko, kad šios spėtų pasinaudoti vidiniais mutacijas sukeliančiais mechanizmais.

Pagrindiniai Lamarko teiginiai buvo šiek tiek iškraipyti. Iš tikrųjų jis rašė: „evoliucija pagrįsta bendru organizmų informaciniu sąveikavimu, kuris leidžia gyvybės formoms prisitaikyti prie besikeičiančios aplinkos ir taip išlikti" ir „evoliucija yra organizmų iš kartos į kartą perduodamos aplinkos paskatintos adaptacijos, kurios reikalingos, idant organizmai išliktų nuolatos besikeičiančiame pasaulyje". Tai yra jis tiesiogiai apie tokį dalyką kaip organizmo „troškimas" turėti vienokį ar kitokį požymį neužsiminė.

Genetikos mokslas tyrinėdamas Kernso atliktus tyrimus padarė išvadas, jog patekusios į nepalankią aplinką, bakterijos sugeba pagreitinti atsitiktines mutacijas ir susikurti daug mutavusių genų kopijų. Tai yra vadinamoji - somatinė hipermutacija.

Realybė yra tokia - organizmai ne tik adaptuojasi prie aplinkos, bet ir specialiai keičia savo genus, kad pagreitintų ateities kartų prisitaikymo galimybes. Tai dinamiškas procesas, kuriame organizmai sugeba nuolatos adaptuotis prie nepalankių sąlygų.

Atsitiktinumo efektas susidaro dėl to, jog mutacija neįvyksta akimirksniu, bet esant tinkamoms sąlygoms, genų rinkiniai kinta tol, kol randama adaptyvi mutacija. Tai neblogai apibūdina toks šmaikštus posakis: kodėl visada pamestus daiktus randame vietoje, kurią patikriname paskutinėje? Nes kai randame, toliau nebeieškome.

Atrodytų, kad tai vyktų atsitiktinai, bet iš tikrųjų tai visuomet krypsta į konkretų tikslą.

Šaltiniai:
H. Graham Cannon. „Lamarck and Modern Genetics", 10-11
S. E. Luria, M. Delbruck. "Mutations of Bacteria from Virus Sensivity to Virus resistance", Genetics 28, no 6 (1943), 459-511
John Cairns, J. Overbaugh, S. Miller. "The Origin of Mutants", Nature, no. 355 (1988), 142-145

Mokslo pasaulyje šiandieniniai atradimai, kartais būna tokie neįtikėtini, jog jie yra iškart atmetami kaip nerealūs, neįtikėtini, juokingi. Ir tuomet didelė dalis energijos yra skiriama jiems paneigti. Bet tai ne visada pavyksta. Štai todėl reikia nuolatos ieškoti būdų kaip pažinti pasaulį pačiam, o ne per išorinius signalus. Nes gamtos dėsningumai egzistuos tokie, kokie jie yra iš tikrųjų, o ne tokie, kokie bus paskelbti viešai.

[Ezekiel]

Priklauso nuo to kokia filosofija tiki - determinizmu ar indeterminizmu. Jei gyvi organizmai tėra cheminės mašinos tai visos cheminės reakcijos gali būti determinuotos, nustatytos moksliniais instrumentais.
O jei gyvybė yra šis tas daugiau nei molekulių dariniai ir biologinius procesus valdo dar kitos jėgos tuomet šie veiksniai nepažinus gali pasirodyti indeterministiški, chaotiški.
Problema kuria matau su grynai cheminių gyvybės paaiškinimu yra tą, kad visu pirma kaip mutaciškai paveiktas organizmas pokyčius perduoda į DNR taip, kad persiduoda palikuonims. Antra kaip iš tokio nedidelio informacijos kiekio esančios dviejose ląstelėse susiformuoja ytin sudėtingi organizmai. Vien žmogaus smegenys laikomos pačių sudėtingiausių objektų Visatoje. O DNR tuomet turėtų turėti informacija ne tik kokius cheminius junginius gaminti, bet kada ir kaip išdėlioti erdvėje, taip perduoti elgesio informacija.

[Lapino šešėlis]

Galbūt šiek tiek paradoksaliai tie mano tekstai kartais atrodytų, kai mėginu mokslu paneigti mokslą. Bet jei vartočiau prieš tai minėtas sąvokas, tai greičiau pastebėčiau, kad naujausio mokslo išvadomis, bandau šiek tiek aptrupinti mokslinio materializmo pamatus.

Šiuo atveju tikėjimas mums nusako tik dalį tiesos. Neišvengiame to, kad mūsų kūnai yra cheminių junginių talpyklos, bet kas juos valdo?

DNR iš tikrųjų slypi genetinė informacija, pagal kurią yra suformuojamas visas mūsų kūnas. Šiuos reiškinius yra išnagrinėję embriologijos mokslas, bet paslaptis, kurią mokslas stengiasi nuolat paslėpti yra ta, kad pats DNR iš esmės yra neaktyvus, kol jam nėra "nurodoma" kada kokį baltymą sintetinti. (Kas tą nurodo?)

Štai todėl deterministinis mokslo aiškinimas yra klaidingas ir netgi prieštaraujantis to paties mokslo išvadoms. Gyvi organizmai yra cheminės mašinos, bet tų mašinų kontrolė yra priklausoma nuo tam tikrų veiksnių, kurių mokslas nesuvokia. Šis nesuvokimas atvedęs juos į aklavietę verčia moklą užsiimti gynybinę poziciją ir vietoje to, kad spręsti naujus klausimus, jie bando toliau lipdyti byrančias senąsias tiesas.