Blærerod – Michael Behes “irreducible musefælde” i naturen

Granville Sewell gav den 28. februar 2020 på Evolutionnews et interessant eksempel på et naturligt eksempel fra botanikkens verden på irreducibel kompleksitet:

I sin bog Darwin’s Black Box bruger Michael Behe en almindelig musefælde som eksempel på en hverdagsanordning, der er ”irreducibel kompleks”, da den kræver adskillige bestanddele, før den kan fange mus. Behe hævder, at der i levende celler er mange sådanne maskiner, der er ubrugelige og derfor ingen overlevelsesfordel giver, indtil alle eller flere af deres mange dele er på plads.

Her har vi så Behes musefælde i naturen!

”Sart”, men dødbringende.

I et tillæg til min bog fra 1985 ”Analyse af en begrænset elementmetode: PDE/PROTAN” anførte jeg vandplanten blærerod (Utricularia) som eksempel på irreducibel kompleksitet (skønt Behe først lancerede udtrykket 11 år senere). Den bliver beskrevet i “Plants and Environment” (R.F. Daubenmire, Wiley, 1947) som følger:

”Blærerod er en sart vandplante med blærelignende fælder på 5 mm eller mindre i diameter. Disse fælder har følehår, der er forbundet med en klap, der normalt holder fælden tæt lukket. Fældens sider er komprimerede under tryk, men når en mindre form af dyreliv rører ved hårene, åbner ventilen sig, blæren udvider sig pludseligt, og dyret bliver suget ind i fælden. Klappen lukker sig straks, og i løbet af ca. 20 minutter er fælden igen sat til næste offer.”

I deres artikel om ”Kødædende Planter” i Nature Encyclopedia of Life Sciences (Nature Publishing Group, Wiley Interscience, 2005) diskuterer W.E. Lönnig og Heinz-Albert Becker fra Max Planck-Instituttet for Forskning i Planteavl oprindelsen til de kødædende planter:

”Desuden har et antal forfattere drøftet spørgsmålet om, hvorvidt den moderne [neodarwinistiske] syntese (selektion af mutationer ”med små eller selv usynlige virkninger på fænotypen”) tilfredsstillende kan forklare de mange konvergent opståede synorganiserede fældemekanismer. I 1875 diskuterede Darwin et antal grundlæggende punkter omkring, hvordan man muligvis kunne forestille sig oprindelsen til bestemte kødædende former som et forløb af gradvis udvikling. Imidlertid har de fleste forfattere fortsat forholdt sig kritisk. Følgende spørgsmål og udtalelser, der blev publiceret af Nachtwey i 1959 om oprindelsen til ”Utricularias fælde”, er stadig her i begyndelsen af det 21. århundrede ikke blevet tilfredsstillende besvaret og kan belyse nogle af de principielle problemer med oprindelsen til kødfortæring hos planter. Efter en nøje beskrivelse af fældens opbygning og funktioner stillede Nachtwey spørgsmålet om, hvordan man kan forestille sig oprindelsen fra en bladspids, og spurgte dernæst (side 99-100): ’Hvilken ikke-styret mutation kunne først være opstået i en normal bladspids og følgelig have udvist en selektiv fordel? Uden fordel var den gået tabt som værende ubrugelig. Den moderne syntese understreger kraftigt, at mutationer og udvælgelse må samarbejde for at kunne danne nye strukturer. Så gennem hvilke blinde mutationer skulle sugefælden være opstået?’ Angående problemet med videre evolutionære stadier fortsætter forfatteren: ’Selv en perfekt sugefælde med den forbløffende evne til at fange dyr med lynets hast ville ikke give nogen fordel i kampen for livet, fordi byttet ikke ville blive fordøjet. Men omvendt ville produktionen af højeffektive fordøjelsessafter være nyttesløse for en bladspids, så længe den ikke kunne fange byttet, hvilket er absolut nødvendigt. Og selv om sugefælden og fordøjelsessafterne samarbejdede, ville intet være vundet i kampen for tilværelsen. De opløste proteiner må også optages og ved stofskifte omdannes til artens specifikke proteiner. Dannelsen af sugefælden kræver et perfekt samarbejde mellem mange forskellige gener og udviklingsfaktorer. I sidste instans opnås en fordel i kampen for overlevelsen, men ikke gennem nogen udviklingsproces.’ Nachtwey slutter, at ingen af nutidens udviklingsteorier er i stand til at besvare disse spørgsmål og foreslår, at svaret muligvis skal findes uden for det gængse videnskabelige paradigme. Skønt man muligvis kunne forestille sig andre scenarier og således komme med indvendinger imod Nachtweys overvejelser (måske ukendte funktioner hos spirende strukturer, måske en mindre optagelse af organiske stoffer gennem bladene uden fordøjelses- og optagelseskirtler), lader problemet til at være blevet større af de nylige opdagelser af, at Utricularia purpurea-plantens velbefindende stort set er uafhængig af dens bytte (se detaljerne om næring og fordøjelse foroven).

Juniper et al., der hælder til Schnells ovenfor citerede funktionelle forslag, er også enig med Nachtwey om kompleksiteten i det evolutionære problem og nævner, at ”intet fyldestgørende udviklingsforløb kan indtil videre konstrueres endda til præsentation af en spekulativ vej til oprindelsen til det, som lader til at være en forholdsvis ensartet gruppe.” Hvad det problem angår, fortsætter de med at bemærke, at Utricularia er en sammensat mekanisme, der indtil videre udgør et umedgørligt problem i evolutionen.” De sidstnævnte forfattere hælder i reglen til en mere eller mindre springvis model for oprindelsen til kødødende planter, hvilket er en opfattelse, der deles af visse andre biologer som en almindelig model for oprindelsen til et stort antal morfologiske arter og genera i den levende verden.

Alligevel indrømmer forfattere, der foretrækker ”gradvise evolutionsmæssige forandringer gennem utænkelige æoner af tid” (Slack, 2001, s. 19), omfanget af problemet med oprindelsen til kødædende planter: ”Desværre er dette et spørgsmål, vi ikke kan håbe at besvare uden passende fossile beviser, og man kan kun komme med en blot og bar hypotese.” (Slack s. 18-19). Endvidere lader det til at være vanskeligt selv at forestille sig klare selektive fordele for alle de i tusinder af postulerede mellemstadier i et gradvist scenarie for ikke at nævne formuleringen og undersøgelsen af videnskabelige (dvs. testbare) hypoteser om oprindelsen til de sammensatte ovenfor behandlede kødædende plantestrukturer.

Læseren opfordres endvidere til at betænke følgende problem. Charles Darwin tilvejebragte en test for sin teori (1859, s. 219): ”Kan det vises, at der eksisterer selv et enkelt komplekst organ, der umuligt kan være dannet ved talrige, gradvise små modifikationer, bryder min teori absolut sammen.” Imidlertid udtalte Darwin, at han ”ikke kunne finde noget sådant tilfælde”. Biokemiker Michael J. Behe (1996, s. 39) har arbejdet videre på Darwins udtalelse ved at indføre og definere sit begreb om ”irreducible komplekse systemer” og har præciseret: ”Med irreducibel kompleks mener jeg et enkelt system, der består af adskillige veltilpassede, interagerende dele, der bidrager til den grundlæggende funktion, hvor fjernelse af en hvilken som helst af delene får systemet til effektivt at ophøre med at fungere.”

Nogle biologer mener, at fældemekanismerne hos Utricularia og flere andre kødædende plantegenera (Dionaea, Aldovanda, Genlisea) i det mindste kommer meget tæt på ”et sådant tilfælde” af irreducibel kompleksitet.