Er den bakterielle flagel udviklet gennem genduplikationer?

Jacob Munk, der studerer teologi ved Menighedsfakultetet i Aarhus har i samarbejde med biolog Kresten Cæsar Torp begået en interessant bog med titlen Livets træ. At se Gud i evolution (Munk 2020). Foruden at argumentere for, at man som kristen kan acceptere evolutionsteorien, indeholder bogen også en kritik af intelligent design, deriblandt en diskussion af den bakterielle flagel, som forfatterne mener er opstået gennem genduplikationer og efterfølgende tilpasninger. Som jeg vil vise i denne artikel, er Munk og Torps behandling af den bakterielle flagel baseret på en artikel, som specialister på området i dag anser for dybt problematisk.

Kort fortalt er den bakterielle flagel en roterende motor, som mange bakterier bruger til at bevæge sig med. Flagellen spiller en central rolle i biokemikeren Michael Behes bog, Darwin’s Black Box: The Biochemical Challenge to Evolution (1996), hvor Behe karakteriserer flagellen som et irreducibelt komplekst system. Et irreducibelt komplekst system, argumenterer Behe, “kan ikke produceres direkte (det vil sige, ved løbende at forbedre den oprindelige funktion, som fortsætter med at virke gennem den samme mekanisme) ved små på hinanden følgende ændringer af et forløber-system” (Behe 1996, s. 39).

Munk og Torp mener, at en proces kaldet genduplikation, hvormed kopier af eksisterende gener opstår, er central for at forklare flagellens udvikling. Som de skriver:

Ved hjælp af molekylærbiologiske metoder har det været muligt at konstruere kvalificerede bud på, hvordan et system som bakterieflagellen kan være blevet udviklet. Det er tilsyneladende foregået gennem netop genduplikationer og efterfølgende tilpasninger.

Munk 2020, s. 49

Som støtte for dette henviser de til en artikel med den lovende titel “Stepwise formation of the bacterial flagellar system”, af de to forskere Renyi Liu og Howard Ochman, offentliggjort i det ansete fagtidsskrift Proceedings of the National Academy of Sciences (Liu & Ochman 2007). I artiklen fremsætter de to forskere en markant påstand: De 24 proteiner, som forskerne mente var til stede i stamfaderen til alle flageller, nedstammer alle fra et enkelt gen, der gentagende gange er blevet duplikeret, hvorefter kopien har fået en ny funktion.

Artiklen har fået en varm modtagelse. Det anerkendte fagtidsskrift Science skrev om artiklen i en nyhedsartikel på deres hjemmeside (Cutraro 2007). Heri kunne den fremtrædende evolutionsbiolog Michael Lynch fortælle, at “kompleksitet opstår ud af simplicitet, og dette er et veldokumenteret argument for, hvordan det kan ske”. Cellebiologen Kenneth Miller blev også citeret for at sige, at “forskerne viser tydeligt, hvordan disse gener [fra flagellen] nedstammer fra hinanden gennem genduplikation.”

En “problematisk” og “idiosynkratisk tolkning”

På trods af lovordene lider artiklen af en række problemer, der er blevet påpeget af forskere, der har specialiseret sig i bakterier og deres flageller.

Som bekendt består proteiner af strenge af aminosyrer, foldet i specifikke tredimensionelle strukturer, bestemt af sekvensen af aminosyrer. Liu og Ochmans påstand om, at alle 24 gener fra flagellen er homologe – det vil sige beslægtede – med hinanden, er udelukkende baseret på sammenligninger mellem sekvensen i de proteiner, som generne koder for. Med andre ord sammenligner artiklen ikke de forskellige proteiners tredimensionelle strukturer med hinanden.

Den bakterielle flagel består af mange forskellige proteiner, med vidt forskellige strukturer og funktioner. De proteiner, der udgør selve svingtråden, er således vidt forskellige fra de proteiner, der udgør motorkomplekset, der igen er vidt forskellige fra de proteiner, der udgør sekretionsystemet, og så videre, og så videre.

“Dette [altså, at proteinerne har forskellige strukturer] er stærk evidens imod homologi,” som den anerkendte flagelforsker Mark J. Pallen siger i en artikel i New Scientist om Liu og Ochmans artikel. Som han fortsætter: “Den almindelig udbredte visdom er, at [proteiners] struktur er en bedre ledesnor end sekvens” (Citeret i Jones 2008, s. 43).

Hvad værre er, viser ikke engang påstanden om ligheder mellem proteinernes sekvens sig at holde vand. En række forskere skrev i 2009 en kritik af Liu og Ochmans artikel, hvor de ikke lagde fingrene imellem. Påstanden om, at den bakterielle flagel var opstået fra et enkelt gen var “problematisk” og “baseret på en idiosynkratisk tolkning af resultater”. Liu og Ochman havde foretaget en sammenligning mellem proteinsekvenser med programmet BLAST, men “mere følsomme fremgangsmåder … understøtter ikke denne påstand.” Og endelig har de forskellige flagelproteiner som nævnt vidt forskellige strukturer, “hvilket efterlader fælles afstamning mellem alle de flagellære gener som en tanke, der knap er holdbar” (Snyder et al. 2009, s. 2-3).

Den eminente evolutionsbiolog W. Ford Doolittle beskrev i en kort artikel Liu og Ochmans påstand som “problematisk” (Doolittle & Zhaxybayeva 2007). Nicholas Matzke, der på daværende tidspunkt var tilknyttet det amerikanske National Center for Science Education var knap så diplomatisk; han mente, at forfatterne havde misforstået fundamentale ting, og at noget måtte være gået galt i den bedømmelsesproces, der skal kvalitetssikre forskningsartikler (Matzke 2007).

Bekræftelsesbias

Hvordan gik det til, at en så problematisk artikel blev offentliggjort i et af de mest velansete fagtidsskrifter i verden og hypet af andre tidsskrifter og fremtrædende forskere? Det kan være værd at holde sig følgende råd for øje, som fysikeren Richard Feynman gavn engang gav kommende forskere: “Det første princip er, at du ikke må narre dig selv – og du er den letteste person at narre” (Feynman 1974).

• Tendensen til at godtage information, der understøtter de hypoteser, man i forvejen har, kaldes bekræftelsesbias, og det er et såre menneskeligt fænomen. En række undersøgelser har vist, at forskere vurderer forskningsresultater som værende af højere kvalitet, hvis de støtter en hypotese, som forskeren i forvejen er enig i, end hvis resultaterne modsiger hypotesen (Goodstein & Brazis 1970; Mahoney 1977; Koehler 1993; Hergovich et al. 2010). Som Hergovich et al. skriver i artiklen “Biased Evaluation of Abstracts Depending on Topic and Conclusion: Further Evidence of a Confirmation Bias Within Scientific Psychology”:

Modsat den almindelige kliché om den upartiske, fordomsfri, objektive og rationelle forsker er det flere gange blevet vist, at bekræftelsesbias ikke er begrænset til lægmænd eller individer med kliniske lidelser, men at det også kommer til udtryk på selve videnskabens område.

Hergovich et al. 2010, s. 189

Liu og Ochmans artikel blev offentliggjort i kølvandet på den famøse Kitzmiller v. Dover-retssag om intelligent design i klasseværelset, hvori spørgsmålet om flagellens udvikling havde spillet en central rolle. Som W. Ford Doolittle bemærkede i en kommentar til artiklen, betød dette, at “forsøg på at uddybe og teste evolutionære scenarier for flageller” ikke blot var af videnskabelig interesse, men også kunne resultere i “politisk kapital” (Doolittle & Zhaxybayeva 2007).

Det er selvfølgelig umuligt endegyldigt at bevise, men tanken forekommer nærliggende, at ønsket om at skaffe “politisk kapital” i kampen mod ID-tilhængere resulterede i, at en artikel om flagellens udvikling fik en blidere medfart i bedømmelsesprocessen, end den ellers ville have fået. Og at den efterfølgende har fået større udbredelse gennem nyhedsmedier og populærvidenskabelige bøger som Munk og Torps, mens kritikken af artiklen får lov at leve sit stille liv i tekniske og for lægmænd svært tilgængelige fagtidsskrifter.

Referencer

• Behe M.J., 1996, Darwin’s Black Box: The Biochemical Challenge to Evolution, Simon & Schuster.
• Cutraro J., 2007, “A Complex Tail, Simply Told”, ScienceNOW. https://www.sciencemag.org/news/2007/04/complex-tail-simply-told
• Doolittle W.F., Zhaxybayeva O., 2007, “Evolution: Reducible Complexity – The Case for Bacterial Flagella”, Current Biology 17(13):R510-2. https://doi.org/10.1016/j.cub.2007.05.003
• Feynman R.P., 1974, “Cargo Cult Science”, California Institute of Technology. http://calteches.library.caltech.edu/3043/1/CargoCult.pdf
• Goodstein L.D., Brazis K.L., 1970, “Psychology of Scientist: XXX. Credibility of Psychologists: An Empirical Study”, Psychological Reports 27(3):835-8. https://doi.org/10.2466/pr0.1970.27.3.835
• Hergovich A., Schott R., Burger C., 2010, “Biased Evaluation of Abstracts Depending on Topic and Conclusion: Further Evidence of a Confirmation Bias Within Scientific Psychology”, Current Psychology 29:188-209. https://doi.org/10.1007/s12144-010-9087-5
• Jones D., 2008, “Engines of evolution”, New Scientist 197(2643):40-43. https://doi.org/10.1016/S0262-4079(08)60422-4
• Koehler J.J., 1993, “The Influence of Prior Beliefs on Scientific Judgments of Evidence Quality”, Organizational Behavior and Human Decision Processes 56(1):28-55. https://doi.org/10.1006/obhd.1993.1044
• Liu R., Ochman H., 2007, “Stepwise formation of the bacterial flagellar system”, PNAS 104(17):7116-21. https://doi.org/10.1073/pnas.0700266104
• Mahoney M.J., 1977, “Publication prejudices: An experimental study of confirmatory bias in the peer review system”, Cognitive Therapy and Research 1:161-75. https://doi.org/10.1007/BF01173636
• Matzke N., 2007, “Flagellum evolution paper exhibits canine qualities”, Panda’s Thumb. http://pandasthumb.org/archives/2007/04/flagellum-evolu-1.html
• Munk J., 2020, Livets træ. At se Gud i evolution, Forlaget Semper
• Snyder L.A.S., Loman N.J., Fütterer K., Pallen M.J., 2009, “Bacterial flagellar diversity and evolution: seek simplicity and distrust it?”, Trends in Microbiology 17(1):1-5. https://doi.org/10.1016/j.tim.2008.10.002