Proteiner er sjeldne og isolerte - og kan således ikke utvikle seg
Brian Miller; 20. november 2023 Oversatt herfra

Bilde 1: Curiosity på Mars

Ble lovene om fysikk og kjemi finjustert for lett å la proteiner utvikle seg? Denne påstanden er et sentralt element i en forestilling om design, som er forfektet av teolog Rope Kojonen. Han tror faktisk at Gud laget naturlovene slik at proteiner og andre biologiske fenomener kan utvikle seg. I et tidligere innlegg diskuterte jeg en artikkel, "Om forholdet mellom design og evolusjon" -lenke, som jeg skrev med Stephen Dilley, Casey Luskin og Emily Reeves. Både i artikkelen og i en serie på Evolution News -lenke, har vi kritisert Kojonens bok The Compatibility of Evolution and Design, som argumenterer for at evolusjonsteori kan forenes med troen på at livet demonstrerer bevis på design. Her vil jeg utvide mitt tidligere argument om proteiner, og viser at funksjonelle proteiner er sjeldne og isolerte - og dermed ikke kan utvikle seg. Hvis min beretning er riktig, er Kojonens syn på design alvorlig feil.

 

Forholdet mellom sjeldenhet og isolasjon
Kojonen erkjenner at mange proteiner tilsvarer slike sjeldne sekvenser at de ikke kunne ha dukket opp gjennom et tilfeldig søk. Likevel argumenterer han for at sjeldenhet ikke nødvendigvis medfører isolasjon. Vi oppsummerer argumentet som følger:
-I likhet med Kojonen har andre tenkere (f.eks. Hunt 2007; Venema 2010; Matheson 2010) hevdet at sjeldenhet i sekvensrommet ikke nødvendigvis innebærer isolasjon i sekvensrom i en grad som vil utgjøre en barriere for evolusjonen. Denne tankegangen aksepterer (eller tillater) en kontinuerlig sti med funksjonelle sekvenser fra et enkelt protein til et mer komplekst protein. Under dette synspunktet, selv om proteiner er sjeldne, er de (eller kan være) gruppert sammen. Som sådan vil ikke mutasjonsvalgsmekanismen trenge å søke i et stort område med sekvensrom; Det trenger bare å finne de kontinuerlige traséene i nærheten.

Bilde 2. Spombe-Pop2p-protein

Et landingsfartøy søker en klar vei
Vi svarer på dette argumentet som følger:
Likevel viser en enkel analogi hvorfor denne innvendingen er feil. Se for deg et romfartøy lander på nordpolen av en planet, og astronautene ønsker å kjøre til Sydpolen. Deres evne til å gjøre det avhenger av prosentandelen, p, av planetens overflate som er navigerbar. Hvis p er 70,0%, eksisterer sannsynligvis en kontinuerlig sti mellom polene. Hvis p er 0,1%, vil en sti mest sannsynlig ikke eksistere. Jo lavere prosentandel, desto mindre sannsynlig eksisterer en farbar stil.

La oss nå vurdere hvordan denne analogien vil gjelde for utviklingen av nye proteiner. Sjeldenheten av beta-laktamase-domenet, studert av Axc (2004) ville tilsvare en planet på størrelse med hele vår galakse, og den totale mengden navigerbart land ville tilsvare overflatearealet til et atom. Hvis vi utvider vår analogi til et protein hvis sjeldenhet er 1til 10^23, vil dette fortsatt være som en planet på størrelse med Jupiter, med et totalt areal med gjennomtrengelig land på størrelse med et frimerke. En farbar sti fra den ene polen til den andre ville nesten sikkert ikke eksistere. Med andre ord, selv for proteinet som Kojonen hevder har en sekvens-sannsynlighet som er "mer vanlig", er muligheten for en kontinuerlig funksjonell sti som fører fra det, til et typisk protein, ekstremt fjernt.
Komplekse proteiner ser ut til å være overveldende isolerte, inkludert enkle aminosyresekvenser som kan utføre grunnleggende funksjoner. Samlet viser dataene at proteiner av typisk kompleksitet er utenfor rekkevidde for naturlig seleksjon, tilfeldige mutasjoner og andre standard evolusjonsmekanismer.

 

Kunne fysikkens lover blitt finjustert for å muliggjøre slike smale stier? Det virker ikke slik:
Kojonen prøver å overvinne dette problemet ved å argumentere for at de fysiske egenskapene til proteiner er "fininnstilt" for å skille ut klyngen av funksjonelle sekvenser, slik at en veldig smal bane kan strekke seg til komplekse proteiner med sjeldne funksjonelle sekvenser. Utskillingen ville resultere i at utbredelsen av funksjonelle sekvenser langs en vei til et nytt protein, er mye høyere enn i andre regioner med sekvensrom. Men slik skjevhet kunne umulig hjelpe utviklingen av de fleste proteiner. Utskilling i fordeling av funksjonelle sekvenser i sekvensrom på grunn av fysiske lover, er uten tvil underlagt de samme begrensningene som utskilling i spill ved algoritmer som brukes av evolusjonære søkeprogrammer. Følgelig faller proteinutvikling under "No free lunch" -teoremer som oppgir at ingen algoritme generelt vil finne mål (f.eks. nye proteiner) noe raskere enn et tilfeldig søk.
En algoritme kan hjelpe til med å finne ett mål (f.eks. et spesifikt protein), men det vil like sannsynlig hindre i å finne et annet. Selv om Kojonen erkjenner at proteiner noen ganger er for sjeldne til å ha kommet direkte fra et tilfeldig søk, klarer han ikke å ta inn over seg i hvilken grad sjeldenhet nødvendiggjør isolasjon og hvorfor dette ofte må utgjøre en barriere for ytterligere proteinutvikling. Ulike proteiner har helt forskjellige sammensetninger av aminosyrer, fysiske egenskaper, konformasjonsdynamikk og funksjoner. Enhver skjevhet som kan hjelpe til med utviklingen av ett protein, vil nesten helt sikkert motsette seg utvikling av et annet. Med andre ord, sannsynligheten for en kontinuerlig bane som fører til noen proteiner, ville være enda mindre sannsynlig enn om fordelingen av funksjonelle sekvenser var tilfeldig.

Bilde 3. Modifikasjon: Trillion på engelsk tilsvarer 'bare' billion (12 nuller)

Sjeldne funksjonelle sekvenser medfører isolasjon
Vi oppsummerer vårt generelle argument som følger:
-Til slutt er det ganske vanskelig å se for seg utvikling av nye proteiner. Dette er fordi en kontinuerlig sti med funksjonelle sekvenser i sekvensrommet ikke er plausibel - først og fremst på grunn av både sjeldenhetene i funksjonelle sekvenser og isolering av proteiner med helt forskjellige struktur og funksjoner. Et sentralt poeng her er at ekstremt sjeldne funksjonelle sekvenser medfører isolasjon i sekvensrommet. Dette hinderet utgjør en grunnleggende utfordring for Kojonens tese om at naturen ble designet for å utvikle livet. {Det er også stor forskjell på nødvendig og tilstrekkelig design i så måte-oversetters tilføyelse.} Proteiner, som stjerner, skilles med store avstander.
Husk at Kojonens modell, faktisk innebærer at Gud formet naturlovene slik at proteiner kan utvikle seg. Dette er et sentralt element i Kojonens designhypotese. Denne hypotesen er testbar: Er det empiriske bevis på at kjente naturlover gjør at proteiner kan utvikle seg? Eller indikerer dataene ufremkommelige hinder mellom funksjonelle proteiner? Dataene favoriserer tydelig sistnevnte. Funksjonelle proteiner sekvenser er sjeldne og isolerte, med enorme chasmer av ikke-funksjonalitet mellom dem.
Den uunngåelige forbindelsen mellom protein sjeldenhet og isolasjon velter ikke bare Kojonens avhandling om design, men velter også hovedstrøms evolusjons-teori i sin helhet. Selv om vårt primære mål er Kojonens beretning om design, reiser de vitenskapelige dataene tydelig ytterligere bekymringsfulle problemer for evolusjonen.

 

Brian Miller -Bilde 4.

Forskningskoordinator, Center for Science and Culture

Dr. Brian Miller er forskningskoordinator for Center for Science and Culture ved Discovery Institute. Han har en B.S. i fysikk med en lavere grad i prosjektering fra MIT og en doktorgrad. i fysikk fra Duke University. Han taler internasjonalt om temaene Intelligent Design og effekten av livssyn på samfunnet. Han har også konsultert om organisasjonsutvikling og strategisk planlegging, og han er en teknisk konsulent for Ideashares, en virtuell inkubator dedikert til å bringe innovasjon til markedet.

Overrsettelse og bilder ved Asbjørn E. Lund