Dawkins Dilemma: Misrepresenter mekanismen ... eller møt matematikken.
Stephen C. Meyer; 25. mars 2016
Oversatt herfra:

Bilde 1. R. Dawkins -kreditt -Anders Hesselbom [Public domain], via Wikimedia Commons; Illustra Media.

Nylig ved Universitetet i Toronto fikk jeg (Meyer) anledning til å debattere med ateist-kosmologen Lawrence Krauss og teistisk evolusjonist Denis Lamoureux. Emnet var “What’s Behind It All? God, Science, and the Universe.” -se det her. Senere ble jeg smigret over å lære at den berømte biologen Richard Dawkins følte det nødvendig å komme sin venn Dr. Krauss til hjelp , i Krauss tvist med meg om hvorvidt den evolusjonære prosessen er avhengig av et ikke-eliminerbart element av tilfeldighet.

Hvor rart, imidlertid, at professor Dawkins ville veie inn for å forsvare en åpenbart ufullstendig og derfor ikke-forsvarlig karikatur av standard neo-darwinistiskk evolusjonsmekanisme. I gjennomgang av min tale i Toronto skrev Dawkins på evolusjonær biolog Jerry Coynes blogg -her:
"Meyer var forferdelig. . . Når vil disse menneskene forstå at å beregner hvor mange gazillioner måter du kan permutere ting tilfeldig, er irrelevant. Det er irrelevant, som Lawrence sa, fordi naturlig utvelgelse er en ikke-tilfeldig prosess." (1)

Ja, selvfølgelig, naturlig utvalg er en "ikke-tilfeldig" -prosess som Dawkins riktig insisterer. Rater av reproduktiv suksess korrelerer med egenskapene som organismer besitter. De med egnethets-fordeler vil, om alt annet er likeverdig, overvinne dem som mangler disse fordelene. Fikk tak i det. Forstått.
Men klart, er det ved evolusjonær mekanismer mer enn bare naturlig utvalg. I stedet omfatter den standard neo-darwinistiske evolusjonsmekanismen 1) naturlig seleksjon og / eller 2) genetisk drift som virker på 3) adaptivt tilfeldige genetiske variasjoner og mutasjoner (av forskjellige slag). Videre, som uttalt fra Darwin til nåtiden, velger naturlig utvalg "eller" for å bevare de tilfeldige variasjonene som gir en egnethets (eller funksjonell) fordel for organismer som besitter dem. Det videre, "velger" bare etter at slike funksjonelt fordelaktige variasjoner (eller mutasjoner) har oppstått. Hvordan kunne det ellers gjøre det? Utvalget forårsaker ikke nye variasjoner; I stedet siver det det som blir levert til det ved tilfeldige endringer (for eksempel mutasjoner) som forårsaker variasjoner. Slik har neo-darwinistisk ortodoksi vært i mange tiår.

Alt dette betyr at naturlig seleksjon som en mekanisme for produksjon av ny genetisk informasjon ikke gjør noe for å generere funksjonelle DNA-baser (eller aminosyre) -sekvenser. Snarere kan det bare bevare slike sekvenser (hvis de gir en funksjonell fordel) når de har oppstått . Med andre ord, adaptiv fordel oppnås bare etter genereringen av nye funksjonelle gener og proteiner - etter det faktum, det vil si noen (antagelig) vellykket tilfeldige mutasjonssøk. Det følger at selv om naturlig utvalg (betraktet separat fra mutasjon) utgjør en ikke-tilfeldig prosess, avhenger evolusjonærmekanismen som en helhet nøyaktig på et uhelbredelig element av tilfeldighet, nemlig forskjellige postulerte eller observerte mutasjonelle prosesser. (Ikke noe av det ovenfor nevnte er spesielt kontroversielt innen evolusjonær biologi. Ikke desto mindre kritiserte hyggelige partisaner til Krauss og Dawkins som professorene Larry Moran -her; og PZ Myers -her; begge Krauss for å gjøre den neo-darwinistiske mekanismen til ikke-tilfeldig, og Moran spesielt beskyldte Krauss kritiske avhengighet av Dawkins, som kilde til hans feilinformasjon.(2)

Bilde 2. Naturlig seleksjon endrer populasjoner over tid

I alle fall kan behovet for tilfeldige mutasjoner for å generere nye baser eller aminosyresekvenser før naturlig utvelgelse spille en rolle, innebære at nøyaktige kvantitative mål for sjeldenheten av gener og proteiner innenfor sekvensens rom-muligheter er svært relevante, for å vurdere den påståtte troverdigheten til mutasjonsvalgs-mekanismen. Faktisk er slike empirisk avledede sjeldne tiltak svært relevante for å vurdere den påståtte plausibiliteten til mutasjons-seleksjonsmekanismen som et middel for å produsere den genetiske informasjonen, nødvendig for å generere en ny proteinfold. Videre, gitt de empirisk baserte estimatene av sjeldenheten ( konservativt estimert av Axe (3) til 1 : (10 opphøyd i 77) og innenfor et lignende område av andre (4) utgjør analysen som jeg presenterte i Toronto, en formidabel utfordring for de som hevder at naturlig mutasjons-seleksjonsmekanisme gir et tilstrekkelig middel for generering av ny genetisk informasjon - i hvert fall igjen i mengder som er tilstrekkelige til å generere nye proteinfold. (5)

Bilde 3. Nær null sannsynlighet må multipliseres med antall ganger (proteiner)

Hvorfor en formidabel utfordring? Fordi tilfeldige mutasjoner alene må produsere (eller "søke etter") overordentlig sjeldne funksjonelle sekvenser blant et stort kombinatorisk hav av mulige sekvenser, før naturlig utvalg kan spille noen signifikant rolle. Videre, som jeg diskuterte i Toronto, og viser mer detaljert i Darwins Doubt (6), ville hver replikasjons-hendelse i hele livet på jordas multi-milliard års historie ikke generere eller "søke", annet enn en ubetydelig del (en ti billionte, billionte billionte-dels, for å være eksakt) av det totale antall mulige nukleotidbase eller aminosyresekvenser som tilsvarer et enkelt funksjonelt gen eller proteinfold -her. Antallet av forsøk som er tilgjengelige for evolusjonær prosessen (tilsvarende totalt antall organismer - (10 opphøyd i 40) - som noen gang har eksistert på jorden), viser seg å være utrolig små i forhold til antall mulige sekvenser som må gjennomsøkes. Terskelen for valgbar funksjon overskrider det som er rimelig å forvente at et tilfeldig søk skal kunne oppnå, gitt antall forsøk som er tilgjengelige for søket, selv om det antas evolusjonær dyp-tid.

Som med en hypotetisk tyv som konfronteres med mange flere kombinasjoner enn han har tid til å utforske (i min fornærmende sykkellås-analogi), er mutasjons- og seleksjonsmekanismen langt mer sannsynlig å mislykkes enn å lykkes i å generere enda et enkelt nytt gen eller protein i den kjente historien om livet på jorden. Det følger at den neo-darwinistiske mekanismen - med sin tillit til et tilfeldig mutasjonssøk for å generere nye gensekvenser - ikke en gang er tilstrekkelig mekanisme til å produsere den informasjonen som er nødvendig for en enkelt ny proteinfold, enda mindre en ny dyreform, på tilgjengelig evolusjonær dyp-tid.
Eller for å uttrykke poenget forskjellig, hypotesen om at et tilfeldig søk (støttet etter faktum ved naturlig utvalg) frembringer den genetiske informasjonen som er nødvendig for morfologisk innovasjon i livets historie, er overveldende mer sannsynlig å være falsk enn sann. Det er en grunn til at så mange vanlige evolusjonære biologer nå forlater neo-darwinismen og ser etter andre evolusjonære mekanismer for å redegjøre for grunnleggende innovasjoner i livets historie. (7)
Lesere som vil vite mer om de matematiske utfordringene som stilles til den neo-darwinistiske mekanismen, kan nyte å se Information Enigma- videoen som er 'postet' nedenfor, der jeg og Doug Axe diskuterer disse problemene mer detaljert:

Information Enigma -her.

Bilde 4. Er det tid nok til å hacke-koden?

Merknader :
(1) Det fullstendige sitatet fra Dawkins er som følger:
Meyer var forferdelig, ikke på grunn av hans migrene, men på grunn av innholdet i talen sin, som ble skrevet ned før hans migrene. Når vil disse menneskene forstå at å beregner hvor mange gazillioner måter du kan permutere ting tilfeldig, er irrelevant. Det er irrelevant, som Lawrence sa, fordi naturlig utvelgelse er en ikke-tilfeldig prosess. Du ville tro at de ville innse at hvis det var så lett å motbevise evolusjonen, ville ingen forsker ta evolusjonen alvorlig. Tror de virkelig at vi er så dumme? Eller er de kynisk spiller for galleriet, blendende det naive publikum med store tall som 10 ^ 77, mens de vet at de er irrelevante?

(2) Som Moran noterte på sin Sandwalk- blogg:
Under debatten understreket Stephen Meyer [den] tilfeldige natur ved evolusjonen og dens manglende evne til å komme opp med nye proteinfold og ny informasjon i rimelig tid. Krauss misforstod argumentet, som var basert på frekvensen av mutasjoner, og forsøkte å avvise det ved å påpeke at evolusjonen ikke er tilfeldig - den styres og veiledes av naturlig utvalg.
Meyer korrigerte ham ved å påpeke at problemet var sannsynligheten for mutasjoner og ikke sannsynligheten for fiksering når mutasjonen skjedde. (Dette var da han slitt med migrene, så han gjorde ikke så god en jobb som han kunne ha.) Krauss snublet litt videre og understreket naturlig utvalg og det faktum at evolusjonen ikke er tilfeldig.
Det var pinlig. Jeg tror at Krauss får mesteparten av sin informasjon om evolusjonen fra Richard Dawkins, så han (Krauss) vet sannsynligvis ikke om tilfeldig genetisk drift eller historisk eventualitet eller noen av de andre egenskapene i livets historie som gjør det "tilfeldig" (i den dagligdagse forståelsen).

Bilde 5. 'Forklarer' overlevelse -ikke ankomst

(3) Axe, Douglas. “Estimating the Prevalence of Protein Sequences Adopting Functional Enzyme Folds.” Journal of Molecular Biology 341 (2004): 1295-1315.

(4) Reidhaar-Olson, John og Robert Sauer. "Funksjonelt akseptable løsninger i to alfa-heliske områder av Lambda-repressor." Proteiner: struktur, funksjon og genetikk 7 (1990): 306-16; Yockey, Hubert P. "En beregning av sannsynligheten for spontan biogenese ved informasjonsteori," Journal of Theoretical Biology 67 (1977c): 377-98; Yockey, Hubert. "På innholdet av cytokrom C," Journal of Theoretical Biology 67 (1977b) 345-376.

(5) For en forklaring på hvorfor proteinfolder representerer en grunnleggende enhet for morfologisk innovasjon, se: Stephen C. Meyer, Doubt (San Francisco: HarperOne, 2014), s. 189-192. Stabilisering av en ny proteinfold krever en lang polypeptidkjede med høy spesifikk aminosyresekvens. På grunn av den tilsvarende kombinatoriske kompleksiteten assosiert med kjeder av lengde som er tilstrekkelig til å stabilisere en proteinfold, er det ekstremt usannsynlig at et tilfeldig mutasjonssøk noen gang vil generere en ny proteinfold, men mutasjon og naturlig utvalg noen ganger optimaliserer allerede eksisterende folder. Axes resultater som anslår sjeldenheten av funksjonelle aminosyresekvenser (i stand til å generere en ny proteinfold) gir empirisk støtte til denne konklusjonen. Se Axe, D., & Gauger, A. (2015). “Model and Laboratory Demonstrations That Evolutionary Optimization Works Well Only If Preceded by Invention — Selection Itself Is Not Inventive,” BIO-Complexity (2015).

(6) Darwin's Doubt , s. 201-208.

(7) Nesten uten unntak, søker biologer som for tiden prøver å reformere evolusjonsteorien, probabilistisk favoriserte veier gjennom det store sterile havet av tilfeldig oppstått variasjon. Det skyldes at et tilfeldig (ikke-styrt) søk er altfor svakt og sakte en prosess, innen tilgjengelig tid, for å finne de funksjonelle øyene som naturlig utvalg kan fungere på. I den margfulle-setningen som ble gjort populær tidlig på 20-tallet av botanikeren Hugo de Vries, sitert ofte av Zürichs teoretiker Andreas Wagner, "Naturlig utvelgelse kan forklare overlevelsen til de best egnede, men kan ikke forklare ankomst av de mest egnede. "Wagners eget nylige arbeid begynner med det han kaller" hyperastronomiske "tallene inneholdt i problemet med å lokalisere (ved tilfeldig søk) en ny funksjonell proteinsekvens i løpet av alle mulige sekvenser. "Hvis en billion ulike organismer hadde prøvd en aminosyrestreng hvert sekund siden livet begynte," skriver han, "kan de ha prøvd en liten brøkdel av de (10 opphøyd i 130) potensielle. De ville aldri ha funnet den éne opsin-strengen. {oversetters understreking}

Bilde 6. Heldig overlevelse

Det er mange forskjellige måter å ordne molekyler på. Og ikke i nærheten av nok tid. "(See A. Wagner, The Arrival of the Fittest: Solving Evolution’s Greatest Puzzle [New York: Penguin, 2014], p. 4.) Bare denne uken (22. mars 2016), en ledende redaktør i Tidsskriftet New Scientist bekymret for at "enhver prosess bygget ut rent på tilfeldige endringer har mange potensielle endringer å prøve. Så hvordan kommer naturlig utvalg opp med slike gode løsninger på problemet med overlevelse så raskt, gitt befolkningsstørrelser og antall generasjoner tilgjengelig? " Nye forskere fremmet deretter ideene fra University of Southampton evolusjonsteoretiker Richard Watson, som hevder at evolusjonen" lærer "på en måte som ligner på" intelligent problemløsning "(see R. Watson and E. Szathmáry, “How Can Evolution Learn?” Trends in Ecology & Evolution 31 [2016]:147-157) Denne forandringen i forklarende perspektiv er nødvendig, Watson og Szathmáry argumenterer, innenfor den nåværende evolusjonsteorien virker det umulig at naturlig utvalg kan forutse det som trengs i nye selektive miljøer, forutsatt at tilfeldig søk etter definisjon ikke forutser noe. "Vi tror dette gir potensialet," konkluderer Watson og Szathmáry, "for bedre å forklare hvordan prosessen med tilfeldig variasjon og valg resulterer i de tilsynelatende intelligente designene det produserer." Min (Meyers) kursivering åpenbart - men det er en talende setning.

Bilde 7. Som søk etter ei hårnål i verdensrommet

For ytterligere eksempler på dyp misnøye med neo-darwinistisk teori innen evolusjonær biologi, se James A. Shapiro, “A 21st Century View of Evolution: Genome System Architecture, Repetitive DNA, and Natural Genetic Engineering.” Gene 345 (2005): 91-100; Kauffman, Stuart A. The Origins of Order: Self-Organization and Selection in Evolution (Oxford: Oxford University Press, 1993); Lynch, Michael. “The Frailty of Adaptive Hypotheses for the Origins of Organismal Complexity.” Proceedings of the National Academy of Sciences USA 104 (2007): 8597-604; Müller, Gerd B., and Stuart A. Newman. “Origination of Organismal Form: The Forgotten Cause in Evolutionary Theory.” Origination of Organismal Form: Beyond the Gene in Developmental and Evolutionary Biology, edited by G. B. Müller and S. A. Newman, 3-10 (Cambridge, MA: MIT Press, 2003)

Tager: Darwins Doubt; Forskning; Meyers svar