UGent

Welke aanwijzingen voor suboptimaal ontwerp kunnen we vinden in de natuur?

Auteur: Chris Colby

Dit is een post die het bewijs levert om mijn claim te verstevigen dat er een bewijs bestaat van jury-gemonteerd (suboptimaal) ontwerp in de natuur. Het eerste deel is van , de rest is verzameld via bijdragen van anderen. Ik heb gewoon zowat alle geposte teksten onder die van mij verzameld en ik heb de toelating niet de andere te posten. Maar, ik vermoed dat ze dit niet erg zullen vinden (want dan zouden ze het niet gepost hebben in de eerste plaats). In ieder geval, ik wil iedereen die een bijdrage leverde aan deze bijna Meritt-achtige gargantuaanse post bedanken. (Loren Petrich, Matt Wiener, Herb Huston, Paul Keck en Keith Doyle)
Veel organismen vertonen tekenen van bijzonder slecht ontwerp. Dat is omdat evolutie via natuurlijke selectie gedragskenmerken niet kan construeren uit het niets; nieuwe gedragskenmerken moeten modificaties van vorige bestaande gedragskenmerken zijn. Dit noemt men historische beperking. Enkele voorbeelden van slecht ontwerp voorgesteld door historische beperking:

 
Eén van de bekendste voorbeelden van hoe evolutie niet geproduceerd ontwerpt, maar jury-gemonteerd behandelt is, is de duim van de panda. Als je de vingers op een panda’s poot telt, zal je er zes tellen. Vijf krullen er rond en de “duim” is een tegenovergestelde vinger. De vijf vingers zijn gemaakt van dezelfde beentjes als de onze (menselijke en meeste andere vertebraten). De duim is geconstrueerd uit de verlenging van een paar beentjes dat de pols vormen bij andere soorten. De spieren die worden gebruikt om hem te bewegen zijn “omgeleide” spieren die aanwezig zijn in de handen van vertebraten (zie S.J. Gould’s boek “The Panda’s Thumb” voor een discussie aangaande dit voorbeeld). Weerom is dit geen goed ontwerp.
 
Planten

 
Cellen
Mitochondriën en chloroplasten in eukaryote cellen: Eukaryote cellen (die met een uitgesproken kern) hebben een typisch interne complexe structuur. Het grootste deel van die structuur is gegenereerd uit de vloeibare matrix van de cellen, maar er zijn belangrijke uitzonderingen. Deze zijn de mitochondriën en chloroplasten (evenals de verschillend gekleurde plastiden). Mitochondriën staan in voor het metabolisme voor energie, het combineren van elektronen van voeding met zuurstof (en waterstofionen) om water te maken. Chloroplasten doen aan fotosynthese. Deze organellen bevatten hun eigen genen en hun eigen DNA->RNA->proteïne synthese systemen. Waarom dat nodig zou zijn is niet duidelijk, gegeven de andere interne structuren die het niet nodig hebben zelfvoorzienende genetische structuren te hebben, en ook gegeven het feit dat veel van de genen voor proteïnen gebruikt in de mitochondriën en chloroplasten verblijven in de kern.
Het antwoord op dit raadsel is dat ze afstammen van vrij levende cellen, welke natuurlijk, hun eigen genetische systemen zouden nodig hebben. Dit wordt duidelijk door de opeenvolgende macromoleculen zoals Cytochroom C en ribosomaal RNA te vergelijken, alsook door de vergelijking van de details van de interne structuur.
De mitochondriën lijken verwant te zijn met die van de Paarse Bacterie, welke fotosynthese door een simpeler proces ( één fotosysteem i.p.v. twee) doen dan zuurstofafscheidende fotosynthetiserende, en welke zwavel of organische bestanddelen gebruiken i.p.v. water als hun startpunt. De stamboom van de Paarse Bacterie omsluit veel niet-fotosynthetische bacteriën; deze omsluiten veel van de klassieke Gram-negatieven (van hun respons tot een zekere vlek) zoals de wortel-module bacteriën en Escherichia coli.
De chloroplasten blijken af te stammen van de cyanobacteriën, of blauw groene algen. Chloroplast vangen bij eukaryote cellen gebeurde waarschijnlijk verschillende keren, daardoor de verschillende soorten van eukaryote algen producerend. In sommige gevallen blijkt een “chloroplast” ooit een eukaryote alg te zijn geweest, dit geeft aan dat het proces kan worden herhaald.
Het raadsel van de mitochondriën en chloroplast proteïnen wiens genen vervat zitten in de nucleus kan worden opgelost door te veronderstellen dat de genen hier zijn verplaatst. Er is misschien selectieve druk in het voordeel van de verplaatsing geweest als de kern genen kopieert met een grotere getrouwheid dan de mitochondriën of chloroplasten doen. Dus de genetische systemen van de chloroplasten en mitochondriën zijn eigenschappen die op een vrij levend bestaan.
Oxigene metabolismen
Er bestaat een opmerkelijke eigenschap voor het metabolisme van zuurstof in organismen over de hele wereld. In de meeste gevallen is dat de laatste (voor ademhaling) of de eerste (voor fotosynthese ) stap in de vele metabolische processen. Verder is er meer variatie in de moleculen gebruikt voor de laatste stappen van de ademhaling dan voor de vroege stappen. Deze omstandigheden duiden erop dat het metabolisme van zuurstof een relatief late aanwinst was en dat het metabolisme van zuurstof mogelijk werd gemaakt door enkele moleculaire toevoegingen aan bestaande metabolische systemen.
Dit geschil wordt ondersteund door bacteriële familiebomen dewelke aantonen dat O2-gebruikers zich laten omringen door niet-O2-gebruikers, alsof het gebruik van O2 een latere aanwinst was. Voorts gebruikte O2-afgevende/uitstotende fotosynthese twee fotosystemen , waarvan de een waarschijnlijk een kopie van de ander is, in tegenstelling tot de enkelvoudige fotosystemen gebruikt door niet-O2-afstotende fotosynthetische bacteriën. Dit is in overeenkomst met geochemisch bewijs dat aantoont dat de zuurstofgraad in de atmosfeer van de aarde gestegen is in de tijd.
Bij aanvang, ongeveer 2 biljoen jaar geleden, vonden we de Banden ijzervorming van Fe2O3 afstotingen, dewelke onoplosbaar zijn, terwijl FeO, met minder zuurstof, wel oplosbaar is. De ongeveer 2 miljard jaar geleden gestarte gestreepte ijzerformaties van stortingen van Fe2O3, welke onoplosbaar zijn, terwijl FeO, met minder zuurstof dat wel is. Bovendien werd het uranium oxide UO2 vervangen door U3O8.
Vanuit een chemisch-equilibrum standpunt bekeken zal men vaststellen dat de aardse atmosfeer neutraal is, voornamelijk bestaande uit N2 en CO2. Zuurstof zou worden verwijderd door de oxidatie van eroderende stenen. Dus, ongeveer 2 miljard jaar geleden, begon het een of het ander zuurstof te produceren, aannemelijk het cyanobacterie. Samengevat, de overblijvende eigenschap hier is de O2-afhankelijkheid door de massa van metabolische processen.
Dieren
De vleugels van niet-vliegende vogels. Voor de meeste loopvogels, zijn de vleugels niet functioneel, los van enkele uiterlijke functies gezien. De enige grote uitzonderingen zijnde duikende vogels, zoals pinguïns, wiens “vleugels” dienen als controle oppervlakken. In sommige gevallen zijn de vleugels heel klein, zoals bij kiwi’s. Het doel is het aantal bruikbare ledematen van vier tot twee te reduceren, die nauwelijks een verbetering kunnen worden genoemd.
Vogel-tand genen. Alle levende vogels, en alle bekende Cenozoïsche fossiele vogels, zijn tandloos. De meeste Mezozoïsche vogels en dinosaurussen bezaten tanden (enige tandloze Mezozoïsche vogels?). Een recent in groeiende kippenembryo’s kaakweefsel naast enkele muis/rat kaakweefsels onthuld in een notendop dat tanden zijn ontwikkeld. En de tanden leken niet op andere knaagdiertanden, maar waren pin-vormig met een conische top, net als de tanden van de fossiele vogels. De mogelijkheid om tanden te groeien was dus behouden voor meer dan 65 miljoen jaar, misschien als een zijeffect van bepaalde groeicontrole genen toegepast op meer essentiële dingen.
 
Extra tenen van hoefdieren. Verschillende gehoefde zoogdieren hebben typisch teenbeentje extra bovenop die dat de hoeven dragen. Dit is al evident op de voet van artiodactylen (koeien, herten, varkens, etc.). Voor paardachtigen, zijn er soms twee splinters aanwezig samen met het hoofd teenbeen. Ook gedomesticeerde dieren worden soms geboren met 3-tenige poten. Relatief recente fossiele paardachtigen, hoe dan ook, hebben vaak 3-tenige poten, aangegeven dat de 1-tenige poten van de bestaande paardachtigen een ontwikkeling zijn van de laatste paar miljoen jaar, maar dat de dieren nog altijd de mogelijkheid hebben tot het produceren van drie tenen per poot.
kleurige paardachtigen hebben genen voor het aanmaken van strepen. De levende paardachtigen zijn de gedomesticeerde paarden, zijn wilde voorvaders, de ezels, en de zebra’s en ‘quaggas’. Paring van verschillende soorten van 1-kleurige paardachtigen (paarden en ezels) resulteert soms in nakomelingen met zebra-achtige strepen. Het is alsof de genen voor het maken van strepen, welke tot uitdrukking komen bij zebra’s, uitgeschakeld zijn bij de 1-kleurige paardachtigen, om alleen onder bepaalde omstandigheden tot uitdrukking te komen.
Vliegen die poten aanmaken i.p.v. antennes op hun kop, en muggen met poten als mondstukken. Deze “homeotische mutaties” geven aan dat deze aanhangsels oorspronkelijk poten waren, maar dat ze gespecialiseerd waren in verschillende dingen. Het weghalen of onbruikbaar maken van genetische instructies welke zich ruwweg laten vertalen als “een ledemaat in dit segment moet een antenne worden”en “een ledemaat in dit segment moet een mondstuk orden” laat het ledemaat de volgende foute instructie die gaat als “een ledemaat op dit segment moet een been worden” achter (het is zelfs niet zo simpel, omdat insectenpoten op verschillende segmenten vaak anders gespecialiseerd zijn). Er is een andere mutatie die ervoor zorgt dat vliegenlarven poten beginnen te ontwikkelen op de buiksegmenten; deze mutatie is dodelijk, maar als ze dat iet was geweest, zou een volwassen vlieg uit de pop komen met veel extra poten op het lijf. Het resultaat van deze ledemaat-groei-controle mutaties is consistent met de hypothese dat de originele ‘arthopod’ essentieel dezelfde, ongespecialiseerde ledematen had, welke waren gespecialiseerd in verschillende functies, of zelfs onderdrukt bij zijn nakomelingen. Deze ledematen zouden zijn op punt gebracht door de koekjes-snijder-mode, en de verschillende specialisaties en afschaffingen zouden het resultaat zijn van gewone toevoegingen aan de groei instructies. Interessant is dat de ‘trilobieten’ en de schalie van de burger ‘anthropods’ relatief kleine bewijzen tonen van ledemaat specialisatie/afschaffing, zodat de vroegste fossiele consistent zijn met de bedekte koekjes-snijder hypothese.
Krabbenstaarten. Onder hun brede, platte lichamen van je kleine staartjes. Dit zijn duidelijk overblijfselen van wanneer hun voorouders lange, dunne lichamen hadden, zoals de kreeften die nog hebben.
Heropkomst van de voorouderlijke vleugelconfiguraties. Vliegen krijgen soms een tweede paar vleugels i.p.v. ‘halterers’ (organen die voor de balans zorgen); de meeste andere levende insecten hebben twee paar vleugels. Kakkerlakken hebben soms drie paar, zoals sommige fossiele insecten.
Ontbrekende foetale tanden bij volwassenen. Balijnwalvis foetussen hebben tanden en foetale kalveren hebben vooraan boventanden; volwassenen (en waarschijnlijk ook pasgeboren) balijnwalvissen zijn tandloos (de balijn is niet getand) en koeien hebben geen boventanden vooraan. Deze tanden komen nooit uit en zijn weer opgenomen wanneer de foetus groeit.
Slangen met overblijvende ledematen. Boa constrictors hebben kleine overblijvende achterpoten, deze kunnen mogelijk helpen bij het paren. Hoe dan ook, de meeste andere soorten slangen hebben ze niet, en doen het prima zonder hen.
Walvisachtige heupbeenderen. Sommige walvissen hebben heupbeenderen diep in hun lichaam, niet vastgemaakt aan ledematen. Een mogelijk doel dat ze zouden kunnen hebben is als hechtpunt voor de spieren dat de penis bewegen.
Zoogdierstaarten, of toch in veel gevallen. Deze zijn sterk gereduceerd van de voorouderlijke vorm, en als ze een nut hebben is dat gewoonlijk om vliegen weg te meppen (zoals bij paarden) of om signalen te geven (denk aan kwispelende honden). Nieuwe Wereld apen, aan de andere kant, gebruiken hem als extra ledemaat, en kangoeroes hebben een grote staart om hun evenwicht te bewaren, dus zoogdierstaarten hebben soms belangrijke nieuwe functies. Er zijn sommige soorten met heel kleine staarten, zoals olifanten, en sommigen hebben er geen, zoals beren en apen/mensen. De voorouderlijke aap was waarschijnlijk in staat te “brachiateren” (rond bewegen in bomen hangend aan takken die dat één vasthoudt), wat gibbons en siamangs nog altijd doen. Dit zou een staart tot een hinderpaal hebben gemaakt, dus leidt dat tot zijn afschaffing (hetzelfde kan gebeurt zijn bij de voorouders van de kikker en de pad). Het verdwijnen (of bijna verdwijnen?) van de beer zijn staart is minder makkelijk te verklaren. Maar zelfs hier is er soms bewijs voor een staart aanwezig, zoals in menselijke embryo’s die een tijdje een staart hebben. Een neveneffect van “brachiaterende” voorouders zou misschien onze mogelijkheid om onze armen recht omhoog te kunnen houden (in de richting van het hoofd) verklaren, een eigenschap die niet zo belangrijk is voor onze soort als voor de gibbons en siamangs.
Platvisogen. Op de zeebodem leven bepaalde vissen die op hun zijkant liggen. Ze hebben twee ogen op één kant van hun hoofd. Ze worden echter geboren met ogen aan beide kanten van hun hoofd, en én oog verplaatst zich naar de andere kant. Waarom twee ogen i.p.v. één? En waarom stonden de ogen oorspronkelijk aan beide kanten van het hoofd?
Oorspronkelijke positie van ogen bij embryo’s Bij de embryo’s van een hond of een mens, zoals ook bij de meeste andere vertebrale embryo’s, staan de ogen aanvankelijk aan beide kanten van het hoofd. De ogen verplaatsen zich echter naar voor, naarmate de embryo’s van mens en hond groeien, om binoculair zicht mogelijk te maken. Bij de grote meerderheid van dieren met ruggengraat, staan de ogen aan beide kanten van het hoofd; de belangrijkste uitzonderingen waarvan ik weet heb zijn vleermuizen, apen, carnivoren, uilen en mogelijk sommige kleine vleesetende dinosauriërs met vrij ontwikkelde hersenen. Binnen hun stamboom worden ze omsingeld door dieren met de ogen aan de zijkant, wat suggereert dat het binoculair zicht verschillende malen is geëvolueerd.
De giraffenek. De jongen van giraffen worden geboren met een nek van dewelke de relatieve lengte gelijk is aan andere hoefdieren.; het is pas wanner ze opgroeien dat ze een relatief lange nek krijgen, die kenmerkend is aan de soort.
Menselijke tenen. Onze voeten hebben vijf tenen, waarvan één groter is en lichtelijk afgezonderd van de andere. Om te lopen is er geen speciale behoefte aan een gespleten einde van de voet; het lijkt daarom niet verassend dat de tenen dan ook klein zijn. Maar ze zijn er wel degelijk, en bij de meeste primatensoorten zijn ze veel duidelijker vertegenwoordigd. Bij sommige soorten tenminste, wijst de grote teen naar bijten, net zoals een duim. Het is ook opvallend dat bij sommige vroege hominiden de beenderen van de tenen respectievelijk langer waren dan bij onze soort.
De wijsheidstand. Onze kanen zijn een beetje te klein voor deze zich laat ontwikkelende tanden; Sommige mensen hebben ze, andere niet. Opvallend grote achterpoten van sommige vierpotige dinosauriërs. Vooral de Stegosaurus had achterpoten die veel groter waren dan de voorpoten. Dit is waarschijnlijk een neveneffect van het feit dat ze afstamt van rechtopstaande voorouders die terug op vier poten zijn beginnen lopen. Veel dinosauriërs liepen enkel op hun achterpoten, met voorpoten die herinneren aan verscheidene fasen in hun evolutie. Bij de Tyrannosaurus zijn ze erg klein, maar ze zijn er wel, wat tot de hypothese heeft geleid dat ze rudimentair zijn. De oudst bekende dinosauriërs, zoals de Herrerasaurus, waren zo. Overgangsfasen? Mogelijk! De Iguanadon en sommige gelijkaardige dinosauriërs bleken rechtop te lopen in hun eerste levensjaren en op vier poten wanneer ze volwassen (en veel zwaarder) werden.
Deze tekst werd met toestemming van de auteur vertaald uit http://www.talkorigins.org/faqs/jury-rigged.html
Referenties


Vertaler: Jolanke Decrick
Zie ookWat is een evolutionaire aanpassing (adaptatie)?