Moniosainen

Evoluutiokeskustelussa korostetaan yleensä muutoksien suuruutta. Tässä Dawkinsin "The Blind Watchmaker" näyttää hyvän muistisäännön siitä minkälaiset muutokset ovat suurudeltaan. Evoluutionäkemyksissä on historiassa keskusteltu esimerkiksi saltationismista, jossa yllättäviä ja yht'äkkisiä melko suuria muutoksia ilmaantuisi. Tällöin syntyisi uusia hyvin erilaisia versioita nopeasti ja näitä kutsuttaisiin nimellä hopeful monster. Dawkins kontekstoi tämän saltationismi -kysymyksen (pokkariversion) sivulla 230 että "Macromutations - mutations of large effect - undouptedly occur. What is an issue is not whether they occur but whether they play role in evolution ; whether, in other words they are incorporated into the gene pool of a species or whether, on the contrary, they are always eliminated by natural selection."

Dawkins korostaa (jatkuen kirjan seuraavalle sivulle 231) että isommat mutaatiot ovat usein irrelevantteja. Hän lainaa tässä Fisheriä "It is sufficiently obvious that any large dereangement will have very small propability of improving adjustment." Syy on arkijärjelläkin ymmärrettävä ; Jos kuvitellaan että haluamme tarkentaa vaikka kiikarilla, on selvää että on hyvin vaikeaa saada tarkkaa kuvaa jos kiekkoa kääntää "isoin liikkein". Itse asiassa tarkennuksessa suuri tarkkuus isolla huitomisella on hyvinkin vaikeaa. Pienet muutokset takaavat että saavutetaan laadukas lopputulos. Dawkins muistuttaakin että jos "kiikaritarkennuksella" päästään kohtuu lähelle isoilla muutoksilla, on hyvin vaikeaa tarkentaa tästä jos ollaan saltationistisessa todellisuudessa. ; Siksi merkityksellisimpiä muutoksia evoluutiossa ovatkin yleensä juuri pienet muutokset.

Dawkins korostaakin samassa kirjassa ja osin näistä syistä sitä että Gouldin jaksottaisessa tasapainossa on kysymys järkevämmästä teoriasta kuin mitä siitä usein sanotaankin. (Tämä on mielenkiintoinen huomio sillä Dawkins on yleensä ollut jaksottaisen tasapainon mallin kriitikko.) Hän korostaa että jaksottainen tasapaino ei rakennu saltationismille vaan sille että muutokset ovat epätasaisesti jakautuneet ajassa. Joskus pienet mutaatiota kasautuvat nopeammin. Evoluutio ei siis etene tasaisesti, vaan joskus kuljetaan enemmän jarru pohjassa. Dawkinsin mukaan tässä ei saltationismi ole yleensä kovinkaan oleellisessa roolissa.

Yksi jaksottaisen tasapainon mallin esittämä syy tälle vaihtelunopeudelle liittyy ekologiaan. Monesti kun ihmiset ajattelevat intuitiollaan evoluutiota, mieleen tulee taistelu. Tällöin kuvaan tulee ensimmäisenä saaliseläinten ja petojen kilpavarustelu joka tuottaa nopeampia gaselleja ja nopeampia gebardeja. Tai vahvempia leijonia ja paksunahkaisempia puhveleita. ; Kuitenkin valtaosa lajien vaihtumisista tapahtuu nimenomaan saman ekologisen lokeron sisällä. Esimerkiksi Suomessa ongelmana on se, että esimerkiksi turkistarhalta vapautettu minkki syrjäyttää luonnossa vesikoita. Eikä tämä suinkaan tapahdu siksi että minkit söisivät vesikoita. Vesikot syrjäytyvät nimenomaan siksi että minkit elävät oleellisesti samalla tavalla. Molemmat syövät esimerkiksi yhteistä ruokaa. ; Onkin hyvä muistaa että saaliseläimen ja petoeläimen kannat pitävät sisällään "jarrut" ; Kun saaliseläin vähenee seuraa pedon kanta tätä perässä koska pienentynyt kanta ei voi elättää ylenmäärin petoja. Näin lajien sukupuutto tätä kautta on vaikeampaa. Sen sijaan saman ekologisen lokeron kohdalla on nopeuttavia elementtejä ; Syrjäytyvän eläimen on esimerkiksi yhä vaikeampi löytää puolisoa ja pesäpaikkaa. Sen on myös helpompaa kohdata kilpaileva toisen lajin eläin.

Tästä rytmiikasta seuraa hyvin mielenkiintoinen tilanne. Jaksottaisen tasapainon mallissa ekologisten lokeroiden vapautuminen esimerkiksi meteoriitti-iskun jälkeen johtaa siihen että siihen tulee nopeasti joku eläin. Sitten tämä pikku hiljaa sopeutuu uuteen tilanteeseen. Tämä muistuttaa, että kun eläin kehittää uutta funktiota, sen ei aluksi tarvitse olla kovin hyvä, jos ekolokero on tyhjä, riittää vähän huonompikin. Mutta ekologiseen lokeroon valloittaminen vaatii paremman innovaation kuin kilpailijalla. Jos ekolokero on varattu, on vaikeampaa ryhtyä sen valloittajaksi. (Siksipä minkkikin on kehittynyt muualla ja on tulokaslaji. Se ei ole vain jokin joka on suoralta kädeltä kehittynyt saltationistisesti paremmaksi kuin vesikko.)

Saltationismi on tietysti melko irrelevanttia kun eliöillä on pohjalla jo johonkin ekologiseen lokeroon sopivia monimutkaisia rakenteita. Mutta aluksi, eliökunnan ollessa kaiken kaikkiaan alussa, näin ei tietysti ole ollut.

Tästä voidaankin saada henkiin jopa sellainen ajatus, jossa saltationistinen kehitys voi olla hyödyllistä aivan aluksi, mutta se menettää tehonsa myöhemmin. Edullisimman mutaatiotahdin ja edullisimman mutaatiosuuruuden kohdalla kysymys ei siis ole mistään absoluuttisesta vakiotsa, vaan paras strategia on tilannekohtainen. "Täydellisen pysyvän evoluutiokaavan" sijasta mutaatiotahtia voi muuttaa, esimerkiksi rajoittaa vaikka "kopioinninvarmennusgeeneillä" jotka estävät pistemutaatioita tai toisaalta "tuhota" tämänlainen geeni. Tällöin kokeillaan useita strategioita ja sillä hetkellä parhaat nousevat tietysti esiin.

Tähän liittyen voi olla mielenkiintoista miettiä esimerkiksi geenejä jotka ohjaavat eliöiden suurempia rakenteita. Myers kirjoitti tähän liittyen blogauksen joka käsittelee silmän evoluutiota. Hän korostaa että modulaariset geenien verkostot ovat hyvin käteviä. Hän rakentaa tilanteen hengen alkukappaleessa "if even my abbreviated summary revealed considerable complexity, how could this pathway evolve? Changing anything produces a failure or change in the result. Before I answer, let's make the problem even harder, because I love a challenge (although actually, I'm cheating - it's going to turn out that complexity is not a barrier, but an opportunity)." Lähtökohta on mielenkiintoinen koska Intelligent Designin parissa esimerkiksi Behen RC -konsepti perustuu moniosaisuuden nimittämiseen kompleksiseksi ja vaikeudeksi sen evolutiiviseen kehittymiseen. Yleinen intuitio kuvaakin että jos jossain on monta osaa ja siitä yhdenkin osan poistaminen tuhoaisi funktion olisi jotain jossa olisi voimakas evoluutioeste. Toki tässä unohtuu esimerkiksi Nobelisti Müllerin huomiot asiasta - hänhän asetti evoluution ennusteeksi sen, että moniosaiset systeemit muuttuisivat neutraalimutaatioiden kautta helposti sellaiseksi että muut funktiot paitsi vallitseva katoavat. Tällöin hänen mukaansa olisi peräti odotettavissa moniosaisia järjestelmiä joiden kohdalla ei voitaisi poistella osia ; Funktionmenetysmutaatiot karsii luonnonvalinta, mutta tämänlaista neutraalien mutaatioiden kasautumista ei oikein voi estää. Ja jossain on vain raja jonka jälkeen neutraaleja mutaatioita on niin paljon että funktiot vallitsevan toiminnon ulkopuolella vain loppuvat.
1: Kun Behen mallissa koko kone syntyy kerralla, Hänen mallinsa keskittyi siis siihen että ensin on moniosaisuus ja siten neutraalimutaatiot muuttavat tämän valmiin kokonaisuuden yhteennivoutuneeksi ihan sen vuoksi että asia voi toimia muutamalla tavalla ja sen voi rikkoa useammilla. ; Ironista onkin että Müllerin ajatustapa rakentuu sen mutaatioiden funktioiden tuhovoiman varaan josta kuulee esimerkiksi kreationistien esitelmöijien puheissa. Usein nousee esille se, että luonnonvalinta säilyttää funktioita ja että ilman tätä mutaatiot nopeasti tuhoavat funktion "koska on yksi tapa rakentaa ja monta tapaa rikkoa". He eivät jostain syystä muista tässä kohden että irrallaan moniosaisuudesta olevat funktionaalisuudet eivät muiden osien läsnäollessa enää ole valintapaineen alla. Eli niiden säilymistä ei ylläpidä mikään. Siksi Müllerin näkemys pitäisi heidän parissaan ottaa hyvin vakavasti. Mutta he valitettavasti rakastavat RC -konseptiaan niin paljon että asia ei näytä istuvan heidän mieleensä.

Siksi Myers korostaakin uusien perusrakenteiden kohdalla saltationismia muistuttavaa järjestelmää "That's the power of a gene regulatory network. Switch on just one of the key genes, and it recruits all the downstream genes and triggers a whole series of actions to assemble a complex structure." ... "The ability to build elaborate organs with a simple switch is a reflection of the modular nature of developmental programs. It also simplifies evolution; small, simple changes can lead to dramatic novelties. Zap, one mutation can lead to an abrupt saltational change." Moni voi olla huonoja, mutta hyviäkin löytyy. Ja tässä kohden moniosaisuus tuo järjestelmään joustavuutta "The bottom line, though, is that because complex developmental networks are functionally constrained - think of them as software modules that respond to molecular inputs and produce morphological outputs - their complexity is not a barrier to evolution at all, but instead provide opportunities for generating interesting evolutionary novelties." Tämänlainen ajattelu johtaa siiihen että evoluutio on jopa tavallaan saanut "potkustartin". Perusrakenteiden muutokset sallivat uusien rakenteiden kokeilun ja toimivien säilyttämisen. Myöhemmin vaaditaan sitten jo sitä "suurempaa tarkkuutta", yhä pienempiä ja yhä vähempiä muutoksia.