Masatoši Nei má v jeskynním koncertním sále před tisícovkami dychtivých posluchačů technickou závadu.
Biolog právě obdržel prestižní japonskou Kjótskou cenu za základní vědy, která je oceněním jeho průkopnického zkoumání evoluce na molekulární úrovni. Oči a uši mezinárodních médií, diplomatů a hodnostářů, včetně japonské princezny Takamado, jsou upřeny na jemně mluvícího dvaaosmdesátiletého muže, když přednáší svou děkovnou řeč. nebo se o to snaží. Na obrovské obrazovce nad ním se náhodně posouvá a vzdaluje diapozitiv, jak se Nei snaží představit techniky, které zavedl a které způsobily revoluci v jeho oboru – a teorie, které zpochybňují některé z jeho nejhlouběji zakořeněných myšlenek.
„Tak se omlouvám,“ říká Nei svému publiku s roztomilým smíchem. „Vždycky se snažím o teorii, ne o praxi.“
Praktičnost však byla vůdčí silou po celou dobu Neiovy kariéry, od jeho raného zemědělského výzkumu až po jeho desetiletí trvající snahu posunout evoluční biologii od subjektivních terénních pozorování k objektivní, na matematice založené analýze na molekulární úrovni. V roce 1972 navrhl dnes široce používaný vzorec, Neiovu standardní genetickou vzdálenost, která porovnává klíčové geny různých populací a odhaduje, jak dávno se tyto skupiny od sebe lišily. Na počátku 90. let se Nei podílel na vývoji volně dostupného softwaru, který vytváří evoluční stromy na základě genetických dat. O dvě desetiletí později zůstává Molecular Evolutionary Genetics Analysis neboli MEGA jedním z nejpoužívanějších a nejcitovanějších počítačových programů v biologii.
Ale je to právě jeho teorie rozbíjející přirozený výběr, kterou Nei vyvinul v 80. letech a rozšířil v knize Mutation-Driven Evolution z roku 2013, kterou by vědec rád viděl přijatou, citovanou a vyučovanou ve školách.
Několik dní poté, co jeho prezentační diapozitivy konečně spolupracovaly, hovořil Nei, ředitel Ústavu molekulární evoluční genetiky na Pensylvánské státní univerzitě, s časopisem Discover o tom, kde se podle něj Darwin mýlil.
Discover: V padesátých letech jste začal svou akademickou kariéru v Japonsku jako docent zemědělských věd. Jak jste se, bez slovní hříčky, vyvinul v molekulárního biologa, který se pustil do Darwina?
Masatoši Nei: Chtěl jsem, aby populační genetika byla užitečná a praktická, a tak jsem se pustil do šlechtění rostlin. Ale začal jsem se ptát, proč dochází k fenotopické evoluci? Zajímala mě na genetické úrovni. Charles Darwin řekl, že evoluce probíhá přirozeným výběrem za přítomnosti neustálé variability, ale nikdy nedokázal, že se přirozený výběr v přírodě vyskytuje. Tvrdil to, ale nepředložil pádné důkazy.
Ale mezi lidmi, kteří se zabývají evolucí, většina z nich stále věří, že hnací silou je přirozený výběr.
Pokud řeknete, že evoluce probíhá přirozeným výběrem, vypadá to vědecky ve srovnání s tvrzením, že všechno stvořil Bůh. Nyní říkají, že vše stvořil přírodní výběr, ale nevysvětlují jak. Pokud je to věda, musíte vysvětlit každý krok. Proto jsem byl nešťastný. Jen nahrazení Boha přírodním výběrem toho moc nezmění. Musíte vysvětlit jak.“
Q: Dobře, tak vysvětlete jak.
A: Každá část našeho těla je řízena molekulami, takže to musíte vysvětlit na molekulární úrovni. To je skutečný mechanismus evoluce, jak se molekuly mění. Mění se prostřednictvím mutací. Mutace znamená změnu v DNA například prostřednictvím substituce nebo inserce . Nejprve musíte mít změnu, a pak může, ale nemusí fungovat přírodní výběr. Říkám, že mutace je nejdůležitější, hnací silou evoluce. K přirozenému výběru samozřejmě někdy dochází, protože některé typy variací jsou lepší než jiné, ale mutace vytvořila různé typy. Přirozený výběr je druhotný.
Otázka: Někdo zvenčí, kdo se dívá na tuto debatu, by mohl říci, že vy a další vědci štěpíte vlasy, že evoluci pohání jak mutace, tak přirozený výběr. Jak na to odpovíte?
A: Nestuduji znak ani funkci; studuji gen, který ji řídí. Můj postoj je, že mutace vytváří variace, pak může a nemusí působit přírodní výběr, může a nemusí vybírat dobré variace a eliminovat špatné, ale přírodní výběr není hnací silou.
V neodarwinismu je evoluce procesem zvyšování fitness . V evoluční teorii řízené mutacemi je evoluce procesem zvyšování nebo snižování složitosti organismu. Máme tendenci věřit, že přírodní výběr vybírá jeden typ. Ale existuje mnoho typů, a přesto jsou v pořádku. Mohou přežít, žádný problém.
Příklad pokud jsou modré oči z nějakého důvodu lepší ve Skandinávii, má tato mutace selektovanou výhodu, a pak se samozřejmě tato výhoda bude v dané populaci vyskytovat častěji. Ale nejdřív musíte mít tu mutaci. A samotný přírodní výběr není tak jednoznačný. V určitých případech ano, ale ne vždy. Frekvence genů pro modré oči se mohla zvýšit také spíše náhodou než přirozeným výběrem. Modrá barva očí může být stejně dobrá jako zelená. Obě vidí.
Otázka: V roce 1968 váš přítel a mentor Motoo Kimura navrhl neutrální teorii molekulární evoluce, která tvrdí, že většina mutací, které se vyskytují, nemá pro organismus ani výhodné, ani škodlivé důsledky. Jak jste posunul neutrální teorii o krok dál s evoluční teorií řízenou mutacemi?
A: Kimura věřil, že morfologie se vyvíjí prostřednictvím přírodního výběru. Neutrální teorii aplikoval pouze na molekulární úrovni. Já tvrdím, že může určovat i morfologické vlastnosti, protože DNA určuje všechno, ale dokázat to nebylo tak snadné. Po čtyřiceti nebo padesáti letech se to stále snažím dokázat.
Otázka: Jedním z vašich nejvýznamnějších příspěvků k oboru je Neiova standardní genetická vzdálenost, vzorec, který na základě matematické analýzy genomů různých populací určuje, kdy došlo k jejich divergenci. Tento vzorec však předpokládá, že rychlost genetických změn je konstantní. Myslíte si, že lidská činnost – od nadměrného rybolovu přes spalování fosilních paliv až po osvětlování našich měst a dálnic umělým světlem – může urychlovat rychlost mutací?
O: Myslím si, že lidská činnost má mutagenní prvek, ale je těžké shromáždit důkazy. Vyskytl se pouze řekněme v posledních 10 000 letech a nevím, zda mění rychlost mutace. Lze určit, kolik různých mutací se vyskytlo, ale ne vždy jak.“
Q: O evoluci poháněné mutacemi hovoříte již více než tři desetiletí. Proč si myslíte, že většina evolučních biologů zůstává v táboře přírodního výběru?
A: Tento jednoduchý názor jsem poprvé vyjádřil v roce 1975 ve své knize Molekulární populační genetika a evoluce a v roce 1987 v kapitole v jiné knize, ale nikdo nezměnil své názory ani učebnice. V té době se samozřejmě molekulární biologie ještě příliš nerozvinula a tradiční evoluční biologie se zabývala pouze morfologií, nikoli tím, jak k variacím dochází.
Někteří ptáci mají například variantu hemoglobinu, která jim umožňuje létat nad Himálajem, a to ve velmi vysokých nadmořských výškách. Někteří aligátoři mají jinou variantu hemoglobinu, která jim umožňuje zůstat velmi dlouho pod vodou. To se vědělo už nějakou dobu a všichni měli pocit, no dobře, variace v populacích existuje, ale nutnou podmínkou musí být právě přirozený výběr.
Q: V roce 1987 jste spolu s Naruyou Saitouem napsal článek popisující metodu neighbor-joining, nový algoritmus pro vytváření evolučních stromů zpětným postupem na základě klíčových genetických rozdílů mezi příbuznými druhy, přičemž myšlenkou je, že čím později se jeden druh od druhého oddělil, tím podobnější bude jejich DNA. Tato metoda byla v průběhu let citována více než 34 000krát a stala se základním kamenem výzkumu molekulární evoluční biologie. Proč si myslíte, že byla tak vlivná?
O: Je to jednoduché. Vyvinul jsem teorii genetické vzdálenosti, protože jsem chtěl vytvořit fylogenetický strom, a vzdálenost lze použít pro vytváření stromů. Ale zajímala mě také statistika. Takže jsem obě metody zkombinoval. Abychom to otestovali, provedli jsme nejprve počítačové simulace: Vytvořili jsme sekvenci DNA pro evoluční strom, kde jsme již věděli, kde se strom větví. Pak jsme použili statistiku, metodu spojování sousedů, k rekonstrukci stromu a testování, zda se podobá skutečnému fylogenetickému stromu. Byl tomu tak, a tak jsme věděli, že tato metoda poskytuje docela dobrou představu o tom, jak se druhy vyvíjely a rozcházely.
Zpočátku se ostatní biologové fanaticky drželi dřívějších metod výpočtu vztahů mezi druhy. V 80. letech došlo k mnoha hloupým bojům, ale já jsem trval na tom, že to bude fungovat. V případě, že použijeme řekněme 100 genetických sekvencí, můžeme během několika vteřin vytvořit strom spojující sousedy. S běžnou metodou by to trvalo měsíce. A po měsících práce byl výsledek téměř vždy stejný jako u metody neighbor-joining.“
Q: Několikrát jste uvedl, že jste připraven na velkou kritiku kvůli své poslední knize Mutation-Driven Evolution z roku 2013. Proč?
A: Takové názory jsem prezentoval ve své knize Molekulární evoluční genetika z roku 1987, ale lidé tomu nevěnovali pozornost. Učebnice evoluce se nezměnily: stále tvrdí, že evoluci způsobuje přírodní výběr. Mé názory byly zcela ignorovány. V té knize jsem probíral mnoho statistických technik a teprve v poslední kapitole jsem se zabýval problémem, že přírodní výběr není prokázán. Myslím, že tato kapitola mnoho lidí nepřesvědčila, protože už měli předem utvořenou představu, že přírodní výběr musí být hnací silou, protože to řekl Darwin. Darwin je v evoluci bohem, takže Darwina nemůžete kritizovat. Pokud to uděláte, jste označeni za arogantní.
Ale kdykoli se s vědeckou teorií zachází jako s dogmatem, musíte ji zpochybnit. Dogma o přírodním výběru existuje už dlouho. Většina lidí ho nezpochybňovala. Ve většině učebnic se stále uvádí, že tomu tak je. Většina studentů se vzdělává podle těchto knih.
Musíte dogma zpochybňovat. Používejte zdravý rozum. Musíte přemýšlet sami, bez předsudků. To je ve vědě důležité.
Tento článek původně vyšel v tisku pod názvem „We Are All Mutants.“
.