Într-o sală de concerte cavernoasă, în fața unei audiențe nerăbdătoare de mii de oameni, Masatoshi Nei se confruntă cu o problemă tehnică.
Biologul tocmai a primit prestigiosul Premiu Kyoto pentru Științe Fundamentale din Japonia, care onorează explorarea revoluționară a evoluției la nivel molecular. Ochii și urechile presei internaționale, ale diplomaților și ale demnitarilor, inclusiv ale Prințesei Takamado a Japoniei, sunt îndreptate asupra tânărului de 82 de ani, cu o voce blândă, în timp ce acesta își rostește discursul de acceptare a premiului. sau încearcă să o facă. Pe un ecran masiv de deasupra lui, o prezentare de diapozitive avansează și se retrage aleatoriu pe măsură ce Nei încearcă să prezinte tehnicile pe care le-a inițiat și care au revoluționat domeniul său – și teoriile care contestă unele dintre cele mai adânc înrădăcinate idei ale sale.
„Îmi pare atât de rău”, spune Nei publicului său cu un chicotit simpatic. „Întotdeauna urmăresc teoria, nu practica.”
Practicitatea a fost, totuși, o forță călăuzitoare de-a lungul carierei lui Nei, de la primele sale cercetări în domeniul agriculturii până la încercarea sa de zeci de ani de a îndepărta biologia evoluționistă de la observațiile subiective de pe teren și de a trece la o analiză obiectivă, bazată pe matematică, la nivel molecular. În 1972, el a conceput o formulă utilizată acum pe scară largă, distanța genetică standard a lui Nei, care compară genele cheie ale unor populații diferite pentru a estima cu cât timp în urmă grupurile au deviat. La începutul anilor ’90, Nei a fost co-dezvoltator al unui software gratuit care creează arbori evolutivi pe baza datelor genetice. Două decenii mai târziu, Molecular Evolutionary Genetics Analysis, sau MEGA, rămâne unul dintre cele mai utilizate și citate programe de calculator din domeniul biologiei.
Dar tocmai teoria sa de distrugere a selecției naturale, pe care Nei a dezvoltat-o în anii ’80 și pe care a dezvoltat-o în cartea Mutation-Driven Evolution din 2013, este cea pe care cercetătorul dorește să o vadă îmbrățișată, citată și predată în școli.
La câteva zile după ce diapozitivele prezentării sale au cooperat în cele din urmă, Nei, director al Institutului de Genetică Moleculară Evolutivă de la Universitatea de Stat din Pennsylvania, a vorbit cu Descoperă despre unde crede el că a greșit Darwin.
Descoperă: V-ați început cariera academică în Japonia, în anii ’50, ca profesor asistent de științe agricole. Cum ați evoluat, fără joc de cuvinte, într-un biolog molecular care se ia de Darwin?
Masatoshi Nei: Am vrut să fac ca genetica populațiilor să fie utilă și practică, așa că am intrat în ameliorarea plantelor. Dar am început să mă întreb, de ce are loc evoluția fenotopică? Eram interesat de ea la nivel genetic. Charles Darwin a spus că evoluția are loc prin selecție naturală în prezența unei variații continue, dar nu a demonstrat niciodată apariția selecției naturale în natură. El a argumentat acest lucru, dar nu a prezentat dovezi puternice.
Dar printre oamenii care lucrează la evoluție, majoritatea continuă să creadă că selecția naturală este forța motrice.
Dacă spui că evoluția are loc prin selecție naturală, pare științific în comparație cu a spune că Dumnezeu a creat totul. Acum se spune că selecția naturală a creat totul, dar nu se explică cum. Dacă este știință, trebuie să explici fiecare pas. De aceea am fost nemulțumit. Simpla înlocuire a lui Dumnezeu cu selecția naturală nu schimbă prea multe. Trebuie să explici cum.
Q: OK, deci, explicați cum.
A: Fiecare parte a corpului nostru este controlată de molecule, așa că trebuie să explicați la nivel molecular. Acesta este adevăratul mecanism al evoluției, cum se schimbă moleculele. Ele se schimbă prin mutație. Mutația înseamnă o schimbare în ADN prin, de exemplu, substituție sau inserție . Mai întâi trebuie să existe o schimbare, iar apoi selecția naturală poate acționa sau nu. Eu spun că mutația este cea mai importantă forță motrice a evoluției. Selecția naturală apare uneori, bineînțeles, deoarece unele tipuri de variații sunt mai bune decât altele, dar mutația a creat diferitele tipuri. Selecția naturală este secundară.
Întrebare: Cineva din exterior care privește dezbaterea ar putea spune că dumneavoastră și alți cercetători despicați firul în patru, că atât mutația, cât și selecția naturală conduc evoluția. Cum răspundeți?
R: Eu nu studiez caracterul sau funcția; eu studiez gena care o controlează. Poziția mea este că mutația creează variație, apoi selecția naturală poate sau nu să opereze, poate sau nu să aleagă variația bună și să o elimine pe cea rea, dar selecția naturală nu este forța motrice.
În neodarwinism, evoluția este un proces de creștere a aptitudinii . În teoria evoluționistă bazată pe mutații, evoluția este un proces de creștere sau descreștere a complexității unui organism. Avem tendința de a crede că selecția naturală selectează un tip. Dar există mai multe tipuri, și totuși sunt OK. Ele pot supraviețui, fără probleme.
De exemplu, dacă ochii albaștri sunt mai buni dintr-un anumit motiv în Scandinavia, acea mutație are un avantaj selectat și atunci, desigur, acel avantaj va apărea mai mult în acea populație. Dar mai întâi trebuie să ai mutația. Iar selecția naturală în sine nu este atât de clară. În anumite cazuri, este, dar nu întotdeauna. Este posibil ca frecvența genetică a ochilor albaștri să fi crescut și din întâmplare, mai degrabă decât prin selecție naturală. Culoarea albastră a ochilor poate fi la fel de bună ca și cea verde. Ambele pot vedea.
Q: În 1968, prietenul și mentorul dumneavoastră Motoo Kimura a propus teoria neutră a evoluției moleculare, susținând că majoritatea mutațiilor care apar nu au consecințe nici avantajoase, nici dăunătoare pentru un organism. Cum ați dus teoria neutră un pas mai departe cu teoria evoluționistă bazată pe mutații?
A: Kimura credea că morfologia evoluează prin selecție naturală. El a aplicat teoria neutră doar la nivel molecular. Eu spun că poate determina și caracteristicile morfologice, deoarece ADN-ul determină totul, dar pentru a demonstra acest lucru nu a fost atât de ușor. Patruzeci sau cincizeci de ani mai târziu, încă încerc să o demonstrez.
Întrebare: Una dintre cele mai importante contribuții ale dumneavoastră în domeniu este distanța genetică standard a lui Nei, o formulă care determină când au deviat diferite populații pe baza analizei matematice a genomurilor lor. Dar această formulă presupune că rata de schimbare genetică este constantă. Credeți că activitatea umană – de la pescuitul excesiv, la arderea combustibililor fosili și iluminarea orașelor și autostrăzilor noastre cu lumină artificială – ar putea accelera rata mutațiilor?
R: Cred că există un element mutagenetic în activitatea umană, dar este dificil de adunat dovezi. A apărut doar în, să zicem, ultimii 10.000 de ani, și nu știu dacă schimbă rata de mutație. Poți identifica câte mutații diferite au avut loc, dar nu întotdeauna cum.
Întrebare: Vorbești despre evoluția determinată de mutații de mai bine de trei decenii. De ce credeți că majoritatea biologilor evoluționiști rămân în tabăra selecției naturale?
R: Am exprimat acest punct de vedere simplu mai întâi în 1975 în cartea mea Molecular Population Genetics and Evolution (Genetica moleculară a populațiilor și evoluția) și în 1987 într-un capitol dintr-o altă carte, dar nimeni nu și-a schimbat opiniile sau manualele. Desigur, la acea vreme, biologia moleculară nu se dezvoltase încă prea mult, iar biologia evoluționistă tradițională lua în considerare doar morfologia, nu și modul în care a apărut variația.
Câteva păsări, de exemplu, au o variantă de hemoglobină care le permite să zboare peste Himalaya, la altitudini foarte mari. Unii aligatori au o altă variantă de hemoglobină care le permite să rămână scufundați pentru o perioadă foarte lungă de timp. Acest lucru se știa de ceva timp și toată lumea a considerat că, ei bine, variația există în populații, dar condiția necesară trebuie să fie doar selecția naturală.
Q: În 1987, ați scris împreună cu Naruya Saitou o lucrare în care ați descris metoda neighbor-joining, un algoritm nou pentru crearea de arbori evolutivi, lucrând în sens invers pe baza diferențelor genetice cheie dintre speciile înrudite, ideea fiind că, cu cât o specie a deviat mai recent față de alta, cu atât ADN-ul lor va fi mai asemănător. Această metodă a fost citată de peste 34.000 de ori de-a lungul anilor și a devenit o piatră de temelie a cercetării în domeniul biologiei evolutive moleculare. De ce credeți că a fost atât de influentă?
A: Este simplu. Dezvoltasem teoria distanței genetice pentru că am vrut să fac un arbore filogenetic, iar distanța poate fi folosită pentru a face arbori. Dar eram, de asemenea, interesat de statistică. Așa că am combinat cele două metode. Pentru a o testa, mai întâi am făcut simulări pe calculator: Am generat o secvență de ADN pentru un arbore evolutiv în care știam deja unde se ramifica arborele. Apoi am folosit statisticile, metoda de îmbinare a vecinilor, pentru a reconstrui arborele și a testa dacă acesta seamănă cu arborele filogenetic real. Așa era, și așa am știut că această metodă dădea o idee destul de bună despre modul în care speciile au evoluat și au deviat.
La început, alți biologi au fost fanatici în privința rămânerii la metodele anterioare de calculare a relațiilor dintre specii. Au fost o mulțime de lupte stupide în anii ’80, dar am insistat că va funcționa. În cazul în care, să zicem, folosim 100 de secvențe genetice, putem face un arbore de îmbinare a vecinilor în câteva secunde. Cu metoda obișnuită, ar dura luni de zile. Și după ce am lucrat luni de zile, rezultatul a fost aproape întotdeauna același cu cel al metodei neighbor-joining.
Întrebare: Ați declarat în mai multe rânduri că sunteți pregătit pentru o mulțime de critici cu privire la cea mai recentă carte a dumneavoastră, Mutation-Driven Evolution din 2013. De ce?
R: Am prezentat astfel de puncte de vedere în cartea mea Molecular Evolutionary Genetics din 1987, dar oamenii nu au acordat atenție. Manualele despre evoluție nu s-au schimbat: ele spun în continuare că selecția naturală cauzează evoluția. Punctele mele de vedere au fost total ignorate. În acea carte, am discutat multe tehnici statistice și abia în ultimul capitol am discutat problema faptului că selecția naturală nu este dovedită. Cred că acel capitol nu i-a convins pe mulți oameni, deoarece aceștia aveau deja o idee preconcepută că selecția naturală trebuie să fie forța motrice pentru că așa a spus Darwin. Darwin este un zeu în evoluție, așa că nu poți să-l critici pe Darwin. Dacă o faci, ești catalogat drept arogant.
Dar de fiecare dată când o teorie științifică este tratată ca o dogmă, trebuie să o pui la îndoială. Dogma selecției naturale există de mult timp. Majoritatea oamenilor nu au pus-o sub semnul întrebării. Majoritatea manualelor încă afirmă că așa este. Majoritatea elevilor sunt educați cu aceste cărți.
Trebuie să pui la îndoială dogma. Folosiți bunul simț. Trebuie să gândiți pentru voi înșivă, fără preconcepții. Asta este ceea ce este important în știință.
Acest articol a apărut inițial în presă sub titlul „We Are All Mutants.”
.