Ikke-reducerbar kompleksitet betyder, at visse biologiske systemer er så komplekse, at de ikke kan være udviklet gradvist gennem små ændringer. Alle komponenter skal være til stede og i funktion helt fra begyndelsen. Et eksempel på en ikke-reducerbar kompleksitet er blodets kredsløb hos mennesker.
Blodkredsløbet og åndedrætssystemet
Lad os gå fra meget små biologiske maskiner [forfatteren har lige omtalt flagellen, som ligner en nanomotor] til større systemer i menneskekroppen, der også udviser ikke-reducerbar kompleksitet – nærmere bestemt de systemer, der transporterer blod og dermed ilt til vævet rundt i kroppen. Denne opgave kan kun løses ved en koordination af mange forskellige strukturer og undersystemer og ved hjælp af særdeles nøjagtige specifikationer. Vi har brug for et hjerte og en mængde blodkar, som tilsammen udgør blodkredsløbet. Vi har også brug for lunger og luftveje og muskler til at få ilt ind i kroppen – åndedrætssystemet. Blodkredsløbets mange essentielle dele må have den rette placering og forbindes på den rette måde, for at systemet skal fungere. For at få ilt ud i vævet, må dette system indgå i et særdeles kompliceret samspil med åndedrætssystemet, og i dette system skal alting naturligvis også have sin helt rette plads.
Der er mange andre undersystemer, som også skal være funktionsdygtige og rigtigt placerede og indgå i samspillet, men her vil vi kun fokusere på de to nævnte systemer. De er livsvigtige, fordi cellerne i vores kroppe har brug for ilt for at leve og fungere.
Åndedrætssystemet består af lunger og luftveje så vel som vigtige muskelgrupper, inklusive musklerne i mellemgulvet. Når mellemgulvet trækker sig sammen, trækkes der luft ned i lungerne via luftvejene. Lungerne, luftvejene og musklerne må samarbejde for at åndedrætssystemet kan fungere. Når luften kommer ned i lungerne, ville det imidlertid ikke nytte noget, hvis ikke luftens ilt blev transporteret ud i blodstrømmen. Derfor må der være en forbindelse og et vel-timet samspil mellem åndedræt og blodkredsløb. Det ene system giver ingen mening uden det andet.
De små, citronlignende sække i lungerne, der tager imod ilten, kaldes alveoler. De små blodkar rundt om alveolerne kaldes lungekapillærer. Når blodet kommer til lungerne, er det iltfattigt og mørkt. Når blodet har forsynet sig med ilt, bliver det lysere.
Tilsammen udgør alveolerne og kapillærerne det medium, som transporterer ilten fra luftvejene og ud i blodstrømmen. Alveolernes vægge og kapillærernes vægge må sidde tæt op ad hinanden og være utroligt tynde, hvis ilten skal overføres på en effektiv måde. Og så må der selvsagt være alveoler og kapillærer nok til at optage en tilstrækkelig mængde ilt. Alt dette må være meget nøje konstrueret og sampasset for at virke.
Hæmoglobin – iltens arbejdshest
Men selv med et komplet blodkredsløb, et komplet åndedrætssystem og en velfungerende forbindelse mellem de to, vil der stadig ikke blive transporteret ilt nok ud i vævet. Hvorfor ikke? Fordi ilt er meget lavt opløseligt i blodvæsken (plasma), som derfor ikke vil kunne optage og transportere ilt nok til at holde os i live. For at få ilt nok ud til cellerne har vi brug for næsten 100 gange så meget ilt, som naturligt opløses i vores blodplasma.
Dette er noget af en ingeniørmæssig udfordring. Hvilke muligheder er der så for at løse problemet? En løsning kunne være at forstørre begge systemer, så de blev i stand til at absorbere og fordele mere ilt. Dette ville desværre skabe nye uoverstigelige problemer, fordi systemerne måtte forstørres voldsomt. Hjertet ville blive større end brystet, og lungerne ville blive endnu større. Og hvor skulle man gøre af alle blodkarrene og luftvejene? Der er ganske enkelt ikke plads, så den løsning duer ikke. Det gælder om at finde en metode til at få 100 gange så meget ilt ned i blodet uden at behøve at forstørre hjertet, lungerne og blodkarrene. Selv den dygtigste kemiker ville vel umiddelbart stå lidt rådløs her.
Hvordan er problemet så blevet løst? Svaret er et molekyle, der kaldes hæmoglobin.
Hæmoglobin er et protein, og som alle andre proteiner er det kodet ved hjælp af et ‘tegnsæt’ på 20 aminosyrer. Parallellen til sproget gavner forståelsen, men har også sine begrænsninger. Aminosyrer fungerer ikke ved at symbolisere noget andet, som menneskelige bogstaver og ord gør det, men kan bedre sammenlignes med præcist formede dele til en avanceret maskinkomponent. De ligner dog software eller tekst på den måde, at valget af ‘bogstaver’ er helt afgørende.
Hæmoglobin består af 574 aminosyrer, der er indeholdt i 4 kæder. Lige som bogstaverne i denne tekst er omhyggeligt udvalgt og opstillet for at videregive information om hæmoglobin, er de forskellige aminosyrer indsat i hæmoglobinets 4 kæder for at give molekylet præcis den rigtige form og funktion. Hæmoglobin er lige som tusindvis af andre proteiner en ekstremt kompleks og forbløffende konstrueret enhed, der er finindstillet til at udføre en livsvigtig opgave. Et hæmoglobinmolekyle kan binde sig til 4 iltmolekyler, fastholde dem og derefter slippe dem, hvor de behøves og når de behøves. I et rødt blodlegeme findes der omkring 280 millioner hæmoglobinmolekyler. I en liter blod finder der omkring 5 billioner [billion = 1000 milliarder] røde blodlegemer, og et voksent menneske indeholder omkring 5 liter blod. Ved at binde 4 iltmolekyler til hvert hæmoglobinmolekyle og ved at have så mange hæmoglobinmolekyler i hvert eneste røde blodlegeme, og så mange blodlegemer i blodet, bliver vi i stand til at optage ilt nok til at holde vores væv levende.
Vi skal her huske, at proteiner ofte har meget lidt tolerance for fejl i deres rækkefølge af aminosyrer, og at tilfældige mutationer derfor som regel fører til nedsat funktion eller ligefrem tab af funktion. Faktisk giver laboratorieforsøg stigende evidens for, at den specifikke og højst usandsynlige rækkefølge af aminosyrer, der koder for en bestemt foldning (funktionel form) af et protein, kun kan tåle ganske få forandringer, før det mister sin funktion. Et studie, der blev offentliggjort i The Journal of Molecular Biology har for eksempel vist, at hvis det overlades til tilfældigheden, vil chancen for at et protein på 153 aminosyrers længde vil have den rigtige rækkefølge til at folde sig til en bestemt funktion, være omkring 1 til 1077.
Intet kan undværes
Blodkredsløbet er et fantastisk orkestreret vidunder, men i modsætning til et orkester mister det ikke blot lidt af sin værdi, hvis der mangler et instrument – et af dets undersystemer. Blodkredsløbet holder helt op med at fungere, hvis der mangler blot én lille komponent. Alt skal være til stede og på plads og funktionelt, og alt skal nøje koordineres med det formål at få tilstrækkeligt med ilt transporteret ud til de mange dele af vores kroppe.
Ingen har nogensinde forsøgt at redegøre detaljeret for, hvordan blodkredsløbet gradvist kan have udviklet sig ved hjælp af blinde naturkræfter. Men selv om dette system på en eller anden mirakuløs måde skulle have udviklet sig af sig selv, ville det ikke være tilstrækkeligt. Husk, hvad Darwin selv regnede for en lakmusprøve på sin teoris rigtighed: “Hvis det kan påvises, at der har eksisteret et komplekst organ, som umuligt kan være dannet ved talrige, på hinanden følgende, små forandringer, vil min teori bryde helt sammen”. Det, der gælder for et enkelt organ, må også gælde for et system af indbyrdes afhængige organer, som ikke kan overleve og fungere uden hinanden. Det system, der skal sørge for, at vores celler får tilført ilt, består af blodkredsløbet med alle dets mange essentielle dele, åndedrætssystemet med alle dets essentielle dele, den nøje afstemte forbindelse mellem de to systemer og hæmoglobinmolekylet med dets særlige evne til at binde iltmolekyler og transportere tilstrækkeligt mange af dem rundt i kroppen.
Ingen af disse systemer eller undersystemer kan undværes. Hvis de ikke alle er til stede og virksomme på samme tid, ville vi ikke kunne leve. Naturen kan derfor ikke først udvikle nogle af delene eller undersystemer og derefter vente et utal af generationer på, at resten af systemerne udvikler sig og finder deres plads. Naturen kan ikke engang vente en enkelt generation, for det er et spørgsmål om liv eller død. I dette tilfælde kunne evolutionen altså ikke tage små skridt af gangen, men måtte foretage et stort kvantespring. Det svarer til, at man tømmer bogstaverne fra det ene spil Scrabble efter det andet ud på bordet, hvor de så danner en række sammenhængende ord, som viser sig at være et nøje gennemarbejdet manuskript til et skuespil i mange akter.
Der findes naturligvis i biosfæren blodkredsløb og åndedrætssystemer, som er mindre komplicerede end menneskets, men disse har deres egen interne logik, og ingen har været i stand til at skitsere en funktionel, evolutionær sti fra disse relativt enkle systemer (som dog stadig er utroligt avancerede sammenlignet med menneskeskabte systemer) til menneskets blodkredsløb og åndedrætssystem.
Om tekst og billede
Ovenstående tekst er skrevet af Robert P. Waltzer og stammer fra bogen Liv – planløst eller planlagt? s. 113-118. Bogen er udgivet af Origo og oversat af Helge Hoffmann. Bogens originale titel er Evolution and Intelligent Design in a Nutshell.
Forsidefoto: © CanStockPhoto/Gamjai