Hogyan látunk? A XIX. században a szem anatómiáját nagyon részletesen ismerték; és a kifinomult mechanizmusok, amelyeket alkalmaz, hogy pontos képet adjon a külvilágról, minden hozzáértőt bámulatba ejtettek. A XIX. századi tudósok helyesen megfigyelték, hogy ha egy ember olyan szerencsétlen, hogy szeme számos alkatrésze közül akár csak az egyik is hiányzik --mint például a lencse, az írisz vagy a szemizmok--, akkor nem lehet megakadályozni a súlyos látásvesztés és a teljes vakság egyikének a bekövetkeztét. Így arra a következtetésre jutottak, hogy a szem csak akkor tud működni, ha csaknem ép.

Mivel Charles Darwin gondolt az ő természetes kiválasztódással magyarázott evolúciós elméletével szembeni esetleges ellenvetésekre, ezért A fajok eredetének egyik passzusát --amelynek találóan a "Rendkívül tökéletes és összetett szervek" címet adta-- a szem problémájának szentelte. Fölismerte, hogy egy olyan összetett szervnek az egy generáció alatti hirtelen megjelenése, mint amilyen a szem is, csodával volna határos. Valahogy --azért, hogy a darwini evolúció hihető legyen-- el kellett hárítani a nagyközönség számára az összetett szervek fokozatos kialakulásának elképzelésének nehézségét.

Ebben Darwin ragyogó sikert aratott, nem egy igazi evolúciós útvonal valódi bemutatásával, melynek során a szem kialakulhatott; hanem rámutatott arra, hogy az állatvilágban nagyon sokféle a szem fölépítése az egyszerű fényérzékeny szemfolttól a gerincesek fényképezőgépszerű szeméig, azt sugallva, hogy az emberi szem kifejlődésének köztes fázisaiban ezek szerepelhettek.

De a kérdés továbbra is: hogyan látunk? Habár Darwin a világ nagy részét meggyőzte arról, hogy a mai szem fokozatosan kialakulhatott egy sokkal egyszerűbb struktúrából, meg sem próbálta megmagyarázni, hogy valójában hogyan is működött az egyszerű fényérzékeny szemfolt, ami az ő kiindulási pontja. A szem tárgyalása közben Darwin kihagyta legvégső mechanizmusának a kérdését:

Az, hogy egy ideg hogyan válik érzékennyé a fényre, aligha érdekesebb, mint az, hogy maga az élet hogyan jött létre.1

Azzal a kiváló indokkal utasította el a kérdés megválaszolását, hogy a XIX. századi természettudomány nem volt elég fejlett ahhoz, hogy ezt a problémát egyáltalán megközelíthessék. A szem működésének a kérdését --azaz, hogy mi történik akkor, amikor egy foton először elhatol a retináig-- egyszerűen abban az időben nem tudták megválaszolni. Tulajdonképpen az élet alapvető mechanizmusával kapcsolatban egyetlen kérdésre sem tudtak abban az időben választ adni. Hogyan idézik elő az állati izmok a mozgást? Hogyan vonjuk ki az energiát az ételből? Hogyan küzd a test a fertőzés ellen? Senki sem tudta.

Hát, úgy tűnik, hogy az emberi elmére jellemző, hogy ha nem szab neki korlátot egy folyamat mechanizmusainak az ismerete, akkor úgy látszik, könnyű elképzelnie a működésképtelentől a működőképesig vezető, egyszerű lépéseket. Erre találó példát láthatunk a közkedvelt Kázmér és Huba képregényben. Kázmérnak, a kisfiúnak mindig kalandokban van része tigrise, Huba társaságában, akivel egy dobozba ugranak, és visszautaznak az időben; vagy Kázmér megragad egy játék-sugárfegyvert, és átvarázsolja magát különböző állatfajokra; vagy újfent egy dobozt sokszorozógépnek használva, másolatokat készít magáról, hogy azok foglalkozzanak a földi hatalmakkal, például az anyukájával vagy a tanáraival. Egy olyan kisgyereknek, mint Kázmér, könnyű elképzelni, hogy egy doboz képes lehet úgy repülni, mint egy repülőgép (vagy valami hasonló), mert Kázmér nem tudja, hogy hogyan működnek a repülők.

Arra, hogy összetett változások egyszerűnek tűnnek, jó példa a biológia világából az élet véletlenszerű létrejöttébe fektett hit. A véletlen keletkezés elméletének egyik fő támogatója a XIX. század közepén Ernst Haeckel volt, Darwin nagy tisztelője és Darwin elméletének lelkes népszerűsítője. Az alapján a kép alapján, amit a XIX. századi mikroszkópok nyújtottak, Haeckel úgy hitte, a sejt csupán egy "albuminos szénvegyületből álló egyszerű kis idomtalan rög" 2, ami nem sokban különbözhet egy mikroszkopikus kocsonyadarabtól. Ilyenformán Haeckelnek úgy tűnt, hogy ilyen egyszerű élet könnyedén képződhetett halott anyagból. 1859-ben, A fajok eredete kiadásának évében, egy kutatóhajó, a H.M.S. Cyclops, a tengerfenékről kikotort némi furcsa kinézetű iszapot. Végül is jött Haeckel, és tanulmányozta az iszapot, és úgy gondolta, hogy az igen hasonlít néhányra azok közül a sejtek közül, amelyeket korábban a mikroszkóp alatt látott. Izgatottan hívta föl erre Thomas Henry Huxley figyelmét, aki Darwin nagy barátja és védelmezője volt. Huxley is meg volt győződve arról, hogy ez Urschleim (azaz protoplazma) volt, maga az élet őse, és Huxley elnevezte Bathybius Haeckelii-nek az ősfejlődés jeles támogatója után.

Az iszapnak nem sikerült növekedni. Később, az új biokémiai technikák és a fejlettebb mikroszkópok megjelenésével föltárták a sejt összetettségét. Az "egyszerű idomtalan rögökről" kiderült, hogy több ezer különféle szerves molekulát, fehérjét, nukleinsavat, sok különálló sejten belüli struktúrát, különleges rekeszt különleges folyamatokra és egy roppant összetett sejtfölépítést tartalmaznak. A mi időnk távlatából visszatekintve a Bathybius Haeckelii története bugyutának vagy egyenesen cikinek tűnhet, de nem szabad így tekintenünk rá. Haeckel és Huxley olyan természetesen viselkedtek, mint Kázmér: mivel nem voltak tudatában a sejtek összetettségének, nem volt nehéz elhinniük, hogy a sejtek létrejöhettek egyszerű iszapból.

A történelem során számos, Haeckel, Huxley és a sejt esetéhez hasonló példát találhatunk, amikor egy bizonyos tudományos kirakójáték kulcsfontosságú darabkája meghaladta a kor ismereteit. Még van is egy furcsa tudományos kifejezés olyan gépezetre, struktúrára vagy folyamatra, ami végez valamit, viszont az, hogy valójában milyen mechanizmus hajtja végre a feladatát, az ismeretlen: az ilyet "fekete doboznak" hívják. Darwin idejében az egész biológia fekete doboz volt: nem csak a sejt, a szem, az emésztés vagy az immunitás, hanem minden élettani struktúra és működés, mert, végtére, senki sem tudta megmagyarázni, hogy hogyan zajlanak le a biológiai folyamatok.

Ernst Mayr, a kiváló biológus, történész, és az új-darwini szintézis mögötti irányító erő, az alábbi kijelentést tette:

Bármely tudományos forradalomnak el kell fogadnia a fekete dobozok minden fajtáját, mert ha addig kellene várnunk, amíg ki nem nyitjuk mindegyik fekete dobozt, akkor sohasem lenne fogalmi előrelépés.3

Ez igaz. De a korábbi időkben, amikor egy-egy fekete doboz végül kinyílt, akkor a tudomány, és néha az egész világ, úgy tűnt, megváltozik. Az élettan szédítő fejlődést mutatott a Darwin által lefektetett elveknek köszönhetően. Ám a Darwin által elfogadott fekete dobozokat manapság sorra fölnyitják, és a világképünk újra fölkavarodik.

Azért, hogy az élet molekula szintű alapját értsük, szükségszerű megérteni, hogy hogyan működnek a "fehérje" nevezetű dolgok. Bár az emberek többsége úgy gondol a fehérjére, mint valamire, amit eszünk, az ételek egyik legnagyobb csoportjára; mégis, amikor a fehérjék még a meg nem evett állatban vagy növényben foglalnak helyet, akkor más célt szolgálnak. A fehérjék az élő szövet azon gépezetét alkotják, amely fölépíti a struktúrákat, és életfontosságú kémiai reakciókat hajt végre. Például az első lépést azon sok lépés közül, amelyek szükségesek ahhoz, hogy az energia élettanilag fölhasználható formájává alakuljon a cukor, egy hexokináz nevű fehérje hajtja végre. A bőr nagy részét egy kollagén nevű fehérje képezi. Amikor a fény nekiütközik a retinánknak, akkor az először egy rhodopszin nevű fehérjével lép kölcsönhatásba. Ahogy még ebből a behatárolt számú példából is látható, a fehérjék bámulatba ejtően változatos működéseket hajtanak végre. Akárhogyan is, általában egy adott fehérje csupán egy vagy néhány működést végezhet: a rhodopszin nem alkothatja a bőrt, és a kollagén nem tud hasznosan kölcsönhatásba lépni a fénnyel. Ezért egy tipikus sejt több millió fajta fehérjét tartalmaz, hogy az élethez szükséges számos feladatot ellássa, egy asztalosműhelyhez hasonlóan, amelyben a különböző szerszámok többféle asztalosmunkához használhatóak.

Hogy néznek ki ezek a sokoldalú eszközök? A fehérjék alapszerkezete igen egyszerű: kisebb, különálló egységekből fűzött láncok. Noha a fehérjelánc aminosav-láncszemeinek száma kb. ötventől ezerig terjed, minden egyes pozícióban a húsz különféle aminosav közül csak egy foglalhat helyet. Ily módon épp olyanok, mint a szavak: a szavak hossza sokféle lehet, de minden betű egy harmincöt elemű halmaz eleme. Ugyanakkor egy fehérje egy sejtben nem lebeg össze-vissza, mint egy laza lánc; ehelyett nagyon szabályos szerkezetet vesz föl, amely merőben eltérő lehet a különböző fajtájú fehérjék esetében. Mindent összevéve, két különböző amino-sorozat --két különböző fehérje-- annyira sajátos és egymástól különböző szerkezetet vehet föl, mint egy háromnyolcad hüvelykes csavarkulcs és egy lombfűrész. És ahogyan a háztartási eszközök, úgy a fehérjék sem működnek, ha alakjuk jelentősen elváltozik.

Általában az élettani folyamatok fehérjékből álló hálózatok segítségével mennek végbe, amelyeknek minden tagja egy bizonyos feladatot lát el a láncban.

Térjünk vissza a kérdéshez: hogyan látunk? Míg Darwin számára az, hogy elemi szinten hogyan működik a látás, fekete doboz volt, addig számos biokémikus munkája eredményeként mára már van válasz a látás kérdésére. 4 Amikor a fény nekiütődik a retinának, akkor elnyel egy fotont egy 11-cisz-retinál nevű szerves molekula, így a foton hatására pikoszekundumokon belül átrendeződik transz-retinállá. A retinál formájának a megváltozása kiváltja az annak megfelelő változást a fehérje, a rhodopszin alakjában, amelyhez szorosan kötődik. A fehérje átalakulásának eredményeképpen a fehérje viselkedése nagyon sajátos módon változik meg. A módosult fehérje immár képes kölcsönhatásba lépni egy másik, transzducin nevezetű fehérjével. Mielőtt összekapcsolódna a rhodopszinnal, a transzducinnak szoros kötése van egy apró GDP nevű szerves molekulával, de amikor kötést hoz létre a rhodopszinnal, akkor a GDP leválik a transzducinról, és egy GTP nevezetű molekula --amely sok tekintetben kapcsolatos a GDP-vel, ám merőben eltér attól-- a transzducinhoz kötődik.

Az, hogy a transzducinrhodopszin komplex vegyületben kicseréljük a GDP-t GTP-re, megváltoztatja annak viselkedését. A GTP-transzducin kötéssel kapcsolódik egy foszfo-dieszteráz nevű fehérjéhez, amely a sejt belső membránjában foglal helyet. Amikor a rhodopszin és kísérete megköti, akkor a foszfo-dieszteráz képessé válik egy cGMP nevű molekula hasítására. Eleinte sok cGMP molekula van a sejtben, ám a foszfo-dieszteráz hatására csökken a cGMP koncentrációja. A foszfo-dieszteráz aktiválását ahhoz lehet hasonlítani, amikor kihúzzuk a dugót a fürdőkádban, csökkentve a víz szintjét.

Egy másik membránfehérjére --amely megköti a cGMP-t, és amelyet ioncsatornának hívnak-- pedig úgy tekinthetünk, mint egy különleges, a sejtbéli nátrium-ionok számát szabályozó zsilipre. Normális körülmények között az ioncsatorna a nátrium-ionokat beengedi a sejtbe, miközben egy másik fehérje aktívan kifelé visszalöki azokat. Az ioncsatorna és a kilökő fehérjék kettős hatása a nátriumionok számát egy szűk tartományban tartja. Amikor a foszfo-dieszteráz hasadása révén a cGMP koncentrációja normális értékéhez képest csökken, akkor sok csatorna elzáródik, ebből kifolyólag pedig a sejten belüli pozitív töltésű nátrium-ionok koncentrációja csökken. Ez fölborítja a sejt membránján belüli és kívüli terület közötti töltésegyensúlyt, amely végül áramot gerjeszt, amelyet a látóideg vezet el az agyba: az eredmény --miután az agy lefordítja-- a látás.

Ha a látás biokémiája a fönt leírt reakciókban kimerülne, akkor a sejt hamar kimerítené 11-cisz-retinál- és cGMP-készletét, miközben nátrium-ionjai is elfogynának. Éppen ezért szükség van egy rendszerre, amely korlátozza a fejlesztett elektromos jel erősségét, és amely a sejtet visszaállítja eredeti állapotába; ezt több mechanizmus végzi. Rendszerint, a sötétben, a nátrium-ionok mellett az ioncsatorna még kalcium-ionokat is beenged a sejtbe; a kalciumot egy másik fehérje löki vissza kifelé egy állandó, sejten belüli kalcium-koncentráció fönntartása érdekében. Akárhogy is, amikor a cGMP-szint lezuhan az ioncsatornát lezárva és csökkentve a nátrium-ion koncentrációt, akkor a kalcium-ion koncentrációja szintén csökken. A foszfo-dieszteráz-enzim --amely lebontja a cGMP-t-- nagymértékben lelassul alacsonyabb kalcium-koncentráció esetén. Továbbá egy guanilát-cikláz nevű fehérje elkezdi újraszintetizálni a cGMP-t, amikor a kalcium-szint elkezd zuhanni. Időközben, amíg mindez végbemegy, a metarhodopszin II-t kémiailag módosítja egy rhodopszin-kináz nevű enzim, amely egy foszfát-csoportot tesz annak szubsztrátumára. A megváltozott rhodopszint ekkor egy arresztinnek nevezett fehérje köti meg, amely meggátolja, hogy a rhodopszin továbbra is transzducint aktiváljon. Ekképpen a sejt tartalmaz olyan mechanizmusokat, amelyek szabályozzák az egy foton által elindított, fölerősített jelet.

A transz-retinál végül leesik a rhodopszin molekuláról, és vissza kell alakítani 11-cisz-retinállá, valamint újra meg kell azt kötnie az opszinnak azért, hogy visszaállítsa a rhodopszint egy újabb látási ciklushoz. Annak érdekében, hogy létrehozza ezt a transz-retinált, egy enzim kémiailag transzretinollá módosítja, amely kettővel több hidrogén-atomot tartalmaz. Egy másik enzim ekkor a molekulát 11-cisz-retinollá izomerizálja. Végül egy harmadik enzim eltávolítja a korábban hozzáadott hidrogén atomokat, hogy 11-cisz-retinált kapjunk, és a ciklusnak vége.

Noha a látás biokémiájának számos részletét nem említettük itt, a fönti áttekintést annak szemléltetésére szántuk, hogy --végtére is-- ez az, ami azt jelenti, hogy a látást "megmagyarázni". Ez a magyarázatoknak az a szintje, amit az élettan tudományának céljául végső fokon ki kell tűzni. Ahhoz, hogy azt mondhassuk, hogy valamely működést megértettünk, a folyamat minden lényeges lépését tisztázni kell. Az élettani folyamatok fontos lépései végül molekuláris szinten zajlanak, így egy élettani jelenség --mint amilyen a látás, az emésztés vagy az immunitás-- kielégítő magyarázatának magába kell foglalnia molekuláris magyarázatot. Most, hogy a látás fekete dobozát fölnyitották, már nem elég egy ilyen gyenge "evolúciós magyarázathoz" pusztán a teljes szem anatómiai fölépítését segítségül hívni, mint ahogyan Darwin tette a XIX. században, és ahogyan az evolúció népszerűsítői ma folytatják. Az anatómia egészen egyszerűen --ebben a témában-- lényegtelen. Az őskövületek szintúgy. Nem számít semmivel sem többet az, hogy vajon a kövületek beleillenek-e vagy sem az evolúciós elméletbe, annál, mint amennyit a fizikában számított, hogy Newton elmélete mennyire fér össze a mindennapos tapasztalattal. Az őslénykövület nem árul el nekünk semmit --mondjuk-- arról, hogy a 11-cisz-retinál kölcsönhatása a rhodopszinnal, a transzducinnal és a foszfo-dieszterázzal lépésről lépésre kialakulhatott-e, és ha igen, hogyan. Hasonlóan az életföldrajz tárgyának vagy a pupolációgenetikának a modelljei sem, illetve a kezdetleges szervekre vagy a fajok sokaságára az evolúciós elmélet által adott magyarázatok sem.

"Az, hogy egy ideg hogyan válik érzékennyé a fényre, aligha érdekesebb, mint az, hogy maga az élet hogyan jött létre," mondta Darwin a XIX. században. Ám mindkét jelenség fölkeltette a jelenkori biokémia érdeklődését. Az élet eredetének területén végzett kutatómunka vontatott cselekvésképtelenségének története meglehetősen érdekfeszítő, de a terjedelme megakadályozza, hogy újból leírjuk itt. Elég az hozzá, hogy jelenleg az élet eredetének tanulmányozásának területe egymásnak ellentmondó modellek zűrzavaros egyvelegévé vált, amelyek egyike sem túl meggyőző, mindegyike igencsak tökéletlen és összeférhetetlen a versenytársaival. Négyszemközt még a legnagyobb evolucionista biológusok is képesek bevallani, hogy a tudomány nem tud magyarázatot adni arra, hogy hogyan kezdődött az élet. 5

Ennek a tanulmánynak a célja rámutatni arra, hogy ugyanazon problémák, melyek az élet eredetének területén folytatott kutatást övezik, beárnyékolják az arra való törekvéseinket is, hogy megmutassuk, hogy ténylegesen hogyan jött létre egyáltalán egy bonyolult biokémiai rendszer. A biokémia olyan molekuláris világot tárt föl, amely szögesen ellentmond annak a magyarázatnak, melyet hosszú időn keresztül alkalmaztunk a szervezet egészének szintjén. Darwin fekete dobozainak --az élet eredetének, a látás eredetének vagy más összetett élettani rendszereknek-- egyikére sem ad kielégítő magyarázatot az ő elmélete.

A fajok eredetében Darwin kijelentette:

Olyan rendszer felel meg Darwin próbakövének, amely egyszerűsíthetetlen összetettséget mutat. Egyszerűsíthetetlen összetettségen olyan, önmagában működőképes rendszert értek, amelyet egymásra ható részek alkotnak, melyek az alapműködéshez járulnak hozzá; és amely részei közül bármelyiket elvéve a rendszer teljesen megszűnik működni. Egyszerűsíthetetlen összetettség nem állhat elő fokozatosan, egy korábbi rendszer jelentéktelen, egymás utáni változásainak eredményeként, mert definíció szerint egy egyszerűsíthetetlenül összetett rendszernek bármely őse működésképtelen. Minthogy a természetes kiválasztódáshoz szükségünk van egy konkrét működésre, amely kiválasztódik, egy egyszerűsíthetetlenül összetett biológiai rendszernek --már ha létezik ilyen-- egyből hiánytalan egységként kellene megjelenni ahhoz, hogy bármilyen hatása is legyen. Csaknem egyetemesen elfogadott tény, hogy egy ilyen meglepetésszerű esemény kibékíthetetlen azzal a fokozatossággal, amelyet Darwin látott lelki szemei előtt. Idáig még azonban az "egyszerűsíthetetlenül összetett" csak egy szakkifejezés, melynek jelentőségét főként meghatározása kölcsönzi. Most föl kell tennünk a kérdést, hogy egyáltalán létezik-e olyan valós dolog, amely egyszerűsíthetetlenül összetett, és ha igen, akkor van-e ilyen élettani rendszer is.

Tekintsünk egy szokványos egérfogót (első ábra)! Az egérfogók, amelyeket otthonunkban a családom használ, hogy elbánjanak a nemkívánatos rágcsálókkal, több részből áll. Ezek a következők: (1) egy lapos falap az alapja; (2) egy fémkalapács, amely a tényleges feladatot látja el: lecsapja az egeret; (3) egy acélrugó, amely kinyújtott végeivel a lapnak és a kalapácsnak támaszkodik, amikor fölhúzzuk a csapdát; (4) egy érzékeny csapózár, mely nyomás hatására kienged; és (5) egy fémrudacska, amely visszatartja a kalapácsot, amikor a csapdát élesítjük, és összekapcsolja a csappantyúval. Ezek mellett pedig egymásba illeszkedő kapcsok és csavarok tartják össze a szerkezetet.

Első ábra. Egy háztartási egérfogó. A csapda működéséhez szükséges részeit megcímkéztük. Amennyiben részeinek bármelyike hiányzik, a csapda nem működik.

Ha az egérfogó bármely alkatrészét (az alapot, a kalapácsot, a rugót, a zárat vagy a tartó pöcköt) eltávolítjuk, akkor a csapda nem működik. Más szóval, az egyszerű kis egérfogó nem képes egeret fogni, amíg különböző különálló részeit nem szereljük mind össze.

Minthogy szükségszerűen több részből áll, az egérfogó egyszerűsíthetetlenül összetett. Ennél fogva létezik egyszerűsíthetetlenül összetett rendszer.

Tehát, van egyszerűsíthetetlenül összetett élettani rendszer? Igen, kiderül, hogy sok van.

Korábban már említettük a fehérjéket. Számos élettani struktúrában a fehérjék csupán alkotórészei a nagyobb molekuláris gépezeteknek. Ahogy a képcsövet, a vezetékeket, az anyacsavarokat és a fémcsavarokat tartalmazza a tévékészülék, úgy számos fehérje olyan struktúráknak az alkotórésze, amelyek csak akkor működnek, hogyha valóban minden alkotórész a helyén van. Jó példa erre a csilló.7

A második ábra "a" része. A csilló animációja

A csillók a szőrszálakhoz hasonló sejtszervecskék, amelyeket számos állati és alacsonyabb rendű, növényi sejtek felszínén találhatunk, és amelyek feladata folyadékot áramoltatni a sejt felszínére, vagy amelyekkel egy sejt egy folyadékban tud "evezni". Az emberben, például, a légutat kibélelő hámsejtek mindegyike mintegy 200 csillóval rendelkezik, amelyek egyszerre mozdulnak a váladékot a torok felé söpörve, hogy az kiürülhessen. A csilló egy axonéma nevű, membránborítású, szálakból álló kötegből áll. Az axonéma pedig egy olyan gyűrűt foglal magába, amelyben kilenc dupla mikrotubulus veszi körül a két központi szimpla mikrotubulust. Minden egyes külső pár egy tizenhárom filamentumból (A-típusú szálacskából) álló gyűrűből áll, amely egybeolvad egy tíz filamentumból (B-típusú szálacskából) álló együttest képezve. A mikrotubulusok filamentumait két fehérje alkotja, melyeket alfa- és béta-tubulinnak neveznek. Az egy axonémát alkotó 11 mikrotubulust háromféle összekötő cső tartja egyben: az A-típusú szálacskák sugárirányú küllők segítségével kapcsolódnak a központi mikrotubulusokhoz; az egymással szomszédos külső párokat egy rendkívül rugalmas, nexin nevű fehérje által alkotott összekapcsoló cső csatolja össze; a központi mikrotubulusokat pedig egy összekötő híd köti össze. Végül, minden A-típusú szálacskának két karja van, egy belső és egy külső; mindkettő tartalmazza a dynein nevű fehérjét.

De hogy is működik a csilló? A kísérletek azt mutatták, hogy a csilló mozgása a dynein-karok olyan kémiai meghajtású járkálásából származik, amely úgy néz ki, hogy a dynein karok az egyik mikrotubuluson haladnak egy másik mikrotubulus szomszédos B-típusú szálacskájának mozgásával ellentétesen, oly módon, hogy azzal egymáson csússzanak (a második ábra "a" és "b" része). Mindazonáltal egy ép csillóban a mikrotubulusok közötti összekötő szálak megakadályozzák, hogy eredeti helyzetükhöz képest egy bizonyos, rövid távolságnál messzebbre ne csúszhassanak el egymáson. Ezért ezek az összekötő kapcsok átalakítják a dynein által előidézett csúszó mozgást a teljes axonéma kanyargós mozgásává.

A második ábra "b" része. A csilló vázlatos rajza. A hajtó fehérjének, a dyneinnek --amely az egyik mikrotubulushoz kapcsolódik, és egy másik mikrotubulus B-típusú szálacskájával ellentétesen mozog-- az erőlökése csúsztatja egymáson a szálakat. A rugalmas kapocsfehérje, a nexin a csúszó mozgást hullámzó mozgássá alakítja át.

Most pedig dőljünk hátra, tekintsük a csilló működését, és gondoljuk végig, hogy miből is áll. A csilló legalább fél tucat fehérjéből épül föl: alfa-tubulinból, béta-tubulinból, dyneinből, nexinből, küllőfehérjéből, és központihíd-fehérjéből. Ezek együttesen látnak el egy feladatot, a csillómozgást, és a fehérjék mindegyikének jelen kell lennie ahhoz, hogy a csilló működjön. Ha hiányoznak a tubulinok, akkor nincsenek egymáson csúszó filamentumok sem; ha hiányzik a dynein, akkor a csilló merev és mozdulatlan marad; a nexin vagy más kapcsoló fehérje hiányában pedig az axonéma szétesik a filamentumok csúszása során.

Tehát az, amit a csillóban látunk, az nem egyszerűen csak alapos összetettség, hanem molekuláris méretű egyszerűsíthetetlen összetettség. Emlékezzünk vissza, hogy "egyszerűsíthetetlen összetettség" alatt olyan szerkezetet értünk, amely több eltérő alkotórészt igényel ahhoz, hogy az egész működhessen. Az egérfogómnak kell, hogy meglegyen az alapja, a kalapácsa, a rugója, a csapózára és a tartó pecekje, amelyek mind összedolgoznak a működésért. Éppígy a csillónak --fölépítése alapján-- kell, hogy meglegyenek a filamentumai, az összekötő fehérjéi és a hajtó fehérjéi, hogy a működése beinduljon. A szerkezet bármely alkotóeleme hiányában hasznavehetetlen.

A csilló alkatrészei különálló molekulák. Ez azt jelenti, hogy nincsen fekete doboz, amelyet segítségül hívhatnánk; a csilló összetettsége döntő, sarkalatos. És ahogyan a tudósok --amikor elkezdtek tudomást szerezni a sejt bonyolult struktúráiról-- rájöttek, milyen butaság volt azt gondolni, hogy az élet véletlenszerűen, egyetlen vagy néhány lépésben alakult ki az óceán iszapjából, éppúgy most mi is fölismerhetjük, hogy a bonyolult csillóig nem lehet eljutni egyetlen vagy néhány lépésben. Viszont, mivel a csilló összetettsége egyszerűsíthetetlen, ezért nem lehetnek működőképes elődei. Miután az egyszerűsíthetetlenül összetett csillónak nem lehet működő őse, ezért nem jöhetett létre természetes kiválasztódás révén, amely igényli a működés folytonosságát a munkájához. A természetes kiválasztódás tehetetlen, ha nincs működés, melyet kiválaszthatna. Sőt, továbbmehetünk, és azt mondhatjuk, hogy hogyha a csilló nem fejlődhetett ki a természetes kiválasztódás útján, akkor a csillót tervezték.

Az egyszerűsíthetetlen összetettségre tengernyi további példa van, többek között a fehérjeszállítás, a véralvadás, a zárt körkörös DNS, az elektronszállítás, a baktérium ostora, a telomerek, a fotoszintézis, annak szabályozása, hogy hogyan készüljön az RNS-másolat a génről, és még számos hasonló. Az egyszerűsíthetetlen összetettségre valójában egy biokémikus tankönyv valamennyi oldalán találhatunk példát. De ha ezeket a dolgokat nem tudjuk megmagyarázni a darwini evolúcióval, akkor az elmúlt negyven év során hogyan tekintettek ezekre a jelenségekre tudományos körökben? A Journal of Molecular Evolution megfelelő hely az erre a kérdésre való válasz keresésére. A JME olyan folyóirat, amelyet kimondottan azért indítottak be, hogy azzal a témával foglalkozzon, hogy hogyan működik az evolúció molekuláris szinten. Tudományos szempontból igényes, és a terület kiváló alakjai szerkesztik. A JME egyik nem oly régi számában tizenegy cikk jelent meg; ezekből mind a tizenegy csupán a fehérje- vagy a DNS-szekvenciák elemzését taglalta. Egyik száma sem tett említést szerves molekulák alkotta bonyolult struktúrák kifejlődésének közbenső állomásainak részletes modelljeiről. Az utóbbi tíz év alatt a JME-nek 886 száma jelent meg. Ezek közül 95 értekezett azoknak a molekuláknak a kémiai szintéziséről, amelyekről úgy gondolják, hogy az élet keletkezéséhez föltétlenül szükségesek; 44 matematikai modelleket javasolt a szekvenciák elemzésének fejlesztésére; 20 érintette a mai struktúrák evolúciós jelentőségét; és 719 fehérje- és polinukleotid-elemzés volt. Ez nem csupán a JME egyéni sajátossága. A Proceedings of the National Academy of Science-nak, a Nature-nek, a Science-nak, a Journal of Molecular Biologynak vagy, tudomásom szerint, bármely más folyóiratnak keresve sem találjuk olyan számát, amely szerves molekulákból álló összetett struktúrák kifejlődésének közbenső állomásainak részletes modelljeiről számolna be.

A szekvenciák összehasonlítása fölényesen uralja a molekuláris evolúciót tárgyaló irodalmat. De a szekvenciák összehasonlítása alapján egyszerűen nem vagyunk képesek a bonyolult biokémiai rendszerek kialakulására jobb magyarázatot adni, mint amilyet Darwinnak adott az egyszerű és az összetett szem összehasonlítása a látás működéséről. Tehát ezen a területen a természettudomány hallgat. Ez azt jelenti, hogy amikor arra következtetünk, hogy a bonyolult biokémiai rendszereket tervezték, akkor nem mondunk ellent a kísérleti eredményeknek, és nem kerülünk összeütközésbe egyetlen elméleti megfontolással sem. Nem a kísérletek hitelességét kell megkérdőjeleznünk, hanem az összes kísérlet értelmezését fölül kellene most vizsgálni úgy, ahogy a newtoni világképet is újra kellett értelmezni, amikor fölfigyeltek arra, hogy az anyag egyidejűleg hullám- és részecske-természetű.

Gyakran mondják, hogy a tudománynak el kell kerülnie minden olyan következtetést, amely a természetfölöttire is hivatkozik. Számomra azonban ez egyszerre tűnik rossz logikának és rossz tudománynak. A természettudomány nem olyan játék, melyben önkényes szabályok alapján döntjük el, hogy milyen magyarázatokat fogadjunk el. Sokkal inkább törekvés arra, hogy igaz megállapításokat tegyünk a fizikai valóságról. Csupán mintegy hatvan évvel ezelőtt vették észre először az univerzum tágulását. E tény nyomban egy különös eseményt sugallt -- azt, hogy valamikor a távoli múltban a világegyetem egy roppant kis méretű állapotban el kezdett tágulni. Sokak fülében ez a következtetés egy természetfölötti esemény felhangjával csengett -- a teremtés, a világmindenség kezdetének felhangjával. A kiváló fizikus, A.S. Eddington minden bizonnyal számos fizikus véleményét képviselte, amikor fölháborodásának adott hangot az ilyen elképzelésekkel szemben:

Filozófiai tekintetben nekem visszatetsző az az elképzelés, hogy egy hirtelen kezdetből alakult ki a Természet mai rendezettsége, ahogy --gondolom-- az emberek többségének számára is; és még azok is, akik szívesen látnának bizonyítékot egy Teremtő beavatkozására, valószínűleg megfontolják, hogy egy egyszeri világégés egy bizonyos távoli érában tulajdonképp nem épp az a fajta, Isten és világa közötti kapcsolat, amely megnyugtatja az elménket.8

Mindazonáltal a Nagy Bumm hipotézisét a fizikusok magukénak vallották, és az évek során eredményes paradigmának bizonyult. Az a lényeg, hogy a fizika oda követte a vizsgálódások eredményeit, ahová csak vezették azok, még annak ellenére is, hogy némelyek úgy gondolták, hogy a modell a vallást támogatja. Napjainkban annak alapján, ahogyan a biokémia ezrével szolgáltat példákat fantasztikusan összetett molekuláris rendszerekre --olyan rendszerekre, amelyek még attól is elveszik az ember kedvét, hogy egyáltalán próbálkozást tegyen annak megmagyarázására, hogy azok hogyan keletkezhettek--, tanulnunk kellene a fizika esetéből. A tervezettségre való következtetés adja magát a gyűjtött adatok alapján; nem szabadna idegenkednünk tőle; tegyük a magunkévá, és építkezzünk rá.

Végezetül, fontos azt megérteni, hogy nem abból következtetünk a tervezettségre, amit nem tudunk, hanem abból, amit ismerünk. Nem azért következtetünk a tervezettségre, hogy egy fekete dobozt magyarázzunk meg; hanem azért, hogy egy nyitott dobozra adjunk magyarázatot. Ha egy ember jönne egy ősi kultúrából, akkor egy gépkocsit látva úgy vélhetné, hogy a szél vagy egy, az autó alá rejtett antilop hajtja, ám a motorháztető fölnyitása után megpillantaná a motort, és abban a villanásban fölismerné, hogy azt tervezték. Hasonlóan, a biokémia fölnyitotta a sejtet, hogy megvizsgálja, hogy mi működteti, és láthatjuk, hogy azt is valaki megtervezte.

A XIX. század emberét megrázkódtatás érte, amikor a tudomány megfigyelései nyomán rájöttek, hogy az élettan világának számos sajátossága egy olyan elegáns alapelvvel magyarázható, mint a természetes kiválasztódás. A XX. században mi pedig megütközünk, amikor a természettudomány megfigyelései alapján azt fedezzük föl, hogy az élet alapvető mechanizmusaira nem lehet magyarázatot adni a természetes kiválasztódás segítségével, és ebből következik, hogy tervezték azokat. De le kell küzdenünk a megdöbbenésünket, és tovább kell haladnunk. Az irányítás nélküli evolúció immáron halott, a természettudomány tevékenysége azonban folytatódik.

Ez az előadás eredetileg 1994 nyarán a C.S. Lewis Society értekezletén, a Cambridge-i Egyetemen került bemutatásra.

1. Darwin, Charles (1872) A fajok eredetének hatodik kiadása (1988), 151. oldal, New York University Press, New York.
2. Farley, John (1979) The Spontaneous Generation Controversy from Descartes to Oparin (Az élet véletlen kialakulásának problémája Descartes-tól Oparinig második kiadása, 73. oldal, The Johns Hopkins University Press, Baltimore.
3. Mayr, Ernst (1991) One Long Argument (Egyetlen, hosszú érvelés), 146. oldal, Harvard University Press, Cambridge.
4. Devlin, Thomas M. (1992) Textbook of Biochemistry (A biokémia tankönyve), 938-954 oldal, WileyLiss, New York.
5. A Washingtoni Egyetem szónoka, John Agnus Campbell megjegyzése: "Az olyan elgondolások hatalmas építményei, mint például a pozitivizmusé, igazán sohasem tűnnek el. A gondolkodó emberek fokozatosan félredobják, sőt kinevetik azokat egymás közt, ám megtartják hasznos részeiket a tájékozatlanok elriasztása végett." "A Képregénykocka és a Természettudomány Szónoklattana: Darwin eredetelméletének ismeretelmélete és erkölcstana," Rhetoric Society Quarterly (Negyedévi Retorikai Társaság) 24, 27-50 oldal (1994). Ez kétségkívül arra vonatkozik, hogy milyen módon kezeli a tudományos közösség az élet eredetével kapcsolatos kérdéseket.
6. Darwin, 154. oldal.
7. Voet, D. & Voet, J.G. (1990) Biochemistry (Biokémia) 1132-1139 oldal, John Wiley & Sons, New York.
8. Idézet Jaki, Stanley L.-től (1980) Cosmos and Creator (Világegyetem és Teremtő) 5-6 oldal, Gateway Editions, Chicago.

Mike Behe természettudományok baccalaureusaként végzett 1974-ben a Drexel Egyetemen, kémia szakon, és biokémia szakos PhD-ként 1978-ban a Pennsylvaniai Egyetemen. Miután posztdoktori munkát végzett a National institutes of Health-nél (Egészségügy Nemzeti Intézeteinél), a City University of New York/Queens College-nál kémikus adjunktusként helyezkedett el. 1985-ben a pennsylvaniai Bethlehembe költözött, ott a Lehigh Egyetemre került, jelenleg docens a Biológiai tudományok tanszéken. Mike felesége a korábbi Celeste LaTassa. A pennsylvaniai Hellertownban a Szent Teréz parókiai tagjai, és ott nevelik hat gyereküket: Grace 10 éves, Benedict 9, Clare 7, Leo 5, Rose 3 és Vincent 1 (volt 1996-ban). Ajánljuk Dr. Behe új könyvét a Free Press kiadásában: Darwin's Black Box: The Biochemical Challenge to Evolution (Darwin fekete doboza: Az evolúció biokémiai kihívása).