Janne Saarela, helmikuu 2023
Matemaatikkojen haaste
Vuonna 1966 darwinistinen evoluutioteoria sai haasteen yllättävältä taholta: joukko matemaatikkoja, fyysikkoja ja tietokone-tieteilijöitä tapasivat aikansa huippu-biologeja yhteisessä konferenssissa Philadelphiassa. Konferenssin teemana oli ”Matemaattinen haaste neo-darwinistiselle tulkinnalle evoluutiosta”. Neo-darwinistinen tulkinta evoluutiosta on päivitetty versio darwinismista. Tässä mallissa evoluutio menee eteenpäin, kun DNA-koodiin tulee ajan kanssa mutaatioita eli muutoksia, ja nämä muutokset saavat aikaan uusia geenejä ja siten uutta informaatiota uusien rakenneosion rakentamiseen.
Olennainen kysymys kuitenkin kuuluu: jos meidän kokemuksemme osoittaa, että funktionaalinen kieli menettää informaatiota jos se altistetaan sattumanvaraisille muutoksille, miten ihmeessä sattumanvaraiset muutokset biologiassa voivat saada aikaan positiivisia muutoksia ja uutta informaatiota?”. Hyvänä esimerkkinä tästä toimii MIT-instituutin tutkija Murray Edenin kommentti, joka muistutti paikalla olijoita juuri tästä tosiasiasta. Jos me altistamme minkä tahansa koodin (esimerkiksi tietokoneohjelmistossa käytetyn koodin) sattumanvaraisille muutoksille, tämä prosessi tuhoaa funktionaalisen informaation. Edeniä lainatakseni:
Mikään tällä hetkellä olemassa oleva muodollinen kieli ei voi sietää satunnaisia muutoksia sen lauseita ilmaisevissa symbolijonoissa. Merkitys tuhoutuu lähes poikkeuksetta.
Vielä kerran: jos me altistamme sattumanvaraisille muutoksille minkä tahansa tekstin, joka sisältää ymmärrettävää informaatiota, informaatio ei suinkaan lisäänny, vaan tuhoutuu. (Testaa tätä laittamalla kissa kävelemään tietokoneesi näppäimistöllä…) 1960-luvun matemaatikot olivat siis hämmentyneitä siitä, että miten darwinistinen mutaatioprosessi voisi toimia päinvastaisella tavalla. Oli kuitenkin yksi asia, jota tieteilijät eivät vielä tuolloin kyenneet tietämään, mutta johon on nyt viime vuosikymmenien aikana saatu vastaus. Mutta ennen kuin siirrymme tähän, pieni havainnollistaminen lienee paikallaan, että kaikki pysyvät kärryillä.
Polkupyörä, varas ja lukko!
Kuvittele, että ostit eilen upouuden polkupyörän. Kaikki säästösi hupenivat! Poljit juuri pyöräsi kaupan pihaan ja haluat varmistaa, ettei kukaan varasta pyörääsi sillä aikaa, kun olet tekemässä ostoksia. Niinpä sinulla on mukana monta erilaista numerokoodilla toimivaa munalukkoa ja kettinki, jolla voit kahlita pyöräsi kiinni telineeseen. Kuvitellaan edelleen, että sinulla on mukana kolme erilaista lukkoa, joissa kaikissa on pyöritettävä numerosarja nollasta ysiin eli vaihtoehtoja on yhtä pyöritettävää sarjaa kohden tasan 10. Ensimmäisessä munalukossa on vain yksi rulla numeroita yhdestä kymmeneen, toisessa on neljä ja kolmannessa kymmenen rullaa. Koska jokainen munalukko aukeaa ainoastaan yhdellä ainoalla oikealla numeroyhdistelmällä, pystyt helposti laskea todennäköisyyden jokaiselle lukolle:
- Ensimmäinen lukko, yksi numerorulla: 101 eli 1:10.
- Toinen lukko, neljä numerorullaa: 104 eli 1:10 000.
- Kolmas lukko, kymmenen numerorullaa: 1010 eli 1:10 000 000 000
Kuten huomaat, mitä enemmän lukossa on numerorullia, sitä epätodennäköisemmin sen saa sattumalta auki. Kaiken kukkuraksi epätodennäköisyys kasvaa eksponentiaalisesti eli neljällä numerorullalla saadaan aikaan jo 10 000 vaihtoehtoa! Kolmas lukko on kaikkein vahvin vastustaja roistolle, koska todennäköisyys avata lukko sattumalta on yhden suhde kymmeneen miljardiin!
Olet parasta aikaa kaupassa, kun pihalle ilmestyy roisto, joka haluaa varastaa pyöräsi. Kuvitellaan edelleen, että hän alkaa avata asettamaasi lukkoa ja hän vaihtaa numeroita sekunnin välein. Kuinka kauan roistolla kestää, että hän on ehtinyt käydä läpi kaikki mahdolliset yhdistelmät ja lukko aukeaa varmuudella? Se riippuu siitä, millä näistä kolmesta lukosta sinä juuri lukitsit pyöräsi. Tässä aika, joka roistolta kuluu kunkin lukon kanssa jos hän haluaa käydä läpi kaikki mahdolliset vaihtoehdot:
- Ensimmäinen lukko: 10 sekuntia.
- Toinen lukko: 2,8 tuntia.
- Kolmas lukko: 317 vuotta.
Johtopäätös: jos olet kaupassa ainoastaan 15 minuuttia, riittänee, että asetat pyörääsi lukon, jossa on neljä numerorullaa. Mutta jos haluat varmistua siitä, että roisto ei ehtisi avata lukkoa edes koko elinikänsä aikana, laita pyörä kiinni 10 numerosarjaisella munalukolla, koska kaikkien vahtoehtojen läpikäymiseen menee yli 300 vuotta! Huomaat, että näiden lukkojen teho rakentuu nimenomaan epätodennäköisyyksien varaan.
Olemme nyt lämmitelleet ja voimme siirtyä takaisin biologiaan, DNA-koodiin ja proteiinien rakentamiseen. Voimme siirtyä laskemaan todennäköisyyksiä toimivan proteiinin synnylle.
DNA-koodi, aminohapot & funktionaaliset proteiinit
Jos et muista millä tavalla soluissa toimivia proteiineja rakennetaan, tässä lyhyt muistutus:
- Jokaisessa solussamme on 2-metriä pitkä nauha, kaksoiskierremäinen DNA-koodi. Siinä on yli 3 miljardia kirjainta (A, C, G ja T). Sitä voidaan kutsua myös ”elämän kieleksi”. Darwinistisen evoluutioteoria -mallin mukaan uutta geneettistä informaatiota syntyy, kun DNA-koodissa tapahtuu sattumanvaraisia muutoksia eli toisin sanoen kopiointivirheitä.
- Luonnossa esiintyy 20 erilaista aminohappoa. Nämä ovat ikään kuin pieniä legopalikoita, joista rakennetaan pitkiä proteiiniketjuja. DNA-koodi antaa ohjeet siihen mikä näistä 20:stä aminohaposta laitetaan mihinkin kohtaan kasattavaa proteiinia.
- Solussa on satoja proteiineja, jotka tekevät erilaisia asioita. Ne ovat kuin työkalupakissa olevia erilaisia työvälineitä ja siksi niitä on olemassa monenmuotoisia ja -pitusia. Yksinkertaisinkin proteiini koostuu 150 aminohaposta. Jotta proteiini voi olla funktionaalinen eli sellainen, joka oikeasti toimii, aminohappojen tulee olla oikeassa järjestyksessä. Ja kuten sanottu, oikea järjestys kerrotaan DNA-koodissa.
On helppo laskea todennäköisyydet minkä tahansa pituiselle proteiiniketjulle, koska me tiedämme, että aminohappoja on 20 erilaista. Juuri tämä prosessi kuitenkin synnyttää darwinismille ongelman, jota voidaan kutsua ”neulan etsimiseksi heinäsuovasta”. Ja tässä on syy: mitä pidempää aminohappoketjua me olemme rakentamassa, sitä suuremmaksi nousee kyseisen nauhan epätodennäköisyys. Kuten munalukon kohdalla, epätodennäköisyydet kasvavat eksponentiaalisesti.
- Jos pitää valita yksi aminohappo, todennäköisyys on 1/20.
- Jos pitää valita kaksi aminohappoa, todennäköisyys on 20×20 eli 1:400.
- Jos pitää valita kolme aminohappoa, todennäköisyys on 20x20x20 eli 1:8000.
- Jos pitää valita neljä aminohappoa, todennäköisyys on 20x20x20x20 = 1:160 000.
- JNE.
Tämä tarkoittaa sitä, että jos haluamme rakentaa hyvin yksinkertaisen proteiinin, joka koostuu vain 150:stä aminohaposta, todennäköisyys tällaiselle ketjulle on 1:10195. Please, ymmärrä miten suuresta luvusta tässä on kyse. Tämä on siis luku, jossa 1:stä seuraa 195 nollaa! Se näyttää siis tältä:
1000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000.
Näin ollen, jos jollain olisi repussa munalukko, jossa on 195 rullattavaa numerosarjaa, sen avaaminen olisi epätodennäköistä, vaikka joku ruuvaisi vaihtoehtoja läpi koko maailmankaikkeuden iän!
Mutta, tässä tulemme ongelmaan, jonka mainitsin. Vaikka matemaatikot kykenevät laskemaan tällaisen epätodennäköisyyden, proteiinien kohdalla asia muuttuu, koska on mahdollista, että proteiini toimii erilaisilla aminohapposarjoilla. Toisin sanoen: mahdollisia ratkaisuja on todennäköisesti useita, ei vain yksi. Kukaan ei kuitenkaan 1960-luvulla tiennyt miten monella tavalla funktionaalinen proteiini voitiin kasata. Asia ratkesi vasta joitain vuosikymmeniä myöhemmin. Ja nyt on mahdollista laskea todellinen todennäköisyys 150 aminohaposta koostuvalle proteiinille.
Molekyylibiologi Douglas Axe tutki tätä asiaa Cambridgen yliopistossa vuosien ajan. Tekniikkana hänellä oli ”paikkaspesifinen mutageneesi”. Axen tutkimusten mukaan — joka on vahvistettu ainakin neljässä muussa testissä — toimivan proteiinin rakentaminen on äärimmäisen epätodennäköistä. Lopputulos oli tämä: 150:stä aminohaposta koostuvan toimivan proteiinin todennäköisyys on 1:1077. Jos avaamme numeron auki, toimiva proteiini saadaan rakennettua tällä todennäköisyydellä:
1:100000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000.
Tämä on siis sama asia kuin avata sattumankaupalla 77:stä numerorullasta koostuva lukko! Jos luku tuntuu pieneltä, lienee hyvä muistuttaa siitä, että meidän galaksissamme olevien atomien lukumääräksi on arvioitu (vain) 1065.
Asiassa pitää kuitenkin ottaa huomioon myös ”roistojen lukumäärä”. Kuinka monia yrityksiä historia on tarjonnut toimivan proteiinin rakentamiseen? Nykyisen arvion mukaan yksittäisiä orgaanisia eliöitä on ollut olemassa vain 1040. Näin ollen olemassaolevien organismien lukumäärä ei tule lähellekään sitä numeroa, joka vaaditaan toimivan proteiinin rakentamiseksi. Jos suhteutamme nämä numerot keskenään, lopullinen vastaus on 1037. Tämä on edelleen suuri luku:
10000000000000000000000000000000000000.
Loppupäätelmä on selvä: sattumanvarainen mutaatioprosessi ei voi saada aikaan edes yhtä ainoaa 150:stä aminohaposta koostuvaa proteiinia! Tilanne on darwinismin kannalta paha, koska keskimääräinen proteiini koostuu 300 aminohaposta ja yksinkertaisimmissakin elävissä soluissa tarvitaan ainakin 200 erilaista proteiinia! Näin ollen tällä hetkellä näyttää siltä, että matemaatikko-jengin kritiikki osui täydellisesti maaliin. Päätämme tekstin lainaamalla Weizmann-Instituutin tutkija-professori Dan Tawfikia, joka on todennut yhtään vähättelemättä miten ”proteiinin alkuperä lähentelee ihmettä”.
- Haluatko katsoa aiheesta myös videon..? Klikkaa tätä niin kuulet miten Axe itse selittää asiaa auki. (Videossa on suomenkielinen tekstitys.)
KIRJALLISUUS
Axe, Douglas. 2016. Undeniable: How Biology Confirms Our Intuition that Life is Designed. New York: Harper Collins. (Tutkimuksen lopputulos esitellään s. 57.)
Luskin, Casey. 2006. ”Mathematicians and Evolution.”
”Mathematical Challenges to Darwin’s Theory of Evolution.” Videolla Peter Robinson haastattelee David Berlinskia, David Gelernteria ja Stephen Meyeria.
Meyer, Stephen C.
- 2017. ”Neo-Darwinism and the Origin of Biological Form and Information.” Teoksessa Theistic Evolution: A Scientific, Philosophical, and Theological Critique. Ed. J. P. Moreland ym. Wheaton: Crossaway. (Sivut 105-138.)
- 2021. Return of the God Hypothesis. Three Scientific Discoveries that Reveal the Mind Behind the Universe. New York: HarperOne. (Luku 10 + erityisesti sivut 319-322.)
Paul Nelson kuvaa 5-minuutin videolla vuoden 1966 konferenssia.