Chociaż większość mutacji w DNA, które wpływają na przystosowanie, jest szkodliwa, bez mutacji nie byłoby ewolucji. Ewolucja zależy od zmienności genetycznej stworzonej przez mutacje i chociaż istnieją inne sposoby zmiany DNA poza konwencjonalnymi mutacjami (jedną z nich jest horyzontalny transfer genów, choć w efekcie działa on jak wielka mutacja), bez losowych błędów w DNA ewolucja właściwie zatrzymała by się. Temu, że mały ułamek losowych błędów zwiększa namnażanie się kopii ich genów (dzięki polepszeniu wyniku reprodukcyjnego osobników, które noszą te dobre mutacje), zawdzięczamy całą rozmaitość gatunków i adaptacji na Ziemi.
Ironią, o której piszę w tytule, jest to, że dobór naturalny w zasadzie – i w praktyce – próbuje zredukować częstotliwość mutacji do zera. Gdyby jednak ten proces odniósł całkowity sukces, dobór naturalny przez wyeliminowanie tworzenia zmienności genetycznej podciąłby gałąź, na której siedzi. Wiemy, że dobór „próbuje” to robić, bo wszystkie zawiłe mechanizmy naprawy uszkodzonego DNA i wycinania nowych mutacji są produktami doboru naturalnego. Te mechanizmy działają nie tylko w komórkach „somatycznych” ciała, ale także w komórkach, które wytwarzają plemniki i jajeczka.
Tak więc dobór naturalny na poziomie napraw DNA podcina gałąź, na której siedzi. Dlaczego mu się to nie udało? Dlaczego organizmy nadal ewoluują? Widzę tylko cztery odpowiedzi, a jedna z nich jest nieco bardziej prawdopodobna niż pozostałe trzy.
Najbardziej prawdopodobnym wyjaśnieniem jest to, że ewolucja nie tworzy doskonałych adaptacji. W wypadku mutacji, chociaż dobór naturalny faworyzuje jednostki o największej zdolności do naprawienia każdej zmiany w DNA (mimo że mały ich odsetek mógłby być adaptacyjny), nie daje się osiągnąć tego poziomu doskonałości z powodu ograniczeń: koszt osiągnięcia doskonałości, fakt, że nie jest możliwe odkrycie lub usunięcie wszystkich błędów, lub, że niektóre komórki (np. plemniki lub jajeczka) mogą nawet nie mieć mechanizmów naprawy DNA z powodu ograniczeń genetycznych lub fizjologicznych.
Mniej prawdopodobnym wyjaśnieniem jest to, że niedoskonałość mechanizmów naprawy DNA sama jest adaptacją. To jest, że dobór faworyzował niedoskonałą naprawę, ponieważ doskonała naprawa prowadziłaby do złego przystosowania organizmów, kiedy zmienia się środowisko i potrzebne są nowe mutacje, by się zaadaptować. Nie uważam tego za zbyt prawdopodobne, ponieważ większość mutacji nadal byłaby szkodliwa (proces naprawy DNA nie może w żaden sposób rozróżnić między pożytecznymi i szkodliwymi mutacjami) oraz dlatego, że ten rodzaj doboru wymagałby częstych zmian środowiska.
Trzeci mechanizm, pojęciowo związany z drugim, to dobór, który faworyzuje zmniejszony poziom napraw DNA lub wyższe tempo powstawania mutacji, kiedy organizm wyczuwa zmianę środowiska. Wiemy, że bakterie poddane stresowi mają wyższe tempo mutacji, ale nie wydaje się to być wynikiem doboru naturalnego; jest to prawdopodobnie epifenomen warunków stresowych, takich jak wysoka temperatura lub zmiana składu chemicznego środowiska. Możemy jednak pokazać teoretycznie, że jeśli środowisko zmienia się często, dobór naturalny mógłby faworyzować ogólny wzrost tempa mutacji, bo tworzenie wielu złych mutacji jest zrównoważone z nawiązką przez dobre mutacje, które są niezbędne do przeżycia. Nazywa się to „plastyczność” lub „ewoluowalność”. Niewiele jest jednak dowodów na to, że ogólny wzrost mutacji w warunkach stresu jest zjawiskiem powszechnym lub, kiedy zachodzi (jak u bakterii), jest wynikiem doboru naturalnego.
Wreszcie, jest wyjaśnienie doboru grupowego. Twierdzi ono, że niektóre gatunki istotnie potrafiły – poprzez dobór naturalny – osiągnąć niemal doskonałość w eliminowaniu mutacji, ale te gatunki wymarły, ponieważ nie mogły reagować na zmiany środowiska. Pozostawiłoby to nas tylko z tymi gatunkami, które mają niedoskonałe mechanizmy wykrywania i naprawiania mutacji – co widzimy dzisiaj.
Uważam ten rodzaj doboru grupowego za nieprawdopodobny, bo chociaż dobór grupowy prowadziłby do redukcji mutacji w kierunku zera, dobór indywidualny sprzeciwiałby się temu trendowi. Tak więc dobór na niedoskonałe naprawy DNA wymagałby, by tempo grupowego wymierania lub zróżnicowanej reprodukcji przeważało nas tempem zróżnicowanej reprodukcji jednostek, które faworyzują coraz bardziej zredukowane tempo mutacji. Kiedy dobór grupowy i dobór indywidualny działają w różnych kierunkach, jak to robią dla takich cech jak altruizm, wymaga to znacznego tempa grupowego wymierania lub grupowej propagacji, by ustalić cechę; a nawet kiedy niedoskonała naprawa staje się normą grupy, dobór naturalny na jednostkach znowu zaczyna kierować tempo mutacji w kierunku zera.
Ironią doboru naturalnego jest to, że ma tendencję do podcinania gałęzi, na której siedzi. Nie był jednak w stanie tego zrobić, bo, moim zdaniem, dobór naturalny nie potrafi stworzyć całkowitej doskonałości. W wypadku mutacji, dobór nie jest w stanie całkowicie wyplenić nowych błędów z DNA.
Mogę mylić się w tych rozważaniach lub nie zauważyć jakiegoś wyjaśnienia, ale dzisiaj trudno mi się myśli, więc oferuję wam to pod rozwagę.
The irony of natural selection
Why Evolution Is True, 8 grudnia 2015
Tłumaczenie: Małgorzata Koraszewska
