VIDENSKAB, EVOLUTION OG NATURLIG UDVÆLGELSE

Mennesker skaber instinktivt narrativer for at skabe orden i hvad, der kan synes som et usammenhængende kaos af begivenheder. Vi opfinder årsagsforklaringer for at forklare verden omkring os, selv om begivenhederne skyldes tilfældigheder. Guder, udstyret med omnipotens og beskyttet mod naturlig efterforskning, kan bruges til at forklare mystiske begivenheder.

I den vestlige kultur er der f.eks. narrativer om menneskets begyndelse i en paradisisk verden, hvor mennesket levede i perfekt harmoni med omgivelserne, fritaget fra enhver konflikt, der ville komme til at præge dets senere eksistens. Der var et evigt forår og rigelig med føde, så hverken dyr eller mennesket behøvede at dræbe for at opretholde livet. Mennesket levede beskyttet mod sygdom og ulykke, med hjertet fuldt af kærlighed og fri for sorg.

Den gyldne alder. Maleri af Luca Cranach, ca. 1530. Nasjonalgalleriet, Oslo

Den gyldne alder. Maleri af Luca Cranach, ca. 1530. Nasjonalgalleriet, Oslo

I hvert fald indtil midten af 1700-tallet havde Bibelen bevaret sin status som det fundamentale historiske værk om verden og mennesket, og Moses, den formodede forfatter til de første fem bøger, der inkluderede skabelsesberetningen og beskrivelsen af Paradis, blev kaldt den ældste historiker og den mest sublime af alle filosoffer. Indtil midten af 1800-tallet var stort set alle mennesker i Europa troende. Langt de fleste var kristne; flest protestanter i nord og flest katolikker i syd. Også naturvidenskabsmænd (før år 1900 var der meget få kvindelige naturforskere) troede på Gud. Man mente, at videnskab og religion hang uløseligt sammen. Det var en populær antagelse, at naturforskere ligesom præster hyldede Gud i deres arbejde. Når de undersøgte naturen fik de indblik i Guds fantastiske skaberværk og opdagede de guddommelige naturlove. Der er i denne opfattelse en dialog mellem naturvidenskab og religion, hvor videnskaben bekræfter eksistensen af Gud (naturteologi). Med al den herlighed i verden måtte der simpelthen stå en almægtig og genial designer bag.

Bibelen har i henhold til det ovenstående spillet en stor (og ofte overset) rolle i videnskabshistorien. Mange af videnskabens store figurer var troende i en grad, som mange moderne videnskabsfolk finder det vanskeligt at forstå. Den engelske naturforsker Isaac Newton (1642-1727) var eksempelvis langt mere optaget af Bibelen end af fysik og matematik, og hans produktion af filosofiske tekster var langt større end tekster om fysik. Bl.a. skrev han en fortolkning af Åbenbaringen på 300.000 ord, hvor han forsøgte at bevise, at paven var Antikrist.

Forsøg på at nå til en rationel forståelse af verden kan føres tilbage til det 5. århundrede f.v.t., hvor den græske filosof Platon (428-348 fvt.) foreslog, at den observerbare verden – vores erfaring – ikke er andet end en afskygning af underliggende “idealer”, som er absolut sande og evige i al tid. Ifølge Platon eksisterede alle ting oprindeligt i form af sådanne evigt gyldige idealer, og enhver forandring repræsenterede disharmoni. Platons statiske idéverden stillede sig hindrende i vejen for ethvert forsøg på at fremkomme med en udviklingstanke – en indflydelse der med kristendommen fortsatte i den vestlige kulturkreds frem til midten af forrige århundrede.

Aristoteles (384-322 fvt.) var den første, der i detaljer beskæftigede sig med naturens mangfoldige organismer og gjorde forsøg på at skabe overblik over naturens overdådige diversitet. Han anså dyrene for at være uforanderlige enheder i naturen. De var skabt, ikke udviklet. Hans vigtigste bidrag lå i hans skarpe iagttagelsesevne og hans deskriptive evner. Men han var ikke i stand til at begribe vigtigheden af biologisk variation.

På trods af nogle bemærkelsesværdige fremskridt i den tidlige islamiske videnskab, opfattelsen af et stort spring fremad under Renæssancen, åbningen og frigørelsen af tanken i Oplysningstiden og udviklingen af de anatomiske studier i Europa i tiden op til 1800-tallets midte, er perioden mellem Aristoteles og midten af 1800-tallet bemærkelsesværdig tom for enhver nytænkning om livets og især menneskets oprindelse. ”Den mørke Middelalder” var i sandhed mørk, hvad angår menneskets ønske om at forstå sin egen plads i naturen. De fleste anatomiske studier i slutningen af 1700-tallet og tidligt i 1800-tallet var præget af en religiøs tro på livets oprindelse. Det kostede et enormt spring i tænkningen at bryde lænkerne, der bandt mennesket til to årtusindes syn på vores ophav.

Da Charles Darwin (1809-1882) som ung ulønnet naturalist påbegyndte sin skelsættende jordomsejling ombord på HMS Beagle i 1831, var et sådant brud på forståelsen af menneskets forhistorie helt utænkelig. På dette tidspunkt accepterede de fleste videnskabsfolk stadig, at en guddommelig kraft havde skabt verden og livet med et bestemt formål. Videnskabsfolk var først lige påbegyndt gennembrydningen af nogle af de kulturelle og religiøse barrierer, der slørede deres blik ind i fortiden. Biologer var f.eks. begyndt at sætte spørgsmålstegn ved ideen om, at arter var uforanderlige. Efterhånden som der dukkede flere og flere eksempler på forskellige planter og dyr, både levende og uddøde, op, blev det mere og mere tydeligt for dem, at hullerne mellem forskellige hovedformer kunne udfyldes med tættere beslægtede (overgangs)former. Og hvis de forhistoriske forandringer i livsformerne arrangeredes i overensstemmelse med deres kronologiske optræden i jordlagene, dukkede et nyt mønster op. Overordnet syntes der at være en forbindelse mellem primitive livsformer og de ældst kendte lag; de mere avancerede former såsom pattedyr og fugle optrådte kun i de øvre (yngre) lag. Hvordan kunne dette fortolkes? I dag synes forklaringen ligefor, men sådan var det ikke i 1830’rne, mange år før Darwins evolutionsteori blev kendt. Selv så eminente engelske geologer som Charles Lyell (1797-1875) og Adam Sedgwick (1785-1873) forventede at finde fossiler af de mest avancerede former i meget dybe (og dermed gamle) lag, da alt liv jo var blevet skabt på én gang. De havde som mange andre forventet, at jordlagenes vidnesbyrd ville bekræfte Bibelens beretning om skabelsen og syndfloden. Men det, de fandt, var langt mere komplekst – og bekymrende. Darwin undgik selv omhyggeligt en omtale af de problematiske fossilfund.

Darwin var selv naturteolog, da han gik ombord på Beagle i 1831. Han skriver senere i sin selvbiografi, at William Paleys logik ”glædede mig lige så meget som Euklid” (se videre i TRO OG VIDEN). Hans 5-årige rejse med Beagle skulle imidlertid vise sig at blive en skæbnesvanger rejse, ikke kun for Darwin selv, men for hele menneskeheden. Darwins udredning af den naturlige udvælgelse som evolutionens drivkraft blev et formidabelt paradigmeskifte indenfor biologien, hvorefter arter og de træk, der karakteriserer dem, kunne forstås som produkter af naturlige kræfter (og ikke overnaturlige), der helt og aldeles var tilgængelig for kritisk videnskabelig analyse (figur 1-6). Darwins opdagelser var revolutionerende for både filosofi, teologi og videnskab, fordi de identificerede et ufølsomt direktivt agens (den naturlig udvælgelse), der tilsyneladende kunne skabe komplekse og smukke biologiske resultater, der ellers var tolket som resultatet af en overnaturlig guds håndværk (”intelligent design”).

Det foregående giver et indblik i nogle almengyldige regler om menneskets mentale virksomhed: Vore observationer, den måde vi gør erfaringer på, de ideer og teorier vi formulerer om vores omverden kan kun forstås, hvis de ses i lyset af en større videnskabelig og sociologisk referenceramme, der er karakteristisk for en given tid (en referenceramme, som videnskabelige gennembrud tilmed undertiden selv kan være med til at skabe – og ændre); hvis vore ideer falder uden for referencerammen (“tiden er endnu ikke moden”) risikerer vi at bliver miskendt. Darwins succes skyldtes i høj grad, at referencerammen midt i 1800-tallet undergik et skifte, og hans evolutionsteori red med på en udvikling i samfundet, som han samtidig selv gav et skub i samme retning.

 

EVOLUTION OG NATURLIG UDVÆLGELSE 

Darwins teori var baseret på naturlig udvælgelse (selektion) som den mekanisme, der driver evolutionsprocessen: I naturen fødes der mange flere individer, end der kan overleve. Succes eller fiasko vil afhænge af nedarvede fordele, som nogle individer har i forhold til andre. F.eks. kan nogle individer være bedre til at finde føde, bedre til at undgå fjender, bedre til at modstå sygdom eller på anden måde være bedre tilpasset (adapteret til) det omgivende miljø. Disse individer ville da alene på grund af deres større livslængde bidrage med flere individer til næste generation (dvs. producere større afkom) end andre, mindre veladapterede individer. Desuden er nogle individer med blot middel livslængde i stand til at producere større afkom end andre, enten fordi de føder større kuld, eller fordi de spreder større mængder frø. Så længe der er stor variation mellem individerne inden for en population – enten vedrørende livslængde eller forplantningsevne (reproduktionsevne) – vil nogle individer – de mest veltilpassede – videregive deres anlæg (gener) til forholdsvis mange individer i næste generation – disse individer er med andre ord favoriseret ved naturlig udvælgelse.

Darwins teori (den klassiske darwinisme) er altså baseret på udvælgelse og bevarelse af de bedst egnede ved naturlig udvælgelse. Darwin understregede betydningen af ophobningen af mange små fordelagtige variationer, der skabte grundlaget for en gradvis udvikling. I modsætning til Lamarck mente Darwin ikke, at evolutionen var lovbundet og retningsbestemt, men derimod baseret på tilfældige variationer.

Selvom teorien om den naturlige udvælgelse kunne forklare, hvordan organismer forandres med tiden gennem tilpasning til forandringer i det lokale miljø, var det videnskabelige samfund på Darwins tid dog ikke umiddelbart tilbøjelig til at godtage teorien. Darwin var desuden ude af stand til at levere en forklaring på, hvordan variationen inden for en population opstår, og hvordan nedarvningen forløber. Disse forhold blev først klarlagt med Gregor Mendels (1822-1884) grundlæggende studier af nedarvningsmønstret hos ærteplanter nogle år efter udgivelsen af “Arternes Oprindelse”. Betydningen af Mendels forsøg blev dog først fuldt erkendt omkring århundredskiftet.

Darwin forsøgte sig med to teorier, der i dag begge er opgivet: 1) arv overføres via blodet, 2) de egenskaber, en organisme har erhvervet sig under omgivelsernes påvirkning i dets levetid, kan videreføres til næste generation (lamarckisme). Først da Darwins teori omkring 1930 blev forenet med Mendels arvelighedslove, fik darwinismen fast grund under fødderne under navnet neodarwinismen.

Julian Huxley (1887-1975), en af den moderne synteses grundlæggere (se kapitel 16), beskrev engang tingenes tilstand før udviklingen af den moderne syntese som darwinismens formørkelse. Evolutionen som sådan var vidt anerkendt i videnskabelige kredse, men relativt få troede på den naturlige udvælgelse som evolutionens primære drivkraft og især var der skepsis overfor antagelsen om, at den naturlige udvælgelse kunne skabe nye arter. Desuden appellerede den naturlige udvælgelse med dens betoning af død og konkurrence i begyndelsen kun til nogle få, da flertallet følte, at den var umoralsk og ikke gav plads til et progressivt og formålsbestemt syn på evolutionen. Nogle, som f.eks. den engelske biolog, St. George Jackson Mivart (1827-1900), fravalgte den naturlige udvælgelse af religiøse grunde. Andre som Herbert Spencer og præsten og botanikeren George Henslow (1835-1925), der var søn af Darwins mentor, John Henslow fandt, at den naturlige udvælgelse alene var en utilstrækkelig forklaring på evolutionen. Endelig var der nogle, der fandt, at den naturlige udvælgelse virkede for langsomt, når Jordens alder (10-100 millioner år var estimatet i slutningen af 1800-tallet) blev taget i betragtning. I slutningen af 1800-tallet opstod der derfor en række alternativer til den naturlige udvælgelse: Teistisk evolution, dvs. troen på en af Gud styret evolution; neo-lamarckisme, dvs. ideen om at karaktertræk erhvervet gennem et individs liv drev evolutionen; ortogenese var ideen om, at indre kræfter hos organismerne drev evolutionen i bestemte retninger; og endelig saltationisme, der var ideen om, at bestemte, afgørende mutationer skabte nye arter i ét hug.

I det følgende omtales de forskellige ”evolutionsteorier” lidt mere detaljeret.

Teistisk evolution: Britisk videnskab udviklede sig i begyndelsen af 1800-tallet på basis af en naturteologi, som anså tilpasningen af (uforanderlige) arter til deres miljø som udtryk for, at de var blevet specielt skabt til et bestemt guddommeligt og meningsfuldt formål efter en fastlagt plan.  Dette gjaldt f.eks. 1800-tallets fremmeste palæontolog i England, Richard Owen (1804-1892) og den svejtsisk-fødte Louis Agassiz (1807-1873) i USA. Men også Mivart og George D. Campbell, Hertugen af Argyll (1823-1900) afviste den naturlige udvælgelse til fordel for en teistisk forklaring. Udgivelsen af Levn fra skabelsens naturhistorie i 1844 af Robert Chambers (1802-1871), hvor det blev foreslået, at udviklingen var guddommeligt bestemt som en ordnet, fremadskridende proces med transmutation af arter, blev meget populær, men dog afvist af de fleste videnskabsfolk, hvor mange vedblev at være modstandere af, at arter kunne forandre sig.

Neo-lamarckisme: Det var oprindelig Lamarck, der havde fremsat teorien om transmutation af arter baseret på en fremadskridende udvikling mod større og større kompleksitet. Som så mange andre på den tid troede også Lamarck på, at karaktertræk, der var erhvervet i løbet af et individs levetid, kunne nedarves til næste generation og så dette som en evolutionær mekanisme, hvorved individer kunne tilpasses deres omgivelser. Det var denne mekanisme, der senere kom til at gå under betegnelsen lamarckisme.

Sent i 1800-tallet genoplivedes lamarckismen, men nu under betegnelsen neo-lamarckisme hos de, der anså nedarvningen af erhvervede egenskaber som den vigtigste evolutionære mekanisme. Tidens mest fremtrædende neo-lamarckist var tyskeren Ernst Haeckel, og botanikeren George Henslow, der forfægtigede ideen i England.

Den neo-lamarckistiske teori blev dog opgivet efter tyskeren August Weismanns overbevisende forsøg, der viste det umulige i, at erhvervede egenskaber kan nedarves (se hovedteksten).

Ortogenese: Lamarckisme er eksternt dirigeret evolution, mens ortogenese er internt dirigeret evolution, hvor livet antages at have en iboende tendens til at udvikle sig langs en ret linje på grund af en indre drivkraft. Termen blev først anvendt af den tyske biolog Wilhelm Haacke (1855-1912), der arbejdede sammen med Ernst Haeckel ved universitetet i Jena, men det var en anden tysk biolog, Theodor Eimer (1843-1898), der definerede begrebet som ”en almen lov i henhold til hvilken udviklingen finder sted i en let erkendelig retning”. Eimer forfægtede også neo-lamarckistiske synspunkter og var i stærk opposition til August Weismann. De fleste, der støttede den ortogenetiske teori, støttede også neo-lamarckismen. Ortogenese baseredes til dels på præformationsteorien, hvorved forstås, at enten æg- eller sædcellen (hvilken af de to har i tidens løb givet anledning til heftig debat) indeholdt et komplet præformeret individ i miniatureform kaldet en homunculus (”lille menneske”).

Ortogenetiske teorier var populære et stykke ind i 1900-tallet, fordi antropologer ellers havde svært ved at forestille sig, hvordan evolutionen kunne finde sted. Pointen er, at det var (og blandt lægfolk stadig er) svært at forestille sig menneskets evolution alene som en konsekvens af naturlig udvælgelse. Dette hænger sammen med, at progression og fremadstræben er en markant del af den vestlige kultur; både før og nu er den vestlige tankegang præget af, at vi i alle forhold – samfund, civilisation, teknologi og biologi – tænker fremskridt og progression. Men den ortogenetiske teori kollapsede, da det ud fra fossilfund blev klart, at udviklingen ikke havde fulgt en lige linje, men derimod helt åbenbart var langt mere kompleks og definitivt ikke-lineær. Med etableringen af moderne genetisk teori og den moderne syntese i 1930’rne blev den ortogenetiske teori definitivt afvist af det videnskabelige samfund. Enkelte, som den kendte franske jesuitterpræst og palæontolog Teilhard de Chardin (1881-1955, se videre i kapitel 12 og 14), vedblev dog at forfægtige teorien helt op i 1950’rne.

Saltationisme og mutationsteori: Saltationisme er ideen om, at nye arter opstår som et resultat af enkelte, afgørende mutationer. Teorien blev set som et langt hurtigere alternativ til Darwins begreb om en gradvis udvikling forårsaget af mange små og tilfældige variationer som den naturlige udvælgelse virkede på. Teorien var populær hos flere tidlige genetikere som f.eks. hollænderen Hugo de Vries (1848-1935; en af genopdagerne af Mendels arbejde) og Thomas Hunt Morgan (1866-1945) tidligt i hans karriere; Morgan fik nobelprisen i 1933 for sine opdagelser af kromosomernes betydning for nedarvning.

Saltationismen, der stort set er identisk med mutationsteorien om evolutionen, hævdede, at arter gennemløb perioder med hurtige forandringer, muligvis som følge af stress fra omgivelserne, der over kort tid kunne forårsage mange mutationer og i visse tilfælde helt nye arter i løbet af en enkelt generation. Saltationisme findes i dag i en moderne version, punktueret ligevægt, fremsat af evolutionsbiologerne Stephen Jay Gould (1941-2002) og Niles Eldrigde (1943-) i 1970’rne (se videre i kapitel 16).

Teistisk evolution forsvandt i det store og hele fra den videnskabelige litteratur omkring år 1900. Men de andre alternativer trivedes i de første årtier af 1900-tallet, indtil udviklingen af genetikken og den moderne syntese, der dokumenterede den naturlige udvælgelses forklaringskraft på evolutionen, gjorde dem uholdbare.

I perioden fra 1916 til 1932 udvikledes populationsgenetikken af englænderne Ronald Fisher (1890-1962) og J.B.S. Haldane (1892-1964) og amerikaneren Sewall Wright (1889-1988). De opdagede, at hovedparten af mutationer kun har små virkninger, der blot øger den genetiske variation i en population og ikke skaber nye arter på én gang som hævdet af saltationisterne. I slutningen af 1930’rne havde biologer som den tyskfødte amerikaner Ernst Mayr (1904-2005), den russiskfødte amerikaner, Theodosius Dobzhansky (1900-1975) og ovennævnte Julian Huxley m.fl. forenet teorien bag populationsgenetikken med den mendelske genetik og Darwins evolutionsteori, hvorved den moderne syntese om evolutionen (nogle gange kaldet neodarwinismen) blev skabt.

I 1944 integrerede palæontologen George Gaylord Simpson (1902-1984) palæontologien i den moderne syntese på baggrund af statistiske analyser af fossilfundene, der viste, at fossilerne var i overensstemmelse med en ikke-lineær og ikke målrettet form for evolution. Mayr konkluderede efterfølgende ”de alternative teorier” om evolutionen for døde, og at naturlig udvælgelse sammen med tilfældige begivenheder (genetisk drift) alene kunne forklare den evolutionære proces. Den moderne syntese er nærmere omtalt i kapitel 16.

Som eksempel på, hvordan den naturlige udvælgelse virker, kan til sidst nævnes genetikeren Francisco J. Ayalas (f. 1934, Dobzhanskys student) arbejde med bananfluer: Normalt dræbes bananfluer af alkohol, men de trives på californiske vingårde, hvor de lever af det stof, alkohol, som normalt er dødeligt. Dette skyldes en (tilfældig) mutation, der medfører alkoholtolerance hos mutationens ejermand. Herefter sker der en hurtig (naturlig) udvælgelse for alkoholtolerance, fordi udvælgelse for overlevelse i et miljø med stigende alkoholkoncentration hurtigt resulterer i tolerance og oven i købet behov for alkohol. Det har på det seneste været muligt at kortlægge biokemien, der ligger til grund for tilpasningen.

Overlevelse af voksne bananfluer fra populationer selekteret for alkoholtolerance (udfyldte cirkler) og fra populationer, der ikke er selekteret for alkoholtolerance (åbne cirkler), ved seks forskellige koncentrationer af ethanol

Overlevelse af voksne bananfluer fra populationer selekteret for alkoholtolerance (udfyldte cirkler) og fra populationer, der ikke er selekteret for alkoholtolerance (åbne cirkler), ved seks forskellige koncentrationer af ethanol