Γεννάδιος Ιωάννης Άρθρα
Πρόσφατα Άρθρα

Γεννάδιος Ιωάννης Άρθρα
Τυχαίες φωτογραφίες
  • γεννάδιος φωτογραφίες
  • γεννάδιος φωτογραφίες

Γεννάδιος Ιωάννης Άρθρα
Προτεινόμενες Συνδέσεις
Νέοι Μεταρρυθμιστές
Δήμος Καρδίτσας
Αναγέννηση Καρδίτσας
IUPAC
Ράδιο Παλμός


Γεννάδιος Ιωάννης Άρθρα

Άρθρα (Επιστημολογία)

Ο επιστημολογικός πυρήνας της Θεωρίας της Εξέλιξης

Μελετήστε τον επιστημολογικό πυρήνα της Θεωρίας της Εξέλιξης και παρουσιάστε:

1. Την ιδέα της Εξέλιξης στις άλλες επιστήμες πέραν της Βιολογίας. Δώστε ιδιαίτερη βαρύτητα στη σχέση του 2ου Νόμου της Θερμοδυναμικής με την ιδέα της Εξέλιξης.

2. Το εξηγητικό μοντέλο του Δαρβίνου για την Εξέλιξη μέσω Φυσικής Επιλογής. Τα δαρβινικά συστατικά σε αυτό το μοντέλο, τα οποία και θα αναλύσετε, είναι: μεταλλάξεις/τροποποιήσεις οργανισμών (για τον Δαρβίνο, απειροελάχιστες κάθε φορά και σε τεράστιο βάθος χρόνου) – κληρονομικότητα (κάθε είδος αυτο-αναπαράγεται) – αγώνας για επιβίωση (λόγω του Μαλθουσιανού θεωρήματος) – προσαρμοστικότητα – φυσική επιλογή.

Απάντηση

1. Εάν επιχειρήσουμε την εξήγηση του φυσικού κόσμου με αναφορά μόνο σε φυσικά αίτια, θα απαιτηθεί ένας ευρύς ορισμός για την εξέλιξη. Η εξέλιξη αποτελεί τις συσωρευτικές αλλαγές μέσα στο πέρασμα του χρόνου και αναφέρεται στο γεγονός ότι το σύμπαν έχει μια ιστορία. Τα άστρα, οι πλανήτες και οι έμβιοι οργανισμοί έχουν αλλάξει με το πέρασμα του χρόνου. Συνεπώς υπάρχει αστρονομική, γεωλογική και βιολογική εξέλιξη, χωρίς να παραγνωρίζουμε τους δεσμούς της με τη χημεία και τη φυσική.
Η αστρονομική εξέλιξη έχει ως αντικείμενο την κοσμολογία: την καταγωγή των χημικών στοιχείων, των άστρων, των γαλαξιών και των πλανητών. Τα άστρα έχουν εξελιχθεί καθοδηγούμενα από τη βαρυτική έλξη και ομαδοποιήθηκαν σε γαλαξίες. Αρχικά σχηματίστηκε το στοιχείο ήλιο και ύστερα, μέσα στους ενεργειακούς πυρήνες των νέων άστρων, από συνενώσεις ατόμων, σχηματίστηκαν τα χημικά στοιχεία με μεγαλύτερο μοριακό βάρος. Τα στοιχεία λοιπόν έχουν σχηματιστεί πριν περίπου 10-12 δισεκατομμύρια χρόνια από σήμερα.

Οι κοσμολόγοι και οι γεωλόγοι μας πληροφορούν ότι ο πλανήτης της Γης σχηματίστηκε πριν από 4 μέχρι 5 δισεκατομμύρια χρόνια λόγω της συσσώρευσης της ύλης που περιστρεφόταν γύρω από τον ήλιο. Πριν από αυτή την εποχή, η Γη ήταν πολύ διαφορετική από τη Γη που γνωρίζουμε σήμερα: ήταν ένας αφιλόξενος χώρος. Η ατμόσφαιρα της Γης εξελίχθηκε μέσα από αυτές τις αναθυμιάσεις και μέσα από τις συγκρούσεις της επιφάνειας της Γης με τους κομήτες σχηματίστηκε το ύδωρ. Όταν οι βομβαρδισμοί σταμάτησαν εμφανίστηκαν οι πρώτες αναπαραγωγικές δομές.

Η σχέση της εξέλιξης με το δεύτερο νόμο της θερμοδυναμικής παρουσιάζει εξαιρετικό ενδιαφέρον καθώς ο πιο συχνός ισχυρισμός όσων αμφισβητούν την εξέλιξη είναι ότι ο δεύτερος νόμος της θερμοδυναμικής την καθιστά αδύνατη. Μία από τις πολλές ισοδύναμες διατυπώσεις του δεύτερου θερμοδυναμικού νόμου είναι η εξής: η εντροπία σε ένα κλειστό σύστημα αυξάνεται μέχρι να λάβει τη μέγιστη τιμή της στην κατάσταση της ισορροπίας. Ο ορισμός της εντροπίας κατά Boltzmann είναι ότι ισούται με το λογάριθμο των μικροκαταστάσεων που δίνουν την ίδια μακροκατάσταση. Η εντροπία δηλαδή αποτελεί ένα μέτρο της αταξίας της ύλης.

Η παραπάνω όμως διατύπωση είναι δυνατό να οδηγήσει στην εσφαλμένη εντύπωση ότι όλα τα συστήματα τείνουν προς την αποσύνθεση και την αταξία. Εφόσον το «βέλος του χρόνου» δείχνει αταξία, θα μπορούσαμε να υποθέσουμε ότι η θεωρία της εξέλιξης που οδηγεί σε συστήματα υψηλότερης οργάνωσης αποκλείεται από έναν πολύ καλά τεκμηριωμένο νόμο.

Φυσικά και κάτι τέτοιο δεν ισχύει. Σήμερα γνωρίζουμε ότι με κατανάλωση ενέργειας είναι δυνατό να αυξήσουμε την τάξη σε ένα σύστημα. Για παράδειγμα φέρνουμε την πήξη του νερού στους – 5 oC. Σε αυτή τη θερμοκρασία, τα μόρια του νερού αυθόρμητα θα διευθετηθούν με μεγαλύτερη τάξη, και αυτό σε καμία περίπτωση δεν ακυρώνει την παραπάνω διατύπωση του δεύτερου θερμοδυναμικού νόμου. Η εντροπία του περιβάλλοντος και ο όρος «κλειστό σύστημα» αποτελούν εδώ το κλειδί.

Αυτό που αυξάνεται στις αυθόρμητες μεταβολές είναι η συνολική εντροπία του συστήματος και του περιβάλλοντος. Συνεπώς, όλες οι αυθόρμητες μεταβολές οδηγούν σε αύξηση της εντροπίας του σύμπαντος και όχι απαραίτητα του συστήματος, και αυτή η δήλωση αποκτά ιδιαίτερη σημασία όταν το σύστημά μας αποτελούν οι ζωντανοί οργανισμοί που κάθε άλλο παρά ως κλειστό μπορούν να θεωρηθούν.

Η εξέλιξη λοιπόν δεν έρχεται σε αντίθεση με την θερμοδυναμική αφού μπορεί η αυτοοργάνωση των οργανισμών να αυξάνει αλλά η συνολική εντροπία του κλειστού συστήματος «σύμπαν» να μεγαλώνει. Είναι ολοφάνερο ότι ο δεύτερος νόμος της θερμοδυναμικής δεν αποτρέπει τα συστήματα να μεταβαίνουν από την αταξία προς την τάξη όταν η ενέργεια διεισδύει προς αυτά, αν και οι πλέον ένθερμοι εξελικτιστές θα παραδεχτούμε ότι η αντίθετη κατεύθυνση πραγματοποιείται ευκολότερα.

2. Θέτοντας ως στόχο την αναζήτηση του πυρήνα της θεωρίας της εξέλιξης, θα πρέπει να λάβουμε υπόψη μας τους άξονες επάνω στους οποίους η Καταγωγή του Δαρβίνου στήριξε την ποικιλομορφική εξέλιξη:

• Οι οργανισμοί εξελίσσονται σταθερά με το πέρασμα του χρόνου.

• Διαφορετικά είδη οργανισμών κατάγονται από έναν κοινό πρόγονο (θεωρία της κοινής καταγωγής).

• Τα είδη πολλαπλασιάζονται με την πάροδο του χρόνου (η θεωρία του πολλαπλασιασμού των ειδών ή της ειδογένεσης).

• Η εξέλιξη λαμβάνει χώρα μέσω της βαθμιαίας αλλαγής των πληθυσμών (θεωρία των βαθμιαίων αλλαγών).

• Ο κύριος μηχανισμός της εξέλιξης είναι ο ανταγωνισμός ανάμεσα στα τεράστια πλήθη μεμονομένων ατόμων για τους περιορισμένους φυσικούς πόρους, ο οποίος οδηγεί σε διαφορές στην επιβίωση και την αναπαραγωγή (η θεωρία της φυσικής επιλογής).

Η φυσική επιλογή που συνιστά τον κύριο μηχανισμό της εξέλιξης, διέπεται από μια απλή αρχή, τη δημιουργία ποικιλίας λύσεων και επιλογή της λύσης που είναι περισσότερο λειτουργική για το πρόβλημα. Η έννοιά της είναι δυνατό να επεκταθεί σε πολλές άλλες εφαρμογές, κατά τις οποίες οι επαναλαμβανόμενες δοκιμές τυχαίων λύσεων, που συνδυάζονται με την επιλογή αυτών που διαθέτουν τα χαρακτηριστικά τα οποία αντιστοιχούν στα βέλτιστα κριτήρια, έχουν ως αποτέλεσμα μια σειρά από λύσεις που όλο και πιο πολύ προσεγγίζουν στη σωστή, αλλά όχι στην «τέλεια» λύση.
Τα άτομα ενός πληθυσμού τα οποία είναι γενετικά περισσότερο ικανά να επιβιώσουν και να αναπαραχθούν σε ένα συγκεκριμένο περιβάλλον έχουν περισσότερους απογόνους, οι οποίοι με τη σειρά τους, διαθέτουν μεγαλύτερη συχνότητα γονιδίων που προωθούν την προσαρμογή τους στο εν λόγω περιβάλλον. Με άλλα λόγια, η έννοια της φυσικής επιλογής υπονοεί την προσαρμογή, την ύπαρξη δηλαδή χαρακτηριστικών ιδιοτήτων που επιτρέπουν την επιβίωση και την αναπαραγωγή στο περιβάλλον. Η φυσική επιλογή ορίζεται μάλιστα ως προσαρμοστική διαφορική αναπαραγωγή, λόγω του γεγονότος ότι κάποια χαρακτηριστικά αναπαράγονται περισσότερο ή λιγότερο από κάποια άλλα. Είναι προσαρμοστική επειδή το αίτιο της διαφορικής αναπαραγωγής έχει να κάνει με την αξία της χαρακτηριστικής ιδιότητας ή του συστήματος ιδιοτήτων σε ένα συγκεκριμένο περιβάλλον, το οποίο βέβαια μεταβάλλεται με τρόπο απρόβλεπτο. Έτσι η πρόβλεψη σχετικά με το ποια χαρακτηριστικά θα αυξηθούν και ποια θα μειωθούν καθίσταται αδύνατη. Το γεγονός αυτό με τη σειρά του θέτει αναμφισβήτητα κάποιες συνιστώσες τυχαιότητας στην αλυσίδα της φυσικής επιλογής. Δε θα μπορούσαμε όμως να θεωρήσουμε ως κινητήρια δύναμη της φυσικής επιλογής την ίδια την τυχαιότητα μιας και τα άτομα που επιβιώνουν μεταβιβάζουν τα γονίδιά τους στους απογόνους διότι αυτά είναι ωφέλιμα.

Η φυσική επιλογή, αν και είναι αποτελεσματική στο να δημιουργεί προσαρμογή, είναι μια σπάταλη διαδικασία: πολλά άτομα που δεν μπορούν να προσαρμοστούν, χάνονται και δεν καταφέρνουν να επιβιώσουν ή να αναπαραχθούν. Η φυσική επιλογή δεν παράγει αναγκαστικά εξελικτική πρόοδο αλλά ούτε και τελειότητα.

Η ποικιλομορφία μεταξύ των ατόμων ενός είδους είναι απαραίτητη για τη φυσική επιλογή και σήμερα γνωρίζουμε ότι είναι συνήθης στους οργανισμούς που γονιμοποιούνται με φυλετική αναπαραγωγή. Αποτελούσε όμως το αδύνατο σημείο στον τρόπο σκέψης του Δαρβίνου, καθώς κατά τη διατύπωση της θεωρίας του δεν είχε λάβει υπόψη του τις αρχές τις μεντελικής κληρονομικότητας. Παρά τις πολλές δικές του μελέτες και τη διατύπωση υποθέσεων, ποτέ δεν κατάλαβε ποια πραγματικά είναι η πηγή της ποικιλομορφίας και εξέφρασε κάποιες εσφαλμένες ιδέες. Ευνοούσε την ιδέα της κληρονομικής ανάμειξης, κατά την οποία σωματίδια (γόνοι) από όλα τα μέρη του σώματος των γονέων κολυμπούν μέχρι τα αναπαραγωγικά όργανα, εκεί όπου αναμιγνύονται και μεταβιβάζονται στους απογόνους.

Στις αρχές του εικοστού αιώνα αποδείχτηκε ότι η ποικιλότητα δε μειώνεται και το 1940 έγινε η γεφύρωση της φυσικής επιλογής και της γενετικής του Mendel, αν και η ανακάλυψη των γενετικών του κανόνων δεν επέφερε εξαρχής καθολική συμφωνία σχετικά με το ρυθμό των τροποποιήσεων των οργανισμών, ίσως επειδή δεν είχε αναπτυχθεί η πληθυσμιακή σκέψη ή επειδή σε κάποιους επιστήμονες παρέμενε η ιδέα για κληρονόμηση και των επίκτητων χαρακτήρων. Με την πάροδο του χρόνου όμως, οι επιστήμονες αναγνώρισαν την ισχυρή συμβολή της μεντελικής γενετικής στα θεμέλια του δαρβινικού μοντέλου της εξέλιξης.

Σήμερα γνωρίζουμε ότι η γενετική ποικιλομορφία είναι δριμεία και όχι ήπια, όπως νόμιζε ο Δαρβίνος. Η δημιουργία ποικιλομορφίας αποδείχθηκε πολύπλοκη διαδικασία. Τα νουκλεϊνικά οξέα μπορούν να μεταλλάσσονται. Ο σχηματισμός γαμετών στους εγγενώς αναπαραγόμενους πληθυσμούς εξασφαλίζει τεράστιο πλήθος από γονικούς γονότυπους, από τους οποίους αποδίδεται τελικά μόνο ένας. Τα άτομα μάλιστα που συμβαίνει να έχουν τα γενετικά χαρακτηριστικά τα οποία τους επιτρέπουν να επιβιώσουν και να αναπαραχθούν είναι αυτά που έχουν τις πιθανότητες να μεταβιβάσουν τα γονίδιά τους στην επόμενη γενιά. Τα γονίδια αυτών των ατόμων θα αυξηθούν από γενιά σε γενιά συγκριτικά με αυτά άλλων ατόμων.

Προς αυτή την κατεύθυνση συνηγορεί και η πρόταση των Eldredge και Gould, περί του μοντέλου της εστιγμένης ισορροπίας. Αντί να θεωρούν ότι τα είδη εξελίσσονται αργά και με συνεχή διαδικασία, οι δυο ερευνητές υποθέτουν ότι οι αλλαγές που συμβαίνουν σε μικρούς και απομονωμένους πληθυσμούς μπορεί να είναι ταχύτατες. Στον κύριο πληθυσμό ενός είδους υπάρχει το ενδεχόμενο να μη γίνουν αλλαγές για εκατομμύρια χρόνια. Αντιθέτως, οι μικροί περιφερειακοί πληθυσμοί μπορούν να υποστούν μορφολογικές αλλαγές με ταχύ ρυθμό, έτσι ώστε μια περίοδος απομόνωσης λίγων χιλιάδων χρόνων να δημιουργήσει ένα πληθυσμό που είναι αναπαραγωγικά διαφορετικός από τις προγονικές μορφές.

Το εξηγητικό μοντέλο του Δαρβίνου, μέσα από μια διαδικασία συνδυασμού γεγονότων και συμπερασμού, οδηγήθηκε στην υιοθέτηση της φυσικής επιλογής. Η θεωρία του Δαρβίνου βασιζότανε σε πέντε γεγονότα και τρία συμπεράσματα. Τα πρώτα τρία γεγονότα είναι η δυνάμει εκθετική αύξηση των πληθυσμών, η παρατηρούμενη στάσιμη κατάσταση και ο περιορισμός των φυσικών πόρων. Ο Δαρβίνος, βασισμένος στο έργο του Άγγλου οικονομολόγου Malthus (Essay on the principle of population, 1798), ανέμενε θεωρητικά εκθετική αύξηση του πληθυσμού, κάτι όμως που δεν επιβεβαιωνότανε από τις παρατηρήσεις του. Συμπέρανε επομένως ότι πρέπει να υπάρχει κάποιος ανταγωνισμός ανάμεσα στα άτομα. Ο συνδυασμός του πρώτου συμπεράσματος με δύο επιπλέον γεγονότα, τη γενετική μοναδικότητα κάθε ατόμου και την κληρονομικότητα μεγάλου μέρους της ατομικής ποικιλομορφίας, οδήγησε στο δεύτερο συμπέρασμα, τη διαφορική επιβίωση, που ενίοτε αποτελεί εναλλακτικό ορισμό της φυσικής επιλογής, και στο τρίτο συμπέρασμα, ότι η συνέχιση της διαδικασίας αυτής διαμέσου πολλών γενεών θα είχε ως αποτέλεσμα την εξέλιξη.

Μέσα από το εξηγητικό του μοντέλο, ο Δαρβίνος τόνισε τη βαθμιαία φύση της εξελικτικής αλλαγής καθώς οι μηχανισμοί επίτασης και μετατόπισης των λειτουργιών για τους εγγενώς αναπαραγόμενους πληθυσμούς μεταβάλλονται με αργό ρυθμό. Το μόνο ζήτημα που παρέμενε ανοικτό ήταν η διαλεύκανση του προσαρμογιστικού προγράμματος που θα αποκάλυπτε τις σχέσεις που συνδέουν την εξελικτική ανάδυση ορισμένων χαρακτηριστικών με την αξίας του για την επιβίωση.

Η προσέγγιση του Δαρβίνου διαφέρει από τη γενικώς αποδεκτή προσέγγιση του Bacon η οποία παρουσιάζει τις απόψεις της όταν τις θεωρεί αποδεδειγμένες ή αληθείς. Αντιθέτως, ο Δαρβίνος παρουσιάζει ένα συνεκτικό σύστημα υποστηριζόμενων εικασιών, υπογραμμίζοντας ωστόσο, ότι η απουσία απορριπτικών αποδείξεων είναι το γεγονός αυτό που τις καθιστά περισσότερο πιθανές. Η πιθανολογική προσέγγιση της επιστήμης που απεικονίζει ένα δυναμικό σύμπαν, αποτελεί την οξεία αντίθεση με την παλαιά αντίληψη του Bacon που πρέσβευαν οι σύγχρονοι ερευνητές του Δαρβίνου. Σύμφωνα μάλιστα με τον Moore, ο κύριος παράγοντας της απόρριψης της έννοιας της εξέλιξης ήταν η ίδια η επιστημονική προσέγγιση του Δαρβίνου η οποία αρχικά κατηγορήθηκε ως υποθετική, πιθανολογική και ανυπόστατη.

Βιβλιογραφία

1. E. Mayr, «Αυτή είναι η Βιολογία», Εκδ. Κάτοπτρο, Κεφ. 9, σ.193-224.
2. E. Scott, «Εξέλιξη vs. Δημιουργία», Εκδ. Κέδρος, Πρόλογος, σ.15-22, Κεφ.1, σ.39-67, Κεφ. 2, σ.68-100, Κεφ. 7, σ.231-266, Κεφ. 8, σ.267-310, 2009.
Επιστροφή