onsdag 14 april 2010

"Haldane's dilemma" eller populationsgenetikens yrkeshemlighet

Genetikern J B S Haldane är en legendarisk darwinist, som bl.a. grundade forskningsområdet populationsgenetik tillsammans med två andra genetiker. Populationsgenetiker använder matematiska modeller för att kartlägga hur evolutionen kan tänkas förlöpa i stora populationer.
I detta syfte uppställde Haldane 1957 en teoretisk matematisk modell gällande den förmodade evolutionära förbindelsen chimpans-människa. Han började med maximalt gynnsamma antaganden till förmån för evolutionen. Men trots dessa extremt gynnsamma antaganden så tvingades han motvilligt erkänna att han inte kunde få siffrorna att stämma. Problemet, som senare kom att kallas 'Haldane's dilemma', har därefter förblivit olöst, och har av efterkommande generationer genetiker sopats under mattan.

Realistiska antaganden

Jag skall här presentera problemet i något förenklad form: Föreställ er en förmodad gemensam anfader till både chimpans och människa 10 miljoner år bakåt i tiden. Med en genomsnittlig generationsperiod på 20 år (som hos människa), ger detta 500.000 generationer under denna tid. Föreställ er vidare att vid denna tidpunkt denna gemensamma anfader förekommer som en population på 100.000 individer. Allt detta är fullt möjliga och rimliga antaganden.

Och orealistiska antaganden

I denna ursprungliga population på 100.000 individer antar nu Haldane att 99.998 av de vuxna männen och kvinnorna dör på grund av 'un-fitness' innan de hinner föröka sig. De enda överlevande två individerna, en man och en kvinna i samma unga ålder, som båda bär på samma gynnsamma nytillkomna mutation, råkar träffa varandra och får barn ihop. Kvinnan antas själv föda 100.000 barn, som alla bär på den nytillkomna gynnsamma mutationen. På detta sätt tänker sig Haldane att hela populationens storlek återställs och den gynnsamma mutationen sprids till hela populationen redan inom en generation. Detta är naturligtvis fantastiskt orimliga antaganden till förmån för en evolutionär utveckling men görs helt medvetet för att belysa problemets vidd. Samma mönster antogs sedan återupprepa sig generation efter generation, också detta orimligt.

DNA-skillnad människa - chimpans är 5 %

Människans DNA är 3 miljarder nukleotidpositioner långt. Tidigare ansåg man att människans och chimpansens DNA skilde sig åt på 1,5 % av dessa nukleotidpositioner. Men då hade man inte räknat med de ställen på DNA där det fanns insertions - deletions (detta kan liknas vid att det i en bok inte bara finns enstaka stavfel - mutationer, utan att hela bok-kapitel skiljer mellan olika böcker - "sätts in eller tas bort"). Dessa enorma skillnader hade man inte tidigare räknat in i skillnaden chimpans - människa. Nya beräkningar, där dessa medräknas har visat att chimpansens och människans DNA skiljer sig åt med så mycket som 5 %, dvs. på 150 miljoner DNA-positioner (Britten, R.J. 2002. ‘Divergence between samples of chimpanzee and human DNA sequences is 5% counting indels.’ Proc Natl Acad Sci USA 2002 Oct 15; 99 (21):13633–5).
Trots att Haldanes matematiska modell maximalt överdriver hur snabbt en mutation kan vara fullständigt spridd ("fixerad") i en population (dvs. redan inom en generation) kan denna modell endast förklara 3 promille (!!!) av den genetiska skillnaden mellan chimpans och människa (dvs. 500.000 dividerat med 150.000.000). De övriga 99,7 procenten förblir oförklarade.

Mutationen 'fixeras' i populationen först efter många generationer
När Haldane senare förändrar ett av de orealistiska antagandena och räknar med att det nya anlaget (mutationen) fått spridning i hela populationen ('fixerats') inte efter en utan först efter 300 generationer, så innebär detta att endast en hundratusende-del av skillnaden chimpans-människa kan förklaras. Paleontologen (fossilexperten) Stephen Jay Goulds hävdade å sin sida att utvecklingen troligtvis stod stilla 90 % av tiden (stasis), vilket skulle innebära tio gånger längre tid, dvs. 3.000 istället för 300 generationer.

Endast en miljondel av DNA-skillnaden kan förklaras med evolution

Nya uträkningar på dessa tidsförlopp (300 resp. 3000 generationer) visar nu att 99,9999 respektive 99, 99999 procent av den genetiska skillnaden mellan chimpans-människa inte kan förklaras med en gynnsam mutation per generation.
I själva verket är de gynnsamma mutationerna mycket sällsyntare än så, kanske en miljon sällsyntare. Detta är 'Haldane's dilemma' - kort och koncist!!! Och det är naturligtvis också neo-darwinisternas dilemma, ett slags "populations-genetikens yrkeshemlighet", i analogi med "paleontologins yrkeshemlighet", även om de själva inte använt detta uttryckssätt. Nu har man inte bara ett utan två lik i garderoben. I ett försök att ta upp frågan på nytt skrev den kände evolutions-genetikern Prof. G. C. Williams: “Enligt min åsikt löstes aldrig problemet [Haldane's Dilemma], varken av Wallace eller någon annan." (G. C. Williams, 1992, Natural Selection: Domains, Levels, and Challenges, p 143-144, fetstil tillagd). Men tydligen för döva öron, ty ingen har tagit upp tråden. Teorin är ju riktig och evolutionen ett 'faktum', så varför skall man bekymra sig ?