"Sve istine su jednostavne za razumijevanje nakon što se otkriju. Problem je u njihovom otkrivanju." Galileo Galilei

Semiotičke relacije u biologiji kao dokaz fizičke nemogućnosti Darwinove evolucije

Život je sposobnost održavanja i reprodukcije dinamičke uređene cjeline međusobno povezanih molekularnih ili/i staničnih komponenata. Ta sposobnost proizlazi iz strogo specifičnih ili semiotičkih kombinacija molekula ili/i stanica u trodimenzionalnom prostoru. Semiotičke kombinacije izolirane su na otocima oko kojih je gotovo beskonačno more stohastičkih kombinacija koje ne podržavaju životne procese i funkcije. Da bi stohastički proces poput mutacija pronašao te otoke potrebni su ogromni tranzicijski resursi. Empirijski podaci jasno pokazuju da su evolucijski resursi milijune redova veličine nedostatni sa pronalazak tih otoka te tako nedvojbeno dokazuju fizičku nemogućnost Darwinove evolucije.

Što su semiotičke relacije?

Pretpostavimo da imate komad gline i odlučite izraditi glineni model Kipa slobode. U čisto fizikalnom smislu, što u konačnici morate postići procesom modeliranja? Ono što morate postići je unaprijed zadani oblik ili drugim riječima unaprijed zadana kombinacija čestica gline u trodimenzionalnom(3D) prostoru. Jednom kad to postignete, između objekta A - Kip slobode u New York-u i objekta B - glineni model Kipa slobode, postoji ono što zovemo semiotička relacija. U čisto fizikalnom smislu, semiotička relacija je realizirana unaprijed zadana prostorna kombinacija gradivnih elemenata nekog materijalnog objekta. U apstraktnom smislu, to je stanje realiziranog cilja. Pogledajmo to na drugom primjeru. Ako vam netko postavi pitanje: "Koji su dani u tjednu u engleskom jeziku?", što morate postići odgovorom? Očito, morate postići konkretni cilj ili unaprijed zadanu kombinaciju slova i riječi koji izgleda ovako: Monday, Tuesday, Wednesday, Thursday, Friday, Saturday, Sunday. Jednom kad to napravite između pitanja i odgovora postoji semiotička relacija. Ako bi ponudili odgovor: "Today is my birthday", onda cilj nije postignut i semiotička relacija ne postoji. Iz formalne perspektive, semiotika je teorija o znakovima, a znak je objekt koji upućuje, navodi na nešto drugo odn. na neki drugi objekt. U našim primjerima je očito da objekti između kojih postoji semiotička relacija upućuju jedan na drugog.

Vratimo se sad na početni primjer i postavimo ključno pitanje: mogu li prirodni procesi poput erozije pretvoriti komad gline u glineni model Kipa slobode i postići semiotičku reaciju? Svaki racionalni pojedinac će na to pitanje odgovoriti negativno. Nas iz znanstvene perspektive zanima zašto? Znamo da pojave u prirodi poput padalina, mraza, temperaturnih razlika, vjetra i tekućica mogu oblikovati i preoblikovati različite materijalne objekte pa tako i glinu. Zašto onda prirodni procesi ne bi mogli postići i unaprijed zadani oblik poput Kipa slobode? Netko bi mogao odgovoriti zato jer prirodni procesi nisu usmjereni prema cilju, netko drugi će reći zato jer nisu inteligentni, a netko treći će pak navesti da su prirodni procesi usmjereni prema stanju ekvilibrija, a ne prema stvaranju unaprijed zadanog oblika. Sve je to na neki način točno, međutim pravi razlog je sljedeći: prirodni procesi su u odnosu na unaprijed zadani prostorni raspored čestica gline, stohastički ili slučajni, a kombinatorni prostor svih mogućih prostornih kombinacija čestica gline je gotovo beskonačno velik, te stoga stohastički proces inherentno ne posjeduje kapacitet za pronalazak unaprijed zadane ili semiotičke kombinacije čestica. Pogledajmo matematički izraz te činjenice.

Neka je volumen komada gline u našem primjeru 10 cm³. Radi jednostavnosti pretpostavimo da je volumen jedne čestice gline 1 mm³ (u stvarnosti je to manje od 0.005 mm³). Iz toga slijedi da 10 cm³ sadrži 1.000.000 čestica gline. Enumeracijska matematika nam govori da je od n gradivnih elemenata moguće napraviti 2^n-7n^n-9(n-4)(8n⁸-128n⁷+828n⁶-2930n⁵+7404n⁴-17523n³+41527n²-114302n+204960)/6 cjelovitih 3D objekata. To znači da je 1.000.000 čestica gline moguće rasporediti u ~10^3271000 različitih 3D oblika. Koliko je taj broj velik možemo predočiti ovim primjerom: Tianhe-2 ili TH-2 je kinesko superračunalo, koje sa 33.86 PFLOPS-a slovi kao najbrže računalo današnjice što znači da može izvršiti više od 10¹⁵ računskih operacija u sekundi. Ako pretpostavimo da je svaki atom u vidljivom svemiru, kojih je 10⁸⁰, TH-2 superračunalo koje pretražuje kombinatorni prostor veličine 10^3271000 od vremena Velikog praska pa do hipotetičke toplinske smrti svemira(~10¹⁰⁰⁰godina) pretraženi broj kombinacija iznosio bi "samo" 31 556 926x10¹⁵x10⁸⁰x10¹⁰⁰⁰ ili 3,16x10¹¹⁰² kombinacija. To pak je za nevjerojatnih 3 milijuna redova veličine manje od kombinatornog prostora 1.000.000 čestica gline ili drugim riječima zanemarivo malo.

Još bolja predodžba je u terminima vjerojatnosti. Pretpostavimo da je preciznost našeg glinenog modela 5 mm što znači da površinske neravnine do te mjere sadrže prepoznatljiv oblik Kipa slobode. Ako je oplošje gotovog modela 80 cm² to znači da 5⁸⁰⁰⁰⁰ ili ~10⁵⁵⁹¹⁰ različitih kombinacija čestica gline sadrži prepoznatljiv oblik Kipa slobode. Ako ukupan broj mogućih objekata(10^3271000) podijelimo da brojem prepoznatljivih objekata(10⁵⁵¹⁹⁰) dobivamo da na 1 prepoznatljivi objekt dolazi 10^3215090 neprepoznatljivih objekata. Konačno, to znači kako je vjerojatnost da stohastički proces pretvori komad gline u model Kipa slobode jednaka vjerojatnosti da netko osvoji JACKPOT na Lotu 290 tisuća puta zaredom. Ova brojka nam jasno govori zašto će svaki racionalni pojedinac ponuditi negativan odgovor na pitanje može li stohastički proces pronaći unaprijed zadanu ili semiotičku kombinaciju čestica na tako velikom kombinatornom prostoru.

Semiotičke relacije u biologiji

Konačno, kakve veze sve do sad navedeno ima s evolucijom i biologijom? Jednostavno, gotovo sve biološke strukture su unaprijed određene ili semiotičke, a evolucijski procesi su u odnosu na te unaprijed određene strukture stohastički. Drugim riječima, ono što evolucijski procesi moraju postići u procesu evoluiranja je pronaći unaprijed zadanu prostornu kombinaciju molekula ili stanica koje tvore neku biološku strukturu, a broj kombinacija koje te molekule i stanice mogu imati u 3D prostoru je milijune redova veličine veći od raspoloživih evolucijskih resursa.

Primjeri: ako postoji jajna stanica sa svojom strukturom i konfiguracijom, kakvu prostornu kombinaciju molekula je potrebno postići kako bi se mogla ostvariti biološka funkcija oplodnje? Je li dovoljno jajnu stanicu uroniti u smjesu nasumičnih molekula i imat ćemo oplodnju? Naravno da ne. Zar onda nije potrebno postići unaprijed zadanu kombinaciju molekula koju pak određuje struktura jajne stanice? Očito da je. Ta unaprijed zadana kombinacija molekula zove se spermij. Što je sa biološkim funkcijama čitanja informacije sa DNK molekule, prekrajanja mRNK molekule, proizvodnje proteina ili ATP molekula, enzimske katalize? Može li nasumična smjesa molekula izvršiti te zadaće? Odgovor je jednak kao i prije - ne. I ovdje je potrebna specifiična kombinacija molekula koja je unaprijed određena, bilo strukturom DNK molekule, intronsko-egzonskom strukturom gena ili strukturom substrata. Ono što važi na mikrobiološkoj razini odn. unutar stanice, važi i na razini tkiva, organa i organskih sustava. Bilo koja kombinacija stanica u 3D prostoru ne može pumpati krv, ostvariti vizualnu ili motoričku funkciju ili izvršiti kompleksan proces stvaranja spermatozoida. Za izvršenje bioloških procesa ili funkcija potrebna je strogo specifična ili semiotička kombinacija molekula ili stanica na svakoj razini biološke organizacije, koja pak je unaprijed određena postojećim razinama biološke organizacije.

Navedene semiotičke kombinacije molekula ili stanica nisu predeterminirane fiziklanim svojstvima materije da bi spontano nastajale u prirodi, poput primjerice snježnih pahuljica. Zbog toga je jedni mogući, teorijski način dolaska do semiotičkih kombinacija, mutacijski uvjetovano preraspoređivanje nukleotida u DNK koja je nositelj informacije prostornih kombinacija molekula i stanica koje tvore biološke strukture. To je ujedno i fundamentalna pretpostavka na kojoj je izgrađena Darwinova teorija evolucije. Međutim, proces semiotički neusmjerenog preraspoređivanja nukleotida u DNK putem mutacija je u odnosu na semiotičku kombinaciju nukleotida po definiciji stohastički, a broj ukupnih tranzicijskih resursa u evoluciji je milijune redova veličine nedostatan da bi se na ogromnom kombinatornom prostoru nesemiotičkih kombinacija pronašla semiotička kombinacija nukleotida u DNK potrebna za realizaciju neke biološke funkcije.

Dokaz

Mutacijski(tranzicijski) resursi raspoloživi evoluciji

Mutacijski resursi raspoloživi evoluciji obuhvaćaju procjenu ukupnog mogućeg zbroja mutacija odn. svih supstitucija, insercija i delecija nukleotida nastalih u svim organizmina koji su obitavali na Zemlji tijekom 4 milijarde godina odn. od vremena kad fosilni zapis bilježi pojavu prvih organizama pa do danas. Publicirani gornji ekstrmni limit stavlja maksimalni broj tranzicijskih resursa na 10⁴³.

Veličina kombinatornog prostora za uobičajen skup bio-materije

Ovdje ćemo dati primjer veličine kombninatornog prostora stanica ljudskog srčanog mišića. Svaka biološka struktura, pa tako i srce ima svoju reprezentaciju u DNK koja nosi zapis vrste stanica kao i zapis rasporeda tih stanica u 3D prostoru. Pošto se DNK sastoji od nizova nukleotida, kombinatorni prostor stanica ljudskog srčanog mišića dobiva se određivanjem broja nukleotida koji ga reprezentiraju. Objavljene procjene funkcionalnog dijela ljudskog genoma variraju od 8,2% pa sve do 80% (ENCODE projekt). Ovdje ćemo koristiti donju granicu od 8,2%. Ukupan broj nukleotida u ljudskom DNA iznosi 3.100.000.000, što znači da funkcionalni dio genoma čini 254.200.000 nukleotida(8,2%). Omjer prosječene mase srca i mase čovjeka iznosi 0,00484 (0,3kg/62kg) što znači da na srce otpada 1.230.000 nukleotida. To je izrazito konzervativna procjena jer organi sa složenom strukturom poput srca traže puno više informacije od primjerice kosti. Kad smo dobili broj nuklotida, računamo broj mogućih kombinacija. S obziromm da se DNK molekula sastoji od četiri vrste nukleotida: adenin (A), citozin (C), gvanin (G) i timin (T), kombinatorni prostor lanca DNK veličine 1.230.000 nukleotida iznosi 4^1230000 ili ~10⁷⁴⁰⁰⁰⁰.
.

Omjer semiotičkih i nesemiotičkih kombinacija nukleotida

Ovaj omjer ekvivalentan je omjeru iz početnog primjera kod kojeg smo na ukupnu veličinu kombinatornog prostora kojeg čini 1.000.000 čestica gline određivali broj kombinacija koje sadržavaju prepoznatljiv oblik Kipa slobode. U našem primjeru to se svodi na sljedeće pitanje: koliko nesemiotičkih kombinacija nukleotida dolazi na jednu semiotičku kombinaciju odn. onu koja sadrži informaciju za srčani mišić koji može izvršiti svoju kardiovaskularnu funkciju. Tu brojku je teško procjeniti za strukturu poput srca zato koristimo indirektni omjer koji proizlazi iz eksperimentalne analize proteina i enzima.
Eksperimentalni rezultati pokazuju da kod proteina veličine 92 aminokiseline, koji ima kombinatorni prostor veličine 4,95x10¹¹⁹ (kombinatorni prostor sekvenci aminokiselina) na 1 funkcionalnu kombinaciju dolazi 10⁶³ nefunkcionalnih kombinacija. Drugi rad koji se bavio procjenom funkcionalnih foldova enzima pokazao je da kod sekvence od 153 amino kiseline, koja ima ukupno mogućih 1,14x10¹⁹⁹ kombinacija, samo 1 od 10⁷⁷ ima funkcionalni fold. Proteini su za razliku od organskih struktura poput srca dosta tolerantni na supstitucije gradivnih elemenata, no mi ćemo svejedno pretpostaviti sličan stupanj tolerancije kod našeg primjera i još ćemo uzeti ovaj drugi rad koji je pokazao veću toleranciju. Dakle, kad navedene eksperimentalne rezultate prenesemo na naš primjer to znači da na jednu semiotičku kombinaciju dolazi ~10²⁸⁶⁸²¹ nesemiotičkih kombinacija odn. kombinacija nukleotida koji ne sadrže informaciju funkcionalnog srčanog mišića. Ovdje još treba napomenuti i postojanje implicitne kvantitativne pretpostavke odn. da je proces pretraživanja krenuo sa ispravnom duljinom DNK sekvence koja reprezentira srce, što iz stohastičke evolucijske perspektive ne stoji jer evolucija nije inteligentni agent te u početnoj točki pretrage ne može poznavati ispravnu veličinu sekvence za budući srčani mišić.

Matematički izračun

Nakon dobivenog omjera semiotičkih i nesemiotičkih kombinacija možemo postaviti pitanje koliko transformacijskih resursa je potrebno da bi slučajan proces na kombinatornom prostoru veličine 10²⁸⁶⁸²¹ pronašao semiotičko rješenje? Na to pitanje možemo odgovoriti koristeći matematičko očekivanje. Neka je V semiotička kombinacija koje se pronalazi nakon niza pokušaja sa vjerojatnošću p. Matematičko očekivanje E broja pokušaja do prvog pronalaženja V nakon niza pokušaja je E=1/p.

Dokaz

Pronalazak V nakon niza pokušaja nazvat ćemo "uspjeh", u suprotnom pokušaj je "neuspjeh". Semiotička kombinacija pronaći će se u prvom pokušaju sa vjerojatnošću p. U slučaju neuspjeha pronaći će se nakon drugog pokušaja sa vjerojatnošću (1-p)p. U slučaju ponovnog neuspjeha, vjerojatnost pronalaska u trećem pokušaju je (1-p)²p .

Generalno, vjerojatnost uspjeha nakon n pokušaja je (1-p)^n-1p . Nas zanima očekivana vrijednost:

E = p+2(1-p)p+3(1-p)²p+...+ n(1-p)^n-1p +...

E određujemo pomoću generatorne funkcije:

f(x) = p+2(1-p)px+3(1-p)²px²+...+n(1-p)^n-1px^n-1+...

Po definiciji, E=f(x). Za pronalazak f u zatvorenom obliku, prvo integriramo izraz po izraz, a zatim diferenciramo dobivenu funkciju:

F(x) = ∫ f(x)dx = ∫∑(n+1)(1-p)ⁿpxⁿdx
= ∑(1-p)ⁿp∫(n+1)x ⁿdx
= ∑(1-p) ⁿpx ⁿ⁺¹+C
= p/(1-p)∑ (1-p)ⁿ⁺¹xⁿ⁺¹+C
= (p/(1-p))(((1-p)x/(1-(1-p)x))+C
= px/(1-(1-p)x)+C

Sad diferenciramo:

f(x) = F'(x) = p/(1-(1-p))²

iz čega slijedi f(1) = p/p²=1/p , što smo i trebali dobiti.

Dakle, da bi mutacijsko pretraživanje pronašlo semiotičku kombinaciju nukleotida potrebno je 1/p= 1/10^-286821=10²⁸⁶⁸²¹ tranzicijskih resursa. Pošto je ukupan broj tranzicijskih resursa raspoloživih evoluciji 10⁴³ očito je da evolucija nema niti približno dovoljno resursa kako bi pronašla samo jedno semiotičko rješenje odn. funkcionalni srčani mišić. Manjak resursa je 293 tisuća redova veličine. U terminima vjerojatnosti to izgleda ovako. Vjerojatnost da evolucijski proces pronađe zapis funkcionalnog srčanog mišića jednaka je vjerojatnosti da netko osvoji JACKPOT na Lotu 26 tisuća puta zaredom.
Ova brojka nam jasno govori zašto će svaki racionalni pojedinac koji je napravio matematičku analizu teorije evolucije odbaciti hipotetičke i teorijske postavke koje tvrde da su evolucijski procesi nizom malih slučajnih promjena u DNK i prirodnim odabirom tih promjena kreirali sve opažljive razine biološke organizacije.

Prirodna selekcija kao ad hoc rješenje problema

U evolucijskim publikacijama problem velikog kombinatornog prostora u stohastičkom traženju funkcionalne informacije odn. semiotičkih kombninacija nukleotida u DNK, često se opravdava ad hoc apelom na prirodnu selekciju koja, za razliku od mutacija, nije slučajan proces te kao takva "filtrira ono što funkcionira od onoga što ne funkcionira". No takvi ad hoc apeli su potpuno promašeni i, paradoksalno, pokazuju da oni koji promoviraju teoriju evolucije ustvari ne razumiju kako evolucija funkcionira. Pogledajmo to na konkretnom primjeru:

Zamislimo postojanje nekog životnog staništa u kojem živi populacija organizama. Izvori hrane na tom području polako nestaju i organizmi su suočeni sa izumiranjem. Međutim to stanište posjeduje ekološku nišu koja organizme može spasiti od izumiranja, a čine ju supstance bogate energijom koje mogu zamijeniti postojeće izvore hrane. Jedini problem je u tome što niti jedna jedinka u toj populaciji ne posjeduje gene za metabolički put koji bi tu supstancu pretvorio u iskoristiv oblik energije. Metabolički put koji može izvršiti tu zadaću sastoji se od 3 enzima. Dakle, informacija koja kodira te enzime ne postoji u DNK organizama isto kao što geni koji sadrže informaciju za gradnju oka, srca ili bubrega nisu postojali u DNK prvog samoreplikatora - početnoj točki evolucijskog procesa. U ovom primjeru evolucija mora pronaći rješenje tog problema, što znači da evolucija mora pronaći ispravnu kombinaciju nukleotoda u DNK kako bi stanica mogla proizvesti enzime koji će supstancu bogatu energijom pretvoti u iskoristivi oblik energije. Jednom kad se to dogodi, reći ćemo da je popunjena otvorena ekološka niša i oni organizmi koji su je popunili moći će preživijeti, što pak drugim riječima znači da su - selektirani.

Gornji primjer nam jasno pokazuje da termin "prirodna selekcija" nije ništa drugo doli naziv za učinak preživljavanja. Ako je organizam preživio to znači da je prenio gene na sljedeću generaciju i po definiciji je njegov genetski materijal "selektiran". Stoga, da bi organizmi mogli preživjeti jednom kad postojeći izvori hrane nestanu, oni nužno moraju posjedovati enzime za metabolizam supstance koja supstituira stare izvore hrane. Ako ih imaju onda će preživijeti - bit će "selektirani", a ako ih nemaju onda će izumrijeti - neće biti "selektirani". Dakle, prirodna selekcija nema apsolutno nikakve veze sa stohastičkim(mutacijskim) traženjem ispravne kombinacije nukleotida u DNK. Prirodna selekcija samo odabire organizme nakon što je ispravna kombinacija već pronađena. Postupak traženja pak je potpuno nasumičan.

Zato je ad hoc apel na proces selekcije kao alibi odgovor na problem velikog kombinatornog prostora u stohastičkom traženju semiotičke informacije potpuno promašen i iracionalan te ujedno pokazuje svu šupljinu mainstream argumenata kojima se brani teorija evolucije.

Zašto velika većina znanstvenika prihvaća teoriju evolucije?

Kratak odgovor na to pitanje je sljedeći: zato jer je znanstveni establišment a priori odredio da svaka znanstvena aktivnost mora polaziti od doktrine metodološkog naturalizma.

Metodološki naturalizm je filozofska koncepcija kod koje se prilikom proučavanja prirodnih fenomena, pribavljanja novih saznanja, te ispravljanja i dopunjavanja postojećih spoznaja o prirodi, pretpostavlja da je materijalni svijet osnova i bit svega, jedina prava stvarnost i da ništa izvan njega ne postoji. Tvrdi se da bi negacija metodološkog naturalizma značila kako se međudjelovanja u prirodi mogu arbitrarno pripisivati natprirodnim uzrocima što bi otežalo stjecanje sistematiziranog znanja o zakonitostima, činjenicama i pojavama u prirodi te njihovim vjerojatnim uzrocima. Ako je a priori određeno da je materijalni svijet jedina stvarnost, onda to postaje paradigma kroz koju djelatnici u znanosti moraju tumačiti sva opažanja u prirodi. Pošto je živi svijet dio prirode, a kroz prizmu doktrine metodološkog natruralizma teorija evolucije je jedino moguće objašnjenje živog svijeta, onda svaki znanstvenik po definiciji mora prihvatiti teoriju evolucije inače negira doktrinu metodološkog naturalizma te mu je narušen ugled u znanstvenoj zajednici.

Naravno, u praksi se prihvaćanje teorije evolucije ne tumači iz perspektive a priorne pokornosti doktrini metodološkog natruralizma, nego apelom na "dokaze koji potvrđuju teoriju evolucije". No svejedno, takav apel posredno ukazuje na neutemeljenost a priornih filozofskih pretpostavki u znanosti u jer je u svojoj suštini pseudoznanstven. Karl Popper, jedan od najvećih filozofa znanosti 20. st.u svojem djelu "Logika istraživanja" rekao je sljedeće: "vrlo je lako pronaći dokaze ili verifikacije za skoro svaku teoriju, ako je dokaz ono što tražimo". Npr. ako netko ima teoriju da je "čovjek dobro biće" lako će pronaći dokaze koji to potvrđuju. Ako pak netko ima teoriju da je "čovjek zlo biće" i on će lako pronaći dokaze koji to potvrđuju. Takvim postupkom traženja potvrđujućih dokaza dolazimo do apsurdne pozicije u kojoj su dvije potpuno suprotne teorije potkrijepljene potvrđujućim dokazima. Zato se u znanosti ne traže potvrde nego falsifikacije. Po Karlu Popperu, razlika između pseudoznanosti i znanosti je u stavu: dok je peudoznanost ustrojena tako da traži dokaze koji potvrđuju njene tvrdnje, znanost je ustrojena tako da traži dokaze koji bi mogli osporiti njene tvrdnje. Drugim riječima, pseudoznanost traga za potvrdama, a znanost traga za falsifikacijama.

Filozofska doktrina metodološkog natruralizma prislijava znanstvenike da traže potvrde za teoriju evolucije, umjesto da traže falsifikacije. Čak štoviše, ponekad agresivni apologeti filozofije naturalizma one znanstvenike koji traže i predočuju falsifikacije pokušava izopćiti iz znanstvene zajednice pod optužbom da su protiv znanosti. Paradoksalno, istina je upravo suprotna - ti znanstvenici ispravno pristupaju znanstvenom istraživanju, dok njihovi protivnici pogrešno izjednačavaju filozofsku doktrinu naturalizma sa znanošću. Znanost je disciplina koja nije ustrojena na filozofskim koncepcijama nego na egzaktnim promatranjima i eksperimentima koji pak su obrađeni matematičkim i logičkim metodama. Ako teorija proturječi egzaktnim promatranjima, eksperimentima ili matematičkim proračunima onda je teorija po kriterijima znanosti falsificirana, a oni koji to negiraju zbog a priornih filozofskih postavki nalaze se u kategoriji pseudoznanosti i iracionalnog razmišljanja.

Oznake: evolucija, biologija, Darwin