Zwaktepunt: Het 'primitiefste' oog

Ook Peters 'primitiefste oog' laat zien dat hij alles vanuit een veel te technologische invalshoek belicht, terwijl dat wellicht helemaal niet gepast is. Hij stelt zich de aanleg van een primitief oog voor zoals een technicus dat zou doen. Een lichtgevoelige cel, verbonden met een draadje aan een circuit, op een bepaalde plek aangelegd en op die plek een raampje aangebracht. En dit alles volgens een stap-voor-stap assemblageprogram. Hiermee wordt vooral gesuggereerd dat zelfs een zeer primitieve aanzet voor zoiets als het oog te complex is om in één keer te ontstaan, maar dat zegt Peter niet in zoveel woorden.

Als we met wat meer biologisch inzicht over een primitief oog gaat nadenken, dan blijken de meeste door Peter beschreven eigenschappen of volledig overbodig of dan wel reeds aanwezig. Wat door Peter beschreven wordt is dus helemaal niet het primitiefst mogelijke oog. Nu is het waar dat het gebaseerd is op Darwin's eigen voorstel voor een primitief oog, maar zoals Peter zelf toegeeft wist Darwin niets van genetica, laat staan van moleculaire biologie. Peter echter wél en het siert hem niet dat hij dit dan gewoon klakkeloos overneemt en er vervolgens zijn eigen technologische draai aan geeft.

De meest primitieve ogen bekend in het dierenrijk zijn groepjes lichtgevoelige cellen ingebed in de huid. Er zijn ook eencelligen bekend met een 'oogvlek' dat eigenlijk een groepje eiwitmoleculen is verzameld op een bepaalde plek in het celmembraan. Er zijn echter helemaal geen genen nodig voor het op een specifieke plaats en op een specifiek tijdstip transparant worden van een groepje cellen. De lichtgevoelige cel kan aan de buitenkant liggen en bovendien is een cel al transparant van zichzelf! Hiermee vallen er al vier 'vereiste genen' af.

Hier rechts een voorbeeld van een primitief 'oog', eerder een lichtgevoelig orgaan, zoals die bij bepaalde kwallen wordt gevonden. Het bestaat slechts uit een laagje met lichtgevoelige cellen ingebed tussen pigmentcellen (cellen die pigmentkorrels bevatten om ze ondoorzichtig te maken). Doordat de pigmentcellen de oogcellen zo afschermen is er de extra mogelijkheid van het bepalen van de richting van het licht.
Bron:

Invertebrate Zoology

De aanzet voor het oog kan ook al zijn begonnen in organismen zonder centraal zenuwstelsel. Kwallen hebben namelijk zo'n eenvoudig oog, maar geen centraal zenuwstelsel, dus het oog stimuleert alleen de nabijgelegen spieren. Het is verder waarschijnlijk dat de lichtgevoelige cel is ontstaan uit wat van oorsprong al een zenuwcel was. Bij een klein, doorzichtig organisme maakt het tevens niet uit waar de lichtgevoelige cel precies zit. De aanwezigheid van licht moet voldoende zijn om een reactie teweeg te hoeven te brengen. Zelfs grotere dieren zoals regenwormen hebben bijvoorbeeld zulke lichtgevoelige cellen verspreid over het hele lichaam.

Bij kwallen zitten alle zintuigcellen verzameld op een kluitje in een orgaan dat het 'rhopalium' genoemd wordt. Hier vind je verschillende typen cellen die elk kunnen reageren op weer een andere stof in het water (d.w.z. cellen die 'ruiken' of 'proeven'), zowel als cellen die reageren op licht. Die laatsten zijn aan de ene kant van de flap verzameld in een gepigmenteerde 'oogvlek'. Aan de andere kant van de flap hebben soortgelijke lichtgevoelige cellen zich in een kommetje gerangschikt, en vormen zo een soort 'mini-oogje' genaamd 'ocellus'³. Bron: Invertebrate Zoology

Al met al vallen die vijf zenuwgenen ook al af ¹. Blijft er één gen over dat een cel lichtgevoelig maakt. Nou, eigenlijk zijn er twaalf eiwitten betrokken zoals Peter in een box op pagina 70-71 aangeeft. Moeten al deze twaalf eiwitten tegelijkertijd ontstaan om een cel lichtgevoelig te maken? Niet per se. Allereerst, wat Peter beschrijft vindt zich plaats in een moderne oogzenuwcel. Het is echter heel goed mogelijk dat er eenvoudiger processen voorloper waren van de ingewikkelde processen die er nu plaats vinden in zo'n cel. Om een analogie te nemen: In vroeger tijden kon je met schelpen betalen, nu gebruik je je bankpasje. De mensen toen konden dus al betalen ook al hadden ze het bankpasje niet in één keer uitgevonden. (Een bankpasje zou overigens volledig waardeloos zijn geweest in die tijden.)

Een andere reden is dat de meeste eiwitten die genoemd worden, zo niet alle, zijn betrokken bij andere functies in andere typen cellen, of heel nauw verwant zijn aan (d.w.z. sterk gelijken op) andere eiwitten, en dus zogezegd deel uitmaken van 'eiwitfamilies' (ik kom hier nog op terug). Ze konden dus al bestaan hebben toen de mutatie de cel lichtgevoelig maakte. Dit komt overeen met de gedachte dat evolutie vaak voortborduurt op wat alreeds beschikbaar is.

Om een cel lichtgevoelig te maken heb je al deze twaalf eiwitten nodig, anders gaat het licht niet aan. Het is echter niet ondenkbaar dat onafhankelijk werkende eiwitten naar een vorm van teamwork toe gegroeid zijn en pas later toen alles al op zijn plaats was, één eiwit muteerde waardoor het hele teamwork de nieuwe functie kreeg. Hierbij is het interessant om te weten dat het lichtgevoelige eiwit bij uitstek, retinal, zeer weinig verschilt van het doodgewone Vitamine A-molecuul (retinol).

Het diagram hier rechts uit een leerboek over moleculaire biologie illustreert één van de vier vormen van signaaldoorgave binnen een cel. Bijna alle cellen zijn in staat te reageren op prikkels van buitenaf dankzij speciale membraaneiwitten (receptor). Als er een bepaald molecuul zich bindt aan het membraaneiwit (bijvoorbeeld een hormoon) laat het een G-eiwit los dat zich bindt aan een enzym dat cyclisch AMP-moleculen vrijmaakt. Deze eenvoudige moleculen dienen als boodschapper binnen de cel en hebben meestal een werking op een bepaald doel-eiwit. Calcium-ionen kunnen zo ook als boodschapper-moleculen dienen. Er bestaan meerdere variaties op deze ketenreactie. De reactie op licht binnen een lichtgevoelige cel zoals door Peter aangehaald is in essentie één van deze variaties.
Bron: Molecular Biology of the Cell

Het bovengenoemde scenario geeft aan dat een gemuteerd gen of eigenlijk zijn eiwitprodukt niet ook nog eens 'geadopteerd' hoeft te worden, omdat het alreeds deel uitmaakt van een bestaand netwerk van eiwit-relaties met een bepaalde functie

2. Het wegvallen van de oorspronkelijke functie moet wel uitgewogen worden door de nieuwe functie: het kunnen waarnemen van licht. De oorspronkelijke functie had bijvoorbeeld het reageren op een bepaalde stof in het water kunnen zijn geweest. We komen dan weer terug bij het voorbeeld van de kwallen, waar de ogen, reuk en smaakorganen dicht op elkaar in hetzelfde orgaan liggen. Het scenario geeft dus al aan dat adoptie automatisch kan optreden bij mutatie van een gen, maar laten we hier niet te ver op vooruit lopen. Dit wordt verder behandeld onder het zwaktepunt Problemen van Adoptie.

Conclusie

Peter doet zijn best de moeilijkheden voor het ontstaan van een primitief, eerste oog schromelijk te overdrijven. Hij doet dit echter zonder blijk te geven van veel biologisch inzicht in de mogelijkheden van primitieve ogen in het dierenrijk. In navolging van biochemicus Michael Behe, die hij citeert, stelt hij voorwaarden die specifiek voor het ontstaan van het oog alleen gelden. Daarbij wordt over het hoofd gezien dat veel eigenschappen algemeen geldend en daardoor alreeds bestaand kunnen zijn.