De trilobiet: Raadsel van complexiteit

Dit artikel laat zien dat we tot in detail de moleculaire biologie kunnen kennen van een van de vroegste vormen van metazoa (complexe meercellige organismen): de trilobiet. We zullen zijn moleculaire biologie reconstrueren en aantonen dat de alle belangrijke innovaties, die aanwezig zijn in het huidige spectrum van het leven op aarde, toen reeds aanwezig waren. Omdat er geen bewijs is voor de evolutie van complexe en geïntegreerde organensystemen in de trilobiet, en voor elke toename van zijn informatie-inhoud, is vertrouwen op Darwinistische evolutie slechts een zaak van seculier geloof. We stellen een andere theorie voor, die een Intelligente Ontwerper en Speciale Schepping omvat.

Trilobieten zijn uitgestorven leden van een grote groep in het dierenrijk (stam Arthropoda – Geleedpotigen), waartoe ook de moderne insecten behoren. Zij zijn breed vertegenwoordigd in een aantal geologische lagen, beginnend in het vroege Cambrium, 550 miljoen radiometrische jaren¹ geleden, en eindigend in het Perm, 250 radiometrische jaren geleden. Wereldwijd worden ze gevonden op de grens tussen gesteenten, waarin vrijwel geen metazoën-leven voorkomt en gesteenten met overvloedig bewijs van zulke levensvormen.

Trilobieten zijn complexe, uitgesproken gesegmenteerde levensvormen met ledematen die middels gewrichten aan elkaar geschakeld zijn, zwempoten (pleopoden), antennes, samengestelde ogen en een zenuwstelsel beginnend in de kop en zich uitstrekkend naar de staart. Omdat ze uitgestorven zijn, is er vrij weinig bekend over hun leefgewoonten, behalve wat afgeleid kan worden uit overeenkomsten met nu levende andere levensvormen en door nauwkeurig onderzoek van de geologische afzettingen waarin ze gevonden worden. Maar de evolutietheorie verschaft ons een conceptueel raamwerk voor het reconstrueren van de fysiologie en de moleculaire biologie van deze vroege en wijdverspreide metazoën (complexe, multi-cellulaire organismen).

De instrumenten van de hedendaagse moleculaire systematiek en de vooruitgang die geboekt is in het begrijpen van de moleculaire en cellulaire processen, betwisten de standaardtheorie van ongestuurde, naturalistische selectie uit Darwins originele voorstel. De moleculaire kenmerken van een groot aantal organismen kunnen nu met elkaar vergeleken worden en genetische relaties, fylogenetische verbanden genaamd, kunnen op basis van overeenkomsten gereconstrueerd worden. Met zulke krachtige instrumenten is het niet nodig om naar in werking zijnde processen te raden die hebben plaatsgehad in organismen die niet langer voor bestudering beschikbaar zijn. Op deze manier wordt veel van de moleculaire architectuur van uitgestorven organismen gereconstrueerd met de data die in hedendaagse levende dieren ruim voorhanden is. De conclusies uit zulk onderzoek zijn behoorlijk verrassend.

“Trilobieten zijn complexe, uitgesproken gesegmenteerde levensvormen met ledematen die middels gewrichten aan elkaar geschakeld zijn, zwempoten (pleopoden), antennes, samengestelde ogen en een zenuwstelsel beginnend in de kop en zich uitstrekkend naar de staart.”

Voordat we verder gaan met het onderzoek naar de aard van de trilobiet, is een verklaring van standpunten, die ten grondslag liggen aan deze reconstructie, op zijn plaats:

• Een fundamentele veronderstelling van de evolutietheorie is, dat moleculaire biologische kenmerken die door hedendaagse ongelijksoortige groepen organismen gedeeld worden, een gemeenschappelijke voorouder als verklarend principe eisen. Dit maakt bestudering van de moleculaire biologie van de trilobiet mogelijk die is gebaseerd op de kennis van de moleculaire biologie van hedendaagse dieren.
• De moleculaire biologie van trilobieten is op elk gebied even complex als die van welke andere moderne levensvorm dan ook.
• Bewijs van de complexiteit van de trilobiet openbaart de ontoereikendheid van de theorie van Darwinistische evolutie en wordt juist verklaard door te verwijzen naar een andere theorie van oorsprong, die een Intelligente Ontwerper toestaat.

Het verleden onthullen

De mechanismen die in de cellen, weefsels en ontwikkelingsprocessen van de trilobiet werkzaam waren toen deze voor het eerst op aarde verschenen, kunnen in detail worden vastgesteld.² De veronderstelling dat complexe moleculaire biologische kenmerken die door een ongelijksoortige groep organismen gedeeld worden, een gemeenschappelijke voorouder vereisen, vormt de basis van moderne evolutionaire taxonomie. Derhalve zouden kenmerken die trilobieten en zoogdieren gemeenschappelijk hebben, een verre voorouder vereisen bij wie die gemeenschappelijke kenmerken aanwezig zijn.³ Elke andere conclusie zou veronderstellen dat op zich al erg onwaarschijnlijke gebeurtenissen hebben plaatsgevonden en dat die met exacte precisie telkens weer herhaald zouden zijn geweest. Dit zou de fundamentele veronderstelling van de moleculaire systematiek weerleggen en de geloofwaardigheid overschrijden. Als gevolg hiervan geldt, dat een complex kenmerk dat gedeeld wordt in moderne geleedpotigen en mensen, of in geleedpotigen en planten, reeds aanwezig was in een gemeenschappelijke voorouder.

“De veronderstelling dat complexe moleculaire biologische kenmerken die door een ongelijksoortige groep organismen gedeeld worden, een gemeenschappelijke voorouder vereisen, vormt de basis van moderne evolutionaire taxonomie.”

Omdat trilobieten geleedpotigen zijn, moeten ook zij kenmerken hebben gehad die huidige complexe dieren hebben, en daarom kennen we vrijmoedig complexe kenmerken toe aan deze vroege metazoën. Diverse voorbeelden zijn te vinden in een groot aantal andere complexe moleculaire biologische systemen. Het is noodzakelijk om wat technische zaken te bespreken, om de grote mate van complexiteit in cellen te begrijpen en de betekenis van wat wij in dit artikel voorstellen.

DNA en het chromosoom

Eukaryote cellen (met een celkern) zijn de bouwstenen van alle multi-cellulaire organismen, inclusief mensen. Deze cellen zijn ingewikkeld gebouwd en kennen in hun functioneren een hoge mate van organisatie. De informatie in de cel is gecodeerd op lange (tot wel 15 cm of meer) moleculaire strengen van DNA in de chromosomen van de cel. Elke somatische cel in het lichaam van een mens heeft een set van 46 chromosomen. Het totale DNA van een enkele cel zou wel twee meter bedragen als het uitgestrekt zou worden. Maar dit alles zou niet dikker zijn dat tien micrometers. Dit is een reductie met een factor van 200.000 van de lengte, te vergelijken met het inpakken van 80 kilometer vliegertouw in een schoenendoos.

Het DNA moet precies worden georganiseerd om in de kern te passen, op een manier dat de cel gemakkelijk toegang heeft tot de genen, hele strengen kan kopiëren, en de kopieën nauwkeurig kan verdelen over de dochtercellen bij de celdeling. Dit proces wordt bereikt door het DNA te verbinden met een groep van eiwitten, die histonen worden genoemd. Vier verschillende histonen vormen een zeer stabiel octet, dat twee kopieën van elk histonmolecuul bevat. Omdat histonen positief geladen zijn om ze in staat te stellen om interactie aan te gaan met het negatief geladen DNA, is bij het maken van een octameer de hulp nodig van speciale ondersteunende en verbindende eiwitten. Deze kernstructuur van geassembleerde histonen is zo fundamenteel voor cellen, dat deze, bijna zonder aanpassingen, over het hele spectrum van levende eukaryote cellen is bewaard gebleven. Histon H3 van een mens verschilt in maar één aminozuur van dat van een zeekomkommer. Het menselijk H4 histon verschilt slechts in twee aminozuren met dat van een bonenplant. In het eiwit zitten meer dan honderd aminozuren.

“Het DNA moet precies worden georganiseerd om in de kern te passen, op zo een manier dat de cel gemakkelijk toegang heeft tot de genen, de kopieën van hele strengen de kern uit kan transporteren en de kopieën nauwkeurig kan verdelen in de dochtercellen bij de celdeling.”

Anderhalve omwenteling van het DNA-molecuul (ongeveer 146 baseparen) is gewikkeld om elke histonkern om een geconcentreerde structuur te vormen die nucleosoom wordt genoemd. Deze zijn op hun beurt gegroepeerd in een hogere structuur, die solenoïde wordt genoemd. Elk daarvan is een helixvorm, bestaande uit zes nucleosomen en een vijfde histoneiwit, die de lengte van de keten sterk vermindert. De solenoïden zijn verder ingedikt tot een ingewikkelde verpakkingsconfiguratie, die is vastgemaakt aan de basispijler van de chromosoomstructuur. Deze basispijler bestaat voornamelijk uit een groep eiwitten met opmerkelijke eigenschappen, die op specifieke plekken aan de DNA-keten zijn verbonden. Het eiwit kan een keten van de dubbele helix van het DNA op het aanhechtingspunt losknippen, aan de afgeknipte uiteinden vast blijven zitten, het niet losgeknipte uiteinde naar de losgeknipte einden toehalen en dan de twee uiteinden weer aan elkaar verbinden. Een operatie die onwenselijke stukken uit de keten haalt of wenselijke stukken aan de keten toevoegt. Al deze inkortingen reduceren een tien centimeter lange DNA-keten tot een ingewikkelde, 50.000 keer kortere structuur. Omdat dit universeel, bijna zonder variatie, voorkomt in alle levende wezens, kunnen we met redelijke waarschijnlijkheid zeggen dat deze complexe organisatie ook aanwezig was in trilobietencellen.

Celdeling

Zonder celdeling zou er geen groei zijn in multi-cellulaire planten en dieren. Voordat een cel kan delen op een manier waarop het een functioneel geheel blijft, moet het zijn inhoud dupliceren. De centrale kern van biologisch geheugen gecodeerd in het DNA moet gedupliceerd worden, zodat er een evenredig aantal kopieën ontstaat in elke keten, wat nog eens twee meter extra DNA oplevert in het geval van menselijke chromosomen. De twee kopieën moeten daarna van elkaar gescheiden worden, op zo een manier dat een kopie in elke dochtercel terechtkomt. Om verdunning van de celinhoud te voorkomen, moet de cel ook kopieën maken van alle andere moleculen die aanwezig zijn en deze over de twee dochtercellen verdelen. Dit gebeurt in alle eukaryote cellen, via in wezen dezelfde mechanismen. We zullen een paar aspecten van dit ongelooflijk complexe proces uitlichten. Een menselijke cel heeft 46 chromosomen die gedupliceerd moeten worden. De 92 aparte moleculaire structuren moeten vervolgens door het cytoplasma een vooraf vastgestelde weg naar de dochtercellen volgen. Dit proces wordt begeleid door microtubili, structuurelementen van de cel, die uit een spiraalvormige rangschikking van eiwitmoleculen rondom een holle binnenruimte bestaan, zoals in een rietje. Chromosomen bevatten een speciale ‘hechtstrook’ van eiwitten, zoals een stuk klittenband op een stuk stof, waarop de microtubili aanhechten. Wanneer er zich genoeg microtubili van de andere kant van de cel hebben aangehecht aan de twee gedupliceerde exemplaren van elk chromosomenpaar, stellen de chromosomen zich op in het centrum van de cel, raken ze los van elkaar en trekken de microtubili de aangehechte chromosomen door het cytoplasma naar de tegenover elkaar gestelde uiteinden van de delende cel. Het bewegingsmechanisme lijkt te bestaan uit samentrekking, uitrekking en depolarisatie van de tubilistructuren als zij trekken, net zoals kleine machientjes zouden doen.⁴ Dit complexe en hooggeorganiseerde proces is normaal in alle eukaryote cellen en daarom mogen we veronderstellen dat het ook in al haar essentiële details aanwezig was in de trilobiet – een van de vroegste metazoë fossielen.

De neuron en de synaps

De neuron of zenuwcel, brengt het zenuwsignaal over op andere zenuwcellen via de spleet die tussen hen in ligt, de synaps of synaptische spleet genoemd. Het neuron in rust heeft een negatief elektrisch potentiaal van ongeveer 60 millivolts aan de binnenzijde van met membraan. Dit potentiaal wordt bewerkt door een speciale natrium-kaliumpomp, die cellulaire energie gebruikt om de positief geladen natriumionen uit de cel te pompen. Daardoor ontstaat een zenuwimpuls, voortgestuwd door het transport van natriumionen, die de cel weer binnendringen via speciale eiwitten in het membraan, die fungeren als natriumkanalen. De voortstuwing wordt bewerkt door het om de beurt openen van deze voltagepoorten van natriumkanalen langs het axon van de zenuwcel. Deze eiwitkanalen, die gelokaliseerd zijn in de membranen van de neuron, zijn ingewikkeld gebouwd. Elk eiwit is 24 keer gevouwen over het membraan, en vormt zo een tonvormig kanaal dat een voltage gevoelige poort heeft. Wanneer het kanaal depolarisatie van de zenuw waarneemt, gaat de poort open en stroomt er natrium het cytoplasma binnen, dat daar een voltageverandering teweegbrengt en dezelfde respons opwekt in naastliggende kanalen. Op het moment dat het membraan volledig gedepolariseerd is, dat is als de zenuwimpuls voorbij is, vindt er een uitrekking van het eiwit plaats in het cytoplasma, waardoor het kanaal zich sluit. Zo wordt verdere depolarisatie voorkomen totdat het rustpotentiaal in het membraan door de natriumpomp is hersteld. Wanneer een impuls het einde van een neuron bereikt, moet het signaal over de synaptische spleet worden getransporteerd. In veel cellen wordt de overdracht beïnvloed door het uitscheiden van een neurotransmitter, vaak acetylcholine, een klein biomolecuul. Het acetylcholine accumuleert zich in speciale membraanblaasjes in de zenuwcel. Terwijl een blaasje zich vult met neurotransmitter, wordt het door het cytoplasma door een speciaal eiwit, synapsine genaamd, getransporteerd naar de synaps. Dit eiwit “wandelt” langs microtubuli-snelwegen van het cytoskelet naar het membraan van het synapsoppervlak, het synapsblaasje met zich meedragend.

Een trilobiet uit de Hamar Laghdad Formatie in Marokko.

Het membraan van het synapsblaasje bevat verschillende eiwitten die nergens anders in de cel voorkomen. Twee van deze eiwitten worden aangeduid met de technische namen synaptobrevine en synaptotagmine. Synaptobrevine bindt zich aan een complex van eiwitten dat op zijn beurt bindt aan syntaxine, een eiwit in de celmembraan. Syntaxine entert het blaasje met acetylcholine aan het synaptisch membraan. Synaptotagmine kan aan twee zijden calciumionen aan zich binden. In de afwezigheid van calcium, bindt synaptotagmine zich aan het eiwitcomplex waardoor het blaasje verhinderd wordt de inhoud vrij te geven. Wanneer een impuls in de buurt van de synaps aankomt, gaan de calciumkanalen open (zoals de natriumkanalen met voltagepoorten die hierboven beschreven zijn), waardoor calcium het cytoplasma binnenkomt. Synaptotagmine bindt het calcium en staat toe dat fusie-eiwitten zich aan het complex binden. In dit stadium kan het membraan van het synapsblaasje fuseren met de celmembraan, waardoor acetylcholine vrijkomt in de synapsspleet. De zenuwimpuls wordt overgedragen of voortgezet naar de aanliggende neuron. Al deze reacties voor het transporteren van een zenuwimpuls gebeuren in milliseconden.

Cellen bevatten vele soorten cytoplasmablaasjes. Elk blaasje heeft, naast de normale componenten van membraaneiwitten ook een speciaal eiwit genaamd Rab, dat het blaasje naar de juiste bestemming begeleidt, zoiets als een adreslabel. Deze adreslabels worden toegevoegd als het blaasje wordt gemaakt. Zij worden op de plaats van bestemming “gelezen”. Als het blaasje de juiste bestemming heeft bereikt, blijft het intact. Als dat niet het geval is, wordt het de andere richting opgestuurd. Het synapsblaasje moet ook een correct adreslabel hebben om effectief te zijn. Andere cytoplasma-eiwitten, clathrine genaamd, sporen een leeg blaasje op en omringen het met een eiwitkooi, zodat het membraan niet uit elkaar valt en de eiwitten die erin zitten niet verloren gaan. Het lege blaasje blijft ingesloten in de clathrinekooi totdat het weggevoerd is van het synapsmembraan naar het cytoplasma, om daar opnieuw gevuld te worden. Dit proces, beschreven in de meest basale details, komt algemeen voor in alle dieren met een zenuwstelsel, van de eenvoudigste ongewervelden tot de mens. Omdat dit proces een erg gecompliceerd mechanisme voorstelt dat in zowel insecten als mensen voorkomt, is de logische veronderstelling dat in trilobieten zenuwen en synapsen op dezelfde manier werkten. Aldus hadden de vroegste complexe, multi-cellulaire dieren de elementen van een zenuwstelsel die we vinden in moderne insecten en mensen.

Ontwikkelingsbiologie van insecten (en trilobieten)

Dankzij de recente vooruitgang in de kennis van de moleculaire ontwikkelingsbiologie, is het mogelijk om een groot deel van de complexe processen die plaatsvinden in een eicel van een moeder trilobiet tot een nakomeling te herleiden. Trilobieten behoren tot hetzelfde klasse als moderne insecten, zodat de overeenkomstige vorming van de karakteristieke metamorfose in een insect als de fruitvlieg Drosophila bestudeerd kan worden. Omdat dit insect erg klein is, is het heel onpraktisch dat een volledig functionerende, gevleugelde nakomeling uit een enkel bevrucht ei komt. De strategie van veel insecten is om een ei te leggen, waaruit een stadium komt dat we een rups of een larve noemen. Een larve is gewoon een groter “ei” in ontwikkeling, met poten en een mond om voedsel in te slaan en uiteindelijk een volwassen vorm te produceren. Diep in de verborgenheden van elke rups zit het embryonaal zaad van een volledig volwassen organisme (imago). Deze speciale weefsels, imaginaalschijven genaamd, blijven slapend tot het popstadium, wanneer het lichaam van de rups oplost en de imaginaalschijven zich ontwikkelen tot de verschillende delen van het volwassen dier. Dit is op zichzelf ook een complex proces, maar de volgorde van gebeurtenissen die leiden tot de formatie van de imaginaalschijven geeft opmerkelijke inzichten in de complexiteit die, in alle redelijkheid geconcludeerd, aanwezig moeten zijn geweest in trilobieten. Terwijl een insectenei nog in het ovarium zit, vindt reeds de verdeling van speciale eiwitten plaats in het cytoplasma. Deze eiwitten komen uit de kern van de eicel of van de omringende moedercellen in het ovarium. Na de bevruchting, worden extra series van genen geactiveerd, die in specifieke delen van het bevruchte ei, andere regulerende eiwitten produceren. De ruimtelijk asymmetrische verdeling van de ontwikkelingseiwitten vormen een vroege embryo waarin elke cel een unieke combinatie van regulatoren heeft. De balans van deze ontwikkelingsgenregulatoren bepalen welke genen geactiveerd worden en welke onderdrukt worden in elke cel. Deze asymmetrie bepaalt op zijn beurt de kop-staartoriëntatie en andere differentiaties langs de lichaamsas.

“Genetische studies in Drosophila hebben uitgewezen dat wanneer de ontwikkelingsgenen zijn gemuteerd, zij niet alleen een enkele verandering produceren, zoals de kleur van het oog, maar grote en lethale effecten in de bouw van het lichaam.”

Genetische studies in Drosophila hebben uitgewezen dat wanneer de ontwikkelingsgenen zijn gemuteerd, zij niet alleen een enkele verandering produceren, zoals de kleur van het oog, maar grote en lethale effecten in de bouw van het lichaam. Bijvoorbeeld, een enkele mutatie in een van zulke genen maakt dat de poten groeien waar normaliter de antennes verschijnen; andere veroorzaken een extra lichaamssegment, compleet met extra vleugels. Het uitgebreide regulatornetwerk verbindt de activiteit van elk van deze ontwikkelingsgenen met honderden andere specifieke genen. Onderzoekers hebben ontdekt dat genen die de ontwikkeling van de fruitvlieg controleren erg in structuur en activiteit lijken op die welke de ontwikkeling van vertebraten reguleren en dat de genen vaak analoge delen van de embryo’s van vliegen en mensen controleren. Aldus kan gesteld worden, dat deze genengroepen, aanwezig in vliegen en in mensen, ook aanwezig moeten zijn geweest in trilobieten. Latere studies hebben de plaats aangetoond van sommige van deze genen op het chromosoom van de Drosophila. Toen de hoofdgroep van regulatorgenen (HOM-C genen), die de kop-staartpolariteit en de axiale ontwikkeling in het Drosophila-embryo bepalen, waren ontdekt en in kaart waren gebracht, vonden onderzoekers onverwachts dat deze op het chromosoom in dezelfde kop-staart volgorde lagen als de delen van de anatomie waarvan zij de ontwikkeling bestuurden (co-lineariteit). Er is geen duidelijke functionele reden voor deze correlatie van ruimtelijke rangschikking en het zou onwaarschijnlijk zijn als de verschillende onderdelen van het organisme zich middels toeval in ver uit elkaar liggende tijdsperioden hadden ontwikkeld.

Meer recente onderzoeken hebben het bestaan aangetoond van homologe typen van regulatorgenen, die verantwoordelijk zijn voor de kop-staartorganisatie van de lichamen van vertebraten, inclusief mensen. Deze genen, die Hox-genen worden genoemd, lijken erg veel op de corresponderende genen in Drosophila (voor sommige homoïde genen is de overeenkomst tussen mens en Drosophila 98%), en zij liggen op het menselijke chromosoom in dezelfde volgorde als op dat van de fruitvlieg. De veronderstelling van een gemeenschappelijke oorsprong wordt binnen de evolutiebiologie erg waarschijnlijk geacht. En weer moeten we concluderen dat het waarschijnlijk is, dat deze complexe organisatie, tezamen met de ingewikkeldheid die al is beschreven voor het gedrag van de eukaryote cel, het functioneren van de synaps van de zenuwcel en alle andere miljarden complexe ontwikkelings- en functionele processen, op hun plek waren in de metazoë trilobieten in het Cambrium, enkele van de vroegst bekende multi-cellulaire levensvormen.

Het oog van de trilobiet

Vanwege de kritische functies en complexe organisatie is het oog in heel de gedocumenteerde geschiedenis een verwondering opwekkend object geweest. Recentelijk ontdekte eigenschappen van de vroege ogen van trilobieten, die hetzelfde zijn als die in moderne insecten, tonen “een ongekende prestatie van functie-optimalisatie.”⁵ De lens in elk individueel ommatidium, of facet, van het samengesteld oog is opgebouwd uit een enkel calcietkristal (calciumcarbonaat), met de optische c-as van het kristal in lijn met de optische as van de lens. Dit ontwerp presenteert een ongewoon probleem voor de trilobiet, omdat een simpele, dikke sferische lens van calciet niet in staat kon zijn licht in een coherent beeld te vertalen. Maar deze lagere tot midden Paleozoïtische trilobieten hadden een uniek optisch systeem, onbekend in andere soorten, dat dit probleem oplost.⁶ Het optisch systeem is een biconvexe lens, bestaand uit een combinatie van twee lenzen met verschillende refractie-indexen. Het contactoppervlak van deze twee lenzen, wordt een Huygens-oppervlak⁹ In het originele artikel wordt aan de linkerzijde getoond hoe het licht in een coherent beeld wordt gebundeld door de biconvexe lens; aan de rechterzijde wordt getoond hoe het beeld zonder de lens vervaagt. Levi-Setti verklaart: “Het besef dat trilobieten zulke ontwerpen een miljard jaar geleden ontwikkelden en gebruikten, maakt de schok zelfs nog groter. En een laatste ontdekking – dat het refractievlak tussen de twee lenselementen in een trilobietenoog ontworpen was in overeenstemming met de optische constructies die Descartes en Huygens uitdachten in het midden van de zeventiende eeuw, grenst aan complete sciencefiction.”¹⁰

“De betekenis van de biconvexe lens van latere trilobiete ommatidia verdient een nadere uitleg, omdat er geen beter voorbeeld van intelligent ontwerp bestaat.”

De betekenis van de biconvexe lens van latere trilobiete ommatidia verdient een nadere uitleg, omdat er geen beter voorbeeld van intelligent ontwerp bestaat. Levi-Setti stelt verder: “Wanneer wij mensen een optisch element ontwerpen, plakken we soms twee lenzen met verschillende refractie-indexen aan elkaar, als een manier om bepaalde lensdefecten te corrigeren.”¹¹ Er is geen twijfel over dat zulke elementen in camera’s, verrekijkers en telescopen intelligent ontworpen zijn en Levi-Setti concludeert in het geval van het trilobietenoog: “Het ontwerp van het trilobietenoog heeft het niveau van een patentaanvraag.”¹² Wanneer zo een biconvexe lens in de natuur wordt gevonden, verlangt de logica dat intelligent ontwerp een rol moet spelen bij het verklaren van het ontstaan ervan. Levi-Setti vervolgt: “Wat we zouden willen horen, om onze Darwinistische opvoeding¹³ tevreden te stellen, is dat om te overleven zich nieuwe visuele structuren ontwikkelden als gevolg van nieuwe omgevingsdruk.”¹⁴ Als een mogelijkheid suggereert hij dat het “de trilobiet in staat stelde in de diepte van de zee, in de schemerlicht of in troebel water te zien.”¹⁵ Hij voegde er als ingebeelde voordelen aan toe, dat zij een betere herkenning van en respons op plotseling gevaar mogelijk maakten en dat “het paren bewijsbaar effectiever zou verlopen bij een scherper zicht.”¹⁶ De vroegste trilobieten missen de hoogontwikkelde lens die hierboven beschreven is, maar hadden ogen die duidelijk meer leken op die van moderne insecten. Er zijn geen tussenvormen gevonden in het fossiele verslag. Wanneer de Huygenslens voor het eerst in trilobiet verschijnt, is deze volledig functioneel.

Het regulatormechanisme van de ontwikkeling in het vroege trilobietenoog zou inderdaad complex moeten zijn geweest, omdat naar schatting 2.500-5.000 genen betrokken blijken te zijn bij het ontwikkelingsproces van het insectenoog.¹⁷ Het ommatidium, of individuele facet, van een samengesteld oog zoals dat van de Drosophila, bestaat uit een cluster van acht cellen, waarvan er zeven zich ontwikkelen in lichtreceptoren. Een van deze retinacellen, R7 genaamd, is verantwoordelijk voor het ontvangen van ultraviolet licht (UV). Intensieve bestudering gedurende een aantal jaren, heeft uitgewezen dat het pad van een ongedifferentieerde cel naar een hoogontwikkelde UV-detectiecel een ingewikkelde cascade van interacties volgt. Het membraan van de R7-cel bevat een speciaal eiwit dat receptor tyrosine kinase, of RTK heet. RTK heeft actieve delen aan beide zijden van het membraan, binnen en buiten de cel. De externe RTK kan samen met een ander RTK-molecuul en een specifiek activerende component een lichtdimmend effect hebben. Het interne deel van elk RTK-molecuul bevestigt met behulp van een enzym drie fosfaatgroepen aan het partnermolecuul. Het gefosforesceerde RTK bindt zich vervolgens aan een ander eiwit, GRB2, en wordt geactiveerd om een ander eiwit, Sos genaamd, aan zich te binden. Het Sos-GRB2-RTK-complex kan daarna interactie aangaan met een kritisch membraangebonden eiwit, dat Ras wordt genoemd. Ras wordt van het membraan losgemaakt en in het cytoplasma activeert het een enzym dat Raf heet. Geactiveerd Raf is in staan om een ander enzym, MEK, aan zich te binden. MEK op zijn beurt, activeert een laatste cytoplasmatisch enzym, MAP kinase, dat uiteindelijk DNA-bindende eiwitten activeert en andere cruciale cellulaire eiwitten om de oriëntatie van de celdifferentiatie te veranderen. De cel kan nu een normale R7-cel worden. Fundamenteel dezelfde processen worden gevonden in de cellen van alle multi-cellulaire eukaryote organismen, en verondersteld ook in de trilobiet en ook (met kleine verschillen) in de eencellige eukaryoten, gist en protozoa.

“Het regulatormechanisme van de ontwikkeling in het vroege trilobietenoog zou inderdaad complex moeten zijn geweest, omdat naar schatting 2.500-5.000 genen betrokken blijken te zijn bij het ontwikkelingsproces van het insectenoog”

Recentelijk hebben manipulaties in een primair oogontwikkelingsgen, Eyeless (oogloos) genaamd, de groei van ogen op vleugels, poten, uiteinden van de antennes teweeggebracht. Een vergelijkbaar primair gen is gevonden in vertebraten, met ogen die compleet verschillen van insectenogen, en toch is het ontwikkelingsgen bijna identiek aan dat in Drosophila. Wanneer het geschikte gen van een muischromosoom (verondersteld wordt dat het in de mens op dezelfde manier werkt) in een vlieg wordt ingebracht, produceert het de gespecialiseerde vliegenogen waar het ook op het lichaam van de vlieg wordt geactiveerd. De twee genen zijn dermate overeenkomstig, dat het zoogdiergen de ontwikkeling van een insectenoog teweeg kan brengen. Deze redenatie leidt tot de conclusie dat hetzelfde systeem van genen, dat de ontwikkeling van het oog stuurt, functioneerde in de vroegste trilobieten. Steeds vaker worden ontwikkelingspaden gevonden die door een breed spectrum aan organismen worden gedeeld. Vele hiervan zullen hoogstwaarschijnlijk aanwezig zijn geweest in de trilobiet. Genen die bijvoorbeeld verantwoordelijk zijn voor de organisatie van de menselijke voor-achteras zijn ontdekt door de genen van Drosophila te gebruiken als moleculaire sondes. Genen die verantwoordelijk zijn voor de organisatie van het menselijk brein tijdens de embryonale fase, zijn ontdekt, met gebruikmaking van Drosophila genen.

Het oog, het achterste brein, het ruggenmerg, de loop van de zenuwbanen, de differentiatie van het skelet en de spieren van het hart, de respons op lichtperioden, de ontwikkeling van de vorm van weefsels door middel van selectieve celdood (apoptose), embryonale kartering, signaalcellen, en een veelvoud van andere “evolutionair bewaarde” processen kunnen ook als voorbeelden worden genoemd. Het ontwikkelingsgen dat Hedgehog wordt genoemd, stuurt de formatie van ledematen in de fruitvlieg, terwijl het vergelijkbare gen in de vertebraten, “Sonic Hedgehog”, de formatie van ledematen stuurt in alle bekende vertebraten, inclusief mens, muis, kip en vis. Het uitgebreide controlemechanisme komt in de ontwikkeling voor van alle bekende organismen met ledematen, en al deze processen waren hoogstwaarschijnlijk actief in de trilobiet.

Het probleem van complexiteit bij een van de vroegste metazoa

Met zorgvuldige overwegingen hebben we onze blik gericht op een paar voorbeelden die de complexiteit aantonen van levende eukaryote cellen, zenuwstelsel, ontwikkelingsprocessen en organen, die aanwezig waren in een van de eerste metazoa, de trilobiet. Deze werden genomen uit honderden andere voorbeelden die op gelijke wijze gebruikt zouden kunnen worden om een en ander duidelijk te maken. De trilobiet, nota bene een van de vroegste complexe dieren in het fossiele verslag, komt voor het eerst tevoorschijn in het Lage Cambrium.¹⁸ Trilobieten zijn geleedpotigen, van dezelfde stam als moderne insecten. De cellen van trilobieten delen op dezelfde manier als elke moderne eukaryote cel. De moleculaire mechanismen waren alle op hun plek, alle functioneerden zij zoals ze vandaag de dag in insecten doen. De trilobieten hadden een zenuwstelsel dat net zo complex was als dat in moderne insecten. De synapsen in het zenuwstelsel van trilobieten functioneerden precies zoals de synapsen in alle moderne organismen. Het complexe systeem van ontwikkeling van levensvormen met een brein was reeds aanwezig en het functioneerde. De ogen van trilobieten manifesteren alle complexiteit en ontwikkelingsintegriteit van moderne vormen. Hun ogen waren ontwikkeld door processen die niet alleen hetzelfde zijn als die van andere geleedpotigen, maar ook als die van vertebraten, inclusief de mens. Hetzelfde zouden we kunnen vertellen over bijvoorbeeld zwempoten en kieuwen, poten, antennes en ingewikkelde weefselvormen. Trilobieten en alle andere levensvormen verschijnen op het toneel als volledig gevormde, volledig functionerende organismen.

“Omdat de complexiteit die zojuist is beschreven volledig functioneel aanwezig was in een van de eerste multi-cellulaire dieren die we in het fossiele verslag tegenkomen, kan de vraag gesteld worden: Waar komt deze complexiteit vandaan?”

Omdat de complexiteit die zojuist is beschreven volledig functioneel aanwezig was in een van de eerste multi-cellulaire dieren die we in het fossiele verslag tegenkomen, kunnen de vragen gesteld worden: Waar komt deze complexiteit vandaan? Waar en wanneer heeft evolutie plaatsgevonden? Er is geen onweerlegbaar bewijs van enige vroegere vormen waaruit zij zouden kunnen worden afgeleid. Conway Morris, concludeert in een discussie over de stappen die zouden kunnen hebben geleid tot de echte geleedpotigen (de stam waartoe de trilobieten behoren): “Dit alles is inderdaad erg speculatief, doet meer vragen oprijzen dan dat het antwoorden oplevert.”¹⁹ Bovendien, er is geen bewijs voor het bestaan van een mechanisme in biologische systemen voor het toevoegen van informatie aan complexe systemen.²⁰ Te stellen dat zij voortkomen uit Precambrische vormen die niet bewaard zijn gebleven omdat ze geen harde delen hadden, is argumenteren vanuit het ontbreken van bewijs. Er zijn immers wel op diverse locaties fossielen gevonden met bewaard gebleven zachte delen in sedimenten van het Cambrium en Bovenste Precambrium.²¹ Er is geen Precambrische evolutionaire opeenvolging die leidt naar de trilobiet, die door Darwinistische mechanismen kan worden bevestigd. Daarom is de conclusie, dat er geen Precambrische Darwinistische evolutie van trilobieten heeft plaatsgevonden.

Conclusie

De zojuist beschreven complexe biochemische systemen en de ingewikkelde orgaansystemen van de trilobiet zijn niet per toeval ontstaan. De Darwinistische mechanismen hebben niet gedemonstreerd actieve, causale factoren te zijn geweest, noch worden zij universeel beschouwd als redelijke, wetenschappelijke verklaringen van voor het in dit artikel beschreven fenomeen. Wanneer het wordt getoetst, is het resultaat niet meer effectief dan de poging van Levi-Setti, een verklaring te geven voor het ontstaan van de dubbele lens van de trilobieten. Onderzoek van deze systemen van de trilobiet klaagt de onvolkomenheden van de Dawinistische evolutietheorie aan. Dit kan verklaren waarom sommige evolutionistische schrijvers zorgvuldig de plotselinge verschijning van de eindeloze reeks van complexe systemen vermijden, wanneer ze een boek schrijven over de vroegste levensvormen. Hun houding lijkt te zijn: “Als het er is, moet evolutie in staat zijn geweest het tot stand te brengen.” Toch hebben we gezien dat uit een zorgvuldige overweging van de bewijzen dat de oorsprong van de complexe biochemische systemen en ingewikkelde orgaansystemen van trilobieten, en in het verlengde daarvan, van biologische mechanismen in het algemeen, niet kunnen worden verantwoord door de Darwinistische evolutie (een verlenging van een naturalistische filosofie, waarin er geen plaats is voor een Scheppende Intelligentie). Wanneer Darwinistische evolutie wordt gebruikt als een verklaring voor het bestaan van complexe levenssystemen, wordt het een filosofisch en zelfs een quasireligieus gezichtspunt, aangehangen door hen die wensen dat de wereld geen Ontwerper heeft.

Terwijl ontwerp en de doelen ervan redelijkerwijs kunnen worden afgeleid uit de biologische data die in dit artikel zijn gepresenteerd en terwijl ontwerp logischerwijs het handelen van een intelligente ontwerper impliceert, kunnen het ontwerpend vermogen en de mechanismen die gebruikt zijn door de ontwerper niet op wetenschappelijke manier geïdentificeerd worden. We hebben weinig tot geen conceptuele instrumenten waarmee we het ongrijpbare concept van intelligentie in de biologie kunnen identificeren, zodat het kan worden bestudeerd en gekarakteriseerd. De manier, het mechanisme, de plek, het domein of de modus operandi van intelligentie in de biologie zijn onbekend. Het raakvlak tussen intelligentie en de materiële wereld blijft een mysterie.

Er zijn op z’n minst twee mogelijke benaderingen om intelligent ontwerp te bestuderen. Ten eerste, kan iemand postuleren dat er een intrinsieke, doelgerichte en functionele logica is in organismen die net zo reëel en objectief is als de natuurkundewetten. De natuur en oorsprong van deze logica en de rol ervan in het teweegbrengen van veranderingen in de biologische wereld zou de focus van studie moeten zijn. Deze benadering plaatst ontwerp regelrecht in de natuurlijke orde. De tweede benadering zou het bovenstaande kunnen toegeven, maar beweert daarnaast dat de ontwerper handelde in de natuur en gedurende de geschiedenis van het leven in het universum om bepaalde doelen te verwezenlijken. Deze benadering zou toegeven dat het erkennen van een Intelligent Ontwerper en de manier van handelen buiten de competentie van de wetenschap ligt en benaderd moet worden via interdisciplinaire methoden en concepten van theologie en filosofie. Inderdaad, wanneer iemand verder doordringt in de veronderstelling van ontwerp en doel, verlaat hij het domein van de wetenschap en treedt hij binnen in dat van filosofie en theologie. De doelstellingen van de Intelligente Ontwerper zou de focus van studie zijn en hun effect op de geschiedenis van het leven in het universum zouden in overweging worden genomen. Het is duidelijk dat dit onderzoeksveld rijp is voor verdere bestudering door wetenschappers, filosofen en theologen binnen het kader van de judeo-christelijke traditie.

Terwijl de auteurs ook geloven dat intelligent ontwerp zijn oorsprong vindt in het brein van een Superieur Intelligente Ontwerper, de christelijke God en tot uiting komt als onderdeel van Gods doel met het universum, is dit geloof niet essentieel voor de studie naar Intelligent Ontwerp als een wetenschappelijke theorie. De trilobiet laat zien dat Ontwerp een redelijke verklaring is, en het is daardoor aan te bevelen voor wetenschappelijke studie door zowel gelovige als ongelovige.

Erkentelijkheid

De auteurs wensen Joy Chadwick te bedanken voor haar onmisbare hulp bij het voorbereiden van het manuscript voor publicatie.

Aanvullende referenties

E. Boncinelli, A. Simeone, A. La Volpe, H. Faiella, D. Acampora, and L. Scotto, “Human cDNA Clones Containing Homeobox Sequences”, Cold Spring Harbor Symposium, Quantitative Biology 50 (1985): 301-6.
J. P. Grotzinger, S. A. Bowring, B. Z. Saylor, and A. J. Kaufman, “Biostratigraphic and Geochronologic Constraints on Early Animal Evolution”, Science 270 (1995): 598-604.

Dit artikel is met toestemming van de auteur vertaald en overgenomen uit Perspectives on Science and Christian Faith. De volledige bronvermelding luidt: Chadwick, A.V., DeHaan, R.F., 2000, The Trilobite: Enigma of Complexity. A Case for Intelligent Design, Perspectives on Science and Christian Faith 52 (4): 233-241. (PDF).

1. Radiometrie betekent het meten van de geologische tijd op basis van het verval van radioactieve elementen.
2. De redenering dat studies van moleculaire kenmerken in hedendaagse dieren ons iets kunnen vertellen over de moleculaire kenmerken van oude organismen wordt ondersteund door Harold J. Morowits, een biofysicus, die geschreven heeft over de erg vroege protocellen. Hij zegt: “In de praktijk, hebben de outputs van metabolisme zowel een universeel als een specifiek karakter … Binnen de universele kern van de metabolische kaart, kunnen we veronderstellen dat we kennis vergaren over 3,7 miljard jaar oude, of zelfs oudere biochemie … we bestuderen de biochemie van de universele voorouder” (Beginnings of Cellular Life: Metabolism Recapitulates Biogenesis [New Haven: Yale University Press, 1992], 51).
3. J. S. Levinton, G. Wray, and L. Shapiro, “Molecular Evidence for a Deep Precambrian Divergence of Animal Phyla. I. Introduction and Regression Approach”, Geological Society of America annual meeting, Denver, CO, Abstracts with Programs, 28:7 (1996): A-52.
4. G. Wray, J. S. Levinton, and L. Shapiro, “Molecular Evidence for a Deep Precambrian Divergence of Animal Phyla. II. Relative Rate Tests and Implications,” Ibid.; and G. A. Wray, J. S. Levinton, and L. H. Shapiro, “Molecular Evidence for Deep Pre-Cambrian Divergences Among Metazoan Phyla”, Science 274 (1996): 568-73.
5. De nucleaire fysicus Riccardo Levi-Setti (directeur van de Fermilab van de Universiteit van Chicago) en autoriteit op het gebied van trilobieten, heeft een diepgaande studie gedaan naar de ogen van de trilobiet en daarover gerapporteerd in zijn boek: Trilobites, 2d ed. (Chicago: The University of Chicago Press, 1993).
6. Levi-Setti, Trilobites, 29-74.
9. De optische principes die de trilobieten gebruikten, zijn door Huygens (en Descartes) in de zeventiende eeuw uitgewerkt, maar de trilobietenlens werkte volmaakt goed, lang voordat de Nederlandse wiskundige het voor zichzelf op een rij had gezet.⁷ genoemd. De biconvexe lens vereiste een exacte oogvorm van de trilobiet om het licht op correcte manier te bundelen op de receptoren.⁸Levi-Setti, Trilobites, 55.
10. Ibid., 54.
11. Ibid., 44.
12. Ibid., 57.
13. De eerlijkheid van Levi-Setti is bewonderenswaardig. Hij geeft zelf toe dat het zijn persoonlijke ontwikkeling is geweest, die hem ertoe geleid heeft te zoeken naar een evolutionaire verklaring. In plaats van te zoeken naar een nieuwe verklaring heeft hij geprobeerd de data in een evolutionair kader te wringen.
14. Ibid., 59.
15. Ibid.
16. Ibid., 66.
17. G. Rubin, “Secrets in the Fly Eye”, Discover 17:7 (July 1996): 110.
18. Het Lage Cambrium wordt soms gedefinieerd als het punt in de geologische kolom waar de eerste trilobiet verschijnt.
19. S. Conway Morris, The Crucible of Creation (New York: Oxford University Press, 1998), 184.
20. L. Spetner, Not By Chance (New York: Judacia Press, 1997).
21. S. Bengston and Y. Zhao, “Fossilized Metazoan Embryos from the Earliest Cambrian”, Science 277 (September 12, 1997): 1645-48; S. Xiao, Y. Zhang, and A. H. Knoll, “Three-dimensional preservation of algae and animal embryos in Neoproterozoic phosphorite”, Nature 391 (February 5, 1998): 553-57; C.-W. Li and J.-Y. Chen, “Cambrian Sponges with Cellular Structures”, Science 279 (February 6, 1998): 879-82.