Michael Behe is een van de wetenschappers die de afgelopen decennia in de Verenigde Staten een voortrekkersrol heeft vervuld in het ontwikkelen van het idee van Intelligent Design, de gedachte dat er processen en structuren in de biologie waargenomen worden, die zeer complex zijn. Deze structuren, in detail beschouwd, zijn dermate complex, dat ze niet door veel kleine opeenvolgende stappen van mutatie en selectie kunnen zijn ontstaan. Ze hebben een zogenoemd onherleidbare complexiteit. Voor hun functioneren is een aantal verschillende onderdelen nodig die precies op elkaar inwerken. Als een van die onderdelen ontbreekt, dan werkt het proces niet meer. Dergelijke processen kunnen dus niet geleidelijk van de grond af worden opgebouwd, omdat dan niet alle onderdelen aanwezig zijn, en er dus geen functie is die verder zou kunnen worden geperfectioneerd. Behe gebruikt als eenvoudig voorbeeld van onherleidbare complexiteit het voorbeeld van de muizenval. De complexiteit van de muizenval is natuurlijk veel en veel geringer dan die van processen in de natuur, maar als voorbeeld werkt het goed. Het voorbeeld is uitgebreider besproken in een eerdere bijdrage over Intelligent Design op deze website.
John McDonald is een van de opponenten van Behe. Hij heeft enkele filosofische vragen bij het concept van Intelligent Design. Hij stelt met betrekking tot Behe:
“The fact that one person can’t imagine something [dat onherleidbare complexiteit door macro-evolutie is ontstaan, E.] doesn’t mean it is impossible, it may just mean that the person has a limited imagination.”
Met deze opmerking suggereert McDonald dat voor het aanhangen van macroevolutie een grenzeloze verbeeldingskracht vereist. Als in de macro-evolutie de mate van verbeeldingskracht de norm is, is het terrein van de empirische wetenschap verlaten en dat van Casper en Hobbes bereikt. Behe had gezegd: “If any one of the components of the mousetrap (the base, hammer, spring, catch, or holding bar) is removed, then the trap does not function. In other words, the simple little mousetrap has no ability to trap a mouse until several separate parts are all assembled. Because the mousetrap is necessarily composed of several parts, it is irreducibly complex.”
Het doel van McDonald is aan te tonen dat de complexiteit van de muizenval wel degelijk te verminderen is met behoud van functie. Mocht hij daarin slagen, dan suggereert dat, dat de weg andersom, gestage opbouw van functie van eenvoudig naar complex, ook mogelijk is. In dat geval is de muizenval niet onherleidbaar complex. En natuurlijk is de duizelingwekkende complexiteit in de natuur dan ook een peulenschil. McDonalds artikel heet dan ook “A reducibly complex mousetrap.” Hij schrijft:
“I wish to point out that the mousetrap that Behe uses as an analogy CAN be reduced in complexity and still function as a mousetrap.”
Wens blijft wens
McDonald heeft een serie tekeningen gemaakt van muizenvallen waarbij hij tussendoor modificaties heeft aangebracht. Ik heb de serie nagetekend en de serie is bij dit artikel te bekijken. Wat McDonald doet, is de functie van het ene deel overhevelen naar het andere deel van de val en tegelijk het niet meer nuttige onderdeel van de muizenval verwijderen. Na verloop van tijd heeft hij een muizenval die uit slechts één onderdeel bestaat. Zo’n muizenval is in zijn ogen niet complex meer. Voor McDonald is complexiteit het aantal fysiek losse onderdelen, een getal dus. Laten we de tekeningen eens op volgorde bekijken. De eerste afbeelding is de oorspronkelijke muizenval van Behe. In de tekeningen van McDonald is deze muizenval enigszins verminkt, hierbij is hij weer in ere hersteld.
Eerste stap (tweede afbeelding).
Wat heeft McDonald hier gedaan? Hij heeft de ontspanningspal verwijderd. Nu kan hij de blokkeerpal niet op spanning houden! Als compensatie heeft hij het lokaas gebruikt als contragewicht. Door dat te doen, heeft hij één onderdeel uitgespaard. De complexiteit is niet verminderd maar verplaatst. Aan het lokaas worden nu veel hogere eisen gesteld dan daarvoor. De plaats, grootte, consistentie en het gewicht moeten nu precies afgesteld zijn om enerzijds de blokkeerpal naar beneden te houden en anderzijds bij het eten van de muis de blokkeerpal te activeren. De complexiteit is van de ontspanningspal overgebracht op het lokaas. Het is zeer moeilijk om deze val af te stellen en er een muis mee te vangen. Het ontwerp ontbeert minimale werkzaamheid. Merk op dat McDonald steeds genoodzaakt is om twee of meer gerichte veranderingen tegelijk aan te brengen. In ieder geval een modificatie en een compensatie niet na elkaar maar gelijktijdig: een teken van onherleidbare complexiteit, want in evolutie is dit uiterst onwaarschijnlijk.
Tweede stap (derde afbeelding)
Ook hier doet McDonald een aantal modificaties en compensaties in één stap, omdat kleine tussenstapjes geen werkzame muizenvallen opleveren. De blokkeerpal is verwijderd en deze functie is overgenomen door het vertikaal opgerichte stangetje, dat ervoor zorgt dat de klem niet naar beneden klapt. De functie van de ontspanningspal is overgenomen door de rand van het plankje. Als de muis de ontspanningspal over de rand manoeuvreert, klapt de klem naar beneden en de basis omhoog. Er is één onderdeel weggenomen, maar de complexiteit is niet verminderd. Toch mist deze muizenval minimale werkzaamheid. Afstellen is vrijwel onmogelijk en het activeren ook. Dat komt doordat de functie van ontspanningspal overgenomen is door een onderdeel dat er de geschikte eigenschappen voor ontbeert.
Derde stap (vierde afbeelding)
In dit geval modificeert McDonald weer een aantal delen van de muizenval in één keer. De klem wordt verwijderd en de functie van de klem wordt overgenomen door de veer te verlengen en op ongeveer dezelfde wijze te buigen, precies naar de rand van het plankje, als eerder het geval was met de klem. Als de arm van de veer niet verlengd wordt, is de ruimte tussen klem en plank nauwelijks groot genoeg voor een muizenstaart. Hier is weer één onderdeel verwijderd, maar de complexiteit blijft, want de functie wordt overgenomen door een ander onderdeel, dat er weer precies voor ontworpen is. Het ontwerp mist echter de minimale werkzaamheid.
Vierde stap (vijfde afbeelding)
Ten slotte is het plankje verwijderd en is de functie van het plankje overgenomen door de veer. Hiervoor moest de veer enkele modificaties ondergaan. Nu moet de veer zo gevouwen zijn dat deze naast de eigen originele functie ook de functie van het plankje, de klem, de blokkeerpal en de ontspanningspal in zich herbergt. De val ziet er eenvoudig uit, maar is in feite uiterst complex. Elk onderdeel is precies zo ontworpen, dat het de eigen functie kan vervullen. (Als het werkzaam zou zijn; een detail: de torsieveer in deze laatste afbeelding staat naar de verkeerde kant op spanning.)
McDonald is erin geslaagd om een mooie muizenval met minimalistisch design te creëren. Dit kon niet worden bewerkstelligd door opeenstapeling van kleine modificaties met werkende tussenvormen en het leidde niet tot een werkend eindproduct. Het meest verbazingwekkend is echter de observatie dat het eindproduct nog net zo complex was als het origineel. Complexiteit zit hem niet in het aantal onderdelen, maar in de interactie tussen functies. Een goede bioloog begrijpt dat.
Men kan zich afvragen hoe het komt dat de muizenval van McDonald, hoewel ook onherleidbaar complex en zorgvuldig samengesteld, toch niet werkzaam is. Ik zie twee oorzaken.
Ten eerste speelt het gegeven dat verschillende materialen verschillende materiaaleigenschappen hebben. Het ene materiaal heef meer stijfheid, terwijl het andere meer elastisch is. Dit maakt bijvoorbeeld dat een draad niet geschikt is om als basis te fungeren en dat verendraad minder geschikt is om als klem te fungeren dan het steviger oorspronkelijke draad. De klem van McDonald mist de stijfheid en stabiliteit van het plankje, de slagkracht van de klem en de uitgebalanceerde afstemming van de blokkeerpal en ontspanningspal.
Ten tweede is er bij het verwijderen van fysieke onderdelen twee keer ongemerkt een mechanisme verloren gegaan dat voor een goede werking van de muizenval nodig was. Het betrof twee keer een hefboomwerking. Bij de eerste stap werd de ontspanningspal gemodificeerd. De oorspronkelijke ontspanningspal werkte echter met een hefboomtechniek in combinatie met een scharnierfunctie, zodat een kleine kracht al in staat was om de wrijvingsweerstand te overwinnen en de werking van de blokkeerpal op te heffen. Bij de tweede stap werd het blokkeersysteem gemodificeerd en verdween de oorspronkelijke hefboomwerking van de blokkeerpal, waardoor met relatief weinig kracht de klem op spanning kon worden gehouden. We zien dus dat het negeren van twee onderdelen van het oorspronkelijke onherleidbaar complexe systeem ertoe leidt dat het nieuwe onherleidbaar complexe systeem onwerkzaam wordt. In onherleidbaar complexe systemen leiden kleine oorzaken (soms) tot compleet functieverlies.
Wat kunnen we van de serie muizenvallen van McDonald leren? Naar mijn mening het volgende:
1) De muizenval is wel te ontdoen van niet-essentiële elementen, maar niet van de delen die de val onherleidbaar complex maken. Zelfs een relatief simpel systeem als een standaard muizenval is onherleidbaar complex.
2) Het is moeilijk om een onherleidbaar complex systeem om te buigen tot een ander onherleidbaar complex systeem met dezelfde functie. Bij elke modificatie waarbij een functionaliteit van een onderdeel overgeheveld wordt naar een ander onderdeel, moet flink gesleuteld worden aan dat nieuwe onderdeel en aan het complete systeem. Tijdens het gesleutel moet het systeem blijven werken. Zie hier de parallel met het sleutelen aan een auto tijdens een autorit… Het systeem moet werkzaam zijn, want zonder minimale werkzaamheid is er geen selectie. En zonder selectie geen macro-evolutie.
3) Een modificatie waarbij een functie van een onderdeel naar een ander onderdeel verhuist, is evolutionair problematisch als de nieuwe functie nog niet adequaat uitgevoerd kan worden en tegelijkertijd het oude onderdeel opgeheven wordt. Het is als met een estafetteloop. Het vereist precieze afstemming bij de overdracht van het stokje. Een misstap is fataal.
4) Het voorbeeld van McDonald wordt gekenmerkt door een groot aantal missing links. Het past dus mooi bij de evolutietheorie.
5) Verlies van een kleine maar essentiële functionaliteit brengt het totale systeem in gevaar.
6) Het is makkelijk om een bepaalde functie over het hoofd te zien. Een biologisch systeem is complexer dan op het eerste gezicht lijkt.
7) Natekenen helpt om complexiteit te doorzien, het zorgt ervoor dat men moet kijken hoe het echt zit. Om deze reden maakt het tekenen van structuren vanouds deel uit van de studie biologie.
8) Het gaat om de details. Zo lang slechts een beroep gedaan wordt op het voorstellingsvermogen en het concept niet concreet wordt uitgewerkt, is alles mogelijk. De link met de werkelijkheid wordt dan echter gemist.
9) Een functie kan niet worden uitgevoerd door willekeurig welk onderdeel. Elk materiaal en helemaal elk biologisch materiaal heeft specifieke eigenschappen. Deze specifieke materiaaleigenschappen zijn onderdeel van de complexiteit.
PS: Het moet gezegd worden dat John McDonald ook nog een andere reeks muizenvallen heeft gemaakt waarbij hij probeerde op te bouwen van eenvoudig naar onherleidbaar complex. Hierbij is de eerste muizenval wel zeer eenvoudig en ook onwerkzaam. Daaropvolgende versies zijn complexer maar veelal ook onwerkzaam. Het commentaar dat hierboven voor de serie muizenvallen is weergegeven, is gedeeltelijk ook op de tweede serie van toepassing. Bij elke stap is er een specifieke afstelling van onderdelen, die niet valt te rijmen met het mechanisme mutatie en selectie. Het valt op dat McDonald zijn materiaalkennis niet geheel op orde heeft. Hij denkt dat een torsieveer krachtiger wordt naarmate het aantal windingen toeneemt. Het tegenovergestelde is het geval.
