Evolutionisten spreken ons er vaak op aan dat we Darwinistische evolutie “willekeurig” noemen. Zij wijzen op het feit dat natuurlijke selectie, de kracht die de trein zou aandrijven, altijd meer “geschikte” organismen selecteert, en dus niet willekeurig is. Dat is echter maar een deel van het verhaal, en om te begrijpen waarom evolutie inderdaad willekeurig genoemd kan worden, moet de rest verteld worden.

Evolutie kan worden beschouwd als bestaande uit vier delen. Het eerste deel, het koren op de molen, is het proces waarbij mutaties worden gegenereerd. Over het algemeen wordt aangenomen dat dit een willekeurig proces is, met enkele kanttekeningen. Veranderingen van enkele basen treden min of meer willekeurig op, maar er is een zekere scheefheid ten aanzien van welke basen door welke worden vervangen. Andere soorten mutaties, zoals deleties, herschikkingen of recombinaties (waarbij DNA tussen chromosomen wordt uitgewisseld), komen vaak in hotspots voor, maar niet altijd. Het netto-effect is dat mutaties optreden zonder rekening te houden met wat het organisme nodig heeft, maar higgledy-piggledy. In die zin is mutatie willekeurig

Het volgende deel, de toevallige drift, is als een worp met de dobbelsteen die beslist welke veranderingen behouden blijven en welke verloren gaan. Zoals de naam al aangeeft, is dit proces ook willekeurig, het resultaat van toevallige gebeurtenissen, en zonder rekening te houden met het nut voor het organisme. De meeste mutaties gaan verloren, vooral als ze pas ontstaan, gewoon omdat hun gastorganismen zich niet voortplanten of sterven door oorzaken die niets met genetica te maken hebben. Het kan ook gebeuren dat nieuwe mutaties worden gecombineerd met andere mutaties die schadelijk zijn, en zo worden geëlimineerd.

De toevallige effecten van drift zijn groot genoeg om natuurlijke selectie te overweldigen in organismen met kleine kweekpopulaties, zeg minder dan een miljoen. Nieuwe mutaties worden niet snel genoeg geboren om te ontsnappen aan verlies door drift. Er is een fractionele drempel in de populatie die moet worden overschreden voordat een nieuwe mutatie “vast” kan worden, dat wil zeggen, universeel aanwezig in elk individu. Een nieuwe mutatie gaat in het algemeen verloren door drift voordat die populatiedrempel wordt overschreden.

Het derde deel, natuurlijke selectie, is niet willekeurig. Het werkt om gunstige veranderingen te behouden en schadelijke te elimineren. Men kan zeggen dat het gericht is. Maar er zijn verschillende voorbehouden. Gunstige mutaties zijn zeldzaam, en meestal slechts zwak gunstig, dus de effecten van natuurlijke selectie zijn meestal niet zo sterk. De meeste veranderingen leveren slechts een gering voordeel op.

Bovendien kan het gebeuren, en gebeurt het vaak, dat een “gunstige” mutatie gepaard gaat met het breken van iets, hetgeen een verlies van informatie betekent, en een verlies van potentiële verbetering. Deze breuk kan in alle opzichten onomkeerbaar zijn. Het eerste voorbeeld in de menselijke evolutie is dat van sikkelcelziekte. Sikkelcelziekte wordt veroorzaakt door een mutatie in het hemoglobine-gen dat rode bloedcellen resistent maakt tegen de malariaparasiet. In één kopie is het kapotte gen gunstig (het verhoogt de weerstand tegen malaria), maar wanneer er twee kopieën aanwezig zijn (beide chromosomen dragen de mutatie), zijn de rode bloedcellen misvormd en veroorzaken ze pijnlijke verzwakking. Het gebroken gen is in feite functioneel slechter dan zijn normale versie, behalve wanneer malaria aanwezig is.

Dit brengt een belangrijk punt naar voren. Natuurlijke selectie selecteert niet altijd dezelfde mutaties. Het milieu bepaalt welke mutaties worden begunstigd. Zo begunstigt natuurlijke selectie individuen met één kopie van het sikkelcelgen wanneer malaria aanwezig is, maar werkt tegen het sikkelcelgen wanneer malaria afwezig is. In deze context meandert selectie dus over een fluctuerend landschap van verschillende criteria voor wat gunstig is en wat niet. Nu is het gunstig om de sikkelcel eigenschap te dragen, nu is het dat niet. Verschillende populaties worden op verschillende momenten bevoordeeld. In die zin zou je kunnen zeggen dat selectie ook een toevalscomponent heeft, want slechts zelden is selectie sterk en eenrichtingsverkeer, waarbij altijd dezelfde mutatie wordt bevoordeeld.

We zien deze variatie in selectie bij een ander voorbeeld, de evolutie van vinkensnavels op de Gal�pagos Eilanden. Bij droogte wordt de voorkeur gegeven aan grote snavels, in natte jaren aan kleine snavels. Het weer fluctueert, en zo ook de snavelgrootte.

Subpopulaties kunnen eigenschappen verwerven, maar door de omgevingsvariatie worden de eigenschappen niet universeel. Bijvoorbeeld lactose-intolerantie – we dragen niet allemaal de versie van het gen dat ons in staat stelt lactose te verteren als volwassenen. Tenzij plotseling iedereen in de wereld kaas moet eten als een belangrijk deel van zijn dieet, zal lactose-intolerantie niet uit onze bevolking verdwijnen.

Er is een speciale manier waarop evolutie kan plaatsvinden – een plotselinge bottleneck in de bevolking zal de neiging hebben om de eigenschappen vast te leggen die in die bevolking overheersen. Stel dat een nucleaire holocaust iedereen uitroeit behalve de Zweden. Het gen dat lactose verteert zou bijna zeker vast komen te liggen, net als blond haar, blauwe ogen en andere Scandinavische eigenschappen, op voorwaarde dat ze kaas aten en op hoge breedtegraden leefden. Totdat zich nieuwe mutaties in nieuwe milieus voordoen, zou dat het geval blijven.

Nu weet u meer over de populatiegenetica van de evolutie dan u voor mogelijk hield. De som van al deze factoren is wat verantwoordelijk is voor evolutie, of verandering in de tijd. Mutatie, drift, selectie en milieuveranderingen spelen allemaal een rol. Drie van deze vier krachten zijn willekeurig, zonder rekening te houden met de behoeften van het organisme. Zelfs selectie kan willekeurig zijn in zijn richting, afhankelijk van de omgeving.

Dus vertel me. Is evolutie willekeurig? De meeste van de processen die aan het werk zijn, zijn dat zeker. De evolutie zal zeker geen gestage vooruitgang boeken in één richting zonder dat er een andere factor meespeelt. Wat die factor kan zijn, valt nog te bezien. Persoonlijk denk ik niet dat er een materiële verklaring zal worden gevonden, omdat elk proces dat de evolutie op een doelbewuste manier kan sturen een doelbewuste ontwerper nodig heeft om het te creëren.

Image credit: David Adam Kess (Eigen werk) , via Wikimedia Commons.