Evoluce a evoluční teorie pro lékaře
I. Fakt, teorie, metoda

Súhrn

V roce 2009 uplynulo 200 let od narození Charlese Darwina a 150 let od vydání jeho nejznámějšího díla O vzniku druhů přírodním výběrem, neboli uchováním prospěšných plemen v boji o život. Soubor připravovaných statí, z nichž je tato první, se pokusí popsat, co evoluční teorie obnáší, jak se vyvíjela a co by o ní mohli vědět lékaři. Jestliže čteme výrok „evoluce je fakt, jehož výkladem je evoluční teorie“ je nutné, chceme-li předejít nedorozuměním, zabývat se jak pojmem fakt, tak pojmem teorie. Uvedený výrok užívá oba pojmy ve smyslu vědecký fakt a vědecká teorie. Úvodní stať se zabývá jejich obsahem i Darwinovou metodou.

Klíčová slova:
Darwin, biologická evoluce, evoluční teorie, vědecký fakt, vědecká teorie, Darwinova metoda.

Úvod

V roce 2009 uplynulo 200 let od narození Charlese Darwina a 150 let od vydání jeho nejznámějšího díla O vzniku druhů přírodním výběrem, neboli uchováním prospěšných plemen v boji o život (5). Darwin je tvůrce moderního výkladu vývoje a rozmanitosti života, evoluční teorie (6, 7). Měl řadu předchůdců. V průběhu následujících 150 let se evoluční teorie složitě vyvíjela do současné podoby a bude se vyvíjet dál.

Soubor připravovaných statí, z nichž je tato první, se pokusí pokud možno srozumitelně popsat, co evoluční teorie obnáší, jak se vyvíjela a co by o ní mohli, nebo snad měli vědět lékaři.

Výrok: „V biologii nemá smysl nic, není-li to ve světle evoluce“ (8) platí i pro medicínu.

Medicína, samozřejmě kromě mnoha jiných aspektů, se dá chápat i jako užitá biologie, o čemž svědčí rozšiřující se pojem biomedicína.

Pojmy „evoluce“ a „evoluční teorie“ doprovázejí od vydání Darwinova prvního díla nedorozumění, nepochopení, zkreslování, mylné výklady, zneužívání i setrvalá propagandistická kampaň odpůrců, především pak neznalost. Jestliže odpůrce evoluční teorie prohlašuje „jsem si jist, že z opice nepocházím“, má komicky nechtěnou pravdu. Lidé z opic nepocházejí, zato s nimi mají s nimi společné vývojové předky, stejně jako je mají s dnešními podobami života: například muškou octomilkou, rýží, huseníčkem rolním, ječmenem, zelenými řasami a Eschericha coli, jejichž genové sekvence byly zjištěny v DNA buněk lidského mozku (1). Lidé si často neuvědomují, že se evoluční teorie se nezabývá vznikem života ani vesmíru, přestože někteří autoři její obsah v tomto směru rozšiřují. Pojem biologické evoluce není totožný s pojmem pokrok a biologická evoluce nemusí vždy směřovat k větší složitosti a dokonalosti. Vývoj může směřovat opačně, jak dokazují zakrnělé oči jeskynních živočichů nebo vznik parazitů.

Smyslem připravovaných statí je pokus o vyjasnění pojmů fakt a teorie ve vztahu k evoluci, o popis důkazů evoluce a skupiny teorií, jimž se běžně a poněkud nepřesně říká Darwinova teorie, i základních pojmů evoluční teorie, jakými jsou například:

• adaptace,
• genový drift,
• přírodní výběr,
• anageneze,
• kladogeneze, a 
• speciace.

Statě se budou se stručně zabývat odvětvími evoluční biologie jako jsou:

• kladistika,
• populační genetika,
• molekulární evoluce,
• evoluce člověka, a 
• evoluční psychologie.

Neopominou vývoj evoluční teorie včetně moderní syntézy, ani vývoj v následujících desetiletích až do dnešní doby, námitky, kontroverze ani sociální důsledky včetně toho, co evoluce a evoluční teorie znamená pro medicínu a lékaře všech odborností.

Autor statí není biolog, evolucionista. Je lékař, patolog a neuropatolog, jenž se s výsledky evolučních procesů denně setkává ve zdánlivě nejobyčejnější diagnostické praxi. Protože se je snaží pochopit, zabývá se evoluční teorií celoživotně, takže sleduje její vývoj téměř půl století. To znamená limity a určitý úhel pohledu a názor.

Autor si je vědom složitosti a nepřehlednosti problematiky i soupeření jednotlivých škol evolucionistického myšlení, které se vzájemně neberou moc na vědomí a dokáží užívat stejné pojmy pro různé skutečnosti a naopak. Autor doufá, že zjednodušení nutná s ohledem na rozsah statí a okruh čtenářů pro něž je píše, téma pokud možno nezkreslí a je si vědom spornosti řady úhlů pohledu, s nimiž bude pracovat. Autor se pokusí nestírat hranici mezi vědeckým, filozofickým, náboženským a pseudonáboženským myšlením, ke kterému právě toto téma láká nejen v České republice. Rozsah statí dovoluje užití jen střídmého počtu vybraných pramenů. Podrobný přehled celé problematiky by však znamenal kolektivní mnohasvazkovou příručku pravděpodobně zastaralou ve chvíli, v níž by vyšla.

Jestliže čteme výrok „Evoluce je fakt jehož výkladem je evoluční teorie“ je nutné, chceme-li předejít nedorozuměním, zabývat se nejprve jak pojmem fakt, tak pojmem teorie. Právě uvedený výrok totiž užívá oba pojmy ve smyslu vědeckýfakt a vědeckáteorie.

Fakt

O pojmu fakt říká definice mezinárodně rozšířeného a uznávaného slovníku (24):

1. Něco, co skutečně existuje, realita, pravda;
2. Něco, o čem je známo, že existuje, nebo se událo;
3. Pravda, známá na základě běžné zkušenosti nebo pozorování, něco, o čem je známo, že to je pravda;
4. Něco, o čem se říká, že to je pravda, nebo se předpokládá, že se událo;

Vědecká fakta jsou objektivní, vědeckou metodou ověřitelná pozorování (P1). Tím se liší od (vědeckých) teorií, ty fakta vykládají.

Povaha vědeckého faktu je rozsáhle zkoumána filozofií vědy, která se zabývá otázkami, jak se fakta poznávají a jsou uznávána, do jaké míry je možné odlišit fakt od jeho teoretického výkladu, v jaké míře jsou fakt a jeho teoretický výklad vzájemně nezávislé, v jaké míře jsou události považované za fakta ovlivňována pozorováním, což je například fundamentální problém interpretace kvantové teorie, v jaké míře jsou fakta ovlivňována historií svého objevu a vývoje vzájemným souhlasem lidí, kteří se jimi zabývají (9, 15, 22, 23).

Ponecháme-li fundamentální zkoumání povahy faktu filozofům, je nutné vždy vědět, jak se k uváděným faktům dospělo, jinak řečeno zda nebyla porušena pravidla vědecké metody. V praxi to znamená v každé vědecké práci nejen číst, ale také uvažovat nad užitými metodami a současně vědět, že se přírodovědecké pojetí fakt odlišuje od způsobu, jimiž chápou fakta historici nebo právníci.

Bez ohledu na oprávněné filozofické spory a subtility navrhuji dohodu, která je blízká operacionální definici: jestliže výroky v dalších statích, například při popisu důkazů evoluce, nebudou v rozporu s právě uvedenou definicí (přírodovědeckého) faktu, pak budeme chápat jejich obsah jako fakt.

Teorie

V běžném jazyce je slovo teorie často chápáno jako „dojem“, „pocit“, „představa“, „možný druh výkladu“, „osobní názor“, někdy také ironizujícím způsobem „to jen taková teorie“, případně postmoderně „teorie jako teorie, každý má právo na názor“.

V běžném, ale i vědeckém jazyce se pojem teorie často překrývá s pojmem hypotéza, domněnka. Hypotéza je druh vysvětlení pozorovatelného jevu. Vědecká je hypotéza tehdy, jestliže ji lze vědeckou metodou (P1) testovat, neboli ověřovat. Pro ověřování se často užívá v češtině poněkud matoucí pojem falzifikovat, jenž je opakem pojmu verifikovat. Vědci tvoří hypotézy tehdy, nemohou-li vědecký fakt vysvětlit známou vědeckou teorií.

Rozdíl mezi vědeckou hypotézou a vědeckou teorií je spíše stupňovitý, než by byl zásadní, takže například tam, kde filozof vědy Popper (18) užívá pojem vědecká teorie, užívá evolucionista Ayala (2), přestože z Popperova myšlení vychází, pojem hypotéza.

Popper říká, že je snadné doložit, neboli verifikovat téměř jakoukoli teorii tehdy, hledáme-li pro ni důkazy. Naproti tomu dobrá vědecká teorie něco předpovídá, současně však něco zapovídá: „jestliže teorie platí, pak se nemůže stát…“ Testem teorie je proto falzifikace, zamítnutí, teorie platí do té doby, do níž se jí nedaří zamítnout. Popper uvádí jako příklad teorii „Všechny labutě jsou bílé.“ Jakýkoli počet pozorovaných bílých labutí teorii tuto nedokazuje, neboli neverifikuje, zato ji nález jediné černé labutě, k němž došlo po objevení Austrálie, zamítá, neboli falzifikuje.

Úhelný kámen evoluční teorie, přírodní výběr, považoval Popper na rozdíl od původu druhů ze společného předka, zprvu za nefalzifikovatelnou, tedy nevědeckou teorii. Jakmile se však seznámil s průmyslovým melanismem, formou přírodního výběru, který proběhl před lidskýma očima, svůj názor odvolal (20).

Kitcher (13), jeden z řady Popperových odpůrců, vyšel z Hempelovy (12) a Quineovy (21) kritiky Popperova názoru a má za to, že vědecké teorie obsahují výroky, které falzifikovat nelze a kromě toho obsahují pomocné hypotézy, jež naopak falzifikovatelné jsou. Hawking (11) nefalzifikovatelným částem vědeckých hypotéz říká arbitrární prvky (P2). Podle Kitchera (13) dobré vědecké teorie charakterizuje jednota, plodnost a možnost nezávisle testovat pomocné hypotézy. Jednotou má Kitcher na mysli užití jedné nebo malého početu strategií, které řeší problém, na velký počet problémů. Plodností má na mysli otevírání velkého počtu nových výzkumných cest a neúplnost.

Ayala (2) uvádí, že testování vědeckých hypotéz (respektive teorií) zahrnuje čtyři rozličné činnosti:

1. Dobrou hypotézu charakterizuje vnitřní konzistence, nesmí v ní být vnitřní rozpory.
2. Hypotéza musí pozorované jevy vysvětlovat. Tautologie vědeckou hypotézou není. Vědecké hypotézy zahrnují podmínky, procesy a mechanismy, za nichž a jimiž pozorované jevy nastávají. Hypotézy popisují vztahy mezi příčinami a důsledky.
3. Nová hypotéza může, ale nemusí být v rozporu s přijatými hypotézami. Jestliže v rozporu je, nemusí to samo o sobě znamenat, že je mylná. Mylné mohou být přijaté hypotézy. Jestliže testování ověří platnost nové hypotézy, staré padají, byť v praxi obvykle vymřou až se svými nositeli. Newtonova teorie gravitace takto nahradila Galileovu, Einsteinova teorie relativity ukázala, že je teorie Newtonova jejím zvláštním případem pro malé rychlosti. Podobně objev retrovirů a později prionů doložil mylnost „centrálního dogmatu molekulární biologie“, které dokazovalo, že informační chod v živých systémech probíhá výlučně směrem DNA◊ RNA◊ protein.
4. Prubířským kamenem každé hypotézy je testování předpovědí, které z ní plynou.

Z toho způsobu myšlení plyne, že lze dokázat nepravdivost výroku popisujícího empirický svět, zatímco jeho pravdivost dokázat možné není (2).

Darwinova metoda

„Když jsem se plavil jako přírodovědec na palubě lodi J. V. „Beagle“, byl jsem velmi překvapen jistými fakty v rozšíření ústrojných bytostí Jižní Ameriky a v geologických vztazích dnešních a dřívějších organismů této pevniny. Zdálo se, že tyto skutečnosti vrhají trochu světla na vznik druhů, toto nejtajemnější ze všech tajemství, jak bylo nazváno jedním z našich největších myslitelů. Po návratu domů v roce 1837 mi napadlo, že by se snad mělo něco vypracovat o této otázce trpělivým hromaděním fakt a uvažováním o všech možných skutečnostech, které by se k ní mohly vztahovat. Po pětileté práci jsem si dovolil uvažovat o tomto námětu a načrtl jsem několik krátkých poznámek; v roce 1844 jsem je rozšířil v hrubý nárys závěrů, které se mi zdály pravděpodobnými; od té doby jsem se stále zabýval tímto předmětem až dodnes. Doufám, že mi bude prominuto toto osobní zabočení do osobních podrobností, neboť je podávám proto, abych ukázal, že jsem se neunáhlil v závěrech,“ zní první odstavec Darwinova fundamentálního díla (5).

Darwin v úvodu svého díla tvrdí, že užívá induktivní metodu, vycházející z díla Francise Bacona (1561–1626) a Johna Stuarta Milla (1806–1873). Ayala (2) z Darwinových deníků a korespondence postřehl Darwinovu nedůslednost. Darwin podle Ayaly (2) užíval hypoteticko-deduktivní metodu (2), kterou nejpodrobněji popsali Karl Popper (1902-1994; 17, 18) a C.G. Hempel (1905-1997; 12). Hypoteticko-deduktivní metoda je vědecky, a mohu-li ze zkušenosti říci, i diagnosticky pravděpodobně nejplodnější metoda. Je zdánlivě jednoduchá: pozorujeme nějaký jev, formulujeme hypotézu, která ho vysvětluje a pak hypotézu testujeme (falzifikujeme). V diagnostické praxi je velmi výhodná otázka: „Co to není?“, protože snižuje pravděpodobnost někdy osudného opomenutí.

Ayala (2) uvádí, že Darwinova nedůslednost měla pravděpodobně dva důvody.

První důvod: pojem hypotéza byl v jeho době užíván pro metafyzické spekulace bez empirických podkladů. Odtud plyne proslulá Newtonova věta hypotheses non fingo.

Druhý důvod: chtěl se pravděpodobně vyhnout obvinění, že pozorované skutečnosti vykládá se subjektivním zkreslením. Induktivní metoda měla před tímto prohřeškem chránit.

Darwin si však byl vědom její sterility: „…zrovna tak bych mohl jít do štěrkovny, počítat oblázky a popisovat jejich barvy. Je nerozumné, nechápeme-li, že pozorování, má-li mít smysl, musí být ve prospěch nebo proti nějakému názoru.“

I v Autobiografii Darwin píše: „Nedokážu se vyhnout formulacím hypotéz o jakémkoli tématu“ (2, 4, 6).

Evoluce je neúplná a otevřená teorie

Gravitace se považuje za vědecký fakt. Výkladem gravitace se postupně zabývali Aristoteles (384–322 př.n.l.), Ptolemaios (90–168 n.l.), Galileo (1564–1642), Newton (1643–1727) a Einstein (1879–1955).

Za přijatý se v současnosti považuje výklad Einsteinův – obecná teorie relativity.

Existence subatomárního světa kvantových událostí se rovněž považuje za vědecký fakt. Vykládají ho mnohé podoby kvantové teorie, například kodaňská interpretace, teorie mnoha světů, nebo de Broglieho-Bohmova teorie.

Obě teorie popisují týž vesmír, byť jedna z makroskopického, druhá z mikroskopického hlediska. Obě teorie by tedy měly být slučitelné, což se dosud nezdařilo. Z toho plyne, že jedna, nebo obě teorie jsou přinejmenším neúplné, a to bez ohledu na velký počet experimentů, které je testovaly a nezamítly. To však nikterak neomezuje jejich technické využití. Odhaduje se, že přes fundamentální teoretickou nejistotu, je technické využití kvantové teorie podstatným zdrojem hrubého národního produktu například USA.

Evoluce se rovněž považuje vědecký fakt. Nejjednodušší slovníková definice říká, že „evoluce je změna v četnosti znaků nebo genů, případně jejich alel, v populaci organismů, která proběhne mezi jejich generacemi“ (24). Některé slovníky přidávají zmínky o mechanismech evoluce, například o přírodním výběru, o původu všech současných podob života ze společného předka nazývaného LUCA (last universal common ancestor) což mohla být skupina primitivních genů.

Po 150 letech vývoje lze evoluční teorii, která je výkladem tohoto jevu, považovat za plodnou, neúplnou, otevřenou a testovatelnou teorii, přesněji řečeno větší počet teorií. Domnívám se, že v tom lze vidět spíš její sílu než slabost. Neúplnost a otevřenost evoluční teorie také neomezuje její praktické využití například v molekulární biologii a medicíně.

Další statě ukáží, jak byla a je evoluce je chápána jako vědecký fakt, jako fakt, nikoli vědecká teorie, jako teorie, nikoli fakt, ale i jako vědecký fakt a teorie, i jaká pojmová džungle evoluci a evoluční teorii doprovází, a pokusí se popsat proč je Darwinova teorie koperníkovským zlomem v dějinách myšlení.

MUDr. František Koukolík, DrSc.

Oddělení patologie a molekulární medicíny

Národní referenční laboratoř

prionových chorob

Fakultní Thomayerova nemocnice s poliklinikou

Vídeňská 800

140 59 Praha 4 Krč

E-mail: frantisek.koukolik@ftn.cz