Haldanes dilemma er en evolutionsbiologisk teori formuleret af J.B.S. Haldane i 1957. Den beskæftiger sig med spørgsmålet om, hvor hurtigt naturlig selektion kan ændre genfrekvenser i en population. Hans beregninger viser, at der er en øvre grænse for hvor mange gavnlige mutationer der kan fastholdes i en population pr. generation, på grund af omkostningerne ved selektion. Dette er kendt som "omkostningen ved naturlig udvælgelse".
"Omkostningen ved naturlig udvælgelse", betyder at når naturlig udvælgelse favoriserer bestemte genetiske varianter eller træk, kan individer uden disse træk have lavere reproduktionssucces. Det betyder, at der er en omkostning for disse individer, som ikke overlever eller reproducerer sig i samme grad som dem med de favoriserede træk. Dette kan medføre et tab af genetisk diversitet. Hver gavnlige mutation, der skal fastholdes i en population gennem udvælgelse, kan kræve, at et stort antal individer, som ikke bærer mutationen, dør eller ikke reproducerer sig. Dette kan føre til en situation, hvor en stor del af populationen ikke bidrager til den genetiske arv af de efterfølgende generationer. I små populationer kan genetisk drift (tilfældige ændringer i genfrekvenser) forstærke omkostningerne ved naturlig selektion ved at øge sandsynligheden for at gavnlige mutationer går tabt tilfældigt, snarere end at blive fastholdt gennem selektion.
Haldane anslår, at for hver gavnlige mutation, der fastholdes i en population, må omkring 30 individer dø eller mislykkes med at reproducere sig, fordi de ikke bærer den gavnlige mutation. Hvis en population skal akkumulere mange gavnlige mutationer over tid, kan det som sagt resultere i en meget høj omkostning, fordi mange individer, der ikke har de gavnlige mutationer, vil blive elimineret af naturlig udvælgelse.
Dilemmaet opstår, fordi dette scenario lægger en stor byrde på populationen og stiller spørgsmål ved, hvor hurtigt komplekse tilpasninger (som involverer mange gavnlige mutationer) virkelig kan forekomme i naturen. Nogle nyere teorier og data har udfordret nogle af Haldanes antagelser, og debatten om dette spørgsmål fortsætter i videnskabelige kredse. Igennem brugen af computermodeller, hvor nye tal køres igennem computermodeller og giver mere favorable resultater hen imod den imaginære evolution af liv.
Hvad evolutionær forskning har "fundet" siden Haldanes dage, er bl.a. at genetisk variation inden for populationer kan være meget større end Haldane antog. Dette giver mere plads til, at flere gavnlige mutationer kan eksistere samtidigt uden de dramatiske omkostninger, som Haldane forudså.
Haldane baserede sin model på ret store udvælgelseskoefficienter for gavnlige mutationer. Nyere forskning tyder på, at mange gavnlige mutationer har meget mindre udvælgelseskoefficienter, hvilket betyder, at de kan sprede sig gennem populationer med mindre omkostninger.
Nyere forståelser af hvordan gener er linkede og hvordan genetisk kobling kan påvirke udvælgelse, har også bidraget til en revideret forståelse af de dynamikker, Haldane beskrev. Koblingen mellem gener kan betyde, at gavnlige mutationer kan "ride" sammen med andre gavnlige mutationer, hvilket reducerer den samlede udvælgelsesomkostning.
Computermodeller og simulationsstudier har også bidraget til at belyse kompleksiteterne i, hvordan gavnlige mutationer kan brede sig i realistiske populationsmodeller, hvilket giver en dybere forståelse, der ofte nuancerer Haldanes oprindelige konklusioner.
Men nyere forskning er antagelser med nye tal. Resultaterne er hverken mere eller mindre pålidelig end Haldanes resultater.
Det interessante er, at uanset hvilke tal der bruges, er evolutionsforskningen oppe imod tid. Hvis naturlig udvælgelse var den drivende faktor for udviklingen, så er de antage 6 millioner langt, langt fra nok tid, til at nå fra den formodede menneskelige forfar.
Et hypotetisk eksempel på Haldanes dilemma kan være en befolkning på 100.000 individer, hvor næsten alle har en gammel genetisk egenskab (O), og kun to har en ny, gavnlig mutation (N). For at den nye egenskab (N) skal erstatte den gamle (O) i hele befolkningen, ville der være behov for et næsten umuligt niveau af selektivt pres, hvor dem med den gamle egenskab skal erstattes fuldstændigt. Dette ekstreme scenarie understreger den genetiske flaskehals og de høje "'omkostninger ved naturlig udvælgelse", som ville være nødvendige for en så hurtig ændring, som Haldane fandt usandsynlig i betragtning af de langsomme mutationsrater og lange generationstider hos mennesker.
DNA'ets kompleksitet, som er organiseret i kromosomer inde i kernen af hver celle, er en sofistikeret database, der indeholder instruktionerne til at bygge en organisme. DNA-mutationer, som kan være så små som en enkelt basepars ændring i denne omfattende database, er afgørende for evolutionen, da de introducerer variabilitet. Haldanes beregninger viser som sagt, at den hastighed, hvormed disse mutationer kan ændre en art til det bedre og blive udbredte, er for langsom til at understøtte de hurtige evolutionære tidsrammer, som de fossile optegnelser kræver.
Ved brug af en detaljeret genetisk model påpeger dilemmaet, at det at opnå nok gavnlige mutationer (omkring 30 millioner nødvendige for betydelige evolutionære ændringer i mennesker) inden for en rimelig tidsramme (10 millioner år med en generationstid på 20 år) er statistisk umuligt. Modellen tillader kun omkring 500.000 gavnlige mutationer i denne periode, et antal langt under hvad der ville være nødvendigt for betydelige evolutionære ændringer.
Muteringsberegner
Resultat:
18 milliarder, 750 millioner år
(18.750.000.000 år)
Et nådefuldt eksempel på Haldanes dilemma, kan vises på følgende måde - med brugen af tal, videnskaben selv bruger.
- Menneske-DNA har over 3 milliarder basepar, en lang streng med "tilfældig" information der kan nå fra Jorden til månen 552.000 gange.
- Menneskets ældste forfader levede ifølge evolutionsteorien for 6 millioner år siden.
- Mennesker og abelignende væsener adskiller sig DNA-mæssigt med 1% (nogle siger 2% og helt op til 15%1.
- En gennemsnitlig generation er 25 år.
- Det er antaget at der sker op til 200 mutationer pr. generation, men kun 0,02% af dem er gavnlige. Det betyder at 0,04 gavlige mutationer forekommer pr. generation - der skal altså 2.500 generationer for at få 1 gavnlig mutation...
Med de tal får vi 6.000.000 år / 25 år / 25 generationer pr mutation hvilket giver 9.600 gavnlige mutationer på 6 millioner år.
Den forskel der siges at være mellem menneskers og abers DNA, udgør 30 millioner gavnlige mutationer (1%). Nogle siger som sagt at mutationerne mellem abe og menneske DNA er 2% (60 millioner), helt op til 15% (450 millioner).
Tiden der kræves for udvikling fra abe til menneske, er med denne udregning 30.000.000 gavnlige mutationer / 9600 gavnlige mutationer på 6.000.000 år x 6.000.000 år = 18.750.000.000 år - 18,7 milliarder år. Og det er bare fra abe til menneske. Er der 450.000.000 gavnlige mutationer i forskel, kræver det 281 milliarder år...
Evolutionsteorien er i tidsbekneb ud over alle grænser - kun med en intelligent Skaber med al information til at skabe de mange varianter af liv, kan livet erfares på denne jord.