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法院受理了此案,2005年9月26日正式开庭,11月4日宣判,原告胜诉,法官宣布:所谓的“智慧设计论”不过是改了名字的神创论,是一种明确的宗教思想,不但不是科学理论,还充斥着过时和错误的观点。
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或者更直白地说:
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任何关于“造物主”的理论都是伪科学。
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我们不需要纠结这场审判中的流程细节,而只需注意被告方为“智慧设计论”提供的关键“论据”:细菌鞭毛。
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所谓“细菌鞭毛”是细菌用于运动的细胞器。鞭毛从外观上看很简单,就是细胞膜上长了一根又细又长的线,能像精子的尾巴那样不断扭转,搅动水流,推动细菌前进(参见图序—4)。但仔细观察它的微观结构,就会发现它格外精密复杂,好似一台微小的发动机。
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如图序—32,细菌鞭毛是一种超巨型蛋白复合物,它的基体部分镶嵌在细胞膜和细胞壁之间,由一系列的蛋白质圆环依次叠摞构成。其中,最下方的几个环互相咬合在一起,可以在细胞膜上转动,我们可以将它称为“转子”,尤其是下方的C环特别大,在边缘上有很多齿,好像一台水车的轮子,而在C环这个轮子的边缘又簇拥着大约10个小型离子通道,我们把它们称作“定子”。
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这本书之后的章节会告诉你,细菌的新陈代谢会持续不断地把氢离子泵到细胞膜(对于图序—32,特指“内膜”)的外侧去,使得细胞膜外侧的氢离子浓度远远高于细胞膜内侧的氢离子浓度。这种浓度差异会产生一种强大的压力,迫使细胞膜外侧的氢离子返回细胞膜内侧,而细胞膜又几乎不能被氢离子渗透,所以氢离子必须寻找专门的离子通道钻回去。
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大量的氢离子顺着定子中央的通道返回细胞膜内侧,就会形成一股强劲的氢离子流,汹涌地冲向C环边缘,于是,整个C环就真的像水车的轮子一样旋转了起来。
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在C环的带动下,整个转子,乃至通过鞭毛杆和鞭毛钩连接着的鞭毛丝,都将飞速地旋转起来。据统计,细菌鞭毛每分钟可以扭转200周到1 000周,每秒推动细菌前进60倍的体长。这是个惊人的速度,要知道,就连猎豹也只能每秒前进25倍体长。
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图序—32 革兰氏阴性细菌[9]的鞭毛结构。这类细菌的细胞表面有两层膜,中间夹着一层细胞壁,鞭毛的基体部分就镶嵌在这三层结构之间——图中的鞭毛丝给人越来越细的感觉,但实际上鞭毛丝粗细均匀,这里是用透视表现鞭毛很长。另外,为了表现得清晰一些,这个结构图示经过了严重的简化和省略,比如输出门控之间有些精细的栅栏没有描绘,鞭毛钩事实上也不是一根弯管,而只是一段比较柔软、很容易弯曲的管道。(来自LadyofHats | Wikicommons及本书作者)
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你看,细菌的鞭毛的的确确是个精密而复杂的结构。那么,问题来了:这样精密而复杂的结构是怎样从无到有,从简单到复杂,进化出来的呢?于是,“奇兹米勒诉多佛学区案”的被告方认为自己抓住了进化的把柄,自信满满地祭出了一记杀招,他们提出细菌的鞭毛具有“不可简化的复杂性”:
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鞭毛要想发挥功能,必须同时集齐所有的关键组件,缺一不可——如果鞭毛是进化的产物,那么环形基座、单向的齿、分子马达、鞭毛本身……这一系列关键组件分别进化完善之前,细菌鞭毛都不能发挥任何用途,是一个毫无用处的半成品,而半成品非但不能给细菌带来任何好处,而且是个消耗能量的累赘,这就从根本上违背了“适者生存”的进化原则。
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所以,细菌的鞭毛不可能来自循序渐进的进化,而只能在历史上的某个瞬间由某个高度智慧的设计师设计出来,这必然就是证明上帝存在的线索了。
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不得不说,这套说辞乍看起来非常合理,至今还能唬住许多不明就里的人。但它完全站不住脚,因为我们已经知道细菌鞭毛是怎么进化出来的了,它的原型就是一个“注射器针头”!
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仔细比对蛋白质结构和相关基因之后,我们已经非常明确地知道了细菌鞭毛的进化原型就是“III型分泌系统”,如图序—33,将这两种东西的结构放在一起比较,一眼就能看出二者的相似之处。
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所谓的“分泌系统”,就是一些沟通细胞内外的通道,细菌可以借此向细胞外释放各种大分子物质,而“III型分泌系统”的主要分泌物是“毒力蛋白”,也就是帮助细菌感染宿主的有毒蛋白质。所以你就能在图序—33中看到III型分泌系统在细胞膜外侧有一个显眼的“针头”,专门负责钻透宿主的细胞膜,以便把那些毒力蛋白注射进去。而细菌要制造这样一个针头一点儿都不难,它们只需在分泌毒力蛋白之前先分泌一些结构蛋白,这些结构蛋白就会在细胞膜外侧“凝聚”[10]出这根中空的针了。
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而驱动基座旋转的那些“定子”虽然在III型分泌系统中并不存在,但也不是什么稀罕的东西,它们源自另外一类跨膜通道蛋白,被称为“离子通道”,用来调节细胞膜两侧的离子浓度,这类蛋白细胞膜上本来就有很多。当这些离子通道吸附在了分泌系统的基座附近,那些穿膜而过的氢离子流就会推动整个分泌系统旋转起来了。
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让分泌系统旋转起来,本身就是一件好事——想想看,如果你想把锥子戳进什么东西里却戳不动,会怎么办?
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转动它。
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同样,会转动的分泌系统也在感染宿主这件事上更加得力,而如果某个细菌的鞭毛再稍稍突变一点,没完没了地分泌结构蛋白,那个针头就会越长越长,长了自然就显得软,舞起来就更带劲,就会掀起水流——就这样,细菌进化出了长长的鞭毛。
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仔细看图序—32和图序—33,鞭毛基体的核心部位有一套“输出门控”和“ATP酶组合”,那就是专门负责分泌蛋白质的组件,无论是构成针头的结构蛋白、细菌要分泌的独立蛋白,还是构成鞭毛钩和鞭毛丝的结构蛋白,都是通过它们输送出去的,所以它们也是细菌鞭毛和III型分泌系统最一致的组件。
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图序—33 细菌鞭毛与III型分泌系统的比较。左侧是革兰氏阴性细菌的鞭毛纵切图,与图序—32中相同的颜色代表相同的结构,但明确了更多的细节,同时省略了鞭毛丝,右侧是细菌III型分泌系统的纵切图。所有的标注都是组成对应结构的蛋白质的缩写,目前已经明确的同源蛋白质列在中央的虚线两侧,它们各自独有的蛋白质列在各自的那一侧——当然,你完全不必知道这些蛋白质究竟是些什么,只看它们形状相似,标记的颜色相近,就可以了。(作者绘)
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