Krótka odpowiedź jest taka, że ewolucja nie mogła stworzyć skrzeli u ludzi. To nie działa w ten sposób, chyba że mówimy o milionach lat. Jeśli jednak ludzie w Waterworld mieli inżynierię genetyczną, to całkiem rozsądne jest przypuszczenie, że mogą stworzyć człowieka ze skrzelami w ciągu 50 lat. Długie wyjaśnienie znajduje się poniżej, wraz z dość szczegółowym opisem działania ewolucji.
Myślę, że jednym z problemów w dyskusji o ewolucji jest to, że łączymy dwa różne procesy.
Pierwsza to mutacje. W pewnym tempie pojawiają się one w populacjach - które mogą być różne dla różnych gatunków i dla różnych populacji. Populacja narażona na wysokie poziomy promieniowania może mieć wysoki poziom mutacji. Jednak mutacja jest przypadkowa. Wiele mutacji będzie szkodliwych - nawet powodujących dużą liczbę nieudanych ciąż. (Wysokie wskaźniki poronień lub zgonów podczas ciąży lub wkrótce po niej - lub nieżywotnych jaj u gatunku znoszącego jaja).
Nawet obecnie u ludzi występuje dość wysoki wskaźnik nieudanych ciąż . 15% znanych ciąż kończy się poronieniem - a prawdopodobnie jest ich jeszcze więcej, o których nie wiemy, ponieważ zdarzają się, zanim kobieta zdaje sobie sprawę, że jest w ciąży. Wiele razy te poronienia są spowodowane tym, że zapłodnione jajo nie rozwija się prawidłowo i nigdy nie przenosisz się z blastocysty do płodu. Zamiast tego dostajesz śmieci, które ciało kobiety wyrzuca podczas poronienia.
Drugi proces to selekcja. Mutacje, które nie są wystarczająco szkodliwe, aby spowodować śmierć, spowodują pojawienie się nowych istot. Ale ostateczne pytanie dotyczące ewolucji brzmi: czy te istoty rozmnażają się? I czy to potomstwo również się rozmnaża? W doborze naturalnym środowisko może określić, czy osobnik przeżyje wystarczająco długo, aby się rozmnażać. Niektóre mutacje mogą wpływać na ten proces. Jeśli mutacja zapewnia osobnikowi płodność przez dłuższy okres, może mieć więcej potomstwa. Podobnie, jeśli mutacja zapewnia, że dana osoba przeżyje dłużej, może to prowadzić do większej liczby potomstwa. Lub jeśli mutacja czyni osobę bardziej atrakcyjnym rodzicem (na przykład długie i kolorowe ogony u pawi), jest bardziej prawdopodobne, że będą się kojarzyć.
Jednak w przypadku ludzi istnieje czynnik łagodzący. Mamy narzędzia, które mogą prowadzić do przetrwania istot, które inaczej by nie przetrwały. Weźmy przykład Waterworld : mamy łodzie i środki do ich budowy. Dlatego w perspektywie krótkoterminowej nie byłoby presji na przetrwanie, która spowodowałaby, że jakakolwiek mutacja byłaby wystarczająco korzystna, aby spowodować zmianę w populacji. Jednak w dłuższej perspektywie zaczęłyby nam kończyć się sposoby naprawiania łodzi. O wiele trudniej jest ścinać drzewa lub wydobywać rudę, jeśli nie ma suchego lądu. W tym momencie przeżycie tych, którzy mogą dłużej pozostać poza łodziami, może faktycznie zacząć wpływać na populację.
Istnieje również kwestia selekcji „nienaturalnej” lub hodowli selektywnej. Widzimy to u psów. Wilki na całym świecie wyglądają prawie tak samo. Ale kiedy ludzie zaczęli udomawiać kły, zaczęliśmy wybierać samce, z którymi rozmnażać się samice. Dlatego jeśli chcieliśmy szczególnie małych psów, hodujemy od najmniejszych samców do najmniejszych samic iw każdym pokoleniu kontynuujemy ten proces. W końcu skończymy z psami-zabawkami, ponieważ wybieramy tę funkcję. ( fascynująca wersja tego procesu została wykorzystana w XIX wieku do stworzenia owiec i bydła z większą ilością mięsa).
Myślę, że jednym z najbardziej zagmatwanych aspektów ewolucji jest jednak idea, że możemy wyewoluować zupełnie nowy organ (skrzela) znikąd. Mutacje zmieniają schemat tego, co już istnieje. Na przykład mogą umożliwić nieco większą pojemność płuc, co umożliwiłoby ludziom dłuższe wstrzymywanie oddechu. Z biegiem czasu, jeśli okaże się to wystarczająco korzystne, rozprzestrzeni się, a być może nawet zwiększy się jeszcze bardziej. Ale ewolucja jest przypadkowa. Ale ewolucja nie może zacząć od zera. Jedyne, co może się zdarzyć, to możliwość dostosowania aktualnych planów. Możemy więc zacząć bawić się pojemnością płuc, ale nasze geny nie mogą losowo stworzyć czegoś, co jest w pełni funkcjonalne od podstaw. Ewolucja nowego organu zajęłaby DUŻO więcej czasu niż niewielka zmiana, na przykład możliwość dłuższego wstrzymania oddechu, aby się rozprzestrzenił.
Jedyną rzeczą, która ma znaczenie w naturalnej ewolucji, jest to, czy istnieje większe prawdopodobieństwo urodzenia potomstwa z tej mutacji. Jeśli tak, to mutacja jest wybrana dla. Jeśli nie, jest wybierany przeciwko. Ale większość mutacji nie ma żadnego efektu. (Mutacja może powodować, na przykład, pojawienie się dołków nie tylko na policzkach, ale także na łokciach). Jest to mutacja całkowicie bezużyteczna pod względem przetrwania. Ale może się zdarzyć, że zostanie przekazany po prostu przez przypadek. (Może się zdarzyć, że nasza osoba z dołeczkiem łokciowym ma dużo dzieci.) To jest normalna ewolucja. Jeśli mutacja nie jest szkodliwa, jest tak samo prawdopodobne, że zostanie przekazana, co nie.
Z tego powodu w wielu bardziej ekstremalnych rasach zwierząt istnieją inne czynniki, które zwykle są przekazywane wraz z cechą, do której wybrano. (Na przykład konie pełnej krwi, które zostały wyhodowane dla szybkości, zwykle mają wiele problemów, w tym mały rozmiar serca i krwawienie z płuc.)
Ostatnim czynnikiem, który należy wziąć pod uwagę, jest podstawowy element science fiction - inżynieria genetyczna. Tutaj bierzemy sekwencję DNA, aby wyhodować cechę X i umieszczamy ją w DNA istoty Y. Albo gdzie wchodzimy do DNA organizmu i wycinamy fragmenty, których nie lubimy. Obecnie robi się to w wielu obszarach. Najczęściej wykonuje się prace przy uprawach takich jak pomidory czy tytoń. (Po prostu wyszukaj genetycznie zmodyfikowaną żywność, aby zobaczyć próbkę zakresu dyskusji na ten temat).
W zależności od tego, kiedy Waterworld ma się odbyć, mój głos na najbardziej prawdopodobne pochodzenie skrzeli postaci Kevina Costnera. Teoretycznie mogłoby się to zdarzyć w jednym pokoleniu, chociaż prawdopodobnie byłoby wiele prób, w których geny nie ulegają prawidłowej ekspresji, nie działają prawidłowo lub powodują problemy w innym systemie. (Wydaje mi się, że skrzela były na jego szyi, która jest już wypełniona innymi rzeczami, takimi jak naczynia krwionośne prowadzące do mózgu - jeśli skrzela im przeszkadzają, zmodyfikowane dziecko nie przeżyje.)