Ontstaan van complexe biochemische of cellulaire systemen door combinaties van eenheden met elk hun eigen functionele achtergrond
Door tegenstanders van de evolutietheorie wordt soms aangevoerd dat biologische systemen “niet-reduceerbaar complex” zijn, d.w.z. ze bestaan uit een groot aantal componenten die allemaal nodig zijn voor de functie. Zodra een van de componenten ontbreekt of muteert werkt het hele systeem niet meer. Zo’n samengesteld systeem kan nooit door natuurlijke selectie ontstaan, betoogde de Amerikaanse biochemicus Michael J. Behe in een spraakmakend boek in 1996 (zie het lemma Intelligent ontwerp).
Maar het argument van niet-reduceerbare complexiteit houdt geen rekening met modulaire evolutie. Veel complexe systemen, bijvoorbeeld een orgaan als het oog of een structuur als de bacteriële flagel, bestaan uit een groot aantal componenten die ieder hun eigen evolutie gehad hebben. Door genduplicatie, herrangschikking van eiwitdomeinen en combinatie van onderdelen die eerst andere functies hadden, kan een complex systeem modulair opgebouwd worden.
Mooie voorbeelden van modulaire evolutie zien we bij signaaltransductieroutes. Dit zijn biochemische systemen waarmee een extracellulair signaal (hormoon, geurstof, lichtflits) vertaald wordt in een adequate cellulaire reactie (bijvoorbeeld activatie van de juiste genen of het genereren van een actiepotentiaal). De cellulaire reactie moet niet alleen rekening houden met de stimulus, maar ook met andere factoren, bijvoorbeeld de status van de cel en mogelijk conflicterende signalen. De systemen bestaan dan ook uit tientallen eiwitten die allemaal op elkaar inwerken.
Toch blijkt zo’n complex systeem te kunnen evolueren vanwege de modulaire opbouw. Fylogenetische analyse van signaaltransductiesystemen bij dieren laat duidelijk zien dat de diverse onderdelen hun eigen evolutie hebben en dat innovaties bereikt worden door bestaande eenheden te combineren.
