Błędne wyobrażenia na temat teorii i procesów ewolucji biologicznej

WYOBRAŻENIE: Ewolucja jest teorią o pochodzeniu życia.

SPROSTOWANIE: Teoria ewolucji obejmuje również koncepcje, hipotezy i dowody dotyczące pochodzenia życia (np. czy stało się to w pobliżu kominów hydrotermalnych w głębinach oceanicznych, w których pierwotnie wykształciły się cząstki materii organicznej, itp.). Jednak punkt ciężkości zainteresowania biologii ewolucyjnej dotyczy tego, jak zmieniało i zmienia się życie, już po jego powstaniu. Większość studiów nad ewolucją koncentruje się na procesach rozgałęziania i różnicowania się życia, niezależnie od tego, jak się rozpoczęło.

WYOBRAŻENIE: Teoria ewolucji sugeruje, że życie ewoluowało (i nadal ewoluuje) losowo i przypadkowo.

SPROSTOWANIE: Owszem, ślepy traf i przypadek są czynnikiem w ewolucji i historii życia na wiele różnych sposobów, jednak niektóre ważne mechanizmy ewolucji nie są wcale losowe, a przez to sprawiają, że ogólny proces, też nie może być losowy. Przykładowo weźmy pod uwagę, proces selekcji naturalnej, którego wynikiem są adaptacje - czyli cechy organizmów, które odpowiadają środowisku - w którym żyją organizmy (np. dopasowanie się kwiatu i jego zapylacza, skoordynowana reakcja układu odpornościowego na patogeny, czy zdolność do echolokacji u nietoperzy, a także szczególny przypadek selekcji naturalnej: selekcja seksualna, inaczej dobór płciowy; przyp. tłum.). Takie niesamowite adaptacje ewidentnie nie powstały "przez przypadek". Ewoluowały one poprzez kombinację procesów losowych i nielosowych. Na przykład mechanizm mutacji, który generuje zmienność genetyczną, jest losowy, ale selekcja naturalna już nie. Selekcja sprzyja takim wariacjom, które są w stanie przetrwać i rozmnażać się (np. być zapylanym, powstrzymywać patogeny, lub poruszać się w ciemności, ale właściwie bez względu na charakter sposobu przetrwania: przyp. tłum.). W ciągu wielu pokoleń losowych mutacji i nieprzypadkowej selekcji, ewoluowały złożone skomplikowane adaptacje. Wyobrażenie więc, że ewolucja działa na zasadzie przypadku, jest jej niepełnym obrazem.



WYOBRAŻENIE: Ewolucja powoduje postęp w rozwoju; dzięki ewolucji organizmom żyje się coraz lepiej.

SPROSTOWANIE: Jeden ważny mechanizm ewolucji: selekcja naturalna, prowadzi do wzmacniania cech wystarczających do przetrwania i reprodukcji (czyli też przetrwania genów, głównych graczy ewolucyjnych: przyp. tłum.). Nie oznacza to jednak, że ewolucja jest postępowa - z kilku powodów. Po pierwsze, jak opisano w sprostowaniu błędnego wyobrażenia tutaj, selekcja naturalna nie tworzy organizmów doskonale dostosowanych do ich środowiska. Często pozwala ona na przetrwanie jednostek o różnych cechach, które są "wystarczająco odpowiednie", aby przetrwać. Dlatego też duże zmiany ewolucyjne nie zawsze są koniecznością, aby dane organizmy przetrwały. Przedstawiciele niektórych taksonów (jak niektóre mchy, grzyby, rekiny, oposy, czy raki) niewiele zmieniły się pod względem morfologii na przestrzeni czasu (co wcale nie znaczy, że nie ewoluowały: przyp. tłum.). Po drugie, istnieją inne mechanizmy ewolucji, które nie powodują zmian adaptacyjnych. Mutacja, migracja i dryf genetyczny mogą powodować ewolucję populacji w sposób, która może być w rzeczywistości dla niej szkodliwa lub czynić ją mniej dopasowaną do jej środowiska. Na przykład w populacji Afrykanerów w RPA, niezwykle często występuje mutacja genu IT15, odpowiedzialna za chorobę Huntingtona. Powodem tego, że ta wersja genu zdryfowała (losowo rozprzestrzeniła się) i występuje często, było to, że populacja ta rozwinęła z niewielkiej grupy początkowej. Wreszcie, cała idea "postępu" nie ma sensu, jeśli chodzi o ewolucję biologiczną. Klimat się zmienia, rzeki zmieniają bieg, nowi konkurenci dokonują inwazji, a organizm o cechach korzystnych dla przetrwania w pewnych okolicznościach, może okazać się słabo "wyposażony". Nawet jeśli skoncentrowalibyśmy się na jednym środowisku i jednym rodzaju siedliska, to perspektywa obserwatora zniekształcałaby obraz pomiarów tego "postępu". Z punktu widzenia rośliny najlepszą miarą "postępu" mogła by być sprawność fotosyntezy; dla pająka mogłaby to być skuteczność metody wprowadzania jadu; dla człowieka zdolności poznawcze (zakładając nierealistyczny model niezmiennego środowiska: przy. tłum.). Kuszące jest wyobrażenie sobie ewolucji, jako wielkiej progresywnej drabiny z gatunkiem Homo sapiens zasiadającym na szczycie. Ale ewolucja produkuje drzewo, a nie drabinę - a my jesteśmy, tylko jedną z wielu gałązek na tym drzewie.

WYOBRAŻENIE: Organizmy mogą ewoluować w ciągu jednego życia.

SPROSTOWANIE: Zmiana ewolucyjna opiera się na zmianach w strukturze genetycznej populacji w czasie. To populacje ewoluują, a nie jednostki. Zmiany zachodzące w osobniku w ciągu jego życia mogą mieć charakter rozwojowy (np. rozwijające się barwne upierzenie u samca ptaka w miarę dojrzewania płciowego) lub być spowodowane czynnikami środowiskowymi (np. ptak gubiący pióra z powodu zarażenia pasożytami). Zmiany te nie są jednak zmianami w genach (choć mogą ewoluować poszczególne komórki np. nowotworu lub mikroflora, które jednak stanowią inne organizmy, to jednak w hologenomowej koncepcji ewolucyjnej stanowią wspólny koewoluujący holobiont: przyp. tłum.). Nawet jeśli byłoby to wygodne, gdyby istniał sposób, aby zmiany środowiskowe powodowały zmiany adaptacyjne w naszych genach - kto nie chciałby, aby geny odporności na malarię (np. mutacja punktowa powodująca anemię sierpowatą: przyp. tłum.) pojawiała się podczas spędzania urlopu w Mozambiku? Jednak ewolucja nie działa w ten sposób. Nowe wersje genów (tj. allele) są produkowane przez losowe mutacje, a selekcja naturalna może sprzyjać korzystniejszym wersjom, powodując, że staną się one bardziej rozpowszechnione w populacji, ale w ciągu wielu pokoleń (najczęściej jednak mutacje są niekorzystne lub neutralne: przyp. tłum.).



WYOBRAŻENIE: Ewolucja zachodzi tylko powoli i stopniowo.

SPROSTOWANIE: Ewolucja zachodzi powoli i stopniowo, ale może też zachodzić szybko. Mamy wiele przypadków powolnej i jednostajnej ewolucji - na przykład, dobrze udokumentowana w zapisie kopalnym, ewolucja pewnych lądowych parzystokopytnych ssaków w kierunku morskich wielorybów. Znamy też wiele przypadków w których ewolucja nastąpiła gwałtownie. Dla przykładu, posiadamy dość szczegółowy zapis kopalny ukazujący jak niektóre gatunki jednokomórkowych organizmów, zwanych otwornicami, wyewoluowały w swoje charakterystyczne cechy, w mgnieniu oka geologicznego. Analogicznie, możemy też zaobserwować raptowną ewolucję zachodzącą bez przerwy wokół nas. W ciągu ostatnich 50 lat zaobserwowaliśmy, jak wiewiórki zmieniają swoje okresy lęgowe w odpowiedzi na zmiany klimatyczne, gatunki ryb rozwijają odporność na trucizny wyrzucone do rzeki Hudson, a wiele drobnoustrojów rozwija oporność na nowe leki, które opracowujemy. Istnieje wiele różnych czynników, które mogą sprzyjać gwałtownej ewolucji - niewielka liczebność populacji, krótkie życie pokolenia, duże zmiany w warunkach środowiskowych - a dowody wskazują wyraźnie, że miało to miejsce już wielokrotnie.

WYOBRAŻENIE: Ewolucja jest procesem wolnym, więc ludzie nie mogą na nią oddziaływać.

SPROSTOWANIE: Jak opisano powyżej, ewolucja czasami jednak zachodzi szybko. Ludzie często powodują poważne zmiany w środowisku, będąc jednocześnie inicjatorami zmian ewolucyjnych na innych organizmach (antropopresji: przyp. tłum.). Oto tylko kilka zbadanych przykładów zmian ewolucyjnych spowodowanych przez człowieka:
- Gatunki, które ewoluowały w odpowiedzi na zmiany klimatyczne
- Populacje ryb ewoluujące na skutek ich łowienia.
- Owady takie jak pluskwy, roztocza takie jak warroza, a także inne szkodniki upraw, które rozwinęły odporność na nasze pestycydy.
- Bakterie, HIV, malaria i nowotwory rozwinęły odporność na nasze leki.

WYOBRAŻENIE: Dryf genetyczny zachodzi tylko w małych populacjach.

SPROSTOWANIE: Dryf genetyczny ma większy wpływ na małe populacje, ale mechanizm ten zachodzi we wszystkich populacjach - dużych lub małych. Dryf genetyczny ma miejsce, ponieważ z powodu przypadku, osobniki, które rozmnażają się (a więc przekazują dalej informacje genetyczną) nie muszą dokładnie odzwierciedlać struktury genetycznej całej populacji. Przykładowo, w jednym pokoleniu populacji myszy trzymanych w niewoli, osobniki o brunatnej skórze mogą rozmnażać się częściej, niż osobniki o białej skórze, powodując w populacji zwiększenie częstotliwości występowania allelu, który koduje brązowe futro z powodów losowych - ale nie dlatego, że poprawia to przeciętnie ich przetrwanie (dopasowanie do środowiska). Ten sam proces zachodzi też w dużych populacjach: niektóre osobniki mogą mieć więcej szczęścia i pozostawić więcej kopii swoich genów do następnego pokolenia, podczas gdy inne mogą mieć pecha i pozostawić po sobie mniej kopii. To powoduje, że częstości występowania różnych wersji genów "dryfują" z pokolenia na pokolenie. W dużych populacjach z pokolenia na pokolenie te zmiany są zazwyczaj niewielkie, podczas gdy w mniejszych populacjach zyskują na znaczeniu i mogą być znacznie większe. Niezależnie od tego, czy wpływ dryfu genetycznego jest duży czy mały, to zachodzi on cały czas, we wszystkich populacjach. Ważne jest również, aby pamiętać, że dryf genetyczny może działać w tym samym czasie co inne mechanizmy ewolucji, takie jak selekcja naturalna i migracja.

fot: Ross Findon

WYOBRAŻENIE: Ludzie obecnie już nie ewoluują.

SPROSTOWANIE: Ludzie mogą modyfikować swoje środowisko za pomocą technologii. Opracowaliśmy metody leczenia, praktyki rolnicze i struktury gospodarcze, które istotnie wpływają na wyzwania związane z reprodukcją i przetrwaniem, przed którymi stoją współcześni ludzie. Przykładowo, odmiany genów, które przyczyniają się do rozwoju cukrzycy w młodym wieku, nie są już silnie selekcjonowane w krajach rozwiniętych, ponieważ możemy obecnie leczyć cukrzycę insuliną,. Niektórzy twierdzą, że taki postęp technologiczny oznacza, że znaleźliśmy się poza zasięgiem gry ewolucyjnej i selekcji naturalnej. Innymi słowy, że przestaliśmy ewoluować. Nic bardziej błędnego. Ludzie wciąż stoją pod presją związaną z przetrwaniem i reprodukcją, tylko nie tą samą, przed którą stali 20 000 lat temu. Zmieniło się środowisko i kierunek zmian, ale nie sam fakt działania na nas procesu ewolucji. Na przykład współcześni ludzie żyjący na gęsto zaludnionych obszarach stoją w obliczu większego ryzyka wystąpienia chorób epidemicznych, niż nasi przodkowie łowcy-zbieracze, którzy nie mieli tak bliskiego kontaktu z tak wieloma ludźmi naraz (choć z drugiej strony dysponujemy o wiele bardziej zaawansowaną technologią do przeciwdziałania ich skutkom, a także wyrobieniu sobie zazwyczaj bezpieczniejszej swoistej odporności stadnej: przyp. tłum). Podsumowując jest wiele odkrytych przez naukowców zjawisk związanych z niedawną ewolucją ludzi.

WYOBRAŻENIE: Gatunki są odrębnymi bytami naturalnymi, z jasną definicją, co czyni ich łatwymi do identyfikacji.

SPROSTOWANIE: Większość z nas zna biologiczną koncepcję gatunku, która definiuje gatunek jako zbiór osobników, które faktycznie lub potencjalnie mogą krzyżować się w naturze. Definicja ta, choć może wydawać się pewna i dla wielu organizmów (np. ssaków) działa dobrze (ale wcale nie doskonale i są rozliczne wyjątki: przyp. tłum.) - to w wielu innych przypadkach definicja ta jest trudna do zastosowania. Intuicyjnie nasuwającym się przykładem są organizmy rozmnażające się głównie bezpłciowo np. bakterie, ale przecież nie tylko. W jaki sposób można zastosować do nich biologiczną koncepcję gatunku? (dla nich stosuje się inne koncepcje np. filogenetyczną, morfologiczną czy inne: przyp. tłum.) Wiele roślin i niektóre zwierzęta (w tym kręgowe: przyp. tłum.) tworzą naturalne hybrydy, nawet jeśli w większości krzyżują się w obrębie swoich odrębnych grup. Czy grupy, które okazjonalnie hybrydyzują na wybranych obszarach, powinny być uważane za ten sam gatunek, czy też osobne gatunki? W rzeczywistości koncepcja gatunku jest mocno rozmyta, ponieważ to ludzie wymyślili tę "szufladkę", aby pomóc sobie w zrozumieniu różnorodności świata przyrody. Trudność ta wydaje się nie do rozwiązania, gdyż termin "gatunek" odzwierciedla nasze próby rozdzielania różnych części drzewa życia, które wcale nie są rozdzielone, a wręcz odwrotnie: są ciągiem od korzeni, aż po liście.

Źródło: Misconceptions about evolutionary theory and processes. Understanding Evolution. University of California Museum of Paleontology.

Poprzednio ukazały się "Błędne wyobrażenia na temat selekcji naturalnej i procesów adaptacyjnych". Zapraszam także do zapoznania się.

Brak komentarzy:

Publikowanie komentarza