Ewolucja – niebezpieczna idea?

Powoli zaczynała się kształtować synteza pomiędzy teorią ewolucji a genetyką.

Ogromna większość naukowców nie ma żadnych wątpliwości, że ewolucja jest faktem. I wraz z tym poglądem kończy się zgoda, bo kwestia, w jaki sposób zwierzęta ewoluują, jest nadal w centrum gorącej debaty.

Dokładnie 150 lat temu światło dzienne ujrzała jedna z najbardziej przełomowych książek w historii myśli naukowej. Już w samym tytule swojego wiekopomnego dzieła O powstawaniu gatunków drogą naturalnego doboru, czyli o utrzymywaniu się doskonalszych ras istot organicznych w walce o byt Charles Darwin streszcza swój pomysł. Sama idea, że zwierzęta zmieniają się, choć kontrowersyjna, nie była niczym nowym w ówczesnych czasach. Tym, co zadecydowało o sukcesie Darwina nie było więc stwierdzenie prostego faktu, iż jedne gatunki ewoluują w inne, ale raczej zaproponowanie w jaki sposób do tego dochodzi. To właśnie mechanizm zmiany, jaką jest ewolucja, był wielką niewiadomą i taką też pozostał po dziś dzień.

Model Darwina jest dość prosty, można powiedzieć niemal intuicyjny. U jego podstawy leży założenie, że każda populacja mogłaby rozwijać się w postępie geometrycznym, czyli takim, w którym liczby mnoży się o stały iloraz (np. 1, 3, 9, 27, 81, 247 itd.), podczas gdy zasoby, z których korzysta rosną, co najwyżej, w postępie arytmetycznym, to jest takim, w którym każdą kolejną liczbę dodaje się do poprzedniej (np. 1, 2, 3, 5, 8, 13 itd.). Trudno nie zauważyć, że pierwszy z tych ciągów rośnie zdecydowanie szybciej niż drugi, a to oznacza że już po niedługim czasie dla niektórych zasobów po prostu zabraknie. Tu właśnie do akcji wkracza pojęcie doboru naturalnego, czyli innymi słowy zasada przeżywania najlepiej dostosowanych. Osobniki lepiej przystosowane, efektywnie radzące sobie z wyzwaniami stawianymi przez środowisko mają większą szansę na odchowanie potomstwa, zaś ci, którzy pozostają w tyle często kończą swój żywot bezdzietnie. W efekcie, po odczekaniu pewnego czasu okaże się, że dana populacja składa się niemal wyłącznie z wnuków i prawnuków tych, którzy radzili sobie w życiu lepiej niż koledzy.

To logiczne i oszczędne w formie wytłumaczenie zmian, jakie zachodzą na przestrzeni wieku, jest po dziś dzień stawiane adeptom rozmaitych nauk jako przykład, w jaki sposób budować teorię naukową i nie jest zapewne przypadkiem, że od 150 lat nikomu nie udało się go podważyć. Niestety, nie tłumaczy ono wszystkich fenomenów świata nauki, bo w czym leży przewaga pawia, którego ogon jest tak wielki i nieporęczny, że trudno tu mówić o jakiejkolwiek przewadze, czy przystosowaniu do środowiska? A jednak, niejako wbrew logice, pawie puszą się swoimi imponującymi ogonami.

Darwin rozprawił się z tym problemem, za pomocą kolejnego pojęcia – doboru naturalnego. Poza dysproporcją między ilością zasobów, a liczbą osobników, które chciałyby z nich korzystać czasem pojawia się jeszcze druga nierówność, którą łatwo zaobserwować na przykładzie człowieka. Otóż kobiety produkują jedną komórkę jajową co miesiąc i nie urodzą więcej niż jedno dziecko na 9 miesięcy, podczas gdy ich partnerzy dysponują milionami plemników, a ilość potomstwa, które mogli by spłodzić, jest niemalże nieograniczona. Decyzja ilu to się to uda, należy jednak do płci piękej. I tu powraca ogon pawia, bo to właśnie on, a raczej jego wielkość jest gwarancją, że jego dumny posiadacz ma na tyle silne geny, iż może sobie pozwolić na wyhodowanie tego niepotrzebnego organu. Dla samicy oznacza, że warto w niego zainwestować i urodzić jego dzieci. W ten właśnie sposób, za pomocą dwóch pojęć, Charles Darwin wytłumaczył, jak działa proces ewolucji. Szkoda tylko, że nie słyszał on nigdy o genach.

Grochem o ścianę
 
Gregor Mendel w swoim przyklasztornym ogrodzie w Brnie hodował groch, a dokładnie rzecz biorąc dwa rodzaje grochu – jeden z nich dawał nasiona w kolorze żółtym, a drugi w zielonym. Skromnego mnicha zadziwiło, że gdy krzaczek jednego z nich zapyliło się pyłkiem drugiego, wcale nie powstała nowa odmiana żółtawozielona, wręcz przeciwnie wszystkie nasiona okazały się być żółte. Dopiero wśród ich potomstwa pojawiły się zielone nasiona i to w ściśle określonych proporcjach. To odkrycie pozwoliło Mendlowi sformułować podstawowe prawa rządzące mechanizmem dziedziczenia. Niestety, jego prace zostały zupełnie zignorowane przez środowisko naukowe i skwitowane jako ciekawostka odpowiednia wyłącznie dla hodowców grochu. Tymczasem jego rozważania są podstawą współczesnej genetyki, a ich znaczenie dla zrozumienia procesów ewolucyjnych są nie do przecenienia. Dopiero na początku dwudziestego wieku świat ponownie zainteresował się genetyką, a to za sprawą Huga de Vriesa oraz Carla Corrensa. To właśnie tych dwoje uczonych przywróciło badania Mendla do łask i rozpowszechniło hipotezę o małych elementach, w których zapisane są wszystkie nasze cechy – genach.

Powrót do łask Mendla był o tyle ważny, iż ówcześni darwiniści nie do końca wiedzieli, czy potomstwo dziedziczy cechy, które rodzice pozyskali w czasie swojego życia. Większość uważała, że tak. Zastanówmy się nad żyrafą i jej długą szyją. Według powszechnej w tamtym czasie teorii, „prażyrafy” sięgały po wysoko rosnące liście coraz wyżej i wyżej, tak że ich szyje rozciągały się coraz bardziej, a w każdym pokoleniu rodziło się coraz więcej długoszyjego potomstwa. Wprowadzenie genetyki obróciło ten pogląd do góry nogami. To, jak bardzo dana żyrafa potrafiła rozciągnąć się w ciągu swojego życie przestało mieć znaczenie, ważne było jedynie, które osobniki urodziły się z szyjami dłuższymi niż przeciętna, bo to właśnie one miały lepszy dostęp do pokarmu, a to w prosty sposób przekładało się na ilość potomstwa.

Powoli zaczynała się kształtować synteza pomiędzy teorią ewolucji a genetyką, naukowy konsensus, który został nazwany „syntetyczną teorią ewolucji”. Zakładał on trzy zasady: pierwsza mówiła o tym, że zmiany zachodzą w sposób stopniowy kumulując się, po drugie są one efektem działania doboru naturalnego i/lub płciowego i w końcu, procesy te dotyczą nie tylko ewolucji w obrębie jednego gatunku, ale także zmian prowadzących do powstania nowych form zwierząt i roślin.

Żabimi skokami, czy w tempie ślimaka

Niedługo trzeba było czekać zanim ktoś nie zakwestionował tej, wydawałoby się całkiem niezłej ugody między badaczami. Wichrzycielami okazali się być Niles Eldredge oraz Stephen Jay Gould. Badaczy tych zaskoczyła stosunkowo mała liczba tak zwanych „ogniw pośrednich” i nie dali się oni zbyć zwyczajowym w tym czasie wytłumaczeniem, że wynika to z dość urywkowej wiedzy, jaką mamy na temat zapisu kopalnego. W kilku przeanalizowanych przypadkach mieli oni pełen ogląd historii gatunku, a to co zaobserwowali było niczym życie szeregowca na wojnie: długie okresy nudy, przerywane krótkimi momentami bardzo intensywnych wydarzeń. Schemat ten, nazwany został przez Eldredge’a i Goulda nieciągłymi stanami równowagi lub, prościej, punktualizmem. W ten prosty sposób dało się wytłumaczyć, dlaczego brakuje nam tak wielu form pośrednich. Trudno je bowiem zauważyć skoro sama ewolucyjna zmiana trwała zaledwie chwilę. Oczywiście, chwilę w geologicznej skali czasu, gdzie okresy kilkudziesięciu tysięcy lat traktowane są niczym mrugnięcie oka.

Teoria stanów nieciągłej równowagi dodatkowo świetnie wpisuje się w procesy genetyczne. Każda zmiana w organizmie jest bowiem determinowana przez mutacje, czyli przypadkowe błędy, które następują, gdy kopiowany jest materiał genetyczny. Według punktualistów, jeżeli taka mutacja okaże się wyjątkowo korzystna, to dość szybko rozpowszechni się w całej populacji, ale takie szczęście zdarza się dość rzadko, co powoduje, że przez większość czasu gatunki pozostają w niezmienionej formie.

Głosy krytyki odezwały się niemal od razu po przełomowej publikacji Eldredge’a i Goulda w 1972 roku. Dla większości biologów rezygnacja z paradygmatu stopniowych, powolnych zmian był nie do przyjęcia. Największymi oponentami teorii punktualizmu są dwaj giganci w świecie propagatorów nauki: Richard Dawkins i Daniel Dennett.

Pierwszy z nich zarzucił amerykańskim badaczom, że niepotrzebnie koncentrują się oni na szybkich zmianach i długich okresach stazy (zastoju), zamiast przyjąć, że ewolucja zachodzi w różnym tempie w zależności od gatunku, czy okoliczności. Tak więc czasem rzeczywiście mamy do czynienia ze stosunkowo szybką zmianą, ale w innych przypadkach małe wariacje kumulują się w długich okresach czasu, prowadząc na przykład do wyewoluowania nowego gatunku. Z kolei Dennett twierdzi, że Gould wypromował swoją teorię w popularnych książkach, które nie mają poparcia w „twardej nauce”. Styl pisarstwa współtwórcy koncepcji stanów równowag przestankowych jest znany miłośnikom ewolucjonizmu na całym świecie, a jego niezwykle popularne ksiązki były tłumaczone na dziesiątki języków. Pełne literackich metafor, celnych porównań i swobodny styl to znaki rozpoznawcze pisarstwa Goulda wyznaczającego nowy kierunek w popularyzacji ewolucjonizmu.

Cała dyskusja przeniosła się w pewnym momencie na łono szeroko rozumianych nauk humanistycznych, począwszy od socjologii po nauki politycznej. Spory pomiędzy Gouldem a Dawkinsem wstrząsały niejednokrotnie światem socjobiologii, a punktualizm został wykorzystany do interpretacji procesów historycznych, które według niektórych charakteryzują się właśnie długimi okresami stabilnego rozwoju przerywanymi co pewien czas przez rewolucje wstrząsające samymi podstawami systemów. Idea Darwina mimo że ma już 150 lat jest żywa, jak mało która teoria naukowa. Co więcej, oddziałuje ona na nawet bardzo odległe dziedziny badań, a kontrowersje jakie nadal wzbudza tylko dodają jej świeżości. S. J. Gould ma zapewne rację twierdząc, że pogrzeb Darwina jest, póki co, zupełnie niewczesny.

Iza Romanowska