Jest siódma rano, a temperatura już ostro daje w kość. Przeszedłem jedynie kilometr, a wydaje mi się, że z mojej koszulki już można by wycisnąć kilka litrów potu. Choć słońce ledwo wstało, to już grzeje naprawdę mocno, ale nie ono jest największym problemem – to wilgotność. Z każdym wdechem mam wrażenie, że zasysam do płuc szklankę wody. Jestem na Borneo, ponad 10 tysięcy kilometrów od domu, i z aparatem ruszyłem w las, by sfotografować tak popularną w ostatnich latach w polskim Internecie małpę – Nosacza sundajskiego. Te specyficzne zwierzaki żyją jedynie na tej trzeciej największej wyspie świata, którą dzielą między sobą trzy państwa – Indonezja, Malezja oraz Brunei. Po chwili wychodzę z gęstego lasu na drewniany pomost. Wiedzie nad szerokim, błotnistym korytem, którym często płynie woda – w zależności od tego, jak mocno popada. Idę przed siebie wypatrując ruchu w koronach drzew, ale zamiast tego kątem oka widzę, że coś ciągle rusza się na dole, w błocie. Patrzę w tę stronę, ale nic nie widzę. Ruszam dalej, sytuacja się powtarza. W końcu postanawiam przyjrzeć się dokładnie… i dostrzegam małą rybkę. Jedną, po chwili drugą… a zaraz kolejnych kilkanaście. Rybkę fascynującą, bo żyjącą zarówno w wodzie, jak i na lądzie, potrafiącą pływać (choć słabo), jak i chodzić oraz skakać. I na dodatek, potrafiącą upodobnić się do otoczenia…
Zdjęcie Poskoczka Mułowego odnalazłem przypadkiem, przeglądając fotki z wypadu na Borneo sprzed kilku lat. Lektura o tym małym, interesującym stworzeniu, żyjącym między dwoma światami rzuciła moje myśli w świat ewolucji, narzędzia bezlitosnego, ale tworzącego najbardziej fascynujące formy życia, jakie tylko możemy sobie wyobrazić. W efekcie przepadłem na jakiś czas w różnych książkach, a efektem jest kilka podpunktów na temat ewolucji. Uprzedzam – temat jest oczywiście jedynie liźnięty i zdarza mi się go trochę upraszczać, bo po pierwsze żaden ze mnie naukowiec, a po drugie nikt nie czytałby tutaj naukowych wywodów. Więcej oczywiście w źródłach i w książkach, których tytuły podaję dalej. Zapraszam do świata doboru naturalnego i jego efektów!
Czym, do licha, jest dobór naturalny?
Przypomina mi się, gdy w gimnazjum siedziałem na lekcji biologii, słuchałem kolejnej nudnej lekcji o pantofelkach czy budowie komórki roślinnej, i wracałem myślami do przeczytanych poprzedniego dnia w Internecie słów Macieja Giertycha, ojca znanego dziś prawnika, Romana. Pan Maciej dawał gdzieś wykład, w którym obalał teorię ewolucji, mówiąc m. in.:
No bo co się stało z rączką myszki, zanim stała się skrzydełkiem nietoperza? Jaka może tu być część pośrednia? Mysz ruszała łapką, aż w końcu pofrunęła
Mocne słowa, oczywiście do mnie trafiły, bo jak to tak uczyć o ewolucji, skoro to tylko teoria, a pomijać w szkole inne, równorzędne tezy. Przecież nie da się zaobserwować ewolucji na własne oczy, a wszystko to poszlaki! Na szczęście nie zabetonowałem się w teorii kreacjonizmu na długo, a że przyroda i zwierzęta zawsze mnie interesowały, czytałem dalej i dość szybko przeszedłem od wrogości do fascynacji doborem naturalnym. To jak w takim razie jest z tą myszą i nietoperzem? Krótko mówiąc, ewolucja jest procesem dość powolnym, i na pierwszy rzut oka niezauważalnym – mysz nie wymyśla sobie, że nagle zacznie latać, a zmiany w organizmach są wynikiem przypadkowych mutacji. Zwykle są bardzo subtelne i dopiero skumulowanie tych zmian na przestrzeni wielu pokoleń pozwala zauważyć jakiś efekt – dłuższy dziubek pozwalający wypijać nektar z głębszych kielichów kwiatów, czy zwiększona oporność na dany antybiotyk pewnego szczepu bakterii. Ewolucja wydaje się być bardzo żmudna i powolna, ale jednocześnie jest to proces zachodzący codziennie w miliardach organizmów – całą robotę robi tu więc skala przedsięwzięcia. Jako prosty i efektowny przykład posłużmy się… ćmami.
Białe i czarne ćmy z Manchesteru
Jedną z pospolitych ciem występujących w Europie jest Krępak nabrzozak. Do XIX wieku prawie wszystkie ćmy tego gatunku były koloru białego w liczne ciemne plamki, co zapewniało im świetny kamuflaż na jasnej korze drzewa pokrytej porostami. Czasem zachodzi mutacja w jednym genie, przez co drobna część populacji była w całości ubarwiona na czarno – odsetek tego ubarwienia w populacji standardowo wynosił 0,01%, czyli na dziesięć tysięcy trafiał się jeden osobnik o ubarwieniu przeciwnym do reszty swoich braci i kuzynów. I zazwyczaj szybko ginął, jako bardzo łatwy do upolowania cel.
I wtedy nadeszła końcówka XIX wieku, a wraz z nią rewolucja przemysłowa. Fabryki w Anglii zaczęły pracować pełną parą, kominy buchały na potęgę, a wszystko zaczęła przykrywać sadza. Również korę drzew. Co się stało? Drzewa z koloru białego z ciemnymi plamkami stały się całkowicie czarne, przez co znakomita większość populacji Krępka stała się doskonale widoczna dla ptaków, a mała, zmutowana jej część… zyskała idealne schronienie. Jakie były tego skutki? Ciemna mutacja całkowicie zdominowała populację ćmy. Pod koniec XIX wieku już tylko dwa osobniki na sto były oryginalnego umaszczenia, a reszta była czarna jak sadza. Kilkadziesiąt lat później natomiast Anglicy postanowili zadbać o środowisko, wprowadzono przepisy, które spowodowały, że powietrze zaczęło się oczyszczać i zaczął następować odwrotny proces – drzewa znów były białe, a jaśniejsze osobniki z powrotem zaczęły dominować w populacji.
Gdy powietrze było czyste, a drzewa białe, co jakiś czas pojawiał się czarny osobnik ćmy, który dość szybko kończył żywot upolowany przez ptaki, które czyhają na te latające stworki. Gdy jednak drzewa okryły się czarnym pyłem, rzadkie osobniki zyskały doskonały kamuflaż i dużo częściej przeżywały i mogły przekazać swe geny dalej, a standardowe ćmy nagle stały się łatwym celem dla drapieżników, w wyniku czego rozmnażały się dużo rzadziej.
W ten sposób, w wyniku przypadku, zyskaliśmy fantastyczny przykład na działanie doboru naturalnego w praktyce, który mogliśmy zaobserwować na własne oczy.
Z kim spokrewniony jest hipopotam?
Pamiętasz pewnie, że setki milionów lat temu życie toczyło się głównie w wodzie. Prawie pół miliarda lat temu na lądzie pojawiły się pierwsze bezkręgowce, a dopiero jakieś 50 milionów lat później w ślad za nimi ruszyły kręgowce. Nowe środowisko otworzyło nowe możliwości dla ewolucji i życie zaczęło przybierać coraz to bardziej rozmaite formy, zdominowało lądy, wytworzyło skrzydła i zaczęło powoli wzbijać się w powietrze. W pewnym momencie jednak część zwierząt uznała, że kiedyś było lepiej… i postanowiła ruszyć z powrotem do wody! Niesamowitym przykładem takiej drogi powrotnej są walenie. Około 60 milionów lat temu na Ziemi żyło ziemno-wodne stworzenie, które jest ostatnim wspólnym przodkiem… wielorybów oraz hipopotama. Tak, część jego potomków została na lądzie, a druga część ruszyła stopniowo do wody, ewoluując w znane nam dziś płetwale błękitne, orki, czy delfiny i masę innych stworzeń, które gdzieś po drodze wyginęły. Oznacza to tyle, że hipopotam jest bliżej spokrewniony z każdym z wielorybów, niż z, dajmy na to, świnią czy krową, do których wydaje się być dużo bardziej podobny. Co ciekawe, przykładów takich powrotów jest więcej – słonie morskie, kotiki czy morsy zatrzymały się mniej więcej w połowie, ale one również zeszły z powrotem z lądu do wody.
Wspólny przodek Twój i ośmiornicy. Wszyscy jesteśmy kuzynami!
Wyobraź sobie, że zyskałeś nagle dostęp do drzewa genealogicznego wszystkich organizmów na Ziemi. Co w takim drzewie ciekawiłoby Cię najbardziej?
Nie wiem jak Ty, ale ja zacząłbym od znalezienia na nim siebie! Znajdujesz więc swoją gałąź i zaczynasz spoglądać w dół. Znajdujesz swoją mamę, następnie jej mamę, babcię… coraz szybciej zjeżdżasz w dół i zauważasz, że choć każde pokolenie jest podobne do sąsiadującego praktycznie jak dwie krople wody, to na dłuższą metę da się zauważyć spore różnice. Przesuwając jakieś 350 tysięcy pokoleń docierasz do kogoś, kto przypomina małpę, a żył siedem milionów lat temu i w linii prostej jest Twoim przodkiem. Znów przyspieszasz, przewijając tysiące postaci w ciągu sekundy. Po drodze znajdujesz istotę, która pierwszy raz wyszła na ląd. W końcu cofasz się jakieś 600 milionów od dziś i znajdujesz kilkumilimetrowy organizm, który żył w wodzie, prawdopodobnie nie miał odnóży i był po prostu robakiem – to również Twój przodek! Od niego ruszasz z powrotem w przyszłość, ale w trochę innym kierunku. Wybierasz gałąź idącą w inną stronę, zasuwasz do przodu, lata, dekady, tysiąclecia, miliony lat – aż docierasz do dzisiejszej ośmiornicy. Niesamowite, prawda? Ośmiornice to w ogóle fascynujące zwierzęta, które wyewoluowały niesamowitą inteligencję jakby osobno od stworzeń, które znamy – w końcu rozdzieliliśmy się ponad pół miliarda lat temu, ale to temat na osobny artykuł.
Teoria ewolucji mówi jasno – masz wspólnego przodka z każdym organizmem, który kiedykolwiek żył na Ziemi. Nie tylko Ty – podobne połączenia można zbudować między dowolnymi dwoma postaciami żyjącymi gdziekolwiek i kiedykolwiek na naszej planecie. Pomiędzy małą papugą, a bliskim krewnym hipopotama, który wyginął 40 milionów lat temu. Między kleszczem, którego wyciągasz z sierści swojego psa po spacerze na łące, a potężnym Tyranozaurem, który siał postrach wśród innych stworzeń ponad 60 milionów lat temu. Czasem myślę o tych połączeniach jak o gradiencie dwóch kolorów, a o drzewie genealogicznym Ziemi jak o całej ich palecie. Gdy weźmiesz dwa piksele z takiej palety leżące koło siebie, nie sposób będzie ich odróżnić – dla oka będą identyczne, choć technicznie bardzo lekko będą się różniły. Za to gdy weźmiesz próbkę z dwóch przeciwległych końców – będą zupełnie inne. Tak działa dobór naturalny – choć zmian między kolejnymi pokoleniami nie jesteśmy w stanie zauważyć, to dwa gatunki mogą różnić się od siebie praktycznie wszystkim, jak bakteria i człowiek, wróbel i łosoś, jak pomarańcz i fiolet. A mimo to, zawsze znajdzie się coś, co je łączy.
Ewolucja na naszych oczach. 45 tysięcy pokoleń w dwadzieścia lat
Rzadko mamy możliwość oglądać dobór naturalny w działaniu – zazwyczaj po prostu obserwujemy jego efekty. Naukowcy mają jednak swoje sposoby – wykorzystują organizmy, które żyją krótko, jak np. popularne muszki owocówki, które żyją około 30 dni, ale dorosłość osiągają już po 10 dniach. Jednym z najdłuższych badań jest jednak badanie przeprowadzone nie na muszkach, a na bakteriach. Doktor Richard Lenski wraz ze swoim zespołem postanowili w warunkach kontrolowanych przez dwadzieścia lat rozmnażać dwanaście szczepów bakterii pałeczki okrężnicy. Bakterii, która żyje w prawie każdym z nas, i dopóki przebywa w jelicie, jest nieszkodliwa, a nawet pożyteczna. Bakterie podzielono na dwanaście grup i niezależnie rozmnażano w identycznych warunkach, serwując im na przemian większe i mniejsze porcje glukozy. Populacje w poszczególnych grupach rosły i malały, a także stopniowo ewoluowały. Ostatecznie okazało się, że jednym z czynników decydujących o sukcesie – przetrwaniu w laboratoryjnych warunkach – był rozmiar. Po tysiącach pokoleń bakterie we wszystkich szczepach okazały się sporo większe od początkowych, przy czym najszybciej rosły na początku, stopniowo wyhamowując i osiągając pewien moment, od którego średni rozmiar bakterii nie zmieniał się więcej. Docelowe rozmiary w poszczególnych grupach różniły się nieco od siebie, ale wniosek był prosty – z jakiegoś powodu w środowisku o zmiennej zawartości glukozy istotną przewagę dawał rozmiar. W różnych szczepach ewolucja przebiegała na wiele różnych sposobów, ale w dwóch z nich bakterie dotarły do celu tą samą ewolucyjną drogą – przechodząc dokładnie te same mutacje w 59 różnych genach!
Całe to doświadczenie jest bardzo ciekawe i wspaniale pokazuje działanie doboru naturalnego w praktyce. Dziesiątki tysięcy pokoleń, to samo środowisko, ale odseparowane od siebie populacje – moglibyśmy oczekiwać, że we wszystkich z nich dobór naturalny będzie promował pewne cechy, które ułatwiają przetrwanie, i w każdej z populacji będą to dokładnie te same cechy. I dokładnie to się stało! Ale, żeby było jeszcze ciekawiej, w jednej z populacji po około 33.000 pokoleń stała się rzecz niesłychana – populacja wręcz oszalała.
Bakterie zaczęły mnożyć się w pewnym momencie ekstremalnie szybko, liczba bakterii zwiększyła się około sześciokrotnie i ustabilizowała na tym poziomie – absolutnie nieosiągalnym dla pozostałych jedenastu populacji. Jak to możliwe, skoro każda z nich otrzymywała dokładnie tę samą, ograniczoną ilość glukozy? Skąd nagle tak wielka efektywność wykorzystania otrzymywanego pokarmu?
Otóż glukoza bakteriom serwowana była z dodatkiem – środkiem konserwującym. Jest to jednak składnik, którego bakterie pałeczki okrężnicy nie potrafią metabolizować, czyli nie czerpały żadnej korzyści z jego obecności. Szczęśliwa populacja nauczyła się jednak w jakiś ewolucyjny sposób czerpać energię również z cytrynianu, co spowodowało prawdziwy boom i arcyszybki rozrost szczepu. Skoro tak, dlaczego jednak żadne inne kuzynostwo bakterii nie osiągnęło tej supermocy? Po wielu wyczerpujących badaniach naukowcy odkryli, że potrzebne tu były dwie różne mutacje, następujące jedna po drugiej, które pojedynczo nie dawały ani cząstki wymaganego efektu. Dlatego było to tak trudne i rzadkie – po przeanalizowaniu ponad 40 bilionów bakterii, rozmrożeniu i zbadaniu tysięcy pokoleń poprzedzających szczęśliwy szczep, naukowcy odkryli bakterię, która zdobyła wymaganą mutację A. Trzynaście tysięcy pokoleń później w tej linii nastąpiła mutacja B, która razem z mutacją A dały zdolność odżywiania się cytrynianem.
45 tysięcy pokoleń to mniej więcej okres, jaki dzieli dzisiejszego człowieka od Homo Erectus. Tych dwadzieścia kilka lat ewolucji bakterii to odpowiednik miliona lat w historii ewolucji człowieka, dlatego tak fantastyczne jest to doświadczenie. Milion lat temu nasz przodek wyglądał mniej więcej tak:
Kto wie… może tuż za rogiem czeka mutacja, która całkowicie odmieni życie dzisiejszych ludzi, tak jak gen, który pałeczkom okrężnicy pozwolił metabolizować nową substancję?
Trzeci szympans – człowiek
Szympansy, goryle, orangutany. Pewnie nieraz spotkałeś się ze zdaniem, że człowiek pochodzi od małpy – ale co to właściwie znaczy? Według autora książki Trzeci Szympans, Jareda Diamonda, to błąd – nie pochodzimy od małpy, my po prostu… jesteśmy małpą. I mamy z małpami wspólnych przodków, całkiem niedalekich – zwłaszcza z wymienionymi przeze mnie na początku naczelnymi.
Najbliższą nam małpą człekokształtną są Szympansy i Bonobo. Dzielimy z nimi jakieś 98% identycznego DNA, a naukowcy spekulują, że aktualnie te pierwsze ewoluują szybciej, niż w analogicznym okresie ewoluował człowiek. Zaobserwowano żyjące w Senegalu Szympansy, które polują używając dzid i mieszkają w jaskiniach podczas upałów, by schronić się przed słońcem. W latach ’60 naukowcy wpadli na pomysł nauczenia szympansów ludzkiej mowy, ale szybko poniesiono porażkę – na szczęście po czasie podjęto kolejną próbę, tym razem z językiem migowym. Żyjąca w stanie Waszyngton szympansica Washoe w niecałe trzy lata nauczyła się około 200 słów, ale nie to mogło najbardziej zaskakiwać. Zadziwiała mnogość emocji, które odczuwała i przekazywała, smutek, który dopadał ją po utracie dwójki dzieci, a także empatia, którą potrafiła obdzielić jedną z opiekunek, gdy ta poroniła. Najbardziej fascynujący jest dla mnie kolejny fakt: gdy Washoe zaopiekowała się małym szympansem, który stał się jej przybranym synem, zaczęła sama z siebie uczyć go poznanego języka migowego, a ten opanował go w kilka miesięcy.
Goryle również nie próżnują – tutaj najpopularniejszym przykładem jest Koko, która również nauczyła się języka migowego, potrafiła tworzyć nowe wyrazy i rozumiała około 2000 słów w języku angielskim. Do codziennej komunikacji w języku obcym wystarczy nam około 1000 słów, by zrozumieć jakieś 80% tekstów w danym języku – gorylica rozumiała dwukrotnie więcej!
Orangutany zaczęliśmy poznawać najpóźniej – po pierwsze dlatego, że w przeciwieństwie do swoich kuzynów z Afryki nie żyją w grupach, a są samotnikami, ale również dlatego, że żyją w najbardziej niedostępnych do niedawna lasach na świecie – dżunglach Sumatry i Borneo. Miałem przyjemność oglądać na żywo półdzikie osobniki niedaleko Kuching w Malezji, w centrum rehabilitacji, gdzie część małp jest leczona i przywracana do natury, a część przychodzi po prostu po darmowy posiłek w momentach, gdy pożywienia w lesie nie wystarczy dla wszystkich (na przykład podczas długiej pory suchej). Są niesamowite, cholernie gibkie i bardzo chętne do interakcji z człowiekiem, ale również potrafią budzić wielki respekt – gdy na posiłek przybywał potężny samiec alfa, reszta orangutanów ulatniała się na bezpieczną odległość, a nawet pracownik parku podawał owoce małpie z odpowiednim dystansem. Okazuje się że Orangutany, z którymi nasze drogi rozeszły się najwcześniej, bo około 15 milionów lat temu, posiadają własną kulturę! Zaobserwowano osobniki przekazujące sobie wiedzę dotyczącą chociażby polowania, wytwarzania czy używania narzędzi. Co ciekawe, jeszcze kilkadziesiąt lat temu nauka uważała, że to właśnie umiejętność korzystania z narzędzi… odróżnia człowieka od zwierząt.
Co łączy wszystkie te człekokształtne małpy? Oprócz tak wielu wspólnych cech z nami, ludźmi, i bliskiego pokrewieństwa?
Fakt, że wszystkie są zagrożone, najczęściej krytycznie. Orangutany wciąż wybijane są na mięso, bądź zabijane za niszczenie upraw, czy broniąc swoich małych, które porywa się na sprzedaż jako zabawki-maskotki. Podobnie sprawa ma się z naczelnymi Afryki. Niszczone są ich domy, lasy są palone i wycinane pod uprawy. Miejsca do życia mają bardzo mało już teraz, a sprawa pogarsza się z każdym rokiem.
Szóste wymieranie
Pierwszy raz w historii planety zdarzyło się, by jeden gatunek tak bardzo zdominował środowisko. Zmieniliśmy praktycznie cały świat, wycięliśmy lasy, by uprawiać pojedyncze gatunki, zmieniliśmy biegi rzek, przeławiamy oceany, a drobinki plastiku znajdujemy w najbardziej niedostępnych miejscach na Ziemi. Ma to ogromny wpływ na przyrodę i efekty doboru naturalnego, którego ciężką pracę, trwającą czasem miliony lat, potrafimy zniweczyć… w moment. Wybiliśmy na przykład gołębie wędrowne, których w szczytowym momencie na Ziemi żyło około pięciu miliardów! W ciągu ostatnich kilku dekad populacja wszystkich dzikich zwierząt na świecie skurczyła się o ponad połowę, a naukowcy szacują, że tempo wymierania gatunków przez działalność człowieka jest około 100 razy szybsze, niż gdyby działo się to naturalnie, bez naszego wpływu. Jakie będą tego efekty?
Niestety, nie mamy pojęcia.
Często wydaje się, że wiemy co robimy i ludzkość jest na takim poziomie zaawansowania, że poradzi sobie z każdym problemem, ale co jakiś czas natura pokazuje nam, jak bardzo się mylimy i dostajemy solidną lekcję pokory.
Wystarczy przypomnieć Chiny w drugiej połowie XX wieku, które bardzo chciały podnieść poziom higieny w swoim kraju – i postanowiły zrobić to, tępiąc różne szkodniki, m. in. wróble (które miały roznosić różne zarazki). Jak to się skończyło? Brak wróbli spowodował ogromny rozrost populacji różnych owadów, w tym szarańczy, które na potęgę zaczęły niszczyć uprawy, co poskutkowało wielkim głodem i śmiercią, wg różnych szacunków, od 20 do 40 milionów obywateli.
Na szczęście problemy środowiska naturalnego są coraz bardziej nagłaśniane, coraz więcej mówimy o topniejących lodowcach, wymierających rafach, płonących lasach, wycinanych dżunglach. To dopiero początek drogi, bo za debatą muszą pójść zdecydowane działania, ale mocno wierzę w to, że damy radę. W to, że w ostatecznym rozrachunku planeta sobie poradzi, nie wątpię. Pytanie tylko, czy my poradzimy sobie razem z nią.
Do wpisu zainspirowała mnie po pierwsze podróż na Borneo, gdzie ogrom bogactwa fauny po prostu zwalił mnie z nóg, ale jednocześnie lektura fascynującej książki Richarda Dawkinsa – „Najwspanialsze Widowisko Świata”, skąd czerpałem również większość przykładów do wpisu.