Ewolucja jest jedną z tych rzeczy na które wiele osób się powołuje, ale niewiele osób potrafi to zrobić trafnie. Może dlatego, że nieodpowiednio uczono nas w szkole. A może dlatego, że lubimy uproszczenia.

Może czas to zmienić? :)

Ewolucja biologiczna to proces stopniowych zmian dziedzicznych cech w toku kolejnych pokoleń. Ten etap jest, wydaje mi się, zrozumiały dla wszystkich. (No, poza kreacjonistami.) W najbardziej pierwotnym ujęciu – oczekujemy, że dzieci będą przypominać nieco rodziców, w nieco mniejszym stopniu dziadków, itp.

Problemy w zrozumieniu pojawiają się, gdy przechodzimy do szczegółów tego procesu. Jakie cechy będą dziedziczone? Jaki jest mechanizm dziedziczenia? Dlaczego niektórych cech będzie coraz więcej, a innych coraz mniej?

Dobór naturalny

Podstawowym mechanizmem ewolucji jest tak zwany dobór naturalny. Często jest on przedstawiony też jako „przetrwanie najlepiej dostosowanych”. Jeszcze częściej jest wypaczany jako „przetrwanie najsilniejszych”, tak jakby ewolucja była czymś, o czym decyduje siła. Przypakowałeś na siłce? Przetrwasz. Nie przypakowałeś? Nie przetrwasz! Trzeba było pakować!

Dlaczego takie podejście do doboru naturalnego to wypaczenie?

Cóż, dobór naturalny nic nie mówi o sile. To koncepcja wg. której osobniki, które przetrwały i/lub miały więcej dzieci były najlepiej przystosowane do danych warunków. Najlepsze przystosowanie nie musi jednak oznaczać siły. Ba! Siła może być przeciwieństwem dobrego przystosowania! Np. silniejsze osobniki będą miały przewagę w rywalizacji ze słabszymi, ale będą też potrzebować więcej energii do przetrwania i podtrzymania swojej siły. W warunkach ograniczonego pożywienia to słabsze i mniejsze osobniki mogą okazać się lepiej przystosowane, zdolne przetrwać głód, którego nie przetrwają większe i silniejsze osobniki. Z tej perspektywy KAŻDA cecha może dawać zarówno przewagę, jak i stanowić zagrożenie dla przetrwania. Wszystko zależy od warunków, w jakich akurat funkcjonuje dany osobnik.

Zamiast „przetrwają najsilniejsi” może się więc okazać, że „przetrwali najsłabsi”, „najszybsi”, „najbardziej piegowaci”, albo „najgłupsi”. Nie ma zasady.

A, zwróciłeś uwagę na czas w jakim piszę?

Osobniki, które przetrwały. Były najlepiej przystosowane. Przetrwali najsłabsi. Zawsze czas przeszły.

Piszę tak dlatego, że dobór naturalny jest koncepcją z natury opisową, nie przewidującą. To znaczy nie jesteśmy w stanie sobie siąść i powiedzieć: „O, Reksio i Puszek są najlepiej dostosowani, więc to te dwa psiaki przeżyją. Sorry Pchełka i Fafik, odpadacie!” Moglibyśmy to zrobić, gdybyśmy celowo zaaranżowali warunki tak, by pewne osobniki przetrwały, a inne nie. Ale wtedy nie mamy już do czynienia z doborem naturalnym, a z chowem selektywnym. Z celowym ludzkim kształtowaniem tego, jakie cechy mają być dziedziczone. To cenny mechanizm, na którym opiera się całe nasze rolnictwo (i nie tylko). Nie ma on jednak dużej roli gdy dyskutujemy o ewolucji.

Opisowa funkcja doboru naturalnego oznacza, że nie możemy go zbyt dobrze używać do przewidywania przyszłości, służy nam raczej do wyjaśniania przeszłości. To nawet nie tyle „przetrwali najlepiej przystosowani”, co „skoro przetrwali, to znaczy, że byli najlepiej przystosowani”. Warto też pamiętać, że „przetrwanie” oznacza tu przekazanie swoich cech kolejnym pokoleniom. Dobór naturalny dotyczy więc zarówno cech zwiększających szanse na dłuższe życie (bo można mieć więcej dzieci), jak i większą płodność (bo można mieć więcej dzieci), jak i przetrwanie potomstwa (bo będzie mogło mieć więcej dzieci).

Co istotne, dobór naturalny nie ma kierunku. Ewolucja nie zmierza w żadną stronę. Nie dąży do jakichś ideałów, do najlepszych, najszybszych i w ogóle naj-naj-naj. Z tego względu wszelkie eugeniczne fantazje o stworzeniu nadludzi (lub – o czym niewiele osób pamięta – do POWROTU do dominacji historycznych nadludzi, w której to roli stawiano zwykle wikingów) są zwykłą mrzonką. Podobnie jak marudzenie o tym, jak to obecne techniki medyczne pozwalające przeżyć i rozmnażać się ludziom, którzy 100 lat temu by umarli, prowadzą do osłabienia jakości genetycznej rasy ludzkiej.

NIE MA CZEGOŚ TAKIEGO jak jakość genetyczna rasy ludzkiej. Ewolucja tak nie działa. Nie dąży do jakiegoś szczytnego celu, od którego w wyniku cywilizacyjnych błędów zaczęliśmy się oddalać. Z perspektywy kryteriów ewolucyjnych liczy się tylko przetrwanie. Jeśli pomagamy większej ilości przedstawicieli naszej rasy przetrwać i mieć dzieci, to ewolucyjne propsy dla nas, robimy kawał dobrej roboty!


No dobrze, czyli na tym etapie mamy ewolucję jako proces stopniowych zmian dziedzicznych cech w toku kolejnych pokoleń, przebiegający w oparciu o mechanizm doboru naturalnego.

Ale skąd w ogóle wiadomo co można dobierać? Tu dochodzą nam trzy dodatkowe mechanizmy ewolucji: mutacje, dryf genetyczny oraz przepływ genów.



Przerwa na reklamę ;)


Początek semestru? Początek roku szkolnego? Chcesz wesprzeć w nauce siebie, lub swoich bliskich? 

Kurs Skuteczna Nauka, w 100% oparty na konkretnych, przebadanych rozwiązaniach, to prosty przepis na przyśpieszenie i usprawnienie procesu uczenia się. Tak, żeby ucząc się krócej zapamiętywać więcej. E-kurs dostępny na MindStore, tylko 79 zł za pełen program.


Wracamy do artykułu :)



Mutacje

Znane nam życie opiera się na DNA. To złożony związek organiczny, który stanowi swego rodzaju instrukcję budowy organizmu (w uproszczeniu, ale potrzebowalibyśmy oddzielnego wpisu tylko na to ;) ). Wszystkie istoty żywe na Ziemi (jak również wirusy, które nie do końca klasyfikują się jako istoty żywe) korzystają z DNA jako wzoru, definiującego kształt i funkcjonowanie poszczególnych komórek i całego organizmu.

Cząsteczki DNA to długie, podwójne nici oparte na kombinacji czterech związków zasadowych. Kombinacje tych związków to  geny, fragmenty DNA zawierające instrukcje tworzenia różnych białek w organizmie. Ilekroć komórka się dzieli – zarówno w trakcie normalnego funkcjonowania organizmu, jak i przy rozmnażaniu – każda nowa komórka otrzymuje kopię pierwotnego DNA. W efekcie każda komórka organizmu zawiera w sobie instrukcję do stworzenia kopii całego organizmu. (Znów, w uproszczeniu, dziś wiemy już, że są od tego pewne wyjątki.)

Gdy organizmy się rozmnażają, przekazują część lub całość swojego DNA potomstwu. U złożonych organizmów, takich jak ludzie, przekazywanych jest część genów od obojga rodziców, co już umożliwia pewne wymieszanie dziedziczonych cech. Co istotne, przekazywane jest tylko DNA. Cechy niezależne od DNA, nabyte w toku życia (np. większa muskulatura) nie będą dziedziczone. (Takie dziedziczenie cech nabytych to jedno z popularnych błędnych wyobrażeń n.t. ewolucji. Koncepcja wywodzi się z błędnych teorii biologa Jean-Baptiste Lamarcka, jednego z prekursorów autora teorii ewolucji, Karola Darwina.)


Kopiowanie DNA nie jest jednak idealne. Pojawiają się w nim mniejsze lub większe błędy. Sekwencja DNA może również zostać uszkodzona na różne sposoby, np. przez zerwanie połączeń molekularnych pod wpływem odpowiedniej siły zewnętrznej (np. promieniowania ultrafioletowego).

Większość takich błędów będzie albo bez znaczenia dla komórek (dotyczyć będzie fragmentów DNA niezawierających istotnych dla organizmu informacji). Niektóre zostaną naprawione przez mechanizmy autonaprawy wbudowane w komórki. Wiele będzie na tyle destrukcyjnych, że nowopowstała komórka po prostu nie przetrwa. Niekiedy jednak mutacja doprowadzi do zmian przydatnych, lub chociaż obojętnych dla organizmu. Takie zmiany mogą się utrwalić, w wyniku jednego z pozostałych mechanizmów: doboru naturalnego, dryfu genetycznego lub przepływu genów.

Podobnie jak dobór naturalny, mutacje NIE SĄ kierunkowe. Są wynikami losowych błędów w kopiowaniu DNA lub błędów sprowokowanych czynnikami zewnętrznymi. Ten ostatni mechanizm jest wykorzystywany np. przy tworzeniu nowych odmian roślin. Poddaje się je wpływowi substancji chemicznych lub promieniowaniu, które w większości przypadków prowadzi do destrukcyjnych mutacji, ale ma nikłą szansę doprowadzić do powstania pożądanych cech. W porównaniu z tym procesem, precyzyjne zmiany genów, np. w ramach technologii inżynierii genetycznej, są nieporównywalnie bardziej przewidywalne i bezpieczne (są to tzw. organizmy modyfikowane genetycznie, albo GMO.)


Jeśli połączymy mutację z doborem naturalnym, mamy już podstawowy obraz ewolucji. Organizm mutuje, uzyskując nową cechę. Jeśli cecha ta zwiększa przystosowanie, w kolejnych pokoleniach będzie jej więcej. Im bardziej zwiększa przystosowanie – tym więcej osobników z tą cechą w każdym kolejnym pokoleniu. Jeśli dostatecznie wielka część populacji danego gatunku uzyska daną cechę, wchodzi ona na stałe do dziedziczonych cech danego gatunku.

Czy to znaczy, że wszystkie nasze obecne cechy pomagały nam przetrwać? Cóż, nie jest to takie proste. Z kilku powodów.


Dobór naturalny, ujęcie drugie

Świat nie jest zerojedynkowy. Prosty podział na „dobre” i „złe” cechy nie ma większego sensu w rzeczywistości. Zwłaszcza w złożonej rzeczywistości organizmów.

Wiele naszych genów faktycznie po prostu pomaga nam przetrwać. Są jednak również takie, które…

  • odziedziczone od jednego rodzica dają nam pozytywne cechy, ale od dwojga już negatywne (np. pojedynczy gen zwiększa odporność na malarię, ale para takich genów prowadzi do anemii)
  • u przedstawicieli jednej płci są korzystne, ale u drugiej niekorzystne (np. kobieta z bardzo męskimi rysami twarzy może wydać na świat bardzo przystojnych synów, choć sama będzie prawdopodobnie mniej atrakcyjna dla przeciętnego partnera)
  • są korzystne dla grupy/gatunku, ale nie dla jednostki (np. menopauza u kobiet, cecha wyjątkowo rzadka w świecie zwierząt, sprzyjająca przetrwaniu wnuków i prawnuków poprzez zapewnienie potencjalnej dodatkowej opieki)
  • w pewnych warunkach dają pozytywne cechy, ale w innych negatywne, a żadne z tych warunków nie dominują wszędzie tam, gdzie żyją ludzie (np. wspomniany gen odporności na malarię, przydatny w rejonach gdzie ta choroba często występuje, ale szkodliwy tam, gdzie nie stanowi ona zagrożenia)
  • załapały się „na gapę” – geny nie są bowiem kopiowane jednostkowo, a w niewielkich zespołach. Obojętne lub nawet umiarkowanie szkodliwe cechy mogą więc przypadkiem „podczepić się” pod gen znacząco zwiększający szanse na przetrwanie i być kopiowane razem z nim.

Jak więc widzisz, nawet w kontekście przydatności genów nie ma prostej odpowiedzi odnośnie przydatności. Ale cały układ jest jeszcze bardziej złożony, bo zostały nam dwa dodatkowe mechanizmy.


Przepływ genów

Przepływ genów to zjawisko przeniesienia genów do innej populacji w związku z migracją. Np. wikingowie rozbijający się po Europie, rabujący i gwałcący, prawdopodobnie przyczynili się do znaczącego rozprzestrzenienia się wśród Europejczyków wariantu genu chroniącego przed czarną śmiercią/dżumą. Ba, moja ciemna karnacja jest przykładem jakiegoś historycznego przepływu genów.

Przepływ genów jest zjawiskiem nie klasyfikującym się bezpośrednio pod dobór naturalny, bo nie ma tu mowy o większych czy mniejszych szansach na przetrwanie. Jest po prostu element jakiejś, często zupełnie przypadkowej mobilności osobników z pewnym zestawem genów.


Dryf genetyczny

Przypadek odgrywa też istotną rolę w ostatnim interesującym nas mechanizmie ewolucji: dryfie genetycznym. Zwłaszcza w mniejszych populacjach przypadek może bowiem mieć kluczowe znaczenie dla genetyki.

Masz małe plemię naszych przodków. Kilkadziesiąt osób. Idą sobie przez góry, aż tu nagle lawina. Przypadkiem ci, którzy byli z przodu zostali zmieceni, a ci z tyłu nie. Przypadkiem z  tyłu były niemal wyłącznie osoby jasnowłose, a z przodu niemal wyłącznie ciemnowłose. Ot, los.

Ale ten los sprawi, że potomstwo grupy w połowie ciemno i w połowie jasnowłosej będzie już głównie jasnowłose.  Niezależnie od tego, że jasne/ciemne włosy nijak nie wpływały na szanse na przetrwanie. Nie ma wiec tu mowy o selekcji naturalnej. Jest zwykły przypadek. Tak samo, gdyby skały akurat spadły z tyłu, a nie z przodu, efekt byłby odwrotny. Ot, los.

Dryf genetyczny to zjawisko przypadkowej selekcji, przypadkowego czynnika prowadzącego do poważnych zmian genetycznych. Im mniejsza populacja, tym większe ryzyko takiego dryfu (bo akurat wszyscy/większość posiadaczy cechy X została zalana lawą/ utopiona w powodzi/ itp.). Dla jasności, dryf genetyczny nie dotyczy tylko klęsk żywiołowych, opisuje wszelkie kategorii śmierci (sterylizacji, itp.) w których cechy genetyczne nijak nie przekładały się na ryzyko zgonu, ale gdzie taki zgon przekładał się na dalszy rozkład cech genetycznych w populacji.

Startujemy więc od mutacji, ale dopiero mieszając dobór naturalny, przepływ genów i dryf genetyczny uzyskujemy stosunkowo pełny obraz procesu ewolucji. Obraz bardziej złożony, ale i barwniejszy, niż ten, który większość osób nabywa w szkole… I dobrze. Zwłaszcza, że ten ostatni jest też wadliwy z jeszcze jednego, istotnego powodu.


Ile czasu trwa ewolucja?

Gdy w szkole uczą nas o ewolucji, zwykle mówi się o niej w kategoriach milionów, albo przynajmniej dziesiątków tysięcy lat. I jest w tym dużo prawdy. Ze względu na losowość mutacji, przemiany ewolucyjne mogą trwać ogromnie długo.

ALE

Znamy też konkretne przykłady ewolucyjnych zmian, które zajmowały zaledwie kilkadziesiąt lat (i pokoleń). Na przykład, świerszcze standardowo zachęcają partnerki do rozmnażania się poprzez pocieranie swoich odnóży. To właśnie „muzyka” jaką słyszymy czasem wieczorem na łąkach. Istnieje jednak pewna pasożytnicza mucha, która lokalizuje świerszcze po takim dźwięku i zarzuca rozochoconego świerszcza swoimi larwami… które wżerają się w jego ciało, tam dojrzewają i po około tygodniu opuszczają truchło naszego owadziego lowelasa. Gdy takie muchy zostały wprowadzone na hawajską wyspę Kauai, wszystko wskazywało na niedługie wyginięcie lokalnej populacji świerszcza. Zamiast tego, w ciągu około dwudziestu pokoleń od wprowadzenia nowego zagrożenia, świerszcze na Kauai uległy ewolucji i stały się bezgłośne. W normalnych warunkach taka mutacja byłaby dla samca tragiczna w skutkach, ale w sytuacji zagrożenia pasożytami, choć postawiła na głowie zwyczaje godowe tego gatunku, umożliwiła rozkwit populacji zmutowanych świerszczy.

W wypadku odpowiednio silnej presji ewolucyjnej i wyjątkowo korzystnej mutacji, ewolucja może więc wymagać zaledwie kilkudziesięciu pokoleń. Nawet w skali ludzkiej mówimy tu wiec o kwestii góra kilkuset lat. Wszystko zależy od tego, w jakich warunkach funkcjonujemy.


Podsumowując

Mam nadzieje, że powyższy artykuł dał Ci pewien pogląd na kwestie ewolucji i jej mechanizmów. Jego celem było przede wszystkim wskazanie, że ewolucja to nie proste „najsilniejsi będą mieli najwięcej dzieci, aż do czasu gdy powstanie nadistota, esencja wszystkiego co najlepsze!”

Ewolucja nie ma kierunku. Przetrwa to, co przetrwa, bo widać było najlepiej przystosowane do przetrwania.

Ewolucja nie jest idealna. To, że przetrwał ten gatunek czy osobnik mówi tylko tyle, że  akurat przetrwał.

Ewolucja nie robi tego co najlepsze. Nasze dziedziczne cechy mogą być też wadliwe, zwłaszcza dla jednostki, choć przydatne dla gatunku.

Ewolucja nie tworzy prawidłowych rozwiązań. Nie ma czegoś takiego, jak „ewolucyjny wzorzec tego, jacy powinniśmy być.”

Ewolucja może być zarówno wolna, jak i szybka, w zależności od warunków.

To złożony temat. Ale i ciekawy, zachęcam Cię więc do samodzielnego, dalszego go zgłębiania.



Lean Actions  - chcesz zoptymalizować swoje działanie, tak by łatwiej, szybciej i pełniej realizować swoje zamierzenia? Ten kurs zapewni Ci narzędzia do realizacji tego celu. Trzy intensywne dni poświęcone wprowadzeniu podejścia Lean Mind do Twoich codziennych działań. Już w październiku w Warszawie! Kurs dostępny jest samodzielnie, lub jako fragment szerszego cyklu Lean Mind Experience


Podziel się tym tekstem ze znajomymi:
Następny wpis
Poprzedni wpis