B/467: I.Stewart, J.Cohen - Wytwory rzeczywistości. Ewolucja umysłu ciekawego
Wstecz / Spis
Treści / Dalej
ROZDZIAŁ 4
SPOSOBY WYGRYWANIA
Pewien gatunek węża, który nie jest jadowity, rozwinął trzy strategie ochrony przed drapieżnikami. Pierwszą z nich jest kamuflaż. Dzięki niemu wąż "znika" na tle otoczenia. Takie maskowanie sprawia jednak, że wąż ten bardzo przypomina jadowitą żmiję, co nas prowadzi do drugiej strategii, którą jest mimikra. Jeśli drapieżnik przejrzy kamuflaż, to wąż wykorzystuje swoje podobieństwo do żmii, zachowując się tak jak żmija. Skoro i to nie odniesie skutku, na przykład gdy drapieżnikiem jest kruk zabijający żmije, wąż ucieka się do trzeciej strategii. Najpierw rzuca się dokoła jak oszalała skakanka. a potem układa na ziemi, tak by wyglądać zupełnie jak martwy wąż, leżący na grzbiecie w kurzu, pod dziwnym kątem i jakby lekko rozdęty... Gdyby jednak teraz przewrócić go na drugą stronę, to niezwłocznie i energicznie rzuci się znów na grzbiet, ponownie przyjmując pozę martwego węża.
Stworzenie teoretycznego i filozoficznego tła mamy już za sobą i jesteśmy gotowi do wyruszenia w podróż od cząsteczek do umysłu. Jest to podróż dotycząca na każdym ze swych etapów pojęcia ewolucji. Ewolucja to ogólny mechanizm, za którego pośrednictwem układy "spontanicznie" mogą się stawać coraz bardziej złożone, coraz bardziej zorganizowane, coraz bardziej zaskakiwać swymi możliwościami. Zatem w tym rozdziale przyjrzymy się bliżej ewolucji organizmów, zwracając w szczególności uwagę na pomysł, że na ewolucję z pożytkiem można patrzeć jak na grę – w istocie, grę-koszmar, zgodnie z klasyfikacją podaną w rozdziale 3. Ewolucja bawi się formami i zachowaniami organizmów, a także ludzką wrażliwością. Daniel Dennett nazywa ewolucję "niebezpiecznym pomysłem Darwina" w swojej książce pod takim właśnie tytułem. Pojęcie ewolucji jest niebezpieczne, ponieważ dostarcza mocnego argumentu przeciw głównemu dogmatowi niemalże wszystkich religii; według tego dogmatu świat, w którym żyjemy, został stworzony przez byt nadnaturalny. Wywody wyznawców tych religii mają następującą postać: życie musiało zostać stworzone, bo jest za bardzo złożone i odznacza się zbyt dużą regularnością, by mogło powstać wskutek normalnych działań zwykłej materii. To nie tak, mówi Darwin: istnieją ważne powody, by przypuszczać, że życie rozwinęło się samorzutnie z materii zorganizowanej w prostszy sposób. Podobnie jak kilka stuleci wcześniej obserwacje Galileusza zagroziły wywróceniem teologicznego wózka jadącego na twierdzeniu, że Ziemia stanowi ośrodek Wszechświata, tak zwodniczo prosty pomysł Darwina naruszył fundament dziewiętnastowiecznej teologii1.
Pomysł Darwina jest nie tylko "niebezpieczny" w kulturowym znaczeniu, jest również subtelny. W rozdziale tym opowiemy historię ewolucji w przynajmniej dwóch wersjach: w wersji podręcznikowej, która skupia się na genach, oraz w wersji kontekstualnej, wykorzystującej przede wszystkim emergentną dynamikę w przestrzeni fazowej. Ten ostatni punkt widzenia potraktujemy dość ogólnikowo, chociaż odwołamy się do zięb Darwina w celu stworzenia łatwiej uchwytnego obrazu pojęciowego. W następnym rozdziale przejdziemy od ogólników do konkretów, a w rozdziale 6 wprowadzimy podejście komplementarne do genetycznego, opierające się na oddziaływaniach organizmów. W szczególności wprowadzimy pojęcie przywileju, dzięki któremu rodzice zapewniają swym dzieciom lepszy start życiowy. Już teraz naszkicujemy te podejścia, a szerzej omówimy je w dalszej części książki.
Wersja podręcznikowa, opierająca się na genach, jest mniej więcej taka: wszystkie zwierzęta produkują zbyt liczne potomstwo, więc nie dla wszystkich młodych wystarcza miejsca na rozmnażanie. W rezultacie to potomstwo, które zdoła się rozmnożyć, daje wkład w następne pokolenie, pozostałe zaś – nie. Niektóre atrybuty pomagają w procesie rozmnażania się lub przetrwania do czasu osiągnięcia dojrzałości rozrodczej, na przykład: siła, szybkość reagowania, umiejętność zachowania się cicho jak myszka, gdy kot jest w pobliżu... Przypuśćmy, że Jedno zwierzę – nadajmy mu imię Fred – zdołało się rozmnożyć. Jeśli potomstwo Freda odziedziczyło te atrybuty, które umożliwiły Fredowi rozmnożenie, to będzie ono miało takie same cechy. Nie oznacza to, że wszyscy potomkowie Freda na pewno się rozmnożą, ale że ich szansę na wyprodukowanie Freda juniora są większe. Po kilku pokoleniach taka niewielka zaleta prawdopodobnie doprowadzi do przewagi liczebnej Fredów obdarzonych tymi szczególnymi atrybutami. Teraz populacja się zmieni: przyroda przebrała istoty, które mogły być wyprodukowane, i w większości wypadków wybrała Fredów. Ten proces jest określany terminem "dobór naturalny" i zapewnia powstającym istotom "dobre geny". To kwintesencja historii w postaci, w jakiej jest zwykle opowiadana, z paroma uzupełnieniami, takimi jak konieczność istnienia dziedzicznych różnic oraz dzwonków i gwizdków (ozdobników), takich jak dominujące/recesywne allele (wersje alternatywne, jak brązowe lub niebieskie oczy, z których jedna jest dominująca) każdego genu.
Wersja dynamiki emergentnej kładzie nacisk raczej na organizmy niż na geny, a wersję podręcznikową uważa za skomplikowany sposób opisywania czegoś znacznie prostszego, mianowicie dynamiki w przestrzeni fazowej. W tym ujęciu organizmy zmieniają się dlatego, że geografia otaczającej przestrzeni-tego-co-możliwe sprawia, że zmiana jest nieunikniona. Ewolucja biegnie "z górki" w swej przestrzeni fazowej. Ukrytą komplikacją jest to, że dynamika ma charakter emergentny, nie jest czymś zapisanym raz na zawsze, a przestrzeń fazowa zmienia się wspólniczo wraz z dynamiką.
Ten opierający się na organizmach punkt widzenia kładzie nacisk na wiele różnych spraw, między innymi na przywilej. Zgłębimy go w rozdziale 6, ale teraz mały wgląd w to zagadnienie pomoże nam przygotować scenerię. Owa alternatywna teoria, zamiast skupiać się na organizmach rywalizujących o to, jak licznemu potomstwu zdołają przekazać swoje geny, koncentruje uwagę na sposobie, w jaki rodzice zapewniają swym dzieciom lepszy start życiowy, i na rywalizacji rodzeństwa o przywilej dorastania. Jeśli jesteś pisklęciem szpaka, to bezpośrednim źródłem pokarmu są dla ciebie twoi rodzice, więc najbardziej bezpośrednia krótkookresowa rywalizacja wiąże się z zagrożeniem nie ze strony polujących kotów, ale ze strony twoich braci i sióstr. Darwin zauważył, że ta "rywalizacja między rodzeństwem" musi być bardzo silna i jego zdaniem stanowiła główną siłę napędową ewolucji. Oczywiście, ważne jest, by umieć uniknąć polującego kota, ale przede wszystkim trzeba dorosnąć, a nie dojdzie do tego, jeśli nie otrzyma się odpowiedniej, sobie należnej części pożywienia. Dorosłe ptaki karmią swoje młode w niesłychanie niesprawiedliwy sposób: najwięcej pokarmu dostaje to, które najbardziej się rozpycha, robi najwięcej hałasu, najszerzej otwiera najprzepastniejszy dziób. "Dane będzie temu, który ma". To może niesprawiedliwe, ale ta prosta strategia jest ważna dla przetrwania. Gwarantuje, że przynajmniej jedno pisklę dostanie dość pożywienia, by osiągnąć etap opuszczenia gniazda i samodzielnego zdobywania żywności. Jeśli podzielić ograniczone – jak często bywa – zasoby żywności między zbyt wiele młodych, wówczas zginą wszystkie. Skrajny jest przypadek orła rybołowa, który zaczyna "typowo" od próby wychowania trojga piskląt.2 W takim gnieździe widzi s.lę jedno pisklę duże, jedno średnie i jedno małe, ale to dlatego, że pisklęta wykluwały się w różnym czasie. Jeśli jest zbyt mało pokarmu, co zdarza się bardzo często, to pisklęta duże i średnie zjadają najmniejsze; w razie konieczności duży pisklak zjada średniego. Przypuszcza się – nie zostało to jeszcze dowiedzione – że podczas wyjątkowo niepomyślnego roku rodzice w końcu sami zjadają największe pisklę. Takie podejście gwałci naszą hołubioną wrażliwość, ale jest absolutnie rozsądne z punktu widzenia orłów rybołowów, które efektywnie wykorzystują swoje pisklęta jako żywe lodówki do przetrzymywania pożywienia w postaci nadającej się do spożycia, a zatem mogą przyjąć strategię unikania niepotrzebnego wkładu w wychowywanie dziecka, które nie będzie zdolne do rozmnażania.
To właśnie są te alternatywne podejścia, które będziemy ze sobą porównywać, wzajemnie sobie przeciwstawiać i ewentualnie łączyć.
Zaczynamy od dokładniejszego przyjrzenia się podręcznikowej opowieści o "dobrych genach". Po to, by rywalizacja – albo między gatunkami, albo w obrębie gatunku – wpływała na przyszłe pokolenia, jedno pokolenie musi przekazać następnemu jakiś czynnik dziedziczny. Układ musi dysponować jakimś rodzajem "pamięci" o tym, co działa dobrze, a co nie. Darwin wiedział, że taki czynnik dziedziczny istnieje, jednak nie wiedział, czym jest. Obecnie wiemy, że podstawowym materiałem genetycznym jest DNA; mówimy, że reproduktory – zwierzęta dożywające wyprodukowania następnego pokolenia – są najlepsze pod względem "dostosowania genetycznego". Jak już wspomnieliśmy, alternatywne możliwości dla jakiegoś genu, czy ściślej różnice genetyczne, nazywamy allelami. Dobór naturalny faworyzuje pewne allele kosztem innych, więc podręczniki z dziedziny genetyki populacji poświęcają wiele miejsca na opisywanie, w jaki sposób należy wyznaczać względne dostosowanie genetyczne różnych alleli. Konkretny allel może być lepiej dopasowany, jeśli stworzenie mające go odznacza się większą szansą na przeżycie, niż gdyby miało któryś z alleli alternatywnych. Najłatwiej to zaobserwować, gdy allele odpowiadają jakimś wyraźnym "charakterom" – takim cechom organizmu, jak kształt, zachowanie lub barwa – a konkretna cecha zwiększa szansę na przeżycie w określonych okolicznościach. Niemniej jednak mimo powszechnego przekonania, że jest inaczej, większość alleli nie odpowiada bezpośrednio charakterom. Allele mogą być lepiej dopasowane również wtedy, gdy umożliwiają niosącym je organizmom zwiększenie w następnym pokoleniu liczby przedstawicieli tych alleli. To niezupełnie to samo co pomaganie w przeżyciu samym organizmom, chociaż takie rozróżnienie często nie ma znaczenia, ponieważ jeśli nie przetrwasz do rozmnożenia się, to twoje dostosowanie jest równe zeru. Charaktery konieczne do przetrwania często jednak przeciwdziałają rozmnażaniu: na przykład żeby przeżyć, musisz być niewidoczny dla drapieżnika, a żeby się rozmnożyć, musisz być wyraźnie widoczny dla przyszłego partnera. Następnie, trzymanie się z dala od własnego gatunku jest dobrym sposobem na przeżycie, gdyż w jego pobliżu znajdują się najbardziej prawdopodobne źródła pasożytów i chorób; jednak jeśli należysz do gatunku rozmnażającego się płciowo, to ta strategia jest fatalna dla twojego rozrodu. Aby radzić sobie z tymi sprzecznymi tendencjami, organizmy rozwinęły specjalne sztuczki, na przykład wyszukane rytuały godowe. Niektórzy spośród biologów ewolucyjnych, ze znanym RicBardem Dawkinsem, twierdzą, że DNA kieruje ewolucją. Pogląd taki nosi nazwę neodarwinizmu. Jest to właściwie oryginalny pomysł Darwina dotyczący doboru naturalnego z dołączonym konkretnym twierdzeniem wyjaśniającym, czym jest jednostka ewolucji. Opowieści neodarwinistów z biegiem lat stawały się coraz subtelniejsze. Na przykład obecnie możesz się z nich dowiedzieć, że to nie tylko Twój własny DNA zwiększa swoje szansę przetrwania przez ulepszanie Ciebie. Allele zwiększają czasami własne szansę pojawienia się w następnym pokoleniu w ten sposób, że sprzyjają przetrwaniu raczej bliskich krewnych niż samego reproduktora. Jednego z najlepszych przykładów dostarczają pszczoły robotnice, które w ogóle się nie rozmnażają. Ten efekt prowadzi do pojęcia dostosowania łącznego jakiegoś allelu: przy wyznaczaniu dostosowania allelu konieczne jest uwzględnienie wszystkich właściwych kopii tego allelu, a nie tylko kopii obecnych w jednym, konkretnym organizmie.
W rozdziale l wspomnieliśmy, że DNA ma fascynującą budowę, słynną podwójną helisę, złożoną z podwójnej przeplatającej się nici, zbudowanej z czterech rodzajów zasad. Zasady te noszą imiona: cytozyna, guanina, tymina i adenina, i zwykle w skrócie są oznaczane jako C, G, T i A. fasady w odpowiadających sobie położeniach na obu niciach tworzą pary, a pary te są komplementarne, tak więc C zawsze tworzy parę z G, a T z A. Replikacja DNA zachodzi dzięki działaniu rozbudowanej maszynerii molekularnej we wnętrzu komórki, maszynerii, która rozdziela nici i uzupełnia "brakujące" zasady komplementarne. Współczesna genetyka w znacznej mierze zajmuje się sekwencjonowaniem DNA należącego do różnych organizmów – ustalaniem sekwencji zasad – a pojeni odczytywaniem genów i dochodzeniem, jakie funkcje są im przypisane. Ponieważ dzisiejsza biologia molekularna wypracowała bardzo skuteczne techniki prowadzenia tej gry, biolodzy wykazują skłonność do zachowywania się tak, jakby była to jedyna gra na świecie. Najważniejszą z takich gier jest Projekt Poznania Genomu Ludzkiego – biologiczny równoważnik wylądowania na Księżycu lub wielkiego akceleratora cząstek, takiego jak nieszczęsny nadprzewodzący superakcelerator [nieszczęsny, ponieważ w 1993 roku Izba Reprezentantów Kongresu Stanów Zjednoczonych postanowiła przerwać budowę tego urządzenia. Miało ono służyć do badania zderzeń cząstek elementarnych przy bardzo wielkich energiach i dostarczać tym samym informacji na temat sił i zjawisk fundamentalnych (przyp. tłum.)] – którego celem jest opracowanie pełnej sekwencji 3 miliardów zasad DNA człowieka. Milowym krokiem w tym kierunku było ukończenie w kwietniu 1996 roku prac nad sekwencjonowaniem genomu drożdży, w którym jest 12 milionów zasad. Wyniki tych prac tworzą solidne podstawy, jednak koszt ich przeprowadzania był znaczący i podczas zbierania pieniędzy na stosowne badania prace te zostały nadmiernie rozreklamowane i przecenione. W szczególności Projekt Poznania Genomu Ludzkiego – projekt sekwencjonowania całego DNA istoty ludzkiej – został sprzedany społeczeństwu na podstawie twierdzenia, że znajomość "odbitki planów budowy człowieka" umożliwi nam skuteczne leczenie wszelkich chorób i Bóg jeden wie, co jeszcze. Stwierdzenie to ma co najmniej dwie wady: genom nie jest odbitką planów budowy, a między znajomością genetycznych korzeni choroby a wynalezieniem skutecznej kuracji istnieje ziejąca przepaść. Potwierdza to choćby nasz brak zdolności wyleczenia z AIDS: wiemy wszystko o genetyce wirusa HIV, który odpowiada za tę chorobę, a pożytku z tego mamy niewiele. Niedużo wiemy o tym, co dzieje się po stronie ludzkiej – jak wirus wpływa na zachowanie, psychologię itp. Mogłoby nam to pomóc w utrzymaniu tej choroby pod kontrolą, jednak również nie doprowadziłoby do odkrycia kuracji. Taki stan rzeczy jest dość typowy dla chorób genetycznych.
Na razie.
Tak twierdzą genetycy i tak twierdzimy my. Ale, jak wyjaśniamy niżej, nasze "na razie" oznacza co innego niż ich.
Wróćmy do drożdży. Drożdże to organizmy interesujące dlatego, że są eukariontami – ich komórka ma jądro komórkowe. Co więcej, rozmnażają się płciowo. W rezultacie są znacznie bardziej reprezentatywne dla reszty eukariontów, z nami włącznie, niż dwa inne organizmy, których genomy dotychczas poddano sekwencjonowaniu: bakterii Escherichia coli (ukończone) i nicienia Caenorhabditis elegans. Bakterie są prokariontami, nie mają jądra komórkowego, a osławiony C. elegans jest absolutnie niezwykły pod tym względem, że jego ciało cechuje ustalona architektura komórkowa: z identyczną liczbą komórek, każdą dokładnie w tym samym miejscu, w każdym nicieniu. (Samce mają po 959 komórek, a druga płeć – hermafrodyty – 1031. Pewien biolog określił to tak: "Cudownie się z nimi pracuje, ale nie można ich wykorzystać w żadnej argumentacji").
Bardziej pożyteczne organizmy – drożdże – wybierane dlatego, że bardzo szybko się rozmnażają i są łatwe w hodowli, to ulubieńcy naukowców, chociaż także są dość nietypowe. Pierwsze wyniki sekwencjonowania genomu drożdży zawierały mnóstwo nieoczekiwanych zagadek. Teraz wiemy, że drożdże mają około 6 tysięcy genów: dla 40% z nich nie znamy żadnej funkcji, jaką mogłyby spełniać, a ich większość wygląda zupełnie niepodobnie do wszelkich poznanych wcześniej genów. Obecnie genetycy usiłują dojść do tego, po co one są. Jak napisał Bob Holmes w "New Scientist": "Przez najbliższe dziewięć miesięcy naukowcy, od Helsinek po Heraklion, planują usuwanie tysiąca nieznanych genów, po jednym, z pojedynczych komórek drożdży, a potem mają sprawdzić, jak każde z tych usunięć wpływa na wzrost i zdolność rozmnażania się potomstwa tych komórek". Takie "doświadczenia z usuwaniem" są znaną i wypróbowaną techniką stosowaną w genetyce. Przypominają usuwanie różnych części z samochodu, by sprawdzić, czego auto nie będzie mogło już robić. Zdejmujemy koła, auto się nie porusza, a zatem koła sprawiają, że samochód jedzie... Nieco później w tym samym rozdziale nadstawimy karku i skrytykujemy to podejście, wyjaśniając, dlaczego genetycy w rzeczywistości powinni się spodziewać znalezienia wielu genów niepodobnych do czegokolwiek, co poznali przedtem, oraz dlaczego z doświadczeń z usuwaniem na pewno nie wyniknie, co takie geny robią. Na razie jednak wolimy przedstawić genom drożdży jako bardzo ważne osiągnięcie naukowe – będące genetycznym odpowiednikiem na przykład wejścia na Mount Everest, choć jeszcze nie pełnego lądowania na Księżycu – które ukazuje dzisiejsze, olśniewające techniczne możliwości nauk genetycznych.
Spieszymy też z potwierdzeniem, że współczesna genetyka nie ma obsesji wyłącznie na punkcie sekwencjonowania DNA. Na przykład stosowane w niej techniki wykazały, że przeciwnie do powszechnie panującego przekonania populacja większości gatunków, od ameby po antylopy, zawiera ogromną różnorodność alleli. A zatem nie tyle istnieje "uniwersalny plan budowy" dla pawia czy gołębia, ze stosunkowo nielicznymi dozwolonymi odstępstwami, ile raczej każdy ptak dysponuje własnym "planem", istotnie różniącym się od "planów" swych współbraci. Istnieje tak wielka różnorodność alleli, że ptaki dla około 10% swych genów otrzymują inne allele od ojca i inne od matki. Dotyczy to również większości innych organizmów rozmnażających się płciowo: w szczególności nas. Niemal wszystkie te geny mają mało zauważalny wpływ na wygląd zwierzęcia czy nawet na jego zachowanie w codziennym życiu. Dopiero wydarzenia niezwykłe, trudne, stresujące odkrywają subtelne skutki tych różnic – na jakie choroby wirusowe zwierzę zapada, jak sobie radzi z funkcjonowaniem w temperaturze nieco niższej od normalnej czy z oszczędzaniem wody w czasie suszy i która żyrafa może najdłużej uciekać przed ścigającymi ją lwami. Efekt takich alleli jest "zaszyfrowany": przez większość czasu obecność alleli nie prowadzi do żadnych widocznych skutków, ale te skutki mogą się ujawnić wtedy, gdy nastąpi zmiana warunków. Jedną z konsekwencji zaszyfrowanej zależności fenotypu (plan budowy ciała i zachowania) od genotypu (DNA) jest efekt znany pod nazwą asymilacji genetycznej. Ortodoksyjny pogląd na ewolucję zakłada, że geny wpływają na fenotyp, ale nie na odwrót. Jednak kształt i zachowania organizmu oddziałują na jego zdolność przeżycia, a więc i na to, które geny zostaną przekazane potomstwu. To wprowadza pętlę sprzężenia-zwrotnego, wiodącą od fenotypu do genotypu, nie tyle u poszczególnych osobników, co w całym trwającym łańcuchu kolejnych pokoleń. W taki sposób populacja żyraf podlegających silnym stresom, umykających przed włóczącymi się lwami tak szybko, jak niosą je nogi, może się przekształcić w populację znacznie lepiej radzącą sobie z takim stresem. Na zewnątrz wygląda to tak, jakby przekazywały swemu potomstwu nabytą cechę – "zdolność radzenia sobie ze stresem" – ale gdy wejrzeć w głąb, okaże się, że zwierzęta, których genetyczny makijaż nie jest odporny na stres, nie dożywają wydania potomstwa. Zauważcie, że nie muszą się pojawiać żadne nowe geny – raczej stare geny ułożą się na nowe sposoby albo też zostaną wyeliminowane.
Skoro już omawiamy ten temat, należy wspomnieć o pojęciu pokrewnym, którego wkrótce będziemy potrzebowali i które nazwiemy "kanalizowaniem". W laboratoriach genetycznych hoduje się organizmy, takie jak muszki owocowe, i selekcjonuje się je tak, że ich fenotypy są wyjątkowo wrażliwe na zmiany genetyczne. Robi się to celowo, ponieważ zmiany fenotypu są wykorzystywane do śledzenia tego, co dzieje się z genami. "Dzikiej odmianie" muszek, żyjącej w rzeczywistym świecie, daleko do takiej wrażliwości. Ich charakter genetyczny wiąże się z najrozmaitszymi rozwiązaniami awaryjnymi i planami na nieprzewidziane okoliczności, które umożliwiają zachowanie jak nąjstabilniejszego fenotypu pomimo zmian genetycznych. Mówi się, że genetyka tego typu jest skanalizowana.
Możemy wykorzystać sekwencje DNA do rekonstruowania prawdopodobnych wersji ewolucyjnych historii organizmów. Mniej więcej dziesięć lat temu wykorzystano tę technikę do przekonywania, że całą ludzkość da się wywieść od wspólnego przodka płci żeńskiej, "mitochondrialnej Ewy". Później okazało się, że ta sama technika, zastosowana w inteligentniejszy sposób, może wykazać stwierdzenie przeciwne. Jest to bardzo pouczająca historia, która przywołuje kilka ważnych aspektów wczesnej ewolucji człowieka. Żeby ją opowiedzieć, zaczynamy od pojęcia polimorfizmu. Kiedy osobniki należące do jakiejś populacji organizmów mają do wyboru kilka alternatywnych alle-li, to mówimy, że populacja jest polimorficzna. Znajomym (jednak pod wieloma względami mylącym) przykładem polimorfizmu są grupy krwi ludzkiej. Ich zgrubna klasyfikacja obejmuje trzy główne grupy: A, B i 0. Cała historia jest jednak znacznie bardziej złożona i zawiera też inne układy grupowe, jak M, N, S, P, Rh, Kell, Duffy łtd., przy czym te ostatnie nazwy odwołują się do nazwisk konkretnych rodzin, u których wykryto takie antygeny. Łatwo zauważyć, że w rozmaitych okolicznościach użyteczne mogą być różne allele, a jeśli tak, to dobór naturalny może wieść do rozprowadzenia w populacji kilku alleli – ścisły skład mieszanki zależy od przeszłości oraz selektywnych wpływów zróżnicowanego otoczenia. Dość oczywiste wydaje się również to, w jaki sposób mogło po raz pierwszy dojść do powstania alternatywnych segmentów materiału genetycznego – wskutek mutacji. Mutacje są nie tylko kwestią zastąpienia jednej zasady DNA inną: inne mechanizmy obejmują wycięcie zasady lub sekwencji zasad, dodanie zasady, trans-lokację sekwencji z innego miejsca oraz duplikację genów, w której może dojść do takiego skopiowania całego genu, że pojawi się on w genomie więcej niż jeden raz. Przyroda za pośrednictwem różnego łączenia takich zmian może eksperymentować z wieloma wersjami jakiegoś genu. W organizmach rozmnażających się płciowo może to robić bez ryzyka utraty funkcjonalnego genu, ponieważ zasób genów – pełna klasa alleli w populacji – przechowuje kopie starych alleli nawet wtedy, gdy wypróbowuje się nowy układ alleli. Duplikacja genów, jako działanie początkowe, również pozwala przyrodzie zachować kopię zapasową na wypadek, gdyby nowe rozwiązanie się nie sprawdziło; przypuszczalnie tak powstał i zaczął się polimorfizm – i trwa nadal.
Z nadejściem technologii DNA, która w szczególności dostarcza chemicznych metod wykrywania mutacji oraz oceny ilościowej, jak wiele ich potrzeba do przekształcenia jednej sekwencji DNA w inną, doszło do rozwoju całego przemysłu wokół pewnej techniki. Technika ta właściwie umożliwia prześledzenie mutacji wstecz, zaczynając od alleli polimorficznych i porównując ich sekwencje DNA, co pozwala stwierdzić, jakie mutacje zaszły i w jakiej kolejności czasowej. U podstaw tego wszystkiego znajduje się pomysł, że mutacje w DNA wprowadzają drobne, kumulujące się zmiany, a więc bardzo podobne do siebie sekwencje DNA przypuszczalnie mają wspólny początek, i to nieodległy w czasie, podczas gdy sekwencje różniące się wyraźniej oddzieliły się od siebie znacznie wcześniej. Na przykład, jeśli wśród istniejących obecnie sekwencji znajdziemy jedną, która zawiera CCCCGGGG, i drugą zawierającą CCCAGGGG, to jest oczywiste, że kiedyś w przeszłości albo C na drodze mutacji zastąpiło A, albo na odwrót. Jeśli inny allel ma sekwencję CCCAGGGT, to jest on "bliższy" drugiemu z alleli niż pierwszemu itd. Analizując takie różnice systematycznie, można się pokusić o opracowanie genetycznego "drzewa genealogicznego" wszystkich dzisiejszych alleli. Technika ta opiera się na kilku założeniach. Jedno z nich, o dość solidnym uzasadnieniu teoretycznym, stanowi, że allele, które są różne, ale wykazują podobieństwo rodzinne, podczas śledzenia ich losów wstecz "scalają się" we wspólnym allelu przodku; w sytuacji, gdy czas biegnie w zwykłym kierunku, oznacza to, że wszystkie one rozwinęły się w odległej przeszłości z takiego wspólnego przodka. Według innego założenia – nieco bardziej wątpliwego, niemniej rozsądnego – przynajmniej w sensie jakościowym w przeciętnym przypadku mutacje zachodzą z określoną częstością. Ustala to "zegar molekularny", umożliwiający ocenę, jak daleko trzeba się cofnąć, by odkryć wspólnego przodka.
Jako ilustrację sposobu stosowania tej techniki opowiemy historię ewolucyjną, która sama w sobie jest pouczająca: obiecaną opowieść o mitochondrialnej Ewie. W ramach tworzenia odpowiedniej scenerii przypomnijmy pokrótce, co obecnie uważa się za wiedzę o ewolucyjnym drzewie genealogicznym Homo sapiens – nas, małp uprzywilejowanych. Nasza wiedza na temat przodków człowieka, podobnie jak nasza wiedza o zdarzeniach, które nastąpiły ponad kilkadziesiąt tysięcy lat temu, pochodzi z zapisów skamieniałości. Znane ślady wczesnych hominidów, prototypów człowieka, znaleziono w Afryce, Chinach i na Jawie, a najstarsze z nich pochodzą z Afryki. Według ogólnie przyjętej teorii rozwinęliśmy się na sawannach – potrzeba przeżycia wśród wielkich drapieżników przyspieszyła tam ewolucję naszych zmysłów i zmusiła nasze małe mózgi, by się szybko rozwijały albo zginęły wraz ze zwierzęciem, które dawało Im schronienie. Teoria ta przysparza paru trudności. Największa z nich polega na rym, że na sawannach nie występują związki chemiczne konieczne do budowania mózgu: mianowicie podstawowe kwasy tłuszczowe. Kontrowersyjną alternatywą, do której powrócimy później, jest teoria "małpy wodnej", sformułowana przez Alistera Hardy'ego i Elalne Morgan, a rozwinięta przez Michaela Crawforda i Davida Marsha, wedle której ludzkość rozwinęła się na brzegu morza. To tam można znaleźć wielkie zasoby podstawowych kwasów tłuszczowych: występują one powszechnie w owocach morza. Na brzegu morza mogło się pojawić również nasze szczególne upodobanie do wody, umiejętność pływania już w wieku niemowlęcym, a nawet dziwne rozmieszczenie włosów na naszych ciałach. Brzeg morski nie sprzyja jednak powstawaniu skamieniałości, więc przekonujące dowody przypuszczalnie nie zostaną znalezione, nawet gdyby teoria ta miała być prawdziwa.
Gdziekolwiek pojawiliśmy się po raz pierwszy, nie ma żadnej wątpliwości, że pod względem zoologicznym jesteśmy małpami. Tak naprawdę, zdecydowanie jesteśmy szympansami, a nasi najbliżsi żyjący krewni to szympans zwykły (Pan troglodytes) l szympans bonobo (Pan paniscus). Genetycznie wykazujemy bardzo duże podobieństwo do szympansów: nasz genom i genom szympansa mają 98% wspólnych sekwencji zasad. Panuje powszechna zgoda co do tego, że nasze drzewo genealogiczne – obejmująca nas sekwencja rodziców i potomstwa – oraz drzewo szympansów rozdzieliły się około 5 milionów lat temu. Oba gatunki szympansów rozwinęły się ze wspólnego przodka nieco później. Najstarsze skamieniałe szczątki hominidów3 pochodzą przede wszystkim z afrykańskich Wielkich Rowów, a do niedawna uważano, że te z nich, które liczyły ponad 3 miliony lat, pochodziły od jednego gatunku: Austrolopiihecus oforensis. Stworzenia te poruszały się w postawie wyprostowanej, ale od szyi w górę bardziej przypominały małpy niż ludzi. Występują dwa typy skamieniałości różniące się wielkością: oczywiste wytłumaczenie polega na stwierdzeniu, że są to męskie i żeńskie osobniki tego samego gatunku. Niektórzy antropolodzy uważają jednak, że między oboma typami szczątków występuje zbyt wiele odmienności i że pochodzą one od dwóch odrębnych gatunków. Bardzo niedawno znaleziono jeszcze dwa gatunki Austrdlopithecus, znane jako A. romidus i A. onomensis, które występowały 4,5 do 4 milionów lat temu; istnieje też kilka różnych odmian australopltekopodobnych, z których najświeższy jest A. robustus (żył od 1,5 do l miliona lat temu). Pod względem wyglądu zewnętrznego znacznie bliższe nam są hominidy rodzaju Homo, zwłaszcza H. habilis, wytwarzający narzędzia i żyjący między 2 a 1,5 miliona lat temu, oraz H. erectus, pierwszy z naszych przodków, który chodził wyprostowany w zasadniczo współczesny sposób i który żył między 1,7 miliona a 150 tysięcy lat temu. Najmłodszym gatunkiem rodzaju Homo jesteśmy my, H. sapiens: na scenie pojawiliśmy się po raz pierwszy około 250 tysięcy lat temu. Przez większą część tego okresu współistnieliśmy z H. neanderthdlensis – neandertalczykiem. Neandertalczycy mieli znacznie cięższą budowę niż my i na ogół zakłada się, że byli mniej inteligentni. Łańcuch gatunków, który łączy tych wczesnych ludzi, budzi spekulacje i kontrowersje, podobnie jak wiele granic rozdzielających gatunki: niektórzy naukowcy chcą łączyć kilka odrębnych gatunków w jeden, drudzy chcą rozdzielać Istniejące gatunki na kilka innych. Ta wojna będzie jeszcze trwała przez wiele lat, ponieważ dowody są całkowicie niewystarczające. Na rycinie 17 pokazano 15 uznawanych gatunków hominidów oraz ustalone na podstawie skamieniałości okresy, w których żyły.
Ryc. 17. Piętnastu uznawanych obecnie członków rodziny hominidów.
Teraz wreszcie jesteśmy odpowiednio wyekwipowani, by móc podążać za opowieścią o mitochondrialnej Ewie, niegdysiejszej matce nas wszystkich. Metafora Ewy z łatwością przechodzi przez usta każdemu, kto się wychował w choćby nominalnie chrześcijańskim kraju. Może zbyt łatwo? Czy naprawdę istniała jedna jedyna Ewa – jedna istota płci żeńskiej będąca przodkiem wszystkich dzisiejszych ludzi – czy też było ich kilka? To pytanie z podtekstem, co ujawnia terminologia Ewy: odnosi się ono do autentyczności chrześcijańskiego mitu stworzenia. Zatem nie należy się zbytnio dziwić, że w 1986 roku wiadomość o Istnieniu naukowego dowodu na to, że cała ludzkość faktycznie powstała z jednego żeńskiego przodka, wywołała wielkie zainteresowanie mediów; zgodnie z oczekiwaniami – największe w Stanach Zjednoczonych, gdzie została entuzjastycznie powitana przez mieszkańców Pasa Biblijnego [pas południowych stanów USA, słabo uprzemysłowiony i zamieszkany przez ludność o poglądach, powiedzmy, mocno konserwatywnych i religijnych (przyp. tłum.)] i gęgaczy z gatunku "naukowców kreacjonistów". Owego przodka nazwano mitochondrialną Ewą, ponieważ dowody na jego istnienie pochodziły z analizy podobieństw między sekwencjami DNA w mitochondriach ludzkich komórek. Mitochondrialną Ewa żyła w Afryce między 100 a 200 tysięcy lat temu. Dowody były dość przekonujące – opierały się na śledzeniu owych podobieństw wstecz w molekularnym drzewie genealogicznym w sposób, który już wcześniej wyjaśniliśmy. Wydawały się wskazywać na pojedynczą istotę ludzką jako na matkę nas wszystkich.
Na czym konkretnie polegały te dowody? Genom ludzki zawiera jakieś 6 miliardów par zasad; większość z nich znajduje się w jądrze komórkowym, wbudowana w chromosomy: połowa każdego zestawu 23 chromosomów jest dziedziczona od każdego z rodziców. Około 16 tysięcy par zasad DNA istnieje wewnątrz mitochondriów, które są organellami występującymi poza jądrem komórkowym. Jest to sekwencja wystarczająco krótka, by nią łatwo manipulować podczas śledzenia różnic powstających z czasem w wyniku mutacji. Mitochondrialny DNA ma charakterystyczną cechę: zawsze pochodzi od matki. Analiza mitochondrialnego DNA pochodzącego od ponad stu etnicznie zróżnicowanych współczesnych osób umożliwiła prześledzenie losu pojedynczej sekwencji DNA, która pojawiła się mniej więcej 200 tysięcy lat temu. Wniosek: wszyscy mamy tę samą pra-pra-... praprababkę, w sumie około 10 tysięcy prą- (licząc 20 lat na jedno pokolenie). To właśnie Ewa.
Dopiero niedawno wykazano, że cała ta historia jest zbudowana na nieporozumieniu.4 Jak można było przewidzieć, powstała dzięki pojęciowemu pomieszaniu genealogii genów i genealogii jednostek – jeszcze jeden błąd wynikający ze zbyt dosłownego traktowania obrazu "DNA-jako-odbitki-planów-budowy". (Genealogia to "rodzinne drzewo genealogiczne", Usta przodków sięgająca wstecz, w przeszłość). Praca ta, streszczona w czasopiśmie "Science" przez Francisco Ayalę w grudniu 1995 roku, testuje teorię mitochondrialnej Ewy, grając w taką samą grę pewnymi genami, pochodzącymi z jądra komórkowego, a znanymi pod nazwą genów DRB1. Są one powiązane z układem immunologicznym. Typowy gen DRB1 zawiera 270 par zasad, a więc można go łatwo poddać pełnemu sekwencjonowanlu. Geny DRB1 u ludzi są wysoce polimorfczne, co oznacza, że różni ludzie mają różne geny DRB1: istnieje 59 odrębnych wariantów – 59 możliwych wyborów dla sekwencji DNA. Istnieją niezbite dowody na to, że ludzkie geny DRB1 sięgają naprawdę bardzo daleko wstecz. Na przykład ludzki gen DRB1, znany pod (dowodzącą wielkiej wyobraźni) nazwą Hs*1103, znacznie bardziej przypomina gen DRB1 o nazwie Pt*0309 należący do szympansa niż inny ludzki gen DRB1, a mianowicie Hs*0302. Zatem dwa ludzkie geny oddzieliły się od siebie wcześniej, niż doszło do rozdzielenia drzew genealogicznych szympansa i człowieka. (Nie ma w tym sprzeczności, mimo że mówimy o "ludzkich" genach. Znajdują się one obecnie w ludziach – choć w przeszłości tworzyły wspólnego przodka ludzi i szympansów). Badając tempo, w jakim normalnie pojawiają się mutacje, można wywnioskować, że te dwa ludzkie geny rozdzieliły się mniej więcej 6 milionów lat temu; rozdzielenie drzew genealogicznych człowieka i szympansa nastąpiło wkrótce potem. Dla porównania: drzewo genealogiczne orangutana oddzieliło się od drzewa przodków szympanso-ludzkich około 15 milionów lat temu, a – jak już pisaliśmy – H. erectus pojawił się około 1,7 miliona lat temu. Te okresy oszacowano taką samą metodą jak metoda, za pomocą której wiek mitochondrialnej Ewy określono na 200 tysięcy lat. Jeśli kwestionujecie metodę, to świetnie, ale wtedy Ewa natychmiast wylatuje przez okno.
Genealogia 59 różnych ludzkich genów DRB1 zbiega się w czasie mniej więcej 60 milionów lat temu, co, przypadkowo bądź nie, jest w przybliżeniu okresem wielkiego rozprzestrzenienia się ssaków wywołanego wyginięciem dinozaurów. Taki sam typ oszacowań wskazuje, że około 6 milionów lat temu nadal istniało w przybliżeniu 36 różnych członków genetycznego drzewa – genealogicznego współczesnego ludzkiego genu DRB1. To oznacza, że żyło wówczas przynajmniej 16 odrębnych przodków człowieka, ponieważ każdy człowiek może mieć najwyżej dwa allele DRB1, po jednym w każdym zestawie chromosomów. To samo rozumowanie wykazuje, że musiało istnieć przynajmniej 16 przodków w ludzkim drzewie genealogicznym już po jego odłączeniu się od drzewa genealogicznego szympansów, a zatem Ewa musiała mieć do towarzystwa co najmniej 15 Adamów. W istocie z dokładniejszej analizy matematycznej wynika, że przez ostatnie 60 milionów lat różne populacje praprzodków człowieka na ogół zawierały co najmniej 100 tyś. osobników, chociaż istnieje niewielkie prawdopodobieństwo, że od czasu do czasu kurczyły się do około 10 tysięcy. Teoria jednej Ewy l 99 999 Adamów naprawdę nie ma sensu – Ewa nie zdążyłaby stać się matką wystarczająco licznego potomstwa; jest znacznie bardziej prawdopodobne, że jednych l drugich było po 50 tysięcy.
Skoro tak, to dlaczego nasz cały mitochondrialny DNA zbiega się do jednej sekwencji? Być może Istniała jakaś mitochondrialna Ewa, ale nie jest ona matką nas wszystkich: reprezentuje konkretną sekwencję cząsteczek mitochondrialnego DNA, wcieloną w populację kobiet noszących tę cząsteczkę, z której pochodzą wszystkie dzisiejsze cząsteczki mitochondrialnego DNA. Tak czy inaczej, od Innych przodków otrzymaliśmy wiele naszego innego DNA, a jedyne, co możemy powiedzieć, to to, że 200 tysięcy lat temu przypadkowo wszyscy z naszych przynajmniej 50 tysięcy żeńskich przodków mieli ten sam mitochondrialny DNA. Oczywiście, gdyby cofnąć mitochondrialna Ewę w przeszłość o 60 milionów lat, do czasów o wiele wyprzedzających chwilę, gdy stała się istotą ludzką... No, ale do licha, wtedy z pewnością nie została stworzona na podobieństwo Boga, które to my jakoby ucieleśniamy.
Nieuchronnie istnieje męski odpowiednik mitochondrialnej Ewy: Adam ZFY. Męski odpowiednik mitochondrialnego DNA to chromosom Y, który jest przekazywany z ojców na synów. Przeprowadzono ćwiczenie podobne do tego, które doprowadziło do powstania mitochondrialnej Ewy. Wykorzystano w nim konkretną sekwencję 729 par zasad, istotnych, jak sądzono, dla dojrzewania jąder l plemników, a wszystkie te sekwencje zbiegły się razem około 270 tysięcy lat temu. Ciepło, ciepło, ale żaden wielki sukces, chyba że (aha!) Adam był nieśmiertelny i żył samotnie przez około 70 tysięcy lat, póki Ewa nie pojawiła się na – och, te kulturowe pułapki myślowe... To samo stwierdzenie, które odnosi się do Ewy, dotyczy również Adama: w rzeczywistości musi on reprezentować około 50 tysięcy osobników odznaczających się tą samą sekwencją DNA, ponieważ wszyscy Ich przodkowie również mieli tę samą sekwencję. Dostatecznie dawno istniał, być może, nawet ich wspólny przodek. Jest to najprostsze, choć nie jedyne możliwe wyjaśnienie tego identycznego kawałka genetyki. Za pomocą techniki wykorzystanej do ustalenia liczby 270 tysięcy lat nie dowiemy się, kiedy to było – jeśli geny już raz się "zlały", to pozostają zlane, jakkolwiek daleko się cofniemy. Wcale nie oznacza to, że wszystkie pochodzą od jednego wspólnego przodka, ale również nie wyklucza takiej możliwości.
Być może najbardziej paradoksalnym aspektem tej historii – poza łatwowiernością, z jaką przyjęto oryginalne wyniki – jest to, że analiza genów DRB1 prowadzi do wniosku, iż drzewo genealogiczne człowieka sięga wstecz jakieś 54 miliony lat, do okresu przed pojawieniem się ludzi na Ziemi. Mitochondrialna Ewa nie tylko nie podtrzymuje historii stworzenia, ona wspiera ewolucję.
Ryc. 18. Różnice między drzewami genealogicznymi mitochondrialnego DNA
i ludzi.
Opowiedzieliśmy tę historię z konwencjonalnego punktu widzenia konwergencji alleli i zegarów molekularnych, który to pogląd zupełnie zadowala wielu biologów. Nas nie, warto więc poświęcić trochę czasu na wskazanie niektórych naszych zarzutów.
Jeden z nich (to kolejny sprzeciw wobec takiego interpretowania mitochondrialnej Ewy, w którym zabawa genami DRBj nie jest konieczna) polega na tym, że powyższa analiza dotyczy wyłącznie tych kobiet, których potomkowie żyją dziś. Nie mówi nam nic – z samej swej natury nie może nic powiedzieć – o innych kobietach, które żyły w tym samym okresie co Ewa, ale których potomkowie wymarli. W rzeczywistych populacjach potomkowie wspólnych przodków ciągle wymierają; najbardziej znaną analogią jest zanikanie nazwisk: w miarę upływu stuleci znajdujemy coraz więcej i więcej Smithów, ale za to po pewnym czasie – żadnego Chaucera (przynajmniej w książce telefonicznej Coventry nie ma żadnego). Biblijna Ewa miała być nie tylko pierwszym żeńskim przodkiem wszystkich ludzi żyjących dzisiaj, ale wszystkich, którzy kiedykolwiek żyli. A tego nie da się wydedukować ze współczesnego mitochondrialnego DNA (ryc. 18).
Następny zarzut jest metodologiczny. Zaczynając od próbki zaledwie stu etnicznie różnorodnych jednostek, dopuszcza się bardzo realne ryzyko, że pominięto wiele rzadkich osobników pojawiających się gdzieniegdzie w ludzkiej populacji, naprawdę wyjątkowo sporadycznie. Przez analogię wyobraźcie sobie, że występowanie zamożności wśród ludzi śledzicie na podstawie losowo wybranych stu jednostek w zróżnicowanych sytuacjach finansowych.5 Niewątpliwie znajdziecie dużo przypadków skrajnego ubóstwa, ponieważ bardzo wielu ludzi żyje w wielkiej biedzie, ale nawet w tak rozwiniętym kraju jak Wielka Brytania możecie przepuścić milionerów (jest ich mniej niż 100 tysięcy w populacji liczącej ponad 50 milionów). Prawie na pewno nie traficie na miliarderów – podobnie jak wszyscy do niedawna "gubili" rzadkie grupy krwi, takie jak Kell, występujące u zaledwie kilku rodzin. W każdym razie, jeśli do obliczeń zlewania się trzeba dołożyć jeszcze jakieś dodatkowe morfy, to oszacowany czas zlewania prawdopodobnie się zwiększy; natomiast jeśli brakuje nam wielu morfów, to czas zwiększy się znacznie. Zatem analiza wykazała, że w najlepszym przypadku około 95% żyjących dziś ludzi miało żeńskiego przodka w grupie "wewnętrznej", której wszyscy członkowie 200 tysięcy lat temu mieli ten sam mitochondrialny DNA.
To się nam wcale nie kojarzy z Ewą.
Niepokoi nas również hipoteza zegara molekularnego. Z pewnością jest poprawna w sensie jakościowym – wyprodukowanie większej liczby mutacji zajmuje więcej czasu – jednak dyskusyjne wydaje się jej uzasadnienie ilościowe. Zwykle podaje się argument, że mutacje są skutkiem promieniowania i że poziomy promieniowania były w zasadzie stałe w czasie, więc tempo mutacji stanowi podstawę działania zegara. Jednak – jak zauważamy, stosując tę technikę – nie chodzi tu o wszystkie mutacje, ale jedynie o mutacje występujące u tych organizmów, których potomkowie żyją do dziś. To wprowadza wyraźnie widoczny element wyboru i wydaje się prawdopodobne, że otrzymany w ten sposób zegar tyka w różnym tempie dla różnych części genomu. Na przykład może się zdarzyć, że jakieś geny czy jakiś obszar genu nie podlegają łatwo mutacji bez uśmiercenia organizmu, który je dziedziczy. Jeśli tak się dzieje, to obszary te są wyjątkowo "stabilne" mutacyjnie – nie dlatego, że mutacje nie powstają, ale dlatego, że nie są dziedziczone przez następne pokolenia, ponieważ nie ma następnych pokoleń osobników noszących te geny. Gdy selekcja już raz pojawi się na scenie, to zakłóca czystą, uporządkowaną matematykę sekwencji DNA, mutacji i prawdopodobieństwa.
Powstający w ten sposób obraz ewolucji różni się pod wieloma względami od neodarwinizmu. W szczególności ponownie rolę odgrywają tu organizmy, a nie tylko ich DNA. Współczesna genetyka z pewnością to dostrzega, ale nadal usiłuje przypisać główną funkcję DNA, organizmom zaś – drugorzędną. Uważamy, że oba te aspekty są ze sobą nierozłącznie i wspólniczo powiązane, a w dalszej części tego rozdziału będziemy traktować ewolucję jako przykład współdziałania. Neodarwinizm cieszy się popularnością między innymi dlatego, że odwraca uwagę od jednej z największych dziur w wiedzy naukowej: od związku między sekwencjami DNA i organizmami, które się z nich "rozwijają". (Uważamy, że nad takimi dziurami należy budować mosty, zamiast je ignorować). Popularny pogląd, traktujący DNA jako coś w rodzaju planu budowy dla organizmu, jest zatem pociągający i dlatego coraz bardziej powszechny, niemniej jednak i bardzo mylący. Sekwencja DNA organizmu – jego genom – przypomina raczej częściowy przepis kuchenny, podający składniki potrawy i instrukcje, jak należy je zmieszać, ale pomijający decydujące informacje, takie jak temperatura piekarnika, ponieważ wielu takich wiadomości dostarcza nie genom tego organizmu, ale jego matka. W rezultacie allele nie zawsze mają bezpośrednie odniesienia do cech charakterów. Nawet autorzy podręczników muszą się zmierzyć z brakiem bezpośredniej odpowiedniości między allelami i charakterami, jednak na ogół kończy się to rozmydlaniem zagadnienia. Kompromisowo opisuje się "dominację" al-leli: allele oczu brązowych przebijają allele oczu niebieskich, więc jeśli ojciec daje wam pierwszy z tych alleli, a matka – drugi, to będziecie mieć oczy brązowe. Ale podręczniki nie posuwają się dalej. Historyjka ta pojawia się dość często, zwłaszcza w laboratoriach naukowców, którzy sami wychowali się na takich właśnie podręcznikach i potrafią zadawać tylko wynikające z nich rodzaje pytań. (Przypomnijcie sobie nasze wcześniejsze omówienie doświadczeń, które mają być przeprowadzone na genomie drożdży, pokutujące właśnie z powodu takiego niedopatrzenia. Wkrótce powrócimy do tej krytyki). W szczególności w podręcznikach można znaleźć pytanie, czy zwierzę niosące dany allel jest dobrze "przystosowane genetycznie". To znaczy, czy w grze życia radzi sobie lepiej czy gorzej niż inne? Bardzo mało uwagi jednak poświęca się tutaj sukcesom rozmnażania lub przetrwania; a jeśli się to robi, to przy założeniu, że istnieje bezpośredni związek między allelami i charakterami, jakiś proces "tworzenia mapy" – od genów aż do przystosowania. Takie ujęcie prowadzi do wniosku, że jeśli jakieś zwierzę jest "wygrywające", to jego potomstwo i geny zaczną dominować w tym gatunku i usuną rywali. Jeśli jest przegrywające, ze "złym genem", to wymrze.
Niestety, ten prosty pomysł, że "organizmy z dobrymi genami wygrywają", nie może być realizowany w prawdziwym świecie, w którym około 30% wszystkich genów ma kilka alleli, a większość z nich i tak nie wpływa na zdolność przetrwania. Może analogia do piłki nożnej wyjaśni lepiej, w czym rzecz. Drużyny piłkarskie rywalizują ze sobą, a niektóre z nich wygrywają częściej niż inne. Podejście analogiczne do podejścia genetycznego wprowadziłoby dla każdej drużyny "czynnik przystosowania" i usiłowało ustalić, czy zielone koszulki są lepiej przystosowane niż czerwone, żółte skarpetki lepiej dostosowane niż niebieskie, drużyny z napastnikami o wzroście przekraczającym 183 cm niż drużyny ich pozbawione itd. Wszystko to jest zaledwie bladym cleniem prawdziwej gry, w której drużyny noszą różne barwy (w dialekcie piłkarskim oznacza to "uniform") w zależności od tego, z kim grają, a dzisiejszy napastnik podczas kolejnego meczu może się znaleźć poza boiskiem z powodu czerwonej kartki (kara za duże wykroczenie podczas gry).
W Istocie występowanie różnych alleli jest często sposobem, do jakiego ucieka się przyroda, przygotowując plany na niespodziewane sytuacje. Allel A może być najlepszy w warunkach ciepłego i wilgotnego klimatu, ale w suchym klimacie lepszy może się okazać allel B. Na przykład żaby są zmuszone do posiadania w zanadrzu kilku planów na niespodziewane sytuacje, ponieważ rozwijają się w stawach, w których temperatura nie jest regulowana. Albo: allel P chroni organizm przed chorobą X, podczas gdy allel Q chroni przed chorobą Y. Nawet jeśli chwilowo jest ciepło, a w okolicy nie występuje choroba Y, to opłaca się zachowanie takich alleli w zbiorze genów, na wszelki wypadek, gdyby warunki miały się zmienić. Rozmnażanie płciowe – w którym większość alleli pojawia się parami, z czego jedna może w ogóle nie zostać wykorzystana – to niezła metoda utrzymania takich "kopii zapasowych". Ta możliwość sprawia również, że Ponury Siewca jest dobrym pomysłem: żeby zbadać, czy stary allel znów stanie się modny, należy produkować zawierające go organizmy i sprawdzać, czy zdołają przeżyć. Między innymi dlatego wcale nas (Jacka Cohena i lana Stewarta) nie dziwi duża liczba genów "bez funkcji" odkrytych niedawno w drożdżach. Tego należało oczekiwać. Niektóre z nich to bez wątpienia stare śmiecie wrzucone na genetyczny strych, ale jeszcze nie wyrzucone na dobre; wiele z nich schowano tam dlatego, że pewnego dnia mogą się przydać. Zajęcie się drożdżami, które nie mają tych genów, i hodowanie ich w warunkach laboratoryjnych nie powie Warn, "do czego" są te geny. Faktycznie, takie postępowanie wiąże się z ryzykiem otrzymania odpowiedzi, że zupełnie "do niczego" się nie nadają.
Przypomina to zdjęcie w suchy dzień wycieraczek szyb samochodowych i dojście do wniosku, że auto bez nich zachowuje się zupełnie tak samo jak z nimi. Pewnego dnia jednak spada deszcz i dopiero wtedy stwierdza się, do czego służy ta .część. Holmes w swym artykule na temat genomu drożdży zauważa, że "doświadczenia z nokautowaniem pogłębiły jedną z największych tajemnic genetyki: nowe eksperymenty potwierdzają, że wiele genów może być zupełnie zbędnych dla dobrego samopoczucia komórki".
Naprawdę nie uważamy, by to było nadzwyczaj zaskakujące.
W samej rzeczy, jeśli myślimy o ewolucji jako o grze, jest to najzupełniej oczywiste. A obraz ten wyjaśnia znacznie więcej niż jedynie potencjalną rolę "pozbawionych funkcji" alleli. Zobaczmy dlaczego. To nie zbieg okoliczności, że powyżej wybraliśmy dla ilustracji grę współzawodnictwa – piłkę nożną; jak zauważono w rozdziałach 2 i 3, odwołanie się do teorii gier pozwala zdobyć pewne Interesujące informacje na temat historii ewolucji. Istnieje na to standardowa metoda, która przyrównuje "strategie stabilne ewolucyjnie" organizmów do pewnych rodzajów strategii wygrywających w bardzo prostych grach matematycznych, ale nie o to nam tutaj chodzi. Potrzebujemy raczej pojęcia gry-koszmaru, dla której strategia wygrywająca jest niesamowicie złożona i pozbawiona regularnej budowy mimo prostoty reguł. Wiele gier, a właściwie – w rozsądnym znaczeniu tego słowa – ich większość, to gry-koszmary. Będziemy przekonywać, że ewolucja naprawdę jest grą--koszmarem, natomiast większość prób wyjaśniania zdarzeń ewolucji usiłuje ją traktować jak grę-marzenie.
Żeby zrozumieć, dlaczego tak uważamy, przyjrzyjmy się drzewu – nie drzewu gry, ale prawdziwemu drzewu. Istnieje ono dlatego, że jego przodkowie odnosili długofalowe zwycięstwa w wielkiej grze o nazwie Przetrwanie. Zarejestrowane w DNA strategie, wykorzystywane przez miliony jego przodków – wyłącznie w grach wygrywających – są wbudowane w każdą jego komórkę... Nic dziwnego, że jest tak złożone wewnątrz. Pośrednia reguła: "chodzi o wygranie", zapewnia prosty, kontekstualny Imperatyw generujący tę całą wewnętrzną złożoność. Jednak zauważcie, że "zdolność wygrywania" jest tu czymś zupełnie innym od "posiadania dobrych genów". Określenie "dobre geny" oraz sposób, w jaki się je Interpretuje, niemal w każdym podręczniku i wykładzie z dziedziny genetyki populacji, prowadzą do pośredniego wniosku, że konkretny allel jest zawsze (we wszystkich okolicznościach) lepszy od jakiegoś innego alternatywnego allelu. To trochę tak, jakby powiedzieć, że stwierdzenie "atakuj układ pionków swego przeciwnika" jest w szachach zawsze dobrą strategią – nawet w otwarciu, nawet pod koniec rozgrywki, gdy przeciwnik na przykład nie ma układu pionków. Strategia w szachach – oraz strategia przyjęta przez drzewo w grze
Przetrwania – w dużej mierze zależy od kontekstu. Zależy ona od "położenia" gry w chwili, gdy jest wykonywany "ruch". Strategia, która może być świetna w jednych okolicznościach, okazuje się fatalna w innych – i to samo jest prawdziwe w odniesieniu do allelu. Rzeczywisty organizm to mnóstwo kompromisów, a nie starannie zoptymalizowana część maszynerii.
Co więcej, w ewolucji – inaczej niż w szachach – reguły nie są ustalone raz na zawsze. Za każdym razem, gdy wykształca się nowy organizm albo gdy stary organizm wypracowuje zasadniczo nową sztuczkę, efektywnie zostają zmienione reguły. Ewolucja to gra automodyfikująca się, w której reguły zależą od stanu rozgrywki. Reguły i globalny stan rozgrywki łączy współudział. Życie byłoby znacznie prostsze, gdyby DNA naprawdę był planem budowy organizmów i gdyby w dziedziczności chodziło wyłącznie o to, ale tak nie jest. Nawet w ludzkich grach wymyślenie nowych reguł lub wyłonienie się nowych strategii może zmienić szansę każdego gracza. Organizmy również potrafią zmieniać reguły i robią to metodami, które podejrzanie przypominają oszustwo – fałszują kostki do gry, aby ich potomstwo było faworyzowane. A zatem obok genów mamy przywileje. Lista strategii, za pomocą których rodzice mogą zapewniać swemu potomstwu niegenetyczny "lepszy start", jest niemal niewyczerpana – żółtko jaja kurzego, sparaliżowany pająk pozostawiony przez osę swej larwie... Takie strategie przypuszczalnie dają korzyści większe od inwestycji, jakich od rodziców wymaga zapewnienie przywilejów, bo w przeciwnym razie strategie te nie byłyby wykorzystywane. Uważamy jednak, że istnieje ważniejszy powód przyjęcia uprzywilejowania za świetną strategię, powód związany ze strukturą gry Przetrwania, a wgląd w niego można uzyskać za pomocą analogii do okazji w grze snooker, która będzie naszą metaforą rozmnażania.
Okazja to sposób na utrzymanie mniej więcej tej samej sekwencji trwających ruchów, niewymagającej ścisłej powtarzalności. Pomyślcie o podstawowym dwustrzałowym cyklu okazji snookera: zasadź czerwień, zdobądź pozycję na kolorze, zasadź kolor, zdobądź pozycję na czerwonym, a teraz powtórz. Pomyślcie o zasadzaniu czerwonego jako o ruchu pokolenia rodzicielskiego w grze Przetrwania, a o zasadzaniu koloru jako o potomstwie. W tej analogii "zasadzenie" odpowiada "przetrwaniu", a "zdobycie pozycji na kolorze" to przywilej przekazany potomstwu przez rodzica. To, że kolor został zasadzony, nie jest cechą strzału: to dodatkowa cecha poprzedniego strzału, który zasadził czerwień oraz przygotował korzystny strzał dla potomka. Nawiasem mówiąc, gracze w snookera są gotowi na "rodzicielskie poświęcenie", byle tylko przekazać taki przywilej – na przykład zdecydują się zagrać trudniejszą czerwień, jeśli to ułatwi zdobycie pozycji na następnym kolorze. Dlaczego? Dlatego że to najlepsza metoda dalszego utrzymania okazji. Stosując terminy ewolucyjne, można powiedzieć, że przywilej działa w ten sposób, iż łączy kolejne pokolenia, tak aby do pewnego stopnia selekcja mogła działać na obydwa pokolenia jednocześnie, jak na tę samą jednostkę ewolucyjną. Selekcja działa na cały cykl, a nie wyłącznie na jakiś jeden jego etap – rodzica czy dziecko – w ten sposób powstają cykle mocne i odnoszące sukcesy.
Brzmi to może wymyślnie, ale wydaje się nam, że coś podobnego często się zdarza. Na przykład wyobraźcie sobie gatunek zięby, który żywi się gąsienicami. W czasie gdy gąsienic jest pełno, łatwo "chwytać okazję". Poza sezonem rozmnażania dorosłe ptaki łapią gąsienice i je zjadają; nie jest to żaden problem. To samo w okresie rozmnażania: teraz lecą, chwytają gąsienice, przynoszą je do gniazda i karmią nimi młode. Wyobraźcie sobie jednak rok, kiedy dokoła jest zbyt mało gąsienic. To oczywiste, że dorosły ptak, który lepiej sobie radzi z chwytaniem tych nielicznych gąsienic, ma większe szansę na przeżycie. Co więcej, to samo odnosi się do jego potomstwa: jest to rodzaj uprzywilejowania, bo jeśli twoi rodzice dobrze łapią gąsienice, ty sam również urośniesz duży i silny. A więc cecha charakteryzująca dorosłego wpływa zarówno na możliwość jego własnego przeżycia, jak i na szansę przeżycia jego młodych.
Inaczej – każde pokolenie bez uprzywilejowania musi sobie radzić samo i wymyślać od nowa ewolucyjne koło. W tym celu wypróbowuje te same genotypy i fenotypy, które wcześniej wypróbowywali jego rodzice – może nieco ulepszone kilkoma genami spływającymi ze zbiornika genów, a być może pogorszone przez jakąś mutację – jednak w ramach gatunku niezbyt różne od tych, które wykorzystywano ostatnio. Uprzywilejowanie jest strategią radykalnie odmienną od czegokolwiek, co wpływa wyłącznie na jednostki i tylko w obrębie jednego pokolenia; ponadto daje bardzo duże korzyści, jeśli chodzi o przetrwanie. Zatem, gdy tylko strategia uprzywilejowania się pojawi, dobór naturalny będzie ją wzmacniać.
Posuniemy się teraz dalej i dogłębniej zbadamy kwestię ewolucji. Wiele osób odnosi wrażenie, że ewolucja to coś wysoce nieprawdopodobnego, ponieważ dzisiejszy świat jest zdumiewająco złożony i precyzyjnie dostrojony. Takim ludziom bardzo trudno zrozumieć, w jaki sposób wspaniała "maszyna" o doskonale połączonych częściach mogła powstać wskutek ślepej działalności przypadku. Często jednak zapominają, że dzisiejszy świat to tylko migawkowe zdjęcie gry trwającej od 5 miliardów lat. Gdyby było możliwe obserwowanie całej rozgrywki, to bieżąca sytuacja wyglądałaby znacznie sensowniej. Nie da się tego zrobić, ale da się wyciągać rozsądne wnioski oparte na naszym rozumieniu chemii, biologii, geologii, skamieniałości i wszystkiego, co tylko
może być wmieszane w te grę. Jest to gra, która rozpoczęła się w chwili przypadkowego – lecz jeśli Kauffman ma rację, to nieuchronnego – powstania pierwszej replikacyjnej sieci cząsteczek i od tamtej pory trwa bez najmniejszej przerwy. Jest to gra Przetrwania. Możecie ją rozpatrywać, uznając, że uczestniczy w niej albo niezliczona liczba miliardów graczy (wszystkie żywe stworzenia), albo tylko jeden (ekosystem globalny). W naszym języku brak słów, a w nauce brak pojęć koniecznych do właściwego opisania tej gry. Przyklejamy więc jej etykietkę: Ewolucja. Przyczepienie jakiemuś pojęciu etykietki wcale nie oznacza, że je rozumiemy, ale przynajmniej pozwala dostrzec, że jest to coś, co wymaga zrozumienia.
Ewolucja to bardzo dziwna gra wychodząca daleko poza nasze wyidealizowane, matematyczne sformułowanie. Ma miliardy graczy (lub tylko jednego: ekosystem globalny), nie istnieją w niej żadne ustalone reguły. Gracze (lub gracz) mogą wykonywać wszystkie ruchy mieszczące się w granicach zakreślonych przez fizykę i chemię. "Sukces" lub "porażka" tych ruchów są stwierdzane nie przez sędziego ze zbiorem reguł, ale przez to, czy gracz lub jego potomstwo utrzyma się w grze. W pewnym sensie prawdziwymi graczami są linie genealogiczne, łańcuchy organizmów, z których każdy jest rodzicem następnego.
Biolog powie wam, że ewolucja nie ma celu, i na pewnym poziomie opisu można mu przyznać rację. Ewolucja nie ma ustalonego z góry celu, nie zawiera zakodowanego wizerunku swej własnej przyszłości. Podobnie jest z wodą, która mimo to płynie w dół zbocza, a nie w górę: wskazuje to, że dynamika w przestrzeni fazowej może narzucić procesom pewne ogólne ukierunkowanie, niezależnie od ich mety i celów. Na innym poziomie opisu ewolucja ma jednak cel, który istnieje jedynie w retrospekcji. Tym celem jest pozostanie w grze. Gracze, którzy go (mimowolnie) osiągają, grają dalej; cała reszta przegrywa w najbrutalniejszym i najdosłowniejszym znaczeniu – umierają bezpotomnie. "Cel" to oczywiście nieodpowiednie słowo. Zwykle pojmuje się je w znaczeniu redukcjonistycznym: zaglądasz do systemu i znajdujesz w nim "obraz dążeń", obraz przyszłości, który funkcjonuje jak przyczyna teraźniejszego zachowania. Słowo to nadaje się do opisu wróbla szukającego dżdżownicy czy człowieka poszukującego religijnego oświecenia, ale nie do opisu ewolucji. "Nieprzewidywalne miejsce przeznaczenia wyznaczone przez więzy kontekstualne" – właśnie to mamy w tym wypadku na myśli, ale jedynym zwykłym wyrazem o odpowiednim znaczeniu wydaje się "przeznaczenie", mające rozmaite mylące i mistyczne podteksty. Przypuszczalnie najlepszym określeniem jest "atraktor", w dynamicznym sensie tego słowa. Przypomina to trochę strzelanie z wiatrówki do piłeczki pingpongowej: poszczególne śruciny nie mają wewnętrznego pędu, koniecznego do trafienia w cel – w samej rzeczy, są całkowicie nieświadome istnienia jakiegoś celu – a mimo to owe kilka kuleczek, które przypadkiem poruszały się we właściwym kierunku, naprawdę uderza w cel. One więc zostają wyróżnione jako "odnoszące sukces" w tym kontekście. W przypadku ewolucji mamy do czynienia z nieoczekiwanym zwrotem w sprawach: to sama ewolucja tworzy własny kontekst, a "trafienie w cel" nie jest arbitralnym wyborem, lecz esencją całej gry – jedynym warunkiem wstępnym trwania gry.
Zatem ewolucja jest trwającą 5 miliardów lat, samozmieniającą się grą na skalę całej planety, niosącą ze sobą częściowe zapisy własnej przeszłości. I podobnie jak ma dobrze określony cel (kontekstualny odpowiednik celu), ma również strategię wygrywającą (jej kontekstualny odpowiednik). Strategia ta, tak jak i cel, staje się widoczna jedynie w retrospekcji; jej główna zasada to: wykonuj ruchy wygrywające. Ruch wygrywający to oczywiście taki ruch, który pozwala zostać w grze. A sposób, w jaki dowiadujemy się, które ruchy wygrywają, znów przypomina strzelanie z wiatrówki do piłeczki pingpongowej: wypróbowujemy tyle ruchów, ile możemy, a tylko czasami któryś z nich zadziała. Ponieważ ewolucja to proces uczenia się, a dzisiejsze stworzenia są potomkami graczy systematycznie wykonujących ruchy wygrywające, zatem istoty zamieszkujące dzisiejszą Ziemię stały się niezłymi strategami. Nie wiedzą, jaką strategię wykorzystują, ale ta, której używają, wygrywa na tyle często, że jest przydatna. Mogą umierać jednostki, nawet całe gatunki, ale gra toczy się dalej, bez końca, a tocząc się – staje się coraz dziksza i coraz bardziej zawiła. Strategia stworzeń jest zakodowana w ich genach i jest im przekazywana przez rodziców.
Dzięki naszej analogii do gry wyraźnie dostrzegamy, że strategia przetrwania staje się coraz bardziej zrytualizowana. Musimy się nad tym dłużej zatrzymać. Kiedy patrzymy na ekosystem – system oddziałujących ze sobą organizmów: zwierząt i roślin, pierwotniaków i bakterii czy czegokolwiek innego – to nie widzimy gry Ewolucji toczącej się tak, jak wskazują nasze mity głoszone przez "okłamujących dzieci", w których źle zaprojektowane zwierzęta toczą śmiertelny bój ze swymi ostatecznie triumfującymi, lepszymi przeciwnikami. Częściowo dzieje się tak dlatego, że prawdziwa historia jest znacznie subtelniejsza, chociaż w rzeczywistości w tej grze biorą udział raczej zawodowcy niż amatorzy. Strategie wygrywające umocniły się, a większość ruchów stała się rutyną. Organizmy nadal eksperymentują z nowymi ruchami, ale bardzo nieliczne z nich wygrywają, a zarazem prawie wszystkie przegrywające są eliminowane jeszcze we wczesnej młodości, toteż nawet ich nie zauważamy. Pomyślcie o milionach żołędzi, z których nigdy nie wyrosną dęby. Ekosystem stał się "skanalizowany", zupełnie tak jak genetyka organizmów dziko żyjących, co oznacza, że jest znacznie bardziej zdolny do przetrwania zmian środowiska bez (widocznych) zmian swego zachowania.
To bardzo ważne spostrzeżenie wpływające na całą naszą koncepcję wzajemnego związku ewolucji i ekologii, warto więc poświęcić mu trochę miejsca. Dla przykładu rozważmy zięby Darwina żyjące na wyspach Galapagos. Istnieje 13 odrębnych gatunków – niektóre z nich siadają na drzewach, niektóre na ziemi, jedne mieszkają w kaktusach, inne w tropikalnych krzewach, część zjada nasiona, część – ślimaki itd. Wszystkie zajęły główne nisze ekologiczne dostępne ptakom w tym bardzo zubożonym ekosystemie. Obecny podział zasobów jest bardzo stabilny, w tym znaczeniu, że nie widać powstawania nowych gatunków, chociaż można dostrzec ewolucję "mikrokosmosu", w miarę jak proporcje poszczególnych gatunków zmieniają się z roku na rok, reagując na zmiany warunków środowiskowych.
Ale w jakim sensie są to odrębne gatunki? Istnieją dwa uznawane pojęcia gatunku: jedno z nich jest taksonomiczne, a drugie reprodukcyjne, i nie zawsze są one ze sobą zgodne. Taksonomicznie dwa (płciowe) organizmy należą do tego samego gatunku, jeśli przypominają siebie nawzajem pod dostatecznie wieloma względami, łącznie ze zdolnością do potencjalnego krzyżowania się prowadzącego do powstania płodnego potomstwa. Według definicji reprodukcyjnej, którą energicznie propaguje Ernst Mayr, gatunek to grupa rozmnażająca się. Jeśli organizm A może, w zasadzie, krzyżować się z organizmem B, dając płodne potomstwo, to A i B należą do tego samego gatunku. Pod względem taksonomicznym 13 typów zięb Darwina to odrębne gatunki. Zgodnie z definicją reprodukcyjną jest inaczej: składają się one na 13 podgatunków w obrębie jednego gatunku. Ptaki z różnych podgatunków mogą się ze sobą krzyżować, tworząc płodne hybrydy, mieszańce, których geny łączą geny obu podgatunków. Na przykład zięba ślimakożerna może się krzyżować z ziębą zamieszkującą kaktusy. Mimo tego przepływu genów podgatunki pozostają rozdzielone. Dlaczego?
Są przynajmniej dwa możliwe powody. Pierwszy dotyczy tego, że każdy z podgatunków żyje w innym siedlisku, jest więc niewiele okazji do krzyżowania się. Zięba mieszkająca w kaktusach lubi suche części wyspy i rzadko ma możliwość skrzyżowania się z ziębą ślimakożerna, która trzyma się obszarów wilgotnych, zasobnych w ślimaki. Nie wyjaśnia to jednak wszystkiego, ponieważ granice siedlisk nakładają się na siebie. Po stosunkowo niewielkiej liczbie pokoleń mieszańcowe kombinacje genów powinny się szeroko rozprzestrzenić. Prawdziwą przyczyną jest Ponury Siewca. Mieszańce powstają, ale nie przeżywają w środowisku panującym obecnie na wyspach Galapagos. Zięba, która łączy pewne strategie ślimakożercy z określonymi strategiami mieszkańca kaktusa, siada między dwa krzesła, z żadną z obu odmian nie jest w stanie rywalizować. Być może wśród kaktusów poszukuje lubiących wilgoć ślimaków. Zatem mieszańce umierają młodo i nie wydają potomstwa. W tych mieszańcach nie ma żadnego "błędu". Wszystkie ich geny są "dobre" – jeśli to określenie w ogóle ma sens – ponieważ pochodzą od "dobrych" rodziców. Jednak ich połączenie – nie tyle genów, ile cech – nie daje dobrych wyników w sytuacji, gdy 13 istniejących gatunków już podzieliło terytorium między siebie tak, jak im to odpowiadało.6
Takie spojrzenie na to, jak organizmy dzielą swoje środowisko na ekoterytoria, pokazuje, że mówiąc, iż gatunki "zajmują" nisze, użyliśmy nieodpowiedniego słowa. W rzeczywistości one tworzą nisze dzięki zbiorowym i wspólniczym oddziaływaniom ze sobą oraz z resztą swego środowiska. Po "ustabilizowaniu się" ekosystemu nisze umożliwiające przetrwanie są dość dobrze wyznaczone i rozdzielone. Zwycięzcami zostają profesjonalni ślimakożercy i profesjonalne kaktusojady, których strategie mają udokumentowane pasma sukcesów. Mieszańce, gnieżdżące się między suchymi kaktusami, ale mające apetyt na wilgociolubne ślimaki, zamieszkujące oddalone o 10 km bagna, to amatorzy, którzy wykonują niewłaściwe ruchy i przegrywają każdą grę. Ponury Siewca gwarantuje, że będą grać jeszcze długo po wyraźnym wykazaniu ich niekompetencji – i nadal będą przegrywać.
Możemy spekulować, że na bardzo wczesnych etapach ewolucji zięb Darwina ta gra przez chwilę wyglądała inaczej. Królowało w niej amatorstwo, ponieważ ekosystem jeszcze się "nie nauczył", które strategie są wygrywające. Możemy sobie wyobrazić eksperyment myślowy, miniesej z ekofantastyki naukowej, przypominający, być może, nieco to, co w rzeczywistości się wydarzyło. Wygląda to tak. Dawno, dawno temu na wyspach Galapagos nie było żadnych zięb, a jedynie ptaki morskie – głuptaki, petrele, fregaty... Pewnego razu na wyspy zawitało małe stadko zięb, przywiane wichrem burzy. Załóżmy, że były to ptaki żywiące się nasionami. Ich młode, otoczone niewykorzystywanymi zasobami, świetnie się rozwijały, podobnie jak potomstwo ich młodych itd. aż do szóstego pokolenia (lub jeszcze dłużej). W tym okresie mogło tymczasowo przetrwać wiele form dziwacznych i eksperymentalnych, zanim populacja zaczęła być tak liczna, że rywalizacja stała się cechą codziennego życia. Na bagnach mogły powstać zięby brodzące, a także tłuściutkie, małe zięby z długimi dziobami odżywiające się nektarem niskich roślin. Te eksperymentalne zięby miałyby allele istniejące już we wczesnej "populacji założycielskiej", ale w nowych połączeniach, chociaż jakieś przypadkowe mutacje być może pomogły w ich zróżnicowaniu. Większość zięb nadal jednak odżywiała się nasionami, ponieważ ta linia genealogiczna pojawiła się jako pierwsza i rozrosła w tempie wykładniczym. Wkrótce były tam tysiące zięb, które stały się sprawnymi, profesjonalnymi zjadaczami nasion – a zasoby nasion zaczęły się kurczyć.
Czy zięby stoczyły epicką bitwę, oko-w-oko, o każde ostatnie ziarenko, będąc uosobieniem przyrody o zakrwawionym dziobie i pazurach?
To piękny obraz, ale bardzo wątpimy w jego prawdziwość. Jeśli kiedykolwiek osiągnęłyby taki stan, to wszystkie znalazłyby się na krawędzi wyginięcia. A tymczasem jeden czy drugi młody ptak, który mógł wyrosnąć na ziębę brodzącą po bagnach lub na tłuściutkiego spijacza nektaru, a przynajmniej rozwijać się w tym kierunku, nigdy tego nie zrobił, ponieważ jego (żywiący się nasionami) rodzice zostali przytłoczeni ciężarem liczebności. Ponury Siewca siał, a Ponury Kosiarz zbierał. Jedynie czasami pojawiało się coś nowego, co przypadkiem pasowało do niewykorzystanej części środowiska Galapagos, jakiś nadspodziewanie utalentowany amator, który grał w tak inny sposób, że zawodowcy nie wiedzieli, jak sobie z nim poradzić – leworęczny miotacz, oburęczny bokser... Ta przypadkowa zięba o niezwykłej genetyce – lub tylko niezwykle przystosowanej fizjologii – odkryła, że ślimaki również nadają się do jedzenia, i prosperowała świetnie, stosunkowo bez przeszkód. Ptak ten zostawił nasiona pozostałym, by walczyły o nie między sobą, i tak powstał nowy podgatunek nie tyle po to, by odgałęzić się od początkowego pnia fenorypowego, ile by się wytrącić z pierwotnej zupy będącej zbiornikiem wszystkich genów. W ten sposób, ciągle się rozrastając, populacja zięb wykroiła dla siebie wiele nisz umożliwiających przetrwanie różnym stylom życia, w wirującym tańcu współudziału. Ptaki uczyły się rozgrywania gry – sama gra zaś zmieniała się pod wpływem ich ruchów – i podążały w stronę tych strategii, które sprawdzały się w warunkach przeważających w danym środowisku. Dużą i wywierającą przemożny wpływ częścią tego środowiska były pozostałe zięby. I tak zniknęli amatorzy, a ich miejsce w grze na zawsze zajęli profesjonaliści. Przejście od amatorstwa do zawodowstwa przypuszczalnie nie wymagało wielu pokoleń, przynajmniej w ewolucyjnej skali czasu. Gdy tylko się okazuje, że mieszance zięb ślimakożernych l zamieszkujących kaktusy nie mogą współzawodniczyć z żadnym z własnych rodziców, powstanie niszy mieszańcowej staje się niemożliwe. Zatem dość szybko strategie wygrywających stabilizują się l tworzą standardowe wzorce. Taki proces będziemy nazywać kanalizacją ekosystemu, przez analogię do kanalizacji genetyki w organizmach.7
Nawiasem mówiąc, opisany powyżej scenariusz zakłada, że warunki środowiska są mniej więcej stabilne. Jeśli środowisko zmienia się zbyt szybko, to kanalizacja nie może tak skutecznie "za nim podążać". Jak na Ironię, to jeszcze umacnia potrzebę kontekstuallzmu. Niedawne badania teoretyczne8 wykazują, że w zmiennym środowisku ewolucja tworzy organizmy, które nie przetrwałyby w środowisku stałym o takiej samej przeciętnej. Na przykład w środowisku zmiennym "asekurowanie się" na wypadek nastania niekorzystnego roku jest dla organizmów opłacalne, ale nie jest takie w środowisku ustalonym.
Teraz możemy wrócić do głównego stwierdzenia z naszych wywodów, mianowicie: w ewolucji nie możemy rozsądnie odwoływać się wyłącznie do genów. Dość wyraźnie wskazuje na to zjawisko kanalizacji – zarówno wśród organizmów, jak i w ekosystemie. Złożone strategie, które rozwijały się przez miliony poprzednich pokoleń organizmów, muszą być wpisane w tkaninę planety (lub z niej usunięte), a nie w tkaninę genów. W rzeczywistości wiele zasobów dostępnych organizmom jest wynikiem istnienia wcześniejszych organizmów: już więcej niż raz pisaliśmy o tym, jak znajdujący się w powietrzu tlen został wyprodukowany po raz pierwszy przez bakterie jakieś 3,5 miliarda lat temu.
W takim razie ewolucja jest grą-koszmarem, a "położenia", które oglądamy dzisiaj, powstały jako skutek wykorzystywania strategii koniecznych do uprawiania tej gry z powodzeniem. Nie są to proste odbicia reguł. Ponadto w związku z zawiłym charakterem ewolucji sama gra rozwijała się równolegle ze strategią. Jeśli wprowadzacie do gry zmiany – na przykład wskutek globalnego ocieplenia – to strategie mogą się okazać niewłaściwe l przypuszczalnie zawiodą. Skoro gry tak proste jak Pudełka czy szachy prowadzą do strategii tak złożonych, że da sieje przedstawiać jedynie w postaci nieskracalnych list, pozbawionych wewnętrznej regularności, to czy można się dziwić, że strategie dla gry równie zawiłej jak ewolucja są nieporównanie bardziej złożone? Analiza redukcjonistyczna może odnaleźć w tym kłębowisku jakąś wspólną nić, ale w miarę odwijania kolejnych warstw okaże się, iż pozostaje ona na stale rozgałęziającym się drzewie koszmaru redukcjonisty. To nie oznacza, że redukcjonizm nie przekazuje nam żadnej pożytecznej, nauki: wprost przeciwnie, daje nam nadzieję, że odkryjemy, co to za strategia. Pozostaje jednak właściwie bezużyteczny, jeśli chodzi o zrozumienie, dlaczego ta strategia powstała, gdyż jest to zagadnienie kontekstualne i jako takie powinno być rozpatrywane na poziomie kontekstualnym.
Oczywiście strategie gry Ewolucji nie są całkowicie bezkształtne. Podobnie, mimo że nie wiemy, w jaki sposób zagwarantować wygraną w grze w szachy, znamy wiele pożytecznych, praktycznych reguł, takich jak: "utrzymaj silny układ pionków", oraz wiele trywialnych, lecz na krótką metę istotnych zasad, jak: "nie pozwól, by koń zaatakował twoją królową". Analogicznie w ewolucji zasady te odpowiadają czemuś w rodzaju: "zamieszkuj obszary zapewniające dostęp do pokarmu" i "nie wkładaj głowy w paszczę tygrysa". Należy sobie przy tym uświadomić, że jedyne elementy strategii, o których wiemy, że są rozsądne, to właśnie te oczywiste reguły unikania natychmiastowej śmierci. Wysublimowane zasady dobrze skonstruowanej gry mogą być złudzeniami, pozornymi regularnościami w koszmarnej strategii wszystkiego. Być może pewnego dnia okaże się, że najlepszym sposobem gry w szachy jest poruszanie przez 26 kolejek po otwarciu wyłącznie kordami, a potem wykonanie pozornie przypadkowej sekwencji ruchów liczącej 4017 kroków. Wątpimy w to, jednak wiele znacznie prostszych gier ma co najmniej równie dziwaczne strategie.
Skoro już mówimy o dziwacznych strategiach ewolucyjnych, to jak doszło do pojawienia się Zaratustran? Tutaj podejmiemy pierwszą próbę poznania tej- historii; w następnym rozdziale zobaczycie, do czego taka historia może się przydać. Obecnie potraktujcie to jako ćwiczenie, rozciągające mięśnie umysłowe, by nabrały elastyczności potrzebnej do rozważenia możliwości ewolucji.
Kłamiący dorosłym: Nie mogę uwierzyć, że taka kompletna całość, jaką jest oktuplet Zaratustran, mogła powstać zupełnie przypadkiem. Z pewnością musiała to być jakaś oktymistyczna kreacja...
Kreator kreacji [Który zna się na kreacji]: Ach, ale kreacja wymaga kreatora, a oktymizm to jedynie zasada filozoficzna.
Okłamujący dzieci: Obaj mówicie o czymś, o czym nie macie pojęcia. Wyjaśnię wam, w jaki sposób powstały takie kompletne całości jak my; nie potrzeba do tego żadnego kreatora ani nawet kreatywności.
Goniący choroby ["Doktor", ósma zaratustrańska rola. Teraz poznaliśmy już wszystkie.]: Musi to być niezła historia. Wiesz, że dzisiejszy, dobrze rozwinięty Zaratustranin ma parę zdumiewająco "dobrze zaprojektowanych" cech. Twoja teoria musi je wszystkie wytłumaczyć, każdą z nich. I ich niedoskonałości.
Od: Jakie cechy?
Kd: Jakie niedoskonałości?
Gc: Na początek anatomia Zaratustran (ryc. 19). Jesteśmy dwunożni z krótkim, grubym ciałem i długą szyją. Nasze główne narządy zmysłów – oczy, uszy, ryjek – są umieszczone na naszej głowie, w której mieści się również serce. W naszych oczach znajdują się duże soczewki otoczone wielofasetkowym pierścieniem. Głowę podtrzymuje długa szyja, zawierająca trzy ważne rury: jedna prowadzi krew do serca, druga odprowadza ją do mózgu, a trzecia przesuwa pokarm do żołądka. Żołądek leży mniej więcej pośrodku naszego ciała. Po obu stronach ciała znajduje się układ klapkowatych osłon dla przetchlinek prowadzących do "płuc", przypominających to, co znajdujemy u ziemskich pająków. Mamy podwójny mózg, po jednym w każdej stopie. Mówię "stopa", ale nasze stopy to naprawdę ręce. Każda ma cztery palce, a na środku otwór odbytowy.
Ryc. 19. Nasz roboczy szkic anatomii Zaratustran.
Kd: Jak mówiłem, pod każdym względem doskonałe!
Gc: Nie, istnieją również niedoskonałości. Na przykład umieszczenie naszego ryjka między oczami oznacza, że nasz zmysł powonienia przyjmuje taką samą ocenę jak zmysł wzroku. Jeśli czujesz, co mam na myśli.
Kk: Rozumiesz chyba, że będziesz musiał wyjaśnić nie tylko naszą anatomię.
Gc: A co jeszcze jest do wyjaśniania?
Kk: Struktura oktualna. Nasze umysły najlepiej fukcjonują w oktupletach. Jednostki izolowane, nawet septuplety, nie radzą sobie. I filozofia – nasz oktymistyczny pogląd na wszechświat.
Od: Ależ wszechświat jest oktymalny!
Kk: Są tacy śmiali myśliciele, którzy sugerują, że oktymalność to jedynie preferencja naszych własnych umysłów rzutowana przez nas na obiektywną rzeczywistość zewnętrzną.
Kd: Cóż za bzdury!
Wykonawca rozrywek: Bardzo przepraszam, czy mogę zadać głupie pytanie?
Regulacje: Głupie pytania można zadawać tylko w czasie wolnym od pracy i obowiązków.
Wr: To jest czas wolny od pracy.
R: To możesz zadać głupie pytanie, jeśli chcesz.
Wr [Zmienia zdanie]: Och, skreśl to. To nie ma zastosowania.
R: Nic nie mogę skreślić. Jestem typu napisz-raz-czytaj-wiele-razy.
Kk: Okłamujący dzieci, twoja teoria ewolucji Zaratustran musi wyjaśniać również Regulacje.
R: Nie, to ja wyjaśniam Regulacje. Często. [Jeśli pozbawiony
cech, fioletowy, ślimakopodobny i pokryty graffiti byt w ogóle może wyglądać na zadowolonego z siebie, to ten tak wygląda.]
Kd: Dlaczego? Z pewnością Regulacje zawsze były takie jak teraz.
Kk: Wcale nie. Jeśli my ewoluowaliśmy, to logiczne jest, że Regulacje musiały ewoluować razem z nami. Współudzielnie.
Kd [Robi się wyraźnie wzburzony]: Czy twierdzisz, że moralność jest względna? Ależ to skandal...
Od: Uspokój się, Dorokłamco, a opowiem ci historię ewolucji Zaratustran. Wygodnie stoisz? W takim razie zaczynam. Dawno, dawno temu Regulacje były jedynie pożytecznym stworzonkiem, które kręciło się wokół nory. Ludzie malowali na nim graffiti, a ono zajmowało się dziećmi. Trudno ci będzie uwierzyć w to, co zaraz powiem, ale zupełnie wyraźnie wskazują na to skamieniałości. W tamtych czasach Zaratustranie byli znacznie bardziej prymitywni. Wyglądali podobnie do nas, ale ich pióra były bardziej pomarańczowe niż żółte i wcale nie tak ładnie wyczyszczone. Byli na tyle prymitywni, że żyli jako... [przyciszonym głosem] septuplety. I stąd ich naukowa nazwa Zoro sepitimis.
Wr: Tak, tak, wiemy. I mieszkali w nieregularnych norach zamiast w ładnych, oktagonalnych .kompleksach tuneli. Nie spodziewaj się, że nami wstrząśniesz, wszyscy jesteśmy dojrzałymi dorosłymi, nie pamiętasz?
Od: Przepraszam, będąc w trybie okłamywacza dzieci, czasami zatracam poczucie kontekstu. W każdym razie, oni nie zdawali sobie sprawy, że potrzebują ósmego członka grupy.
Gc: Dlaczego?
Od: Bez Mistrza areny nie mogli dalej rozwinąć Regulacji. Oczywiście przestrzegali ich, ale jedynie w plemienny sposób – "wszystko, co nie jest obowiązkowe, jest zabronione" – a to, co graffitowali na Regulacjach, było w dużym stopniu kwestią przypadku. To prawda, że kult "potrzebne skreślić" miał za cel nieposłuszeństwo wobec Regulacji – ale skoro wszystko na Regulacjach było przypadkowe, to po prostu przestrzegali komplementarnej wersji Regulacji, w której każda reguła była zanegowana. Nie istniał konsens. Nie mieli najmniejszego pojęcia o cywilizowanym, oktymistycznym sposobie życia: być we współudziale z Regulacjami. Brakowało im Mistrza, który stwierdziłby, na czym polega konsens, i wgraffitował go na Regulacjach tak, by już nigdy nie był podawany w wątpliwość. Zanim septuplety zyskały Mistrza, zawsze usuwały to, co było niepotrzebne, prowadząc do ciągłego anarchistycznego stanu – nieustannego referendum. Trudność miała charakter rekurencyjny, ponieważ oni nie mogli uzgodnić nawet tego, czy cokolwiek uzgodnili.
Kd: To w jaki sposób dołączono Mistrza?
Od: Stało się tak dlatego, że wszyscy dorośli Zaratustranie bardzo lubią kijanki.
Kd: Nie jestem pewien, czy użyłbym słowa "lubią". To prawda, że podczas kampanii wyborczych trzeba pieścić kijanki, ale to kwestia konieczności politycznej, a nie osobistych pref...
Wr: Och, czy wy nie uwielbiacie tych kochanych maleństw? Z ich ruchliwymi ogonkami i wielkimi, pięknymi, cielęcymi oczami? [Popada w rozmarzenie i dostaje skrytego kopniaka od Rębacza.]
Od: No cóż, prymitywne septuplety przynosiły osierocone kijanki do nory. Jeśli kijanka jest zbyt stara na przyłączenie się do grupowego umysłu, to pęta się po obrzeżach i usiłuje zrozumieć, co się dzieje. A jedna z nich – pierwszy, absolutnie pierwszy Mistrz – robiła to tak skutecznie, że nadała sens temu, co działo się z pozostałą siódemką. Zatem powierzono jej obowiązek graffitowania zgodnych decyzji na Regulacjach. I nagle Zaratustranie uzyskali jednorodny punkt wąchania na problemy grupowe, połączony ze zdolnością Regulacji do przekazywania swemu potomstwu cech nabytych. Było to wielkie osiągnięcie, które skierowało nas na drogę prowadzącą do pełni zdolności odczuwania. W samej rzeczy, można powiedzieć, ze Z. octimis naprawdę rozwinął się dopiero po dołączeniu Regulacji do umysłu grupowego.
Kd: Regulacji? Czy twierdzisz, że ta bezmyślna bestia, Regulacje, jest częścią grupowego umysłu?
Od: O, przepraszam. Błąd nonistyczny. Chciałem powiedzieć, że Z. octimis naprawdę wyewoluował dopiero gdy do umysłu grupowego dołączył Mistrz. Mistrz, regulacje – błąd podniebienia.
Kd [Udobruchany]: Świetna i przekonująca historia, mój Okłamujący dzieci.
Pogląd, że ewolucja jest grą, rzuca również światło na jeden z najczęstszych zarzutów stawianych teorii Darwina: wiele struktur znajdowanych obecnie w roślinach i zwierzętach odznacza się zdumiewającą prostotą "koncepcji" i "projektu". Pomyślcie o płatkach kwiatu jako o reklamie, która ma ściągnąć zapylające pszczoły, lub oku jako detektorze światła czy o sercu jako pompie. Jeśli spojrzeć na te struktury oraz na ich proste funkcje na bardziej szczegółowych poziomach redukcjonistycznych, to odsłonią się one przed nami jako bardziej złożone. Płatki są w rzeczywistości liśćmi, których funkcja została zmieniona we współudziale z ewolucją owadów. Proste, bijące serce okazuje się milionami wzajemnie połączonych włókien mięśniowych, które wszystkie muszą być zsynchronizowane falami elektrycznego rozrusznika, zanim zdołają wytworzyć skuteczny rytm. Proces przetwarzania informacji zachodzący między siatkówką oka a korą wzrokową w mózgu jest niesamowity: oko pod żadnym względem nie jest prostą kamerą. Dlaczego przyroda składa te ogromne, powikłane sieci o subtelnej złożoności w celu osiągnięcia prostoty? Przecież, przyznajmy, miałoby to znacznie większy sens, gdyby żywe stworzenia, zbudowane w niesłychanie złożony sposób, również tak się zachowywały. Albo skoro ich zachowanie jest (w ogólności) stosunkowo proste, ich budowa wewnętrzna winna być porównywalnie prosta. Bardzo niewiele rzeczy jednak działa w ten sposób.
Dzięki porównaniu z techniką zauważamy, dlaczego powinny wystąpić tendencje do coraz większej złożoności. Technika, będąca wytworem człowieka, jest metodą osiągania prostych, łatwych do określenia celów (poleć na Księżyc, wylecz raka, wyhoduj pomidory, które można przewozić bez uszkodzenia) za pomocą wysoce złożonych środków. Nietrudno zrozumieć, dlaczego w tym wypadku występuje takie niedopasowanie między prostym i złożonym. Ostateczny cel może być prosty, ale środki do jego osiągnięcia dyktuje to, co możliwe w ramach praw fizyki, chemii i biologii. Nie mamy zatem wyboru, a najlepsze, co możemy zrobić, to zgromadzić wszystkie nie do końca pasujące do siebie kawałki i fragmenty, które, mniej bądź bardziej, wiążą się z naszym celem. Rozwiązując jeden problem, stwarzamy nowe problemy, z którymi trzeba się będzie uporać w następnej kolejności. Żeby w pędzącym samochodzie osłonić twarz przed wiatrem, dodajemy przednią szybę, ale potem w czasie deszczu mamy kłopoty, więc musimy wymyślić wycieraczki. Kiedy deszcz nie pada, nie możemy wykorzystać tych wycieraczek do usunięcia błota z szyby, więc dodajemy spryskiwacze do szyb – rodzaj sztucznego deszczu. Zimą woda w zbiorniczku zamienia się w lód, więc dodajemy odpowiednie środki chemiczne, zapobiegające zamarzaniu...
Aż kusi, by w taki sam sposób tłumaczyć pączkującą złożoność życia, ale stajemy przed jeszcze jedną, ostatnią przeszkodą. Technikę napędzają ludzkie cele, ale – jak każdy biolog dowiaduje się już na samym początku od swego mistrza – przyroda nie ma celów, nie ma powodów, nie ma zamiarów. Jak nam się mówi, ewolucja nie ma żadnej wewnętrznej siły popychającej ją w jakimś określonym kierunku – ona po prostu zachodzi. Zatem porównanie z techniką jest błędne.
Wcale nie.
Tak, oczywiście przyroda nie ma celów, powodów czy zamiarów, gdyż są to atrybuty ludzkie. Może jednak odznaczać się pewną ogólną dynamiką, nurtem, tendencją do zachowania się raczej w taki sposób, a nie inny, a nawet pewnym ograniczonym rodzajem "przeznaczenia", ponieważ wszystko we Wszechświecie ulega wpływom kontekstu, w jakim się dzieje, oraz podlega regułom ograniczającym dostępne możliwości. Żeby zrozumieć, o co nam chodzi, wyobraźcie sobie teorię przepływu wody, która opiera się raczej na cząsteczkowej naturze cieczy niż na konwencjonalnym modelu kontinuum, faworyzowanym przez ludzi zajmujących się dynamiką płynów. Ponadto przypuśćmy, że obserwacjom poddaje się jedynie woda w jej naturalnym środowisku – strumienie i rzeki, ulewy i jeziora-- oraz że otaczający wodę krajobraz jest niewidoczny. Obserwujemy wodę i usiłujemy wytłumaczyć regularność jej przepływu, gdy wije się między przypadkowo rozrzuconymi głazami lub kiedy spada z wyżłobionej półki w wodospadzie. A historia, którą opowiadamy, to historia przypadku i wyboru. U swych korzeni przepływ wody jest jedynie przypadkowym wędrowaniem cząsteczek. Nie ma celu, potrzeby, porządku; jedynie stochastyczne błądzenie. Kiedy jednak cząsteczki tak sobie błądzą, niektóre z nich zbierają się w grupy, a inne nie. Podczas gdy te pierwsze gromadzą się, drugie szybko przemieszczają się gdzie indziej, aby ostatecznie tam też się zgromadzić. Na skutek tego losowego błądzenia i selekcji opartej na zupełnie przypadkowym czynniku gromadzenia się masa wody się porusza. Stwarza wrażenie, że może popłynąć wszędzie. Sprawy przedstawiają się zupełnie inaczej, jeśli zobaczycie krajobraz. Miejsca, w których cząsteczki wody mają tendencję do gromadzenia się, zależą – rzecz jasna – od swego otoczenia, ale poznawszy otoczenie, możecie przewidzieć, co się wydarzy. Woda zbiera się tam, gdzie energia potencjalna jest mniejsza – krótko mówiąc, płynie w dół. Geografia otaczającego ją krajobrazu wyznacza określony kierunek. Przypadkowe błądzenia cząsteczek są ważne z jednego tylko powodu: dzięki nim woda jest ciekła, a więc może płynąć do tych niżej położonych obszarów. Bez przypadkowego błądzenia mielibyśmy do czynienia jedynie z ruchem potencjalnym, natomiast z błądzeniem – ruch staje się rzeczywisty. A ponieważ mechanizm, za pomocą którego poszczególne cząsteczki wybierają, gdzie mają się gromadzić, również jest przypadkowy, to woda przejmuje kierunek przepływu od krajobrazu. Pojedyncze cząsteczki mogą wspinać się pod górę, ale jako całość tego nie robią.
Teoretycy ewolucji mają błędny pogląd na determinizm w biologii, ponieważ mają błędny pogląd na fizykę. Zdaniem teoretyków z praw fizyki wynika, iż przepływ wody jest całkowicie deterministyczny – jakby równania matematyczne stosowane w dynamice płynów do opisu ich przepływu były właśnie tym, co robi sam płyn. Z tego niepoprawnego punktu widzenia wyprowadzają – przez analogię – całkowicie niepoprawne przeciwstawienie zasad darwinowskich i praw fizyki, co sprowadza ich na fałszywy trop, gdy zaczynają zastanawiać się nad wpływającymi na ewolucję całkowitymi ograniczeniami. To oczywiste, że "cel" i "zamiar" nie są właściwymi słowami, ale są to odbijające się w kształcie ewolucji dynamiczne skutki tych ograniczeń. Mutacje powodują, że fenotypy są na tyle płynne, iż mogą się zmieniać. Selekcja wprowadza niektóre zmiany w sposób preferencyjny, ale jej ogólny wynik bardzo przypomina wodę przepływającą przez jakiś krajobraz. Jest to jednak krajobraz niewidzialny, utworzony z pobliskich "potencjalnych" fenotypów i ograniczony przez kontekst – matematyczną przestrzeń fazową. Obejmuje nie tylko to, co się wydarza, ale i to, co mogło się wydarzyć. Brzmi to może metafizycznie, ale taki obraz leży u podstaw wszystkich aktualnych sposobów myślenia o dynamice w fizyce i matematyce. Powierzchnie energetyczne to także niewidzialne krajobrazy – nie można ich zobaczyć. I co z tego? Dynamiczna przestrzeń fazowa jest równie rzeczywista jak zwykła przestrzeń – daje się odczuć za pośrednictwem ograniczania potencjalnej dynamiki tak, że zachowuje się ona w sposób, jaki w rzeczywistości oglądamy. Zatem ewolucja ma jakiś wybrany "kierunek", a ogólnie rzecz biorąc, będzie to kierunek (w przestrzeni fazowej) coraz większej złożoności. A więc organizmy przez większość czasu stają się coraz bardziej złożone.
Zdarza się jednak, że ewolucja odwraca tę tendencję, wprowadzając ogromne uproszczenia, takie jak regulacja temperatury ciała u ssaków. Ten ruch spowodował usunięcie wielkiej liczby genetycznych strategii dotyczących sytuacji kryzysowych, na przykład rozwijania się jaj w jeziorach, które były ciepłe w południe, ale zimne o północy. Ewolucja może wprowadzać uproszczenia i robi to, gdy układ staje się nazbyt barokowy. W pozostałych wypadkach normą jest rosnąca złożoność.
Jeśli to nie barok, to przy tym nie majstruj.
Wyszukiwarka
Podobne podstrony:
Wykład 05 Opadanie i fluidyzacjaPrezentacja MG 05 20122011 05 P05 2ei 05 08 s029ei 05 s05205 RU 486 pigulka aborcyjna473 05więcej podobnych podstron