Podobnie jak drzewo rosnące w ogrodzie z biegiem lat zmienia swój kształt, tak dzięki ewolucji zmienia się świat istot żywych na Ziemi. Rosnące drzewo buduje własne ciało, czerpiąc energię ze słońca, a z zasobnej gleby – wodę i składniki mineralne. Materią budulcową ewolucji są cząsteczki kwasów nukleinowychkwasy nukleinowekwasów nukleinowych, w których – niczym bity programu na dysku komputera – zapisana jest informacja o budowie i działaniu skomplikowanego „urządzenia” – żywego organizmu. Gałęzie drzewa rosną w różne strony, a drogi ewolucji biegną w wielu różnych kierunkach.

RqAL0u2SGlHYY

Zdjęcie przedstawia różne struktury łańcucha DNA, który przyjmuje odmienne kształty: podwójnie skręconej nici, luźno splecionej nici, nici ułożonej w kształt wielokąta.

Ogrodnik, decydując o kształcie rośliny, pozwala jednym pędom swobodnie rosnąć, a inne obcina sekatorem. Podobnie środowisko: podlegając ciągłym zmianom, jedne ścieżki ewolucji pozostawia otwarte, inne – zamyka. Przykładem jest droga rozwoju mezozoicznychmezozoikmezozoicznych dinozaurów, których olbrzymi „konar” obumarł po gwałtownej zmianie klimatu na Ziemi.

O ile jednak działania ogrodnika są świadome i celowe, to środowisko wręcz przeciwnie – kształtuje formy życia w sposób bierny, przez sam fakt istnienia. Warunki środowiskowe w sposób niezamierzony decydują o kierunku ewolucji. Przykładowo dużo wody, ciepły klimat i żyzna gleba to zupełnie inne warunki do życia niż długie okresy suszy, wahania temperatur, silne wiatry czy noce polarne. Jeśli chcesz żyć tu i teraz, przystosuj się. Nie potrafisz? Odpadasz, jak sucha gałąź z drzewa – tak można opisać najważniejsze prawo ewolucji.

RJhWY1JIoXgDf

Zdjęcie przedstawia sawannę. Jest to rozległy, zielony, trawiasty obszar z niewielką ilością drzew oraz krzewów. W tle widoczne są zalesione wzniesienia.

RqDVaa51UuASH

Na fotografii tundra, bezdrzewna formacja z dominującymi mchami i porostami. Teren tundry zalewa miejscami woda. W tel góry.

RrktWLVmhfpic

Na zdjęciu las deszczowy z lotu ptaka. W jego skład wchodzą liczne, wysokie drzewa.

Dobór naturalny – jedno z narzędzi, za pomocą których presja środowiska „przekłada” się na właściwości organizmów – działa nie mniej skutecznie niż sekator w rękach ogrodnika. Ewolucja jest procesem kształtującym drzewo życia przez ustalanie nowej równowagi w zmieniających się warunkach. Jeżeli tylko w środowisku są niewykorzystane zasoby i trochę miejsca, to prawdopodobnie ewolucja doprowadzi do rozwoju nowej grupy organizmów, które zasiedlą tę niszę.

Wszystkie organizmy podlegają tym samym procesom zmian wywołanym przez zmiany w środowisku. Tak, jak dla zamieszkujących środowisko wodne roślin i zwierząt wyzwaniem był niezasiedlony jeszcze ląd, a dla niektórych żyjących w okresie kredy gadów – wolne przestrzenie powietrza, tak dla tasiemca jelito nowego gatunku ssaka lub ptaka okazuje się otwarciem nowej ewolucyjnej możliwości. Zawsze istnieje szansa, że na naszym drzewie życia pojawi się szybko rosnący, młody pęd. Od niego samego i od warunków, w których przyjdzie mu żyć, będzie zależeć, czy po pewnym czasie uschnie czy też wyrośnie na silną, grubą gałąź, dającą początek nowym pędom o wielu potencjalnych kierunkach rozwoju.

Sławnym przykładem działania ewolucji jest zmiana ubarwienia ćmy krępaka brzozowego, zwanego też krępakiem nabrzozakiem (Biston betularia). W okresie angielskiej rewolucji przemysłowej zanieczyszczenia spowodowały wymarcie porostów na drzewach, na których bytują te owady. Odsłonięcie ciemnej brzozowej kory doprowadziło do wyodrębnienia się czarnej odmiany ciem, które przerosły liczebnością jasne osobniki. Gdy w zachodniej Europie zaczęto wprowadzać restrykcje w kwestii emisji zanieczyszczeń, porosty wróciły na pnie brzóz, a jasnych krępaków znów było więcej niż ciemnych.

Rv1ltaTOqaWKS

Zdjęcie przedstawia ćmę. Jej ubarwienie przypomina biało-brązowy wzór jaki można spotkać na pniach brzozy.

R1Jv63uyYd1rP

Zdjęcie przedstawia ćmę. Całe jej ciało jest zabarwione na ciemny, niemal czarny kolor.

Ewolucja nie prowadzi „życia za rękę” możliwie najwygodniejszą, znaną już wcześniej drogą, ani nie odbywa się według uporządkowanego planu. Jest procesem wielokierunkowym i zachodzi często na zasadzie prób i błędów. Jest też zjawiskiem nieuniknionym, bo tworzywo zmian, o których mowa, to cząsteczki kwasów nukleinowych. Kto ma je w swoich komórkach, ten – chcąc nie chcąc – podlega prawom dziedziczności i związanej z nią zmienności. Tym samym jest „skazany” na ewolucję.

Najczęściej wspominamy o ewolucji, mając na myśli duże grupy organizmów, takie jak rośliny nasienne, stawonogi, gady czy ssaki. Mówimy, że niektóre z nich są z sobą spokrewnione, a inne mają tych samych lub różnych przodków. Tropimy ich wspólne drogi i miejsca, w których się one rozeszły.

Choćbyśmy jednak, powodowani naukową ciekawością, codziennie i skrupulatnie obserwowali drzewo życia, starając się dojrzeć zachodzące w nim zmiany, ich istota pozostanie przed nami ukryta. Natura wyznaczyła nam, jako gatunkowi, dość niewygodną pozycję obserwacyjną. Stoimy zarówno za blisko, jak i za daleko od naszego drzewa. Choć tempo ewolucji, czyli szybkość zmian organizmów, jest bardzo różna i niektóre z tych zmian możemy zaobserwować (np. wymieranie gatunków), z reguły nasze życie trwa zbyt krótko, byśmy mogli być świadkami wyłonienia się dużej grupy zwierząt czy roślin, np. nowej gromady kręgowców lub rodziny dwuliściennychdwuliściennedwuliściennych.

Dotykamy więc ledwie pnia drzewa, a chcemy zobaczyć, jak wygląda ono w całości. Równocześnie jednak jesteśmy zbyt daleko, by zaobserwować, co dzieje się pod grubą korą. By się tego dowiedzieć, trzeba zajrzeć w głąb, czyli sięgnąć do tworzywa ewolucji – kwasów nukleinowych. To właśnie dzięki działaniu mechanizmów dziedziczności, naturalnej zmienności, a także dzięki wpływowi środowiska i... przypadku, zostają w nich zapisane zmiany, których odczytywanie daje ostateczny kształt drzewu, jakiemu się przyglądamy.

Jeżeli ewolucja dotyczy dużych jednostek systematycznych (np. powstania paprotników, wyginięcia ryb pancernych – tarczowcówtarczowcetarczowców czy pojawienia się ssaków), to jest to megaewolucja. Jeżeli nieco mniejszych (np. wyodrębnienia się różnych rodzajów drzew iglastych czy powstania licznych rodzin wśród dwuliściennych), to nazywamy ją makroewolucją. Zawsze jednak ewolucja zachodzi na poziomie DNA, a dokładniej - genu. Ten ostatni proces nazywa się mikroewolucją.

Ciągłość życia jest zachowana dzięki przekazywaniu informacji genetycznej zapisanej w DNA – kwasie deoksyrybonukleinowym. Jego fragmenty zawierające tę informację to geny. Większość z nich koduje różnorodne białka, czyli po prostu zawiera cenny, szczegółowy opis budowy i funkcjonowania organizmu. Funkcje pozostałych, niekodujących fragmentów cząsteczek DNA są nie do końca poznane i stanowią przedmiot wnikliwych badań genetyków. Spróbujmy więc, w celu odkrycia tajemniczych ścieżek ewolucji, popatrzeć na żyjący organizm nieco inaczej niż dotychczas. Zobaczmy go przez chwilę jako opakowanie, w którym jest zamknięta najcenniejsza zawartość – geny, informacyjne „bity” przyrody.

R1WRkzmHexMT1

Ilustracja przedstawia 23 pary chromosomów homologicznych. Są one do siebie dopasowane zarówno kształtem, który przypomina nieco dżdżownice, jak i długością. Mogą one być zarówno długie jak i znacznie skrócone.

Scenariusz życia mógłby wyglądać tak: opakowanie powstaje zgodnie z „instrukcją” zapisaną w genach. Trwa dopóki może tworzyć liczne kopie tych genów i przekazywać je potomstwu, by wreszcie – po wyczerpaniu swych sił witalnych – ulec zniszczeniu. Ale zawarty w nim „nieśmiertelny gen” nie ginie. W opakowaniu potomka kontynuuje swą wędrówkę. Choć daleko nam do przedmiotowego traktowania niepowtarzalnego ciała człowieka, to dokonane przed chwilą uproszczenie pozwala dokładniej przyjrzeć się roli genów w ewolucji.

Można sobie wyobrazić, że przez przywołane na początku rozdziału symboliczne drzewo życia płyną nieprzerwanie „genetyczne strumienie”, a odzwierciedleniem ich meandrów są kształt i różnorodność życia na Ziemi. Kierunki przepływu strumieni genów zależą od ich składu, a ten ciągle się zmienia. Powstają nowe geny i ich allelealleleallele, najczęściej jako skutek mutacji. Natomiast niektóre już istniejące geny zostają wyeliminowane, np. w wyniku zmiany losowej lub doboru naturalnego. Jeszcze inne, chociażby te, od których zależy prawidłowe funkcjonowanie komórek, są dość odporne na zmiany, ewoluują więc powoli. Wszystkie jednak podlegają nieustannym zmianom.

Słownik