Karšta tema mokslui: naujausi įvykiai biologijoje nebetelpa į dabartinę evoliucijos teoriją

Vien tik per pastarąjį dešimtmetį paskatinti didžiulės pažangos, kurios pasiekta nustatant genomo sekas ir atliekant didelių duomenų analizę, mokslininkai suvokė, kad evoliucija yra daug gilesnis reikalas. Todėl kai kurie jų paragino atnaujinti evoliucijos teoriją, rašo „ZME Science“.

Anksčiau šį mėnesį keli iš pirmaujančių biologų šioje srityje susitiko Londone renginyje, kurį organizavo Karališkoji draugija. Pagrindine vakaro tema tapo naujausi įvykiai biologijoje, po kurių „pasigirdo raginimų atnaujinti standartinę evoliucijos teoriją“.

Palaukite minutėlę. Ar su evoliucijos teorija kažkas yra blogai? Ne visai. Tiesiog atsižvelgdami į tai, ką mes žinome dabar apie tai, kas skatina evoliuciją ir biologinius evoliucinius mechanizmus, mes galime geriau apibrėžti evoliuciją.

Evoliucijos teorija yra Charleso Darwino natūralios atrankos teorijos ir Gregoro Mendelio dėsnių rezultatas, tapęs klasikinės genetikos pagrindu.

Remiantis natūralios atrankos teorija, evoliucinius pokyčius sukelia individai su tam tikromis savybėmis, kuris didina jų išgyvenamumo ar reprodukcinius rodiklius, lyginant su kitais individais toje pačioje populiacijoje. Šios savybės yra genetiškai perduodamos palikuonims. Tačiau tuo metu Ch. Darwinas nežinojo apie genus ir genetinį pasyvumą.

Ir čia atsiranda Mendelio paveldėjimo dėsniai, kurie pripažįsta, kad savybės yra paveldimos per pavienius vienetus, vadinamus genais, ir kad atsitiktinis genetinis pasyvumas yra toks pat svarbus kaip ir natūrali atranka.

Sujungę šias svarbias teorijas mes gauname šiuolaikinę evoliucijos sintezę, kuri iš esmės sako, kad specifikacija (paprastai) atsiranda dėl mažyčių genetinių pakitimų laipsniško kaupimosi. Kitais žodžiais tariant, makroevoliuciją tiesiog sudaro daug mikroevoliucijų.

Nuo tada, kai ji buvo pasiūlyta penktajame praėjusio amžiaus dešimtmetyje, ši moderni sintezė yra laikoma evoliucijos teorijos atramos modeliu. Tačiau nuo tada daug kas pasikeitė, ir moderniai sintezei atėjo laikas atsinaujinti.

Pasaulis po Darwino

Minėto renginio Londone metu Tel Avivo universiteto biologė Eva Jablonka teigė, kad šiuolaikinė evoliucijos teorija turi atsižvelgti į tokią sąvoka kaip epigenetika – paveldimus genų raiškos pokyčius.

Pavyzdžiui, nors mūsų DNR sudaro tūkstančiai genų, ne visi jie yra aktyvūs. Genai reguliariai „įsijungia“ ir „išsijungia“ per gyvenimą dėl cheminių pokyčių, kurie vyksta metilinimo metu. Taip gali įvykti dėl daugybės priežasčių, ir viskas priklauso nuo aplinkos. Pavyzdžiui, rūkymas pakeičia 7 tūkst. genų.

Kai ląstelė dalijasi, naujoje ląstelėje taip pat vyksta metilinimo procesas. Be to, pokyčiai genuose, kurie vyko ankstyvame gyvenime, tačiau vėliau buvo išjungti, taip pat kai kuriais atvejais gali būti perduoti palikuonims.

Vienu vadovėliniu to pavyzdžiu galima laikyti Olandijos bado žiemą, kuri truko nuo 1944 metų lapkričio pradžios iki 1945 metų pavasario pabaigos. Tuo metu Vakarų Olandija vis dar buvo kontroliuojama vokiečių. Dėl vokiečių vykdytos blokados olandams katastrofiškai trūko maisto. Vienu metu žmonės mėgino išgyventi suvartodami tik 30 proc. įprasto dienos kalorijų kiekio. Žmonės valgė viską, ką tik galėjo: žolę, tulpių svogūnėlius, knygų viršelius. Kai Olandija 1945 metų gegužę buvo išlaisvinta, iš bado jau buvo mirę maždaug 20 tūkst. žmonių.

Besilaukiančios moterys, kurios gerai maitinosi maždaug pastojimo metu, tačiau kurioms paskutiniais nėštumo mėnesiais maisto trūko, pagimdė mažesnius kūdikius už vidutinius. Kitą vertus, moterys, kurioms trūko maisto tris pirmuosius nėštumo mėnesius, tačiau kurios vėliau maitinosi gerai, nes blokada buvo panaikinta, pagimdė normalaus dydžio kūdikius. Galima sakyti, kad vaisius tarsi vėliau „atsigriebė“ ir pasiekė normalų svorį.

Po kelių dešimtmečių gydytojai nustatė, kad tie žmonės, kurie gimė mažo svorio, visą gyvenimą ir liko mažo svorio, ir nutukimo rodikliai šioje grupėje buvo gerokai mažesni, lyginant su bendra populiacija, nors vėliau gyvenime maisto jiems netrūko.

O tarp vaikų tų motinų, kurios gerai maitinosi nėštumo pradžioje, buvo daug nutukusių žmonių. Vėliau labai panašus, tačiau kiek mažesnio laipsnio efektas buvo pastebėtas ir tarp blogai besimaitinusių motinų anūkų.

Taip pat verta pabrėžti, kad Holokaustą išgyvenusių žmonų palikuonys iš jų paveldėjo stresą.

Epigenetika neprieštarauja natūraliai atrankai. Carlas Zimmeris citavo E. Jablonką sakant, kad „epigenetiniai skirtumai gali nulemti, kurie organizmai išgyvens pakankamai ilgai, kad galėtų daugintis“.

Kitas veiksnys, į kurį neatsižvelgia šiuolaikinė sintezė, tačiau kuris, rodos, skatina evoliuciją, yra vadinamasis „plastiškumas“. Būtent jis padeda paaiškinti tas keistas žmonių fosilijas, tarp kurių buvo ir prieš 1,5-2,2 mln. metų gyvenusių mūsų protėvių liekanos.

Dauguma jų priklauso vienai rūšiai, tačiau kai kurios fosilijos atrodo priklausančios dviem rūšims. Kai kurie tuomet gyvenę žmonės buvo aukšti, kiti – maži. Kai kurie turėjo dideles smegenis, – kai kurie – mažas. Nors iš esmės tai buvo tos pačios rūšies atstovai.

Susitikimo Londone metu Niujorko universiteto paleontropologė Susan Antón teigė, kad Afrika išgyveno didžiulių pokyčių laikotarpius, jos teigimu, šis plastiškumas yra itin reaktyvus ir jautriai reaguoja į laiką. Pavyzdžiui, maisto, kurį valgo nėščia moteris, kokybė gali lemti kūdikio dydį ir sveikatą, ir ši įtaka gali būti jaučiama ir suaugusiame gyvenime.

Moderniai sintezei medžiojimas ir rankiojimas neturi prasmės

Ūkininkauti žmogus pradėjo prieš maždaug 13 tūkst. metų. Žvelgiant per evoliucijos prizmę, nuolatinis elgesys turi būti paaiškinamas atrankos principais. Pavyzdžiui, mes vis dar ūkininkaujame, nes tokia veikla suteikė mums evoliucinį pranašumą, kadangi padaugėjo maisto produktų šaltinių.

Tačiau pirmieji ūkininkavę žmonės veikiausiai turėjo patirti daug sunkumų ir greičiausiai ne iš karto sulaukė savo investicijų grąžos. Pirmieji derliai buvo labai maži, nes augalai nebuvo prisitaikę. Tik pažvelkite, kaip atrodė vaisiai ir daržovės prieš mums juos pradedant kultivuoti.

Smithsoniano instituto archeologė Melinda Zeder sako, kad moderni sintezė neturi evoliucinio pranašumo mėginant paaiškinti tą akivaizdžiai mazochistinį žmogaus norą eksperimentuoti su derliumi. „Juk iš karto negauni pasitenkinimo stvėręs kokį nors produktą ir įsidėjęs jį į burną“, – sakė taip pat Londone vykusiame renginyje dalyvavusi M. Zeder.

„M. Zeder sako, kad yra geresnis būdas galvoti apie šį perėjimą. Žmonės nėra pasyvūs zombiai, mėginantys išgyventi fiksuotoje aplinkoje. Jie yra kūrybiškai mąstančios būtybės, kurios geba keisti savo aplinką. Ir šis procesas gali pasukti evoliucijos eiga nauja kryptimi. Mokslininkai šį procesą vadina nišų kūrimu, ir daugelis rūšių tai daro. Klasikinis pavyzdys – bebras. Jis verčia medžius ir stato užtvankas ir formuoja tvenkinius. Šioje naujoje aplinkoje kai kurių rūšių augalai ir gyvūnai gyvuos geriau už kitus. Ir jie naujai prisitaikys prie savo aplinkos. Ir tai pasakytina ne tik apie augalus ir gyvūnus, kurie gyvena aplink bebro tvenkinį, bet ir apie patį bebrą“, – rašė C. Zimmeris.

Išplėstinė evoliucinė sintezė, kaip ji apibūdinama Karališkosios draugijos žurnale „Proceedings of the Royal Society B“, mėgina apimti ir šias naujas mintis apie evoliucijos teoriją. Kritikai mano, kad teks surengti dar ne vieną tokį susitikimą, kad evoliucijos teoriją galėtų patvirtinti savo pačio apibrėžimą: prisitaikyti, reaguoti, perduoti – evoliucionuoti.