Carl Zimmer o gatunkach i ochronie

Kliknij, na link aby przeczytać:

Jak podkreślam w Ewolucja jest faktem, pojęcie gatunku, którego się używa, zależy od tego, jakie pytanie się zadaje. Dla ewolucjonistów główne pytanie dotyczące różnorodności przyrody brzmi: „Dlaczego jest ona grudkowata?” To dlatego zwierzęta i rośliny nie pojawiają się jako kontinuum, ale w dość odrębnych grupach. Spójrz na ptaki za oknem i zobacz, czy nie masz problemu z określeniem, który jest który. I tak jest z większością zwierząt i roślin – pod warunkiem, że żyją w tym samym miejscu, tj. są „sympatryczne”. (W przypadku populacji, które nie są sympatryczne, ale żyją na różnych obszarach – tj. „allopatrycznych” – pojawiają się problemy. I te właśnie problemy opisuje Zimmer w swoim artykule.

W każdym razie wyjaśnienie grudkowatości w jednym obszarze zaczęło być rozwiązywane, gdy biolodzy przyjęli to, co nazywamy „biologiczne pojęcie gatunku”, w skrócie BSC, opracowane przez kilku biologów w latach trzydziestych XX wieku, zwłaszcza Ernsta Mayra. (Zimmer opisuje go jako „niemieckiego ornitologa”, ale tak naprawdę był niemiecko-amerykańskim ewolucjonistą – „Darwinem XX wieku” – który zajmował się nie tylko ptakami.) BSC wygląda w zasadzie tak:

Dwie populacje są członkami różnych gatunków, jeśli żyją na tym samym obszarze w przyrodzie, ale nie wytwarzają na tym obszarze płodnych hybryd.

Oznacza to, że nie wymieniają genów ze względu na tak zwane „bariery izolujące reprodukcję” (RIB), które uniemożliwiają wymianę genetyczną. Bariery te utrzymują odrębność populacji i pozwalają im na ewolucyjne rozejście się, które nie jest hamowane ciągłym przepływem genów. To właśnie ta cecha – izolacja reprodukcyjna – prowadzi do grudkowatości natury i to właśnie pochodzenie tych barier wyjaśnia ewolucjoniście pochodzenie gatunków.

Okazuje się, że bariery te zwykle powstają, gdy populacje ewoluują w różnych miejscach. Następnie, gdy rozbieżność ewolucyjna osiągnęła taki stopień, że pomiędzy populacjami, gdy łączą się w sympatrii, następuje izolacja reprodukcyjna, mamy teraz dwa wyewoluowane gatunki od jednego przodka. RIB występują w wielu postaciach: niezdolność hybrydy do życia, bezpłodność hybrydy (muł), izolacja ekologiczna (gatunki spokrewnione wolą żyć w różnych podobszarach środowiska lub są tam zamknięte i dlatego się nie spotykają), izolacja czasowa, tak że populacje łączą się w pary w różnym czasie (powszechne u organizmów morskich) i różnice w preferencjach dotyczących partnerów, dlatego przedstawiciele każdego gatunku wolą kojarzyć się z osobnikami własnego „rodzaju”, tworząc znaczne bariery w przepływie genów.

Jeśli potrafimy zrozumieć, w jaki sposób jeden gatunek przodków tworzy dwie populacje, które nie mogą wymieniać genów, wówczas rozwiązaliśmy problem pochodzenia gatunków – problem, którego pomimo tytułu swojej wielkiej książki Darwin nie był nawet bliski rozwiązania. Teraz większość ewolucjonistów zdaje sobie sprawę, że odpowiedzią jest pochodzenie RIB. Tak naprawdę żaden z nas nie znalazł nigdy artykułu naukowego na temat powstawania gatunków, który nie dotyczyłby pochodzenia RIB: milczące, ale wymowne przyznanie, że BSC jest odpowiedzią na większość pytań dotyczących specjacji.

Problemy, które nakreślił Zimmer, w dużej mierze dotyczą populacji zwierząt, które są od siebie geograficznie odizolowane, więc BSC nie może być w rzeczywistości zastosowany: populacje nie współistnieją. Niektóre z nich, podobnie jak populacje żyraf, rozmnażają się ze sobą jak szalone w ogrodach zoologicznych, ale jest to bardzo słaby test na wspólnotę gatunkową, ponieważ u niektórych gatunków żyjących na tym samym obszarze bez krzyżowania się w niewoli zanikają bariery reprodukcyjne (RIB) (dotyczy to wielu muszek owocowych i gatunków izolowanych przez preferencje ekologiczne). Jedno, co możemy powiedzieć, to to, że jeśli dwie populacje w niewoli produkują hybrydy, ale hybrydy te są niezdolne do życia lub bezpłodne, to tak, są przedstawicielami różnych gatunków. Jednak hodowla w niewoli, coś, czego zwykle nie da się przetestować, jest w najlepszym przypadku testem jednokierunkowym.

W 2016 roku Jerry napisał o żyrafach: populacje, które wyglądają inaczej, żyją w całkowitej izolacji geograficznej, ale rozmnażają się jak szalone w ogrodach zoologicznych, dając zdolne do życia i płodne potomstwo. Jak je nazywamy? Nie wiemy, ale powiedzielibyśmy, że są to raczej podgatunki niż pełne gatunki. To kwestia osądu. Ludzie, którzy nie akceptują BSC po prostu podnieśliby rangę wszystkich tradycyjnych podgatunków żyraf do rangi gatunków. Nic nie stoi na przeszkodzie, aby ludzie chcieli chronić podgatunki – my z pewnością to robimy! Ludzie desperacko próbowali chronić dwa podgatunki nosorożca białego na długo zanim modne stało się przemianowywanie podgatunków na gatunki.

Żyrafy pokazują, że stosowanie pojęcia gatunku jest prawie niemożliwe, kiedy chcesz chronić populację. Naszym zdaniem należy chronić wszystkie populacje, niezależnie od tego, czy nazwiemy je gatunkami, podgatunkami, czy po prostu różnymi populacjami.

Istnieją inne miary niż kwestie rozmnażania, takie jak różnice genetyczne między populacjami, które mogą służyć jako wskaźnik zastępczy specjacji biologicznej. Jeśli wiemy, że populacje zwykle wytwarzają bezpłodne hybrydy, gdy różnica w ich DNA jest większa niż X%, wówczas „kryterium większe niż X%”, stosowane w przypadku żab europejskich przez Christophe’a Dufresnesnesa, jest w porządku. Oto wypowiedź Zimmera:

W ostatnich latach Christophe Dufresnes, herpetolog z Uniwersytetu Leśnego w Nanjing w Chinach, wykorzystał tę koncepcję do klasyfikacji różnych gatunków żab w Europie.

Niektóre grupy żab często się krzyżowały, podczas gdy inne nie miały w ogóle mieszańców. Analizując ich DNA, dr Dufresnes odkrył, że grupy mające niedawnego przodka – czyli te, które były bliżej spokrewnione – łatwo tworzyły hybrydy. Szacuje, że potrzeba około sześciu milionów lat zróżnicowanej ewolucji, zanim dwie grupy żab nie będą w stanie się krzyżować, czyli, staną się dwoma odrębnymi gatunkami.

„To bardzo fajne – stwierdził dr Dufresnes. - Teraz wiemy, jaki jest próg, aby uznać je za gatunki”.

Cóż, Dufresnes nadal używa zastępstwa dla BSC, ale jego koncepcja jedności gatunku: „łatwa produkcja hybryd” jest nieco nietrafiona. W przypadku muszek owocowych gatunki mogą z łatwością wytwarzać płodne hybrydy w fiolkach w laboratorium, ale nie robią tego w naturze. Mimo to podejście Dufresnesa jest lepsze niż ocenianie wyłącznie na podstawie odległości genetycznej lub, co gorsza, stopnia różnic morfologicznych między izolowanymi populacjami, co może być najgorszym sposobem na określenie gatunku.

Zimmer opisuje intrygujące odkrycie, że niedźwiedzie polarne i niedźwiedzie brunatne miały kilka epizodów wymiany genetycznej w ciągu ostatnich 120 tysięcy lat, mimo że oddzieliły się od wspólnego przodka około pół miliona lat temu. Jak je nazywamy? Naszym zdaniem są to gatunki biologiczne, których izolacja ekologiczna (niedźwiedzie polarne „wolą” żyć w chłodniejszych siedliskach) została kilkakrotnie przełamana przez zmianę klimatu. Fakt, że istnieje historyczna wymiana genów, nie oznacza, że nie istnieją bariery reprodukcyjne, ponieważ specjacja może być całkowicie lub częściowo odwracalna, jeśli zmienią się izolujące bariery rozrodcze – w tym przypadku poprzez zmiany w izolacji ekologicznej spowodowane zmianami klimatycznymi.

Chodzi nam jednak o to, że nie musimy stanowczo rozstrzygać, czy niedźwiedź brunatny i niedźwiedź polarny to różne gatunki, zanim będziemy mogli zdecydować, czy chronić je jako odrębne byty, czy tylko jeden. Decyzje dotyczące ochrony nie powinny opierać się na definicji konkretnego gatunku; musimy raczej zdecydować, co dokładnie chcemy chronić: grudki natury (gatunki biologiczne), izolowane geograficznie populacje jednego gatunku, jak żyrafy, czy nawet po prostu populacje jednego gatunku, które różnią się jedną lub kilkoma cechami, jak kolor. Jak cytuje Zimmer:

„One [te dwa rodzaje niedźwiedzie] wyraźnie domagają się odrębnych strategii zarządzania ochroną przyrody – stwierdził dr Shapiro. - Moim zdaniem rozsądne jest uznanie ich za odrębne gatunki”.

Jednak oddzielne strategie zarządzania nie wymagają uznawania ich za odrębne gatunki – prawo Stanów Zjednoczonych pozwala na ochronę podgatunków i „odrębnych segmentów populacji” kręgowców. Według ESA: „(16) Termin ‘gatunek’ obejmuje wszelkie podgatunki ryb, dzikich zwierząt lub roślin oraz każdy odrębny segment populacji dowolnego gatunku kręgowców lub dzikich zwierząt, które krzyżują się w okresie dojrzałości”. Innymi słowy, strategie ochrony nie opierają się na sztywnej definicji „gatunku”.

Zimmer pisze o płomykówkach:

Nawet tak pospolity gatunek, jak płomykówka – występujący na każdym kontynencie z wyjątkiem Antarktydy i odległych wysp – jest źródłem nieporozumień.

Grupa zajmująca się ochroną przyrody BirdLife International uznaje płomykówki za gatunek Tyto alba występujący na całym świecie. Ale inny znaczący spis, zwany Clements Checklist of Birds of the World, wyodrębnia płomykówki żyjące na łańcuchu wysp na Oceanie Indyjskim jako osobny gatunek, Tyto deroepstorffi. Jeszcze  inny  uznaje płomykówki z Australii i Nowej Gwinei za Tyto delicatula. Czwarty dzieli Tyto alba na cztery gatunki, z których każdy obejmuje własny szeroki obszar planety.

To nic wielkiego: to po prostu standardowa trudność w rankingu populacji allopatycznych. Możemy po prostu nazwać wszystkie populacje członkami „nadgatunku”, a następnie spróbować zapobiec wyginięciu wszystkich populacji. Strategia ta oczywiście ochroni zarówno różnorodność genetyczną, jak i obecność endemicznych gatunków dzikich zwierząt.

Zimmer wspomina botanika stosującego metodę „segregacji ratunkowej”:

Thomas Wells, botanik z Uniwersytetu Oksfordzkiego, obawia się, że debaty na temat natury gatunków spowalniają proces odkrywania nowych. Taksonomia jest tradycyjnie powolnym procesem, szczególnie w przypadku roślin. Formalne nadanie nazwy nowemu gatunkowi rośliny w publikacji naukowej może zająć dziesięciolecia od jego pierwszego odkrycia. To powolne tempo jest nie do przyjęcia – stwierdził – skoro trzem z czterech nieopisanych gatunków roślin już grozi wyginięcie.

Doktor Wells i jego współpracownicy opracowują nową metodę przyspieszającą ten proces. Fotografują rośliny zarówno żyjące na wolności, jak i znajdujące się w zbiorach muzealnych, a następnie za pomocą programów komputerowych wykrywają próbki, które wydają się grupować, ponieważ mają podobne kształty. Szybko sekwencjonują także DNA z próbek, aby sprawdzić, czy łączą się one genetycznie.

Jeśli dzięki takiemu podejściu uzyskają wyraźne skupiska, nazywają rośliny nowym gatunkiem. Metoda ta – którą dr Wells nazywa „przystępną i gotową” selekcją w czasach wymierania – może umożliwić jego zespołowi opisanie ponad 100 nowych gatunków roślin każdego roku.

Metoda segregacji ratunkowej jest w porządku – istnieje wiele metod szybkiego dokumentowania i ochrony różnorodności biologicznej. Jednak wyraźna sugestia, że debaty na temat koncepcji gatunków opóźniają publikację, jest po prostu błędna. Opóźnienia omawiane przez Wellsa polegają na zbieraniu przyzwoitych próbek okazów, co wymaga czasu! Obydwaj pisaliśmy o znaczeniu zbiorów muzealnych, w tym dalszego gromadzenia, dla zrozumienia i ochrony różnorodności biologicznej. Dlatego wszyscy jesteśmy za przyspieszeniem gromadzenia i opisywania różnorodności biologicznej – zanim ona zniknie, i za podjęciem prób zapobiegania jej utracie.

Na tym zakończymy, ale uważamy, że dyskusja Zimmera jest nieco niekompletna i to z powodów, o których wspomnieliśmy na początku. Po pierwsze, ochrona nie musi zależeć od tego, co biolodzy nazywają „gatunkiem”. Po drugie, w przypadku populacji izolowanych geograficznie każda decyzja dotycząca statusu gatunku będzie zwykle arbitralna, zatem możemy odłożyć na bok stosowanie ustalonych koncepcji gatunków i zamiast tego zdecydować, co dokładnie chcemy chronić. Moglibyśmy chcieć zachować jak najwięcej zmienności genetycznej lub być może zachować cechy morfologiczne (oczywiście w oparciu o zmienność genetyczną), które wpływają na wygląd lub życie gatunku (np. kolor sierści u myszy), lub nawet historię ewolucji odzwierciedloną w genach. Ale nic z tego nie opiera się na trzymaniu się określonego pojęcia gatunku.

Link do oryginału: https://whyevolutionistrue.com/2024/02/20/carl-zimmer-on-species-and-conservation/

Why Evolution Is True, 20 lutego 2024

Tłumaczenie: Małgorzata Koraszewska