Wczoraj krytykowałem twierdzenie pisma, że “genetyczna plastyczność” – obserwacja, że ekspresja genów i cechy, jakie one produkują, zależą od wewnętrznego i zewnętrznego środowiska – jest czymś nowym, co właśnie niedawno zostało odkryte i że obala to szeroko rozprzestrzenioną ideę genetycznego determinizmu. No cóż, ten rodzaj plastyczności nie jest nowy (jest znany od około stulecia), nie obala “genetycznego determinizmu” i niemal żaden biolog nie akceptuje genetycznego determinizmu, tak jak go definiuje “New Scientist” i twierdzi, że jest szeroko rozprzestrzeniony. Dzisiaj zajmiemy się dziedziną, o której wiem nieco więcej: specjacją.
Punkt 5 ich artykułu jest zapewnieniem, dużymi literami, że GATUNKI W RZECZYWISTOŚCI NIE ISTNIEJĄ. To jest nowina dla wielu z nas, którzy już widzą Homo sapiens jako gatunek odrębny od gatunku goryli, orangutanów i dwóch gatunków szympansów. Zaskoczy to także tych z nas, którzy natychmiast potrafią rozpoznać miejscowego ptaka jako rudzika, szpaka, gołębia, kaczkę i tak dalej.
Jak dobrze rozumieli Ernst Mayr i Theodosius Dobzhansky w latach 1930., przyroda nie jest kontinuum, w którym jedna forma przekształca się niepostrzeżenie w inną. Natura jest raczej “grudkowata”, jeśli bada się ją na jednym obszarze, a grudki odpowiadają gatunkom. (To i inne kwestie poniżej omawiam w pierwszym rozdziale i w Aneksie książki Speciation, której współautorem jest H. Allen Orr.)
Kwestią nie jest definiowanie gatunków a priori, wciskając grudki w przyrodzie w łoże Prokrustowe tej definicji, ale raczej konceptualizowanie gatunków: opisanie słowami tego, co reprezentują. W pierwszym akapicie więc autor, Colin Barras, popełnia błąd:
Przez większą część historii nie mieliśmy większych kłopotów z definiowaniem gatunków. Istniało ogólne założenie, że skończona liczba odrębnych form życia istniała niezmieniona od stworzenia, każde siedzące w wyraźnie zdefiniowanej przegródce: człowiek, końska mucha, głóg i tak dalej. W ostatnich kilku stuleciach, a szczególnie po Darwinie, teoria ewolucyjna wyłoniła się jak bardziej zadowalający sposób wyjaśnienia, jak pojawiły się gatunki. Niemniej to spowodowało, że trudniej jest definiować gatunki.
No cóż, kwestią nie jest, jak definiować gatunki, ale jak je rozpoznawać. Tak, teoria ewolucyjna od lat 1930. dostarczyła nie tylko dobrego kryterium do rozpoznawania, ale także dobrego wyjaśnienia, jak powstały: jak działa proces specjacji. Wyjaśnienie jest, wbrew temu, co mówi “New Scientist”, ściśle związane z tym, jak konceptualizujemy gatunki, bo jeśli nie wiemy, czym są te odrębne jednostki w przyrodzie, jak możemy zrozumieć, jak powstały? Tak, jest wiele nowych “definicji” gatunku, które powstały w ostatnich kilkudziesięciu latach, ale tylko jedna ostała się próbie czasu i jest uznawana przez ewolucjonistów za poprawną konceptualizację grudkowatości przyrody. Nazywa się “biologicznym pojęciem gatunku” (BSC) i jest, z grubsza, tym:
Gatunek jest grupą populacji, której osobniki mają zdolność wymiany genów z innymi członkami grupy, kiedy współistnieją w naturze. W odróżnieniu od tego, osobniki należące do różnych gatunków, nie mogą wymieniać genów, kiedy są w naturze: są reprodukcyjnie izolowane od siebie.
Tak więc kluczem do zrozumienia, dlaczego nie mamy żadnych trudności w rozróżnianiu ptaków lub owadów na tym samym obszarze ziemi, jest to, że pozostają one genetycznie odrębne od siebie z barierami reprodukcyjnymi (odrzucanie partnerów, nie przeżywanie hybryd itd.) zachowując różnice, które nagromadziły się w każdym gatunku, kiedy przystosowywał się do środowiska. Innymi słowy, gatunek jest czymś, co ewoluuje. Oczywiście, niektóre populacje jednego gatunku mogą ewoluować inaczej niż inne i niektóre gatunki mają ograniczoną wymianę genów z innymi gatunkami: zajmuję się tymi komplikacjami w mojej książce, gdzie znajduje się dużo więcej informacji.
W następnym akapicie widzimy prawdziwy galimatias:
Jest kilka aspektów tego problemu. Jednym jest to, że jeśli akceptujemy koncepcję gatunku ewoluującego z innego gatunku, to musimy dopuścić, że gatunek przodków może stopniowo przekształcić się w jeden lub więcej gatunków. Nadal chcielibyśmy umieszczać organizmy w odrębnych kategoriach, ale robienie tego jest trudne, jeśli gatunki rozmazują się jeden w drugi w czasie. „Kiedy uznaliśmy ewolucję, podkreśliła problem z maszynerią w naszych głowach, której używamy do klasyfikacji” – mówi Frank Zachos z Muzeum Historii Przyrody w Wiedniu w Austrii.
Zmiana w czasie z jednej linii rodowej nie jest problemem. Oczywiście linie rodowe przekształcają się w czasie, jak to zrobiła nasza linia. Jeśli wyewoluowaliśmy z, na przykład, Homo erectus, staje się rzeczą czysto arbitralną, kiedy nadać późniejszemu segmentowi tej linii nazwę Homo sapiens. Każdy rozumie, że jest to kwestia nazywania, nie zaś dokonywania kluczowych i znaczących biologicznych decyzji. Jeśli chodzi o rozdzielanie się jednego gatunku w kilka innych, co zachodzi przez (zazwyczaj) stopniowe różnicowanie się geograficznie izolowanych populacji do punktu, w którym nie mogą się ze sobą rozmnażać, jest także arbitralne, kiedy nazywasz grupy potomne „różnymi gatunkami”. Wiemy, że kiedy nie może zajść żadna wymiana genów, powstał biologiczny gatunek, ale na pośrednich etapach tego procesu wolę mówić, że populacje „stają się coraz bardziej gatunkopodobne”. Z tym, co „New Scientist” uważa za problem, wystarczająco rozprawiono się w ciągu ostatnich 80 lat.
Tutaj jest kolejny nie-problem:
Dla Jody’ego Heya z Temple University w Filadelfii ważniejszym problemem jest to, że biolodzy często mają dwa cele, kiedy definiują gatunki: jednym jest tradycyjna chęć podzielenia przyrody w łatwo rozpoznawalne pakiety; drugim jest wyjaśnienie w ewolucyjnych kategoriach, jak te pakiety zaistniały. „Ludzie mają sprzeczne motywacje wobec gatunków” – mówi.
Niektórzy badacze twierdzą, że tych dwóch celów nigdy nie można osiągnąć równocześnie. Przez dziesięciolecia biolodzy przedstawiali kilkadziesiąt sprytnych sposobów definiowania gatunków. Niektóre pozwalają łatwo klasyfikować organizmy, jakie spotykamy – na przykład, przez ich wygląd fizyczny – ale mówią nam niewiele o samym procesie ewolucyjnym (patrz “Sadistic cladistics”, strona 49). Inne definicje idą do sedna tego, jak gatunek powstał, ale mogą być trudne do używania w realnym świecie.
Inni badacze jednak, włącznie ze mną i innymi ewolucjonistami, uważają, że te cele można osiągnąć równocześnie. Czy wspominają nas w artykule i podają nasze rozumowanie? Nic z tych rzeczy.
Jestem przyjacielem Jody’ego i jest on wspaniałym naukowcem (i czytelnikiem WEIT), ale nie zgadzam się z nim w tej sprawie. Jeśli przeczytacie Speciation, zobaczycie, że BSC w rzeczywistości łączy te dwa cele. Najpierw konceptualizujemy gatunki jako jednostki w przyrodzie, które mają ograniczony lub żaden przepływ genów między sobą w miejscach, w których występują razem. Natychmiast powstaje drugi problem i przychodzi z wbudowanym programem badawczym: “jak powstały bariery reprodukcyjne?” To jest problem specjacji i problem, którego Darwin, wbrew tytułowi jego książki z 1859 roku, nie mógł rozwiązać, ponieważ nie miał koncepcji gatunku jako reprodukcyjnie izolowanej jednostki. W rzeczywistości te dwa cele już zostały osiągnięte równocześnie przez ewolucjonistów, którzy akceptują BSC. W jakiś sposób Colin Barras ich nie zauważył. Żadna inna koncepcja gatunku poza BSC nie może wyjaśnić ewidentnej grudkowatości przyrody, a także tego, skąd się wzięła.
Trzecią kwestią, która pojawia się często, jest to, że wymiana genów między zasadniczo odrębnymi gatunkami zachodzi częściej niż sądziliśmy. (Wiemy to, ponieważ mamy oparte o DNA sposoby wykrywania takiej wymiany – “introgresji” – czego nie mieliśmy kilkadziesiąt lat temu). Tutaj jest rzekomy problem “bonanzy hybryd”:
W zasadzie postępy w genetycznym sekwencjonowaniu mogły pomóc przez wskazanie jak genetycznie odrębne są różne grupy organizmów i jak dawno temu rozeszły się ich linie rodowe. Sekwencjonowanie jednak chyba tylko pogłębiło problem przez ujawnienie, że krzyżowanie – bardziej technicznie: introgresja – między blisko spokrewnionymi „gatunkami” jest powszechne dla całego drzewa życia. “Wydaje się regułą, a nie wyjątkiem” – mówi Michael Arnold z University of Georgia in Athens. Istotnie, dowody introgresji sięgają prosto do naszych frontowych drzwi: nasi przodkowie krzyżowali się z różnymi prastarymi homininami, które mogły, zdaniem niektórych, zaliczać się do odrębnych gatunków.
No cóż, krzyżowanie nie jest wszechobecne (na przykład, ludzie i orangutany nie wymieniają genów z żadnymi innymi gatunkami), a nawet kiedy powstają hybrydy, są one czasami bezpłodne lub nie krzyżują się z powrotem z jednym z rodzicielskich gatunków, co jest niezbędne dla introgresji. Na przykład, hybrydowe kaczki mogą być płodne, ale introgresja jest ograniczona, ponieważ wyglądają dziwacznie i nie są uważane za dających się akceptować partnerów. Tak, introgresja jest częstsza niż sądziliśmy, ale często zachodziła w odległej przeszłości lub, jeśli zdarzała się stosunkowo niedawno, jest ograniczona. Tak, wymienialiśmy geny z neandertalczykami i denisowianami i wydaje się, że nie było to bardzo rzadkie, więc uważam te grupy raczej za podgatunki H. sapiens niż za odrębne gatunki. Kiedy jest taka wymiana genów, problem staje się kwestią osądu. W tym wypadku jednak problem nie przetrwał: obecnie wszyscy H. sapiens należą do tego samego gatunku i nie powstaje problem obecnie istniejących innych gatunków homininów.
W rzeczywistości, gdyby wymiana genów była wszechobecna, nie moglibyśmy tworzyć drzew rodowych roślin i zwierząt z taką łatwością: wymiana genów zamazałaby gałązki. Ale tego nie zrobiła.
W dalszej części artykułu:
Innym problemem jest to, że patrzenie na geny zamiast na dające się obserwować cechy, ułatwia znalezienie nowych gatunków, prowadząc do tego, co niektórzy badacze nazwali taksonomiczną anarchią. Na przykład, biolog może twierdzić, że poprzednio uznany gatunek należy rozbić na dwa lub więcej “nowych” gatunków, jak to zdarzyło się, kiedy genetyczna analiza słonia afrykańskiego doprowadziła do jego podziału na gatunek zamieszkujący sawanny i gatunek zamieszkujący lasy.
To także nie jest żaden problem. Jeśli upierasz się przy nazywaniu geograficznie izolowanych populacji, takich jak żyrafy, „różnymi gatunkami”, jeśli mają pewną ilość genetycznego lub morfologicznego zróżnicowania, to także jest osądem, bo nigdy nie można być pewnym, jaki stopień genetycznych różnic (zazwyczaj osądzany na podstawie różnic DNA) odpowiadałby reprodukcyjnej izolacji. Jeśli nie dbasz o reprodukcyjną izolację, to nie masz żadnego progowego stopnia różnic genetycznych, który jest biologicznie znaczący.
Jednym pewnym kryterium odgraniczania gatunków jest następujące: “czy występuje dość intensywne krzyżowanie, kiedy te formy współwystępują w naturze?” Jeśli tak, to są one członkami tego samego gatunku. Jeśli nie, to są członkami różnych gatunków. (Innym sposobem odgraniczania różnych gatunków jest krzyżowanie ich w niewoli. Jeśli hybrydy są bezpłodne lub niezdolne do życia, są to odrębne gatunki, bo hybrydy będą także bezpłodne i niezdolne do życia w naturze. Jeśli jednak dwie formy tworzą hybrydy w zoo i dają płodne potomstwo, jak to czasami robią lwy i tygrysy, nie jest to dowód, że są tym samym gatunkiem. W rzeczywistości, lwy i tygrysy współwystępowały na Bliskim Wschodzie w historycznych czasach i nie ma żadnych zapisów o hybrydach. Hybrydyzacja jest artefaktem niewoli i przełamuje bariery reprodukcyjne, które trzymały te koty izolowane w naturze. Lwy i tygrysy są różnymi gatunkami, ponieważ nie wymieniają genów tam, gdzie współwystępują w naturze.)
Nie daje się w ten sposób przetestować żyraf, które żyją w różnych częściach Afryki, ponieważ nie współwystępują, więc nazywanie ich czterema różnymi gatunkami na podstawie zróżnicowania DNA jest działaniem czysto subiektywnym (patrz mój post o żyrafach tutaj).
Istnieje jeden sposób, kiedy patrzenie na geny może pomóc nam w znalezieniu nowych gatunków, które nie są „subiektywnie określone”. Jest tak, kiedy znajdujesz coś, co wydaje się być jednym gatunkiem na danym obszarze, ale analiza genetyczna pokazuje, że w rzeczywistości są to dwie formy i każda jest „zafiksowana” z różnym zestawem genów i wzorem chromosomów. To jest dowód prima facie braku krzyżowania i mamy to, co biolodzy nazywają siostrzanymi gatunkami. Dwa gatunki, z którymi pracowałem, Drosophila pseudoobscura i D. persimilis, na przykład, początkowo były uważane za jeden gatunek (nie daje się ich rozróżnić, kiedy patrzysz na nie), ale badania pokazały, że każda była “zafiksowana” z różnym zestawem uszeregowania chromosomów i nie znajduje się obu uszeregowań w żadnym osobniku, więc nie ma hybryd.
Ostatni kawałek:
Aby pomóc dodać więcej rygoru do definiowania nowych gatunków, kilka miesięcy temu Zachos i inni biolodzy zaproponowali założenie pierwszej jednej autorytatywnej listy gatunków na świecie. Sam “gatunek” pozostanie niejasnym pojęciem, ale przynajmniej wszyscy będą mogli zgodzić się, gdzie przeciągnąć granice.
Nie, nie wszyscy zgodzą się na to, gdzie przeciągnąć granice. Żyrafa jest tylko jednym z wielu, wielu przypadków, w których biolodzy będą spierać się o to, która populacja jest odrębnym gatunkiem.
Streszczając, “New Scientist” myli się: gatunki istnieją, niezależnie od pewnej introgresji i rozumiemy nie tylko, co reprezentują – to jest, że przyroda jest grudkowata a nie ciągła – ale także skąd wzięły się te grudki.
The intellectualvacuity of “New Scientist’s” evolution issue: 2. The supposed nonexistence of species
Why Evolution Is True, 27 września 2020
Tłumaczenie: Małgorzata Koraszewska
