W “Atlantic Ed Yong pokazuje i opisuje kilka wspaniałych filmów wideo o „ewolucji w działaniu”: w tym wypadku, bakterii rozwijających odporność na antybiotyki. Jest to pomysłowy sposób pokazania gromadzenia mutacji w czasie, kiedy bakteria ewoluuje, by przetrwać coraz większe dawki antybiotyków. Poza tym pokazem eksperyment pozwala także na poważne badanie naukowe natury tych mutacji. Pytania mogą, na przykład, dotyczyć: „Czy te same mutacje utrwalają się raz za razem w niezależnych próbach?”; „Czy kiedykolwiek ewolucja nie zachodzi?” (na przykład, pewne szczepy bakterii Streptococcus u ludzi przez lata nie rozwinęły odporności na penicylinę, choć teraz może się to właśnie dziać); „Czy wiele mutacji jest kiedykolwiek odpowiedzialne za jedno ulepszenie, a więc jest czas oczekiwania na to, by się zgromadziły?” i tak dalej.
Te filmy i sam pomysł eksperymentu są autorstwa Michaela Bayma z Harvardu. Jego zespół zbudował olbrzymią płytkę Petriego, 1,2 m na 0,6 m, wypełnioną zabarwionym na czarno agarem (żeby uwidocznić bakterie). Na krawędziach płytki, jak pokazane poniżej, w agarze nie było antybiotyku. Potem, w miarę przesuwania się do środka, koncentracja antybiotyku zwiększała się logarytmicznie, aż w środku było tysiąckrotnie więcej antybiotyku niż ilość, która zabiłaby bakterię na pierwszym etapie (ilość, która zabiłaby początkowo niemal wszystkie znajduje się w paśmie „1” na zrzucie z ekranu poniżej).
Płytki zostały następnie zaszczepione bakterią E. coli z obu końców i pozwolono, by bakterie zaadaptowały się do antybiotyku przez mutacje i dobór naturalny. Mogły rozrastać się tylko ku środkowi w miarę, jak gromadziły się mutacje. Bakterie są jasne, więc można zobaczyć ewolucyjną falę postępu.
Tutaj jest opis Eda tego, co się dzieje (film poniżej), kiedy bakterie są wystawione na ciprofloxacin – bardzo silny antybiotyk, używany przy wielu rozmaitych infekcjach; zawsze zabieram ze sobą “cipro”, kiedy podróżuję za morze. “Czas rzeczywisty” oznacza tutaj 14 dni ewolucji.
Na początku filmu bakterie zostają wpuszczone na krawędzie płytki i wkrótce kolonizują zewnętrzne, bezpieczne strefy. Następnie natrafiają na pierwszą ścianę antybiotykową, która zatrzymuje ich postęp. Po kilku momentach jasne punkty pojawiają się na tej granicy i zaczynają rozprzestrzeniać dalej. To są odporne bakterie, które mają mutacje pozwalające im na zlekceważenie leku. Idą do przodu aż natrafią na kolejną strefę antybiotykową. Kolejna pauza, aż wyewoluuje jeszcze bardziej odporny szczep i wedrze się dalej w głąb płytki. Pod koniec filmu nawet środkowe pasmo – strefa z najwyższym poziomem zabójczego leku – zostaje skolonizowana.
I podpis Bayma:
Płytka MEGA z gradientem CPR jak na ilustracji S1 (0-20-200-2000-20000-2000-200-20-0). Film został zestawiony z ekspozycji poklatkowej co 10 minut przez 14,2 dnia i puszczony z 30fps (18000X szybkości).
Drugi film pokazuje adaptację do antybiotyku tremethoprim i w tym wypadku widzimy drugorzędowe mutacje, które przyspieszają wzrost powstający w jednym segmencie gradientu. Znowu zacytuję Eda:
Odporność nie przychodzi za darmo i te same mutacje, które czynią bakterie niezwyciężonymi, spowalniają ich wzrost. Można to zobaczyć na filmie poniżej: w punkcie 0:30 bakterie dotarły do pierwszej strefy antybiotykowej, ale ich kolonie są nikłe i rzadkie.
Kiedy potem jednak, na tych nikłych obszarach zaczynają pojawiać się jaśniejsze punkty. To są bakterie, które zdobyły „mutacje kompensujące”, które pozwalają im na szybkie rośnięcie i na odporność na antybiotyk. Powinny być najlepiej przystosowanymi mikrobami na płytce, zdolnymi do kolonizowania nowych obszarów skuteczniej niż ich wolniej rosnący koledzy. Najczęściej jednak zostają tam złapane w pułapkę. Słabszy szczep na czele rozszerzającej się fali mikrobów, już pożarł wszystkie składniki odżywcze, pozostawiając swoich szybciej rosnących kolegów bez miejsca, dokąd mogłyby rosnąć. Baym mówi, że „Nie musisz być lepszy, niż wszyscy inny wokół; po prostu musisz być pierwszy na nowym terenie”.
Co więc mamy tutaj? „Ewolucję w rzeczywistym czasie”: coś, co kreacjoniści tacy jak Ray Comfort zawsze powtarzali, że tego nie mamy. Wielu kreacjonistów powtarza, że aby uznać ewolucję za prawdę, musimy zobaczyć, jak dzieje się na naszych oczach, w czasie życia ludzkiego, najlepiej w ciągu kilku dni! A to właśnie mamy tutaj i wiedzieliśmy o tym od czasu, kiedy zaczęto szeroko stosować antybiotyki po II wojnie światowej. Odporność na antybiotyki jest paradygmatycznym przykładem ewolucji w rzeczywistym czasie. Mamy jednak więcej podobnych przykładów: odporność roślin na środki chwastobójcze, odporność owadów na środki owadobójcze i tak dalej.
Kreacjoniści nie akceptują tego jednak jako przekonujących dowodów ewolucji. Rodzaj ewolucji, jaki widzimy na powyższych filmach, mówią, jest „mikroewolucją”: gatunek po prostu zmienia się odrobinę w odpowiedzi na wyzwanie. Innymi słowy, jest to ewolucja, ale nie zamienia ona bakterii w psa, a tym mniej w eukarionty. Chcemy, mówią kreacjoniści, „makroewolucji w czasie rzeczywistym”: jakiejś znaczącej zmiany, którą widzimy w realnym czasie – chociaż nigdy nie definiują, co rozumieją przez „znacząca”.
Żądania makroewolucji w rzeczywistym czasie nie można jednak spełnić, bo tempo takiej zmiany jest bardzo powolne. Niemniej możemy zobaczyć makroewolucję w czasieewolucyjnym: wielkie przejścia w zapisie kopalnym. Mamy przejście między rybami i płazami, płazami i gadami, gadami i ssakami, gadami i ptakami, lądowymi ssakami i waleniami (tylko 8 milionów lat!) i tak dalej. Niezależnie od tego, co uważasz za makroewolucję, to są zmiany makroewolucyjne widziane w warstwach. Powiedzenie, że nie liczą się one, bo nie widzimy takiej zmiany dokonującej się w ciągu dziesięciolecia, jest po prostu fałszywe. Zapisy zmiany historycznej, porządnie udokumentowane, są tak samo liczącym się dowodem jak bakterie ewoluujące na płytce Petriego.
Jeśli zaś chodzi o zdolność doboru tworzenia dużych zmian w krótkich okresach czasu, spójrzcie tylko na rasy psów, wszystkie pochodzącego od tego samego wilczego przodka sprzed około 15 tysięcy lat. Gdyby te rasy były znane tylko ze skamieniałości, byłyby uważane nie tylko za różne gatunki, ale różne rodzaje. Oczywiście, kreacjoniści odpowiedzą, że nie jest to dobór naturalny, ale „inteligentny projekt”, ponieważ ludzie wybierali cechy, których pożądali. Jest to jednak nieistotne, bo – jak to zrozumiał Darwin – dobór sztuczny jest bardzo dobrym modelem doboru naturalnego – z ludźmi zamiast z naturą narzucającymi kryteria dostosowania. Jeśli dobór naturalny działa i to działa tak, że powoduje duże zmiany, to nie ma powodu do twierdzenia, że są jakieś ograniczenia ewolucji, które pozwalają na mikroewolucję, ale nie na makroewolucję. To całe rozróżnienie między mikro- i makro-, które stało się przemysłem chałupniczym kreacjonistów, jest bałamutne.
Profesor (emeritus) na wydziale ekologii i ewolucji University of Chicago, jego książka "Why Evolution is True" (Polskie wydanie: "Ewolucja jest faktem", Prószyński i Ska, 2009r.) została przełożona na kilkanaście języków, a przez Richarda Dawkinsa jest oceniana jako najlepsza książka o ewolucji. Jerry Coyne jest jednym z najlepszych na świecie specjalistów od specjacji, rozdzielania się gatunków. Jest wielkim miłośnikiem kotów i osobistym przyjacielem redaktor naczelnej.
