Biologia rozwoju ujawnia ewolucyjną historię
Koncepcja, że ontogeneza (rozwój od zapłodnionego jajeczka do dorosłego) rekapituluje filogenezę (historię ewolucyjną) jest przestarzałą koncepcją, którą nauka odrzuciła. Nie znaczy to jednak, że ewolucyjna historia nie odbija się w szlakach rozwojowych. Kreacjoniści często splatają to, by tworzyć chochoła z obecnego stanowiska naukowego.
Różnica jest interesująca i ma sens. Tym, co się nie zdarza (i dlaczego miałoby się zdarzać) są etapy rozwoju zarodkowego przechodzące przez dorosłe postaci gatunków przodków. Tym co się zdarza, są etapy rozwoju zarodkowego przechodzące przez zarodkowe formy gatunków przodków. Chodzi tu o ewolucję i rozwój – ewolucja często zachodzi przez zmianę szlaków rozwojowych. Ta zmiana może jednak zdarzyć się w każdym punkcie czasowym rozwoju.
Ewolucja nie może jednak przepisać genetycznego kodu od początku. Może tylko zmienić istniejący kod. W miarę wydłużania się historii ewolucyjnej szlaki rozwojowe stają się coraz bardziej zawiłe i kręte. W żadnym momencie ewolucja nie może „oczyścić” kodu. Współczesne zwierzęta nie rozwinęły się więc w linii prostej do swojej dojrzałej postaci. Przyjmują krętą i zawiłą drogę, która odzwierciedla ich minioną historię. Oczywiście jednak ta droga nie przechodzi przez dorosłe postaci ich przodków, ponieważ rozwój nie idzie dawnymi szlakami aż do ich uwieńczenia. Skręca po drodze.
Ponieważ poprawia się technologia badania zarodkowej anatomii przy pomocy skanów 3D o wysokiej rozdzielczości, znajdujemy coraz więcej przykładów tego zjawiska. Niedawny artykuł – Development of human limb muscles based on whole-mount immunostaining and the links between ontogeny and evolution - podaje znakomity przykład.
Badacze przyjrzeli się mięśniom dłoni płodów z 7-13 tygodnia ciąży. Odkryli, że w tym czasie płody rozwijają dodatkowe mięśnie, których nie mają nowonarodzone dzieci, mięśnie grzbietowo śródręczne. Jest to dodatkowy mięsień na każdym palcu, który uczyniłby je zręczniejszymi. Zachowany jest tylko w kciuku, ale utracony w dalszym rozwoju w pozostałych palcach.
Te mięśnie są obecne u jaszczurek, ale zostały utracone w ewolucji ssaków. Ludzkie zarodki rozwijają około 30 mięśni w kończynach, ale tracą 10 z nich, zachowując przy urodzeniu tylko 20. Niektóre ssaki, szczególnie naczelne, mają zręczniejsze dłonie i stopy do chwytania i zachowują także więcej tych mięśni. Utracone mięśnie albo zlewają się z innymi mięśniami podczas rozwoju, albo zanikają całkowicie.
Nie jest czymś niezwykłym w rozwoju, że tkanka rozwija się, ale nie jest trwała. Rozwój może być w równej mierze zabieraniem, jak dodawaniem. Nie jest jasne, dlaczego zaszła ta zmiana ewolucyjna. Może być tak, że nasi przodkowie po prostu nie potrzebowali tych mięśni, a więc nie było presji ewolucyjnej na ich utrzymanie. A może zręczność została poświęcona na rzecz czegoś innego, jak na przykład siła lub stabilność.
Niezależnie od przyczyny jest to wyraźny przykład ewolucyjnej sygnatury podczas rozwoju. Często jest tak, że kiedy struktura lub fizjologiczna funkcja nie jest już dłużej potrzebna lub zawadza, geny nie zostają całkowicie skasowane, ale po prostu wyłączone. Struktura może się w ogóle nie rozwinąć, albo rozwinąć i obumrzeć. Na przykład, ptaki mają geny na zęby. Po prostu nie zostają włączone podczas rozwoju, ale można to zrobić eksperymentalnie.
Jest to niezmiernie mocny dowód na ewolucję. Naprawdę nie ma żadnej innej rozsądnej interpretacji. Oczywiście, kreacjoniści mogą zawsze powiedzieć, że Bóg po prostu tak ustawił sprawy, co jest tylko sposobem uchronienia kreacjonizmu przed możliwością sfalsyfikowania, a więc przed nauką. Teoria ewolucyjna przewiduje jednak, że resztki historii ewolucyjnej powinny pozostawać w istniejących organizmach. Sama teoria nie przewiduje szczegółowo, jaką postać przyjmą te szczątki, ale wymaga, by istniały. Widzimy te szczątki w genach, widzimy je w anatomii i widzimy je w biologii rozwoju.
Z jakiego innego powodu ludzkie płody miałyby rozwijać jaszczurcze mięśnie w dłoniach, a potem je tracić?
Developmental Biology Reveals Evolutionary History
NeuroLogica Blog, 3 października 2019
Tłumaczenie: Małgorzata Koraszewska
Neurolog, wykładowca na Yale University School of Medicine. Przewodniczący i współzałożyciel New England Skeptical Society. Twórca popularnych (cotygodniowych) podkastów o nauce The Skeptics’ Guide to the Universe. Jest również dyrektorem Science-Based Medicine będącej częścią James Randi Educational Foundation (JREF), członek Committee for Skeptical Inquiry (CSI) oraz członek założyciel Institute for Science in Medicine. Prowadzi blog Neurologica.