Dziedziny wiedzy przyrodniczej mają swoją specyfikę wynikającą z natury badanego przedmiotu, głównie możliwości jego badania i opisu. Wybrałem fizykę, bo ten sposób opisu podobał mi się najbardziej, mimo, że ciekawiła mnie zawsze biologia, a w niej jej podstawa — ewolucja i jej podstawowe mechanizmy.

Opis stosowany w fizyce to ścisła matematyka, o klarownych regułach, dążący do wielkich spójnych teorii sprowadzających ogrom zjawisk do kilku założeń i reguł. Ideałem jest teoria aksjomatyczna, jak geometria. Powszechnie spotyka się marzenia o sprowadzeniu biologii do takiego stanu, ale przedmiot badań biologii nie jest już tak wygodny do ścisłego opisu.

W przeciwieństwie do fizyki, w biologii występuje ogromna liczba czynników o zbliżonej sile oddziaływania. Jeżeli wiemy, że w zjawisku występuje wiele czynników wpływających na jego przebieg, ale kilka jest zasadniczych, od których praktycznie zjawisko zależy, a wpływ reszty jest znikomy, to możemy zaniedbać uwzględnianie tych ze znikomym skutkiem i oprzeć opis i przewidywania na kilku czynnikach zasadniczych. Tak powstaje pierwsze przybliżenie opisu zjawiska. Aby opis był dokładniejszy, czyli pozwalał lepiej przewidywać, uwzględnia się następne, zaniedbane w pierwszym przybliżeniu czynniki i tworzy się w ten sposób kolejne przybliżenie. Wszystkich czynników nigdy nie uwzględnimy. W biologii taki prosty zabieg typowo stosowany w fizyce i technice daje znacznie gorsze efekty. Gdy uwzględni się małą liczbę czynników, dostaje się zwykle słabą zgodność z obserwacją, natomiast gdy żądamy dobrej zgodności, trzeba uwzględnić tak wiele czynników, że przy tej ich ilości niemal każdy proponowany mechanizm wyjaśniający daje dobrą zgodność i trudno wybrać właściwy. Kolejne przybliżenia to kroczenie po jednej drodze ciągle do przodu. Dają one schodkowy przyrost dokładności i wiedzy. Natomiast rewolucje to cofnięcie się i zmiana drogi - zmiana uznanego rozwiązania na inne w wyniku wykazania błędności starego, lub lepszych własności nowego.

Sytuację w biologii pogarsza fakt, że zjawiska ewolucyjne są efektem statystycznym, a decyzje ewolucyjne na rozdrożach często są wynikiem przypadku — fluktuacji statystycznych czy po prostu bardzo mało prawdopodobnych zdarzeń. W tych warunkach nawet wykazanie, że inna decyzja jest znacznie bardziej prawdopodobna, nie dowodzi, że powstanie jakiejś cechy nie mogło zdarzyć się drogą mniej prawdopodobną. Nie jest jednak tak źle, można poszukiwać mechanizmów i obserwować prawidłowości. Jednak tu także znalezienie przypadku nie spełniającego prawidłowości nie falsyfikuje jej. Mechanizmy potrzebują uznanych założeń, a wiele prawidłowości nie daje się oszacować liczbowo i pozostaje w zakresie ocen intuicyjnych i uznaniowych.

Powszechnie obserwowana celowość budowy organizmów żywych i ich części takich jak przysłowiowe oko, daje się łatwo wyjaśnić prostym mechanizmem jej powstania — stworzył to inteligentny Bóg. Nas także, ale my jesteśmy wyjątkowi, bo to my, i ewidentnie ludzie są bardziej inteligentni (potrafimy tworzyć bardziej złożone celowe konstrukcje) od reszty świata ożywionego, więc jesteśmy na obraz i podobieństwo wielkiego inteligentnego Stwórcy. Prostota i spójność tego wyjaśnienia stanowiła zasadniczą, dostępną każdemu, „dotykalną" podstawę światopoglądową. Po związaniu tego wyjaśnienia z moralnością, a nawet poświęceniem się za nas przez Boga, całość otrzymała nie tylko rozumową, ale i moralno-emocjonalną siłę.

Jednak dla umysłów bardziej dociekliwych, zaprawionych w wyjaśnianiu zjawisk i mniej powiązanych emocjonalnie z konkretnym rozwiązaniem, stawało się jasne, że taki sposób jest zbyt uniwersalny i w zasadzie niczego nie tłumaczy, a nawet odwodzi od prób racjonalnego zrozumienia rzeczywistości. Drabina stworzonych jestestw intrygowała wskazując kierunek, a skamieniałości i geologia wymagały korekty idei pojedynczego stworzenia — trzeba było przyjąć wiele aktów stwórczych, co wykazał Cuvier w swej teorii katastrof. Gorzej, wyglądało na to, jakby Bóg robił to coraz lepiej, nie od razu stwarzając najwyższe szczeble drabiny.

Cuvier ratował stare założenia mechanizmu powstania tego, co obserwujemy, ale alternatywa była coraz lepiej widoczna w coraz większej liczbie poznanych gatunków, których granice były coraz trudniejsze do wyznaczenia. Lamarck odważył się postawić poważnie tę rewolucyjną alternatywę — ewolucję, ale musiał przeciwstawić się całemu spójnemu systemowi. Jego teoria musiała być równie spójna, by nowe założenia mogły być uznane, więc oprócz zasadniczej tezy, że wszystko co żyje powstało stopniowo, ewolucyjnie, jedno z drugiego, a nie w jednym lub nawet w kilku aktach stworzenia, musiał wskazać mechanizm tej ewolucji przede wszystkim wyjaśniający obserwowaną adaptacyjną celowość oraz wiele szczegółów, które teraz nabierały znaczenia, a na razie nie były znane.

To mu się jakby nie udało, za dużo wymagano od jednego człowieka. Co prawda taką zupełną teorię przedstawił, ale więcej rodziła pytań i problemów, niż wyjaśniała. Dzieło Lamarcka (1960), które ukazało się 200 lat temu, w 1809 r., kiedy to urodził się Darwin, przeszło prawie bez echa. Cuvier ze swoją teorią katastrof dobrze osadzoną w powszechnym, dopracowanym i spójnym światopoglądzie „przegadał" Lamarcka i rewolucyjna idea ewolucji jakby została oficjalnie zdyskwalifikowana, jednak pozostała atrakcyjną, określoną już alternatywą, tyle tylko, że niedostatecznie wykończoną — z określonymi, uświadomionymi brakami, problemami i pytaniami.

Propozycje Lamarcka zmienności sterowanej uświadomioną potrzebą wzorowanej na zachowaniu się człowieka lub — w przypadku roślin, które nic uświadomić sobie nie mogą - bezpośredniego wymuszania odpowiednich zmian przez środowisko, nie odpowiadały dostatecznie racjonalnie na podstawowe pytanie o źródło obserwowanej celowości. Sugerowały jedynie kierunek poszukiwań. Prowadziły do mistycznych sił życiowych o tej samej strukturze co źródła boskie, dziś powiedzielibyśmy ogólnie - odwoływały się do „krasnoludków". „Dziedziczenie cech nabytych" w wyniku używania lub nieużywania narządów (np. mięśni przez kulturystę) wydawało się zgodne z obserwacją i miało znamiona mechanizmu racjonalnego, ale nie całkiem racjonalnego, bo pozostawiało główną część pochodzenia celowości w pytaniu o powstanie tego mechanizmu. O mechanizmie dziedziczenia nic konkretnego na razie nie było wiadomo. W chwili ogłaszania dzieła Darwina zgoda na ewolucję już była (oczywiście — nie powszechna), brakowało racjonalnych mechanizmów i to dał Darwin.

Obecnie utrwalił się dość uproszczony pogląd, że: „Lamarck owszem, zauważył ewolucję, ale poszukując jej mechanizmów wymyślił dwa naiwne mechanizmy, w tym dziedziczenie cech nabytych, oczywiście błędne i dziś bez jakiegokolwiek znaczenia. Dopiero Darwin wskazał właściwy mechanizm — dobór naturalny, obalając tym prymitywną, i całkowicie błędną teorię Lamarcka". Lamarck nie tylko zauważył ewolucję, ale skutecznie „powołał ją do życia" jako alternatywę dla poprzedniego spójnego obrazu i wskazał swoją nieskuteczną teorią określone pytania czekające na rozwiązanie. Jemu się tylko pozornie nie udało, bo jego podstawowa teza obroniła się właśnie dzięki niemu. Dlatego właśnie dziś o nim pamiętamy. Pozostała część jego teorii to doraźne łatanie dziury, a nie cel przedsięwzięcia; łatanie, które dziurę ukazało i zmobilizowało innych, do jej skutecznego załatania. Ale nawet te nieskuteczne łaty okazują się niecałkowicie błędne, choć na łaty wskazujące źródło celowości się nie nadają.

W tym ww. nadmiernie uproszczonym poglądzie jest wiele istotnych błędów, na co wskazuje Eva Jablonka (2005): Dziedziczenie cech nabytych nie jest pomysłem Lamarcka, a przyjmował je za oczywistą prawdę również wielki Darwin, który też zmuszony do „łatania dziur" swojej teorii stworzył „Prowizoryczną hipotezę pangenezy", czyli dziedziczenia, w której gemule przenosiły stan wszystkich części organizmu do potomka by zrealizować „dziedziczenie cech nabytych". Obalił je dopiero Weismann przypisując jedynie chromosomom widocznym pod mikroskopem przenoszenie informacji dziedzicznej i wydzielając linię komórek rozrodczych od pozostałej części organizmu zwierzęcego — somy. Nie było więc drogi, którą informacja mogła przejść od somy do gamet.

Wskazane przez Lamarcka mechanizmy nie są sprzeczne z teorią doboru naturalnego, były jednak niepełne - nie miały podstaw i okazały się zbędne do wyjaśniania celowości, ale mogą zachodzić, a późniejsza, obalająca najważniejszy z tych mechanizmów, koncepcja Weismanna jest ograniczona do zwierząt wielokomórkowych i rozumiana nazbyt ogólnie i rygorystycznie. Nawet mechanizm dziedzicznej zmienności ukierunkowanej „uświadomioną potrzebą" może powstać drogą doboru naturalnego, czego niewątpliwym (jednak nie dla wszystkich) przykładem jest nasza cywilizacja i memy Dawkinsa. Następnie Jabłonka (2005,2009) wskazuje nowoczesne przykłady przypadków takich „lamarckowskich" mechanizmów wyjaśnianych przez dobór. Jest wśród nich przykład bakterii E. coli, która produkuje niektóre brakujące w pokarmie aminokwasy we własnym zakresie. Barbara Wrigh badała szczep, który miał ten mechanizm uszkodzony i gdy tego substratu bakterii zabrakło, zaobserwowała silny wzrost zmienności mutacyjnej genów odpowiadających właśnie za jego produkcję. Można to podsumować: zagrożona bakteria zauważywszy awarię potrzebnej maszynerii zaczęła usilnie kombinować, jak ją naprawić. Czyż nie jest to „intencjonalna" reakcja na wymaganie stawiane przez środowisko, jak to określił Lamarck? Mechanizm ten powstał jednak drogą doboru i jak łatwo zauważyć nie daje gotowego rozwiązania. (Szerzej o tym piszę w zeszycie 1/2010 „Kosmosu".) Dopuszczenie pod rozważanie tych drugorzędnych mechanizmów jest porzuceniem widma wroga rewolucji i częściowym wyjściem poza pierwsze przybliżenie ograniczone do podstawowego mechanizmu darwinowskiego.

Darwinowski mechanizm doboru naturalnego jest już w pełni racjonalny, stał się więc pierwszą uznaną teorią ewolucji biologicznej. Wyjaśnia on prosto podstawowy, rzucający się w oczy kierunek ewolucji — „celowe" dopasowanie do środowiska czyli adaptację. Dopiero wraz z tym mechanizmem lamarckowska rewolucyjna idea ewolucji mogła przeciwstawić się kreacjonizmowi, czyli dopiero teraz rewolucja się dokonała i dlatego teoria Darwina ma tak wielkie znaczenie. Teoria nadal nie była kompletna i jak wspomniałem wyżej Darwin musiał ją „łatać", ale wejście na ten schodek - wyjaśnienie źródeł celowości — było zasadnicze i przełomowe. Różnie można wskazywać poprzednie schodki, niewątpliwie powołanie do życia idei ewolucji przez Lamarcka jest takim ważnym schodkiem. Podstawowy mechanizm darwinowski sprowadza się do losowej zmienności „bezkierunkowej" w sensie związku z celem, oraz testu adaptacyjnego automatycznie eliminującego nie nadających się do życia, co ukierunkowuje ewolucję. Drugim, niezależnym jego elementem jest konkurencja stale podnosząca wymagania, a wyrażana w haśle „walka o byt".

Po przeczytaniu tego tekstu, czytelnicy często wybierają też: Generator nieprawdopodobieństwa Sztuka popularna czy „sztuka” popularna?

See comments (28)..

Send text to e-mail address..

Print-out version..    PDF    MS Word

Andrzej Gecow Fizyk i informatyk, wieloletni pracownik Instytutu Badań Jądrowych w Świerku, ostatnio zajmował się biologią teoretyczną w Instytucie Paleontologii PAN, obecnie na emeryturze, współpracuje z Centrum Badań Ekologicznych w Dziekanowie Leśnym.