Mam kolejny przykład — bakterie zjadające tworzywa sztuczne! Znakomita większość plastików po prostu się nie rozkłada. Na przykład polistyren w środowisku naturalnym jest niezwykle trwały — jego rozkład trwa ponad milion lat! Od lat siedemdziesiątych XX wieku wiadomo, że niektóre metanogeny (archeony do niedawna zaliczane do bakterii) mogą rozkładać polistyren. Jest to jednak proces mało wydajny i wymaga środowiska beztlenowego. Rozkładanie polistyrenu za pomocą metanogenów nigdy nie zostało wdrożone na skalę przemysłową. Mikroby, które musiały wyewoluować w minionym stuleciu odkryli (1975 r.) Japończycy; w zbiornikach ze ściekami przemysłowymi znaleźli bakterie z rodzaju Flavobacterium, zdolne strawić niektóre związki powstające w procesie produkcji nylonu. Co w tym nadzwyczajnego? Otóż pokarm dla tych bakterii nie istniał przed 1935 r., bo wtedy właśnie wynaleziono nylon^[13]. To oznacza, że mikroorganizmy zdążyły się przestawić na nową dietę w ciągu zaledwie czterdziestu lat. W marcu bieżącego roku odkryto natomiast bakterię Ideonella sakaiensis, potrafiącą całkowicie rozłożyć poli(tereftalan etylenu), potocznie zwany PET^[14]. Organizm wykorzystuje to tworzywo sztuczne jako jedyne źródło węgla. PET pojawił się w środowisku dopiero siedemdziesiąt lat temu. Czy to właśnie w ślad za nim pojawił się enzym, który pozwala bakteriom rozkładać ten związek, dając im dostęp do nowego źródła pożywienia, a co za tym idzie — przewagę? Jeśli okaże się, że tak, przybędzie kolejny dowód, że żyjemy już w antropocenie — nowej epoce, w której środowisko naturalne kształtują już nie procesy geologiczne, lecz my, ludzie. Człowiek już wcześniej przyczyniał się do powstania nowych form bakterii. Dzięki przypadkowym mutacjom genetycznym przed tysiącami lat powstały bakterie zdolne do trawienia laktozy — cukru mlecznego, który przed udomowieniem bydła był niemal niedostępny dla mikrobów ^[15].

„Kiedyś zakładano, że w hodowli osiągnie się obiecujące efekty na drodze mutagenezy. W trzech znanychch autorowi leśnych stacjach badawczych (...), gdzie przy pomocy bomby kobaltowej próbowano przyśpieszyć ewolucję i uzyskać nowe ciekawe formy, dawno tych prac zaniechano." (s.21)

Co prawda nie dowiedziałem się jak sprawa wygląda w placówkach nie znanych autorowi, lecz mutageneza okazała się metodą bardzo wydajną ^[16]. Otóż z roślin poddanych mutagenezie, często przed dekadami, wyprowadzono liczne odmiany ryżu, pszenicy, owsa, grejpfrutu, sałaty, fasoli. Nasiona poddawano działaniu wybranych mutagenów: promieniowaniu gamma, azydkowi sodu, neutronom, promieniowaniu X, etylometanosulfonianowi (EMS).

„Te zmiany są w większości niekorzystne, ale czasami korzystne. I te odmiany, które mają korzystne zmiany są dalej wyprowadzane i właśnie później stają się podstawą, na ogromną skalę stosowanych, odmian w rolnictwie." (Andrzej Jerzmanowski)

Metod zaniechano ponieważ pojawiły się lepsze, niemal pozbawione elementu przypadkowości — techniki inżynierii genetycznej.

„Informacja w przyrodzie istnieje w DNA (...). Można ją zepsuć przez przypadkowe zmiany (mutacje). Jednak sama się nie wzbogaca." (s.23)

DNA skrywa jeszcze tajemnice, należą do nich transpozony. "(...) to odcinki DNA, które występują tylko jako części chromosomów lub plazmidów. Różnią się od zwykłych genów zdolnością przemieszczania się z jednego miejsca na drugie w danym chromosomie. Mogą się rozmnażać szybciej niż chromosomy, ponieważ przemieszczając się pozostawiają za sobą kopie na poprzednim miejscu, a jednocześnie nowa kopia pojawia się w nowym miejscu. Transpozony znajdowane u Prokaryota kodują zwykle jedno lub więcej białek zapewniających ich własną replikację. Podobne elementy zostały niedawno znalezione w komórkach eukariotycznych^[17], jednak w dalszym ciągu istnieje wiele wątpliwości, czy robią one cokolwiek innego poza przemieszczaniem się."^[18]

Istnieje hipoteza, że transpozony są dawnymi wirusami, a w szczególności retrowirusami, które utraciły geny odpowiedzialne za zjadliwość. Transpozony nigdy bowiem nie występują poza komórką, jako zdolne do infekcji chorobotwórczych.

Tu płynnie przejdę do wspomnianych przez Macieja Giertycha (s.22) tzw. horyzontalnych transferów genów (HGT). Zjawiska tego nie uwzględniano dotychczas w analizach porównawczych genomów, jednak jego odkrycie nie spowodowało — wbrew twierdzeniom autora — kryzysu w genetycznej argumentacji filogenezy. Ten typ wymiany materiału genetycznego został dobrze poznany i faktycznie dominuje głównie wśród organizmów prokariotycznych. Znane są jednak przypadki wymiany między komórką prokariotyczną i eukariotyczną. Zanotowano przeniesienie DNA z komórek bakterii rodzaju Agrobacterium do komórki roślinnej. Nieliczne doniesienia dowodzą także na transfer genów między bakterią Escherichia coli, a komórką drożdży Saccharomyces cerevisiae, opisany w 1992 roku. HGT, co znamienne, zachodzi też w organizmach wielokomórkowych, przykładowo odkryto cały genom pasożytniczej bakterii Wolbachia w drugim chromosomie DNA muszki owocowej (Drosophila melanogaster). Geny pochodzące od bakterii podlegały takiemu samemu dziedziczeniu jak geny czysto owadzie. Prawdopodobnie do wchłonięcia genomu bakterii doszło podczas procesu naprawiania DNA przez komórki owadów. Unikalność tego przypadku polega na wchłonięciu całego obcego genomu. Czyli natura zaskoczyła nas i tym razem. Najdziwniejszy z dotychczas rozpoznanych przypadków opisano w roku 2012. Stwierdzono, że mszyce Acyrthosiphon pisum są zdolne do syntezy karotenoidów — barwników, które inne zwierzęta przyswajać muszą z pokarmu. Produkują zresztą jeszcze inne barwniki będące pochodnymi polifenoli, które mogą przyjmować różną barwę w zależności od pH otoczenia (czerwoną w zasadowym środowisku, zaś żółtą w obojętnym). Wykazano, że karotenoidy mszyc uczestniczą w syntezie ATP, mamy więc do czynienia z procesem zbliżonym do fotosyntezy roślin. Owady przejęły geny kodujące syntezę karotenoidów najprawdopodobniej od grzybów, być może infekujących mszyce^[19] . W roku 2004 naukowcy z Indiana University Bloomington stwierdzili, że w HGT między roślinami możliwy jest przede wszystkim dzięki pośrednictwu ich pasożytów.

„Przypadkowe zmiany mogą być szkodliwe lub neutralne. Pozytywne nie będą nigdy." (s.23)

„Jeżeli środowisko mutagenne sprzyja powstawaniu mutacji pozytywnych, to giną one w zalewie destruktywnych mutacji negatywnych." (s.24)

Czyli nigdy nie ma pozytywnych mutacji, chyba, że powstaną, ale wtedy i tak nic po nich. Jest w tym siła, jest logika.

W dalszej części autor analizuje przyczyny uzyskania przez szarłat odporności na herbicyd atrazynę: „Jak tylko wycofuje się używanie atrazyny, dzika forma szarłatu powraca. Tak więc naturalna selekcja preferuje formę dziką, a nie zmutowaną." (s.27)

Proces nie odznacza się celowością, nie może więc nikogo faworyzować. Selekcja wynika z czynnika (ten zaś jest — działa lub go brak — wówczas nie dział), nie preferencji. Innuici są mięsożerni ponieważ w Arktyce z roślinnością krucho, nie zaś dlatego, że w zimnie natura faworyzuje antywegetarian.

Na s.28 porównuje zaobserwowany u szarłatu proces „(...) do nabywania odporności poprzez szczepienia przeciw różnym chorobom." Uważam, że w tym przypadku takich porównań nie należy stosować — szczepienia są ingerencją zamierzoną, tu takiej nie było.

Na s. 28 dowiaduję się, że to co Darwin obserwował na wyspach „(...) było konsekwencją rekombinacji i redukcji informacji genetycznej. Tymczasem jego konkluzją była EWOLUCJA (...)." Czyli wzrost różnorodności morfologicznej wynika z redukcji informacji genetycznej? Posłużę się klasycznym przykładem tzw. zięb Darwina (Geospiza — rodzaj ptaka z rodziny tanagrowatych/Thraupidae). Nazwa ta stanowi potoczne określenie grupy piętnastu (orientacyjnie) gatunków ptaków śpiewających, wywodzących się od wspólnego przodka przybyłego przed wiekami na Wyspy Galapagos i które na skutek radiacji adaptacyjnej przystosowały się do różnych nisz ekologicznych. W lutym 2015 r. opublikowano wyniki analiz genomów zięb Darwina^[20]. Ogólnie rzecz ujmując, stwierdzono zgodność z obecną taksonomią, przy czym wychwycono kilka ciekawych odchyleń (np. populacja zięby Geospiza difficilis, obejmująca sześć wysp, w rzeczywistości składa się z trzech gatunków). Odkryto również bogate mieszanie genów między gatunkami. Jest to zgodne z obserwacjami terenowymi ptaków hybrydowych dokonanymi przez Petera i Rosemary Grant. Dane pokazują, że krzyżowanie zachodziło przez całą historię ewolucyjną tych ptaków. Nie stoi to w sprzeczności z najnowszymi poglądami, m.in. już wcześniej zasugerowano, że gatunki mogą powstawać przez hybrydyzację. Dotychczas biolodzy zakładali, że populacje hybrydowe bardzo szybko ginęły — były bezpotomne, gdyż samce-hybrydy są niepłodne. Aby móc stworzyć zdolne do przeżycia potomstwo, samice-hybrydy musiały więc krzyżować się z samcami pokrewnego gatunku. Zresztą z mieszańcami międzygatunkowymi bywa różnie: muł — mieszaniec klaczy konia domowego z ogierem osła — generalnie jest bezpłodny (tylko około 5% mulic jest płodnych; ale są!), za to osłomuł lub oślik — mieszaniec ogiera konia domowego z klaczą osła — jest całkowicie bezpłodny. Gdyby różnorodność zięb Darwina dało się sprowadzić do poziomu gatunku, wówczas obecnie występujące Geopsiza można by krzyżować ze sobą (wszak byłyby one identyczne ze skrajnymi osobnikami z macierzystej populacji w której wszystkie osobniki należały do jednego gatunku a więc mogły się krzyżować!) co więcej, przez takie krzyżowanie można by spróbować odtworzyć macierzysty gatunek… W istocie to pojawienie się nowych mutacji wyjaśnia niedopasowanie genetyczne współczesnych gatunków Geopsiza.

Istnieje także ciekawa tendencja do karłowacenia dużych zwierząt na wyspach i odwrotnie osiągania dużych rozmiarów przez zwierzęta posiadające na kontynentach znacznie mniej okazałych kuzynów. Nie będę sięgał po oczywisty przykład warana z Komodo, wesprę się trąbowcami. Pierwsze mamuty pochodziły od zimnolubnej formy słonia stepowego ze środkowego plejstocenu (plejstocen: 1,7mln-10tys. lat temu) Mammuthus trogontherii (wys. 5m). Na Syberii ostatni przedstawiciele gatunku wyginęli nie później niż przed 9500 lat. Tymczasem w roku 1993 na wyspie Wrangla (Morze Arktyczne, od Azji oddzielona Cieśniną de Longa) odkryto karłowatą formę mamuta (waga ok.2 ton zamiast typowych 6 ton), która istniała jeszcze co najmniej 2000 lat p.n.e. Mamuty te znikły tuż po tym jak na wyspę dotarli z kontynentu ludzie. Natomiast w plejstocenie na wyspach Morza Śródziemnego występowały karłowate rasy słonia leśnego (Hesperoloxodon antiguus), najmniejsze do 90cm wysokości.

Rekonstrukcja środowiska naturalnego mamutów karłowatych na Wyspie Wrangla

See comments (7)..

Send text to e-mail address..

Print-out version..    PDF    MS Word

Krzysztof Pochwicki Nauczyciel, publikował w piśmie "Gameranking", współpracuje z miesięcznikiem "21. Wiek" (członek zespołu redakcyjnego). Autor książki "Cywilizacja traw". Pióro do wynajęcia.  Private site  Number of texts in service: 14  Show other texts of this author  Latest author's article: Jak człowiek dźwiga własne ciało…