Az evolúció a modern természettudományban olyan
általános rendező elv, paradigma, amelyet követve az általános
anyagfejlődéstől kezdve az emberi megismerés kialakulásáig a
jelenségek és folyamatok legszélesebb körét érthetjük meg. Ezt
fejezi ki az evolúcióbiológia egyik meghatározó személyisége,
Theodosius Dobzhansky egy sokat idézett mondata, mely szerint „a
biológiában bármi is csak az evolúció fényében válik érthetővé”.
Az evolúciós szemlélet a biológiai sokféleség
megértésének az alapja is. Molekuláris szinten a sokféleség kulcsa
az információhordozó-átörökítő polinukleotid molekula
önreprodukciója és az eközben létrejövő variációk. Ez az
önreprodukció elvben rendkívül pontos, invariáns, ám benne van a
variáció lehetősége is. Mint ahogy egy természettudományos
kísérletnek is elvben megismételhetőnek kell lennie, adott
körülmények között meghatározott módon kell lezajlania. Mégis
szükség van a kísérleti eredményeink statisztikai értékelésére:
valóban úgy zajlott-e le a kísérlet, valóban az lett-e az eredménye,
amit elméleti megfontolások alapján elvártunk?! A gondolati párhuzam
ott folytatódhat, hogy az információhordozó molekula igen pontos, de
bizonyos szintű variációt megengedő „másolódásának” és
továbbadásának is van „statisztikai értékelése”. Ez pedig a
változatok túlélése és továbbszaporodása, pontosabban ezek az esélye
az egymást követő nemzedékek sorozatában.
A túlélés és továbbszaporodás pedig
tömegjelenség. (Mint ahogy sem a sorakozó!, sem az oszolj!
vezényszót nem tudja végrehajtani Svejk barátunk, bármily derék
katona…) Ha osztódó sejtekről beszélünk, csakis a sejtek
„népességében”, sejtpopulációban értelmezhető a folyamat, ahogyan
például egy baktériumpopulációban a rezisztens alakok elszaporodása
végbemegy. A sejtnépesség változásának egyik, többszörösen
megvalósult útja a soksejtűség kialakulása (Michod, 2007). A
soksejtűség evolúciójában a sejtek egy része „lemond” a saját
szaporodásáról, ehelyett az anyagforgalmat és energiaáramlást
szolgálja, egyúttal – mint halandó test – védi és táplálja a
nemzedékek közötti információáramlást hordozó szaporítósejteket.
Ennek a differenciálódásnak az „ára” a véges élettartamú sejtek
egyediségének elvesztése, a soksejtűség munkamegosztásába való
integrálódása. Ezen alapszik az egyediség evolúciója a többsejtű
teleptesttől a szövetekre–szervekre–szervrendszerekre tagolt, a
magasabb szintű munkamegosztást megvalósító organizmusokig. A
sejtszintű „konfliktus” tehát az organizmus szintjén már
kooperációként oldódik meg mint az evolúció egyik „nagy átmenete”
(West et al., 2015).
A Magyar Tudomány Hónapja 2015. novemberi
biológiai előadásainak központi témája az evolúció 3,5 milliárd éve
(Hétmérföldes csizmával az evolúciós tájképen), hívószava éppen a
kooperáció volt. Úgy gondoltuk, hogy előadássorozatunkban az
evolúció sokszintűségét mutatjuk be, a genetikai információ
alapegységeitől, a génektől kezdve a törzsfejlődés „fa”-ként
ábrázolható mintázataiig, és az állati testszerveződés egyszerű
alapelveitől az emberi személyiségek és csoportjaik
kooperativitásáig. Előadás-sorozatunk mindezeknek nyilván csak egyes
részleteit, részaspektusait villanthatta fel. Az evolúciókutatás
bármelyik részterületéről szóljon is azonban egy-egy előadás, mindig
vannak bennük figyelemre méltó közös mozzanatok. Az egyik ilyen,
hogy a szerveződésnek – ugyanúgy, mint az állati test
szimmetriájának – egyszerű alapelvei vannak. Bizonyos struktúrák
közös genetikai alapokon, de más-más egyedfejlődési „epigenetikus
környezetben” ismételten kialakulhatnak, ha túlélési előnnyel
járnak, mint például a közös ősgének távoli filogenetikai ágakon
bekövetkező manifesztálódásai a fejlábú (polip) és a gerinces állat
hólyagszemének létrejötte során, vagy, ahogy a cerebralizáció, az
agyszerű központi idegrendszer is létrejött egymástól független
előzményekből az állatvilág legalább három, teljesen eltérő nagy
filogenetikai egységében (Northcutt, 2006, 1. ábra).
Az evolúcióbiológia örök kérdése, hogy mennyire egyedi és egyszeri a
földi élet. Habár feltehető, hogy az élet kialakulásának kezdeti
szakaszában a Föld nem volt kivételezett helyzetben (lásd:
Mars-kutatási eredmények), mégis Földünk az egyetlen égitest,
amelyről biztosan tudhatjuk, hogy bioszférája van, amelyet élőlények
változatos, sokrétűen szervezett együttesei, közösségei népesítenek
be, és amelyre az élővilágnak az a sokfélesége jellemző, amelynek –
a különféle genetikai információkat hordozó fajok sokasága ellenére
– a genetikai kód révén általános, egységes princípiuma van. Ez a
sokféleség a különböző szintű biológiai egyediségek önreprodukciója,
vagyis elágazó folyamatok révén jön létre, ezáltal sajátos
történetisége van. A történetiség egyszerisége és a létrejövő
biológiai objektumok egyedisége mögött mégis mindenütt bizonyos
általános, ismétlődően végbemenő folyamatok húzódnak meg. Ezekben a
folyamatokban – ahogyan az élet kialakulására és evolúciójára
vonatkozóan megalkotott |
|
rendszermodellekből megismerhettük – az
önszerveződés elve érvényesül (Prigogine, 1985). A földi élet
evolúciója tehát bizonyára egyszeri, az általa létrejött genetikai
és faji sokféleség megismételhetetlen (beleértve az ember
kialakulását is), és pusztulása szintén visszafordíthatatlan (!); ám
azok a genetikai alapfolyamatok, amelyek mindezt a múltban és
jelenben létrehozták és létrehozzák, lényegileg azonos elveken
alapulva működnek az élővilág különféle csoportjaiban, és elemi
szinten kísérletileg reprodukálhatók.
Egy másik nagy témakör, ahol ismétlődő jelenségek
sokaságával találkozunk, a fajkeletkezés kérdése. Az élővilág faji
sokfélesége is evolúciós „egyediségeknek” – a változás lehetőségét
is magába foglaló – az önreprodukcióján, vagyis genealogikus
(„szülő-utód”) jellegű elágazó folyamatokon alapul. Az ivaros
szaporodás kialakulása, tehát az élővilág evolúciójának az eukarióta
sejt kialakulásával egyidős, korai nagy lépése óta a legáltalánosabb
elágazó folyamattá az vált, hogy specifikus felismerési
mechanizmusok által „összetartott” evolúciós egyediségek (fajok)
genetikai információtovábbítása a génáramlást korlátozó szaporodási
izoláció révén új „információs csatornákba” tagolódik szét. Ezáltal
új evolúciós egyediségek jönnek létre, amelyeket ismét csak sajátos,
fajspecifikus kohéziós mechanizmusok tartanak össze. Ezeknek a
folyamatoknak a részleteit tárhatjuk fel azáltal, hogy rohamosan
fejlődő módszerekkel lehetővé válik a populációk molekuláris
(mindenekelőtt DNS-) szintű genetikai sokféleségének feltárása. A
genom meghatározott szakaszainak, sőt újabban a teljes genom
szekvenálásával megismerhetjük a populációk tér-időbeli
differenciálódásának (John Charles Avise 1986-os munkájának azóta
általánosan használt kifejezésével: filogeográfiájának), evolúciós
dinamikájának tér-idő mintázatait. Ez a határterületi kutatási
irány, amely a molekuláris biológia modern eszköztárát használja,
olyan evolúciós és elterjedéstörténeti folyamatok vizsgálatát teszi
lehetővé, amelyekre vonatkozóan korábban csak közvetett
bizonyítékokon alapuló hipotetikus megközelítések voltak
lehetségesek.
A fajokat képviselő populációk azonban mindig
valamilyen ökológiai rendszer, valamilyen életközösség komponensei.
A fajok, illetve a populációik közti (interspecifikus) kapcsolatok
változásai révén azonban maguk az életközösségek is változnak,
illetve a közösségszintű változások vissza is hatnak az egyes
fajokat reprezentáló populációkra. Ez egyben azt is jelenti, hogy
nemcsak faj-filogenezis, hanem közösség- (cönózis) filogenezis is
van (Chernov, 2008). Ennek hosszú távú folyamatait tárjuk fel akkor,
amikor azt vizsgáljuk, milyen közösségekből szerveződött a bioszféra
a földtörténet korszakaiban. Hogyan hatottak az életközösségek
változásai a bioszféra szülötteként kialakuló emberre, és hogyan
hatott az ember a bioszférát alkotó életközösségekre a jégkorszak
végi „megafauna” kipusztulásától kezdve a jelenkor
bioszféra-kríziséig. Napjainkban, a globális klímaváltozás idején
különös élességgel jelentkezik a kérdés: hogyan válaszolnak az
éghajlat változásaira a közösségek? Vajon egységként reagálnak,
vándorolnak, terjednek ki és szűkülnek össze, vagy az őket alkotó
népességek egyedi válaszai alapján komponenseikre bomlanak szét,
majd új összetételben újjászerveződnek? Az evolúciókutató erre is
keresi a választ, hiszen a ma embere, egyben a jövőért is
felelősséget visel.
Kulcsszavak: önreprodukció, variáció, soksejtűség, kooperáció,
egyediség, fajképződés, elágazó folyamat, filogeográfia,
életközösségek, klímaváltozás
IRODALOM
Avise, John Charles (1986):
Mitochondrial DNA and the Evolutionary Genetics of Higher Animals.
Philosophical Transactions of the Royal Society B. 312, 325–342.
DOI: 10.1098/rstb.1986.0011 •
WEBCÍM
Chernov, Yuriy I. (2008): Ecological
Integrity of Supraspecific Taxa and the Arctic Biota. Entomological
Review. 88, 9, 1019–1031. DOI: 10.1134/S001387380 8090017
Michod, Richard E. (2007): Evolution of
Individuality During the Transition from Unicellular to
Multicellular Life. Proceedings of the National Academy of Sciences
of the USA. 104 (suppl. 1) 8613–8618. DOI:
10.1073/pnas.0701489104 •
WEBCÍM
Northcutt, R. Glenn (2006): Evolution of
Centralized Nervous Systems: Two Schools of Evolutionary Thought.
In: Striedter Georg F.– Avise, John Charles – Ayala, Francisco J.
(eds.): In the Light of Evolution. Vol. VI. Brain and Behaviour. The
National Academy Press, 37–56. •
WEBCÍM
Prigogine, Ilya (1985): Vom Sein zu
Werden. Zeit und Komplexität in den Naturwissenschaften.
München–Zürich: Piper, 304.
West, Stuart A. – Fisher, Roberta M. –
Gardner, Andy – Toby, Kiers E. (2015): Major Evolutionary
Transitions in Individuality. Proceedings of the National Academy of
Sciences of the USA. 112, 33, 10112–10119.
DOI:10.1073/pnas.1421402112 •
WEBCÍM
|
|