Ewolucja, czyli jeden wielki bajzel - ebook

Wstęp

Po co czytać tę książkę?

Tytułowe pytanie brzmi niezbyt zgrabnie, ale jest uzasadnione. Ostatecznie istnieje dużo fajniejszych sposobów na spędzenie tych paru chwil, które zostały ci przed śmiercią1, więc niby czemu miałbyś je tracić na czytanie mojej książki?

Po pierwsze, jest w niej mnóstwo ciekawostek. Gdy więc na przykład znasz kogoś, kto interesuje się narządami płciowymi motyli, to na pewno ci się przyda. Po drugie, dzięki talentowi Alice Mazel znajdziesz tu ładne rysunki. Jeśli się okaże, że tekst ci nie leży, to zawsze możesz sobie pooglądać ilustracje.

Ale przede wszystkim dlatego, żebym mógł namieszać ci w głowie. W każdym razie taki mam zamiar.

Radość płynąca z mieszania w głowie

Każdy rozdział został napisany tak, żeby wywołać mindfuck, czyli stan taki, jak wtedy gdy się dowiadujesz, że Bruce Willis też jest duchem (_Oh, my God!_) albo że dwie postacie w _Podziemnym kręgu_ to w rzeczywistości ta sama osoba (_Wow!_ __ )2. Krótko mówiąc, mindfuck – pojęcie, które trudno oddać w innym języku – oznacza brutalną zmianę perspektywy i zmuszenie do ponownego spojrzenia na to, co wydawało nam się dobrze znane. No więc tutaj będzie podobnie, tyle że skupimy się na biologii.

Ta dyscyplina naukowa jeszcze do niedawna była, przynajmniej na moje oko, swego rodzaju zaściankiem działalności popularnonaukowej. Wielkie, fundamentalne pytania – no wiesz, takie, które przypominają nam, jak bardzo nieistotne miejsce zajmujemy we wszechświecie – to raczej domena fizyki lub astronomii. Jesteśmy garstką atomów, z których całkiem sporo zostało zaprojektowanych w brzuchach gwiazd prujących z prędkością 220 kilometrów na sekundę wokół środka galaktyki. Co więcej, wszystkie te atomy zdążyły ulec zmianie od chwili twojego urodzenia, a w dodatku w 99,9999999999999 procent składają się z pustej przestrzeni, tak śmiesznie mała jest objętość jądra w porównaniu z objętością atomu. No, to daje do myślenia, co nie?

Skąd się wziął Wielki Wybuch? Jak działa świat kwantowy? Co reprezentujemy sobą w skali obiektów kosmicznych we wszechświecie? Te wszystkie pytania – kopalnia mindfucków – już od dawna zajmują fizyków3.

Ciekawostki poniżej pasa

W biologii takich łamigłówek tylko dla wtajemniczonych raczej się nie spotyka. Kto by miał czas na zastanawianie się nad odlotowymi pytaniami o nasze miejsce w galaktyce, kiedy trzeba mierzyć rozpiętość skrzydeł sikorki albo kopać w ziemi w poszukiwaniu jakichś pełzających stworzeń! „Czy wiesz, że penis kaczora przypomina korkociąg?” – to dla biologów maksymalny poziom olśnienia.

No dobra, trochę przesadzam, na pewno można wskazać kilka popularnonaukowych bestsellerów z dziedziny biologii, ale ich autorzy często patrzą na świat z perspektywy paleontologicznej – czyli form życia, które istniały dawno, dawno temu i były bardzo, bardzo różne – albo podają poważne treści w rozrywkowej formie, prezentując rozmaite ciekawostki. Czy wiesz, że niektóre żaby umieszczają swoje potomstwo we własnym żołądku, do czasu aż młode dorosną?4 Albo że niektóre pająki z rodzaju _Xysticus_ potrafią odlecieć – z nitek pajęczyny robią żagiel, w który łapią wiatr, żeby dać mu się ponieść? Istnieje mnóstwo takich ciekawostek, ale już znacznie rzadziej trafiają się prawdziwe olśnienia, które kwestionują nasze miejsce w kosmosie.

A przecież w biologii nie brakuje zjawisk, które faktycznie mogą wywołać mindfuck, a już szczególnie dotyczy to… biologii ewolucyjnej.

1001 zalet ewolucji

Trzeba było kilku tysięcy lat, żebyśmy zrozumieli, że wszystkie żyjące stworzenia zmieniają się w czasie i że te zmiany zachodzą według pewnych powtarzalnych reguł. Długi szereg bardzo inteligentnych ludzi – od Arystotelesa czyniącego obserwacje przyrodnicze w zatoce Kaloni po doktorantów przeszukujących ogromne zbiory danych genomowych w poszukiwaniu śladów selekcji naturalnej – pomógł uchylić rąbka tajemnicy dotyczącej działania tych wypełnionych genami wodoszczelnych worków, którymi wszyscy jesteśmy. Dzięki ich pracy teoria ewolucji jest dziś dobrze ugruntowana. Dostarcza zestawu wyjaśnień, które pozwalają zrozumieć dostępne nam dane o świecie istot żywych, a czasem nawet przewidzieć jego przyszłe zmiany. Krótko mówiąc, to coś solidnego.

Przede wszystkim jednak nauka o ewolucji ma zadziwiające możliwości: może zakwestionować nasz stosunek do własnej tożsamości – do tego, czy nasze postrzeganie świata jest realne czy nie, do życia, śmierci, seksu, do babć, jeszcze raz do seksu, do świadomości i do orgazmu. Oczywiście to fantastyczne narzędzie przede wszystkim pomaga nam zrozumieć, dlaczego na przykład niedźwiedzie polarne są białe, a ich kuzyni grizzly już nie, ale też wywołuje dwa rodzaje zaskoczeń, o których będzie mowa w dwóch częściach tej książki.

Pierwszy ich rodzaj ujawnia problem naukowy, którego istnienia nawet nie podejrzewano. Z tej części książki dowiecie się na przykład, że nie bez powodu do zrobienia dziecka potrzebne są dwie osoby (dlaczego nie wystarczy jedna albo dlaczego nie potrzeba ich siedemnastu?) i że nie bez powodu wszyscy pewnego dnia umrzemy oraz widzimy świat w kolorze. Zaskoczenia drugiego rodzaju kwestionują punkt widzenia, który był dotychczas uznawany za oczywisty, a dotyczą głównie biologii naszego gatunku, czyli _Homo sapiens_. Czy aby na pewno jesteśmy ludźmi? Co odróżnia nas od innych zwierząt? Czy mamy jakieś nieznane moce biologiczne? W tej drugiej części, opierając się na najnowszych, ekscytujących odkryciach naukowych, postaram się zmienić sposób, w jaki postrzegacie samych siebie.

Jak czytać tę książkę?

Prawdę mówiąc, odpowiedź na to pytanie brzmi: najlepiej na czuja. Otwórz książkę, a jeśli rysunki będą cię kręcić, przejdź do liter. Albo kieruj się tytułami rozdziałów. Krótko mówiąc, niekoniecznie musisz czytać wszystko po kolei.

Zresztą nie polecam połykania książki w całości, na jeden raz, bo jej treść jest dość zagmatwana5, a poza tym znalazło się w niej sporo6, naprawdę sporo7 przypisów. Co za męka8 – kto mógł napisać coś takiego? Tak czy inaczej, lektura może okazać się dość ciężkostrawna, więc lepiej ją sobie dawkować.

I jeszcze jedno. Nawet jeśli znasz youtube’owy kanał DirtyBiology – a niektóre rozdziały odpowiadają odcinkom, które można tam znaleźć – łatwo zauważysz, że tutaj poszczególne zagadnienia są często przedstawione z nieco innej perspektywy, a na pewno znacznie szerzej. To zresztą zaleta książki – jest w niej dużo miejsca.

Wada papierowego medium polega na tym, że nie będę mógł czytać na bieżąco waszych komentarzy. Proszę was zatem, wysyłajcie mi od czasu do czasu jakieś krótkie wiadomości. Miłego czytania!

1 To wcale nie jest groźba, tylko spostrzeżenie.

2 Przepraszam za spojlery, ale jeśli nie widziałeś tych filmów przed przeczytaniem książki, to znaczy, że twoje poczucie tego, co ważne, leży i kwiczy.

3 Mam na myśli znakomite książki _Kosmos_ Carla Sagana i _Krótka historia czasu_ Stephena Hawkinga.

4 Nawiasem mówiąc, ten rodzaj żab, _Rheobatracus_, __ wyginął w latach 80. XX wieku. Obecnie projekt Lazarus stara się wskrzesić ten gatunek poprzez klonowanie.

5 Tak jak sama dyscyplina, więc nie mogło być inaczej.

6 Podobno przypisy wymyślił Richard Jugge, drukarz królowej Elżbiety.

7 Królowej Elżbiety I – tej, która żyła w XVI wieku.

8 Naprawdę nie wszystkie przypisy są potrzebne. I zawsze możesz je pominąć!1

Najbardziej niewiarygodny fakt

A jeśli ci powiem, że niektóre bakterie tworzą przewody elektryczne i że ich działanie naśladuje pracę naszego mózgu, to uwierzysz? Żeby się o tym przekonać, musimy się cofnąć o kilka miliardów lat…

Bzz. Bzz.

Gdzieś na dnie oceanu, w głębokiej ciemności, której nigdy nie rozjaśnia światło słoneczne, spokój otchłani mąci przeszywające elektryczne bzz. Tuż pod dnem morskim, przygniecionym słupem wody o temperaturze czterech stopni Celsjusza, przez mikroskopijny, niewidoczny gołym okiem drucik płynie prąd elektryczny.

Bzz.

Jego impulsy nie mają ludzkiego pochodzenia. Przy dużym zbliżeniu można poznać naturę tego drucika – wewnątrz otoczki utworzonej z białek buzują enzymy. Nasz drucik jest bakterią, która żyje dzięki temu, że przez swoje ciało wciąż przepuszcza elektrony. Bzz. Bzz.

Oddychanie przez kabel

W procesie oddychania komórkowego, upraszczając, nasze komórki kradną elektron z cząsteczki związku chemicznego – wtedy zachodzi utlenianie, a następnie ten sam elektron oddają atomowi tlenu – to redukcja. Proces ten uwalnia energię, która zapewnia przetrwanie organizmu. U ludzi wszystko to odbywa się w mitochondriach, na przestrzeni kilku mikrometrów.

Ale bakterie elektryczne na dnie oceanu żyją w glebie bardzo ubogiej w tlen… Dlatego opracowały sposób na obejście tego problemu. Tworzą kilkucentymetrowe druciki, które przebijają się przez osad i wystają ponad dno oceanu, gdzie na tlen łatwiej natrafić. Elektrony skradzione z siarkowodoru wchodzącego w skład osadu zalegającego głęboko w czeluściach oceanu przechodzą przez ten organiczny kabel i są oddawane tlenowi w oceanie, dzięki czemu uwalnia się energia, która pozwala żyć bakteriom w kablu.

Bzz. Bzz. Nawet 10 tysięcy bakterii współpracuje w ten sposób, budując kable, które z kolei łączą się ze sobą, tworząc niezwykle gęste sieci – elektryczne sieci bakterii, które dosłownie żywią się elektronami. Odkrycie tych drucików z bakterii było prawdziwym szokiem. Gdyby opisane zjawisko przenieść na naszą, ludzką skalę, odpowiadałoby to sytuacji, w której dwie części naszego metabolizmu rozwijałyby się w odległości 20 kilometrów od siebie! Te elektryczne bakterie zostały odkryte stosunkowo niedawno, można się więc założyć, że czeka nas jeszcze wiele podobnych niespodzianek. Niedawno zresztą odkryto inne zastosowania energii elektrycznej przez bakterie, na przykład te z rodzaju _Geobacter_ – nie tworzą one wspólnych kabli, ale wytwarzają wokół siebie nanoprzewody. Co ciekawe, takie bakterie występują w wielu ekosystemach… chociażby w naszych ustach. Bzz. Bzz. Bzz.

Czytanie – to dopiero mindfuck!

Właśnie przeczytałeś ten akapit, pewnie na siedząco lub na leżąco. Przez cały ten czas twoje oczy przekazywały do mózgu ogromną ilość informacji wizualnych. Obraz książki, którą masz przed sobą, kolor papieru lub ekranu, występujące na nim cieniutkie arabeski – wszystkie te informacje wędrują do płata potylicznego znajdującego się z tyłu czaszki. Następnie zmierzają do lewego zakrętu wrzecionowatego i do zakrętu językowatego, gdzie bazgroły, które widzisz, są przetwarzane na litery. Oprócz tych dwóch obszarów lewej półkuli w czytanie są zaangażowane jeszcze dwie inne części mózgu: płaty czołowe i skroniowe, wykorzystywane do rozszyfrowywania znaczenia słów oraz przypominania sobie ich wymowy. Spójrz na poniższy hieroglif oznaczający słowo „mózg”. Bez informacji potrzebnych do zinterpretowania symboli jako pojęć będziesz widzieć tylko rysunki – podobnie jest z literami i słowami w naszym języku.

Wszystkie wspomniane procesy elektryczne zachodzą w ciągu kilku milisekund, całkiem poza twoją świadomością. Wzory, które odszyfrowujesz, zyskują sens dzięki złożonemu systemowi nerwowemu, którego początki sięgają czasów sprzed ponad miliarda lat. W długich dziejach mózgu znajdujemy jeden niezwykle istotny fakt. Najbardziej niewiarygodny fakt na świecie.

Powrót do przeszłości

Wyobraź sobie szalonego neurobiologa, któremu wpadł w ręce wehikuł czasu. Co by zobaczył, gdyby cofnął się w czasie? Powiedzmy, że wciska guzik i bum! – czas biegnie coraz szybciej wstecz. Po pierwsze, nasz biolog zauważyłby, że mózg naszych przodków się kurczy. Nasza obecna czaszka ze swoją przeciętną objętością 1350 centymetrów sześciennych jest dwukrotnie większa od czaszki _Homo habilis_, który żył około dwóch milionów lat temu. Ta z kolei była prawie dwukrotnie większa od czaszki wspólnego przodka człowieka i szympansa – ssaka z rzędu naczelnych żyjącego około ośmiu milionów lat temu. Ciekawski badacz naciska na pedał gazu i jego maszyna cofa się dalej, dużo dalej w przeszłość, o jakieś pięćset pięćdziesiąt milionów lat. Wtedy staje twarzą w twarz z naszym przodkiem… który ma postać czegoś na kształt pozbawionego szkieletu węgorza.

Odkrywane obecnie skamieliny, jak choćby zwierzęcia o nazwie _Pikaia_, pokazują właśnie coś takiego. Aby sobie wyobrazić, jak wyglądał ten odległy przodek nas wszystkich, wystarczy przyjrzeć się niektórym dzisiejszym zwierzętom, na przykład lancetnikowi (_Branchiostoma lanceolatum_). To małe, całkiem miękkie zwierzę morskie ma prymitywną budowę anatomiczną: z przodu jedno oko i otwór gębowy, z tyłu odbyt i płetwę.

Podobnie jak u lancetnika – i po raz pierwszy w historii ewolucji – u _Pikaii_ występował układ nerwowy, który był nieco bardziej skoncentrowany z przodu ciała niż z tyłu. Pojawiła się u niej wypustka, która będzie prekursorem mózgu. Ta „cefalizacja” (od greckiego _kephalé_, czyli „głowa”) to prawdziwa biologiczna rewolucja.

Cofając się jeszcze dalej, o mniej więcej siedemset milionów lat od naszych czasów, podróżnik natrafia na układy nerwowe bardziej rozproszone w ciele – łańcuch lub sieć małych skupisk neuronów, zwojów, rozmieszczonych równomiernie pod powierzchnią skóry. Wszystkie one pełnią mniej więcej te same funkcje: wyczuwają środowisko i sprawiają, że organizm reaguje na te odczucia. Sieci nerwowe tego typu do dziś można znaleźć u rozgwiazd i meduz. Nasz biolog obserwuje te pierwsze zarysy układu nerwowego i zastanawia się nad ich przyszłym rozwojem. Myśli sobie, że czekanie przez kilkaset milionów lat, aby z tej prymitywnej sieci neuronowej wyewoluował mózg zdolny do czytania książek popularnonaukowych, to jednak trochę długo, ale jest ciekawy, co było jeszcze wcześniej.

Dlatego znowu rusza w drogę – aż do chwili wynalezienia pierwszego neuronu, podstawowej komórki układu nerwowego. Dokładnie w tym momencie pewna część z 80–90 miliardów neuronów tworzących twój mózg komunikuje się ze sobą za pośrednictwem około stu tysięcy miliardów połączeń9 i koordynuje swoją pracę, żeby zapewnić ci możliwość przeczytania tego rozdziału. Dbają one również o oddychanie10 i wiele innych procesów fizjologicznych niezbędnych do przeżycia.

Ale praca naszego neurobiologa się na tym nie kończy, ponieważ historia mózgu sięga nawet jeszcze dalej. Geny, które umożliwiają neuronom produkcję urządzeń niezbędnych do pobudzania i przekazywania sygnałów elektrycznych, pojawiły się na długo przed tym, jak _Pikaia_ zaczęła używać posiadanych zwojów do wprawiania w ruch swego wężowatego ciała. Jeszcze zanim pierwsze meduzy rozwinęły swoje sieci neuronowe osadzone w galaretowatej masie ich ciał. A właściwie nawet zanim organizmy w ogóle zaczęły się składać z kilku komórek.

Geny podróżują w czasie, przechodząc z jednostki na jednostkę przez pokolenia, a niektóre z nich pochodzą z bardzo odległych czasów. Historia garstki genów niezbędnych do elektrycznego pobudzenia neuronów może sięgać… czterech miliardów lat przed naszą erą.

Ciąg dalszy dostępny w wersji pełnej

9 Czyli 1014. Tę liczbę należy traktować raczej jako rząd wielkości, ale… owszem, to i tak dużo. Cały ten „elektryczny obraz” nazywa się konektomem. Podjęto już ogromne wysiłki badawcze, takie jak chociażby Human Connectome Project, w celu stworzenia mapy sieci tworzących nasz mózg.

10 Robią to także teraz, chyba że akurat masz bezdech. Zresztą pewnie dopiero teraz zauważyłeś, że oddychasz. Neurony zajmują się tym bardzo sprawnie całkiem bez twojej ingerencji.