Knjiga: Uvod u mozak i ponašanje - Bryan Kolb, Ian Q. Whishaw

Bihejvioralna neuronauka, takodje nazivana i kao biološka psihologija ili skr. biopsihologija je veoma zanimljiva oblast nauke. Ona primenjuje načela biologije (naročito neurobiologije), u izučavanju fizioloških, genetskih i razvojnih mehanizama ponašanja ljudi i životinja. Svoja istraživanja fokusira na nivou nerava, neurotransmitera, mozga i osnovnih bioloških procesa na kojima počiva normalno i nenormalno ponašanje. Većina eksperimenata u biološkoj psihologiji se obavlja na životinjskim modelima (kao što su pacovi, miševi ili čovekoliki majmuni) što za uzvrat omogućava bolje razumevanje i ljudskog ponašanja i ljudske psihopatologije.

Biološka psihologija podstiče pitanja koja potpuno plene studente i druge entuzijaste, ali bogatstvo i složenost informacija koje su predmet te naučne oblasti mogu biti zastrašujući. Ako čovek nema jasan put kroz tu ogromnu šumu podataka može izgubiti silno vreme lutajući.  Zbog toga se neupućenim studentima i drugim početnicima  koji tek ulaze u ovo ogromno naučno polje, preporučuje kvalitetan, jasan i stručno-proveren vodič. Jedan od takvih vodiča (ako vam engleski ne pravi problem) koji se često sreće na stranim školama i univerzitetima je i knjiga "Uvod u mozak i ponašanje" autori Bryan Kolb i Ian Q. Whishaw.  Ovo je 3. izdanje objavljeno Decembra, 2009, tako da je poprilično sveže.

Preuzmi knjigu - 680 strana,  72MB

Dodatni link za preuzimanje simulacija i prezentacija za vežbanje, koje se nalaze u knjizi.

Ko su autori knjige ? Bryan E. Kolb je doktorirao na univerzitetu u Pensilvaniji i radi kao profesor neuronauke na univerzitetu Lethbridge. Objavio je do sada 5 knjiga i preko 350 naučnih članaka. Primalac je brojnih priznanja i nagrada u oblasti neuronauke a bio je i predsednik Kanadskog instituta za napredna istraživanja. Ian Q. Whishaw  je doktorirao na Ontarijskom univerzitetu i takodje predaje na univerzitetu Lethbridge još od ​​1970, primalac je i Ingrid Speaker medalje za naučna istraživanja.

Kolb i Whishaw imaju već prepoznatljiv pristup ovoj savremenoj nauci i ogromno iskustvo u odgovaranju studentima na osnovna pitanja o interakcijama izmedju mozga i ponašanja. Njihovi odgovori sadrže i najnovija klinička i tehnološka dostignuća u istraživanju sa obiljem fascinantnih studija. Posebna pažnja je posvećena novim tehnologijama koje se koriste na istraživanju mozga i ponašanja, ali opet bez upotrebe kompleksne terminologije koja može biti zbunjujuća u startu. Svi ti odgovori su spakovani u ovu sjajnu knjigu, jasno opisani, i upotpunjeni kolor graficima.

Udžbenik je radjen u punom koloru, ovo je primer stranice.

Zašto uopšte izučavati mozak i ponašanje?

Mozak je fizički objekat, živo tkivo, organ našeg tela. Ponašanje je akcija, trenutno primetna, ali prolazna. Mozak i ponašanje se veoma razlikuju, ali su povezani. Oni su evoluirali zajedno: jedan je odgovoran za drugog, koji je odgovoran opet za ovog prvog, i tako u krug. Generalno, postoje tri osnovna razloga za povezivanje proučavanja mozga i ponašanja :

1. Rastuća lista poremeća u ponašanju može se objasniti i lečiti razumevanjem mozga. Zaista, više od 2000 poremećaja mogu se na odredjeni način povezati sa abnormalnostima u samom mozgu. U ovoj knjizi u skoro svakom poglavlju naći ćete po neki primer obavljenih istraživanja koja opisuju odnos izmedju moždanih poremećaja i poremećaja ponašanja.

2. Mozak je najsloženiji živi organ na Zemlji i imaju ga mnoge grupe životinja. Oni koji žele da razumeju svoje mesto u biološkom poretku naše planete poglavlje 1 opisuje osnovnu strukturu i evoluciju mozga, sa naglaskom na ljudski mozak. Poglavlje 2 pravi pregled strukture i funkcija unutar mozga, a poglavlja 3 do 5 opisuju funkcionisanje moždanih ćelija - koje su gradivni blokovi mozga svih životinja.

3. Kako mozak proizvodi i ponašanje i ljudsku svesti je jedno od glavnih naučnih pitanja današnjice. Odgovor na ovo pitanje baca svetlo i na najdublja filozofska pitanja o razumevanju ljudskog društva. Što će reći, da pored psiholoških pitanja mnoga poglavlja ove knjige dotiču i filozofska pitanja koja se tiču ljudskog društva. Na primer, poglavlje 14 i 15 obradjuje pitanja o tome kako mi uopšte postajemo svesni, kako razgovaramo i kako pamtimo.

Ostala korisna literatura :

  • Biological Psychology: An Introduction to Behavioral, Cognitive, and Clinical Neuroscience, Fifth Edition
    S. Marc Breedlove,  Mark R. Rosenzweig, Neil V. Watson
  • Fundamentals of Human Neuropsychology (5th ed) Bryan Kolb; Ian Q. Whishaw
  • Fundamentals of Human Neuropsychology (6th ed) Bryan Kolb; Ian Q. Whishaw 
  • Physiology of Behavior (9th Ed) Carlson, Neil (2007)

Albino sekvoje koje opstaju bez zelenog hlorofila u listovima

U šumama Severne Amerike može se nekada pronaći potpuno belo stablo sekvoje (Sequoia sempervirens, poznato i kao crvena sekvoja), medjutim u pitanju nije mrtva biljka već samo albino jedinka, tzv. "albino redwood tree". Albinizam je genetska mutacija koja onemogućava ćelijama da proizvode pigment. Danas imamo nebrojeno primera kod ljudi (u proseku 1 na svakih 17,000 novorodjenih)  i životinja koje se rode sa potpuno belom bojom kože i kose. Medjutim, kod ljudi i životinja albinizam često ne pravi problem i jedinke žive sa njim bez većih problema. Ali za albino redwood tree, to je veoma ozbiljan problem - jer nema hlorofila u listovima!  Bez ovog zelenog pigmenta ne može obavljati fotosintezu koja je ključna za opstanak biljke.

Postavlja se pitanje kako je onda ova albino mutacija uspela da opstane do danas u fondu gena, odnosno, zašto nije eliminisana prirodnom selekcijom ?!

Albino jedinka  - Sequoia sempervirens

Stvar je u tome što ovakve albino biljke odrastaju uz "majku" tj. stablo pored sebe, ceo život pričvršćene za njihov koren kako bi isisavale njihove hranjive materije. Što zapravo čini parazitski odnos pa ih otuda neki nazivaju i "vampirskom" sekvojom. Njihove majke, normalna stabla crvene sekvoje, spadaju u najveća stabla na planeti, mogu rasti do visine i preko 100 metara a starost im može prelaziti i
preko hiljadu godina. Ćerke "vampiri" ostaju do visine od max. 20 metara ali mogu često živeti isto dugo koliko i majka. Zapravo, albino sekvoje su jedne od retkih primera medju biljkama gde jedinke sa takvom mutacijom uspevaju da dožive starost, te su kao takve i dalje misterija u biologiji. Do danas je pronadjeno svega 25 primeraka, a osam od njih i dan danas živi u nacionalnom parku u Kaliforniji, gde ih izučavaju naučnici sa Stanford Univerziteta.

Sklonost mutacijama i heksaploidni organizmi

Važan podatak za ovu pričicu je i činjenica da je sequoia sempervirens heksaploidna biljka. Šta to znači heksaploidna? To znači da njene ćelije imaju 6 kopija (6n) svakog hromozoma. Mi ljudi imamo diploidne ćelije (2n), to jest dve kopije hromozoma (jednu od oca i jednu od majke). Na ovaj način organizam ove sekvoje je poput "bureta prepunog mutacija", jer ima po 6 verzija svih gena, što mu omogućava da prilikom reprodukcije može da miksuje različite alele i eksperimentiše sa mnogo više kombinacija nego diploidni organizmi. Rezultat toga su brže evolucione promene, adaptacija novim uslovima sredine, otpornost na viruse i gljive, itd. Nekada, na žalost, te promene vode i do ćorsokaka. Albino drvo je upravo jedan takav ćorsokak.

Valja spomenuti da heksaploidne biljke nisu nikakva retkost. P
šenica od koje dobijamo hleb (T. aestivum) je takodje heksaploidna i ima 42 hromozoma (6n = 42; n=7). Ali pšenica nije oduvek bila ovakva, i ona je nekad bila diploidna biljka (2n = 14 hromozoma), a kao takva postoji još i danas -  t.monococcum (u divljoj formi). Tokom gajenja i ukrštanja koje su naši preci izdvojili u zadnjih 10,000 godina ona je postala  tetraploidna (4n = 28 hromozoma) a nakon toga i hekspaloidna sa 6n hromozoma. Mi ljudi smo napravili užasno krupne promene na genomu pšenice još mnogo pre nego što smo otkrili genetiku i što smo je počeli dalje koristiti za proizvodnju još uspešnije (genetski modifikovane) pšenice. Zapravo, mi ozbiljno radimo na njenoj genetskoj modifikaciji već više od 10,000 godina.

Sve ovo možda dodatno potvrdjuje da je evolucija biljaka daleko komplikovanija za praćenje i razumevanje od evolucije životinja iako se to na prvi pogled ne čini. Evolucija biljaka je tekla u daleko više smerova, sa nebrojeno mnogo pokušaja i ćorsokaka, a mnoge od tih ćorsokaka verovatno nećemo nikada upoznati.


Originalna vest koja je inspirisala članak. Više o albinizmu i albino crvenoj sekvoji.

Ernst Majr: Filozofska razmatranja evolucije živih sistema, seksualna reprodukcija i roditeljska briga za potomstvo

Ernst Valter Majr (Ernst Walter Majr 5.7.1904. — 3.2.2005.) bio je jedan od vodećih evolucionih biologa 20. veka. U svom naučnom radu bavio se i taksonomijom, ornitologijom, istorijom nauke i prirodnjaštvom (naročito istraživanjima u tropskim predelima). Rad Ernsta Majra vodio je stvaranju savremene evolucione sinteze. Naredni tekst je II deo prevoda njegovog eseja o osnovama evolucione biologije i diverziteta života. Prethodni deo prevoda (I deo) sa nalazi ovde.

Evolucija živih sistema

Broj, vrsta i diverzitet živih sistema je izrazito velik, i svaki sistem, na sebi svojstven način, jeste jedinstven. Toliko različite su, zaista, vrste organizama da bi bilo uzaludno pokušati razumeti evoluciju kao celinu opisujući evoluciju virusa i gljiva, kitova i sekvoja, slonova i kolibri ptica. Možda bismo mogli stići do valjanih generalizacija približavajući se zadatku na više neortodoksan način. Živi sistemi evoluiraju da bi dočekali izazove okoline. Možemo se, stoga, pitati kakvi su specifični zahtevi koje organizmi susreću?

Prvi zadatak jeste izboriti se sa kontinuiranom promenom i ogromnom raznovrsnošću okoline, čiji resursi, ipak, nisu neiscrpljivi. Mutacija, generator genetičke varijabilnosti, jeste prepoznatljivo sredstvo kopiranja unutar heterogenosti okoline u prostoru i vremenu. Vratimo se nazad na početak života. Prvobitni organizam, u potrebi za određenim složenim molekulom u primordijalnoj „supi“ u kojoj je živeo, postigao je posebnu prednost mutirajući na takav način da je, nakon iscrpljivanja resursa okoline, bio sposoban da sintetiše potrebne molekule od jednostavnijih molekula koji su bili dostupni u obilju. Jednostavni organizmi kao bakterije i virusi, sa novim generacijama na svakih 10 ili 20 minuta i sa ogromnim populacijama koje se sastoje od miliona i biliona individua, mogu dobro da se prilagode diverzitetu i promenama u okolini, i to samo putem mutacija.

Bakterije iz porodice Oceanospirillales koje se evoluirale ishranu naftom. Otkrivene
tokom poslednjih ekoloških havarija 2010. godine i izlivanja nafte u Pacifiku.

Zaista, sposobnost za mutiranje je možda najvažnija evoluciona karakteristika jednostavnih organizama. Štaviše, njihov sistem fenotipske adaptacije je izvanredno fleksibilan, dozvoljavajući brza prilagođavanja na promene okoline. Složeniji organizmi, oni sa mnogo dužim generacijskim periodom, manjom veličinom populacije i sa posebno suptilno balansiranim koadaptiranim genima, pokazuju rizik u velikom oslanjanju na mutacije u borbi sa promenama okoline. Šansa da će se pojaviti odgovarajuća mutacija u pravo vreme, tako da bi mutacija sama za sebe mogla isporučiti odgovarajuću genetičku varijabilnost za iznenadne promene u okolini, zapravo je jednaka nuli.

Šta je, onda, preduslov za razviće složenijih živih sistema?

To je sposobnost različitih organizama za razmenu „genetičkih informacija“ jednih sa drugima, proces koji genetičari zovu rekombinacijom, a popularnije seksualnom reprodukcijom. Selekciona prednost seksualne reprodukcije je toliko direktna i tako velika da možemo pretpostaviti da se pojavila u vrlo ranim stadijumima istorije života. Hajde da ilustrujemo ovu prednost jednim primerom. Primitivni organizam koji je sposoban da sinteiše amino-kiselinu A, ali izdržava u primordijalnoj supi od amino-kiseline B, i drugi organizam koji je sposoban da sintetiše amino-kiselinu B, ali izdržava u primordijalnoj supi od amino-kiseline A, mogli bi genetičkom rekombinacijom da proizvedu potomstvo sa sposobnošću za sintezu obe amino kiseline, prema tome i sposobnost da žive u okolini koju nisu imali svaki posebno. Genetička rekombinacija može izrazito ubrzati evolucionu promenu i učestvovati u nezavisnosti od okoline.

Mnogobrojni mehanizmi su evoluirali tokom vremena kojim su rekombinacije postale preciznije u svakom pogledu. Rezultat jeste evolucija detaljno konstruisanih hromozoma: diploidnih, kroz dva homologna hromozomska para, jedan izveden od oca, drugi od majke; razrada procesa mejoze tokom koje homologni hromozomi razmenjuju delove na taj način da se hromozomi oca i majke prenose na praunuke celi, ali kao rekonstituisani hromozomi sa novim kombinacijama gena. Ovi mehanizmi regulišu genetičke kombinacije među individuama i daleko su važniji izvor genotipske varijabilnosti viših organizama.

Veličina genetičkog diverziteta u okviru svake ukrštene populacije regulisana je balansom između mehanizama koji favorizuju inbriding i onih koji favorizuju autbriding. Krajnosti u ovom pogledu su mnogo veće među biljkama i nižim životinjama, nego među višim životinjama. Ekstremni inbriding (samooplodnja) i ekstremni autbriding (redovna hibridizacija sa drugim vrstama) su retke kod viših životinja. Autbriding i inbriding jedinke su drastično različiti živi sistemi u kojima je broj adaptacija usaglašen na harmoničan način.

Rezultat seksualne reprodukcije je taj da svaka nova kombinacija može biti testirana u okolini svake generacije. Ogromna moć procesa genetičke rekombinacije seksualnom reprodukcijom postaje očigledna ako se setimo da u seksualnom reprodukovanju vrsta ne postoje dve indivudue koje su genetički identične. Moramo priznati da je seksualna reprodukcija čudesna!

Čak i seksualna reprodukcija ima svoje nedostatke 

Da bi se ovo pojasnilo, postaviću model univerzuma koji se sastoji od genetički sasvim različitih individua koje nisu organizovane u vrste. Svaka individua može učestvovati u genetičkoj rekombinaciji sa bilo kojom drugom individuom u ovom modelu. Slučajno, kao rezultat slučaja, novi skupovi gena biće sagrađeni tako da imaju jedinstvenu adaptivnu prednost. Ipak, pošto u ovom određenom evolucionom sistemu nema garancije da će neobična individua učestvovati u genetičkoj rekombinaciji samo sa individuama koje imaju slični adaptivni genotip, neizbežno je da ovaj neobični favorizovani genotip bude najzad uništen rekombinacijom tokom reprodukcije.

Kako se ovakva propast može izbeći? Dva su moguća načina, i priroda je prisvojila oba. Jedan način jeste da se napusti seksualna reprodukcija. Zaista, nalazimo širom životinjskog carstva, i čak učestalije među biljkama, tendenciju napuštanja seksualne reprodukcije privremeno ili trajno, u nameri da se uspešnom genotipu da šansa da se replicira nepromenjen, generaciju za generacijom, uzimajući prednosti svoje jedinstvene superiornosti. Ipak, istorija organskog sveta jasno pokazuje da evolucijski oportunista dohvata kraj kanapa pre ili kasnije. Svaka iznenadna promena okoline će pretvoriti genetičku prednost u smetnju i pošto neće imati sposobnost generacije novih genetičkih varijeteta putem rekombinacije, nužno će izumreti.

Bonobo (Pan paniscus), nazivan i kao patuljasta šimpanza. Ima DNK više od 98% sličan Homo sapiensu, mnogo bliskiji srodnik čoveku nego gorili. Polni odnosi igraju važnu ulogu u društvenoj zajednici, koriste se kao pozdravi, kao sredstvo u rešavanju sukoba i pomirenju posle sukoba, a nekad i kao usluga koju ženke pružaju u zamenu za hranu. Bonobo je jedini čovekoliki majmun osim čoveka kojh upražnjava oralni seks i seks "spreda".


Drugo rešenje jeste „novina“, ako može da mi bude oprošteno zbog upotrebe antropomorfnog pojma, bioloških vrsta. Vrsta je zaštitni sistem koji garantuje da će se samo one individue ukrštati i razmenjivati gene koje imaju uglavnom isti genotip. U ovom sistemu ne postoji opasnost da će neuspeh genotipa rezultirati genetičkom rekombinacijom, zbog toga što su svi geni prisutni u genofondu prethodno bili testirani, kroz mnoge generacije, radi sposobnosti da se rekombinuju harmonično. To ne odstranjuje priličnu varijabilnost unutar vrste. Zaista, sva naša izučavanja nam omogućuju da uvidimo sve više koliko je ogromna genetička varijabilnost, čak unutar relativno jednoobraznih vrsta. I pored toga, osnova razvojnih i homeostatičkih sistema ostaje ista, u principu, kod svih članova vrsta.

Jednostavnim objašnjenjem biološkog značaja vrste izbegao sam dosadno pitanje kako definisati vrste. Još bih dodao da vrste mogu izvršiti funkciju zaštite dobro integrisanih, harmoničnih genotipova pomoću izvesnih mehanizama (tzv. „izolacionih mehanizama“) koji sprečavaju ukrštanje indivudua sa drugim vrstama.

U našem dizajnu savršenog živog sistema, došli smo do sistema koji se može izboriti sa heterogenošću okoline i koji ima načine da zaštiti dobro koadaptirane, harmonične genotipove. Ovako opisan, ovaj dobro balansiran sistem izgleda tako konzerviran kao da ne nudi mogućnosti za poreklo novih dodatnih sistema. Ovaj zaključak, kada bi bio istinit, doveo bi nas u pravi konflikt sa evolucionom istorijom sveta. Paleontolozi kažu da nove vrste nastaju kontinuirano tokom geološkog doba i da se multiplikacija vrsta, kao kompenzacija za izumiranje vrsta, morala pojavljivati u zapanjujućim razmerama. Ako je vrsta dobro balansirana, dobro zaštićena, i tako složena kao što smo opisali, kako je moguće da jedna vrsta bude razdeljena na dve? Ovaj ozbiljan problem je veoma zbunjivao Darvina, i evolucionisti su raspravljali o njemu stotinama godina.

Najzad, pokazalo se da postoje dva moguća rešenja, ili bolje da kažem javljala su se dva uobičajena rešenja. Prvi način se učestalo javljao među biljkama, ali ređe u životinjskom carstvu. Sastoji se od dupliranja hromozomskih parova, tako da nova indivudua više nije diploidna sa dva homologna para hromozoma, već, da tako kažemo, tetraploidna sa četiri para hromozoma ili, ako se proces nastavlja, poliploidna sa još većim brojem hromozoma. Produkcija poliploida stvara momentalnu specijaciju; produkuje nekompatibilnost između roditeljskih vrsta i vrsta-kćeri, u jednom koraku.

Drugi način specijacije je jednostavan. Do sada, govorili smo o vrstama kao o nečemu krutom, uniformnom i monolitnom. Stvarno, prirodne vrste, naročito one široko rasprostranjene, koje se sastoje kao i ljudska vrsta od mnogobrojnih populacija i rasa, sve one se više ili manje razlikuju jedna od druge po genetičkom sastavu. Neke od ovih populacija, posebno one na periferiji vrstovnog niza, su potpuno izolovane jedna od druge i od glavnog tela vrste. Pretpostavimo da je jedna od ovih populacija sprečena na duže vreme da razmenjuje gene sa ostatkom vrste, zbog izolacione barijere – pošto je na planinskom vencu, u pustinji, vodenoj površini – koja je neprohodna. U normalnom procesu mutacije, rekombinacije i selekcije genofond izolovane populacije postaje sve više različit od ostalog dela vrste, konačno dostižući nivo distinkcije koji obično karakteriše drugačiju vrstu. Ovaj proces, koji se zove „geografska specijacija“, jeste do sada najrasprostranjeniji način specijacije u životinjskom cartsvu, i vrlo verovatan način i specijacije biljaka. Pre nego što se ova početna vrsta kvalifikuje kao nova vrsta, mora steći dva atributa tokom genetičke rekonstrukcije. Prvo, mora steći izolacione mehanizme koji sprečavaju ukrštanje sa roditeljskom vrstom kada obe stupe u kontakt. Drugo, mora se dovoljno promeniti u zahtevima okoline, u korišćenju niše (kako bi ekolozi rekli), tako da mogu živeti jedna uz drugu majka i ćerka vrste, a da ne podležu kompeticiji.

Vrste živih sistema

U našoj diskusiji o evoluciji živih sistema, koncentrisao sam se, do sada, na veći deo procesa i fenomena, kao što su uloga mutacije, genetička rekombinacija, seksualna reprodukcija bioloških vrsta i proces specijacije. Ovi procesi čine mehanizme diverzifikacije živog sveta mogućim, ali ne objašnjavaju zašto postoji tako ogromna varijabilnost života na zemlji. Sigurno je da ima više od 3 miliona vrsta životinja i biljki koji žive na zemlji, verovatno više i od 5 miliona. Koji princip dozvoljava egzistenciju ovakvog obilja različitih vrsta? Ovo pitanje je mučilo Darvina, i on je otkrio odgovor koji je izdržao test vremena.

Dve vrste, da bi koegzistirale, moraju se razlikovati u korišćenjima resursa okoline na način koji dovodi do kompeticije. Za vreme specijacije snažna selektivna beneficija jeste postati drugačiji od preegzistentne vrste, iskušavanjem novih ekoloških niša. Ovo eksperimentisanje sa novim adaptacijama i novim specijalizacijama jeste od najvišeg evolucionog značaja u procesu specijacije. Nekada neka od novih vrsta otvori vrata čitavog novog adaptivnog kraljevstva. Takva vrsta, na primer, postala je prvobitni predak najuspešnijih grupa organizama, insekata, koji danas broje milione vrsta. Ptice, skeletne ribe, cvetnice i sve druge vrste životinja i biljki vode poreklo, na kraju krajeva, od jedne predačke vrste. Onda kada vrsta otkrije praznu adaptivnu zonu, može je osvojiti i granati sve dok zona ne bude ispunjena njenim potomcima.

Da bi izbegli kompeticiju organizmi mogu divergirati na različite načine, na primer u veličini. Premda postoji evolucioni trend ka velikim veličinama, neke vrste i rodovi, često iz istih linija velikih vrsta i rodova, su evoluirale ka manjim veličinama. Mala veličina je svakako uvek primitivna karakteristika.

Specijalizacija za vrlo ograničene niše je možda najučestaliji evolucioni trend. Ovo je karakterističan pristup parazita. Doslovno hiljade parazita je ograničeno na jednog domaćina, zapravo ograničeno na mali deo tela domaćina. Postoje, na primer, tri različite vrste grinja koje žive na različitim delovima medonosne pčele. Tako ekstremna specijalizacija je retka, ako ne i odsutna među višim biljkama, ali je karakteristična za insekte i objašnjava njihovu zapanjujuću brzinu specijacije. Duboko more, mračne pećine i pukotine među zrnima meska duž morskih obala su staništa koja vode u specijalizaciju.

Pandan specijalisti jeste generalista. Individue takvih vrsta imaju veliku toleranciju na sve vrste varijacija klime, staništa i hrane. Izgleda da je teško postati uspešan generalista, ali samo nekoliko vrsta mogu biti tako klasifikovane kao široko rasprostranjene i česte. Čovek je generalista par excellence, sa svojom sposobnošću da živi na svim geografskim širinama i visinama, u pustinjama i šumama, da opstane na čisto mesnoj ishrani kao Inuiti ili na skoro potpuno biljnoj ishrani. Postoje pokazatelji da generalisti imaju neuobičajeno diverzifikovane genofonde i da, kao rezultat, produkuju prilično velik broj inferiornih genotipova genetičkim rekombinacijama. Rasprostranjena i uspešna vrsta Drosophilia izgleda da ima veću smrtnost nego retka ili ograničena vrsta. Nije sigurno da se ova posmatranja mogu primeniti na čoveka, ali je izvesno da populacije ljudi pokazuju više genetičkih varijacija. Među ljudima nemamo oštro suprotstavljene tipove („oblike“) koji se javljaju kod mnogih polimorfnih populacija životinja i biljki.

Umesto toga nalazimo prilično kompletnu unutrašnju gradaciju mentalnih, umetničkih, ručnih i fizičkih kapaciteta (kao i njihovo odsustvo). Ipak, bilo kontinuirana ili diskontinuirana, genetička varijabilnost se više ne prepoznaje kao koristan izum pomoću kojeg vrste protežu toleranciju i povećavaju vlastite niše. Da je to isto tačno i za čoveka često se zaboravlja. Naši vaspitači su, na primer, predugo ignorisali čovekov genetički diverzitet i pokušavali da nametnu identične obrazovne planove na veoma različite talente. Tek poslednjih godina smo počeli shvatati da jednaka mogućnost iziskuje razlike u obrazovanju. Genetički različite individue nemaju jednake prilike ukoliko je okolina promenjiva.

Svako uvećanje diverziteta okoline tokom istorije sveta rezultiralo je istinskom eksplozijom specijacije. Ovo je posebno lako demonstrirano promenama u biotičkoj okolini. Porast kičmenjaka bio je praćen neobičnim razvićem glista, crva i drugih parazita kičmenjaka. Insekti, čija istorija seže unazad do paleozoika oko 400 miliona godina nisu dostigli pravi uspeh sve dok cvetne biljke (skrivenosemenice) nisu evoluirale pre 150 miliona godina. Ove biljke su obezbedile takvo obilje novih adaptivnih zona i niša, da su insekti dostigli istinski eksplozivan nivo u njihovoj evoluciji. Do sada, tri četvrtine poznatih životinjskih vrsta čine insekti, a njihov kompletan broj (uključujući i neotkrivene vrste) se procenjuje u visini 2 ili 3 miliona.

Roditeljska briga za potomke

Diskutovaću o još jednom dodatnom aspektu diverziteta živih sistema, o brizi za potomke. Na jednoj strani imamo ostrige koje ništa ne čine za svoje potomke. Bacaju bukvalno milione jaja i spermatozoida u more, pružajući mogućnost za oplodnju jaja. Neka od oplođenih jaja će nastaniti pogodna mesta i proizvesti nove ostrige. Statistička verovatnoća da se ovo dogodi je mala zbog negativnih pritisaka okoline, i premda jedna odrasla ostriga može proizvesto 100 miliona jaja za vreme sezone parenja, u proseku će imati samo dva potomka. Ova brojna vrsta morskih organizama praktikuje ovakav tip reprodukcije, mnoge od obilnih vrsta i onih sa evolucionom istorijom koja seže nekoliko stotine miliona godina unazad, ukazuju da je ovaj metod izbacivanja i odbacivanja potomaka kao iz pištolja u svet iznenađujuće uspešan.

Koliko drugačija je reprodukcija vrsta sa roditeljskom brigom ?

Ona uvek zahteva drastično smanjenje broja potomaka, i obično znači veliko povećanje jaja bogata žumancetom, znači razviće torbi za nošenje jaja, gnezda, ili čak unutrašnjih placenti, i često znači formiranje veza parova radi obezbeđenja učešća mužjaka u podizanju mladih. Krajnje razviće duž ove linije specijalizacije jeste bez sumnje čovek, sa svojim ogromnim produženjem detinjstva.

Bihejvioralne karakteristike su važna komponenta roditeljske brige, i naše tretiranje evolucije živih sistema bilo bi nepotpuno da smo izostavili reference na ponašanje i na centralni nervni sistem. Klicina plazma oplođenog jajeta sadrži u DNK kodirani program koji vodi razviće mladog organizma i njegove reakcije na okolinu. Međutim, postoje drastične razlike među vrstama u pogledu određenja naslednih informacija i opsega do kojeg individua ima koristi od iskustva. Mladi nekih vrsta se rađaju sa genetskim programom koji sadrži skoro kompletan set gotovih, predvidivih odgovora na stimuluse okoline. Kažemo za ovakve organizme da je njihovo ponašanje nenaučeno, urođeno, instinktivno, da je njihov program ponašanja zatvoren. Druga krajnost je data organizmima koji imaju veliku sposobnost da iskoriste iskustvo, da nauče kako da reaguju na okolinu, da nastave da dodaju ’’informacije’’ vlastitom programu ponašanja, koji je sledstveno tome otvoren program.

Pogledajmo malo pobliže otvorene i zatvorene programe i njihove evolucione potencijale. Svima nam je poznata priča kako je Konrad Lorenc (Konrad Lorenz) prisvojio mladu gusku. Mlade guske ili patke koje su se tek izlegle iz jajeta će svaki pokretni objekt usvojiti kao roditelja (a posebno one koji proizvode odgovarajuće zvukove). Ako se izlegu u inkubatoru, pratiće svog ljudskog brižnika, i ne samo da će ga doživljavati roditeljem, već će sebe doživljavati međusobno kao da pripadaju ljudskoj vrsti. Na primer, dok ne dostignu seksualnu zrelost, moguće je da će se pokazivati i zavoditi ljudske individue, pre nego druge guske ili patke. Razlog za ovo naizgled apsurdno ponašanje jeste taj što inkubatorske ptice nemaju urođeno znanje Geštalta vlastitih roditelja; sve što imaju jeste spremnost da ispune taj Geštalt. Njihov genetički kodiran program je otvoren; opremljen je spremnošću da usvoje kao roditelja prvi pokretni objekt koji vide kad se izlegu. U prirodi, naravno, to je skoro uvek roditelj.

Hajde da suprotstavimo otvoreni program kompletno zatvorenom jedne druge ptice, parazitske kukavice. Majka kukavice, kao i evropska kukavica, leže jaja u gnezdima različitih vrsta ptica pevačica, kao što su žuti slavuji ili vrapci, i onda ih potpuno napusti. Mladu kukavicu podižu roditelji-hranitelji, međutim, čim nauči da leti, pronalazi mlade kukavice i okuplja se sa njima u velika jata. Do kraja života, udružuje se sa članovima vlastite vrste.

Ptica kukavica ne gradi svoje gnezdo za mlade, umesto toga leže jaja koje su perfektno slična sa domaćinovim.
Medjutim i ptice "domaćini" su evoluirale mnoge načine kako da takva parazitska jaja otkriju

Gestalt sopstvene vrste je čvrsto ugrađen u genetički program sa kojim je kukavica obdarena od samog početka. To je – barem poštujući prepoznavanje vrsta – zatvoreni program. U drugom pogledu, mnogo toga od bihevioralnog programa kukavice je otvoreno, to je spremnost za inkorporisanje iskustva u učenje. Zaista, verovatno ne postoji vrsta životinja, čak ni među protozoama, koja do nekog obima ne izvlači koristi iz procesa učenja. Sve u svemu, naročito među višim kičmenjacima, postoji tendencija zamenjivanja strogo zatvorenog programa otvorenim, kao što bi proučavaoc životinjskog ponašanja rekao - zamenjivanje strogo instinktivnog ponašanja naučenim ponašanjem.

Ova zamena nije zamena u izolovanom karakteru. Ona je deo čitavog lanca reakcija na biološke promene. Kako je čovek kulminacija ovog određenog evolucionog trenda, mi prirodno imamo posebni interes za njega. Sposobnost za učenje može biti najbolje iskorišćena ako su mladi udruženi sa nekim od koga uče, najprikladnije sa roditeljima. Sledstveno, postoji snažan selekcioni pritisak u favorizovanju produženog perioda detinjstva. A kako roditelji mogu brinuti samo o ograničenom broju mladih, postoji selekcija u favorizovanju smanjenog broja potomaka. Ovde imamo paradoksalnu situaciju u kojoj roditelji sa manjim brojem mladih mogu međutim imati veći broj unuka, zbog toga što smrtnost među dobro zbrinutim i dobro pripremljenim mladima može biti smanjena čak drastičnije nego stopa rađanja.

Posledica događaja koji sam upravo opisao jeste jedan od dominantnih evolucionih trendova među primatima, i trend koji dostiže svoj ekstrem kod čoveka. Otvorena sposobnost za učenje je nužan uslov za razvoj kulture, etike, religije. Ali ostrige pokazuju da postoje načini biološkog uspeha drugačiji od roditeljske brige i sposobnosti za učenje.

Kako možemo objasniti harmoniju živih sistema?

Atributi organizma nisu nezavisne varijable već međuzavisne komponentne pojedinog sistema. Veliki mozak, sposobnost učenja, dugo detinjstvo i mnogi drugi atributi čoveka svi pripadaju jedni drugima; oni su delovi jedne harmonično funkcionalnog sistema. A tako je i sa svim životinjama i biljkama. Moderni populacioni genetičari naglašavaju istu tačku. Geni genofonda su dati zajedno zbog harmonične kooperacije; oni su koadaptirani. Ova harmonija i savršenstvo prirode (na koju Grci referiraju u reči kosmos) impresionirala je filozofe od početka. Ipak, čini se kao da postoji nerešeni konflikt između ove harmonije prirode i očigledne slučajnosti evolucionog procesa, počinjući od mutacije i uključujući veći deo reprodukcije i smrtnosti. Oponenti Darvinove teorije evolucije su tvrdili da konflikt između harmonije prirode i nasumičnosti evolucionog procesa ne može biti rešen.

Evolucionisti, međutim, ističu da je ovaj prigovor valjan samo ukoliko je evolucija jednostepeni proces. U stvarnosti, svaka evoluciona promena uključuje u sebe dva koraka. Prvi je produkcija novog genetičkog diverziteta putem mutacije, rekombinacije i povezanih procesa. Na ovoj ravni, slučajnost je zaista preovlađujuća. Drugi korak, međutim – selekcija individua koje odgajaju populaciju sledeće generacije – je uglavnom određena genetički kontrolisanim adaptivnim mogućnostima. To je značenje prirodne selekcije: samo ono što očuvava ili uvećava harmoniju sistema biće odabrano.

Pojam prirodne selekcije, ključ evolucione teorije, je i dalje široko nerazumljen. Prirodna selekcija kaže ni više ni manje nego to da izvesni genotipi imaju veću prosečnu statističku šansu da prežive i da se reprodukuju pod datim okolnostima. Dva aspekta ovog pojma treba istaći. Prvi je taj da selekcija nije teorija već jednostavna činjenica. Hiljadu eksperimenata je pokazalo da mogućnost individue da preživi i da se reprodukuje nije stvar slučaja, već posledica genetičkog nasleđa. Druga tačka je u tome da selektivna superiornost daje samo statističku prednost. Uvećava mogućnost preživljavanja i reprodukcije, dok druge stvari ostaju iste.

Prirodna selekcija se meri doprinosom genotipa genetičkom sastavu sledeće generacije. Reproduktivni uspeh divljeg organizma kontrolisan je zbirom adaptivnih mogućnosti koje individua poseduje, uključujući njenu otpornost na vreme, sposobnost bežanja od neprijatelja i pronalaženje hrane. Opšta superiornost u ovim i drugim osobinama dozvoljava individui da dostigne doba reprodukcije.

Među civilizovanim ljudima ove dve komponente selektivne vrednosti, adaptivna nadmoć i reproduktivni uspeh, više se ne podudaraju. Individue sa natprosečnim genetičkim nasleđem ne daju nužno natprosečni doprinos genofondu sledeće generacije. Zapravo, neodgovorne i nesmotrene individue koje svake godine rode jedno dete će sigurno dodati više gena genofondu sledeće generacije nego one koje pažljivo planiraju veličinu porodice. Prirodna selekcija nema odgovor na ovu nepriliku. Razdvajanje pukog reproduktivnog uspeha od čiste prilagođenosti u modernom ljudskom društvu predstavlja ozbiljan problem za ljudsku budućnost.

Sa engleskog prevela
Maja Solar

Reference

Knjiga: Filozofija biologije : Razmatranje filozofskih pitanja koja proističu iz teorije evolucije

Biologija podstiče duboka pitanja ne samo u okviru sopstvene nauke, već i u okviru hemije, fizike, metafizike, filozofije, epistemologije i etike.Naziv "biologija" (grč. bios – život) upućuje na bavljenje živim pojavama. Možda bi pravilnije bilo koristiti pojam zoe (grč. život) koji se ustalio u pojmu "zoologija", jer bios izvorno ima specifičnije značenje.No, bez obzira na sam naziv, biologija jeste nauka o životu, iako se ne može baš precizno reći šta je tačno njeno područje istraživanja (Eliot Sober, 2003).

Područje od interesa za biologiju se prostire od veličine atoma do veličine galaksije (Mayr, 2004). Od atomskog sveta i ineterakcija medju elementarnim česticama (mikrokosmosa) do sveta kosmičkih dimenzija (makrokosmosa), sve su to područja od interesa za proučavanje živog sveta. Takodje, važan problem za biologiju je i utvrdjivanje razlike izmedju neživih i živih stvari, što nije lako rešiv problem, kako bi se moglo činiti na prvi pogled. Pitanje je gde je granica izmedju žive i nežive prirode? Ni danas nema konsenzusa oko odredjenja jedinstvene definicije života.

Iako su filozofi odavno zainteresovan za biologiju (npr. Aristotel, Dekart, pa čak i Kant), filozofija biologije nastala je kao nezavisna oblasti filozofije veoma kasno, tek oko 1960 i 1970. godine. Filozofi nakon tog perioda sve više posvećuju pažnju biologiji, od uspona neodarvinizma tokom 1930-ih i 1940-ih, otkrića strukture DNK 1953. godine pa do skorijih napredaka u genetskom inženjeringu. Ostale ključne ideje uključuju evolucione mehanizme i rasložnjavanje svih životnih procesa do biohemijskih i molekularnih reakcija, i konačno uključivanje psihologije u širu oblast neuronauka.


Preuzmi knjigu, 290 strana


Brajan Garvi (Brian Garvey), doktor filozofije i evolucione psihologije, u svojoj knjizi "Filozofija biologije" sumira i razmatra upravo ta najvažnija filozofska pitanja u biologiji.

Uprkos svom naslovu, potencijalni čitaoci treba da znaju da ova knjiga nije još jedna knjiga sa fokusom na filozofiju biologije kao nauke već više na filozofiju same evolucije. Koristeći se parolom Teodosijusa Dobžanskog da "ništa u biologiji nema smisla osim u svetlu evolucije", Garvi smatra da su sva zanimljiva biološka pitanja zapravo - evoluciona pitanja - jer su svi biološki pojmovi u stvari evolucioni koncepti. On proširuje i razradjuje ovu osnovnu tezu na 14 poglavlja knjige. Prvi deo počinje sa filozofskim temeljima teorije evolucije i pokriva Darvinove argumente porekla vrsta. Dalje se raspravlja o značaju gena za evoluciju, jedinicama selekcije, adaptacijama i ulozi razvoja u evoluciji. Drugi deo razmatra neke filozofske probleme koji proističu iz teorije evolucije, zatim funkcije, klasifikacije i vrste. Konačno, treći deo se opširnije bavi implikacijama koje teorija evolucije ima na filozofiju nauke, epistemologiju , religiju, psihologiju i etiku.

Knjiga je takodje sveobuhvatni uvod u ogromno polje naučnih studija i prezentacija mnogih važnih filozofskih problema koje je nauka do danas postavila. Vodjeno je računa da nivo pisanja bude prihvatljiv i ljudima koji nisu stručni biolozi, ali opet bez žrtvovanja važnih filozofskih finesa.

Korisna literatura

  • Beatty, J. (1995). "The Evolutionary Contingency Thesis." In G. Wolters and J.G. Lennox (eds.), Concepts, Theories, and Rationality in the Biological Sciences. Pittsburgh: University of Pittsburgh Press (pp. 45-81).
  • Doolittle, W.F and Bapteste, E. (2007). "Pattern pluralism and the Tree of Life hypothesis," Proceedings of the National Academy of Sciences USA 104: 2043-2049.
  • Gilbert, S.F. (2003). "Evo-devo, devo-evo, and devgen-popgen," Biology and Philosophy 18: 347-352.
  • Griffiths, P.E., & Gray, R.D. (2005). "Three ways to misunderstand developmental systems theory," Biology and Philosophy 20: 417-425.
  • Lynch, M. (2007). The Origins of Genome Architecture. Sunderland, MA: Sinauer.
  • Machamer, P.K., Darden, L., & Craver C. F. (2000). "Thinking about mechanisms," Philosophy of Science 67:1-25.
  • Millstein, R.L. (2006). "Natural selection as a population-level causal process," British Journal for the Philosophy of Science 57: 627-653.
  • Oyama, S, Griffiths, P.E., & Gray, R.D. (2001). Cycles of Contingency: Developmental Systems and Evolution. Cambridge, MA: MIT Press.
  • Pigliucci, M. (2005). "Do we need an extended evolutionary synthesis?" Evolution 61: 2743-2749.
  • Plutynski, A. (2006). "Drift: a historical and conceptual overview," Biological Theory 2: 156-167.
  • Robert, J.S. (2002). "How developmental is evolutionary developmental biology?" Biology and Philosophy 17: 591-611.
  • Rose, M.R., & Oakley, T. H. (2007). "The new biology: beyond the Modern Synthesis," Biology Direct 2: 30 doi:10.1186/1745-6150-2-30.
  • Wilson, D.S., & Wilson, E.O. (2007). "Rethinking the theoretical foundation of sociobiology," Quarterly Review of Biology 82: 327-348.

Praktična primena teorije evolucije u medicini i inhibitori angiogeneze tumora

Karl Zimer na svome blogu je nedavno ukazao na jedan lep primer koliko je teorija evolucije kritična za razvoj medicine. Priča je malo poduža, ali je svakako zanimljiva ...


Iako ljudi tragaju za novim lekovima već hiljadama godina, mi smo jedva istražili samo delić tog univerzuma mogućnosti. Istraživanje potencijalnih terapija je veoma teško, zahteva poznavanje mete koju lek treba da cilja, i razumevanje genetskih mreža i biohemijskih reakcija koje taj lek treba da promeni. Nedavno su hemičari na Univerzitetu u Bernu u Švajcarskoj pokušali da procene koliko još potencijalno "obećavajućih" molekula tek treba da bude testirano. Juna 2012. objavili su svoju najbolju pretpostavku: preko 1,000,000,000,000,000,000.  Što će reći da slepo testiranje tih molekula jedan po jedan nije praktično i vremenski je prezahtevno. Što je najgore većina njih će se ispostaviti da je beskorisna u svakom slučaju. Stoga, mnogi naučnici i dalje tragaju za boljim strategijama koje će brže otkriti i izdvojiti one kandidate što zaista obećavaju i u kojima se možda krije lek.

Tim biologa sa Univerziteta u Teksasu već neko vreme pokušava da pronadje novi način pretrage za kandidatima, koristeći postojeće rezultate istraživanja naše evolucione istorije. Oni su pronašli iznenadjujuće veze izmedju biologije ljudi i naših najudaljenijih rodjaka - veze koje ukazuju na put ka novim lekovima. U časopisu PLoS Biology,  istraživači su opisali prve rezultate takvog pristupa - lek koji pokazuje obećavajuću sposobnost da smanjuje tumore.

Kakve to sad veze ima sa evolucionom prošlošću ?

Prvo jedna mala priča o gljivama. Poslednji zajednički predak gljivica i čoveka je živeo pre 1,2 milijarde godina, i u tom vremenskom periodu se izmedju nas (očigledno) nakupilo mnogo razlika. Kvasac, ako niste znali, je eukariotski organizam kao i mi, ali pripada carstvu gljiva. Ljudi i kvasac dele zajedničkog pretka koji je takodje živeo pre oko 1,2 milijardi godina. Taj naš nekadašnji predak je bio jednoćelijsko stvorenje što je još tada evolucijom razvilo klastere gena koji su zajedno radili odredjene poslove, kao što je recimo deoba ćelije ili otpornost na promene iz okruženja.

Linija koja od tog pretka vodi do čoveka, kao i linija koja od istog bića vodi do današnjeg kvasca,  nasledjivila je iste klastere gena. Medjutim, tokom 1,2 milijarde godina, ti klasteri gena su raposredjivani na različite poslove. Ipak, mnogi od gena iz originalnog klastera su ostali i dalje da rade zajedno na novim zadacima.

Kako sada otkriti takve "paralelne" klastere gena? Dr Edvard Marcotte, molekularni biolog sa Univerziteta u Teksasu, smatra da se takvi ljudski klasteri gena mogu otkriti posmatrajući njihove paralele na drugim vrstama. Kod kvasca, na primer, on i njegove kolege identifikovali su 68 gena koji rade zajedno na izgradnji  ćelijskog zida. Nakon toga, proučavajući naučnu literaturu o ljudskim verzijama tih gena, došli su do toga da 5 od njih sada ima nove zadatke - uključeni su u izgradnju naših krvnih sudova.


Šema evolucionog modela za pronalaženje lekova (korišćena na primeru inhibitora angiogeneze): 
1) Počinjemo od miša na kojem već imamo poznate i locirane gene
2) Pronalaženje zajedničkih gena sa kvascem  3) Kreiranje predvidjanja i provera da li su ti geni prisutni i kod žabe
4) Ciljanje leka na kvascu 5) Provera leka na žabi 6) Provera leka na mišu 7) Konačno provera na čoveku

Jedan od razloga zašto je lov na lekove dodatno komplikovan je i taj što naučnici još uvek ne znaju potpuno sve o svim funkcijama gena kod ljudi. Mnogo je lakše izučavati gene na drugim vrstama nego na ljudima. Na gornjoj slici vidimo kako evolucioni model može ceo taj proces dodatno pojednostaviti i ubrzati, pronalaženjem tzv. ortoloških gena  (gena na različitim vrstama koji su evoluirali od istog pretka ) a zatim ciljanjem leka i njegovom proverom na različitim genotipima.

Pošto mi danas već imamo kompletne sekvence genoma nekoliko gljivičnih vrsta, kao i kompletan genom čoveka. Imamo i genome vrsta koje su se odvojile na drugim mestima u grananju izmedju gljivica i ljudi (genomi odredjenih vrsta žaba i miševa, na primer). Preostaje nam samo da pripremimo dovoljno dobre algoritme i korak po korak tražimo gene koji su imali zajedničkog pretka, ali koji su u toku evolucije potpuno promenili svoju svrhu.

Tiabendazol i angiogeneza raka

Vratimo se nakratko opet gljivama. Gljivice su veoma široka grupa organizama, koja uključuje i neke vrste koje mogu izazvati infekcije kod ljudi (od neprijatnih vaginalnih infekcija sve do smrtonosnih infekcija srčanog mišića). Da bi se gljivična infekcija izlečila potrebno je proizvesti lek koji cilja neku važnu funkciju gljivičnih ćelija, ali koji pritom neće negativno uticati na ljudske ćelije. Već pre mnogo decenija naučnici su našli jako lepu metu za takve terapije: gljivice poseduju ćelijski zid, koji je neophodan za njihov život i opstanak. Ljudske ćelije (i životinjske ćelije generalno) uopšte nemaju pravi ćelijski zid.

Na osnovu ovog uvida, pre više od 40 godina je proizveden lek tiabendazol (tiabendazole - TBZ), koji blokira funkciju gena neophodnih za normalno formiranje gljivičnog ćelijskog zida. U prisustvu ovog molekula gljivične ćelije umiru, dok ljudskim ćelijama naizgled ništa ne fali (osim povremenih problema sa jetrom).

Upotrebom prethodno opisanog evolucionog modela i pretrage algoritmima, otkriveno je da određeni geni koji su postojali kod zajedničkog pretka ljudi i gljivica kod gljivica su postali adaptirani za razvoj ćelijskog zida. Kod kičmenjaka (što uključuje i ljude), ista grupa gena je adaptirana u signalni sistem potreban za proizvodnju novih krvnih sudova.

Krvni sudovi igraju važnu ulogu u napredovanju bolesti raka. Tumor teži da uzrokuje angiogenezu (tj. formaciju novih i jačih krvnih sudova) kako bi opskrbio potrebe metabolizma svojih zloćudnih ćelija. Otud lekovi koji usporavaju rast novih krvnih sudova usporavaju i razvoj i širenje raka.  Ovi lekovi, poznati kao inhibitori angiogeneze, predstavljaju važan terapijski pristup.

Na osnovu uvida iz prethodne studije, Hje Ča i kolege su nedavno pokazali da tiabendazol deluje na obe grupe naslednika ovog praiskonskog gena.  Da bi proverili da li tiabendazol deluje na krvne sudove kao što je predvidjeno, naučnici su koristili punoglavce žabe.  
Bez  tiabendazola punoglavci bi krenuli normalno da razvijaju krvne sudove 3 dana nakon izleganja. Ali sa upotrebom istog, njihovi krvni sudovi bi ostali dezintegrisani u pojedinačne ćelije. Ćelije bi prosto odbijale da prave "savez" sa okolnim ćelijama.


Krvni sudovi punoglavaca sa tiabendazolom (TBZ) znatno
se sporije razvijaju. Ćelije krvnih sudova ostaju razdvojene.

Pošto je tiabendazol već detaljno ispitan i poznat i u upotrebi već 40 godina, može odmah da se počne sa njegovim korišćenjem u ovu novu svrhu.  Čak i ukoliko ne bude odobren i korišten u terapijama,  strategija sistematskog istraživanja evolucije svakako će ubrzati otkrića ostalih lekova. Jer, kao što smo videli na ovom primeru, evoluciona analiza nalazi novu upotrebu za lek koja nikome nikada verovatno ne bi na pamet pala.

Ča et al. studija je besplatno dostupna:
http://www.plosbiology.org/article/info:doi/10.1371/journal.pbio.1001379#pbio.1001379-McGary1

Knjiga: Tvoja unutrašnja riba - Razmatranje paleontološke i genetske istorije ljudskog tela

U svojoj knjizi "Tvoja unutrašnja riba", paleontolog i evolucioni biolog Neil Shubin rasčlanjuje milijardama godina staru genetsku istoriju i oblik ljudskog tela i način kako je do njega došlo. Kako geni kontrolišu razvoj udova i organa ? Zašto su geni za izradu naših udova skoro identični onima za pravljenje ribljih peraja?Kako i na koji način je ljudsko stablo povezano sa hijerarhijom riba, jednom od glavnih grupa životinja na planeti ? Da li smo i u kakvoj vezi sa ajkulama ? Zašto i dalje obolevamo od gojaznosti, srčanih bolesti i hemoroida ? Zašto su bubrezi jedni od prvih organa koji nam propadaju ? Kako su grudi, znojne žlezde i krzno povezani ? Da li odredjena istraživanja na bakterijama mogu baciti svetlo na razne bolesti metabolizma povezanih sa mitohondrijama ?

Ova i mnoga druga neobična ali praktična pitanja i odgovori koji zalaze u duboku evolucionu istoriju, spakovana su u ovu laganu knjigicu i veoma edukativnu knjigicu od 240 strana.  Neil Shubin pravi fascinantan izveštaj o tome kako smo došli da tačke gde smo danas, povezivanjem i traženjem smisla u onim stvarima koje na prvi pogled deluju nepovezujuće.

Preuzmi knjigu 240 strana, 5MB

Veliki koraci u evoluciji tokom Kambrijskog perioda doveli su do razvoja prvih riba. Taj period se procenjuje na pre nekih 550 miliona godina. I dan danas su ribe široko rasprostranjene planetom, nalažene su na najvišim planinskim potocima pa sve do najdubljih okeana. Prema dosadašnjim podacima  ima ih oko 28800 vrsta (svake godine otkrije se novih 200 vrsta), što mu dodje polovina svih vrsta kičmenjaka (ako se uzme u obzir da ih ukupno ima oko  58000). I ne čudi što postoji posebna oblast zoologije hordata koja se bavi samo ribama - ihtiologija. Prelaz života iz vode (sa ribe) na kopno pokrenuo je temeljnu reorganizaciju svakog aspekta života, od disanja do razmnožavanja -  bila je to velika selidba kroz biološki prostor. Ako vas zanima, detaljniji pregled prelaska sa ribe na vodozemce je opisan ovde

Autor knjige, Neil Shubin je paleontolog, evolucioni biolog i pisac naučnih tesktova. Ph.D. iz evolucione biologije je stekao na Harvardu još 1987. Iako je šef odeljenja za biologiju i anatomiju, kaže da i dalje sebe smatra paleontologom (i rado odlazi na kopanje). Ono po čemu je Neil još poznat je to što je otkrio fosil Tiktalik star 375 miliona godina.

Tiktalik, je specifičan rod izumrle Sarkopterigije a koji se smatra prelaznim oblikom izmedju riba i vodozemaca. Naziv Tiktalik mu potiče od inuitske reči za veliku slatkovodnu ribu. Sarkopterigije, ako niste znali, su grupa riba koja imaju unutrašnje nosne otvore, koji spajaju nosne duplje sa ždrelom, a time i sa plućima koja povremeno funkcionišu kao disajni organi. Ta osobina nije svojstvena ni jednoj drugoj grupi riba, već je imaju samo kopneni kičmenjaci što ih čini bitno različitim od svih ostalih riba. U iste sarkopterigije spadaju čuvene šakoperke i ribe dvodihalice (koje su vam možda spominjali još u osnovnoj školi) a koje osim disanja na škrge udišu i atmosferski vazduh pomoću ribljeg mehura koji im funkcioniše kao pluća.


Fosil Tiktalika, specifičan rod izumrle Sarkopterigije, smatran prelaznim oblikom izmedju riba i vodozemaca.
Starost mu je procenjena na 375 miliona godina

Medjutim, kada biste se našli oči u oči sa pravim, živim Tiktalikom, možda biste krenuli da se povlačite kao pred krokodilom, jer Tiktalik je licem podsećao na njega. Imao je glavu krokodila na trupu daždevnjaka i zadnji riblji deo koji se završavao repom. Za razliku od riba, Tiktalik je imao i vrat. Mogao je da okreće glavu. Po bezmalo svim karakteristikama, Tiktalik je savršena karika koja nedostaje kreacionistima, Savršena, jer gotovo sasvim precizno daje razliku izmedju ribe i vodozemca. Dakle, takav fosil postoji, možete ga videti, dodirnuti i proceniti njegovu starost.

Shubin, inače ima opušten stil pisanja, Iako naučna, knjiga je lagana za čitanje. Ona počinje sa nekoliko poglavlja o arheološkim ekspedicijama i avanturama sa pronalaženja i iskopavanja fosila. Nakon uzbudjenja i frustracija na tom putu sledi donošenje otkrića nazad u laboratoriju i otpočinjanje njihovog povezivanja (na osnovu razvoja ekstremiteta), a kasnije analiza gena i DNK. Zanimljiv uvod u to kako izgleda jedna takva ekspedicija.

Danas možemo pratiti razvoj kostiju ljudske ruke - od ribe do čoveka

Naredna poglavlja se bave zubima, žlezdama i perajima, i načinom kako je glava evoluirala (nek ne čudi simboličan naziv poglavlja “Getting Ahead”), dalje se obradjuje simetrija tela i planovi njegove izgradnje - tkzv. "više" životinje imaju prednji i zadnji deo (za razliku od meduza sa kojima takodje delimo nešto manje gena),  kičmenu moždinu i creva u trbušnom delu (ispod). Usta i glava su napred, u pravcu u kom životinja pliva ili hoda, i anusa na suprotnom kraju. Anus na prednjem delu ne bi bio funkcionalan u mnogim slučajevima (kao što možemo da zamislimo, pogotovo u tečnim okruženjima).


Jedinstven plan za sve udove, jedna koska, praćena sa dve koske
nakon čega dolazi proširenje sa prstima

Naravno, niko ne počinje život sa glavom. Spermatozoid i jajna ćelija prvo grade zajedno jednu ćeliju. Izmedju trenutka začeća i treće nedelje, mu prelazimo iz te jedne ćelije na nešto nalik "lopti" od ćelija, ćelije se nastavljaju kopirati i polako taj oblik dobija počinje ličiti na cev koja obuhvata različite vrste tkiva.

Izmedju dvadeset trećeg i dvadeset osmog dana nakon začeća, prednji deo cevi se počinje zadebljavati i embrion počinje da izgleda tako kao da je već uvijen u fetalnom položaju. Glava u ovoj fazi počinje da se nazire. Četiri mala ispupčenja pojavljuju se oko oblasti koja će postati grlo. Na oko tri nedelje vidimo prve dve, druga dva pojavljuju oko četiri dana kasnije. Prvi se izdužuje i od njega će postati Eustahijeva tuba i još neke strukuture našeg uha. Drugi će formirati udubljenje koje će držati naše krajnike. A treći i četvrti će formirati važne žlezde, uključujući paraštitnu (parathyroid) i štitnu (thyroid) žlezdu.


Pet nedelja star embrion čovek

Počinje se razvijati i nervni sistem, organi čula. Ćelije se i dalje kopiraju i od njih se razvijaju malena pluća, creva, želudac, jetra, koštano tkivo, mišići, urinarni trakt, krvni sistem, i naravno polni organi. Onog momenta kada ovi organi počnu dobijati prvu formu mi smo dugi svega oko dva milimetra i u proseku svakoga dana nastavljamo da udvostručujemo svoj obim.

Poglavlje 7 se bavi izgradnjom tela upotrebom različitih vrsta ćelija i podelom njihovog rada. Povezuje ih sa ranijim eksperimentima H.P.Wilson-a na sundjerima i njihovom ponovnom sklapanju nakon što su ćelije potpuno razdvojene (u bukvalnom smislu - prošle kroz sito). Postavlja se i pitanje zašto uopšte postoje tela, zašto su ćelije težile višećelijskim "konfederacijama"?  Ističući ovde da je prvih 3,5 milijardi godina evolucije bilo samo na nivou mikroba - a onda se iznenada pojavilo telo - da li je glavni razlog tome bio ne biti pojeden ? On nas takodje podseća da sinteza kolagena zahteva kiseonik, ali da su nivoi kiseonika prastare Zemlji bili veoma niski i time izgradnja tela dodatno teža.


Na prvi pogled naši kranijalni nervi se čine drugačijima od ajkulinih. Ali ako pogledate pažljivije
videćete ogromne sličnosti. Skoro svi naši nervi se nalaze i u ajkulama. Paralele odlaze još dublje,
ekvivalentni nervi imaju iste strukture i čak izlaze iz mozga po istom rasporedu.

Poglavlje 8 je zaista fascinantno , sa dosta zanimljivih stvari o našim čulima. Pod nazivom "Izrada mirisa", govori o velikom broju gena koje mi kičmenjaci koristimo za percipiranja mirisa, počevši od onih koje imaju ribe. Čini se da je oko 3% genoma kičmenjaka sastojano od gena posvećenih otkrivanju i prepoznavanju različitih mirisa. Medjutim, kod ljudi (u poredjenju sa psima) 300 od svega 1000 naših gena za mirise su ostali nefunkcionalni usled mutacija. To može biti povezano sa činjenicom da smo mi ljudi prosto "trgovali" miris za bolji vid. Nakon razvoja boljeg vizelnog parata, geni za miris su postali manje korisni.

Odličan 3D vid uz boje omogućio je (nama primatima) da se daleko brže krećemo kroz krošnje drveća, biramo plodove različith boja, prepoznajemo njihovu zrelost. Možda iznenadjujuć podatak, iako različite grupe životinja imaju upadljivo različite strukture oka, svi oni koriste proteine zvane opsins, koji su veoma usko vezani za delove molekula koji se nalaze i u bakterijama. Poglavlje se takodje bavi i našim ušima i kako su se naši polukružni kanali razvili od kanala koje su posedovale ribe (opet naša unutrašnja riba).

Poslednje poglavlje, pod nazivom "The meaning of it all  ističe značaj taksonomije - ne samo sa anatomske tačke gledišta, već i sa stanovišta DNK organizama. Autor kaže da neki "opšti zakon" je to da svako živo biće ima roditelje koji na potomstvo prenose neke svoje genetske informacije, a koje usput bivaju i modifikovane.

Sve u svemu, jako lagana i veoma edukativna knjigica za pred spavanje :-)

Reference

Knjiga: Parazitizam i njegov uticaj na evoluciju života

Evolucija vrsta je možda tužna knjiga. Vrste i njihov medjusobni odnos na Zemlji nije ni stvorio ni isplanirao dizajner niti su iste izbalansirane u savršenoj harmoniji. Mi ne vidimo, ili zaboravljamo da su čak i one ptice koje prelepo pevaju u proleće žive zahvaljujući insektima ili biljkama koje svakodnevno ubijaju i na taj način konstantno uništavaju druge živote. Sada u ovom trenutku na milijarde bića opstaje zahvaljujući parazitizmu na račun drugog, nekad su i same granice parazitima nejasne i gube se. Mnogi bi rekli i da se ljudska vrsta može smatrati isključivo parazitskom.

Carl Zimmer u svojoj knjizi "Parasite Rex" opisuje parazitizam do detalja. Njegove teme su u rasponu veličina od protozoa Plasmodium (toliko malih da mogu stati u ljudska krvna zrnca) do crevnih pantljičara koje mogu narasti i do 15 metara. Medjutim, tu nije kraj, on pokazuje ne samo da su paraziti najuspešnija bića na planeti već i da su verovatno oblikovali evolucionu istoriju života na Zemlji.


Preuzmi knjigu , 340 strana, 3MB

Ako ste parazit i živite u tudjem telu to zahteva da imate dobro razvijene i razradjene načine izbegavanja imunog sistema domaćina. Takodje postoji veliki broj parazita koji su u stanju da utiču na nervni sistem i menjaju ponašanje svojih domaćina kako bi ih predator lakše uočio a koji su krajnje destinacije parazitu da bi obavio svoj razvojni ciklus.

Mali metilj, Dicrocoelium dendriticum, na primer, tera svog domaćina da se popne na vrh stabljike trave gde će biti lakše pojeden od strane sisara koji pasu tu travu. U interesu metilja je da bude pojeden jer jedino tako može dospeti u stomak ovce ili nekog drugog preživara i završiti svoj razvojni ciklus. Jedan drugi metilj, Euhaplorchis californiensis, tera inficiranu ribu da se praćaka na površini vode i skače, čime ona uveliko povećava šanse da bude pojedena od strane ptica grabljivica.

 "Mudar uči najviše od svojih neprijatelja." ~Aristofan
Rakovi zaraženi parazitom Sacculina mogu živeti veoma dug život, ali pošto ih je njihov parazit kastrirao oni nisu u stanju da ostave potomstvo. Evoluciono posmatrajući oni su hodajući leševi, nesposobni da prenesu svoje gene. Sprečavajući svoje domaćine da prenose svoje gene dalje, paraziti mogu stvoriti jak selektivni pritisak. Na ovaj način paraziti postaju kreativna evolutivna sila. Mnogo evolucije koje se odvije je zapravo rezultat stalnog unapredjenja imunog sistema radi odbrane od parazita.

Žuta izraslina je Sacculina, parazit koji napada rakove, u njima narasta a
zatim izlazi van i blokira polne organe što čini rakove neplodnima.

Takodje Zimmer tvrdi da je sve više dokaza koji govore da su paraziti dopineli tome da mi i ostale životinje razvijemo seks. Paunov rep i ostali "dodaci" koje mužjaci koriste da bi privukli ženke su tu možda zahvaljujući i parazitima. Paraziti su oblikovali sociologiju životinja od mrava do majmuna, oni su verovatno upravljali evolucijom domaćina od samog nastanka života do danas.

Evolucija "back-and-forward"

Pre četiri milijarde godina, kada su geni formirali prve "labave" konfederacije, parazitski geni medju njima koristili su prednost i kopirali se brže nego ostali. Kao odgovor na to, ovi rani organizmi morali su evoluiralti i načine za zaštitu i nadzor svojih sopstvenih gena. Ta vrsta monitoringa i dan danas postoji u našim ćelijama, geni koji "putuju" a koji rade ne rade bukvalno ništa drugo već traže genetske parazite i pokušavaju da ih suzbiju.

Kada su višećelijski organizmi evoluirali, postali su posebna meta za parazite, jer svaki od njih je mogao da ponudi velika, stabilna staništa bogata hranom. Višećelijski organizmi morali su da su bore protiv nove vrste parazitizma u kojem su čak i neke sopstvene ćelije tog organizma pokušavale da nastave nekontrolisano dupliranje (problem koji i danas imamo - oboljenja od raka)

Svi ovi pritisci doveli su do razvoja prvih imunih sistema. Ali za svaki korak koji domaćin povede protiv parazita, parazit za uzvrat razvija korak ispred - kao odgovor. To je konstantna kominikacija izmedju njih dvoje. Možemo reći da imuni sistem evoluira oznaku (tag) koju može staviti na parazita kako bi ga učinio prepoznatljivim i lakše ubio. Parazit za uzvrat može da se razvije alat koji mu omogućava da ukloni tu oznaku i postane "nevidljiv" za imuni sistem. Imuni sistem je primoran da uzvraća sve sofisticiraniji odgovor.
.
Sve u svemu, knjiga nudi pogled na biologiju iz neobične i pomalo neprijatne perspektive koji je i te kako vredan čitanja.

Korisna literatura

  • Bionet škola - Parazitizam http://www.bionet-skola.com/w/Parazitizam
  • Rózsa L, Reiczigel J, Majoros G 2000. Quantifying parasites in samples of hosts. Journal of Parasitology, 86, 228-232.http://www.zoologia.hu/list/quant_large.pdf
  • The emergence and early development of parasitology. In Parasitology: A global perspective K. S. Warren
  • Origin and evolution of retroelements based upon their reverse transcriptase sequences. EMBO Journal 9:3353–3362.
  • Zimmer, C. 1998. At the water's edge: Macroevolution and the transformation of life.
  • Dybdahl, Mark F. "Parasite adaptation to locally common host genotypes." Nature. Vol. 405. 8 June 2000.
  • Berdoy M, Webster JP, Macdonald DW (2000). "Fatal attraction in rats infected with Toxoplasma gondii". Proc. Biol. Sci. 267 (1452): 1591–4. doi:10.1098/rspb.2000.1182. PMC 1690701. PMID 11007336.
  • Download knjige : http://www.4shared.com/office/NIoEgapK/Parasit_Rex_C_Zimmer.html

Alfred Valas: Zašto je Darvinova slava sve više rasla nakon njegove smrti, dok se Valasovo ime danas jedva pominje?

Danas je tačno 99 godina od smrti Alfreda Rasel Valasa. Ako niste znali, Čarls Darvin i Alfred Valas zajedno su zaslužni sa formulisanje Teorije Evolucije i za njeno prihvatanje širom naučne zajednice. Medjutim, dok je Valasova uloga ispoštovana samo malom plaketom u Vestminsterskoj opatiji, za Darvina znaju gotovo svi, danas većina ljudi na pominjanje evolucije odmah povezuje reč Darvin dok je malo ko uopšte čuo za Valasa. Za razliku od poznatijeg kolege, Valas je bio naučnik kojeg su snažno privlačile nekonvencionalne ideje. Njegovo zalaganje za spiritualizam i njegove vere u nematerijalno poreklo viših mentalnih sposobnosti kod ljudi zategli su njegov odnos sa naučnim establišmentom tada. Takodje bio je socijalista i aktivista u borbi protiv kapitalizma i imperijalizma u Britaniji. A bio je i jedan od prvih istaknutih naučnika koji je podigao zabrinutost zbog uticaja ljudske aktivnosti na životnu sredinu.

Ovo je priča sa ciljem da se malo više sazna o Valasu, da se upozna čovek koji je bio koautor teorije o prirodnoj selekciji, i da saznamo nešto o njegovim odnosima sa Darvinom i njegovim kasnijim padanjem u zaborav i načinima na koje je to uticalo na dalji razvoj evolucionističkih teorija.

Alfred Russel Wallace  , prirodnjak, istraživač, geograf, antropolog i biolog.
Jedan od vodećih stručnjaka u 19. veku za geografsku raspodelu
životinjskih vrsta i otac današnje biogeografije

Alfred Rasel Volas, (8. januar 1823 - 7. novembar 1913) je bio britanski prirodnjak, istraživač, geograf, antropolog i biolog. Najpoznatiji je po tome što je samostalno predlažio teoriju evolucije prirodnom selekcijom koja je podstakla Čarls Darvina da objavi svoj dugogodišnji rad na istoj teoriji. Valas je, kao i Darvin, sproveo obiman rad na terenu, prvo u delu reke Amazon, a zatim u i Malajskom arhipelagu. Bio je plodan pisac, napisao je čak više knjiga od Darvina, a njegove avanture i zapažanja tokom svojih istraživanja bila su jedna od najpopularnijih i najuticajnijih naučnih časopisa objavljenih u 19. veku . Smatran je i za vodećeg stručnjaka u 19. veku o geografskoj raspodeli životinjskih vrsta i često nazivan  "ocem Biogeografije".

Rodjen je u velškom selu Llanbadoc. Bio je sedmo od devetoro dece Tomasa Vere Valasa. Otac mu je bio škotskog porekla. Poput mnogih drugih Valasa, i njegova porodica je tvrdila da je deo loze Vilijama Valasa, čuvenog škotskog patriote tokom ratova Škotske nezavisnosti u 13. veku (po kojem je i Gibson snimio film Hrabro Srce). Njegova majka je bila iz srednje klase engleske porodice severnog dela Londona. Gotovo celokupno obrazovanje stekao je na večernjim časovima koje je organizovao Mehaničarski institut za radnike. Upravo na tom mestu susreo prvi put sa idejama radikalnih mislilaca poput Tomasa Pejna i Roberta Ovena.  Nakon što mu porodica zapada u ozbiljne finansijske probleme on napusta London 1837 i odlazi da živi sa najstarijim bratom Vilijamom i radi kao njegov šegrt narednih šest godina. Još tada bio je strastan u sakupljanju insekata.

Iskustvo sa Darvinom

Čarls Darvin je bio 14 godina stariji od Valasa (rodjen 12. februara 1809)  za razliku od Valasa, rodjen je u bogatoj i uticajnoj porodici. Njegov deda s očeve strane bio je Erazmo Darvin, čuveni naučnik koji je pokušao opisati "sopstvenu" teoriju evolucije, dok je deda s majčine strane bio Džozija Vedžvud, slavni grnčar. I pored toga, Darvin je tokom prvih decenija svog života ostajao neprimećen i neostvaren – prvo je napustio studiranje medicine u Edinburgu zato što nije podnosio krv, a što je veoma razljutilo njegovog oca. Da bi potom u Kembridžu studirao za sveštenika, što mu je bila druga opcija. Sveštenik ?! Da, Darvinov život je prepun takvih ironija.

Darvin se pored svega usavršavao kao prirodnjak-amater, što mu je i omogućilo ponudu za neplaćeni rad na brodu Bigl, gde su ga primili kao naučnika. Bigl je bio istraživački brod koji je išao na najzabačenija mesta na svetu. Upravo je to petogodišnje putovanje oformilo Darvina i podarilo mu obilje prirodnog sveta za posmatranje, zbog čega će kasnije i postati jedan od najpriznatijih naučnika svog doba; u tom obilju je pronašao pregršt sirovog materijala za svoju revolucionarnu teoriju.

Inspirisan hronikama sa putovanja naturalista, Humboldta, Darvina i Henrija Edvardsa, Valas je odlučio da i on želi da oproba put u inostranstvo kao prirodnjak. 1848. Valas odlazi u Brazil brodom. Njegova namera je bila da prikupi primere insekata u Amazonskim prašumama i proda ih kolektorima nazad u Velikoj Britaniji. Nadao se da prikupi i dokaze o transmutaciji vrsta. Tamo se udružuje sa još dva prirodnjaka a kasnije nastavlja rad kartografisanja Rio Negro još četiri godine, skupljajuću uzorke i istražujući ljude i jezike na koje je nailazio, geografiju, floru i faunu.

Nakon povratka u Veliku Britaniju, Valas provodi 18 meseci u Londonu i živi od socijalne pomoći i prodaje primeraka iz Amazonije. Tokom ovog perioda, uprkos tome što je izgubio gotovo sve beleške iz svoje južnoameričke ekspedicije, uspeo je da napiše šest akademskih radova (koji su uključivali i čuveni "On the Monkeys of the Amazon") i dve knjige, nakon čega je napravio veze sa mnogim drugim naturalistima, a takodje i sa Darvinom.

Period od svoje 31 do 39 godine Valas provodi na Malajskom Ahipelagu (današnja Malezija i Indonezija), gde prikuplja oko 125,000 uzoraka od kojih je oko 80.000 vezano za insekte).Po povratku u Britaniju, opet upada u finansijske probleme. Njegovih problema je bio svestan i Darvin koji je pokušao da lobira i da mu pomogne da bude nagradjen državnom penzijom za svoje životno delo u nauci. 1881 konačno dobija prvu državnu penziju od £200 što mu pomaže da se stabililzuje i nastavi dalje sa radom.

Jedna od Valasovih illustracija sa Malajskog arhipelaga
 koja prikazuje leteću žabu koju je Valas otkrio

Valasova putovanja, sa druge strane, u potpunosti su zavisila od prodaje knjiga u kojima je opisivao svoje putešestvije i biljne i životinjske primerke na koje je nailazio i koje je prikupljao. Bio je to nesiguran život, često obeležen raznim tropskim bolestima koje su Valasa znale dovesti do same ivice smrti. Upravo u vreme dok je bolovao od jedne vrste malarije, došao je do teorije prirodne selekcije.

Ideja o prirodnoj evoluciji smatrana je subverzivnom i opasnom

Uobičajeno shvatanje nauke pretpostavlja da nove teorije nastaju strpljivim sakupljanjem činjenica. Naučnicima je, medjutim, potreban i neki početni intelektualni okvir kako bi te činjenice mogle da dobiju smisao. Napipavajući put ka konceptu prirodne selekcije, i Darvin i Valas su postali svesni da u okviru svake vrste postoji veliki broj varijacija. Tek im je, pored ostalog, čitanje knjige Tomasa Maltusa, Esej o principu populacije, pomogao da shvate da do evolucije može doći ukoliko su neke varijacije snalažljivije u borbi za opstanak od ostalih.

U to vreme društvene okolnosti su bile drugačije. U istoj knjizi Tomasa Maltusa (koja je na obojicu imala uticaja) iznošene su i tvrdnje da je siromaštvo neizbežno, budući da se populacija povećava eksponencijalno, a zalihe hrane samo aritmetički. Danas se takve tvrdnje smatraju pogrešnim jer ignorišu činjenicu da ljudsko društvo poseduje načine za stalno poboljšavanje sredstava za proizvodnju hrane.

Maltusova knjiga imala je svoju svrhu kao veoma korisno opravdanje čitavog niza reakcionarnih mera iz sredine 19. veka, poput ukidanja socijalne pomoći siromašnima i njihovog primoravanja na težak rad u radionicama. Darvin je Maltusovu knjigu čitao nakon što se vratio sa putovanja, a Valas je se setio dok je bio u delirijumu pod malarijom. Obojici je, ipak, značila kao intelektualna stimulacija – uvideli su da je borba za oskudne zalihe hrane ta koja će odlučiti koje će vrste ostvariti potomstvo, a koje će nestati.

Istoričari nauke su primetili da, iako je Darvin smatrao Valasove ideje suštinski kao svojim, bilo je razlike kako shvataju prirodnu selekciju. Darvin je isticao konkurenciju izmedju pojedinaca iste vrste koji teže da opstanu i da se reprodukuju, dok je Valas naglašavao pritiske iz okruženja koji vrste teraju da postanu prilagodjene svojoj lokalnoj sredini.

Valas je prirodnu selekciju jednom opisio i kao neku vrstu povratnog mehanizma :

"Akcija tog principa je ista kao kod centrifugalne sile na parnoj mašini, koji proverava i ispravlja sve nepravilnosti gotovo pre nego što one postanu evidentne. Na isti način ni jedna neuravnotežena pojava u životinjskom svetu ne može ikada postići bilo kakvu upadljivu veličinu, jer je bi sama sebe ugrozila i izumrla još u samom startu."

Uticaj na Darvina i objava knjige Poreklo vrsta 

I pored toga što je ideju o prirodnoj selekciji razradio već 30-tih godina XIX veka, Darvin ju je više od dve decenije držao podalje od očiju javnosti.  Bio je toliko nervozan zbog revolucionarne prirode svojih ideja da ih je mnogo godina držao u tajnosti. Ideja o prirodnoj evoluciji smatrana je subverzivnom i opasnom u ranom viktorijanskom društvu. U vreme dok je radnički pokret Čartista uznemirivao britanski poredak i u kom se revolucija širila po kontinentalnoj Evropi, bilo bi veoma opasno za društveno dobro situiranog Darvina da se na bilo koji način poveže sa tako radikalnim idejama. Ipak, 1958. godine, primio je Valasov rukopis što ga je podstaklo i nateralo da svoje teorije konačno i objavi.

Sa druge strane, Valas je bio neko ko je daleko manje brinuo o tome da li će uvrediti poštovano viktorijansko društvo, budući da je već imao posve radikalne poglede.  Valasovo pismo je za Darvina bilo poziv na budjenje. Kako je rekao svom prijatelju, geologu Čarlsu Lajelu:

„Da je Valas imao moj rukopis, ne bi mogao da napiše bolji tekst! ...Stoga bi sva moja originalnost, kolika god ona bila, bila uništena.“ 

Ipak, Darvin je bio džentlmen i gotovo spreman da Valasu prepusti prvenstvo. Nakon dogovora koji su im ugovorili Darvinovi prijatelji, Valasov rad i Darvinov neobjavljeni esej napisan 1844. u kom je izložio svoje osnovne ideje, zajedno su bili predstavljeni u Linejskom društvu, 1. jula 1858. Ipak, danas teoriju prirodne selekcije nazivamo darvinističkom, a ne valasističkom.

Čuvena Darvin – Valas medalja koju je izdalo
 Linejsko društvo na 50 godišnjicu objavljivanja
njihovih pisanja o prirodnoj selekciji

Darvinova knjiga je ubrzo nakon objave postala književna senzacija, do;ekana sa znatiželjom i gotovo odmah se rasprodala i postala internacionalni bestseler. Ključ njene popularnosti krio se u činjenici da je pisana veoma prostim, gotovo "narodskim" jezikom i čitljivim stilom, ali i u velikom broju dokaza i bogatstvu opažanja sveta prirode, koja je Darvin izneo kako bi podržala njegovu teoriju.

Neki biolozi prigovarali su u početku Darvinu da ne može dokazati svoje hipoteze. Drugi su kritikovali Darvinovu koncepciju o razvijanju različitih vrsta iz jedne. Medjutim, najžešći kritičari Darvinove teorije ubrzo je postala Crkva. Crkveni predstavnici su u Darvinu prepoznali ozbiljan problem, i oštro prigovarali da teorija o prirodnoj selekciji poriče uticaj Boga na stvaranje čoveka i da stavlja čoveka na isti nivo sa životinjama.

Zašto je Darvinova slava sve više rasla nakon njegove smrti ?

Ključni faktor je to što Darvin nije samo uspostavio teoriju prirodne selekcije, već je pokrenuo i globalni pokret koji je objavljivao i promovisao njegove ideje, čime je poveo revoluciju koja je oborila sve prethodne zastarele koncepcije o svetu.

Dve decenije koliko je Darvin radio na svojoj teoriji nisu bile potrošene uzalud. Darvin je uvek nešto opsesivno beležio i pisao. Jednom se u šali pohvalio svom prijatelju, botaničaru Džozefu Hukeru, kako je „potpuni pobednik kada je reč o čudnim i zanimljivim sitnim činjenicama“ koje se tiču prirodnog sveta. Međutim, njegova opsesija se pokazala kao dragocena kada je bilo potrebno ubediti druge u teoriju čija se prava vrednost krila upravo u detaljima.

Čini se da je Darvin takodje bio i veliki taktičar kada je bilo potrebno prisvojiti ljude za širenje njegovih ideja. Većinu života je proveo u svom domu u tihom seocetu Daun u Kentu, oslabljen misterioznom bolešću za koju neki veruju da je nastala usled tropske bolesti Čagas. Drugi smatraju da je u pitanju bio psihosomatski poremećaj, prouzrokovan Darvinovom nemogućnošću da izdrži teret iznošenja tako kontroverzne poruke svetu. Njegova izolacija je, medjutim, imala sasvim ruge razloge, budući da je svoju kuću pretvorio u središte društvene mreže koja je u jednom trenutku prodrla duboko u globalnu naučnu zajednicu. Darvin je, izmedju ostalog, pasionirano pisao pisma – za života je razmenio njih 14,000 sa oko 2,000 različitih ljudi. Prepiskom je sakupljao informacije kojima bi podržao svoju teoriju, ali je tim putem takodje i angažovao nove ljude širom sveta.

Jako je bilo važno i to što je Darvin oko sebe okupio grupu uglavnom mladih naučnika koji su vojevali intelektualne bitke u njegovo ime. Jedan od njih bio je i Tomas Haksli, mladić toliko strastven po pitanju Darvinove teorije da je priznao da je spreman da „ide na kolac“ ne bi li je odbranio. Upravo je Haksli, na pitanje biskupa Vilijama Vilberforsa da li preuzima majmunsko nasledje svojih baba i deda, odgovorio, sada već čuvenim rečima:

 „Radije bih potekao od majmuna nego se koristio skupim darovima da bih prikrio istinu.“

Haksli nije imao baš puno formalnog obrazovanja ali je zato za života naučio mnoge stvari koje je mogao. Postao je jedan od najboljih uporednih anatoma u kasnom periodu 19. veka. Radio je na beskičmenjacima, klasifikujući veze medju grupama o kojima se tada jako malo znalo. Kasnije je krenuo raditi i na kičmenjacima, takodje i na vezama izmedju majmuna i čoveka.

Tomas Haksli - engleski biolog i anatomist. 
Na fotografiji je imao 21 godinu.
Nakon uporedjivanja anatomije fosila dinosaurusa (Archaeopteryx i Compsognathus), zaključio je da su ptice evoluirale od male grupe dinsaurusa mesoždera, što je danas teorija široko prihvaćena u nauci.

Pokret okupljen oko Darvina je zapravio bio mnogo više od podržavanja naučne teorije – predstavljao je i izazov naučnom establišmentu. Pre izdavanja O poreklu vrsta, izučavanja prirodnog sveta vršili su mahom bogati amateri.

 Ljudi poput Hakslija predstavljali su novi soj srednjoklasnih profesionalaca, čiji je san bila naučna meritokratija, vrednovanje na osnovu naučnog rada i talenta, a ne na osnovu rodjenja ili novca. Borba za potvrdjivanje darvinizma omogućila je menjanje postojeće slike o nauci, zbacujući uticaj gospodskih naučnika. Činjenica da je tu borbu poveo seoski plemić koji je živeo lagodnim životom u izolaciji, još je jedna od mnogih ironija Darvinovog života.

Alfred Valas nikada nije imao dovoljno novca da postane gospodin-naučnik, ali se takodje borio za mesto u novoj naučnoj hijerarhiji. U tome nikada nije uspeo – nije imao stalan položaj niti u muzeju, niti u univezitetu ili u kakvoj drugoj akademskoj instituciji. U njegovom stremljenju mu svakako nisu pomagali radikalni stavovi koje je negovao po pitanju nacionalizacije zemlje ili ženskih prava, kao ni njegovo protivljenje ratu i imperijalizmu. Na kraju kada je zapao u finansijske probleme spasao se najvećim delom zahvaljujući Darvinu, koji je uspeo da mu isposluje državnu penziju u ime priznanja njegovog doprinosa nauci.

Valas je, verovatno delom iz zahvalnosti, na posletku prihvatio ulogu Darvinovog odanog pristalice, umesto da se prema njemu postavio kao rival. Izgleda, medjutim, da je postojalo iskreno medjusobno divljenje izmedju dvojice naučnika koje je onemogućilo bilo kakav rivalitet. Darvin je zasigurno bio svestan da su Valasova naučna dostignuća bila daleko veća od koautorstva teorije o procesu prirodne selekcije. Uključivala su i priznavanje važnosti prirodnih ograničenja u formiranju vrsta, kao i prepoznavanje boje kao faktora pomoću kog neke životinje ometaju grabljivice.

Spiritualizam, hipnoza, frenologija ...

Ostaje, medjutim, jedna bitna razlika izmedju Darvina i Valasa kada je reč o njihovim naučnim baštinama, a to su njihova shvatanja ljudske evolucije. U svojim prvim delima o evoluciji, i jedan i drugi su izbegavali pitanje o evoluciji same ljudske vrste. Darvin se prvi ustremio na taj problem 1871. godine, u knjizi Poreklo čoveka (engl. Descent of Man), u kojoj je tvrdio da su ljudi takodje plod prirodne selekcije.

Neobično je da se po ovom pitanju seoski plemić pokazao revolucionarnijim od socijaliste. I pored svojih radikalnih shvatanja po drugim pitanjima, Valas nikako nije mogao da se pomiri s idejom da je kompleksnost ljudskog uma nastala kao rezultat procesa vodjenog prirodnom selekcijom. Namesto toga je tvrdio da su spiritualne sile pomogle evoluciju čoveka, na šta je Darvin, pomalo zgrožen, uzviknuo: „Nadam se da nisi u potpunosti ubio i tvoje i moje dete!“

Valas se takodje bavio i frenologijom, naukom koje je proučavala oblik lobanje i na osnovu njega ukazivala na mentalne sposobnosti i karakterne osobine ličnosti. Frenologija se danas širom naučnog sveta smatra pseudonaukom. Na početku karijere eksperimentisao je i sa hipnozom gde je radio vežbe na studentima. 1865. godine Valas počinje aktivnije da istražuje spritualizam, smatrajući da verovanje mora imati neku vezu fizičkom realnošću, uporno je tražio dokaze.

Spiritualizam se u to vreme dopadao mnogim edukovanim Viktorijancima koji više nisu nalazili prihvatljivim stare tradicionalne religijske doktrine a sa druge strane su bivali nezadovoljni materijalističkim i mehanističkim pogledom na svet koji je polako nadirao. Medjutim, tadašnjim akademicima koji su razmatrali Valasove poglede na spiritualizam bilo je jasno da se on trudio da temi pristupa sa naučne osnove a ne sa filozofskog ili religijskog stanovišta.

Valas jeste prepoznao da su ljudska bića posve drugačija od bilo koje druge vrste, te da imamo sposobnost da učimo od prošlih generacija i razvijamo tehnologije pomoću kojih ćemo sve naprednije oblikovati sopstvenu sredinu. To nam je i omogućilo da razvijemo čuda moderne kulture – umetnost, književnost, muziku, kompjutere, genetski inženjering, svemirske rakete, da navedemo tek nekolicinu – i to u periodu u kom se naš biološki izgled veoma malo izmenio.

Ono što Valas nije shvatao je da su takve sposobnosti ipak mogle „nastati“ čisto materijalnom putanjom, tokom koje su se razvoj ljudske kulture i razvoj ljudskog mozga medjusobno pomagali, bez ikakve potrebe za božanskom intervencijom.

Revolucionar i začetnik borbe za zaštitu životne sredine

Nakon Darvinove smrti, evolucionističke teorije postale su ključno orudje u borbi protiv neznanja i sujeverja, zbog čega ih i danas mnogi na religioznoj strani smatraju "neprijateljskim". Sa druge strane, pak, ove teorije su često korišćene za opravdanje rasizma i imperijalizma, za napade na ženska prava, čak i za pravdanje kapitalistčke poslovne politike.

Valas se glasno protivio takvim zloupotrebama ideje o prirodnoj selekciji. Za razliku od onih koji su opravdavali imperijalistička širenja pričom o disciplinovanju i obrazovanju „divljaka“, Valas je tvrdio da su sva ljudska bića u osnovi jednaka. Suprotstavio je etiku „primitivnih ljudi“ na koje je na putovanjima nailazio „društvenom varvarizmu“ viktorijanske Engleske, kao i harmoniju s prirodom u kojoj su ti ljudi živeli uništavanju životne sredine u jeku industrijske revolucije. U doba svetske ekonomske krize, rata i globalnog zagrevanja, Valasova poruka ostaje u potpunosti savremena.

Mapa iz jedne od Valasovih knjiga iz 1876. godine koja predstavlja
 Orijentalni biogeografski region koji je on podelio na 5 manjih regiona. 

Valas je posvećeno radio i na biogeografiji i jedan medju prvima koji je još u 19. veku upozoravao na uticaj čoveka na prirodnu sredinu. U esejima "Tropical Nature" iz 1878. godine upozoravao je o deforestaciji i eroziji zemljišta koje ista uzrokuje, pogotovo u tropskim područjima sa jakim i obilnim padavinama. Upozoravao je i na masovno uklanjanje šuma radi uzgajanja kafe i Šri Lanki i Indiji. Takodje je spominjao i opasnosti od invazivnih vrsta koje nastaju kao posledice naseljavanja i kolonizovanja udaljenih ostrva Evropljanima.

Valasove knjige

Reference