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


Dokins: Seks, smrt i smisao života u tri epizode

Ukoliko nema Boga koji nas posmatra što bismo bili dobri prema drugima oko sebe ? Stari dobri Ričard Dokins u "Sex, death and the meaning of life" serijalu pita se može li nauka dati odgovore na ova velika pitanja koja su ranije poveravana religiji. On dotiče mnoge nezgodne teme vezane za stara religijska pravila koja omogućavaju podelu stvari na dobre i loše. Kada se ta pravila izgube kako će to uticati na Homo sapiensa ? Možemo li nam nauka reći nešto o tome šta znači biti "dobar" ili "loš" ? Šta nam može reći o prirodi morala ?


Kroz primere sa lemurima, tango igračima, pravima gejeva, intervje sa naučnicima (kao što je Steven Pinker), Dokins pokušava da dublje zagazi u biologiju moralnog ponašanja izgradjenu tokom naše evolucione prošlosti i naravno sve to pojednostavi i prilagodi prosečnom gledaocu, što se mora priznati nije ni malo lak zadatak.

Pored ostalog, on istražuje i stvari kao što su rituali koji okružuju čin parenja, zatim osećaj gadjenja i tabue. Ukratko, jedan od njegovih zaključaka je da nas naša evoluirana čula za empatiju izgleda čine mnogo moralnijima nego što mislimo. Čak i onda kada religijske "obzervacije" nema.

Ne zaboravite da uključite engleske titlove (pošto naših još nema), lakše je za praćenje.