Knjiga: Zašto je evolucija istinita? - Jerry A. Coyne; Mitovi o "slučajnosti" u evoluciji i odnos sa inteligentnim dizajnom

Jerry Coyne, profesor biologije sa Univerziteta u Čikagu, i autor popularnog i istoimenog bloga  objavio je veoma edukativnu knjigu pod nazivom "Zašto je evolucija istinita ?". Danas možda niko više ne bi razmišljao o pisanju knjige sa dokazima da li postoji atom, ili zamislite nešto poput naslova "Da li se Zemlja vrti oko Sunca?". Pa zašto nam je onda kada je i evolucija toliko puta obrazložena i svakodnevno prisutna, i kada čini okosnicu moderne biologije, genetike i medicine, i dalje potrebna knjiga "Zašto je evolucija istinita" ?

Verovatno zato što je situacija sa evolucijom mnogo drugačija. Nijedna druga oblast nauke nije predmet takvog obima nerazumevanja i takvog namernog dezinformisanja. Evolucija je izuzetno osetljiva tema za nas Homo sapiense jer nas dovodi licem u lice sa onim ko smo i koliko smo duboko povezani sa životinjama, biljkama i bakterijama, kao i sa milionima generacija živih bića koja su nekada živeli na ovoj planeti​​. Previše često pominjanje evolucije nekad proizvodi anksioznost i konfuziju, Coyne u svojoj knjizi pokušava da eliminiše tu konfuziju i ujedno izvlači zapanjujući spektar savremenih dokaza koji podržavaju evoluciju. Ova knjiga pokazuje da je evolucija ništa drugo do - činjenica. Činjenica koju treba prihvatiti bez ikakvog straha.

Preuzmi knjigu,  330 strana

Iako sam naziv možda više podseća na propagandu a ne na naučnu literaturu, razlog je taj što Coyne pokušava trgnuti i onaj deo hrišćanske publike koji se i dalje žestoko protivi evoluciji. Takodje, potrebno je razumeti i naučni koncept istine - sva naučna istina je privremena i podložna promeni u svetlu novih dokaza. Ne postoji zvono za uzbunu koje će naučniku dati informaciju da je pogodio cilj niti da je stigao na krajnje odredište.  Zaista, teorija evolucije, kao što se u knjizi može videti, ne razlikuje se od bilo kojeg drugog naučno-teorijskog okvira, i kao takva je predmet stalne modifikacije i promena kako se nove stvari otkrivaju i uče.

Širina i jasnoća objašnjenja kojima autor potkrepljuje evoluciju je impresivna. Hrišćani koji su čak i minimalno zainteresovani za nauku bi joj trebali dati šansu, ili kako on to kaže - pažljivo molitveno razmišljanje. Knjiga je korisna i za rešavanje iskrivljenih i uobičajenih mitova koji su karakteristični za hrišćansku diskusiju teorije evolucije. U prvom delu on razmatra neke od ključnih mitova i ukazuje kako jedino rasprava može da pomogne kreacionistima da dobiju preciznije razumevanje o tome šta evolucija kaže i šta zaista govori. U nastavku smo izdvojili neke od tih mitova.

Mit: Sve u evoluciji se odvija slučajno

Kreacionisti (ali i dobar deo ateista) često karakterišu evoluciju kao da isključuje Boga, jer su navodno varijacije koje čine srce evolucione teorije zapravo "slučajne" i "neplanirane". Oni koriste takve termine da bi ukazali na to da nikakav "viši" plan ne uzrokuje niti upravlja genetskim varijacijama. Medjutim, kako objašnjava Coyne  termin 'slučajno' ovde ima specifično značenje koje je često pogrešno shvaćeno, čak i kod biologa. Ono što jeste je da se mutacije dešavaju - bez obzira na to da li će biti korisne za pojedinca ili ne.Priroda nekad greši i to je činjenica. Nekada (izuzetno retko) neke od tih grešaka mogu pružiti poboljšanja na organizmu ali u većini slučajeva takve greške su neutralne ili štetne.

Uzmimo analogiju sa igrama na sreću. Kockice se bacaju i odredjena kombinacija će doneti dobit kockaru. Ipak, postoji osnovni skup prirodnih zakona i uzroka koji vode do toga zašto su kockice pale baš na taj način, ali ipak kad govorimo o bacanju kockica mislimo na ishod kao slučajan ili neusmeren. Slično tome, postoje uzroci zbog kojih je odredjeni potomak u populaciji organizama dobio neke posebne genetske varijacije u odnosu na ostale.

Zaista, biološki pojam slučajnih mutacija ili neplaniranih mutacija čak ne isključuje Boga kao mogući uzrok takvih varijacija. Biolozi pod tim terminima samo ukazuju na to da su osnovni uzroci ostaviljeni kao otvoreni prema evolucionoj teoriji, jer mehanizam poput prirodne selekcije može da radi sa bilo kojim varijacijama koje su mu dostupne, bez obzira da li su te genetske razlike posledica pogrešnog genetskog kopiranja, kosmičkih zraka ili Boga.

Tipično je za kreacionističke tvrdnje da sve što u evoluciji postoji pridaju - slučajnosti. Nasuprot tome, autor ističe, da iako čak u tehničkom smislu sama varijacija u organizmu nije slučajna (na samom dnu je barem uzrokovana fundamentalnim zakonima fizike, elektromagnetnim interakcijama medju atomima koji dalje utiču na organske molekule, itd), filtriranje te varijacije prirodnom selekcijom koje će proizvesti adaptacije očigledno nije slučajno (str. 119). Varijacije koje je neki organizam primio su indiferentne prema samim potrebama tog organizma, ali filtriranje štetnih varijacija je sve - samo ne slučajno. Tim filtriranjem prirodna selekcija omogućava opstanak i dalju reprodukciju, što svakako nije slučajan ishod.

Mit: Evolucija radi isključivo kroz prirodnu selekciju i slučajne varijacije

Većina hrišćanskih kreacionističkih autora često će u svojim argumentima protiv evolucije koristiti tvrdnje da evolucija koristi isključivo prirodnu selekciju koja deluje na slučajne varijacije i tako kreira biološke promene. Ovo je opet preterano usko vidjenje evolucije, koje je možda u velikoj meri inspirisano i nekim ateistima koji su često opisivali evoluciju da funkcioniše samo kroz prirodnu selekciju. Iako autor takodje fokusira svoja objašnjenja prvenstveno na prirodnoj selekciji, on posebno naglašava da postoji mnogo toga više u evoluciji nego što je "prirodna selekcija koja deluje na slučajnim varijacijama" (npr. str 3, 13, 122-124, 170, 177).

Darvin je takodje tvrdio da je prirodna selekcija najvažniji mehanizam evolucije, ali je naglasio da postoje i drugi mehanizmi, medju njima i jedan mnogo bitan  (npr. seksualna selekcija). Savremeni evolucioni biolozi takodje istražuju komponente evolucije van opsega prirodne selekcije. Genetički drift, na primer, je važna komponenta u evolucionoj teoriji (posebno na molekularnom nivou). Eksaptacija (engl. exaptation) je još jedna važna komponenta u proizvodnji novih struktura sa novim funkcijama.

Dešava se kada funkcija, koja se prvobitno prilagodila tokom prirodne selekcije, dobije sasvim novu ulogu a onda nastavi dalje sa prilagodjavanjem u odnosu na onu početnu funkciju. Jedan primer bi bio perje. Danas je poznato da je većina dinosaurusa mesoždera (teropoda) u koje spada recimo Deinonychus, Velociraptor ali i čuveni  T. rex  bila prekrivena perjem. Perje je verovatno nastalo pod pritiskom prirodne selekcije usled  potrebe bolje toplotne regulacije telesne temperature.

Yutyrannus (u prevodu tiranin sa perjem) je rod tiranosaurusa koji je pronadjen u predelu Kine.
Predstavlja jedan od najvećih fosila dinosaurusa i direktan dokaz da je bio prekriven perjem.

Fosilni zapisi govore da se dinosaurusi prekriveni perjem pojavljuju dosta ranije pre pojave letećih bića. Vrlo je verovatno da je perje eksaptacijom upotrebljeno kasnije za letenje (naravno i letenje ima svoje faze razvoja koje mu prethode). Suština je da je perje dobilo potpuno drugačiju funkciju od svoje prvobitne (grejanje tela) koju je steklo prirodnom selekcijom. Dalje, funkcija perja koje se koristi za letenje se nastavlja opet oblikovati pod selektivnim pritiskom u cilju ostvarivanja preciznije aerodinamike i boljih letačkih performansi.

Mit: Evolucija uvek optimizuje

Skoro sva hrišćanska kritika evolucije usmerena je na ekstremno naglašavanje optimizacije u evoluciji. Prirodna selekcija deluje tako da optimizuje karakteristike vrsta prema njihovom specifičnom okruženju. Medjutim, već duže vreme je poznato da ovakvo tumačenje evolucije ima ozbiljne nedostatke (ovo je inače jedan od razloga zašto je većina svih kreacionističkih i ID napada na evoluciju neubedljiva). Podsetimo se da "prirodna selekcija ne daje savršenu optimizaciju, već samo poboljšanja nad onim što je bilo ranije", više o ovome na strani 13.

"It produces the fitter not the fittest"

Darvin je takodje tvrdio da evolucija ne optimizuje osobine organizama. Umesto toga, on je naglašavao iznova i iznova da evolucija proizvodi samo "dovoljno-dobra" rešenja koje će datom organizmu omogućiti život u odredjenoj ekološkoj niši. Na primer, recimo da neki organizam prilikom rodjenja dobije blagu diferencijalnu prednost u reprodukciji u odnosu na ostale jedinke. Takva (gotovo neprimetna) prednost može biti sve što je potrebno organizmu da ostvari uspešnu penetraciju u svojoj ekološkoj niši, bez ikakve dalje potrebe za modifikovanjem ili optimizovanjem.

Mit: Evolucija je konstantno poboljšanje organizama

Još jedna česta zabluda evolucije u hrišćanskim krugovima je da se organizmi konstantno poboljšavaju tokom evolucije. Coyne lepo pojašnjava da evolucija ne mora nužno značiti da se organizmi stalno poboljšavaju (npr., str.  4, 13, 131-136). I sam Darvin je tvrdio da evolucija gradi rešenja koja su  dovoljno-dobra za preživljavanje u svojim ekološkim nišama a ne podobavezno i bolja od prethodnih. Tačnije, ništa u teoriji evolucije ne podrazumeva obavezno napredovanje od jednostavnih ka složenim oblicima života ili od nižih ka višim oblicima života. Najbolji primer su organizmi koji se i dan danas nisu bitnije menjali.

Ono što evolucija proizvodi su različiti životni oblici (diverzifikacija) od kojih je svaki prilagodjen da opstaje i da se reprodukuje u svom specifičnom okruženju. Ukoliko je organizam tako prilagodjen i ukoliko nema krupnijih promena u njegovom okruženju, takav organizam se neće bitnije "poboljšavati". Zbog toga i ne čudi što danas imamo ekosisteme gde su evolucioni pritisci minimalni (npr. ajkule koje se nisu značajnije promenile u zadnjih 25 miliona godina). Sa druge strane, u ekološkim nišama gde su evolucioni pritisci visoki, kao što je imuni sistem ljudskog organizma u kombinaciji sa širokim repertoarom antibiotika koje smo proizveli, možemo očekivati da vidimo brze promene u mikroorganizmima koji izazivaju bolesti, a to se upravo i dogadja (npr., str 130-132) . Štaviše, ne postoji ništa u evolucionoj teoriji što podrazumeva da vrsta ne može da "deevoluira" iz složenijeg ka jednostavnijim oblicima, ako je to ono što će joj omogućiti bolju prilagodjenost u datom okruženju. Primer su organizmi (najčešće crvi) koji postepeno mogu da izgube svoje oči nakon što duži niz generacija naseljavaju tamne pećine ili muljevita dna reka ili jezera. Čulo vida je energetski skup organ i posedovanje istog ukoliko živite u mulju ne daje vam apsolutno nikakvu prednost.

Slično tome, ne postoji ništa u evolucionoj teoriji što podrazumeva da su preci nekih vrsta u prošlosti trebali biti istrebljeni i dovedeni do izumiranja od strane njihovih "poboljšanih" potomačkih vrsta (iako danas imamo i previše takvih pojednostavljenih hrišćanskih kritika evolucije gde se često govori o nekakvoj vrsti zamene starog sa novim). Da li će se to dogoditi, zavisi pre svega od toga da li će predak i potomak ostati da naseljavaju iste ekološke niše i da li će postati jedan drugom konkurencija unutar svog staništa. Ukoliko se dogodi da potomci razviju osobine koje im omogućavaju da iskoriste različite resurse unutar svoje ekološke niše (one koje ne koriste njihovi preci) nema razloga da se očekuje da će predačka vrsta izumreti, pa čak niti da će biti dovedena blizu izumiranja.

Šta Coyne kaže o inteligentnom dizajnu (ID) ?

Na mnogim mestima on ističe suprotnosti izmedju teorije evolucije i inteligentnog dizajna (ID).Na primer, nauka je utvrdila da izumrle vrste predstavljaju preko 99% svih vrsta koje su ikada živele na Zemlji. To predstavlja ogroman problem za teorije inteligentnog dizajna. Ne izgleda baš tako inteligentno da dizajnirate milione vrsta koje su predodredjene da izumru i da budu zamenjene ostalima od kojih će ogromna većina takodje izumreti i nestati.

Dalje, brojni su primeri "nesavršenog dizajna", neki od primera su ptica kivi koja ima potpuno beskorisna krila. Ovde bi se mogle dodati još mnoge vrste ptica neletačica,  Afrički noj je takodje ptica neletačica. Pored njega tu je južnoamerička rea, australijski emu i naravno pignvini. Možda najbizarniji je novizelandski kakapo, debeo papagaj koji je neletač a koji živi uglavnom na terenu i oostao je veoma ugrožen jer je lak plen za mačke. Sve ove ptice neletačice imaju krila. Kod nekih (kao što je ptica kivi)  krila su veoma mala, svega par centimetara i gotovo neprimetna pod perjem, njena krila nemaju apsolutno nikakvu funkciju i postoje samo kao evolucioni ostaci.

Novozelandska ptica Kivi (Apterygidae),   krila su joj veoma mala,
skrivena pod perjem i potpuno nefunkcionalna

Dok kod drugih, kao što je noj, krila su dobila novu upotrebu. Kod pingvina su takodje pradavna krila evoluirala u peraja, što ptici omogućava da pliva pod vodom i to neverovatnom brzinom. Ono što je bitno, sve ove ptice neletačice imaju potpuno iste kosti koje možemo naći i na krilima kod ptica koje mogu da lete. A to je zato što krila neletačica nisu proizvod namernog i inteligentnog dizajna već evolucije. Uostalom, niti ima posebnog razloga da bi Tvorac koristio potpuno iste kosti na krilima koja lete i na onima koja ne lete, uključujući ovde i kosti peraja.

Medjutim, pristalice inteligentnog dizajna uvek potežu isti argument kada brane ove zakržljale organe. Oni će reći : "Ovi organi nisu beskorisni, oni imaju funkciju!" , ili još češće, "Oni nisu nepotrebni, možda mi još nismo otkrili njihovu pravu ulogu". Tvrdeći ovakve stvari, oni zaprave ne primećuju da potpuno promašuju poentu. Evoluciona teorija nigde ni ne kaže da zakržljali organi nemaju nikakvu funkciju. Organ je zakržljao, ne zbog toga što je on nefunkcionalan već zato što više ne obavlja onu funkciju za koju je evoluirao. Tu postoji bitna razlika. Autor detaljnije objašnjava i kako su neke ptice uopšte izgubile krila i kako je taj proces tekao.

Takodje objašnjava i ostale primere zakržljalih organa. Tu su i kitovi sa zakržljalim karlicama, a tu je i povratni grkljanski živac (engl. recurrent laryngeal nerve) (str. 81-85).

Dalje, autor ovde polako ulazi i u oblast teologije. Objašnjavajući kako pristalice inteligentnog dizajna najčešće izbegavaju pokušaje da identifikuju samog "Dizajnera" , zapravo oni njega uvek vide i opisuju tražeći Boga a ne bilo kakvog drugog visoko-inteligentnog dizajnera. Coyne otvoreno identifikuje ovu vezu i tumači je kroz realne primere.

Odnos kreacionizma i evolucije na početku 21. veka

Ako su ljudi samo jedan od mnogobrojnih rezultata prirodne selekcije, možda uopšte i nismo toliko specijalni koliko mislimo? Možete da zamislite zašto ovo pitanje toliko pogadja mnoge ljude koji misle da smo nastali na poseban i drugačiji način a ne od životinja. Da li naša egzistencija ima ikakvu svrhu ili smisao koji nas razlikuje od drugih bića? Za evoluciju mnogi misle da ugrožava moral. Ako, nakon svega, mi jesmo ništa drugo osim zveri, zašto se onda ne bismo i ponašali kao zveri? Šta nas to može držati moralnima ako nismo ništa više od majmuna sa malo većim mozgom? Ni jedna druga naučna naučna teorija ne doživljava tako jak psihološki otpor.

Jasno je da je najveći deo ovog otpora potiče uglavnom od religije. Vi možete naći religiju bez kreacionizma, ali nikada, nećete naći kreacionizam bez religije. Mnoge religije ne samo da smatraju ljude posebnim, već oštro negiraju evoluciju tvrdeći da smo mi, kao i druge vrste, bili predmet trenutnog stvaranja od strane božanstva. Iako su mnogi religiozni ljudi ipak pronašli način da u svojoj glavi pomire nekako evoluciju sa svojim duhovnim verovanjima, takvo pomirenje na žalost nije moguće ako želite da se doslovce pridržavate opisa stvaranja onako kako ga opisiju neke religije.

Zbog ovoga je otpor prema evoluciji i dalje veoma jak, pogotovo u SAD i Turskoj, gde su uticajna fundamentalistička verovanja. Statistike najbolje pokazuju koliko jak otpor smo u stanju da pružamo  prihvatanju sasvim jednostavnih i očiglednih naučnih činjenica o evoluciji. Uprkos obilju neoborivih dokaza evolucije iz godine u godinu ankete pokazuju da su recimo Amerikanci, posebno depresivno sumnjičavi prema ovoj grani biologije. Godine 2006, na primer, anketa sprovedena na odraslim osobama u 32 države SAD zatražila je da odgovore na tvrdnju, "Ljudska bića, kao što znamo, razvila su se iz ranijih vrsta životinja", odgovor je trebao biti jedan od 3 moguća : smatram da je istina, nije istina ili nisam siguran.

Svega 40% ispitanika - četiri od deset ljudi - je reklo da smatra da je izjava istinita (što je 5% manje u odnosu na 1985. godinu). Ova brojka je gotovo slična sa brojkom onih koji se ne slažu i koji smatraju da je izjava lažna (39%). A ostalih, 21%, jednostavno nisu sigurni. Ovo postaje još zanimljivije kada uporedimo ove statističke podatke sa onima iz drugih zapadnih zemalja. Od ukupno trideset i jedne nacije, jedino Turska, koja je prepuna verskog fundamentalizma, rangirana je niže u prihvatanju evolucije (25% prihvata, 75% ne prihvata). Evropljani, s druge strane, imaju mnogo bolji rezultat, sa preko 80% Francuza, Skandinavaca i Islandjana koji smatraju evoluciju kao istinitu. U Japanu, 78% ljudi se slaže da je čovek evoluirao.

Medjutim, kod evolucije se ne radi o pukom odlučivanju da li je ona istinita ili nije. Da bi čovek bio u stanju da odgovori na to pitanje on mora imati barem neko osnovno predznanje o njoj i šta one uopšte predstavlja. Problem je što evoluciija u nekim zemljama sveta (medju kojima je i SAD) nema čak ni tu mogućnost, ona je nekada branjena da se predaje u državnim školama. Skoro dve trećine Amerikanaca smatra da ako se evolucija predaje u školskim učionicama, onda bi trebao i kreacionizam. Nije iznenadjujuć toliki broj Amerikanaca koji smatra da je ona neistinita ako uzmemo samo u obzir da 12% (jedan od osam) ljudi misli da se evolucija treba učiti bez pominjanja kreacionizma kao nekakve alternative.

Iznenadjuje i to što se takav princip "učiti u školi i jedno i drugo" postepeno širi i na ostale zemlje, uključujući Nemačku i Veliku Britaniju. Primera radi, u Velikoj Britaniji, 2006. godine u anketi BBC-a  2.000 ljudi je upitano da opiše svoje vidjenje o tome kako se život formirao i razvio. Dok 48% prihvata evolucioni pogled, 39%  se opredelilo za kreacionizam ili inteligentni dizajn (ID), dok 13% ne zna. Više od 40% ispitanika smatra da bi se kreacionizam ili inteligentni dizajn trebalo učiti na časovima nauke u državnim školama. To više uopšte nije toliko daleko od statistike u SAD. Danas, neke škole u ​​Velikoj Britaniji predaju inteligentni dizajn kao alternativnu opciju evoluciji.

Uz evangelističko hrišćanstvo koje stiče uporište u kontinentalnoj Evropi, i muslimanskog fundamentalizma koji se širi kroz bliski istok, kreacionizam i dalje stiče dosta novih pristalica. Ono što je ironija, kreacionizam je čak osnovao uporište i na arhipelagu Galapagos. Tu, na samom zemljištu koje simbolizuje evoluciju, na čuvenim ostrvima koja su inspirisala Darvina, sada postoji adventistička škola i predaje naučno neutemeljenu kreacionističku biologiju deci razne veroispovesti.

Pored njenog sukoba sa fundamentalističkim religijama, mnogo konfuzije i nerazumevanja okružuje evoluciju zbog jednostavnog nedostatka svesti o težini i raznovrsnosti dokaza. Nesumnjivo je da neki ljudi jednostavno nisu zainteresovani. Ali kako autor tvrdi postoji i drugi problem, to je nedostatak informacija. Mnogi od njegovih kolega biologa su neupućeni u mnoge linije evolucionih dokaza, čak i većina studenata, koji su navodno saznali za evoluciju još u srednjoj školi, i dolaze na kurseve, ne znaju gotovo ništa o toj centralnoj teoriji biologije. Uprkos široko rasprostranjenom kreacionizmu i njegovom nedavnom potomku, inteligentnom dizajnu, popularna štampa ne pruža gotovo nikakvu pozadinu zašto naučnici prihvataju evoluciju. Nije ni čudo, da mnogi ljudi postaju plen retorike kreacionista i njihovog namernog demoniziranja Darvinizma.

Iako je Darvin bio prvi koji je sastavio i prikupio dokaze za teoriju evolucije, od njegovog vremena naučna istraživanja su strahovito odmakla. U Darvinovo vreme DNK još nije ni bila otkrivena, a danas ta ista DNK otkriva okeane novih i novih dokaza koji dokazuju da je evolucija još u toku. U ovoj knjizi se prepliću mnoge teme iz naučnog rada na polju genetike, paleontologije, geologije, molekularne biologije, anatomije, i razvojne biologije koji ukazuju na "neizbrisiv pečat" evolucije, pečat koji je prvi predložio Darvin a što je jedan od ključnih razloga zašto je njegovo ime toliko pominjano danas.

Seksualna selekcija i genetika

Poglavlja 5, 6 i 7 pokrivaju klasične neontološke argumente (neontologija je oblast biologije koja se za razliku od paleontologije ne bavi bavi pradavnim organizmima, već onima koji danas postoje, tj. skorašnjim organizmima). Ti argumenti obuhvataju argumente iz genetike, teorije nastanka vrsta, i brojne dokaze koje su biolozi dokumentovali u proteklom veku. To je prava snaga ove knjige, jer Coyne i jeste specijalista u ovim oblastima, i ovde se zaista pokazuje njegovo poznavanje "terena". Medju ovim temama je i provokativna rasprava o tome "kako seks upravlja evolucijom", ažuriranje i dopuna argumenata klasične seksualne selekcije koju je Darvin prvi put predstavio, a koja je posebno pojačana radovima genetičara koji su otkrili koliko važan uticaj imaju seksualne rekombinacije na genetičke varijacije i specijacije.

Pretposlednje poglavlje se bavi pitanjem koje najviše uzbudjuje kreacionistički pokret - ljudskom evolucijom. Coyne predstavlja kratak ali jasan pregled svih dokaza iz ljudske anatomije, paleontologije i genetike koje čine našu vezu sa životinjskim carstvom (a naročito carstvom velikih majmuna).

U svom završnom poglavlju, "Evolution Redux" Coyne razmatra neke od glavnih implikacija evolucije, od filozofskih razloga zašto naučnik može reći "evolucija je istinita," do sasvim novih polja evolucione psihologije, sa implikacijama evolucije za širi pogled na svet. Neka vas ne iznenadi što često voli da ubacije kreacionističke tvrdnje unutar poglavlja jer ne samo da želi da raskrinkava većinu njihovih argumenata, već pažljivo uverava čitaoca da sam dodje do zaključka nakon ogromne količine jakih dokaza da se evolucija zaista dogodila. Kao zaključak izdvojićemo pasus sa 222 strane :

Every day, hundreds of observations and experiments pour into the hopper of the scientific literature… and every fact that has something to do with evolution confirms its truth. Every fossil that we find, every DNA molecule that we sequence, every organ system that we dissect supports the idea that species evolved from common ancestors.

Despite innumerable possible explanations that could prove evolution untrue, we don’t have a single one. We don’t find mammals in Precambrian rocks, humans in the same layers as dinosaurs, or any other fossils out of evolutionary order. DNA sequencing supports the evolutionary relationships of species originally deduced from the fossil record.

And, as natural selection predicts, we find no species with adaptations that benefit only a different species. We do find dead genes and vestigial organs, incomprehensible under the idea of special creation. Despite a million chances to be wrong, evolution always comes up right. That is as close as we can get to a scientific fact.

Sve u svemu, Coynova knjigica ima predivno uravnotežen pristup čitaocima, blaga i bez bespotrebnog napadanja kreacionizma, smireno i edukativno štivo za nekoga ko još možda sedi na ogradi izmedju evolucije i kreacionizma. Naravno, kreacionisti će verovatno mrzeti knjigu  (sudeći po brojnim komentarima širom interneta, mnogi su već pokušali da diskredituju autora i slično). No, bez obzira na sve, za nekog čiji um još nije zamagljen verskom dogmatikom knjiga može biti i više nego korisna.

Srpasta anemija: Fascinantna priča o tome kako čak i najmanja mutacija na genu uz prirodnu selekciju može uzrokovati krupne promene na ljudskoj vrsti

Kad se otprilike pre nekih 150,000 godina Homo sapiens krenuo raseljavati van Afričkog kontinenta, šireći se postepeno po svim kontinentima, nailazio je na mnoge izazove. Krećući se iz vrućih i suvih afričkih savana, populacija se prilagodjavala selektivnim pritiscima lokalnih uslova na koje je nailazila. Generacije su postepeno menjale i fiziologiju i spoljašnji izgled. Neke od tih promena su na primer boja kože, koja je postajala svetlija nakon života u predelima sa manje sunca (Lamason et al., 2005). Populacije čiji su članovi pili mleko domaćih životinja zadržavale su veću sposobnost probavljanja laktoze i u odraslom dobu. Ovo je bila karakteristika, koju su populacije u čijoj ishrani nije bilo mleka, gubile ubrzo nakon detinjstva (Tishkoff et al., 2007).

Jedna od takvih posledica selektivnog pritiska je i priča o srpastoj anemiji i otpornost na malariju koju ćemo ovde pokušati opširnije i detaljnije opisati. Priča je malo duža ali fascinantna jer pre svega govori o tome kao jedna ista mutacija ne genu može istovremeno biti i pogubna i korisna, sve s obzirom na date uslove iz okruženja.

Priča kreće prvo od genetskih mutacija. Podsetimo se ukratko, mutacije su promene u genetskom kodu, do kojih može doći na mnoge načine, recimo kada se ćelija deli pa jedna ili više od milijardi baza unutar DNK bude nepravilno iskopirana, ili se DNK ošteti tokom života ćelije, kroz spoljne otrove ili UV zračenje, itd. Iako su naše ćelije razvile sistem kontrole da do takvih grešaka ne dodje, nekada čak i ti sistemi znaju da otkažu i izazovu grešku. Priroda nekad greši - to je fakat. Nekada (izuzetno retko) neke od tih grešaka mogu pružiti poboljšanja na organizmu ali u većini slučajeva takve greške su neutralne ili štetne.

SNP i varijacija na jedinkama iste vrste
kao posledica promene jedne nukleobaze

Mutacije na samim genima mogu biti veoma štetne, mnoge od njih su letalne (smrtonosne). Razlog je taj što geni utiču na ekspresiju različitih karakteristika organizma preko biohemijskih procesa. Nekada gen može bitno promeniti svoju ekspresiju bez obzira što je mutacija takva da se sastoji od promene bukvalno jedne nukleobaze koja se vezala na pogrešno mesto unutar DNK. Recimo, umesto jednog slova T (Timin) dodje A (Adenin) ili se umesto jednog G (Guanin) vezao C (Citozin).

Šta je to srpasta anemija i kako uopšte nastaje?

Tako zamenjena slova (tj. nukleobaze) na genima mogu putovati veoma dugo kroz generacije. Naučnici ih nazivaju i kao SNP (Single Nucleotide Polymorphism) što predstavlja lokaciju na DNK gde se bukvalno jedno slovo razlikuje od osobe do osobe. Neki SNP su povezani i sa varijacijama na različitim ljudskim fenotipima.

Jedan takav SNP putuje i dan danas kao recesivan gen koji uzrokuje ozbiljnu promenu na hemoglobinu koja kod ljudi uzrokuje da njihova krvna zrnca poprime srpasti oblik i kao takva zagušuju krvne sudove. Bolest poznata kao srpasta anemija (engl. Sickle Cell disease) koja spada u grupu krvnih bolesti, iliti hemoglobinopatija - kako bi to rekla savremena medicina.

Jedna pogrešan nukleotid na genu za hemoglobin čini da umesto normalnog hemoglobina (HbA)
dobijemo hemoglobin S (HbS) koji izaziva srpasti oblik eritrocita.

Kako to gen modifikuje hemoglobin ?

Hemoglobin je, kao što znamo, ključan za život nas kičmenjaka. On se nalazi u našim crvenim krvnim ćelijama  (eritrocitima) i služi da prenosi kiseonik kroz našu krv do ostalih ćelija tela. Razlog zašto baš hemoglobin omogućava prenos kiseonika leži u njegovoj hemijskoj sposobnosti da pravi labave i reverzibilne veze sa atomima kiseonika. Litar krvi u proseku ima oko 140-160g hemoglobina, a svaki gram vezuje oko 1,34 ml kiseonika.

Normalan hemoglobin naziva se i kao HbA (hemoglobin A), i unutar krvne ćelije postoji kao više rasutih jedinica. Za razliku od njega, mutirani hemoglobin koji izaziva srpastu anemiju naziva se HbS. Hemoglobin S ima osobinu da, kada padne koncentracija kiseonika u krvi (odnosno pH vrednost krvi), krene da se kristalizuje u eritrocitima. To utiče na eritrocite tako da počnu da dobijaju srpast (izdužen) izgled i time postaju veoma podložni hemolizi. Ovaj proces je reverzibilan, što znači da se eritrociti vraćaju u prvobitno stanje kada se pritisak kiseonika u krvi poveća.

Medjutim, u fazi dok su eritrociti srpastog oblika, bolesnik sa srpastom anemijom ulazi u začarani krug, gde nizak pritisak kiseonika izaziva pojavu još više srpastih eritrocita (što počinje da dovodi do njihovog raspadanja), a to izaziva još veći pad koncentracije kiseonika u krvi, što dalje vodi do tromboze i infarkta.

Ono što je posebno nezgodno, bolest se ne ispoljava odmah po rodjenju, zbog prisustva hemoglobina F (HbF) u eritrocitima. Šta je sad HbF ?  Naziva se i kao fetalni hemoglobin (jer je prisutan samo u ranom periodu nakon radjanja) ima zaštitnu ulogu jer sprečava taloženje HbS. Pa novorodjenčad ne pokazuju znakove bolesti, sve dok HbF polako ne nestane, tj. dok ga ne zameni HbS, a tada se počinju javljati prvi simptomi srpaste anemije. Stoga, većina bolesnika umre još u mladalačkom dobu.

Zašto se ova štetna mutacija zadržala ovako dugo u fondu gena ? 

Koliko god da je ova genetska bolest pogubna, ispostavlja se da je srpasta anemija i dalje prisutna. Prema onome što znamo o evolucionim mehanizmima, tako mala DNK promena koja izaziva toliko opasnu bolest organizma trebala bi odavno biti eliminisana prirodnom selekcijom i uklonjena iz fonda gena populacije. Ali istraživači su otkrili da SNP koji izaziva srpastu anemiju kruži već hiljadama godina.

Ti rezultati, plus činjenica da je bolest uglavnom prisutna kod ljudi čiji su preci živeli u oblasti subsaharske Afrike, Indije i bliskog istoka ( od 0,3 do 1% zapadnoafričkih crnaca i američkih crnaca oboleva) navelo je naučnike  (još sredinom 20. veka) da razmotre da li gen koji uzrokuje srpastu anemiju daje i neku korist ljudima koji žive u ovim regionima ? Naučnici su još odavno otkrili da je ta evoluciona korist (benefit) - otpornost na malariju. Podsetimo se činjenice, da iako je uzrok malarije otkriven još 1907. (vojni lekar Louis Alphonse) i dan danas u svetu svake godine malarijom se zarazi oko 300 - 350 miliona ljudi, od čega 1,3 miliona umre.

Ženka komarca Anopheles stephensi ujedom prenosi
parazit Plasmodium  koji uzrokuje bolest ljudske malarije

Do danas je otkriveno oko 3,5 hiljade vrsta komaraca na planeti, grupisanih u 41 rod. Ljudska malarija se prenosi samo ženkama komarca iz roda Anopheles. U rodu Anopheles postoji oko 430 vrsta, ali samo 30-40 od njih prenosi malariju. Te vrste se nazivaju i kao "vektorske" za malariju.

Većina slučajeva malarije se dogadja u tropskim krajevima, posebno u subsaharskoj Africi. Uzročnik malarije je parazitski organizam Plasmodium, to je protozoa koja je evoluirala tako da joj je potreban domaćin da obavlja svoj veoma komplikovan životni ciklus i ćelijsku deobu. Taj ciklus se sastoji od više faza i kreće se u stalnom kruženju parazita od komarca ka čoveku i nazad u krug. Evo malo detaljnijeg opisa.

Životni ciklus parazita Plasmodium falciparum  koji uzrokuje ljudsku malariju

Kada čoveka ubode zaražen komarac (1), on sa sekretima pljuvačnih žlezda ubacuje u krv čoveka i štapićaste sporozoite. Sporozoiti nisu još odrasle jedinke plasmodiuma. Oni se preko krvi raznose po telu i ubrzo završavaju u jetri (2). Kada dospeju u jetru prodiru u njene ćelije gde se dalje transformišu. Dok rastu uzimaju hranljive materije iz ćelija jetre, a zatim se dele šizogonijom (što je naziv za jednu od faza), pri čemu nastaje prva generacija merozoita koji inficiraju nove ćelije jetre. Kada nakon više generacija napune prenasele jetru, merozoiti kreću na eritrocite (3). Dok traje jetrena faza bolesnik nema nikakve simptome bolesti. Medjutim kada predju na eritrocite uzrokuju njihov raspad i kod bolesnika počinju izazivati visoku temperaturu praćenu groznicom. Eritrocitne šizogonije se odvijaju više puta u pravilnim vremenskim razmacima. Kod Plasmodium falciparum-a, ona se odvija svakih 38-48 sati, što se manifestuje visokim temperaturama i opštom malaksalošću. Što kod mnogih bolesnika dovodi i do smrti.

Za sve vrste roda Plasmodiuma je karakteristično da posle nekoliko eritrocitnih šizogonija neki merozoiti se u eritrocitima ne dele, već diferenciraju u nezrele gamete (4). Za njih je životni ciklus u telu čoveka završen, a dalji razvoj je jedino moguća opet nazad u komarcu koji će usisati krv zaraženog čoveka (5). Ovime parazit svoj životini ciklus dalje nastavlja u telu komarcu koji će eventualno kasnije opet zaraziti drugog čoveka i tako u krug.

Znamo li u čemu leži tajna otpornosti srpastih krvnih ćelija na malariju ?

U medicinskoj zajednici bilo je veoma dosta pokušaja da se do detalja opiše jasan proces kako i na koji način srpaste ćelije štite bolesnike od malarije. Čime će se obezbediti jasan uvid u razvoj tretmana i mogućih lekova za ovu razornu bolest koja i dan danas nosi veliki broj ljudi.  Tokom više-decenijskog istraživanja taj mehanizam je bio poprilično "neuhvatljiv". Studija objavljena još tokom 1978. u PNAS govorila je o tome da su srpaste ćelije u stanju da "ubijaju" parazite koji uzrokuju malariju. Smatrano je da ih ubijaju tako što ometaju metabilzam parazita. Druga objašenjenja su bila da srpaste ćelije svojim oblikom mnogo brže putuju kroz krvotok i time smanjuju ukupnu stopu (rate) širenja parazita, omogućavajući imunom sistemu da za to vreme pripremi bolju odbranu.

Vredan je i mukotrpan i detaljan rad, Ane Fereira (2011), post-doktorskog istraživača, a koji je bacio  svetlo na taj proces iz drugog ugla i pokazao da se zapravo ne radi o "ubijanju parazita" već da hemoblogin srpastih ćelija omogućava stvaranje tolerantnosti organizma na parazita. Ana i Miguel Soares vršili su svoje eksperimente na laboratorijskim miševima a koji su bili genetski modifikovani tako da imaju primerke srpastih hemoglobina. Ovi miševi takodje su bili imuni na malariju, te su istraživači na ovaj način mogli istraživati proces reprodukujući isto ono što se dogadja i kod ljudi.

Konačno u studiji objavljenoj u naučnom magazinu Science (Nov. 2011) opisan je kompletan sistem i kako stručnjaci tvrde misterija razrešena. Istraživači su koristili mikroskopiju visoke rezolucije i po prvi put u istoriji uspeli da vizueliziju sistem funkcionisanja malarije.

Slika levo - U crvenim krvnim ćelijama sa normalnim hemoglobinom, parazit koji izaziva malariju - Plasmodium falciparum uspostavlja transportni sistem (žuta boja). Slika desno - Kod crvenih krvnih ćelija sa mutaranim hemoglobinom transposrtni sistem se raspada na manje delove (prikazani žutom bojom) usled čega parazit ne može da obavi ciljani transport proteina na površinu ćelije.

Evo šta je mikroskopija pokazala. Parazit koristi odredjeni protein (actin) iz citoskeleta (ćelijskog skeleta) eritrocita da bi izgradio sopstveni sistem transporta i preneo sebe na zid ćelije, kako tvrdi dr Marek Cirklaff, vodja grupe u Odseku za infektivne bolesti, parazitologiju i glavni autor naučnog rada.

Ono što se zapravo dogadja kod Hemoglobina S (prisutnog u srpastim krvnim ćelijama) je degeneracija  transportnog sistema koji koristi parazit. Ali testovi su  pokazali da nije samo Hemoglobin S odgovoran za to, već degradaciju proizvod ferril hemoglobin. Ovo je nepovratno oštećen, hemijski izmenjen hemoglobin koji više nije u stanju da veže kiseonik. Hemoglobins S je znatno više nestabilniji od normalnog hemoglobina. Kao rezultat toga, krvne ćelije sa ovim varijantama sadrže (10X više nego što je normalno) ferril hemoglobina a tako visoka koncentracija destabilizuje vezivanje gore pomenutog actin proteina i dovodi do raspadanja.

Šire implikacije prirodne selekcije na borbu protiv patogena

Patogeni su možda najintrigantnija od svih snaga koje su oblikovale ljude i životinje. Oni su imali ogroman uticaj na našu evoluciju, ali i oni sami evoluiraju tokom vremena. HbS je možda najočigledniji primer kakav efekat su patogeni ostavili na ljudski genom. (Sabeti et al., 2006). Proučavajući dalje genetičku raznovrsnost patogena, istraživači dolaze i do toga kako su isti evoluirali da bi izbegavali ljudsku imunost, odbranu i terapije.

Takodje, pored malarije i druge bolesti uzrokovane parazitima su oblikovale ljudsku evoluciju i forsirale pojavu otpornih alela. Na osnovu nekih istorijskih podataka iz poslednjeg milenijuma, ove bolesti mogu uključivati i velike boginje, kao i koleru, žutu groznicu, tuberkulozu i kugu koje su pustošile tokom istorije.

Danas, uz pristup nevidjenim količinama podataka za proučavanje ljudskih genetskih varijacija, istraživači mogu pronalaziti takve, na prvi pogled bizarne i veoma udaljene genetske setove putem raznih analitičkih metoda. Na ovaj način, oni mogu da identifikuju i druge genetske varijacije koje omogućavaju otpornost na infektivne bolesti a koje su opstajale i širile se kroz ljudske populacije tokom vremena. Nauka postepeno rasvetljuje prirodne mehanizme odbrane i lagano otkriva fascinatan roman evolucionih pritisaka koji se odvijao na našim precima. Štaviše, iste alatke koje su unele revoluciju u istraživanje prirodne selekcije kod ljudi, sada služe da pruže i pomoć u borbi protiv patogena

Reference

• http://www.nature.com/scitable/topicpage/natural-selection-uncovering-mechanisms-of-evolutionary-adaptation-34539
• https://www.23andme.com/health/Sickle-Cell-Anemia-Malaria-Resistance/howitworks/
• Confers Tolerance to Plasmodium Infection. Cell, Volume 145, Issue 3, 398-409, 29 April 2011 DOI: 10.1016/j.cell.2011.03.049
• Ayi, K., Turrini, F., Piga, A., and Arese, P. (2004). Enhanced phagocytosis of ring-parasitized mutant erythrocytes: a common mechanism that may explain protection against falciparum malaria in sickle trait and beta-thalassemia trait.
  Blood 104, 3364–3371.
• Bains, S.K., Foresti, R., Howard, J., Atwal, S., Green, C.J., and Motterlini, R. (2010). Human sickle cell blood modulates endothelial heme oxygenase activity: effects on vascular adhesion and reactivity. Arterioscler. Thromb.
  Vasc. Biol. 30, 305–312.
• Hemoglobins S and C Interfere with Actin Remodeling in Plasmodium falciparum–Infected Erythrocytes
  DOI: 10.1126/science.1213775
• The impact of malaria parasitism: from corpuscles to communities
  2009;119(9):2496–2505. doi:10.1172/JCI38307
• Ackerman, H., et al. A comparison of case-control and family-based association methods: The example of sickle-cell and malaria. Annals of Human Genetics 69, 559–565 (2005)
• Allison, A. C. Protection afforded by sickle-cell trait against subtertian malarial infection. British Medical Journal 4857, 290–294 (1954)
• Diamond, J. M. Guns, Germs, and Steel: The Fates of Human Societies (New York, Norton, 2005)

Kradja hemijskih signala i integracija parazita u koloniju mrava

Socijalni insekti poput mrava održavaju integritet svojih kolonija putem stalnog proveravanja članova kako bi otkrili strance i uljeze. Pošto imaju ograničen vid, sliku o svetu dobijaju zahvaljujući hemijskim signalima, koji su im primarni način da razlikuju člana svoje kolonije od uljeza. Ključno organsko jedinjenje koje im omogućava ovu vrstu prepoznavanja hemijskog "potpisa" svojih članova kolonije su ugljovodonici iliti cuticular hydrocarbon (CHC) signatures. Ova vrsta obeležavanja je evolucijom unapredjivana i postala do danas veoma efikasna. Ipak, i pored svega toga odredjene vrste parazitskih insekata nekako uspevaju da "prevare" njihov sistem potpisivanja i na prevaru ostvare pristup resursima kolonije. Jednom kada se probiju unutar kolonije mogu ostati dugo neotkriveni. 

Malayatelura ponerophila, parazitski insekt koji pronalazi put do kolonije mrava ratnika.

Za same članove kolonije to je nekada veoma pogubno - zbog stila života u kojem je veoma velika interakcija medju članovima - bilo kakva zaraza koju bi im preneo parazit vrlo lako bi se i brzo raširila kolonijom i pobila njih i njihove mlade. U najblažem slučaju, insekt parazit može koristiti hranu kolonije i skloniti se od drugih predatora, bez da zauzvrat pruža ikakvu korist koloniji.

Jedan takav parazitski insekt malayatelura ponerophila (nazivan i silverfish) , ima veoma neobičnu strategiju preživljavanja, živi u koloniji sa jednom od najagresivnijih vrsta mrava na planeti - mravima ratnicima (army ants). Jedna neobična karakteristika kod ovih mrava, za razliku od većine vrsta mrava, je da mravi ratnici ne grade stalna gnezda. Svo vreme dok postoji, kolonija se neprekidno pomera. Ovaj sindrom je često u nauci pominjan i kao sindrom "legionarskog ponašanja" Zbog tako agresivnog stila života, mravi ratnici će pokušati da raskomadaju apsolutno svaki organizam kojeg primete da nije član njihove kolonije.

Kako onda ovaj parazitski insekt njima promiče ?

Neke ranije pretpostavke bile su da insekt parazit sam vrši biosintezu odgovarajućeg CHC-a. Grupa naučnika je sprovela detaljnu studiju kako bi to razjasnila. Medjutim, umesto biosinteze, ispostavilo se da parazit krade CHC , odnosno, krade "hemijski potpis" kolonije. Kako to čini? Otkrili su da se parazit prvo primiče mladim i još nezrelim mravima, da tako kažemo, "češka se o njih" kako bi im ukrao malo mirisa koji oni imaju na sebi. Ovo ga prekriva hemijom koja mu je potrebna da ga odrasli mravi nikada ne primete i ne rastrgnu na komade. Takva strategija putem hemijske mimikrije je veoma rizična, nekad uljez bude i uhvaćen, ali dok se to ne dogodi on može komotno uživati u koloniji, sklonjen od svih ostalih predatora i uz obilje hrane, iako mravima ne daje ništa za uzvrat.

A)  M. ponerophila se uglavnom kreće ispod odraslih jedinki.
B) M. ponerophila koja je primećena i ubijena od strane mrava

Sada kada je jasno da je u pitanju ipak razvijeno ponašanje kojim insekt stiče hemijsku mimikriju, uvidja se i to da je m. ponerophila, ovime primorana na redovno dopunjavanje hemikalije i stalno lociranje nezrelih jedinki, jer redje dopunjavanje hemikalijom vodi ka razotkrivanju od strane domaćina i sigurnoj smrti.

Sa druge strane, mravlji sistem "potpisivanja" se razvija paralelno sa načinom kako i parazit evoluira strategije kradje "potpisa". To je proces u kojem jedna strane podstiče drugu, tzv. recipročni selektivni pritisak baš kao što i gazela svojom brzinom utiče na selekciju divljih mački ali i mačke na nju. Verovatno bi se paralele mogle pronaći i kod homo sapiensa, gde su vojne sile jedne države konstantno primorane da grade naprednije raketne sisteme, da pospešuju odbranu i uvode sofisticiranije sisteme šifrovanja podataka u komunikaciji kako ih potencijalni neprijatelj ne bi iskoristio. Nešto o čemu je i Dokins svojevremeno pisao  pozivajući se na - već poprilično ustaljen fenomen - "arms races"  - iliti "trku u naoružavanju".

Za više informacija i metodologiju sprovedenu u ovom istraživanju :

Acquisition of chemical recognition cues facilitates integration into ant societies
Christoph von Beeren1, Stefan Schulz, Rosli Hashim, Department of Biology University Munich, Germany.
PMID: 22133503; PubMed - indexed for MEDLINE; PMCID: PMC3271039

Još korisne literature na ovu temu :

The world of insects - Harvard University press
Dawkins R, : Arms races between and within species. Proc R Soc B, 1979, 205:489-511
Combes C: Arms races. In The art of being a parasite. Edited by: Combes C, University of Chicago, 2005 Wilson EO: The insect societies Cambridge: Harvard University Press; 1971.

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. Pšenica 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

• Mayr, E. 1963. Animal species and evolution. Belknap Press of Harvard University Press, Cambridge, Mass.
• Popper, K. R. 1950. The open society and its enemies. In The spell of Plato, vol.1. Routledge and Kegan Paul, London.
• Reiser, O. L. 1958. In A book stat shook the world, ed. R. Buchsbaum, p. 68. University of Pittsburgh Press, Pittsburgh.
• Rensch, B. 1968. Biophilosophie auf erkenntnistheoretischer Grundlage. G. Fischer, Stuttgart.
• Kinoshita, S.; Kageyama, S., Iba, K., Yamada, Y. and Okada, H. (1975). "Utilization of a cyclic dimer and linear oligomers of e-aminocaproic acid by Achromobacter guttatus". Agricultural & Biological Chemistry 39 (6): 1219−23. doi:10.1271/bbb1961.39.1219
• Ohno S (April 1984). "Birth of a unique enzyme from an alternative reading frame of the preexisted, internally repetitious coding sequence". Proc Natl Acad Sci USA. 81 (8): 2421–5. doi:10.1073/pnas.81.8.2421.

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.