Rozmawiamy z prof. dr. hab. Jerzym Bańburą, kierownikiem Katedry Zoologii Doświadczalnej i Biologii Ewolucyjnej WBiOŚ UŁ.
Jak długo pracował Pan nad tą książką i w jaki sposób zbierał Pan do niej materiały?
Właściwa praca nad publikacją to około roku w miarę systematycznego wysiłku. Ponieważ od ponad 20 lat uczę biologii ewolucyjnej, jestem na bieżąco z postępami w tej dziedzinie nauki i czytam literaturę, więc specjalnie pod kątem książki materiałów nie musiałem zbierać. Po prostu je miałem.
Samo zainteresowanie ewolucją towarzyszy mi od dzieciństwa. Jestem przyrodnikiem niemalże od urodzenia, a zaczęło się tak na poważnie od wczesnej podstawówki, kiedy dostałem książkę „Na tropie nieznanych zwierząt”, która pokazywała różne ciekawe zwierzęta, również legendarne. Bardzo mnie zaintrygowała i tak to się zaczęło. W liceum już zacząłem czytać fachową literaturę, a później trafiłem na uczelnię, co zobowiązywało mnie do śledzenia na bieżąco literatury fachowej.
Do kogo adresowana jest publikacja? Kto z niej najbardziej skorzysta?
Pisałem tę książkę z myślą o biologach, studentach. Zawiera taką wizję biologii ewolucyjnej, jaka mi się wydaje najsensowniejsza, na którą są najlepsze dowody, najlepsze wyniki badań oryginalnych. To jest taka książka, jaką zawsze sam chciałem przeczytać. Biologia bez ewolucji to jest zbiór niezliczonych faktów. Natomiast ewolucja nadaje im porządek. Bardzo znany genetyk ewolucyjny Theodozius Dobzhansky zatytułował swój słynny artykuł „Nic w biologii nie ma sensu inaczej niż w świetle ewolucji” i szeroko uzasadnił tezę zawartą w tym tytule. Żaden zestaw właściwości, cech organizmów, które obserwujemy, nie powstaje sobie tak z niczego, ale jest rezultatem przemian właściwości przodków. Żeby zrozumieć cechy strukturalne i funkcjonalne organizmów, trzeba sięgnąć właśnie do ewolucji.
Jakie procesy doprowadziły do ukształtowania się różnorodności życia?
Ewolucja ma dwa główne aspekty. Przystosowawczy – organizmy na ogół nieźle sobie radzą w warunkach ekologicznych w środowiskach, w których żyją, i historyczny – związany z genealogią. Każdy żyjący przedstawiciel jakiegokolwiek gatunku obecnie na Ziemi to jest końcowe ogniwo ogromnego łańcucha, a właściwie sieci przodków. I to od takich bezpośrednich jak rodzice, dziadkowie, i nieprzerwanie aż do zarania życia. Uświadomienie sobie tego aspektu genealogicznego jest bardzo ważne. Genealogia rodzinna realizująca się poprzez posiadanie przodków, to część szerszej genealogii wykraczającej poza gatunek – sięgający do gatunku wspólnego przodka z innymi gatunkami. Ostatni rozdział książki poprowadziłem właśnie od człowieka poprzez główne punkty węzłowe przodków wspólnych z różnymi gałęziami drzewa życia aż do jego zarania.
Kiedy widzimy, jak kształtują się wzorce właściwości organizmów w szerokiej skali, to musimy zwrócić uwagę także na proces ewolucyjny, w którym powstają przystosowania organizmów. Jedynym mechanizmem ewolucji przystosowawczej jest dobór naturalny, ale ewolucja jako proces historyczny ma także aspekty nieprzystosowawcze, które kształtują pewien wzorzec ogólny. I to są czynniki losowe, takie jak dryf genetyczny czy wręcz pewne historyczne zbiegi okoliczności.
W jaki sposób działa dobór naturalny i jakie niesie konsekwencje?
Dobór naturalny działa wtedy, kiedy dziedziczne właściwości w różnym stopniu sprzyjają funkcjonowaniu organizmów w ich środowisku. Te, które funkcjonują najlepiej, w najlepszym stopniu przetwarzają spożyte zasoby na własne potomstwo, czyli najefektywniej się rozmnażają. To coś, co najlepiej działa w danych warunkach, czyli krótko mówiąc ten aspekt przystosowawczy, wiąże się z tym, że istnieje zmienność dziedziczna. Ta zmienność pochodzi ostatecznie od mutacji, które są losowe względem funkcji, czyli jakby z definicji idą raz w tę, a raz w inną stronę – bez względu na to czy przynoszą szkody czy korzyści. Jednak dobór naturalny jako mechanizm akumuluje owocne zmiany – te które są korzystne, i eliminuje niekorzystne. W ten sposób buduje przystosowanie organizmów do środowiska. Tu trzeba też pamiętać o tym, że ewolucja to jest proces, któremu podlegają całe populacje, a osobniki po prostu rodzą się w taki czy inny sposób, dojrzewają, wydają (albo nie) własne potomstwo i ostatecznie giną. W związku z tym, że ten dobór działa w sposób oportunistyczny pojawia się właściwa cecha do danych warunków środowiska i ona nosicielom tej cechy przynosi zysk w postaci większej liczby potomstwa.
Czy mógłby Pan podać przykład jakiegoś zwierzęcia, organizmu, który w taki sposób właśnie zafunkcjonował?
Takich przykładów jest oczywiście mnóstwo – od bakterii do takich zwierząt, które na co dzień obserwujemy. Dla przykładu omówię czynnik związany z działaniem człowieka. Mianowicie sposób dokarmiania ptaków zimą, charakter pokarmu, który się dostarcza powoduje, że najlepiej z tym dodatkowym pokarmem radzą sobie ptaki (sikory), które mają określone właściwości dzioba. Okazało się, że w tych krajach, w których intensywne dokarmianie ptaków jest już tradycją (ponad stuletnią), wywołało ono określone zmiany kształtu dzioba. Czyli to, że ptak może sobie swobodnie wydobywać te nasiona, które się mieszczą w karmnikach, przyniosło pewne określone efekty.
Takich cech jest mnóstwo. Szczególnie w relacjach antagonistycznych między różnymi populacjami jak na przykład między drapieżcami a ofiarami. Dobór działa obustronnie: te ofiary, które posiadają cechy umożliwiające im lepsze schowanie się albo sprawniejszą ucieczkę, są selekcjonowane pozytywnie i generalnie coraz lepiej się ukrywają, coraz lepiej uciekają. Jednak z kolei drapieżcy coraz sprawniej potrafią je wytropić, coraz sprawniej gonią.
Trzeba jednak pamiętać, że dobór, opierając się na losowej zmienności, wybiera te właściwości, które sprzyjają funkcjonowaniu w środowisku i efektywnym wykorzystaniu zasobów tego środowiska. Jest mechanizmem opartym na paliwie, którego dostarczają mutacje, czyli zmienność, ale sam w sobie nie jest losowy. Akumuluje owocne warianty i stąd właśnie ten aspekt przystosowawczy.
Jak działa dryf genetyczny?
Dryf genetyczny to mechanizm, który zmienia częstości wariantów genetycznych w populacji, ale w sposób czysto losowy. Działa przede wszystkim w małych populacjach, kiedy dochodzi do ich redukcji, kiedy zbiorowość rozrodcza jest mała. Dzieje się tak na przykład w przypadku gatunków zagrożonych, ale także z różnych powodów gatunki przechodzą czasami przez efekt takiego wąskiego gardła. To znaczy z różnych powodów, na ogół właśnie wynikających z jakichś przemian środowiskowych, stają się mniej liczne. Czasami im się udaje później odbić i wrócić nawet do rozkwitu, ale niekiedy kończy się to po prostu wymarciem. Jeżeli nie wymrą, to tak czy inaczej noszą na sobie ślad tego wąskiego gardła, tych efektów losowych. To są główne mechanizmy: losowy dryf i nielosowy dobór naturalny. Dryf czasami zaciemnia obraz tego, jak te aspekty przystosowawcze wyglądają, przynajmniej w pewnych okresach funkcjonowania różnych populacji.
Dziękuję za rozmowę i przybliżenie wybranych zagadnień związanych z ewolucją. Mam nadzieję, że Czytelnicy tym chętniej sięgną po Pana publikację, by dogłębnie poznać ten temat.
Więcej informacji o książce „Ewolucja”
Prof. dr hab. Jerzy Bańbura – ukończył studia biologiczne na UŁ. Od ostatniego roku studiów (1982 r.) do 1999 r. pracował w Katedrze Ekologii i Zoologii Kręgowców UŁ. Od 1999 r. jest kierownikiem Katedry Zoologii Doświadczalnej i Biologii Ewolucyjnej. Odbył staże naukowe na Uniwersytecie w Oksfordzie, Uniwersytecie w Cambridge oraz CEFE CNRS w Montpellier. Prowadził badania naukowe nad ptakami, rybami, owadami (biedronkami) i ssakami. Obecnie zajmuje się głównie badaniami nad ekologią ewolucyjną, behawioralną i funkcjonalną ptaków.
Rozmawiała: Kamila Knol-Michałowska, Centrum Promocji WBiOŚ