EVOLUCIJA

Prof dr. Katarina Bogićević
Prof. dr. Draženko Nenadić

Dokazi o promenama i razvoju živih vrsta

Nasleđivanje kao osnovna putanja

Značaj Darvinovog „Postanka vrsta“ je, između ostalog, i u tome što je izneo toliku količinu dokaza za evoluciju da je ona posle toga postala opšteprihvaćena činjenica kod većine obrazovane publike. On je te dokaze sakupljao decenijama i u tome su mu pomagali naučnici širom sveta sa kojima je bio u svakodnevnoj prepisci. Njegovi dokazi se najviše zasnivaju na posmatranju današnjih životinja i biljaka, njihove anatomske građe, načina života i rasprostranjenja, dok su paleontološki dokazi usledili uglavnom tek nakon objavljivanja njegove knjige. Ali Darvin je uvideo i nedostatke svoje teorije i posvetio je čitava dva poglavlja u knjizi pokušavajući da odgovori na moguće zamerke čitalaca.

Darvinova knjiga je izazvala nova pitanja i pokrenula nova istraživanja u biologiji, na terenu, u prirodi, i u laboratorijama širom sveta. Naučnici su tražili dokaze u živom svetu da se evolucija zaista odigrala. Najbolji dokazi za evoluciju bili su morfološke prirode. Naučnici su, proučavajući životinje, sve više pronalazili rudimentarne organe, beskorisne organe čiji postanak samo evolucija može da objasni, a nikako Stvaranje. Evolucija objašnjava da su to ostaci organa koji su nekada bili korisni, a kasnije su izgubili svoju funkciju.
Biolozi su takođe pronalazili strukturne sličnosti između srodnih vrsta, koje nemaju funkcionalno objašnjenje - to su homologi organi - koji imaju sličnu građu zbog zajedničkog porekla (na primer, prednje noge kitova i kopnenih sisara). Nema pravog razloga zašto bi prednje noge kitova, koje služe za plivanje i spolja liče na peraja, imale iste kosti kao noge sisara koji žive na kopnu, ako prihvatamo da ih je Bog stvorio. Ako smatramo da su nastale evolucijom, to je onda logično jer je kit sisar pa ima građu noge koja je tipična za sve sisare i sve četvoronožne kičmenjake.

Biogenetski zakon

U “Postanku vrsta”, Darvin iznosi primere iz embriologije koji dokazuju zajedničko poreklo i evoluciju među životinjama. Na primer, on navodi da, iako lopari odnosno vitičari, organizmi koje je on godinama proučavao, kao odrasli izgledaju kao mekušci, nepokretno srasli sa podlogom i sa krečnjačkom ljušturom iz više delova - njihova larva je ista kao larva zglavkara, što dokazuje njihovo zajedničko poreklo.
Drugi primer koji iznosi je primer ruskog zoologa Aleksandra Kovalevskog, koji je proučavao tunikate ili plaštaše, morske oblike vrećastog tela koji takođe žive pričvršćeni za dno mora, ali njihova larva ima razvijenu hordu i škržne proreze koji je povezuju sa ostalim hordatima i zbog toga i plaštaši moraju biti uvršteni u hordate, iako odrasle jedinke uopšte ne liče na svoje ostale srodnike.
Zoolozi iz 19. veka prihvataju ove dokaze i pretvaraju embriologiju u evolucionu nauku. Nemački biolog Fric Miler pokazuje da svi rakovi imaju Nauplius larvu i otkriva nekoliko parazitskih vrsta koje ranije nisu ubrajane u rakove. On smatra da prirodno odabiranje deluje na larve, baš kao i na odrasle jedinke. 
Najpoznatija su ipak embriološka istraživanja Ernsta Hekela (1834-1919), nemačkog biolog i autora popularnih knjiga o evolucionoj teoriji. Hekel je poznat po svojim knjigama u kojima je crtao predivne ilustracije životinja i biljaka, kao i po pokušaju da nacrta rodoslovno stablo sveukupnog živog sveta.
On je prvi popularizovao teoriju evolucije u Nemačkoj i izvan nje, držeći predavanja i pišući knjige. Njegove knjige su bile popularnije od Darvinovih jer se obraćao širokim narodnim masama. Nekoliko tih knjiga prevedeno je i na srpski, među njima “Prirodna istorija stvaranja”, koju je preveo Aleksa Radovanović 1875. godine.
Hekel je ipak najpoznatiji po svojoj danas odbačenoj a nekada veoma popularnoj teoriji rekapitulacije u embriologiji. On je proučavao embrione raznih kičmenjaka pod mikroskopom i uočio je da su, tokom ranih faza razvoja, njihovi embrioni veoma slični. Tako da embrioni ribe, kornjače, pileta, praseta  i čoveka na početku izgledaju slično, imaju slabo izdvojenu glavu, škržne proreze na vratu i dug rep. U kasnijim fazama razvoja, razlike između njih sve se više povećavaju. Hekel je smatrao da je to zato što embrioni „viših“ kičmenjaka ponavljaju istoriju „nižih“ i svoje zaključke je izneo čuvenom rečenicom da „ontogenija rekapitulira filogeniju“, odnosno da se u razvoju svakog pojedinačnog živog bića ponavlja razvoj čitave klase životinja kojoj ono pripada. Ovo je nazvano biogenetski zakon. Danas je ovaj dokaz odbačen,  a smatra se da i crteži koje je Hekel naveo u svom radu ne odgovaraju realnom stanju, već su donekle „doterani“ da bi poduprli njegovu teoriju. To ne znači da embrioni nisu slični i da ne ukazuju na srodstvo nego da teorija suviše uprošćava njihov razvoj. Danas su prihvaćeni fon Berovi zakoni, koji su stariji od Hekelovog, i u kojima se kaže da se opšte osobine grupe kojoj embrion pripada razvijaju pre specijalnih i da embrion više životinje nikad ne liči na odraslu jedinku druge životinje, nego samo na njen embrion.
Međutim, dve druge Hekelove ideje koje je formulisao 1870-ih godina imale su više uspeha od teorije rekapitulacije. Promene u tajmingu, odnosno vremenu dešavanja (heterohronija) i mestu unutar tela (heterotopija) tokom embrionalnog razvoja promeniće oblik tela potomka u odnosu na telo pretka.
Za razliku od njegovog netačnog zakona, ove tačne ideje su ostale neprimećene stotinak godina. One su tada postale ključni principi nove nauke koja se zove evoluciona razvojna biologija ili skraćeno evo-devo (devo od reči development), koja danas postiže spektakularne uspehe i objašnjava mnoge dosad nerazjašnjene probleme vezane za evoluciju.

Ernst Hekel Alfred Rasel Volas Lord Kelvin

Velika razmena faune

Teorija evolucije se odlično uklapala u još jednu, novu granu biologije, a to je biogeografija, čijim se začetnikom može smatrati Alfred Rasel Volas, nepravedno zapostavljeni koautor Darvinove teorije evolucije.
Setimo se da je, po Bibliji, Nojeva barka posle Potopa ostala nasukana na planini Ararat, koja je virila iz mora i da su se tu Noje, njegova porodica i sve životinje iskrcali na kopno, posle čega su se životinje razišle na sve strane sveta. Naravno, ova priča ne objašnjava zašto su životinje u raznim krajevima sveta različite. Zašto su životinje na ostrvima različite međusobno, a ipak slične životinjama sa najbližeg kopna? Zašto neke životinje i biljke žive širom sveta a druge samo na nekom usamljenom ostrvu? Zašto su životinje sličnije fosilima iz iste oblasti nego živim srodnicima iz drugih oblasti? Biogeografi, pomoću teorije evolucije, daju odgovore na sva ova pitanja.
Prvo otkriće doneo je sam Volas kada je 1859, dakle iste godine kada je „Postanak vrsta“ objavljen, otkrio liniju koja razdvaja životinje Azije i Australije. Ovu liniju je Tomas Haksli po njemu nazvao „Volasovom linijom“. Sa njene zapadne strane se nalaze azijske vrste, a sa istočne australijske. Ova linija se može primetiti i kod biljaka i kod životinja, ali najočiglednija je kod sisara jer se na zapadnoj strani nalaze oblici kao što su orangutani, tapiri, nosorozi, a na istočnoj torbari i kljunar. Do toga je došlo zato što su se ta kopna odvojila u jednom momentu geološke prošlosti, i stvorena je između njih geografska barijera koju vrste više nisu mogle preći.
Slično se desilo i sa faunom Amerike, koja je milionima godina bila podeljena na dva kontinenta: severni koji je predstavljao deo superkontinenta Lavrazije i južni koji je bio deo Gondvane. Za to vreme se na njima razvijala potpuno različita fauna, naročito sisarska. Severna Amerika je imala faunu sličnu evroazijskoj (zajedno su činile delove Lavrazije), a Južna Amerika specifičnu faunu torbara, slično kao u Australiji (sa kojom je bila povezana unutar Gondvane), ali takođe i oblike koji se nigde drugde nisu javljali, kao brojne redove tzv. „južnih kopitara“, džinovskih ptica i slično.
Krajem tercijara formira se Panamski zemljouz između severne i južne Amerike i tada počinje ono što se često naziva “Velika američka razmena faune” ili GABI. Severni oblici migriraju na jug, a južni na sever. Iako je u početku razmena funkcionisala u oba pravca, kasnije je došlo do toga da severni oblici, koji su bili evoluciono „napredniji“, pobede i istisnu južne, „primitivnije“ oblike i da mnogi od njih izumru. Neki južnoamerički oblici su ipak uspeli da prežive na severnom kontinentu, kao što su oposumi, armadiljo i bodljikavo prase. Što se tiče morskih oblika, dogodilo se obrnuto - organizmi koji su do tada živeli zajedno, sada su se našli razdvojeni kopnenom preprekom koju nisu mogli preći i polako su se udaljavali evoluirajući u različitim pravcima. Ovu pojavu je takođe prvi primetio Volas, a kasnije su je razradili drugi naučnici.
Evolucija takođe dobro objašnjava pojavu tzv. živih fosila, primitivnih oblika koji žive na izolovanim mestima, kao što su ostrva ili Australija, gde nemaju konkurenciju „naprednijih“ oblika.

“Praznine” u fosilnom zapisu

Darvin se u svojoj knjizi gotovo izvinjava što je fosilni zapis tako oskudan pa ne pruža onoliko dokaza koliko bi se očekivalo. Naročito ga brine odsustvo „prelaznih fosila“ i fosila starijih od kambrijuma. Ipak, on se nada da će se, vremenom i sa pronalaskom novih fosila, nalaziti sve više potvrda za teoriju evolucije.
I zaista, paleontolozi (doduše, sa ograničenim uspehom) već u Darvinovo vreme počinju da popunjavaju „praznine“ u fosilnom zapisu. Američki paleontolog Edvard Drinker Kop, poznat po svojim nalascima dinosaura, još 1872. je tvrdio da je evolucija potvrđena činjenica i da je, između ostalog, i fosili potvrđuju. Bilo je mnogo potraga za “karikama koje nedostaju” (prelaznim oblicima između poznatih vrsta). Iako je jedan prelazni fosil - Archaeopteryx, prelaz između ptica i gmizavaca - nađen dve godine posle izlaska “Postanka vrsta”, fosilni zapis je bilo teško kompletirati u drugoj polovini 19. veka.

Predak svih nas

Ernst Hekel je, u nedostatku pravih fosila, pretpostavljao kako su izgledali neki prelazni oblici. Tako je on smislio hipotetičkog pretka svih višećelijskih životinja i nazvao ga Gastrea, pošto je ličio na stadijum gastrule u embrionalnom razviću. Prema Hekelu, svaki organizam ponavlja evolucionu istoriju svojih predaka pa, pošto svaki organizam prolazi kroz stadijum gastrule, organizam nalik na gastrulu morao je biti predak svih nas!
Drugi, poznatiji Hekelov hipotetički predak bio je prelazni oblik između majmuna i čoveka, kojeg je on nazvao Pithecanthropus, odnosno majmuno-čovek. Hekel je opisao kako bi ovaj oblik trebalo da izgleda i smatrao je da bi njegove ostatke trebalo naći u Aziji, negde na Sumatri, Javi ili Borneu i čak je podsticao svoje učenike da idu i da ga nađu.

Nasleđivanje osobina?

Ali, i pored svih ovih otkrića koja su išla u prilog činjenici da se evolucija odigrala, i manje-više opšteg prihvatanja evolucije među naučnicima tokom 1860-ih i 1870-ih godina, prirodno odabiranje nije naišlo na sveopšte prihvatanje pa ga se, pred kraj života, i sam Darvin odriče kao jedinog mehanizma evolucije.
Mnogi dokazi su protivrečili prirodnom odabiranju. Kao prvo, Darvin nije dao jasno objašnjenje porekla i prirode varijacija. U to vreme, niko nije znao zašto se organizmi iste vrste međusobno razlikuju i kako se te razlike prenose sa roditelja na potomstvo. To neće biti poznato sve do otkrića genetike, početkom 20. veka.
Postojalo je nekoliko teorija nasleđivanja sredinom 19. veka, jedna od njih i Darvinova, ali nijedna nije mogla da objasni nasleđivanje sićušnih varijacija tokom mnogih generacija koje je bilo potrebno za evoluciju. Povoljne osobine, smatralo se, u prirodi bi se brzo utopile među prosečne koje preovlađuju i ne bi bilo postepenog nagomilavanja. Zbog svega toga i sam Darvin, u poslednjem izdanju knjige, daje više mesta za nasleđivanje stečenih osobina. 

Argument o razvodnjavanju

Poznata je kritika koju je na Darvinovu teoriju izneo Flemin Dženkins, čuveni škotski pronalazač i inženjer. On je 1867. izneo argument koji je nazvan “argument o razvodnjavanju”, a to je da povoljan varijetet koji se slučajno pojavi u populaciji, ne može biti očuvan prirodnim odabiranjem već će biti preplavljen ili razvodnjen “običnim” osobinama. “Pretpostavimo da je belac doživeo brodolom i dospeo na ostrvo naseljeno crncima... Naš brodolomnik bi verovatno postao kralj; imao bi mnogo žena i dece, dok bi mnogi njegovi podanici živeli i umirali kao neženje.... Osobine našeg belca zasigurno bi imale tendenciju da ga sačuvaju do duboke starosti, ali ipak ne bi bile dovoljne da bi potomci njegovih podanika postali beli.... U prvoj generaciji našlo bi se na desetine inteligentnih mladih mulata, mnogo superiornijih u prosečnoj inteligenciji od crnaca. Mogli bismo očekivati da će presto za neke generacije zauzeti više ili manje smeđi kralj; ali može li neko verovati da će celo ostrvo postepeno steći belo, ili čak smeđe stanovništvo...?”
Ako ostavimo po strani neverovatan rasizam ovih rečenica, koji je u to vreme bio normalan i opšteprihvaćen, Dženkin je u pravu: uticaj bele boje kože i drugih osobina zaista bi se ubrzo utopio u većinske osobine stanovništva. Darvin se složio s tim da bi se varijacije koje bi se našle samo kod jedne jedinke bile izgubljene tokom vremena, potrebno je da veći broj jedinki ima povoljne varijacije.

Koliko je stara Zemlja?

Druga zamerka koju su iznosili protivnici Darvinove teorije je da nije bilo dovoljno vremena da bi se odigrala evolucija onako kako ju je Darvin zamišljao, pomoću prirodnog odabiranja sićušnih varijacija koje se nagomilavaju iz generacije u generaciju.
Najpre je geolog Džon Filips procenio da je Zemlja stara manje od 100 miliona godina. Čuveni fizičar Lord Kelvin (čije je pravo ime bilo Vilijam Tomson) je smatrao da je Zemlja nastala kao užarena masa i da se otada postepeno hladi, što je dokazivao time što se temperatura povećava idući u dubinu kore. Na osnovu  izračunavanja gubitka toplote iz Zemlje, utvrdio je da je Zemlja stara 20-400 miliona godina (kasnije je svoje proračune smanjio na 20-40 miliona), odnosno mnogo mlađa nego što su Darvin i Lajel pretpostavljali.
Darvin je u prvom izdanju knjige dao jedan proračun starosti Zemlje, na osnovu brzine erozije doline Veld, u Engleskoj, i izračunao je da bi Zemlja morala biti stara barem 300 miliona godina. Kasnije je ovu računicu izbacio iz knjige zbog mnogobrojnih kritika. Jedan od kritičara je izračunao da bi Darvinovom prirodnom odabiranju bilo potrebno oko 2,5 milijardi godina da dovede do današnjeg stanja živog sveta, što je bilo mnogo više nego što je Kelvin izračunao.
Darvin nije mogao da opovrgne Kelvinove argumente, koji su se zasnivali na fizici, odnosno termodinamici, za koju je on bio vrhunski svetski stručnjak, za razliku od Darvina koji bio laik u tom području nauke.
(Kasnije se pokazalo da je zapravo Darvin bio u pravu, a ne Kelvin. Računica mu je bila pogrešna, zato što nije znao za radioaktivnost u Zemljinom jezgru koja obnavlja količinu toplote; ali to niko nije znao u to vreme.)
Još jedna zamerka koju su iznosili Darvinovi protivnici je da rupe u fosilnom zapisu govore da se evolucija odvija skokovito a ne nagomilavanjem sitnih promena - inače bi postojali mnogobrojni fosili prelaznih oblika.
Slučajnost prirodnog odabiranja takođe je vređala viktorijanske naučne i kulturne senzibilitete, kao i odsustvo svrhe i linearnog napretka u Darvinovoj šemi. Čak i branioci Darvina, kakav je bio Ernst Hekel, nisu prihvatali evoluciju bez svrhe. To je bilo doba industrijske revolucije i ljudi koji su napredovali i izmišljali nove stvari, imali su neki cilj pred sobom. Smatralo se da i u prirodi mora postojati takav smisao. Naročito se odbacivala mogućnost da su čovek, njegov um i moralne sposobnosti mogli da evoluiraju nagomilavanjem nekakvih sitnih promena!
Znači, evolucija - da, ali ne postepena i slučajna, već skokovita i upravljena u određenom pravcu!
Takvo je bilo stanje mišljenja o teoriji evolucije u godinama koje su usledile nakon objavljivanja “Postanka vrsta”. Naredne decenije donele su nove izazove, padove a zatim nove uspone Darvinove teorije.

Prof dr. Katarina Bogićević
Prof. dr. Draženko Nenadić

Kompletni tekstove sa slikama i prilozima potražite u magazinu
"PLANETA" - štampano izdanje ili u ON LINE prodaji Elektronskog izdanja
"Novinarnica"