| Daugialąsteliškumas Pamąstykite apie tai, kai būsite vonioje. Gali būti, kad nugarai šveisti ką tik panaudojote vieną iš puikiausių evoliucijos išradimų - ar bent jau gerą plastikinę to išradimo kopiją. Kempinės yra puikiausiais daugialąstelinės gyvybės - naujovės, pakeitusios vienaląsčius organizmus į fantastiškai sudėtingus kūnus, pavyzdys. Tai buvo toks didžiulis pokytis, kad jis evoliucionavo 16 kartų. Prie daugialąsčių prisijungė sausumos augalai, gyvūnai, dumbliai. Ląstelės savo jėgas jungė jau prieš milijardus metų. Taip gali daryti net ir bakterijos - jos formuoja sudėtingas trimatės struktūros kolonijas, kuriose esama tam tikro darbų pasidalijimo. Tačiau prieš šimtus milijonų metų eukariotai, sudėtingesnės ląstelės, kurių branduoliai membranos atskirti branduolyje, perkėlė veiksmą į naują lygį. Jos suformavo nuolatines kolonijas, kuriose tam tikros ląstelės specializavosi atlikti tam tikras funkcijas, pavyzdžiui, mitybos ar ekskrecijos, o visų ląstelių veikla buvo gerai koordinuojama. Eukariotų pasaulyje šis šuolis buvo įmanomas, nes per daugelį metų buvo išsivysčiusi nemaža dalis tam reikalingų atributų. Daugelis vienaląsčių eukariotų gali specializuotis arba „diferencijuotis" į ląstelių tipus, atliekančius specifines funkcijas, pavyzdžiui, poravimosi su kitomis ląstelėmis. Cheminė signalų perdavimo sistema suteikia galimybę justi aplinką. Panaši sistema daugialąsčiuose organizmuose būtina organizmo veiklai koordinuoti. Be to, šios ląstelės gali aptikti ir sučiupti grobį tokia pačia lipnių molekulių rūšimi, kuri išlaiko gyvūnų ir kitų daugialąstelinių organizmų vientisumą. Bet dėl ko visa tai prasidėjo? Viena iš idėjų - kad susibūrimas pavienėms ląstelėms padėdavo išvengti tapimo grobiu, nes vienaląsčiams grobuonims ląstelių kolonijos buvo neįveikiamas grobis. Kita galima priežastis - kad pavienių ląstelių funkcijos dažnai būna ribotos. Pavyzdžiui, dauguma vienaląsčių vienu metu negali ir auginti judėjimui būtinų žiuželių, ir dalintis. Tuo tarpu judrioje kolonijoje gali būti besidalijančių ląstelių. Dabar mokslininkai bando rekonstruoti pirmųjų daugialąstelinių sutvėrimų biologiją tirdami artimiausių dar egzistuojančių jų giminaičių genomus. „Bandome žvilgtelėti milijonus metų į praeitį", - sakė Kalifornijos universiteto (JAV) molekulinės biologijos specialistė Nicole King. Ji su kolegomis tiria vienaląsčius choanoflagelinių genties atstovus stengdamiesi išsiaiškinti, kaip iš jų prieš 600 mln. metų išsivystė gyvūnai. Choanoflageliniai ir pintys - vieninteliai išlikę šio etapo liudininkai, turintys bendrą protėvį, o N.King išsiaiškino, kad choanoflageliniai turi stebinančiai didelį kiekį tik gyvūnams būdingų signalinių ir adhezinių molekulių atitikmenų. Tačiau didesnis ne visada būna geresnis. N.King paaiškino, kad vienaląsčiai gyvūnai ir savo biomase, ir rūšių kiekiu vis dar gerokai lenkia daugialąsčius organizmus. „Todėl galima būtų sakyti, kad vienaląstė gyvybė sėkmingesnė, o daugialąstė - gražesnė ir labiau stulbinanti", - sakė mokslininkė. Akis
Jos atsirado per evoliucijos akimirksnį ir visiems laikams pakeitė gyvenimo taisykles. Prieš atsirandant akims gyvenimas buvo švelnesnis ir ramesnis, pasaulyje dominavo nerangūs minkštakūniai kirminai, vinguriuojantys jūroje. Atsiradus akiai pasaulyje padaugėjo konkurencijos, jis tapo brutalesniu. Regėjimas gyvūnams suteikė galimybę tapti aktyviais medžiotojais bei pradėjo evoliucines ginklavimosi varžybas, pakeitusias pasaulį. Pirmosios akys atsirado maždaug prieš 534 mln. metų - pačioje kambro periodo pradžioje. Pirmieji matantys organizmai buvo Redlichia pavadinta trilobitų grupė. Jų akys buvo sudėtinės, panašios į šiuolaikinių vabzdžių, ir tikriausiai išsivystė iš šviesai jautrių įdubimų. Jų atsiradimas fosiliniuose įrašuose yra neįtikėtinai staigus - dar prieš 544 mln. metų trilobitų protėviai neturėjo akių. Taigi kas atsitiko per tuos stebuklingus 10 milijonų metų? Juk be abejonės akys yra pernelyg sudėtingos, kad galėtų atsirasti taip staiga, be priežasties. Tam paprieštarautų Lundo universiteto (Švedija) mokslininkas Danas-Ericas Nilssonas, apskaičiavęs, kad sudėtingos akys iš šviesai jautrių ląstelių plotelio gali išsivystyti vos per pusę milijono metų. Tačiau nenorima pasakyti, kad skirtumas tarp šviesai jautrių ląstelių ir akių yra mažas. Labai tikėtina, kad šviesai jautrios ląstelės buvo įprastas reiškinys ilgą laiką prieš kambro periodą. Tokiomis ląstelėmis „apsiginklavę" organizmai galėjo justi šviesą ir netgi galėjo nustatyti, iš kurios pusės ji sklinda. Tokie rudimentiniai jutimo organai vis dar naudojami medūzų, plokščiųjų kirmėlių ir kitų primityvių gyvūnų grupių ir jie be jokios abejonės yra geriau nei visai jokių regos organų. Tačiau tai tikrai nėra akys. Tikrai akiai reikia šio to daugiau - lęšio, kuris gali fokusuoti šviesą, būtiną vaizdui gauti. „Staiga gavus lęšį regėjimo efektyvumas padidėja maždaug nuo 1 procento iki 100 procentų", - sakė Oksfordo universiteto (D.Britanija) zoologas Andrew Parkeris. Trilobitai nebuvo vieninteliai akis „atradę" organizmai. Biologai įsitikinę, kad akys galėjo nepriklausomai išsivystyti daugeliu atveju, nors genetiniai įrodymai verčia manyti, kad yra vienas visų akių protėvis. Tačiau bet kokiu atveju trilobitai buvo pirmieji. Akių suteikta pirmenybė buvo neįtikėtina. Kambro neregių pasaulyje regėjimą galima būtų prilyginti „superjėgai". Trilobitų akys suteikė jiems galimybę tapti pirmaisiais aktyviais plėšrūnais, galinčiais ieškoti ir medžioti maistą taip, kaip to iki tol niekas nebuvo daręs, ir visai nenuostabu, kad jų grobis taip pat evoliucionavo. Vos po kelių milijonų metų akys gyvūnijos pasaulyje buvo natūralus reiškinys, o gyvūnai buvo aktyvesni ir apaugę apsauginiais šarvais. Šis evoliucijos spurtas šiais laikas vadinamas kambro sprogimu. Tačiau regėjimas nėra universalus. Iš 37 daugialąstelinių gyvūnų tipų tik 6 tipų atstovai gali džiaugtis regėjimu, taigi gali pasirodyti, kad tai visai nėra didis gamtos išradimas. Bet nereikia pamiršti, kad šeši reginčiųjų gyvūnų tipai (chordinių, artropodų, moliuskų ir kt.) yra labiausiai paplitę gyvūnai pasaulyje. Smegenys
Kartais galima išgirsti, kad smegenys - tai pats svarbiausias evoliucijos pasiekimas. Jos suteikia žmonėms tokius dalykus, kaip kalba, protas ir sąmonė. Tačiau prieš atsirandant kalbai ir protui smegenų evoliucija reiškė ką kitą: joms atsiradus gyvenimas tapo ne tik vegetavimu. Smegenys pirmą kartą suteikė organizmams galimybę prie aplinkos pokyčių prisitaikyti greičiau nei per kartomis skaičiuojamą laiko tarpą. Nervų sistema yra dviejų labai svarbių dalykų - judėjimo ir atminties - egzistavimo priežastis. Jei būtumėte augalas, o Jūsų maisto šaltinis prapultų, tuomet tai būtų labai rimta problema. Tačiau turite nervų sistemą, galinčią valdyti raumenis, todėl galite judėti ir susirasti maisto, sekso ir pastogę. Paprasčiausias nervų sistemas, panašias į žiedines elektros grandines, turi duobagyviai: medūzos, jūros ežiai ir anemonės. Gal jie ir nėra be galo sumanūs, tačiau jie vis tiek gali rasti jiems reikiamus dalykus ir su pasauliu sąveikauti kur kas įmantriau nei augalai. Kitas evoliucijos žingsnis, tikriausiai vykęs plokščiuosiuose kambro kirminuose, buvo šiokios tokios kontrolės sistemos atsiradimas - taip atsirado tikslingi judesiai. Tačiau tai vis dar tos pačios primityvios smegenys su keliais papildomais ryšiais, padedančiais organizuoti visą tinklą. Apsiginklavus tokiomis smegenimis ankstyviesiems vandens gyvūnams pagrindinis uždavinys buvo rasti maisto. Organizmams reikia atskirti valgomą maistą nuo nuodingo, o smegenys padeda tai padaryti. Pažiūrėkite į bet kurį organizmą ir pamatysite, kaip glaudžiai susiję smegenys ir maistas - smegenys visuomet būna labai arti burnos, o kai kurių primityvių gyvūnų stemplė netgi kerta smegenis. Su smegenimis atsirado pojūčiai, leidžiantys atskirti tai, kas yra gerai, nuo to, kas yra blogai, bei atmintis. Šių savybių derinys suteikia gyvūnui galimybę nuolat stebėti, ar padėtis gerėja, ar blogėja. O tai savo ruožtu yra paprastos prognozavimo ir atlygio tikėjimosi sistemos būtinos sąlygos. Net gyvūnai, kurių smegenys yra tikrai paprastos - vabzdžiai, šliužai ir plokštieji kirminai - pagal praeities patirtį gali prognozuoti, ką ateityje geriau veikti ar ėsti, jų smegenyse veikia atlygio sistema, sustiprinanti motyvaciją rinktis tai, kas jiems yra gerai. Panašu, kad sudėtingesnės žmogaus smegenų funkcijos - pavyzdžiui, socialiniai ryšiai, sprendimų priėmimas ir empatija - išsivystė iš esminių sistemų, kontroliuojančių maisto vartojimą. Pojūčiai, nuo kurių priklauso, ką rinksimės valgyti, tapo intuityviais sprendimais, dar vadinamais pilvo instinktu. Labiausiai išsivysčiusi žmogaus smegenų dalis - smegenų kaktos žievinė sritis, atsakinga už sprendimų priėmimą ir bendravimą - yra visai šalia tų smegenų sričių, kurios kontroliuoja skonio bei kvapo suvokimą, burnos, liežuvio ir žarnyno judėjimą. Tuo netgi galima paaiškinti, dėl ko mes bučiuojame potencialius partnerius - tai yra pats primityviausias mums žinomas būdas ką nors patikrinti. Kalba
Panašu, kad pagrindinė evoliucijos eigoje atsiradusi žmonėms būdinga naujovė yra kalba. Tai yra pagrindinis mus iš kitų gyvų sutvėrimų išskiriantis veiksnys. Galima netgi teigti, kad kalba yra išskirtinis mūsų rūšies bruožas, tačiau kokia yra kalbos svarba evoliucijos schemoje? Prieš dešimtmetį Sasekso universiteto (D.Britanija) atsistatydinęs nusipelnęs biologijos profesorius Johnas Maynardas Smithas bei Pažangiųjų tyrimų instituto (Vengrija) mokslininkas Eorsas Szathmary publikavo savo darbą, pavadintą „The Major Transitions in Evolution" („Pagrindiniai evoliucijos žingsniai"). Mokslininkai aprašė šiuos žingsnius kaip informacijos organizavimo ir perdavimo iš vienos kartos į kitą tobulėjimą - pradedant pačios gyvybės atsiradimu ir baigiant kalba. E.Szathmary teigimu, turbūt sudėtingiausia šiuolaikinio mokslo užduotis - išsiaiškinti, kaip būtent mūsų protėviams pavyko toks šuolis. Jis pažymi, kad sudėtinga kalba - su sintakse ir gramatika, kurioje reikšmė sukuriama jungiant tarpusavy susijusius skirsnius - išsivystė tik vieną kartą. Tik žmonių smegenys suteikia galimybę kalbėti ir, priešingai populiariai nuomonei, tai nėra tik kelių specializuotų smegenų sričių, tokių kaip Broca ar Vernicke sritys, suteikiama savybė. Pažeidus šias sritis jų funkcijas gali perimti kitos smegenų dalys. E.Szathmary kalbą prilygino amebai, o žmogaus smegenis - terpei, kurioje ši ameba gali egzistuoti. „Stebėtinai didelė mūsų smegenų dalis gali palaikyti kalbą", - sakė mokslininkas. Tačiau kyla klausimas: dėl ko ši ameba negali kolonizuoti kitų gyvūnų, o ypač - primatų smegenų? E.Szathmary įsitikinęs, kad atsakymas slypi tik žmonėms būdinguose neuronų tinkluose, atliekančiuose sudėtingą informacijos apdorojimą, būtiną kalbos gramatikai. Šių tinklų susiformavimas priklauso ir nuo mūsų genų, ir nuo patirties. 2001 metais aptiktas pirmas su kalba susijęs genas FOXP2 ir neabejojama, kad ateityje jų bus atrasta daugiau. Bet kodėl evoliucijos atžvilgiu artimi mūsų giminaičiai - šimpanzės ir kiti primatai - nepasižymi panašiomis savybėmis? Neseniai atliktos analizės duomenimis, visa esmė yra tame, kad nors dauguma genų yra bendri žmonėms ir šimpanzėms, žmonių smegenyse pasireiškiančios genų versijos yra aktyvesnės nei šimpanzių. Be to, naujagimių žmonių smegenys yra kur kas mažiau išsivysčiusios nei naujagimių šimpanzių, o tai reiškia, kad mūsų neuroniniai tinklai formuojasi per daugelį vystymosi metų tokioje aplinkoje, kur visi kalba. Tam tikra prasme kalba yra paskutinis biologinės evoliucijos žodis. Taip yra dėl to, kad kalbos dovaną gavę organizmai gali peržengti grynai biologinės evoliucijos ribas. Kalbėti mokėję mūsų protėviai galėjo susikurti savo aplinką - dabar ją vadiname kultūra - ir prie jos prisitaikyti be genetinių pokyčių. Fotosintezė
Tik labai nedaugelio naujovių pasekmės gyvybei yra tokios svarbios, kaip sugebėjimo pažaboti šviesos energiją. Fotosintezė tiesiogiai pakeitė planetos veidą, transformavo atmosferą ir apgaubė Žemę apsauginiu sluoksniu nuo mirtino spinduliavimo. Be fotosintezės atmosferoje būtų labai nedaug deguonies, nebūtų nei augalų, nei gyvūnų - tik mikrobai, stumiantys savo egzistencijos dienas pirmykščiame mineralų ir anglies dvideginio sultinyje. Fotosintezė sumažino gyvybei taikomus apribojimus, o jos pagamintas deguonis suteikė galimybę vystytis sudėtingoms gyvybės formoms. Iki fotosintezės atsiradimo gyvavo tik mikrobai, energiją gaudavę iš tokių šaltinių kaip siera, geležis ir metanas. Tačiau prieš 3,5 mlrd. metų arba šiek tiek anksčiau grupė mikrobų įgijo savybę panaudoti Saulės šviesos energiją angliavandenių sintezei. Vėliau šie junginiai buvo naudojami augimui ir kaip energijos šaltinis. Nežinoma, kaip ši savybė išsivystė, tačiau genetiniai tyrimai rodo, kad šviesos energiją panaudojantis mechanizmas išsivystė iš baltymo, kurio funkcija yra cheminės energijos pernešimas nuo vienos molekulės prie kitos. Taip ir gimė fotosintezė. Tačiau ankstyva fotosintezės proceso forma deguonies negamino. Jos metu buvo panaudojamas sieros vandenilis ir anglies dvideginis, o proceso galutiniai produktai buvo angliavandeniai ir siera. Po kiek laiko (kiek tiksliai - nežinoma) išsivystė naujas fotosintezės tipas, kuriame reaguojanti medžiaga buvo vanduo, o šalutinis produktas - deguonis. Tomis ankstyvomis dienomis deguonis buvo nuodas. Tačiau jis atmosferoje kaupėsi tol, kol išsivystė kai kurių mikrobų mechanizmai, leidę toleruoti deguonį, o vėliau netgi atsirado būdų panaudoti deguonį kaip energijos šaltinį. Tai taip pat buvo gana svarbus evoliucijos išradimas: deguonies panaudojimas angliavandeniams deginti yra 18 kartų efektyvesnis nei angliavandenių skaidymas be deguonies. Nuo to laiko Žemės gyvybė tapo energinga, atsirado galimybė vystytis sudėtingai, daugialąstei gyvybei - taip pat ir augalams, kurie savo fotosintezės mechanizmus „pasiskolino" iš fotosintetinančių melsvabakterių. Šiais laikais fotosintezė arba tiesiogiai, arba netiesiogiai yra beveik visos Žemėje egzistuojančios gyvybės sunaudojamos energijos šaltinis. Deguonis ne tik suteikia galimybę produktyviai deginti kurą, bet ir apsaugo gyvybę. Žemė nuolat bombarduojama mirtino ultravioletinio Saulės spinduliavimo. Šalutinis mūsų deguonies prisotintos atmosferos produktas yra ozono sluoksnis, esantis 20-60 kilometrų aukštyje virš žemės paviršiaus. Šis sluoksnis sulaiko didžiąją dalį ultravioletinio spektro spindulių. Toks apsauginis skėtis suteikė gyvybei galimybę ištrūkti iš saugios vandenyno terpės ir kolonizuoti sausumą. Dabar praktiškai visi biocheminiai planetoje vykstantys procesai vienaip ar kitaip priklauso nuo Saulės šviesos energijos. Giliai įkvėpkite ir už biocheminį išradingumą padėkokite tiems priešistoriniams mikroorganizmams, kuriems deguonis buvo mirtinas nuodas. Seksas
Tai daro paukščiai, tai daro bitės - tai daro didžioji dalis visų rūšių, nes joms lytinis dauginimasis yra vienintelis pasirinkimas. Dėl sekso atsirado vieni iš nuostabiausių biologinių reginių - nuo milžiniškų koralų sankaupų, kurias galima matyti net iš kosmoso ir vaizdingų meilinimosi apeigų bei atributų - paukščių šokių, elnių ragų iki, pasak kai kurių biologų, poezijos ir muzikos. Gali būti, kad būtent seksas yra gyvybės egzistavimo priežastis, nes beveik visos sekso atisakiusios rūšys išnyksta per kelis šimtus kartų. Nepaisant neabejotinos sekso svarbos, mokslininkai vis dar nesutaria dėl jo atsiradimo priežasties - ir dėl ko jis negalėjo neatsirasti. Taip yra dėl to, kad iš pirmo žvilgsnio seksas yra neefektyvus, todėl pasmerktas išnykti. Evoliucijos eigoje nelytiniam dauginimuisi pirmenybė turėtų būti teikiama dėl dviejų priežasčių. Pirma - kovoje už išteklius nelytiškai besidauginančios rūšys tyrėtų be ypatingų pastangų nugalėti tas rūšis, kurios pasirinko seksą. Antra priežastis - tai, kad spermatozoide ir kiaušinėlyje yra tik po pusę kiekvieno iš tėvų genetinės medžiagos, todėl lytiniu būdu besidauginantis organizmas palikuoniui perduos tik pusę savo genų. Tuo tarpu nelytiniu būdu besidauginantys organizmai gali būti įsitikinę, kad jų palikuonys turės visus jų genus. Visgi neabejotina, kad šių priežasčių nepakanka arba jos nėra teisingos. Teisybė, kad nemaža dalis rūšių - vabzdžiai, ropliai, augalai ir kt. - bent jau kurį laiką puikiai apsieina be sekso. Tačiau lytiškai besidauginančių organizmų kiekis yra gerokai didesnis. Manoma, kad pagrindinė ilgalaikės sekso sėkmės priežastis yra genetinės informacijos permaišymas, dėl kurio atsiranda įvairovė ir galimybė atsikratyti žalingų mutacijų (nes būtent mutacijos yra dažniausia nelytiškai besidauginančių rūšių išnykimo priežastis). Įvairovė yra svarbi dėl to, kad suteikia galimybę prisitaikyti prie nuolat kintančių aplinkos sąlygų - kintančių grobuonių, grobio ir ypač parazitų. Nelytinis dauginimasis kartais lyginamas su 100 tokio paties numerio loterijos bilietų pirkimu. Kur kas geriau būtų turėti 50 skirtingų loterijos bilietų. Tačiau nepriklausomai nuo to, kokią naudą seksas teikia dabar, tai nieko nesako apie jo atsiradimą. Galbūt tai buvo labai paprasta priežastis, pavyzdžiui, DNR grandinės taisymas. Vienaląsčiai nelytiniu keliu besidauginantys organizmai tikriausiai su laiku įgijo įprotį periodiškai padvigubinti savo genetinės medžiagos kiekį ir paskui jį vėl padalinti pusiau. Dėl to būtų atsiradusi galimybė išvengti bet kokių DNR sintezės klaidų panaudojant sveiką genų rinkinį. Panašūs DNR mainai vis dar vyksta dauginantis spermai ir kiaušinėliams. Parazitų taip pat negalima pamiršti. Parazitiniai DNR fragmentai, vadinami transpozonais, dauginasi savo kopijas įterpdami į normalią ląstelės genetinę medžiagą. Įsivaizduokite vienaląsčių organizmų transpozoną, kuriam įsiterpus ląstelėje prasidėtų procesas, verčiantis prieš pasidalijant susilieti su kita ląstele. Tokios primityvios sekso formos transpozonai galėtų plisti horizontaliai tarp daugelio skirtingų ląstelių. Jei populiacijoje atsirastų toks transpozonas, tuomet parazitinis seksas išplistų labai greitai. Mirtis
Ar evoliucija galėjo „pagimdyti" giltinę? Taip, žinoma, tik ne su dalgiu ir apsiaustu. Įvairūs gyviai jau seniai mirdavo dėl tokių nelaimių kaip badas ar sužeidimai. Tačiau yra ir kitokia mirtis, kurios metu ląstelės, o galbūt net ir visi organizmai pasirenka nebūtį kad suteiktų naudos kažkam svarbesnio. Kitaip tariant, mirtis yra evoliucijos strategija. Labiausiai tai akivaizdu, kai kalbama apie daugybę užprogramuotų ląstelės mirties rūšių - tokia mirtis dar vadinama apoptoze. Tai yra susinaikinimo mechanizmas, esantis kiekviename daugialąsčiame organizme. Jūsų ranka yra su penkiais pirštais, nes dar būnant embriono stadijoje išmirė tarp pirštų gyvenusios ląstelės. Vos 8 ar 16 ląstelių dydžio embrionai - po 3 ar 4 dalijimųsi nuo kiaušialąstės apvaisinimo - jau priklauso nuo apoptozės. Blokavus šį procesą vystymasis sutrinka. Jei ne ląstelių mirtis, tai mes net negimtume. Net suaugę negalėtume išgyventi be mirties. Be apoptozės mes tučtuojau susirgtume vėžiu. Ląstelėse nuolat kaupiasi mutacijos, dėl kurių tiksliai kontroliuojamam ląstelių dalijimosi procesui gresia chaosas. Tačiau stebėjimo sistemos, tarp kurių yra ir baltymo p53, dar vadinamo „genomo saugotoju", sistema aptinka beveik visas tokias klaidas ir pažeistas ląsteles priverčia nusižudyti. Užprogramuota ląstelių mirtis svarbi ir kasdieniame gyvenime. Ji užtikrina, kad nuolat keistųsi žarnyno gaureliai ir mūsų odos išorinis negyvų ląstelių sluoksnis. Imuninei sistemai pabaigus kovą su infekcija nebereikalingi baltieji kraujo kūneliai nusižudo, kad atslūgtų uždegimas. Augalai ląstelių mirtį naudoja kaip priemonę, kuria atsiribojama nuo patogenų - išmirus tam tikram ląstelių plotui infekcija nebegali jo peržengti ir plisti toliau, o tada žūva atskirto užkrėsto ploto ląstelės. Paprasta suprasti, kaip organizmui gali būti naudinga paaukoti kelias ląsteles. Tačiau evoliucija tikriausiai įsikišo ir formuojant visų organizmų mirtį. Visų aukštesniųjų organizmų ląstelės pradeda senti vos po kelių dešimčių pasidalijimų, o galų gale organizmas numiršta. Tai iš dalies yra papildoma apsauga nuo nekontroliuojamo augimo. Tačiau viena prieštaringai vertinama teorija teigia, kad tai yra dalis visiems gyviems organizmams būdingos genetinės senėjimo programos, nubrėžiančios viršutinę mūsų gyvenimų trukmės ribą. Dauguma evoliucinės biologijos specialistų nepripažįsta įgimtos „mirties programos" idėjos. Galų gale juk seni gyvūnai miršta dėl daugelio priežasčių, o ne vienu griežtai nustatytu būdu, kaip tai vyksta apoptozės būdu, teigia mokslininkai. Vietoj to jie vertina senėjimą kaip evoliucijos šiukšlyną: natūralios atrankos eigoje neverta atsikratyti klaidų, atsirandančių vėlyvoje organizmo egzistavimo stadijoje, nes tik nedaugeliui individų pasiseka sulaukti senatvės. Tačiau šiuolaikiniai žmonės labai dažnai gyvena ilgiau nei gali daugintis, todėl mums kartais tenka patirti tai, ko evoliucija mums neskyrė: mirtį no senatvės. Parazitizmas
Šis žodis yra vagystės, apgavystės ir slapto blogio sinonimas. Tačiau amžius trunkanti kova tarp parazitų ir jų šeimininkų yra vienas iš galingiausių evoliucijos variklių. Jei nebūtų veltėdžių ir plėšikų, gyvybė tikrai nebūtų tokia, kokia yra. Nuo virusų iki kaspinuočių, parazitai yra vieni iš labiausiai paplitusių organizmų šioje planetoje, negailestingai pasinaudojantys visų žinomų gyvybės rūšių silpnybėmis. Štai, pavyzdžiui, kaspinuotis. Tai, galima sakyti, yra kabliais apkarstyta galva, prie kurios prijungtos lytinės liaukos. Šie kirminai maudosi maistingame žmogaus šeimininko turinyje, o per savo vidutinę 18 metų gyvenimo trukmę į pasaulį paleidžia 10 milijardų kiaušinėlių. Daugelis parazitų, pavyzdžiui, kepenų plokščiosios kirmėlės, netgi išmoko manipuliuoti savo šeimininkų elgesiu. Vabzdžiai, kurių smegenys užkrėstos nesubrendusiomis kirmėlėmis, yra labiau už sveikus vabzdžius linkę lipti į žolių viršūnes, kur yra didesnė tikimybė, kad juos suės galutinis parazito šeimininkas - avis. „Jie tikrai kelia pasišlykštėjimą, tačiau puikiai išmano savo darbą. Labai tikėtina, kad svarbiausias evoliucijos variklis yra parazitai. Tai pagrindinė hipotezė, kuria aiškinamas lytinio dauginimosi išlikimas. Ar gali būti kas nors svarbiau už parazitus?", - sakė Tenesio universiteto (JAV) ekologas Danielis Simberloffas. Turbūt daugiausiai įtakos evoliucijai turėjo patys mažiausi parazitai. Bakterijos, vienaląsčiai ir virusai gali paveikti savo šeimininkų evoliuciją, nes tik patys gyvybingiausi individai gali išgyventi po užsikrėtimo. O žmonės nėra išimtis: kai kurių paveldimų būklių genai gali apsaugoti nuo infekcinių ligų. Pavyzdžiui, viena pjautuvinės anemijos geno kopija apsaugo nuo maliarijos. Parazitai ir dabar gena evoliuciją pirmyn. Pavyzdžiui, ŽIV ir tuberkuliozės sukėlėjai verčia persitvarkyti kai kurias mūsų genomo dalis - tas, kur yra imuninės sistemos genai. Šeimininkai taip pat gali veikti savo parazitų evoliuciją. Pavyzdžiui, ligos, kurios žmogui gali būti perduodamos tik iš kito žmogaus, rečiau būna mirtinos, nes taip bakterijos užsitikrina galimybę, jog asmuo išgyvens pakankamai ilgai, kad užkratą perduotų kitam. Parazitai gali paveikti evoliuciją ir žemesniame lygyje. Parazitiniai DNR fragmentai, vadinami transpozonais, gali įsiterpti į bet kurią genomo dalį tokiu būdu sukeldami mutacijas ir pakeisdami DNR, taip skatindami genetinę įvairovę. Manoma, kad dėl transpozonų atsirado seksas, nes kai kurios užkrėstos ląstelės galbūt negalėjo dalintis tol, kol nesusiliedavo su kitomis ląstelėmis. Superorganizmai
Didžiulis individų kiekis gyvena harmonijoje, o geresnio gyvenimo jie siekia pasidalindami darbo krūviu ir jo vaisiais. Šią palaimingą būseną mes vadiname utopija ir jos siekiame bent jau tiek, kiek siekia rašytinė istorija. Deja, visos mūsų pastangos nuėjo perniek. Tuo tarpu evoliucijai pavyko kur kas geriau nei mums. Štai, pavyzdžiui, portugališkasis karo laivas (Physalia physalis). Iš pirmo žvilgsnio tai yra eilinė jūroje plūduriuojanti medūza. Tačiau įdėmiau pažiūrėjus su mikroskopu paaiškėja, kad tai - ne vienas individas su čiuptuvais, o vienaląsčių organizmų kolonija. Šioje kolonijoje vyrauja tiesiog meniškas darbo pasidalijimas. Kai kurie vienaląsčiai atlieka judėjimo funkciją, kai kurie - maitinimosi, kai kurie - mitybinių medžiagų paskirstymo. Toks bendruomeninis gyvavimas suteikia didžiulių privalumų. Jis sudėtiniams organizmams suteikia galimybę laisvai plaukioti. Priešingu atveju medūzos būtų lyg prirakintos prie jūros dugno. Be to, kolonijoje šie vienaląsčiai gali geriau apsiginti nuo plėšrūnų, pakęsti aplinkos pokyčius ir kolonizuoti naujas teritorijas. Portugališkasis karo laivas yra tikras superorganizmas. Apžvelgus kolonijinio gyvenimo privalumus turbūt nieko nestebins tai, kad toks gyvenimo būdas evoliucijos eigoje buvo „išrastas" ne vieną kartą. Tiesa, toks gyvavimas turi ir vieną didžiulį trūkumą, kurį gali pademonstruoti šliuožiančiosios bakterijos arba miksobakterijos. Tai tikriausiai paprasčiausi kolonijose gyvenantys organizmai. Normaliomis sąlygomis pavienės bakterijos šliuožia gleivių keliais. Tik tada, kai aplinkoje pradeda trūkti kokių nors amino rūgščių, jos pradeda burtis į didesnius darinius. Tokio susibūrimo rezultatas - superorganizmas iš kotelio ir vaisiaus, kuriame yra sporų. Tačiau galimybę pratęsti giminę turi tik sporas sudarančios ląstelės, tai kodėlgi kitos turėtų sutikti dalyvauti sudarant tokį superorganizmą? Kaip išsivystė toks bendradarbiavimo būdas ir kaip apgavikams neleidžiama pasinaudoti visų darbo vaisiais? Kai kurios kolonijinio gyvenimo paslaptys dar nėra žinomos. Tačiau galima džiaugtis, kad žinoma, kaip veikia kolonijinių vabzdžių bendro gyvenimo mechanizmas. Patelės išsivysto iš apvaisintų kiaušinėlių, o patinėliai - iš neapvaisintų. Toks lyties nulėmimo būdas vadinamas haplodiploidija. Jis užtikrina, kad seserys tarpusavyje yra susijusios labiau nei su savo palikuonimis. O tai savo ruožtu reiškia, kad geriausias būdas suteikti savo genams galimybę išlikti yra rūpintis vienai kita, o ne kiekvienai individualiai dėti kiaušinėlius. Būtent tai bičių spiečiui, termitynui ir daugeliui kitų vabzdžių kolonijų suteikia stabilumo. Tikras bendruomeninis instinktas būdingas visiems termitams ir visoms skruzdėlėms, visoms organizuotai gyvenančioms bitėms ir vapsvoms bei dar kai kurioms rūšims, nors ir ne visose lytį lemia haplodiploidizmas. Ir nors šiose bendruomenėse reikia nuolat saugotis veltėdžių, tai tikriausiai yra visoje Žemėje utopijai artimiausias dalykas. Simbiozė
Krokodilai švariomis dantenomis, koralų rifai, orchidėjos, žuvys su tamsoje švytinčiais jaukais, „ukininkaujančios" skruzdės - visa tai sukurta evoliucijos. Visa tai egzistuoja dėl to, kad kažkas maistą keičią į valymo paslaugas, transportą, apsaugą nuo saulės bei grobuonių ir, žinoma, kitokį maistą. Sukurta daug simbiozės apibrėžimų. Tačiau mes manysime, kad simbiozė - tai dviejų rūšių fiziškai artima ir abipusiai naudinga priklausomybė, kurios priežastis beveik neišvengiamai yra maistas. Simbiozė sukėlė rimtų evoliucijos poslinkių, o evoliucija savo ruožtu vis kuria naujus simbiotinius ryšius. Turbūt patys svarbiausi ryšiai yra tie, dėl kurių atsirado sudėtingos eukariotinės ląstelės. Kad eukariotai gautų energijos iš maisto ar saulės šviesos, jiems reikalingos mitochondrijos arba chloroplastai. Šie organoidai kadaise buvo paprastesni prokariotiniai organizmai, kuriuos eukariotai „priglaudė" sudarydami amžinus simbiotinius ryšius. Be šios simbiozės formos nebūtų įmanomi tokie dalykai, kaip didėjantis sudėtingumas, daugialąsčiai augalai ir gyvūnai. „Šiame pasaulyje svarbūs tik du dalykai: kvėpavimas ir fotosintezė. Eukariotai ne patys tai sugalvojo - ir vieną, ir kitą dalyką jie simbiozės būdu pasiskolino iš prokariotų", - sakė Melburno universiteto (Australija) mokslininkas Geoffas McFaddenas. Simbiozė evoliucijos eigoje atsirado taip anksti, kad nebijant suklysti galima teigti, jog tai - ne išimtis, o taisyklė. Gilių vandenų žuvies jūrų velnio „meškerės" gale gyvena šviečiančios bakterijos. Šviesos atviliotas mažesnes žuvis pagauti paprasta. Vandenyno paviršiuje koralų polipai suteikia prieglobstį fotosintetinantiems dumbliams ir keičia neorganinius gyvybinės veiklos produktus į organinius anglies junginius. Tai yra viena iš priežasčių, dėl kurių tropiniuose vandenyse, kur maisto nėra daug, galima tokia gyvybės gausa ir įvairovė. Be to, dumbliai gamina junginius, kurie absorbuoja ultravioletinę šviesą ir tokiu būdu apsaugo koralus. Manoma, kad daugiau nei 90 proc. žinomų augalų rūšių dalyvauja simbiotiniuose ryšiuose. Orchidėjų sėklos yra tik dulkelės, praktiškai be jokių mitybinių medžiagų. Kad sudygtų ir augtų, jos suvirškina sėklą užkrėtusį grybelį. „Paukščiai, gyvūnai ir vabzdžiai, pripratę prie apdulkinimo ir sėklų išnešiojimo - viena iš puikiausių simbiozės formų. Be jų neturėtume daugumos žydinčių augalų", - sakė Sidnėjaus technologijų universiteto (Australija) ekologė Ursula Munro. Sėjikai išrenka siurbėles iš krokodilo nasrų ir mainais į maistą jiems siūlo burnos higieną. Lapus karpančios skruzdės sukarpytą biomasę naudoja kaip trąšas požemyje auginamiems grybams. Skruzdės negali suvirškinti lapų, tačiau šiais lapais mintantys grybai pagamina gardų cukraus ir krakmolo patiekalą ir suskaido lapuose esančius toksinus. Nėra nė vieno gyvūno, kuris išgyventų be jo žarnyne gyvenančių, maistą skaidančių ir vitaminus gaminančių bakterijų.
| viskaz LKT Gamer
925 d atgal  |
