Cerowanie dziur w teorii

4 grudnia 2006
Blog szalonych naukowców

darwin.jpgSyntetyczna teoria ewolucji Darwina/Wallace’a jest dziurawa jak sito. Naukowcy łatają ją od dawna. Jedne dziury daje się pozszywać szybciej, inne wolniej. Naukowy tygodnik „Science” z zeszłego tygodnia doniósł o zaszyciu dziury, która pozostawała rozpruta od 70 lat!

Dwaj genetycy zajmujący się ewolucją gatunków – Theodosius Dobzhansky i Hermann Joseph Muller – w latach 30. XX wieku wysnuli hipotezę tłumaczącą, dlaczego pokrewne gatunki zwierząt czy roślin nie mogą skutecznie krzyżować się ze sobą.

Najbardziej znany przykład takiego nieudanego z punktu widzenia ewolucji międzygatunkowego krzyżowania to muł, czyli hybryda klaczy i osła. Muły są bardzo udanymi i wytrzymałymi zwierzętami pociągowymi. Są jednak bezpłodne. Z punku widzenia ewolucji są więc ślepą uliczką.

Inny znany przykład to hybrydy uzyskiwane przez akwarystów poprzez krzyżowanie mieczyka Hellera (Xiphophorus helleri) ze zmienniakiem plamistym (Xiphophorus maculatus). Bardzo często pojawia się u takich hybryd nowotwór skóry podobny do ludzkiego raka skóry – czerniaka.

Dobzhansky i Muller zaproponowali wytłumaczenie tego zjawiska oparte na postulowanych przez nich (bez dostarczenia dowodów) zmianach w co najmniej jednym z dwóch współdziałających ze sobą genów. Dziś wiemy, że większość białek w organizmach funkcjonuje jako składniki wielobiałkowych kompleksów, co czyni propozycję obu naukowców jeszcze bardziej atrakcyjną. Obaj uważali, że u blisko spokrewnionych gatunków pewne szczególnie szybko ewoluujące geny zmieniają się tak bardzo, że ich białkowe produkty nie pasują do siebie wewnątrz kompleksu wymaganego do zapłodnienia, rozwoju czy innych ważnych dla życia funkcji.

Najłatwiej przedstawić zasadę Dobzhansky’ego i Mullera na przykładzie klucza i zamka. U danego gatunku białko kodowane przez gen A jest kluczem, a białko kodowane przez gen B jest zamkiem. Klucz pasuje do zamka, a więc białka produkowane przez geny A i B dostarczone przez samicę i samca tego samego gatunku mogą ze sobą współdziałać i ich potomstwo jest zdrowe i płodne. Wyobraźmy sobie, że gen A mutuje bardzo szybko. Wówczas czasowe rozdzielenie osobników tego gatunku na dwie izolowane od siebie populacje dość szybko (w skali ewolucyjnej) spowoduje, że białko będące kluczem w jednej populacji zmieni się na tyle, że nie będzie pasowało do zamka znajdującego się u osobników drugiej populacji. A szybko ewoluować mogą też oba geny. Krzyżówka międzygatunkowa da wówczas w efekcie potomstwo, którego oba białka (produkty interesujących nas genów) nie będą mogły ze sobą prawidłowo współdziałać. Wtedy właśnie pojawią się kłopoty – takie jak u muła czy hybrydy mieczyka i zmienniaka.

Hipoteza była bardzo atrakcyjna, ale nie udawało się odnaleźć przykładu takiej pary genów. W „Science” z 24 listopada 2006 roku po raz pierwszy opisano właśnie taką parę. Są to geny Lhr u muszki owocowej Drosophila simulans i Hmr u Drosophila melanogaster. Można spodziewać się wysypu podobnych wyników dotyczących innych par genów, gdyż ekipy naukowców znajdują nowe geny będące kandydatami do roli pełnionej przez Hmr i Lhr. I to u kilku innych gatunków (w tym i roślin). Zasada Dobzhansky’ego i Mullera nabiera więc rumieńców.

Tak oto ubywa dziur w teorii poczciwego Darwina. Równocześnie szybko jednak ostatnio przybywa przeciwników tej najważniejszej teorii w biologii. Znamienne, że krytyków najwięcej w najlepiej rozwiniętych naukowo krajach (np. w USA) i wcale nie wśród biologów. Czyżby groził nam wtórny „oświecony” analfabetyzm? To chyba następny paradoks do rozwiązania dla naukowców. Ale tym razem raczej dla socjologów.

Jacek Kubiak