Reklama

Biologia uprawiana młotkiem

Biologia uprawiana młotkiem

04.12.2017
Czyta się kilka minut
Dzięki skamieniałościom możemy odtworzyć naturalną historię życia na Ziemi. Nowoczesna paleontologia, jak wiele dziedzin biologii, narodziła się w XIX wieku.
Rekonstrukcja szkieletu tyranozaura (Tyrannosaurus rex) LEONELLO CALVETTI / ALAMY STOCK PHOTO / BEW
S

Svante Pääbo, jeszcze jako doktorant na Uniwersytecie w Uppsali na początku lat 80., w tajemnicy przed promotorem buszował po zapleczach muzeów historii naturalnej i pobierał fragmenty egipskich mumii, by sprawdzić, czy da się z nich wyodrębnić materiał genetyczny. Zdawał sobie sprawę z tego, że sekwencjonowanie starożytnych genomów zrewolucjonizowałoby paleontologię.

Do tej pory paleoantropolodzy rekonstruowali historię ludzkości nieco po omacku – nie wszystko da się ustalić na podstawie miejsca wykopalisk i podobieństwa analizowanych skamieniałości do innych wydobytych wcześniej okazów. Intuicja nie zawiodła Pääba. Przez lata swojej spektakularnej kariery naukowej opracował i udoskonalał metody pozyskiwania starożytnego DNA, nie tylko z mumii, ale także z liczących dziesiątki tysięcy lat skamieniałości. Pozwoliło mu to m.in. odkryć denisowian, gatunek praczłowieka występujący w Azji równolegle z neandertalczykami, udowodnić, że nasi przodkowie krzyżowali się i z denisowianami, i neandertalczykami, a także zrewidować dotychczasowe hipotezy na temat przebiegu ludzkich wędrówek i czasu kolonizacji różnych kontynentów.

Dziś dysponujemy nawet technikami pozwalającymi analizować materiał genetyczny z tkanek, które nie uległy fosylizacji (skamienieniu), tylko rozłożyły się w podłożu – określany jako „błotne DNA”. W maju tego roku zespół Pääba i Matthiasa Meyera (obaj kierują grupami badawczymi w Instytucie Antropologii Ewolucyjnej Maxa Plancka w Lipsku) ogłosił na łamach „Science” wykrycie DNA neandertalczyków i denisowian w podłożach jaskiń, w których wcześniej nie znaleziono ludzkich skamieniałości. Historia paleontologii pisze się więc na naszych oczach.

Siła plastyczna

Już starożytni filozofowie domyślali się, że odnajdywane gdzieniegdzie skamieniałości są śladami niegdyś żywych organizmów, roślin i zwierząt. Niektórzy, jak Ksenofanes z Kolofonu (VI/V w. p.n.e.), obecność skamieniałości morskich organizmów na wyżynnych terenach poprawnie uznali nawet za dowód na to, że dany obszar musiał kiedyś znajdować się pod wodą. Wielu przypisywało powstawanie skamieniałości katastrofom naturalnym – trzęsieniom ziemi, powodziom czy wybuchom wulkanów, które miały gwałtownie zakończyć życie zwierząt i roślin i przeobrazić je w kamień. W epoce nowożytnej uczonych, którzy podzielali takie poglądy, określano mianem katastrofistów.

W średniowieczu arabski filozof Awicenna (X-XI w.) zaproponował inne wyjaśnienie skamieniałości. Rozwinął teorię Arystotelesa, przekonanego, że ziemia sama z siebie rodzi organizmy, i zasugerował, że skamieniałości to nieudane próby matki natury wydania na świat istot żywych. Powstawanie tego, co organiczne, z tego, co nieorganiczne, miało być według Awicenny możliwe pod wpływem działającej w przyrodzie „siły plastycznej” (vis plastica). Dwieście lat później Albert Wielki, jak na scholastyka przystało, pogodził oba stanowiska, przyjmując istnienie w naturze „siły stwórczej” prowadzącej do powstawania takich tworów jak skamieniałości, jednocześnie uznając, że niektóre mogą pochodzić od żywych organizmów.

Dyskusja jednak trwała. W renesansie skamieniałościami zainteresował się m.in. Leonardo da Vinci, który natrafiał na nie regularnie podczas pracy nad projektem kanałów na północy Półwyspu Apenińskiego. Odrzucił ideę samoistnego powstawania skamieniałości, gdzieś wewnątrz skał, jednoznacznie uznając je za ślady dawnego życia. Aż do XVIII wieku nie brakowało jednak uczonych, którzy skamieniałości brali za formy mineralne niepochodzące od roślin ani zwierząt.

Takie przekonanie często wiązało się z religijnymi inspiracjami. Trudno było wprawdzie zaprzeczać, że skamieniałości wyglądają jak szczątki zwierząt czy roślin, ale odnajdywano w nich także cechy anatomiczne niespotykane u współcześnie żyjących stworzeń. Możliwości były dwie: albo zwierzęta podobne do tych, od których pochodzą skamieniałości, żyją na nieznanych jeszcze lądach (co wywoływało wiele wątpliwości), albo po prostu już wyginęły. Dlaczego jednak Bóg miałby do tego dopuścić? Czyż nie oznaczałoby to poważnej luki w jego doskonałym stwórczym planie (scala naturae)? Po co miałby niszczyć własne dzieło? Niektórzy uciekali się nawet do twierdzeń, że Bóg celowo umieścił skamieniałości w ziemi, by przetestować naszą wiarę.

W czasach nowożytnych narastała fascynacja skamieniałościami, które najpierw zaczęły zdobić prywatne kolekcje, a potem trafiać do pierwszych muzeów. Pod koniec XVII w. Robert Hooke, jeden z najbardziej oryginalnych angielskich uczonych (zob. „Życie pod mikroskopem”, s. 14) porównał badane przez siebie skamieniałości mięczaków do starożytnych monet i manuskryptów analizowanych przez archeologów i historyków. Hooke uświadomił sobie, że dzięki zapisowi kopalnemu można będzie dokładnie odtworzyć naturalną historię przyrody. Przyszłość pokazała, że miał rację, i to nie tylko w odniesieniu do przyrody ożywionej.

A jednak wyginęły

Na przełomie 1795/96 r. Georges Cuvier, dziś uznawany za twórcę paleontologii i anatomii porównawczej, miał zaledwie 26 lat, gdy przekonał środowisko naukowe, że skamieniałości rzeczywiście pochodzą od wymarłych gatunków. Mając ogromną wiedzę anatomiczną, którą wyróżniał się już jako nastolatek, podjął się przeanalizowania trzech okazów: skamieniałości amerykańskiego mastodonta (gatunku z rodzaju mamutów), mamuta syberyjskiego oraz olbrzymiego lądowego leniwca. Ustalił, jakie współczesne gatunki najbardziej przypominają, oraz wyliczył szereg różnic świadczących o tym, że chodzi jednak o nowe gatunki. Ponieważ musiały to być olbrzymie zwierzęta, trudno sobie wyobrazić, by można je było przegapić, gdyby występowały współcześnie. A zatem wyginęły.

Jednak jak do tego doszło? Cuvier twierdził, stając się czołowym katastrofistą, że gatunki te wymarły pod wpływem nagłych zdarzeń, np. poruszenia się dna morskiego, które wywołało ogromne tsunami. Ostatnią globalną katastrofę wiązał wprost z biblijnym potopem. Był też wielkim przeciwnikiem ewolucyjnych poglądów, które na początku XIX w. głosił Jean-Baptiste de Lamarck – zdaniem Cuviera gatunki się nie zmieniają, gdyż są doskonale przystosowane do swoich nisz, a każda zmiana musiałaby prowadzić do ich wyginięcia. Swoją tezę poparł dowodami empirycznymi – badał egipskie mumie kotów i doszedł do wniosku, że starożytne koty niczym szczególnym nie różniły się od osobników żyjących w jego czasach.

Równolegle z paleontologią kształtowała się nowożytna geologia. W drugiej połowie XVIII w. Szkot James Hutton opracował kluczową koncepcję uniformitaryzmu (aktualizmu), która zakładała, że to procesy przyrodnicze obserwowane także dzisiaj – np. erozja, ruch kontynentów czy sedymentacja – odpowiadają za ukształtowanie się powierzchni Ziemi. Aby wyjaśnić pochodzenie wszystkich skał, nie trzeba więc odwoływać się do żadnych hipotetycznych globalnych katastrof.

W 1797 r., tym samym, w którym zmarł Hutton, na świat przyszedł kolejny wielki szkocki geolog, Charles Lyell, który rozwinął doktrynę uniformitaryzmu i tak zaciekle zwalczał katastrofizm, popularny zwłaszcza we Francji Cuviera, że pogląd ten na ponad 100 lat uznany został wręcz za niegodny miana naukowego. Być może dlatego pierwsze pokolenia paleontologów przegapiły coś, co w XX wieku stało się jednym z najgorętszych tematów w tej dziedzinie – wielkie wymierania, obejmujące nawet do 90 proc. wszystkich gatunków, takie jak to, które nastąpiło u schyłku permu (ok. 252 mln lat temu) pod wpływem globalnej katastrofy klimatycznej, najprawdopodobniej zainicjowanej serią erupcji wulkanów na Syberii – i zrobiło na ziemi miejsce m.in. dla dinozaurów.

Straszliwe jaszczury...

Zanim wykopaliska odsłoniły pierwsze skamieniałe fragmenty szkieletów dinozaurów, paleontolodzy byli już zaznajomieni z widokiem skamieniałości olbrzymich zwierząt. Na początku XVIII w. w brytyjskich koloniach w Ameryce Północnej odkryto ząb mastodonta – ogromny, ponad dwukilogramowy, a w 1739 r. wydobyto pierwsze fragmenty szkieletu pasujące do zęba. Oba znaleziska wywołały światową sensację. Nieznany gatunek zaczęto określać mianem incognitum. Jeszcze przed Cuvierem szkocki lekarz i anatom William Hunter uznał, że incognitum były zwierzętami przypominającymi słonie, wysokimi na 20 m i mięsożernymi. „Chociaż jako filozofowie możemy nad tym ubolewać, jako ludzie możemy jedynie podziękować niebiosom, że cała ta populacja prawdopodobnie wyginęła” – stwierdził.

U niejednego badacza podobne refleksje musiały wywołać skamieniałości dinozaurów. Pierwsze odkryte zostały ok. 1818 r. i trafiły do Williama Bucklanda (nauczyciela znanego nam już Lyella), który długo nie potrafił jednak ustalić, z czym dokładnie ma do czynienia. Zwierzę, które pozostawiło tajemnicze skamieniałości, przypominało olbrzymią jaszczurkę o długości ok. 12 m. W 1824 r. Buckland nadał mu nazwę Megalosaurus i zaliczył do gadów. Do końca lat 30. XIX w. odnaleziono i nazwano jeszcze kilka podobnych okazów. Nie były to oczywiście kompletne szkielety – takie trafiają się niezwykle rzadko – przez co ich jednoznaczne sklasyfikowanie nastręczało wiele trudności.

Pokonał je w 1842 r. Richard Owen, który w młodości zapragnął pójść w ślady słynnego Cuviera i stać się jego odpowiednikiem po drugiej stronie kanału La Manche. Owen zauważył, że nowo odkryte stworzenia (sam znalazł jeden okaz) w przeciwieństwie do współczesnych gadów mają olbrzymie rozmiary, zrośnięte kręgi krzyżowe, a budowa ich kości udowych sugeruje, że raczej chodziły na wyprostowanych nogach, jak ssaki albo ptaki, a nie pełzały przy ziemi jak jaszczurki czy krokodyle. W końcu uznał, że muszą tworzyć oddzielną grupę, która nie zostawiła potomków wśród dzisiejszych gadów. Ukuł dla niej nazwę Dinosauria, od greckich słów deinos – „straszliwy” i sauros – „jaszczur”.

Coraz głośniejsze odkrycia pierwszych pokoleń paleontologów, z Cuvierem i Owenem na czele, przenikały do innych dziedzin nauki. Mniej więcej w tym samym czasie narodziła się stratygrafia, w czym ważną rolę odegrała obserwacja, że takie same skamieniałości odkrywane są w podobnych warstwach skalnych. Pozwoliło to w końcu spełnić proroctwo Hooke’a i stworzyć uniwersalny podział czasu geologicznego na poszczególne ery, choć do czasów odkrycia promieniotwórczości i opracowania koncepcji rozpadu połowicznego pierwiastków na początku XX w. nie istniała metoda ustalenia dat granicznych pomiędzy kolejnymi epokami geologicznymi.

...i brakujące ogniwa

Jeszcze zanim Karol Darwin ogłosił swoją teorię powstawania gatunków na drodze naturalnej selekcji, paleontolodzy odnaleźli pierwsze ludzkie skamieniałości. William Buckland, ten sam, który badał pierwszego dinozaura, w 1823 r. odkrył skamieniałości, które ochrzczono mianem Czerwonej Damy z Paviland (dziś wiemy, że to skamieniałości mężczyzny sprzed trzydziestu kilku tysięcy lat). Do czasu wydania „O pochodzeniu człowieka” znaleziono także pierwsze skamieniałości neandertalczyków, ale jako osobny gatunek sklasyfikowano je w 1864 r. Końcówka XIX wieku przyniosła jeszcze odkrycie „człowieka jawajskiego” – dziś znanego pod nazwą gatunkową Homo erectus, którego uznano za brakujące ogniwo pomiędzy człowiekiem a małpą. Początek XX wieku to czas sporego wzrostu liczebności ludzkich gatunków, identyfikowanych na podstawie nowych skamieniałości, a także najsłynniejszego w historii paleontologii fałszerstwa (udowodnionego dopiero po kilkudziesięciu latach) – „człowieka z Piltdown”, spreparowanego z fragmentu czaszki człowieka, żuchwy orangutana i zębów szympansa.

Nie licząc coraz rzadszych zwolenników katastrofizmu, XIX-wieczni paleontolodzy nieczęsto rozważali przyczyny wymierania gatunków. Jeden z najbardziej rozpowszechnionych poglądów głosił, że gatunki mogą się starzeć na podobieństwo organizmów i w zupełnie naturalnych cyklach zastępowane są przez młodsze gatunki. Utrzymywanie takiego poglądu wielu badaczom nie przeszkadzało jednocześnie akceptować darwinowską teorię ewolucji, z perspektywy której był on przecież jawną herezją. Dopiero nowoczesna synteza ewolucyjna położyła kres takim spekulacjom. ©℗

Autor jest kierownikiem działu naukowego „TP” i członkiem Centrum Kopernika.

Dodaj komentarz

Usługodawca nie ponosi odpowiedzialności za treści zamieszczane przez Użytkowników w ramach komentarzy do Materiałów udostępnianych przez Usługodawcę.

Zapoznaj się z Regułami forum
Jeśli widzisz komentarz naruszający prawo lub dobre obyczaje, zgłoś go klikając w link "Zgłoś naruszenie" pod komentarzem.

Zaloguj się albo zarejestruj aby dodać komentarz

© Wszelkie prawa w tym prawa autorów i wydawcy zastrzeżone. Jakiekolwiek dalsze rozpowszechnianie artykułów i innych części czasopisma bez zgody wydawcy zabronione [nota wydawnicza]. Jeśli na końcu artykułu znajduje się znak ℗, wówczas istnieje możliwość przedruku po zakupieniu licencji od Wydawcy [kontakt z Wydawcą]