127 07

[ Pobierz całość w formacie PDF ]
.i 9.oraz "prebiotyczna zupa", z której wy�oni�o si� �ycie.Jak twierdz� uczeni: "Kataliza replikacji cz�steczki jest form� pomocy; �a�cuch katalizatorów, w którym ka�de ogniwo wskutek sprz�enia zwrotnego stymuluje powstanie katalizatora, by�by najwcze�niejszym przyk�adem wzajemnej pomocy.W tym sensie wspó�praca mo�e by� czym� starszym ni� samo �ycie".Takie zastosowanie wydaje si� znajome: przestrzenne struktury generowane przez t� dwuwymiarow� gr� przypominaj� automaty komórkowe, symuluj�ce reakcje chemiczne, które wykorzystali Marten Boerlijst i Pauline Hogeweg z Uniwersytetu w Utrechcie, by wykaza�, �e hipercykle s� odporne na "nadu�ycia" pope�niane przez zmutowane cz�steczki, otrzymuj�ce wi�cej pomocy katalitycznej, ni� daj�ce.Komputerowe symulacje wykazuj� zatem, �e wspó�praca mo�e si� utrzyma� mimo sta�ego zagro�enia nadu�yciami, b�d�cymi naturaln� konsekwencj� doboru, który przywi�zuje du�� wag� do sukcesu pojedynczych osobników.W ci�gu ca�ej ewolucyjnej historii �ycia wspó�praca mi�dzy t�umem mniejszych jednostek, takich jak komórki, prowadzi�a do pojawienia si� bardziej z�o�onych struktur, na przyk�ad komórek z j�drami lub organizmów wielokomórkowych.W tym sensie � argumentuj� May i Nowak � wspó�praca i samoorganizacja s� równie istotne dla ewolucji jak dobór naturalny: "Wspó�praca generuje bardziej z�o�one struktury, a dobór naturalny decyduje, które z nich przetrwaj�".Jednak, jak podkre�laj� May i Nowak, skomplikowane koleje trwaj�cej miliardy lat biologicznej wojny � mi�dzy wspó�prac� i eksploatacj� � w toku darwinowskiej ewolucji doprowadzi�y do tak z�o�onej sytuacji, �e nie by�oby rozs�dne oczekiwa�, i� uda si� znale�� jaki� naturalny uk�ad zachowuj�cy si� dok�adnie tak, jak przewiduje prosty model.KatastrofyNie istnieje "równanie Darwina", opisuj�ce ilo�ciowo ewolucj� biologiczn�.Mimo to, jak si� przekonali�my w poprzednich rozdzia�ach, ewolucja biologiczna stanowi bardzo z�o�ony (nieliniowy) uk�ad dynamiczny.W nast�pnym rozdziale przekonamy si�, jak badania komputerowe � w zasadzie wykorzystuj�ce logik� Boole'a � pomagaj� nam okre�li� ogólne cechy ewolucji.Wprawdzie symulacje komputerowe to jedyny pewny sposób badania takich cech ewolucji, ale pewne jej aspekty mo�na wyja�ni�, pos�uguj�c si� poj�ciami, które ju� poznali�my.Jednym z nich jest zjawisko "naruszanej równowagi", opisane przez Nilesa Eldredge'a z Ameryka�skiego Muzeum Historii Naturalnej i Stephena Jaya Goulda z Harvardu.Na podstawie danych paleontologicznych Eldredge i Gould doszli do wniosku, �e ewolucja poszczególnych gatunków przebiega�a dobrze okre�lonymi etapami (czyli okresami braku równowagi), oddzielonymi od siebie d�ugimi okresami stabilno�ci (staza).109 W latach osiemdziesi�tych David Raup i John Sepkoski z Uniwersytetu w Chicago stwierdzili, pos�uguj�c si� wynikami analizy szcz�tków kopalnych tysi�cy rodzajów, �e w historii wyst�powa�y krótkie okresy gwa�townego wymierania gatunków.Ró�ni uczeni przedstawili odmienne wyja�nienia tych obserwacji.Niektórzy uwa�aj� okresy masowego wymierania za zbiór nie zwi�zanych ze sob� wypadków.Inni szukaj� jednego mechanizmu, który wyja�ni�by wszystkie takie okresy.Takim mechanizmem mog�yby by�: bombardowanie Ziemi przez komety, zniszczenie p�ytkich mórz podczas zderze� kontynentów, brak tlenu lub nag�e zmiany klimatyczne.Spo�ród takich zdarze� najlepiej znane jest zderzenie z du�ym meteorytem � powszechnie uznawane wyja�nienie znikni�cia dinozaurów 65 milionów lat temu.Matematyk sir Christopher Zeeman pos�u�y� si� teori� katastrof110, aby sformu�owa� proste i ogólne wyja�nienie zjawiska naruszanej równowagi jako skutków niestabilno�ci, wywo�anych przez zmiany w �rodowisku gatunku.1llInny model ewolucyjny wykorzystuje koncepcj� samoorganizuj�cego si� stanu krytycznego, któr� rozwa�ali�my w poprzednim rozdziale.Per Bak twierdzi, �e �ycie jest uk�adem dynamicznym, który nigdy nie istnieje w stabilnym stanie stacjonarnym, czyli w równowadze, lecz spontanicznie d��y do charakterystycznego, chwiejnego stanu krytycznego.Podobnie jak hipoteza Zeemana, model Baka przewiduje, �e �ycie nie ewoluuje stopniowo, lecz skokami, z d�ugimi okresami sta�y, przerywanymi wybuchami gwa�townych zmian � wymierania jednych gatunków i powstawania nowych.Istotn� cech� tej koncepcji jest to, �e obywa si� ona bez "zewn�trznej" przyczyny masowego wymierania gatunków.Je�li �ycie spontanicznie d��y do stanu krytycznego, to katastrofy, nawet najwi�ksze, mog� by� naturaln�, samoorganizuj�c� si� cech� ewolucji, nie wymagaj�c� �adnej zewn�trznej przyczyny.Podczas gdy przyczyn� wymarcia dinozaurów by�o zapewne uderzenie meteorytu, w ci�gu 600 milionów lat, jakie up�yn�y od eksplozji gatunków w prekambrze, w okresie gdy Ziemi� zaj�y organizmy wielokomórkowe, dosz�o do wielu katastrof, spo�ród których mo�emy wybiera�.Podczas najostrzejszego okresu masowego wymierania � mniej wi�cej 250 milionów lat temu, pod koniec termu � znikn�o ponad 90% gatunków znanych z wykopalisk.Czy to mo�liwe, �e przyczyn� takich zjawisk jest naturalna dynamika darwinowskiej ewolucji?Pewne bardzo wyidealizowane komputerowe symulacje ewolucji, przeprowadzone przez Baka i jego wspó�pracowników, pozwoli�y ustali� kilka intryguj�cych faktów.W okresach gor�czkowej aktywno�ci ewolucyjnej przeci�tne dostosowanie gatunków jest ma�e; nieustanne mutacje powoduj� pojawienie si� nowych organizmów i trwaj� poszukiwania lepszego dostosowania.Dostosowanie ró�nych gatunków jest ma�e tak�e w okresie masowego wymierania, natomiast ma bardzo du�� warto�� w okresach sta�y, zwi�zanych z nisk� aktywno�ci� ewolucyjn�.We wspomnianych modelach samoorganizuj�ca si� dynamika ekosystemu sprawia, �e d��y on do punktu krytycznego; w tym punkcie przeci�tne dostosowanie nie jest szczególnie du�e.Wobec tego model Baka �wiadczy o tym, �e "przetrwanie najlepiej dostosowanego" nie oznacza bynajmniej, i� ewolucja prowadzi do stanu, w którym ka�dy gatunek ma si� dobrze."Przeciwnie, poszczególne gatunki z trudem trwaj�, niczym ziarnka piasku na stoku pryzmy w stanie krytycznym" � stwierdzaj� autorzy symulacji.Zgodnie z ich modelem w punkcie krytycznym wszystkie gatunki wp�ywaj� na siebie wzajemnie.Zachowuj� si� wtedy jak jeden "metaorganizm" l dziel� wspólny los.Istnienie okresów masowego wymierania potwierdza t� konkluzj�.Wynika z tego tak�e, i� gatunki z wieloma biologicznymi zale�no�ciami i zwi�zkami (takimi jak miejsce w �a�cuchu pokarmowym, relacja drapie�nik � ofiara lub gospodarz � paso�yt), czyli wykazuj�ce du�� z�o�ono��, s� bardziej wra�liwe na fluktuacje zaburzaj�ce dynamik� ekosystemu i wobec tego stanowi� bardziej prawdopodobne ofiary nast�pnej lawiny, czyli masowego wymierania.Jak wyrazi� to Bak: "Wed�ug naszego modelu karaluchy przetrwaj� d�u�ej ni� ludzie".112Globalny ekosystemKoncepcja spo�ecze�stwa owadów, dzia�aj�cych razem i tworz�cych jeden superorganizm, jest powszechnie znana.Jak ju� wspomnieli�my, tylko w ten sposób mo�na zrozumie� wyst�powanie altruizmu mi�dzy krewniakami.Jednak zastosowanie koncepcji samoorganizuj�cego si� stanu krytycznego raz jeszcze potwierdza, �e globalnych w�a�ciwo�ci ewolucji biologicznej nie mo�na zrozumie�, analizuj�c je tak, jakby by�y od siebie niezale�ne.Taki redukcjonizm stanowi tylko pierwsze przybli�enie; wprawdzie prowadzi do wielu odkry�, ale jednocze�nie stanowi wyzwanie, by z�o�y� wszystkie elementy w jedn� ca�o��.W 1968 roku James Lovelock wysun�� tez�, �e Ziemia nie jest tylko skalist� kul�, pokryt� zielon� warstw� biosfery, czym bardzo zirytowa� zwolenników Darwina, koncentruj�cych uwag� na genach.113 Biolodzy, zgodnie z nauk� Darwina, uwa�aj�, �e �ycie dostosowuje si� do �rodowiska, natomiast Lovelock uzna� �ycie i �rodowisko za cz�ci jednego superorganizmu, w którym organizmy, ska�y, powietrze i woda oddzia�uj� w bardzo subtelny sposób, tak aby �rodowisko pozosta�o stabilne.Jego s�siad, pisarz William Golding, nada� tej koncepcji nazw� Goja, od imienia staro�ytnej bogini Ziemi [ Pobierz całość w formacie PDF ]

�

download / ebook / pobieranie / pdf / do ÂściÂągnięcia

Odnośniki