Brza evolucija:
Čudesni miš iz Čikaga

Kada se Poreklo vrsta Čarlsa Darvina pojavilo davne 1859. godine u Britaniji, najavljujući moderno izučavanje evolucije, nije se moglo pretpostaviti da će i sama teorija evolucije doživeti "evoluciju". Prema poslednjim istraživanjima, belonogi miš iz okoline američkog grada Čikaga preživeo je značajne genetske promene samo tokom poslednjih 150 godina. Ovaj rezultat izazvao je malu buru među evolucionistima, pokazujući kako evolucija kod sisara i drugih kičmenjaka ne traje isključivo u milionskim godišnjim intervalima – genom sisara, očigledno, može da evoluira i mnogo brže

UBRZANI EVOLUTIVNI SAT: Belonogi miš

Belonogi miš (Peromyscus) vrsta je sitnog glodara koja pripada familiji Cricetidae i nastanjuje široke oblasti od Aljaske do Južne Amerike. Dugačak je od 8 do 17 centimetara, ima karakteristično velike oči, meko krzno, izuzetno dug rep i relativno velike uši. Njegova boja varira od sasvim bele, preko smeđe do crne, ali su mu noge i stopala obično beli kao sneg, zbog čega je i dobio naziv belonogi. Neke belonoge miševe u Americi ponekad nazivaju jelenski (deer mouse), a druge severnoamerički miševi. Po svojim osobinama belonogi miš je sasvim nalik šumskom mišu koji živi u Evropi. Ovaj krupnooki glodar spada u noćne životinje, dok dan provodi u gnezdima koje pravi od biljnog materijala. Hrana mu je raznovrsna i ne pravi razliku između biljne i životinjske. Razmnožava se tokom cele godine, a brzina kojom to čini svrstava ga u najplodnije vrste među sisarima. Ženke belonogog miša izrode preko četiri nakota godišnje, a u jednom nakotu imaju od dva do sedam mladunaca. Trudnoća im traje samo 21 do 27 dana, što im omogućuje veliki brzinu razmnožavanja, tako da lako osvajaju nove teritorije, a na terenu koji nastanjuju obično su dominantna vrsta. Ova osobina belonogih miševa povezana je na izvestan način i s njihovom zapanjujuće brzom evolucijom.

Brzina evolucije: Evolucija je proces progresivnih promena u genetičkom sistemu koje su primarno zasnovane na izmenjenim interakcijama bioloških populacija i sredine. Promene u genetičkom sistemu omogućavaju razvoj bioloških vrsta tokom dugih vremenskih intervala usled čega se povećava raznolikost živog sveta i nastaju nove životne forme, koje su često naprednije od svojih predaka. U osnovi, evolucija je složen, sveobuhvatan i neprekidan proces u živom svetu, zasnovan na tri ključna mehanizma: mutaciji, prirodnoj selekciji i genetičkom driftu. Ovi mehanizmi su spori, slučajni procesi i zahtevaju duge vremenske periode – za evoluciju jedne vrste kičmenjaka potrebno je bar milion godina. U teoriji se razlikuju – morfološka i taksonomska brzina evolucije, što zavisi od toga da li se brzina određuje na osnovu promena određenih karakteristika unutar jedne evolucione linije ili na osnovu stope kojom jedna vrsta zamenjuje drugu u jedinici vremena. Vreme potrebno za evoluciju jedne vrste uslovljeno je zahtevom za reprodukciju. Kada, unutar do tada jedne vrste, dve razdvojene grane evolutivnog stabla izgube mogućnost zajedničkog razmnožavanja, reč je o nastanku dve nove vrste. Za to su obično potrebni milioni godina, ali se ponekad čitav proces odvija mnogo brže, što zavisi od toga koja je vrsta u pitanju. Vremenski interval u kome se odvija evolucija jedne žive vrste povezan je s pojmom generacijskog vremena, perioda potrebnog da se jedna generacija reprodukuje i ostavi potomstvo. To vreme se razlikuje od vrste do vrste, a najkraće je kod najjednostavnijih organizama kakvi su bakterije, alge ili virusi – za evoluciju bakterija ponekad su dovoljne godine i dani, ali se takvo što nije moglo zamisliti kod kičmenjaka ili čak nekog sisara, kakav je belonogi miš.

Miševi iz muzeja: Namera Olivera R.W. Pergamsa i njegovih kolega iz Zoološkog društva Čikaga bila je da uporede dve vrste miševa iz oblasti grada Čikaga – prerijskog i belonogog miša. Međutim, na samom početku njihovog istraživanja pokazalo se da je belonogi miš dominantan u toj oblasti, pa se istraživanje koncentrisalo na njega. Pergams i njegov tim analizirali su mitohondrijalni DNK kod 56 muzejskih primeraka belonogih miševa, sačuvanih još od 1855. godine do danas, a potom ga uporedili sa uzorcima DNK uzetih od 52 žive životinje, uhvaćene u lokalnim parkovima i šumama. Kada su rasporedili muzejske jedinke na vremenske intervale od 50 godina i uporedili odgovarajući genetski materijal, Pergams i njegove kolege otkrili su dramatične genetske promene. Samo jedan miš, uhvaćen između 1999. i 2000. godine, imao je DNK zapis koji je kod miševa iz 1950. godine bio dominantan. Uz to, danas najčešće genetske sekvence prvi put se pojavljuju kod belonogih miševa tek 1906. godine. Ove brze izmene u genetskom materijalu nalaze se u korelaciji s porastom ljudske aktivnosti u oblasti, što je po mišljenju istraživača ključni razlog ubrzane evolutivne promene. Novi geni su očigledno bili povoljniji za preživljavanje miševa ili, pak, povoljniji u odnosu na promene životne okoline izazvane od strane ljudi. Kako bilo, ovaj slučaj pokazuje da evolutivni sat povremeno može kucati zapanjujućom brzinom, što produbljuje dilemu o tome kolika je zapravo brzina evolucije i otvara nove horizonte teoriji evolucije.

Slobodan Bubnjević

Brzina hominizacije Hominizacija, u širem smislu shvaćena kao evolutivno razviće čoveka iz životinjskog sveta, trajala je oko sto miliona godina. Na osnovu mnogobrojnih fosilnih nalaza sa različitih lokaliteta, proces hominizacije je većim delom rekonstruisan i antropolozi ga danas grubo dele na sedam faza. U prvoj fazi hominizacije nastao je purgatorijus (Purgatorius), što se verovatno odigralo pre 70–65 miliona godina – purgatorijus je prvi i najstariji među primatima (primati su evolutivno najrazvijeniji red klase sisara, kola kičmenjaka, što obuhvata sve majmune i ljude). Druga faza smeštena je u period od pre 65 do 35 miliona godina, kada se razvio najstariji čovekoliki majmun driopitekus (Dryopithecus). Treća faza hominizacije traje od pre 35 do 25 miliona godina, u kojoj se odvaja familija hominida (čovekoliki majmuni i praljudi), kao i njihova samostalna evolucija. U četvrtoj fazi, između 25 i 8 miliona godina pre našeg doba, hominidi zauzimaju savane, a ramapitekus (Ramapithecus) uspravlja se i dobija 400 cm3 moždane mase. Peta i šesta faza, pre osam miliona do sto hiljada godina, obeležene su procesom "očovečavanja" (na slici). U ovom periodu unutar familije hominida nastaje rod australopitekusa (Australopithecus), sa moždanom masom od 500 cm3, čija je egzistencija bila duga skoro četiri miliona godina i okarakterisana je internom evolucijom, tokom koje se izdvaja nekoliko vrsta, odnosno stupnjeva evolutivnog razvoja (Australopithecus afarensis – smatra se da u evolucionom smislu prethodi ostalima, a poznat je po čuvenom foslinom nalazu Lusi, nađenom 1973. godine u Etiopiji, datovanom u vreme pre tri miliona godina, A. africanus – živeo u periodu od pre tri i 1,2 miliona godina, A. robustus – živeo tokom intervala od pre tri i jedan milion godina, i A. ramidus – smatra se "karikom koja nedostaje" u procesu nastanka čoveka od životinje, fosilni tragovi datovani na 4,4 miliona godina). Najprogresivnija podvrsta australopitekusa i najstarija vrsta roda Homo je takozvani vešt čovek (Homo habilis), kod koga mozak dostiže 600–800 cm3, visina 110–150 cm, a masa 30–45 kg, zavisno od pola. Homo habilis je živeo u periodu pre 2,5 i 1,5 miliona godina. Posle njega pojavljuje se potpuno uspravan čovek (Homo erectus), visok 160 cm, sa moždanom masom 700–1200 cm3, koji je živeo pre 1,5 miliona do 200.000 godina. Homo erectus je, sudeći po obimnim fosilnim dokazima i dugom periodu egzistencije, doživeo internu evoluciju, da bi na kraju prešao u formu homo sapijensa. Poslednja, sedma faza hominizacije, obično nazvana sapijentna faza, počela je pre 100.000 godina i još traje. To je period umnog čoveka (Homo sapiens, Homo sapiens neanderthalensis i Homo sapiens sapiens), a poslednji među njima, anatomski savremeni čovek, živeo je oko 10.000 godina uporedo s neandertalskim pračovekom, da bi, kada je pre 45.000–30.000 godina iščezao neandertalac, homo sapijens nastanjivao čitav Stari svet, pa se proširio i na ostatak planete. Mehanizmi evolucije Prema Mendelovoj teoriji nasleđivanja, potvrđenoj u brojnim eksperimentima, genetički činioci majke i oca ne gube svoj identitet u procesu reprodukcije. Genetički elementi ostaće generacijama nepromenjeni (ako ne dođe do mutacija), što se smatra aksiomom moderne genetike. Ako se populacija u živom svetu posmatra na matematički apstraktan način, pa se shvati kao skup svih mogućih gena, tj. genski fond, a reprodukcija kao uzimanje uzorka iz tog fonda, za očekivati je, na osnovu rečenog aksioma, da se učestalost genskih alela (oblika gena na jednom mestu u hromozomu) ne menja pri prelazu iz roditeljske u generaciju potomaka. Međutim, nije tako – povremeno se javljaju greške u "uzimanju uzorka" iz genskog fonda, koje kroz generacije u prirodnim populacijama dovode do odstupanja učestalosti genskih alela. Ove greške u uzimanju uzorka nazivaju se genetički drift. U krajnjem rezultatu genetički drift je uzrok siromašenja genetičke varijabilnosti unutar populacije, ali u prirodnim populacijama postoje genetički mehanizmi koji sprečavaju ovaj efekat. Jedan takav mehanizam suprotstavljen genetičkom driftu jeste mutacija. Uz to, mutacija unosi genetičke novine u populaciju, a najopštije gledano predstavlja svaku diskontinuiranu promenu sa genetičkim efektom, što uključuje genske mutacije tj. promene malih sekvenci DNK i hromozomske mutacije tj. velike promene genskih kompleksa i hromozoma. Spontano, genetičkom kontrolom (pod uticajem drugih gena) ili indukovano (pod delovanjem spoljnih agenasa), nastaju mutacije kako u strukturi (nukleotidnom sadržaju) gena tako u njihovom aranžmanu, čime zapravo nastaju novi genski aleli. Ova slučajna promena oblika, kada se desi, ne znači da će novi alel preživeti ili pak postati najčešći oblik gena u populaciji – u ogromnoj većini slučajeva nije tako. Za to je potrebno da novi alel bude takav da nudi bolju adaptaciju populacije u interakciji sa životnom sredinom. Može se desiti da zbog promene ekološke ravnoteže, klimatskih uslova, izmene reljefa i drugih promena u životnoj okolini, u novim okolnostima izumru stari aleli koji nisu dovoljno adaptirani, a prežive oni dobijeni odgovarajućom mutacijom, čime populacija evoluira u novu, bolje prilagođenu vrstu. Ovakvo prirodno odabiranje, izazvano borbom za opstanak, kao i održanje onih jedinki u populaciji koje su najsposobnije za život, ili mu se mogu prilagoditi na najbolji način, jeste prirodna selekcija. Iako presudno, dejstvo prirodne selekcije na proces evolucije nalazi se pod sumnjom u modernim teorijama – neki evolucionisti smatraju je fundamentalnim principom i mnoge fenomene živih sistema interpretiraju samo postojanjem takozvanog selekcionog pritiska, dok drugi selekciju shvataju samo kao tautologiju tj. očiglednu istinu (ako je nešto najsposobnije i najbolje prilagođeno, ono će očigledno preživeti). Ipak, nesumnjiv je značaj prirodne selekcije, jer kada je ne bilo, evoluciju bi uslovljavale isključivo mutacije – ponekad i u smeru ka manje razvijenim i lošije prilagođenim formama života. Bez selekcije, evolucija bi bila samo degeneracija prema višoj entropiji.