Symbiogeneza

Poprzedni wpis zakończyłem stwierdzeniem, że jeśli się zrozumie, że mechanizm doboru może doskonalić na dwóch, z pozoru sprzecznych ze sobą kierunkach współpracy i walki, to droga do zrozumienia jak mogło dojść do samopowstania życia stoi otworem. Zanim jednak to omówimy musimy poznać jeszcze kilka ważnych elementów. Pierwszym z nich jest WSS i PSS, przy czym wcale nie chodzi o Warszawską, bądź Podlaską Spółdzielnię Spożywców.

Omówiony w poprzednim wpisie turniej był z naszego ludzkiego punktu widzenia nietypowy: drużyna, która przegrywała była odprawiana w niebyt. Raz, bo nie miała możliwości na duplikację, dwa bo już nigdy nie mogła brać udziału w turnieju. W normalnych turniejach zawodnicy rozjeżdżają się do domów i często zmieniają barwy klubowe.

PSS (Partially Selected Systems)

Z punktu widzenia ewolucji biologicznej kluczowym kryterium klasyfikacyjnym systemów złożonych ze współpracujących ze sobą obiektów jest to, czy systemy te podlegają selekcji jako całość, czy nie. System typu ławica ryb trwa niejako wiecznie. Jego obiekty składowe w miarę zużywania wymieniane są na nowe. System rozwija się, ale jako całość nie podlega selekcji, podlegają mu wyłącznie jego elementy. Systemy kooperujące niepoddane jako całość selekcji nazywamy systemami typu PSS od angielskiego partially selected systems, a w socjologii zwane są one systemami społecznymi.

WSS (Wholly Selected Systems)

Ich przeciwieństwem, i znów z punktu widzenia ewolucji biologicznej, są systemy kooperujące poddane selekcji jako całość, zwane WSS (ang. wholly selected systems). Charakter ewolucji biologicznej, opisany w modelu gerpedelucja, sprawia, że systemy WSS są niejako skazane na perfekcyjną współpracę swych elementów. W systemach tego typu nie ma miejsca na zdradę. Jeśli jeden element chciałby uzyskać jakąś korzyść kosztem reszty grupy, to jeśli grupa zginie, to on zginie wraz z nią. Z kolei w systemach PSS zdrada popłaca i jest zjawiskiem dość częstym. W WSS zdradzające obiekty się nie powielają, podczas gdy w PSS z reguły odnoszą one sukces reprodukcyjny.

Niezwykle ciekawy przykład systemu kooperującego przechodzącego z pokolenia na pokolenie z typu PSS do WSS stanowią kolonijne bezkręgowce. Jak zauważył Edward O. Wilson, niektóre można by nazwać „doskonałymi społecznościami” – tak bliskimi sobie, że „kolonię można równie dobrze nazwać organizmem”. Na przykład niesamowity żeglarz portugalski, długości prawie dwóch metrów, niewątpliwie wygląda jak organizm – jak kolosalna, kolorowa meduza – i zwykle nazywany jest organizmem. Wyewoluował jednak przez połączenie odrębnych wielokomórkowych organizmów, które stając się współzależne, dokonały większej specjalizacji: jedne paraliżują rybę, inne ją zjadają, dzieląc się z pozostałymi odżywczymi składnikami. [Wright, Robert: „NONZERO. Logika ludzkiego przeznaczenia.”, ISBN 83-7469-028-3, str. 337].

Symbiogeneza

Powyższy cytat ilustruje proces symbiogenezy. Teoria symbiogenezy mówi, że do powstania nowych gatunków mogło dojść na drodze integracji współpracujących ze sobą obiektów żywych różnych gatunków. To jest coś, o czym podręczniki biologii nie wspominają. Polega to mniej więcej na tym, że jakieś obiekty żywe przez przypadek połączyły się ze sobą i okazało się, że w wyniku tego połączenia lepiej wygrywają turnieje pozwalające na reprodukcję, czyli de facto we dwójkę lub w grupie łatwiej jest im zdobyć pokarm i się rozmnożyć. Połączenie to sprawiło, że stopniowo z pokolenia na pokolenie stały się one systemem typu WSS i tego momentu zaczęły podlegać selekcji jako całość. W tym momencie ewolucja biologiczna zaczęła wybierać z ich populacji te, które lepiej współpracowały wewnętrznie.

Endosymbioza

Teoria endosymbiozy stanowiąca, że komórki eukariotyczne powstały na drodze symbiogenezy, przy czym do połączenia współpracujących elementów doszło dlatego, że jedna bakteria pochłonęła bakterię innego typu, ale nie doszło do rozkładu tej połkniętej wewnątrz bakterii połykającej. Bakteria połknięta zaczęła żyć (czerpać materiał budulcowy i się rozmnażać) wewnątrz bakterii, która ją połknęła. Dowodem na to są mitochondria i plastydy (np. chloroplasty) w komórkach eukariotycznych, które mają swoje własne DNA różne od DNA komórki znajdującego się w jądrze. Organella te podlegają własnemu rozmnożeniu, które nie obydwa się w trakcie podziału komórki macierzystej.

Dowodami potwierdzającymi proces symbiogenezy są właśnie mitochondria i chloroplasty, żeglarz portugalski i… Bardzo ciekawym przykładem endosymbiozy wielopoziomowej jest koegzystencja bakterii żyjących w komórkach wszoły (Mallophaga), które z kolei są owadami pasożytującymi na ptakach i ssakach: Wszoły zjadają złuszczoną skórę, pióra i różne wydzieliny, w tym krew wypływającą ze zranień. […] Niektóre żyją jako pasożyty wewnętrzne, wnikając do wnętrza dutki pióra ptaków. Między niektórymi wszołami a bakteriami powstał ścisły symbiotyczny związek. Bakterie żyją w mycetocytach – specjalnych komórkach tkanki tłuszczowej wszoła i pomagają mu trawić pokarm (keratynę). Wszoły pozbawione tych bakterii giną w ciągu kilku dni [www.trojszyk.com/ciek.php]

Teoria symbiogenezy, jest dość dobrze opisana w Wikipedii (i chwała za to Wikipedii), ale tak jak wspomniałem w cegle-monografii BIOLOGY (Solomon, Berg, Martin) nie ma ani słowa na jej temat, choć można znaleźć już co nieco na temat endosymbiozy. Nie ma, bo po prostu zbyt dużo rzeczy trzeba by było w tej cegle zmienić, a na to nikt nie ma ochoty.

Pierwszym do zmiany jest darwinowskie Drzewo Życia i Hipoteza Wspólnego Przodka. Ich piękna, kusząca prostota polegająca na wyprowadzeniu wszystkich gatunków od jednego elementu wyjściowego – tego właśnie jednego wspólnego przodka – wali się w gruzy. Obiekty żywe powstawały w wyniku specjacji, czyli rozdzielania się gatunków oraz symbiogenezy, czyli łączenia się gatunków. Oczywiście jedno i drugie, to rozdzielanie się i to łączenie się dokonywało się stopniowo na przestrzeni pokoleń.

Proces ten ilustruje HeKroGram, czyli schemat pokazujący tworzenie nowych gatunków przez ewolucję biologiczną w oparciu o dwie ortogonalne ścieżki: konfliktu i współpracy. Hekrogram zastępuje słynne „Drzewo Życia” Darwina.

W następnym wpisie poruszymy arcyciekawy temat – cel życia.