Jak szybko następuje ewolucja?

Gdy ponad sto lat temu Karol Darwin przedstawił po raz pierwszy swoją teorię ewolucji, sądził, że zmiany ewolucyjne przebiegają powoli i stopniowo, narastając niewielkimi krokami, prowadzącymi w końcu do olbrzymiej różnorodności gatunków, które obserwujemy dzisiaj wokół nas. Z takim zapatrywaniem wiązał się pewien problem, z którego sam Darwin zdawał sobie sprawę. Jeśli przyglądamy się świadectwom zawartym w zapisach kopalnych, często natrafiamy na sytuacje, w których jeden gatunek żyje przez długi czas, by następnie zniknąć nagle, zastąpiony przez inny gatunek, po czym prawidłowość ta się powtarza. Pogląd, że ewolucja następuje w wyniku powolnego gromadzenia się zmian, zaczął być nazywany gradualizmem; natomiast pogląd, zgodnie z którym długie okresy stabilności przeplatane są okresami nagłych zmian, otrzymał nazwę równowagi przestankowej.

Czytelnik może się dziwić, dlaczego w ogóle dochodzi do dyskusji na temat procesu ewolucji, gdyż dowody w zapisach kopalnych powinny wskazać, który pogląd jest prawidłowy. Aby stwierdzić, dlaczego opisanie tempa ewolucji stanowi taki problem, musimy poznać sposoby, w jaki znajdowane są (lub zbierane, by użyć żargonu paleontologicznego) skamieniałości.

Jeżeli ciało zostaje po śmierci szybko pogrzebane, może przejść proces, w którym woda przepływająca przez glebę stopniowo zastępuje minerałami kości i części twarde. Wynik: kamienna reprodukcja oryginalnych części, którą nazywamy skamieliną. Jeśli naturalne wietrzenie skał wyniesie skamieniałość na powierzchnię i zostanie ona znaleziona przez paleontologa, staje się częścią zapisu kopalnego.

Jak można się domyślać, proces ten jest dosyć przypadkowy. Jeśli zwierzę poniosło śmierć na lądzie, bardziej prawdopodobne jest, że jego kości zostaną rozwleczone przez drapieżniki, niż że ulegną procesowi fosylizacji. Faktycznie, jak szacują naukowcy, w zapisach kopalnych reprezentowany jest co najwyżej jeden gatunek (nie jeden osobnik) na 10000. Paleontolodzy znajdują kilka skamielin jakiegoś gatunku w jednym miejscu i kilka skamieniałości gdzieś indziej, a następnie usiłują na podstawie tych danych stworzyć drzewo genealogiczne. Dlatego nie jest wcale rzadkością występowanie luk, trwających setki tysięcy, a nawet miliony lat, między dwoma pojawieniami się gatunku w zapisach kopalnych. Oczywiście w tego rodzaju sytuacjach łatwo jest przeoczyć przejście od jednego gatunku do drugiego.

Analogia jest następująca. Gdy przyglądamy się fotografii ruchliwego miasta, możemy zauważyć wielu ludzi w samochodach i wielu pieszo. Są jednak duże szanse na to, że nie dostrzeżemy na fotografii zbyt wielu osób – być może w ogóle żadnej – wsiadających właśnie do samochodu. Dopóki nie mamy pewnej liczby szczegółowych fotografii miasta robionych przez pewien okres, łatwo możemy przeoczyć pieszych stających się kierowcami. Tak samo, dopóki nie dysponujemy wyjątkowo kompletnym i szczegółowym zapisem kopalnym, łatwo jest przeoczyć przejście od jednego gatunku do następnego. Takie jest tradycyjne darwinowskie wyjaśnienie tego, dlaczego zapisy kopalne mogą wydawać się przerywane, nawet jeśli sam proces ewolucyjny, kryjący się za tym, następuje stopniowo.

Jedynym sposobem wyjaśnienia tej kwestii jest znalezienie się w miejscach, gdzie zapisy kopalne mogą się uwidaczniać z niespotykaną dokładnością. Jedne z pierwszych takich badań przeprowadzono w górach Walii, gdzie osady zbierające się w spokojnej zatoce setki milionów lat temu wytworzyły nadzwyczaj subtelnie uwarstwiony zespół skalny. W skałach tych zawarty jest zapis ewolucyjny trylobitów. Uważne zbieranie i analiza tych skamieniałości pozwoliły paleontologowi brytyjskiemu Peterowi Sheldonowi prześledzić przemianę jednego gatunku w drugi. Jego wniosek: w tym wypadku ewolucja następowała stopniowo.

Lecz nie jest to ostatnie słowo na ten temat. Naukowcy badający ostatnie 15 milionów lat ewolucji podobnych do korali stworzeń, zwanych Bryozoa, stwierdzili dokładnie odwrotną prawidłowość. Z ich analizy wynika, że gatunki Bryozoa pozostawały przez długie odcinki czasu mniej więcej niezmienne, a następnie w ciągu około 100000 lat (czas, chciałbym przypomnieć, będący mgnieniem oka w kategoriach geologicznych) tworzyły nowe gatunki. Badania te, opublikowane w 1995 roku, stanowią najlepszy dotychczas dowód równowagi przestankowej w zapisach kopalnych.

I tak to się toczy. Paleontolodzy badający ewolucję preriowych zwierząt podobnych do psów, żyjących 50 milionów lat temu na terenach dzisiejszego stanu Wyoming, wykryli wzory ewolucji stopniowej; naukowcy badający ślimaki słodkowodne stwierdzili, że niektóre ewoluowały stopniowo w okresie 2 milionów lat, a inne wykazywały wzorzec przerywany. Wydaje się, że prawidłowa odpowiedź na pytanie „Czy ewolucja jest stopniowa, czy przerywana?” brzmi „Tak”.

W przyszłości spór będzie się toczył wokół dwóch kwestii: (1) jak często i w jakich okolicznościach gatunki wykazują cechy stopniowej bądź przerywanej ewolucji? i (2) w jaki sposób gatunki pozostają stabilne w ciągu długich okresów mimo zmian w otoczeniu? Obydwa te zagadnienia są interesujące i jeżeli chodzi o mnie, to oczekuję ożywionej dyskusji.