Co było pierwsze jajko kurze czy kura? Czy ewolucjonista może odpowiedzieć, że pierwsze było jajko kurze, argumentując, że w trakcie ewolucji jakiś ptak innego gatunku (ewolucyjnego przodka kury – „przedkury”) najpierw zniósł jajka, z których wykluły się i kura, i kogut? Czy podobna sytuacja mogła mieć miejsce wśród naczelnych (w tym przodków ludzi) w takim sensie, że nastąpiło gwałtowne przejście z gatunku X do gatunku Y i w ten sposób raptownie powstali „Adam i Ewa”?

Co z badaniami tej problematyki mieli ostatnio wspólnego Polacy?

Arystoteles wykorzystywał pytanie o jajko i kurę, aby zilustrować swoją teorii o potencjalności i aktualności. Tu jednak nie o takie rozważania chodzi.

Czym jest gatunek?

Kiedy uczymy się na biologii teorii ewolucji, bardzo często dowiadujemy się, że pojawienie się nowego gatunku wymaga bardzo wiele czasu. Zaproponowany tu więc scenariusz – według którego jakiś inny ptak (przedkura) zniósł (zniosła) jajka, z których wykluły się kury i koguty (kurczęta żeńskie i męskie) czyli miały tak bardzo zmieniony genom (genotyp), że pojawił się nowy gatunek – wydaje się niezbyt sensowne. Oczywiście to pytanie jest trochę żartobliwe, niemniej jednak w trakcie ewolucji dochodziło do dość dużych kroków, również w przypadku naczelnych, o czym więcej za chwilę.

Czym jest gatunek, wyjaśnił bardzo ciekawie Piotr Gąsiorowski w tekstach na stronie Eksperyment myślowy.

Wg definicji Ernsta Mayra, osobnik jakiegoś gatunku nie może krzyżować się z osobnikami innego gatunku. Gatunki to grupy faktycznie lub potencjalnie krzyżujących się naturalnych populacji, które są reprodukcyjnie odizolowane od innych takich grup. Oznaczałoby to, że potomstwo konkretnego ptaka (kury) byłoby tak odmienne, że mogłoby się krzyżować tylko ze sobą (wsobnie), a nie z osobnikami tego gatunku, którego przedstawiciel zniósł jajka. W obrębie zwierząt, które określamy jako należące do różnych gatunków, występuje od tej zasady wiele wyjątków, które zresztą dobrze znamy. Przykładowo muł powstaje w wyniku krzyżowania się osła z koniem.

Ilja Iwanow i hybrydowi żołnierze Stalina?

W przypadku ludzi taka sytuacja nie może mieć obecnie miejsca. Przeważa natomiast pogląd, że ludzie (Homo sapiens) krzyżowali się z neandertalczykami. W pewnym okresie w ZSRR pojawił się natomiast naukowiec, który próbował sprawdzić, czy obecnie można skrzyżować człowieka z jakimś naczelnym. Ilja Iwanow prawdopodobnie w takim właśnie celu mógł nawet bez wiedzy mężczyzn wykorzystać ich nasienie. Podejrzewa się, że próbował tworzyć super żołnierzy dla Stalina, krzyżując ludzi z gorylami. Nie tylko mu się to nie udało, ale nawet władza radziecka doszła do wniosku, że coś z nim jest nie w porządku.

Źródło zdjęcia wikipedia.

Bariery międzygatunkowe

Pomijając więc kulturowe tabu zadajmy sobie pytanie, dlaczego tak jest, że ludzie są jednak dość wyjątkowi w zakresie definicji gatunku? To znaczy, dlaczego definicja Mayra jest w ich przypadku tak dobrze spełniona? Mechanizmów biologicznych jest bardzo wiele. Jednak na poziomie kariotypu od innych naczelnych różni nas bardzo wyraźnie to, że mają one 48 chromosomów, a my mamy ich 46. To jedna z bardzo wyraźnych zmiennych, prowadzących do sytuacji, w której występuje brak dopasowania genomów nawet wtedy, gdyby doszło do zapłodnienia in vitro plemnikiem mężczyzny np. komórki jajowej szympansicy. Brak dopasowania może dotyczyć nie tylko budowy chromosomów, ale również epigenetyki.

Do zakłóceń rozwojowych dochodziłoby nawet w czasie mejozy, a dokładniej w czasie crossing over.

Warto zaznaczyć, że analogicznie “wyjątkowe” są choćby szympansy. Odnotowano pojedyncze przypadki hybrydyzacji szympansa zwyczajnego i bonobo w niewoli, jednak w naturze spełniają definicję Mayra w 100%. Nie da się skrzyżować szympansa z gorylem, pomimo że mają 48 chromosomów. Nie jest więc konieczne do spełnienia definicji Mayra posiadanie różnej liczby chromosomów.

Jak to się stało, że ludzie mają 46 chromosomów, chociaż szympansy czy goryle mają ich 48?

Okazuje się, że wydarzenie, które do tego doprowadziło było z ewolucyjnego punktu widzenia bardzo dramatyczne. Nie było w nim nic z powolności procesów ewolucyjnych, o których generalnie się uczymy. Najpewniej pojawienie się ludzkiego chromosomu drugiego było konsekwencją fuzji chromosomów 12 i 13, występujących u szympansów, goryli, jak i wspólnego przodka ludzi i tych naczelnych.

Źródło ryciny Wikipedia.

Polka Barbara Poszewiecka uważa, że zdarzenie to miało miejsce jakieś 400 tysięcy do 1,5 miliona lat temu. Chociaż inni szacują, że zdarzenie to miało miejsce około 4,5 miliona lat temu. Z innych danych badawczych wynika, że nawet 400 tys. to za mało. Skoro u neandertalczyków i denisowian występowała fuzja chromosomu 2, to zaszła ona nie później niż u naszego ostatniego wspólnego przodka (Homo heidelbergensis). Bliższe prawdy jest więc 1,5 miliona lat od kiedy doszło do tej fuzji.

https://bmcgenomics.biomedcentral.com/articles/10.1186/s12864-022-08828-7

W konsekwencji fuzji obecne są też różne zmiany w genomie. Znika jeden z genów FOXT4L. Spekuluje się, że jego zniknięcie mogło spowodować zmianę fenotypową, dotyczącą poruszania się na dwóch kończynach. Nie znaczy to jednak, że było to całkowite przejście do dwunożności, ale znowu zamknięcie pewnego etapu zmian zmierzających w tym kierunku.

Czy byli to Adam i Ewa?

Podkreślmy więc – był to wspólny przodek ludzi, neandertalczyków i denisowian. Nazywanie tych organizmów Adamem i Ewą jest więc pewną prowokacją intelektualną. Warto też dodać, że w tej chwili nawet wśród biblistów zdecydowanie przeważa opinia, że Adam i Ewa to alegoria.

Takie prowokacyjne analogie można jednak znaleźć w tytułach literatury popularnonaukowej, a nawet naukowej. Posłużył się nim inny Polak, Paweł Stankiewicz. Kiedy czytamy tekst jego pracy, widać założenie następującego scenariusza: najpierw pojawiły się osobniki posiadające 47 chromosomów i to ich krzyżowanie dało osobniki z 46 chromosomami. Na tym schemacie (rodowodzie) wszystkie czarne trójkąty oznaczają osobniki, w przypadku których szybko doszło do śmierci. Natomiast osobniki z 46 chromosomami były już prawdopodobnie dobrze przystosowane do posiadania płodnego potomstwa. Kółka symbolizują samice, a kwadraty –samce. Widać też kto miał 48, kto 47, a kto 46 chromosomów.

Rycina z artykułu w poniższym linku. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/27708712/

Czy może z człowieka wyewoluować nowy gatunek?

Czy analogiczne sytuacje występują współcześnie? Opisano rodziny np. w Chinach i Finlandii, w których zaobserwowano zdarzenia genetyczne o pewnym podobieństwie. Nie mógłby to być jednak zalążek nowego gatunku, w takim sensie jak w przypadku fuzji prowadzącej do powstania chromosomu drugiego. Dla ścisłości trzeba bowiem dodać, że wystąpiła w tych rodzinach trochę inna zmiana cytogenetyczna. Nie była to jednak taka fuzja jak opisana w ewolucji naczelnych (wspólnego przodka Homo sapiens, neandertalczyków i denisowian), ale translokacja robertsonowska. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4912789/

Problemowi temu będzie na stronie „Eksperyment myślowy” poświęcona seria tekstów. Odcinek wprowadzający już się pojawił.

Czy ewolucja nadal nas dotyczy? Część 1: Prolog

Podsumowanie

Jak widać, analogia z początku tego tekstu o jajku i kurze jest trochę naciągana, jeśli chodzi o fuzję w wyniku, której powstał chromosom drugi. Po fuzji chromosomów 12 i 13, nadal obecnych u szympansów i goryli, nie doszło do natychmiastowego wyodrębnienia się nowego gatunku. Jednak był to olbrzymi krok w tym kierunku.

Nie da się też ukryć, że to dynamiczne wydarzenie w ewolucji jest wykorzystywane przez niektórych kreacjonistów jako argument na rzecz inteligentnego projektu, przez innych natomiast jest wręcz negowane. Nie jest zamiarem autora tego tekstu polemizować z pseudonaukowymi tekstami. Chodzi tylko o zainteresowanie biologią ewolucyjną.

W ewolucyjnych dziejach naszych przodków nie brak zdarzeń, które są bardzo mało prawdopodobne. W 2023 chińscy naukowcy opisali, że gatunek, z którego wyewoluowali nasi przodkowie przez 100 tysięcy lat składał się z około tysiąca osobników. Czyli przez tysiąclecia znajdował się na granicy wyginięcia.

Nadal nie rozumiemy wszystkich szczegółów procesów ewolucyjnych, jednakże stopniowo je odkrywamy. Z ewolucyjnego punktu widzenia odpowiedź na pytanie: “Co było pierwsze, jajko czy kura?” – wydaje się taka, że raczej jajko. Jest to niemniej jednak duże uproszczenie, które ma tylko skłonić do pewnej refleksji nad tym, jak szybko może wyewoluować nowy gatunek.

Literatura dodatkowa

1. J. Tjio and A. Levan. 1956. The chromosome number of Man. Hereditas, 42( 1-2): 1-6.
2. W. Ijdo et al.1991. Origin of human chromosome 2: an ancestral telomere-telomere fusión. PNAS, 88: 9051-9056.
3. Meyer et al. 2012 A high-coverage genome sequence from an archaic Denisovan individual. Science, 338:222-226.; K. H. Miga. 2016. Chromosome-specific Centromere sequences provide an estímate of the Ancestral Chromosome 2 Fusion event in Hominin Genome.Journ. of Heredity. 1-8. Doi:10.1093/jhered/esw039.