Błędne wyobrażenia na temat selekcji naturalnej i procesów adaptacyjnych

WYOBRAŻENIE: Selekcja naturalna [1] polega na na tym, że organizmy próbują się dostosować.

SPROSTOWANIE: Selekcja naturalna prowadzi do adaptacji gatunków w czasie, ale proces ten nie wymaga wysiłku, próby lub chęci. Selekcja naturalna wynika ze zmienności genetycznej populacji oraz z faktu, że niektóre z tych wariacji mogą pozostawić więcej potomstwa w następnym pokoleniu niż inne. Ta zmienność genetyczna jest generowana przez losowe mutacje - proces, na który nie ma wpływu na to, czego chcą organizmy w populacji lub co "próbują" zrobić. Albo jednostka posiada geny, które są wystarczająco dobre, by przetrwać i rozmnażać się, albo nie. Nie może uzyskać właściwych genów poprzez "próbę". Na przykład bakterie nie rozwijają oporności na antybiotyki, ponieważ tak bardzo się starają. Oporność ewoluuje, ponieważ przypadkowa mutacja powoduje powstanie pewnych osobników, które są w stanie lepiej przetrwać antybiotyk, i te osobniki mogą rozmnożyć się więcej niż inne, pozostawiając po sobie więcej bardziej opornych bakterii.

WYOBRAŻENIE: Selekcja naturalna dąży do zaspokojenia potrzeb organizmów, oraz realizuje ich chęci.

SPROSTOWANIE: Selekcja naturalna nie ma żadnych intencji ani zmysłów; nie potrafi wyczuć, czego gatunek lub jednostka "potrzebuje" lub co "woli". Selekcja naturalna działa na genetycznej zmienności populacji, a ta zmienność jest generowana przez losowe mutacje - proces, na który nie ma wpływu to, czego potrzebują organizmy w populacji. Jeśli w populacji występuje zmienność genetyczna, która pozwala niektórym osobnikom korzystniej przetrwać wyzwanie, niż innym (bez względu na charakter tego wyzwania; przyp. tłum.), lub rozmnażać się bardziej niż innym (bez względu na sposób rozmnożenia; przy. tłum.), wówczas osobniki te będą miały więcej potomstwa w następnym pokoleniu, a populacja będzie ewoluować. Jeśli zmienność genetyczna nie występuje w populacji, taka populacja także może przetrwać (ale już nie ewoluować poprzez selekcję naturalną) albo wymrzeć. Niemniej, ewoluując m.in. za pomocą selekcji naturalnej nie realizuje swoich "potrzeb" i zaspokaja swojej "woli".

WYOBRAŻENIE: Ludzie nie mogą negatywnie wpływać na ekosystemy, ponieważ gatunki wyewoluują w to, co potrzebują do przetrwania.

SPROSTOWANIE: Jak opisano w błędnym wyobrażeniu powyżej, selekcja naturalna nie dostarcza automatycznie organizmom cech, których "potrzebują" do przetrwania. Oczywiście, niektóre gatunki mogą posiadać cechy, które pozwalają im rozwijać się w warunkach zmian środowiskowych powodowanych przez ludzi i dlatego mogą wyselekcjonować się w tym kierunku, ale inne nie muszą i w związku z tym mogą wyginąć. Jeśli populacja lub gatunek nie ma przypadkiem odpowiednich wariacji zmienności genetycznej, nie będzie ewoluować w odpowiedzi na zmiany środowiskowe wywołane przez człowieka, niezależnie od tego, czy zmiany te są spowodowane przez zanieczyszczenia, zmiany klimatyczne, ingerencję w środowisko lub inne czynniki. Przykładowo, ponieważ zmiany klimatyczne powodują, że lód na Morzu Arktycznym staje się cieńszy i topi się wcześniej, niedźwiedzie polarne mają większe trudności z uzyskaniem pożywienia. Jeśli populacje niedźwiedzi polarnych nie mają takiej zmienności genetycznej, która pozwoliłaby niektórym osobnikom na skorzystanie z możliwości polowań, które nie są uzależnione od lodu morskiego, to mogą one wyginąć w naturalnym środowisku.

WYOBRAŻENIE: Selekcja naturalna działa dla dobra gatunku (lub w interesie gatunku).

SPROSTOWANIE: Kiedy słyszymy o altruizmie w przyrodzie (np. delfiny zużywające energię na wsparcie chorego osobnika, lub surykatka ostrzegająca innych przed zbliżającym się drapieżnikiem, nawet jeśli to wystawia ją na dodatkowe ryzyko), kuszące jest wyobrażenie, że te zachowania powstały w wyniku selekcji naturalnej, która sprzyja przetrwaniu gatunku. Innymi słowy, że selekcja naturalna promuje takie zachowania, które są dobre dla całego gatunku, nawet jeśli są ryzykowne lub szkodliwe dla jednostek w populacji. Jednak to wrażenie jest błędne. Selekcja naturalna nie ma ani intencji ani długofalowej zapobiegliwości (działa tu i teraz, nic nie przewiduje długofalowo: przyp. tłum.). Po prostu selekcjonuje ona na bieżąco bezwiednie jednostki w populacji, sprzyjając cechom, które pozwalają im przetrwać i rozmnażać się, co daje więcej kopii genów tych jednostek w następnym pokoleniu. Teoretycznie korzystna dla jednostki cecha (np. bycie wydajnym drapieżnikiem) może stać się coraz częstsza i doprowadzić do wyginięcia całej populacji (np. jeśli efektywność drapieżnika faktycznie wymazałaby całą populację ofiar, pozostawiając drapieżniki bez źródła pożywienia).

Więc jakie jest ewolucyjne wyjaśnienie altruizmu, jeśli nie jest to dla dobra gatunku lub po prostu populacji?

Istnieje wiele mechanizmów, w których takie zachowania ewoluują. Na przykład, jeśli akty altruistyczne są "spłacane" w innych czasach, tego rodzaju zachowanie może być preferowane przez selekcję naturalną. Podobnie, jeśli zachowanie altruistyczne zwiększa szanse przetrwania i rozmnażania się osobników spokrewnionych (którzy również mogą przenosić altruistyczne geny), zachowanie to może rozprzestrzeniać się w populacji poprzez selekcję naturalną. Jednakże selekcja może działać na różnych poziomach i w pewnych okolicznościach, z rzadka może wystąpić selekcja na poziomie gatunku (jako na jednym z poziomów populacji; przyp. tłum.). Ważne jest jednak, aby pamiętać, że nawet w tym przypadku selekcja nie jest długofalowo zapobiegliwa i nie "zmierza" do jakiegokolwiek rezultatu; jest to po prostu mechanizm faworyzowania replikujących się jednostek (które niekoniecznie muszą być organizmem, mogą być "samolubnymi" genami; przyp. tłum.), które potrafią korzystniej przekazać swoje kopie do następnego pokolenia. Warto też wspomnieć, że gatunek, jest  pewną "szufladką" taksonomiczną, a nie precyzyjnym bytem naturalnym. Więcej na ten temat można przeczytać tutaj.

WYOBRAŻENIE: Najbardziej dopasowane [2] do przetrwania organizmy w populacji to te, które są najsilniejsze, najzdrowsze, najszybsze i/lub największe.

SPROSTOWANIE: W kategoriach ewolucyjnych, słowo fitness ma zupełnie inne znaczenie niż popularne. Ewolucyjny fitness organizmu nie świadczy o jego zdrowiu, ale o jego zdolności do przeniesienia genów do następnego pokolenia. Im więcej płodnych potomków pozostawi do następnego pokolenia, tym bardziej jest dopasowany.[3] Niekoniecznie wiąże się to z siłą, szybkością, wielkością czy zdrowiem. Na przykład, mizerny samiec z jasnymi piórami ogonowymi może zostawić po sobie więcej potomstwa, niż samiec silniejszy i niezbyt bystry, a rachityczna roślina z dużymi strąkami nasion może zostawić po sobie więcej potomstwa, niż większy okaz - co oznacza, że mizerny ptak i rachityczna roślina mają większe ewolucyjne dopasowanie, niż ich silniejsze, większe odpowiedniki (w aktualnych warunkach środowiskowych: przyp. tłum).

WYOBRAŻENIE: Selekcja naturalna oznacza przetrwanie najbardziej dopasowanych osobników w populacji.

SPROSTOWANIE: Chociaż "przetrwanie najbardziej dopasowanych" (survival of the fittest) [4] jest hasłem przewodnim selekcji naturalnej, to jednak "przetrwanie wystarczająco dopasowanych" [5] jest bardziej właściwym opisem. W większości populacji, organizmy z wieloma różnymi wariacjami genetycznymi trwają, rozmnażają się i pozostawiają potomstwo niosące ich geny w następnym pokoleniu. Nie jest to po prostu jedna lub dwie "najlepsze" jednostki w populacji, które przekazują swoje geny następnemu pokoleniu. Jest to widoczne w otaczających nas populacjach: na przykład, roślina może nie mieć wystarczających genów do rozkwitu w czasie suszy, lub drapieżnik może nie być wystarczająco szybki, aby złapać swoją ofiarę za każdym razem, gdy jest głodny. Osobniki te mogą nie być "najsprawniejszymi" w populacji, ale są one "wystarczająco dopasowane", aby rozmnażać się i przekazywać swoje geny następnym pokoleniom.

WYOBRAŻENIE: Selekcja naturalna produkuje organizmy doskonale dostosowane do środowiska, w którym żyją.

SPROSTOWANIE: Selekcja naturalna nie jest wszechmocna. Istnieje wiele powodów, dla których selekcja naturalna nie może wytworzyć „doskonale zaprojektowanych” cech. Przykładowo żywe istoty składają się z cech wynikających ze skomplikowanego zestawu kompromisów - zmiana jednej funkcji na lepsze może oznaczać zmianę innej na gorsze (np. ptak z „doskonałym” upierzeniem ogona, aby przyciągnąć partnerów, może być szczególnie narażony na ataki drapieżników ze względu na długi ogon). Organizmy powstały dzięki złożonym historycznym procesom ewolucyjnym (a nie procesowi projektowania), ich przyszła ewolucja jest często ograniczona przez cechy, które już wyewoluowały. Na przykład, nawet jeśli byłoby korzystne dla owada, aby rósł w inny sposób niż linienie, zmiana ta po prostu nie byłaby możliwa, ponieważ linienie jest już osadzone w genetycznym składzie owadów na wielu poziomach.

WYOBRAŻENIE: Wszystkie cechy organizmów są adaptacjami.

SPROSTOWANIE: Organizmy żywe mają wiele imponujących adaptacji (niewiarygodny kamuflaż, podstępne sposoby łapania ofiar, kwiaty, które przyciągają właściwe zapylacze itp.). Dlatego łatwo jest wyjść z uproszczonego założenia, że wszystkie cechy organizmów muszą być w jakiś sposób adaptacjami. Przykładowo często, kiedy zauważamy coś u organizmów, niejako automatycznie zastanawiamy się: do czego to służy. Podczas, gdy niektóre cechy są rzeczywiście adaptacyjne, ważne jest, aby pamiętać, że wiele cech w ogóle nie jest adaptacją. Niektóre z nich mogą być przypadkowymi rezultatami historii. Na przykład podstawowa sekwencja GGC dla kodowania aminokwasu glicyny po prostu taka jest dlatego, że tak to się zaczęło - i tak odziedziczyliśmy ją po naszym wspólnym przodku. Nie ma nic szczególnego w związku pomiędzy GGC i glicyną. To tylko historyczny wypadek, który utknął w pamięci kodu. Inne cechy mogą być produktami ubocznymi innej cechy. Na przykład, kolor krwi nie jest adaptacyjny. Nie ma powodu, dla którego posiadanie czerwonej krwi byłoby korzystniejsze niż posiadanie krwi zielonej lub niebieskiej. Czerwień krwi jest produktem ubocznym jej składu chemicznego, co powoduje, że odbija ona czerwone światło. Chemia krwi może być adaptacją, ale kolor krwi już nie.

Źródło: "Misconceptions about natural selection and adaptation". Understanding Evolution. University of California Museum of Paleontology. Następnie ukazały się: "Błędne wyobrażenia na temat teorii i procesów ewolucyjnych". Zapraszam także do zapoznania się.

1. Problem ze słowami i zwrotami, poza tym, że mogą mieć inne znaczenie naukowe, fachowe i popularne, jest też taki, że ich użycie może być wynikiem osadzenia w tradycji, np. naukowej piśmienniczej, pomimo, że nie są najtrafniejsze, a nawet są wynikiem błędu. Słowem, które wynika właśnie z tradycji nietrafnego pierwszego tłumaczenia przełomowego dzieła Karola Darwina "O powstawaniu gatunków...", jest termin dobór naturalny z angielskiego natural selection. Najczęściej przecież nikt nikogo w tym mechanizmie nie dobiera czy wybiera i lepiej chyba byłoby tłumaczyć dosłownie jako: selekcja naturalna. Jest to mechanizm generalnie negatywnej selekcji, a nie pozytywnego wyboru. Choć taki proces doboru ma miejsce w szczególnym przypadku selekcji, czyli w niektórych przypadkach selekcji seksualnej (doboru płciowego) lub sztucznej selekcji (doboru hodowlanego). Niekiedy, jak zauważyłem, niejako w innym celu używa się jednego i drugiego tłumaczenia. Czyli swobodnym, ale naukowo klasycznym, jako dobór naturalny próbuje się opisać bardziej ogólny generalny mechanizm, a dosłownym jako selekcja naturalna coś bardziej szczegółowego. W rzeczywistości to jest tłumaczenie jednego i tego samego mechanizmu. Dobór naturalny jest swobodnym tłumaczeniem terminu natural selection w pierwszym polskim tłumaczeniu dzieła Karola Darwina, dokonanym przez Wacława Mayzla "O powstawaniu gatunków drogą naturalnego doboru czyli o utrzymywaniu się doskonalszych ras w walce o byt" (z ang: On the Origin of Species by Means of Natural Selection, or the Preservation of Favoured Races in the Struggle for Life) z 1873 roku (14 lat po pierwszym wydaniu oryginału).
2. Z angielskiego fitness. Ten termin biologiczny różnie można przetłumaczyć. Słowo fitness jest cokolwiek mylące i niejednoznaczne, bo może ono oznaczać po angielsku, poza siłą, także sprawność fizyczną, dobrą formę, bycie właściwym, a przecież nie o to chodzi. Może ono oznaczać także: przydatność, zdatność, dostosowanie i dopasowanie. Właśnie to ostatnie słowo wydaje mi się, po wielu przeprowadzonych burzach mózgu, aktualnie najlepiej dopasowanym tłumaczeniem.
3. Choć i to nie jest zawsze jest korzystne, bo znamy strategie rozmnażania, gdzie korzystniej dla przetrwania jest mieć mniej potomków, ale za to otoczonych lepszą opieką lub posiadających inne korzystne cechy.
4. To hasło również różnie można by tłumaczyć jako np. najbardziej pasujące (w domyśle do środowiska) organizmy przetrwają, kto jest odpowiedni w wytrwaniu ten przetrwa, kto jest odpowiedni w rozmnażaniu ten przetrwa itd. Ale bardziej odpowiednie tłumaczenie to: kto jest wystarczająco odpowiedni w rozmnażaniu ten przetrwa. Z zastrzeżeniem, że "kto" użyte jest jako przenośna, bo to geny są jednak podstawowym graczem w ewolucji.
5. Do takiego tłumaczenia doszedłem po zapoznaniu się z różnymi pomysłami na swobodne opracowanie oraz po burzy mózgów z moim kolegą pszczelarzem i na razie nie trafiłem na lepsze, to znaczy lepiej dopasowane tłumaczenie niż to, a więc na razie musi ono pozostać wystarczające.