Więcej informacji na specjalnej stronie Warsztatów.

Wojciech Borkowski

W sobotę 15 marca 2003 roku w auli Wydziału Biologii Uniwersytetu Warszawskiego odbyły się XXVI Warsztaty Biologii Ewolucyjnej organizowane przez Komitet Biologii Ewolucyjnej i Teoretycznej PAN. Zapewne na skutek panującej epidemii grypy frekwencja nie była tym razem oszałamiająca - na początku sala była wypełniona zaledwie w połowie, a liczba uczestników topniała z czasem.

Warsztaty otworzył Jerzy Dzik z Instytutu Paleobiologii PAN niemal godzinnym wykładem na temat "Pochodzenie typów królestwa zwierząt". Przedstawione zostały liczne, "jeszcze gorące" odkrycia i interpretacje fauny późnego prekambru i wczesnego kambru, a także ich znaczenie dla współczesnych poglądów na relacje pomiędzy poszczególnymi typami zwierząt[1]. Niektóre z interpretacji zaskakująco odbiegały do przyjętych w podręcznikach - np. "odwrotna ewolucja szkarłupni" (od symetrii dwubocznej do promienistej) i ich pochodzenie od przodków bardziej przypominających przedstrunowce, a także upraszczająca ewolucja prowadząca do powstania żebropławów i nicieni z przodków o bardziej skomplikowanej budowie anatomicznej. Dyskusja po wykładzie dotyczyła m.in. wspólnej organizacji genów homeotycznych u wszystkich zwierząt i relacji między danymi paleontologicznymi i molekularnymi.

Następnie Krzysztof Spalik z Zakładu Systematyki i Geografii Roślin UW przedstawił zawiłe drogi ewolucji niektórych baldaszkowatych (Apiaceae). Na wstępie przedstawił tę ciekawą rodzinę roślin kwiatowych, zarysował problemy, na jakie napotyka jej systematyka. W głównej części pokazał jak powiązanie danych molekularnych (porównanie sekwencji ITS), danych geobotanicznych i interpretacji ewolucyjnej może rzucić nowe światło na kierunki migracji niektórych rodzajów z tej rodziny. Np. amerykańskie gatunki świerząbków mogą pochodzić od pojedynczych nasion zachodnioeuropejskiego świerząbka gajowego (Chaerophyllum temulum L.), którym udało się stosunkowo niedawno "przeskoczyć" Atlantyk, a nie od gatunków azjatyckich migrujących przez Beringię.

W trakcie półtoragodzinnej przerwy odbyło się zamknięte posiedzenie plenarne Komitetu Biologii Teoretycznej i Ewolucyjnej PAN, a uczestnicy dyskutowali w bufecie Wydziału, oraz przed budynkiem, korzystając z chwil przedwiosennego słońca.

Po przerwie nastąpiła zmiana porządku dziennego.
Ze względu na chorobę prelegenta odwołano komunikat Andrzeja Kaima z Instytutu Paleobiologii PAN pt. "Ewolucja rozwoju larwalnego u mięczaków", a Andrzej Pisera z tegoż instytutu omówił "Miejsce gąbek w drzewie rodowym zwierząt". Prelegent zdołał całe audytorium zarazić swoją pasją do tej zadziwiającej grupy zwierząt, prezentując na wstępie krótki, lecz bogato ilustrowany przegląd systematyczny. Między innymi wszyscy mogli zobaczyć drapieżną gąbkę jaskiniową należącą do tego samego rodzaju, co bardzo słabo poznane gąbki głębinowe. Po tym wstępie przedstawiono współczesne poglądy na pozycje systematyczną gąbek oparte o dane molekularne, biochemiczne, a także kopalne. W ich świetle oddzielanie gąbek od reszty Metazoa okazuje się nie uzasadnione. W nowym ujęciu nie tylko gąbki, ale także wszystkie inne Metazoa pochodzą od Choanoflagellata (wiciowców kołnierzykowych) - marginalnej grupy jednokomórkowych lub kolonijnych organizmów, których uwicione komórki przypominają żywo choanocyty gąbek. Ale w takim razie obowiązująca dla Metazoa polska nazwa "tkankowce" powinna zapewne zostać zmieniona, jako że gąbki z pewnością tkanek nie mają.

Następnie Adam T. Halamski przedstawił przegląd różnych rodzajów symetrii występujących zarówno w świecie zwierząt, jak i roślin, oraz kilka, raczej tradycyjnych interpretacji pochodzenia symetrii.

Paweł Poręba

Tu garść uwag krytycznych. Źródła symetrii, o których opowiadał prelegent, są OCZYWISTE. Kierunek ewolucji traktowany przez niego jako opis - też! - Organizacja bez żadnego porządku występująca u najprymitywniejszych organizmów jest przecież najprostsza. Komórki nie muszą wykrywać swego położenia w wielokomórkowej strukturze. Ich funkcja zależy albo od przypadku, albo od bezpośrednich gradientów stężeń substancji odżywczych (nutrientów).

- Pojawienie się symetrii pozwala bardzo małym kosztem narzucić jakąś strukturę. Symetria kuli bez wyróżniania kierunków porządkuje wielokomórkowy twór na część wewnętrzną i zewnętrzną. Zamiast jakiegoś skomplikowanego wzoru zależności i położeń komórka musi reagować tylko na jeden sygnał - odległość od środka skupiska, np. na jeden morfogen albo nawet na gradient jakiegoś nutrientu, a dzięki temu prostackiemu systemowi powstaje już zorganizowana struktura.

- Zmiana symetrii na wieloosiową umożliwia nadal kosztem małego wzrostu komplikacji sterowania wytworzyć takie struktury, jak np. wyrostki zapobiegające pożarciu albo opadaniu w toni wodnej.

- Zmiana symetrii na dwuboczną wymaga już reakcji na kierunek przód-tył i co najmniej na odległość od środka, czyli jest bardziej złożona od poprzednich. Adaptacyjne znaczenie jest zaś oczywiste - choćby fakt, że struktury wydłużone sprawniej poruszają się w określonych kierunkach, na który zwrócił uwagę prelegent. Ale taką strukturę mają też i osiadłe polipy i przecież spełnia ona funkcję adaptacyjną.

- Symetria translacyjna jest kolejnym przejawem oszczędności sterowania. Dodanie kolejnego meru przy budowie metamerycznej możne być zrealizowane przez prostą duplikacje struktury, czy nawet tylko duplikacje na najwyższym poziomie sterowania genetycznego. Rozwiązanie jest tak proste, że potrafią je realizować najprostsze wielokomórkowce (prokarionty).

- Stopniowe różnicowanie się merów wymaga komplikowania układu sterowania, powstawania wielopiętrowej hierarchii sterowania rozwojem jaką faktycznie obserwujemy w systemach sterowania rozwojem (np. sekwencji genów homeotycznych, czy sterowaniu rozwojem kwiatu za pomocą struktury ABC).

Podsumowując: symetria jest wynikiem z jednej strony prostoty sterowania, z drugiej strony - użyteczności złożonych struktur morfologicznych. Tymczasem prelegent wielokrotnie podkreślał i wprost mówił, że nie istnieje żadna spójna teoria symetrii biologii, co jest ewidentnie nieprawdą. Chyba się po prostu nie przygotował do tematu wykraczającego poza jego specjalność (bronił się, że nie jest biologiem).

Druga sprawa to jeden nieszczęśliwy wątek z tej prelekcji: otóż padły tam dwa przykłady ze świata roślin: upodobnienie się jemioły (pasożyta) do żywiciela, oraz odwrócenie podobno powszechnej reguły, wg której liścienie są proste, a dopiero liście ewentualnie złożone. Takie odwrócenie wystąpiło ponoć na jakiejś egzotycznej wyspie, gdzie kilka nie spokrewnionych gatunków roślin ma odwrotnie. Oba fakty prelegent tłumaczył poziomym transferem genów (horizontal gene transfer - HGT). Takie tłumaczenie jest nie do przyjęcia, jest wysoce nieprawdopodobne i bez potwierdzenia w wynikach badań molekularnych. Prędzej uwierzę, że mi horyzontalnie kaktus na dłoni wyrośnie, niż że jemioła upodabnia się do gospodarza poprzez przejmowanie jego genów, albo że horyzontalnie przekazywane są tak złożone sprawy jak precyzyjne sterowanie rozwojem liścia czy liścienia... Zapewne oba fakty mają wyjaśnienie ekologiczne i tyle. Co do jemioły, to prawie na pewno ukrywa się przed jakimś roślinożercą, który ją preferuje i stąd ta mimikra. A na poziomie genów - była to normalna kierunkowa ewolucja jej własnych struktur sterujących, a nie HGT.