Dziesięć największych problemów naukowych teorii ewolucji biologicznej i chemicznej. Problem 5: nagłe pojawianie się gatunków w zapisie kopalnym nie stanowi potwierdzenia darwinowskiej teorii ewolucjiCzas czytania: 16 min

Od redakcji Evolution News:jest to piąty tekst w liczącej 10 tekstów serii opartej na artykule Caseya Luskina, zatytułowanym The Top Ten ScientificProblems with Biological and Chemical Evolution [Dziesięć największych problemów naukowych teorii ewolucji biologicznej i chemicznej] i opublikowanym w tomie More than Myth? [Więcej niż mit?], którego redaktorami są Paul Brown i Robert Stackpole (Chartwell Press, 2014).

Zapis kopalny już od dawna traktuje się jako problem dla teorii ewolucji. W pracy O powstawaniu gatunków Karol Darwin wyjaśniał, że w świetle jego teorii „liczba odmian pośrednich, które przedtem znajdowały się na Ziemi, musiała być […] bez wątpienia olbrzymia”¹. Wiedział on jednak, że zapis kopalny nie dokumentuje tych „pośrednich” form życia. Zadał więc następujące pytanie: „Dlaczego więc każda formacja geologiczna, każda warstwa nie są przepełnione takimi ogniwami pośrednimi?”². Odpowiedź Darwina ukazywała wątłość świadectw empirycznych potwierdzających jego teorię: „Geologia nie odsłania nam bynajmniej takiego nieprzerwanego szeregu organizmów i to jest może najsilniejszy i najpoważniejszy zarzut, jaki można postawić mojej teorii”³.

Obecnie, około 150 lat później, tylko niewielki ułamek z tysięcy gatunków znanych z zapisu kopalnego uznaje się za kandydatów na darwinowskie formy pośrednie. Na ogół brakuje skamieniałych świadectw ewolucyjnych form pośrednich, co przyznał nieżyjący już paleontolog ewolucyjny Stephen Jay Gould: „Brak skamieniałych świadectw stadiów pośrednich między dużymi przejściami w budowie organizmów, a w istocie nasza niezdolność do skonstruowania w wielu przypadkach, nawet w wyobraźni, funkcjonalnych form pośrednich to nieustępliwy i dokuczliwy problem dla gradualistycznych ujęć ewolucji”⁴.

Darwin próbował uratować swoją teorię stopniowej ewolucji, twierdząc, że nie znajdujemy skamieniałych form pośrednich ze względu na „nadzwyczajne ubóstwo kroniki geologicznej”⁵. Nawet Gould zauważył, że argument Darwina o niedoskonałości zapisu kopalnego „wciąż stanowi dla wielu paleontologów ulubiony sposób obejścia problemu, że zapis kopalny ukazuje bezpośrednio jedynie niewielki stopień ewolucji”⁶. W ciągu minionych kilkudziesięciu lat ta wymówka przestała być jednak wiarygodna.

Współcześni paleontologowie na ogół uznają, że chociaż zapis kopalny jest niedoskonały, to i tak pozostaje odpowiedni, by dało się ocenić zagadnienia ewolucji. W czasopiśmie „Nature” doniesiono, że „w perspektywie […] taksonomicznego poziomu rodziny, minione 540 milionów lat w zapisie kopalnym dostarcza jednakowo dobrej dokumentacji przeszłych form życia”⁷. W innym artykule, opublikowanym na łamach czasopisma „Paleobiology”, autor ocenił naszą wiedzę o zapisie kopalnym i doszedł do wniosku, że „nasz pogląd na historię różnorodności biologicznej jest dojrzały”⁸. Paleontologowie coraz częściej obecnie uznają, że „skoki” między gatunkami oraz brak form pośrednich nie są po prostu rezultatem niekompletności zapisu kopalnego. Tak ujmują tę kwestię Niles Eldredge, paleontolog ewolucyjny i kurator Amerykańskiego Muzeum Historii Naturalnej, oraz Ian Tattersall: „W zapisie obserwujemy skoki, a wszystkie świadectwa empiryczne wskazują, że ten zapis odzwierciedla rzeczywistość: zauważone przez nas luki są odbiciem rzeczywistych zdarzeń w historii życia, nie zaś artefaktem niedoskonałego zapisu kopalnego”⁹. Ten wniosek nie przyszedł łatwo, o czym świadczą słowa jednego z naukowców – i byłego studenta Goulda – który zaapelował, „aby biologowie ewolucyjni nie ignorowali dłużej zapisu kopalnego, sądząc, że jest niedoskonały”¹⁰.

Wzorzec eksplozji

Świadomość, że zapis kopalny nie jest całkowicie niekompletny, zmusiła biologów ewolucyjnych do przyjęcia przekonania, że ukazuje on wzorzec eksplozji, a nie stopniowej ewolucji organizmów żywych. W jednym z podręczników biologii czytamy:

Wiele gatunków przez miliony lat pozostaje niemal niezmienionych, później nagle znikają i są zastępowane przez zupełnie inne, choć pokrewne, formy. Co więcej, większość głównych grup zwierząt pojawia się w zapisie kopalnym nagle, w pełni ukształtowanych, a dotychczas nie odkryto żadnych skamieniałości, które reprezentowałyby formy przejściowe od ich grup rodzicielskich¹¹.

Najprawdopodobniej najsłynniejszym przykładem nagłego pojawienia się organizmów jest eksplozja kambryjska, kiedy po raz pierwszy pojawiły się niemal wszystkie żyjące współcześnie główne typy zwierząt. W podręczniku biologii bezkręgowców wytłumaczono:

Większość grup zwierząt uwiecznionych w zapisie kopalnym pojawia się po raz pierwszy – w postaci „w pełni ukształtowanej” i możliwej do przypisania do swojego typu – w kambrze, około 550 milionów lat temu. Są to między innymi takie anatomicznie złożone i charakterystyczne typy jak trylobity, szkarłupnie, ramienionogi, mięczaki i strunowce. […] Zapis kopalny nie pomaga więc w zrozumieniu powstania i wczesnej dywersyfikacji różnych typów zwierząt […]¹².

Biologowie ewolucyjni przyznają, że nie potrafią wyjaśnić tego nagłego pojawienia się różnorodnych planów budowy ciała wskutek działania standardowych procesów darwinowskich lub jakichś innych znanych mechanizmów materialnych. Robert Carroll, paleontolog z Uniwersytetu McGilla, argumentuje na łamach czasopisma „Trends in Ecology and Evolution”, że „Ekstremalne tempo zmian anatomicznych i radiacji adaptacyjnej w trakcie tego krótkiego okresu wymaga wyjaśnień innych niż te proponowane w odniesieniu do ewolucji gatunków należących do współczesnych typów zwierząt”¹³. Autorzy innego artykułu również twierdzą, że „mikroewolucja nie stanowi zadowalającego wyjaśnienia niezwykłego wysypu innowacji w trakcie eksplozji kambryjskiej”, i dochodzą do wniosku, że „wielkie przejścia w ewolucji zwierząt nadal oczekują na wyjaśnienie przyczynowe”¹⁴. Także w artykule opublikowanym w 2009 roku w czasopiśmie „BioEssays” przyznano, że „sformułowanie wyjaśnienia materialnego podłoża eksplozji kambryjskiej staje się trudniejsze, nie zaś łatwiejsze, im więcej dowiadujemy się o samym tym zdarzeniu”¹⁵.

Eksplozja kambryjska nie jest jednak jedyną eksplozją życia uwiecznioną w zapisie kopalnym. Odnośnie do powstania głównych grup ryb specjalista w dziedzinie nauk o Ziemi Arthur Strahler, pracujący niegdyś na Uniwersytecie Columbia, napisał: „Jest to jeden z aspektów krytyki ze strony kreacjonistów, który paleontologowie powinni uznać za słuszny, nie przyznając im jednak ostatecznie racji”¹⁶. W artykule opublikowanym na łamach czasopisma „Annual Review of Ecology and Systematics” wyjaśniono, że powstanie roślin lądowych „to lądowy odpowiednik gorąco dyskutowanej »eksplozji« kambryjskiej fauny morskiej”¹⁷. W przypadku powstania roślin okrytonasiennych paleontologowie odkryli eksplozję w rodzaju „wielkiego rozkwitu”. Autorzy jednego z artykułów zauważyli:

Pomimo licznych badań i analiz różnych źródeł danych (na przykład zapisu kopalnego i analiz filogenetycznych z wykorzystaniem cech molekularnych i morfologicznych) kwestia powstania roślin okrytonasiennych pozostaje niejasna. Rośliny okrytonasienne pojawiają się w zapisie kopalnym dość nagle […], nie mając żadnych oczywistych przodków w okresie 80–90 milionów lat przed swoim pojawieniem się¹⁸.

W eksplozywny sposób pojawia się również wiele rzędów ssaków. Niles Eldredge wyjaśnia, że „istnieją wszelkie rodzaje luk: brak gradacyjnych, pośrednich form »przejściowych« między gatunkami, ale też między większymi grupami – na przykład rodzinami mięsożerców albo rzędami ssaków”¹⁹. Obserwujemy także eksplozję ptaków, ponieważ główne grupy ptaków pojawiają się w krótkim przedziale czasu²⁰. W artykule opublikowanym w „Trends in Ecology and Evolution”, zatytułowanym Evolutionary Explosions and the Phylogenetic Fuse [Ewolucyjne eksplozje i filogenetyczny zapalnik], wyjaśniono:

Dosłowna interpretacja zapisu kopalnego wskazuje, że wczesny kambr (około 545 milionów lat temu) oraz wczesny trzeciorzęd (około 65 milionów lat temu) cechowały się niezwykle szybkimi okresami ewolucji morfologicznej wyznaczającymi pojawienie się – odpowiednio – typów zwierząt oraz współczesnych ptaków i rzędów ssaków łożyskowych²¹.

Oczywiście istnieją nieliczne przykłady, które według biologów ewolucyjnych stanowią skamieniałe formy przejściowe dokumentujące stopniową ewolucję darwinowską. Powstanie waleni uznaje się za „wizytówkę makroewolucji”²² i sądzi się, że około 55 milionów lat temu pewne ssaki lądowe utraciły kończyny tylne i wyewoluowały w całkowicie wodne walenie. Twierdzi się, że istnieją skamieniałości ssaków lądowych mających kości uszne podobne do kości waleni oraz skamieniałości ssaków przypominających walenie i posiadających kończyny tylne.

Mimo iż Phillip Gingerich, ekspert od kręgowców i waleni, przyznaje, że posiadamy jedynie „skamieniałości ilustrujące trzy lub cztery kroki łączące prekursora waleni ze współczesnymi waleniami”²³. Przyjmijmy na moment, że istnieje kompletna sekwencja skamieniałości. Czy wystarczyłoby to do wykazania zajścia tych przekształceń? Nawet jeśli istnieją skamieniałości wyglądające na potencjalne formy pośrednie, to jeżeli ogólna opowieść ewolucyjna nie ma sensu, wówczas skamieniałości nie mogą mieć charakteru przejściowego. W tym przypadku darwinowska ewolucja waleni od ssaków lądowych staje w obliczu poważnych trudności matematycznych związanych z genetyką populacyjną.

Do przekształcenia ssaka lądowego w walenia byłyby wymagane liczne zmiany, w tym:

• wykształcenie nozdrzy oraz odpowiednich mięśni i systemu kontroli nerwów,
• modyfikacja oka umożliwiająca stałe widzenie pod wodą,
• powstanie zdolności do picia wody morskiej,
• przekształcenie kończyn przednich w płetwy,
• powstanie zdolności do karmienia potomstwa piersią pod wodą,
• powstanie płetw ogonowych i odpowiednich mięśni,
• powstanie sadła zapewniającego izolację przed niską temperaturą²⁴.

Wiele z tych niezbędnych adaptacji wymagałoby nastąpienia licznych skoordynowanych zmian. Jak jednak przekonaliśmy się w tekście dotyczącym problemu 3, powstanie takich jednoczesnych mutacji trwałoby bardzo długo, gdyby miał odpowiadać za to mechanizm darwinowski²⁵. Pogląd o ewolucji waleni napotyka więc poważny problem. Zapis kopalny wskazuje, że ewolucja waleni od małych ssaków lądowych musiałaby zajść na przestrzeni niecałych 10 milionów lat²⁶. Może się wydawać, że to długi okres, ale w rzeczywistości jest skrajnie krótki, zważywszy zwłaszcza na to, że walenie osiągają małe wielkości populacji i mają wolne tempo wydawania kolejnych pokoleń²⁷. Biolog Richard Sternberg dokonał matematycznej analizy wymogów tego przekształcenia i podsumował swoje ustalenia następująco: „Zbyt wiele zmian obwodów genetycznych, zbyt mało czasu”²⁸.

Powstanie waleni stanowi więc interesujące studium przypadku przekształceń ewolucyjnych: kiedy z rzadka istnieją skamieniałości, które potencjalnie mają cechy pośrednie, to działanie niekierowanej neodarwinowskiej ewolucji jest mało prawdopodobne ze względu na krótki przedział czasu dopuszczanego przez zapis kopalny. Jeśli zaś unieważni się tę „wizytówkę” makroewolucji, to co powie nam to o innych przypadkach, w których ewolucjoniści nagłaśniają odkrycie rzekomych skamieniałości przejściowych?

Pochodzenie człowieka a zapis kopalny

Społeczeństwu zwykle powtarza się, że istnieją skamieniałości dokumentujące ewolucję ludzi z małpokształtnych przodków, ale uważniejsza analiza literatury specjalistycznej ukazuje inny obraz. Skamieniałości hominidów na ogół należą do jednej z dwóch grup: gatunków małpokształtnych i gatunków człekokształtnych, a między nimi istnieje duża luka. W 2004 roku słynny biolog ewolucyjny Ernst Mayr dostrzegł problem nagłego pojawienia się gatunku człowieka:

Najstarsze skamieniałości rodzaju Homo – Homo rudolfensis i Homo erectus – są oddzielone od australopiteka wielką luką. Jak możemy wytłumaczyć ten rzekomy przeskok? Nie dysponując skamieniałościami, które można by uznać za brakujące ogniwa, musimy zastosować uświęconą tradycją metodę nauk historycznych, czyli stworzyć narrację historyczną²⁹.

W świetle takich danych empirycznych w artykule opublikowanym na łamach czasopisma „Journal of Molecular Biology and Evolution” pojawienie się Homo sapiens określono mianem „rewolucji genetycznej”, ponieważ „żaden gatunek australopiteka nie ma charakteru ewidentnie przejściowego”³⁰. Brak skamieniałości świadczących o tym hipotetycznym przejściu ewolucyjnym potwierdzają harwardzcy paleoantropologowie Daniel E. Lieberman, David R. Pilbeam i Richard W. Wrangham:

Z różnych przejść, które nastąpiły w trakcie ewolucji człowieka, przejście od australopiteka do Homo było niewątpliwie jednym z najważniejszych pod względem wielkości i następstw. Podobnie jak w przypadku wielu kluczowych zdarzeń ewolucyjnych, mamy tutaj dobre i złe nowiny. Te drugie mają związek z tym, że nie znamy wielu szczegółów tego przejścia z powodu ubóstwa zapisów kopalnego i archeologicznego³¹.

Jeśli chodzi o „dobre nowiny”, to autorzy mimo to twierdzą: „chociaż nie znamy wielu szczegółów i nie wiemy, jak, kiedy i gdzie dokładnie doszło do przejścia od australopiteka do Homo, to dysponujemy dostateczną ilością danych sprzed i po tym przejściu, by móc przeprowadzać wnioskowania na temat ogólnego charakteru najważniejszych zmian, które nastąpiły”³². Innymi słowy, zapis kopalny dostarcza nam skamieniałości małpokształtnych australopiteków („sprzed”) i człekokształtnych Homo („po”), ale żadnych skamieniałości dokumentujących przejście między nimi. Przy braku form pośrednich pozostają nam domniemania na temat tego przejścia, oparte po prostu na założeniu, że zaszła ewolucja darwinowska. Jeden z komentatorów zasugerował, że dane empiryczne dotyczące powstania rodzaju Homo wskazują na „teorię Wielkiego Wybuchu”³³. Trudno to uznać za przekonujące ewolucjonistyczne ujęcie powstania człowieka³⁴.

Historia życia nie ukazuje stopniowej ewolucji darwinowskiej, lecz wzorzec eksplozji, ponieważ nowe skamieniałe formy pojawiają się bez ewidentnych ewolucyjnych przodków. Tak podsumowuje ten problem antropolog ewolucyjny Jeffrey Schwartz:

Nadal niczego nie wiemy o powstaniu większości głównych grup organizmów. Pojawiają się w zapisie kopalnym niczym Atena z głowy Zeusa, czyli w pełni ukształtowane i gotowe do życia. Przeczy to darwinowskiemu opisowi ewolucji wskutek stopniowego kumulowania się niezliczonych, znikomo małych zmian […]³⁵.

Ten stan rzeczy stanowi wielkie wyzwanie dla darwinowskiej teorii ewolucji, w tym dla poglądu, że wszystkie zwierzęta łączy wspólnota pochodzenia.

Casey Luskin

Oryginał: Problem 5: Abrupt Appearance of Species in the Fossil Record Does Not Support Darwinian Evolution, „Evolution News & Science Today” 2015, January 29 [dostęp 15 III 2023].

Przekład z języka angielskiego: Dariusz Sagan

Źródło zdjęcia: Pixabay

Ostatnia aktualizacja strony: 15.3.2023

Literatura: