Table Of ContentNick Lane
GYVYBĖS triumfaS
Dešimt DiDžių evoLiucijos išraDimų
Vertė Kristina Petrutytė
Vilnius
UDK 575
La245
TEISĖS GINAMOS.
Šį leidinį draudžiama atkurti bet kokia forma ar būdu, viešai skelbti, įskaitant
padarymą viešai prieinamą kompiuterių tinklais (internete), išleisti ir versti, pla-
tinti jo originalą ar kopijas parduodant, nuomojant, teikiant panaudai ar kitaip
perduodant nuosavybėn.
Draudžiama šį kūrinį, esantį bibliotekose, mokymo įstaigose, muziejuose arba ar-
chyvuose, mokslinių tyrimų ar asmeninių studijų tikslais atkurti, viešai skelbti
ar padaryti viešai prieinamą kompiuterių tinklais tam skirtuose terminaluose tų
įstaigų patalpose.
Versta iš knygos:
Life Ascending: The Ten Great Inventions of Evolution by Nick Lane
Iš anglų kalbos vertė
Kristina Petrutytė (UAB Hesi Group)
Redagavo
Ona Balkevičienė
Mokslinį redagavimą atliko
Danutė Rimšienė
Maketą kūrė
Jurgita Petrulytė ir Dovilė Kuliešienė
Viršelį kūrė
Jurgita Petrulytė ir Artūras Babušis
Knygų serija „MOKSLAS VISIEMS“ yra leidžiama įgyvendinant Lietuvos mokslų
akademijos kartu su partneriais vykdomą projektą „Nacionalinės mokslo populia-
rinimo priemonių sistemos sukūrimas ir įgyvendinimas“, kuris yra finansuojamas
Europos socialinio fondo lėšomis.
ISBN 978-609-437-176-9 Copyright © Nick Lane, 2009, 2010
Vertimas į lietuvių kalbą © Kristina Petrutytė, 2013
© Leidykla „Eugrimas“, 2013
S
kiriu motinai ir tėvui.
Dabar, kai pats esu tėvas,
labiau nei bet kada anksčiau vertinu tai,
ką dėl manęs padarėte.
m
turiNYs
Įvadas 5
Pirmas skyrius: Gyvybės kilmė 13
antras skyrius: DNR 39
trečias skyrius: Fotosintezė 65
Ketvirtas skyrius: Sudėtinga ląstelė 93
Penktas skyrius: Lytiniai santykiai 121
Šeštas skyrius: Judėjimas 147
Septintas skyrius: Rega 175
aštuntas skyrius: Šiltas kraujas 209
Devintas skyrius: Sąmonė 235
Dešimtas skyrius: Mirtis 262
Epilogas 288
Padėka 290
Pastabos 293
Iliustracijų sąrašas 303
Bibliografija 305
Rodyklė 314
ĮvaDas
Dešimt DiDžių evoLiucijos išraDimų
v
isa apimančios kosmoso juodumos fone Žemė atrodo kaip žavus žaliai
mėlynas rutuliukas. Vos pora dešimčių žmonių yra matę mūsų planetą iš
Mėnulio ir iš toliau, tačiau trapus jų atsiųstų nuotraukų grožis iš tos kartos
atminties neišdyla. Tai su niekuo nepalyginama. Nereikšmingi žmonių kivirčai
dėl valstybių sienų, naftos ir tikėjimo išnyksta žinant, kad šis gyvas marmuro ru-
tuliukas, apsuptas begalinės tuštumos, yra bendri mūsų namai ir nuostabiausių
gyvybės išradimų namai, kuriuose gyvename ir dėl kurių atsiradome jame.
Gyvybė pati savaime pakeitė mūsų planetą iš apdaužyto ir degančio
akmens luito, kuris kažkada sukosi jaunos žvaigždės orbitoje, į gyvą švytu-
rį – mūsų pasaulį, matomą iš kosmoso. Gyvybė suteikė mūsų planetai žalią
ir mėlyną spalvas, kai fotosintetinančios bakterijos išvalė vandenynus, orą bei
jūras ir juos pripildė deguonies. Varoma šio naujo ir galingo energijos šaltinio,
atsirado gyvybė. Žydi ir vilioja gėlės, įmantrūs koralai slepia nardančias auk-
sines žuveles, juodoje tamsoje tyko didžiulės pabaisos, medžiai stiebiasi į dan-
gų, gyvūnai dūzgia, rioglina ir mato. Viso to sūkuryje žavi neatskleistos šios
kūrinijos paslaptys. Esame kosminių molekulių deriniai, kurie jaučia, mąsto,
stebisi ir domisi, kaip mes čia atsidūrėme.
Pirmą kartą planetos istorijoje mes žinome. Tai nėra tikslios žinios ar
akmenyje iškalta tiesa, o nokstantys didžiausio žmonijos siekio pažinti ir su-
prasti mus supantį ir mumyse esantį gyvąjį pasaulį vaisiai. Bendrą supratimą
įgijome jau Čarlzo Darvino (Charles Darwin) laikais, kai jo veikalas „Rūšių
– 5 –
GYvYBĖs triumfas
kilmė“ (The Origin of Species) buvo išleistas prieš 150 m. Nuo to laiko mūsų
žinias apie praeitį papildė ir spragas užpildė ne tik fosilijos, bet ir geno vidi-
nės sandaros supratimas, kuriuo dabar paremtas kiekvienas dygsnis margame
gyvenimo audinyje. Vis dėlto tik pastaraisiais dešimtmečiais nuo teorijos ir
abstrakčių žinių perėjome prie ryškaus ir smulkaus gyvybės paveikslo, užrašy-
to kalbomis, kurias tik neseniai pradėjome versti, ir kurios yra raktas ne tik į
mus supantį gyvąjį pasaulį, bet ir į tolimiausią praeitį.
Atsiskleidžianti istorija labiau sukrečia, yra įtikinamesnė ir painesnė, nei
sukurtas mitas. Tačiau kaip ir bet koks mitas, tai yra pasakojimas apie virsmą,
staigius ir nuostabius pokyčius ir naujoves, pakeitusias mūsų planetą, kitaip
vertinančias ankstesnes revoliucijas, pridedant naujų sluoksnių. Ramus mūsų
planetos, matomos iš kosmoso, grožis slepia tikrąją jos istoriją, kupiną ko-
vos, išradingumo ir kaitos. Beje, smulkūs mūsų vaidai tarsi atspindi audringą
mūsų planetos praeitį, ir tik mes, Žemės grobstytojai, galime pakilti virš jos ir
pamatyti nuostabią visumą.
Didelę šių planetos neramumų dalį sukėlė kelios evoliucijos naujovės –
išradimai, pakeitę pasaulį ir galiausiai suteikę galimybę atsirasti mums. Turiu
paaiškinti, ką turiu omenyje, sakydamas išradimas, nes kalbu ne apie sąmo-
ningą išradėją. Oksfordo anglų kalbos žodynas išradimą apibrėžia taip: „Ori-
ginalus sumanymas ar naujo, iki tol nežinomo būdo ar priemonės ką nors
atlikti sukūrimas; genezė, įvedimas.“
Evoliucija nenumato ir neplanuoja ateities. Nėra jokio išradėjo, jokio
išmanaus projekto. Tačiau natūralioji atranka visas savybes patikrina griež-
čiausiais bandymais, ir laimi geriausi kūriniai. Tai – gamtos laboratorija, prieš
kurią nublanksta žmonių teatras, ir kurioje karta po kartos vienu metu atidžiai
tiriami trilijonai smulkiausių skirtumų.
Gamtos projektas, aklų, bet išmoningų procesų rezultatas, mus supa iš
visų pusių. Evoliucionistai neoficialiai dažnai tai vadina išradimais, nes nėra
tinkamesnio žodžio perteikti stulbinamą gamtos kūrybingumą. Įgyti nuodu-
gnesnių žinių, kaip viskas įvyko, yra bendras mokslininkų tikslas, nepriklau-
somas nuo religinių jų pažiūrų, taip pat visų žmonių, kuriems rūpi, kaip mes
čia atsidūrėme.
Ši knyga pasakoja apie didžiausius evoliucijos išradimus, kaip kiekvienas
jų pakeitė gyvąjį pasaulį, ir kaip mes, žmonės, išmokome suprasti šią praeitį
– 6 –
ĮvaDas
savo sumanumu, besivaržančiu su pačia gamta. Tai nuostabus gyvybės ir mūsų
išradingumo triumfas. Pasakojama kelionės iki dabarties istorija išties labai
ilga – tai didingos kelionės žingsniai nuo gyvybės atsiradimo iki mūsų gyve-
nimo ir mirties.
Knyga labai plati – apima visą istoriją nuo gyvybės atsiradimo vandens
gelmėse iki žmogaus sąmonės, nuo smulkiausių bakterijų iki milžiniškų dino-
zaurų. Joje kalbama apie mokslų sritis nuo geologijos ir chemijos iki neuro-
vizualinių tyrimų, nuo kvantinės fizikos iki planetologijos. Taip pat kalbama
apie žmonijos pasiekimus; apie žymiausius mokslininkus ir mažai žinomus
tyrėjus, kuriems galbūt lemta vieną dieną tapti žymiais.
Žinoma, mano sudarytas išradimų sąrašas yra subjektyvus ir galėtų būti
visiškai kitoks, tačiau taikiau keturis kriterijus, kurie, mano nuomone, gerokai
apribojo pasirinkimą, tad gyvybės istorijoje palikau keletą esminių įvykių.
Pirmas kriterijus – išradimas turi iš pagrindų pakeisti gyvąjį pasaulį ir
planetą kaip visumą. Jau minėjau fotosintezę, Žemę pavertusią į mums pažįs-
tamą deguonies kupiną (be jo nebūtų gyvūnų) planetą. Kiti pokyčiai nėra to-
kie akivaizdūs, bet reikšmingi beveik tiek pat. Du didžiausias pasekmes turėję
išradimai yra judėjimas, leidęs gyvūnams ieškoti maisto didesniuose plotuose,
ir rega, pakeitę visų gyvų organizmų savybes ir elgesį. Gali būti, kad spartus
akių išsivystymas maždaug prieš 540 mln. m. itin prisidėjo prie staigaus di-
delio tikrųjų gyvūnų fosilijų kiekio atsiradimo, vadinamo Kambro sprogimu.
Išradimo įtaką Žemei aptariu kiekvieno skyriaus įžangoje.
Antras kriterijus – išradimas turi turėti itin didelę svarbą ir šiais laikais.
Geriausi pavyzdžiai – lytiniai santykiai ir mirtis. Pirmieji apibūdinami kaip
didžiausias egzistencinis absurdas, vedantis nuo troškimo iki ekstazės, net
nekalbant apie painias „Kamasutros“ pozas, o sutelkiant dėmesį tik į keistą
ląstelių santykių mechaniką. Klausimas, kodėl tiek daug gyvūnų ir net augalų
mėgaujasi lytiniais santykiais užuot klonavęsi, yra mįslė, kurią netrukus turė-
tume įminti.
Jei lytiniai santykiai yra didžiausias egzistencinis absurdas, tai mirtis tu-
rėtų būti didžiausias neegzistencinis absurdas. Kodėl pasenstame ir mirštame,
o iki tol dar sergame baisiausiomis ligomis? Šiam aktualiam klausimui neturi
įtakos termodinamika ar didėjančios sumaišties ir nukrypimų dėsniai, nes ne
visi gyvi organizmai sensta, ir netgi tie, kurie sensta, gali staiga sustoti. Pama-
– 7 –
GYvYBĖs triumfas
tysime, kad evoliucija ne kartą ilgino gyvūnų gyvenimo trukmę pagal jų dydį.
Jaunystės piliulė neturėtų būti mitas.
Trečias kriterijus – kiekvienas išradimas turi būti tiesioginė evoliucijos
per natūraliąją atranką pasekmė, o ne, pavyzdžiui, kultūrinės evoliucijos re-
zultatas. Aš esu biochemikas ir negaliu pasakyti nieko naujo apie kalbą ar
visuomenę. Tačiau visko, ką esame pasiekę, visko, kas žmogiška, pagrindas
yra sąmonė. Sunku įsivaizduoti bet kokią bendros kalbos ar visuomenės for-
mą, kuri nebūtų paremta bendromis vertybėmis, suvokimu ir jausmais, kurie
neapibūdinami žodžiais meilė, laimė, liūdesys, baimė, ilgesys, viltis, tikėjimas.
Jei žmogaus protas evoliucionavo, turime paaiškinti, kaip smegenyse elektri-
nius impulsus siunčiantys nervai gali sukelti nematerialios sielos pojūtį ir subjek-
tyvų jausmų intensyvumą. Man tai yra biologijos klausimas, nors ir diskutuotinas,
kurį bandau pagrįsti 9 skyriuje. Todėl sąmonę laikau vienu didžiųjų išradimų, o
kalbos ir visuomenės – ne, nes tai labiau kultūrinės evoliucijos pasekmės.
Paskutinis kriterijus – kokiu nors būdu išradimas turi būti įspūdingas.
Akies tobulumas, ko gero, yra archetipinis iššūkis, datuojamas nuo Č. Dar-
vino ir dar ankstesnių laikų. Nuo tol akis buvo nagrinėjama daugybę kartų ir
įvairiais būdais, tačiau pastarojo dešimtmečio genetikos žinių sprogimas patei-
kė naują sprendimą ir netikėtą kilmę. Dviguba DNR spiralė yra įspūdingiau-
sias mūsų informacijos amžiaus simbolis.
Kompleksinių ląstelių („eukariotinė“ ląstelė) kilmė yra dar viena įspūdin-
ga tema, nors ji geriau žinoma mokslininkams nei visuomenei. Ši tema buvo
viena karščiausiai diskutuojamų evoliucionistų pastaruosius 4 dešimtmečius
ir yra itin svarbi, siekiant atsakyti į klausimą, kaip plačiai Visatoje gali būti
paplitusi sudėtinga gyvybė. Kiekviename skyriuje kalbama apie tokius įspū-
dingus dalykus.
Prieš pradėdamas rašyti knygą, sąrašą aptariau su draugu; vietoj judėjimo
jis siūlė virškinimo sistemos temą, kuri atstovautų gyvūnams. Tačiau ši idėja
neatitinka įspūdingumo kriterijaus: mano manymu, raumenų jėga pati savai-
me yra įspūdinga – tik pagalvokite apie skrydžio grožį. O virškinimo sistema
be judėjimo tėra ascidija – siūbuojantis žarnų maišelis, pritvirtintas prie uolos.
Neįspūdinga.
Be šių formalesnių kriterijų, išradimas turėjo žadinti mano vaizduotę. Tai
yra išradimai, kuriuos aš pats, itin smalsus žmogus, labiausiai norėjau suprasti.
– 8 –
ĮvaDas
Apie kai kuriuos esu rašęs anksčiau, o dabar vėl norėjau panagrinėti platesnia-
me kontekste; kiti klausimai, sakykime, DNR, neišvengiamai traukia visus
smalsius protus. Giliai DNR sandaroje slypinčių mįslių atskleidimas yra viena
nuostabiausių pastarosios šimtmečio pusės metų detektyvinių istorijų, tačiau
net ir mokslininkai vis dar žino labai nedaug. Tikiuosi, man pavyko perteikti
bent dalį savo ieškojimų jaudulio.
Dar vienas pavyzdys ir aršių ginčų objektas – šiltas kraujas, nes kol kas ne-
sutariama, ar dinozaurai buvo aktyvūs šiltakraujai žudikai, ar tingūs didžiuliai
driežai; ar šiltakraujai paukščiai kilo tiesiogiai iš artimų T. rex pusbrolių, ar su
dinozaurais yra visiškai nesusiję. Puiki galimybė pačiam peržiūrėti įrodymus!
Taigi, sąrašą turime. Pradėsime nuo gyvybės atsiradimo ir baigsime mūsų
mirtimi bei nemirtingumo perspektyvomis, pakeliui aptardami DNR, foto-
sintezę, sudėtingas ląsteles, lytinius santykius, judėjimą, regą, šiltą kraują ir
sąmonę.
Bet prieš pradėdamas noriu tarti keletą žodžių apie šios įžangos leitmo-
tyvą – naujas „kalbas“, leidžiančias suprasti evoliucijos istorijos gelmes. Dar
visai neseniai į praeitį vedė du platūs keliai – fosilijos ir genai. Jie abu turi
didelę galią įpūsti gyvybės į praeitį, bet abu turi ir trūkumų. Spėjamos fosilijų
duomenų spragos yra perdėtos, ir daugelis jų buvo kruopščiai užpildytos per
150 m. nuo Č. Darvino laikų. Svarbiausia – fosilijos negali tiksliai atskleisti
ir neatskleidžia praeities dėl tų pačių sąlygų, kurios užtikrina jų išsilaikymą.
Neįtikėtina, kad pavyksta iš jų surankioti tiek daug informacijos.
Lyginant genų sekas, sudaromi genealoginiai medžiai, tiksliai parodantys,
kaip esame susiję su kitais organizmais. Deja, ilgainiui genai pakinta tiek, kad
nebeturi nieko bendro – nuo tam tikro taško per genetiką atkuriama praeitis
iškraipoma. Tačiau yra veiksmingų metodų, lenkiančių genus bei fosilijas ir
leidžiančių pažvelgti giliai į tolimiausią praeitį, ir ši knyga iš dalies skirta pa-
gerbti jų galimybes.
Noriu pateikti vieną mėgstamiausių pavyzdžių, kurio neturėjau progos
kitaip paminėti knygoje. Jis susijęs su fermentu (baltymu, katalizuojančiu
cheminę reakciją), kuris yra toks svarbus gyvybei, kad yra visuose gyvuose
organizmuose nuo bakterijos iki žmogaus. Tarpusavyje buvo palygintas šis
dviejų skirtingų rūšių bakterijų fermentas. Vienos rūšies bakterijos gyvena
itin karštose hidroterminėse versmėse, o kitos – užšalusioje Antarktidoje.
– 9 –
GYvYBĖs triumfas
Šiuos fermentus koduojančios genų sekos skirtingos – jos pakito tiek, kad
dabar labai skiriasi. Žinome, kad jos kilo iš bendro prototipo, nes palankes-
nėmis sąlygomis gyvenančiose bakterijose yra visa gama tarpinių variantų.
Tačiau, vien pažvelgę į genų seką, tik tiek ir galime pasakyti. Žinoma, jos
pakito dėl skirtingų gyvenimo sąlygų, tačiau tai abstrakčios, sausos ir dvi-
matės teorinės žinios.
Bet pažvelkime į molekulinę šių fermentų sandarą, veikiamą intensyvių
rentgeno spindulių pluoštu ir iššifruotą, taikant pažangius kristalografinius
metodus. Šios dvi sandaros beveik sutampa. Jos tokios panašios viena į kitą,
kad kiekviena klostė ir plyšys, kiekvienas įdubimas ir iškilimas tiksliai kartoja-
mas visuose trijuose matmenyse. Nepatyrusi akis jų neatskirtų. Kitaip tariant,
nors tolydžio didelė statybinės medžiagos dalis buvo pakeista, bendra mole-
kulės forma ir sandara, vadinasi, ir jos funkcija, evoliucionuodama išliko, lyg
akmeninė katedra būtų perstatyta, išlaikant didingą architektūrą.
Tada įvyko dar vienas atradimas. Kurios statybinės medžiagos buvo pa-
keistos ir kodėl? Šis karštųjų versmių bakterijų fermentas yra itin tvirtas. Me-
džiagos stipriai lyg cementu tarpusavyje sujungtos ryšiais, palaikančiais san-
darą, atlaikančią verdančių versmių energijos smūgius. Tai katedra, pastatyta
taip, kad atlaikytų nuolatinius žemės drebėjimus.
Lede vaizdas priešingas – statybinės medžiagos lanksčios, galinčios ju-
dėti. Lyg katedra būtų pastatyta ne iš plytų, o iš rutulinių guolių. Prie šalčio
prisitaikęs fermentas 6 ºC temperatūroje yra 29 kartus greitesnis, bet, esant
100 ºC, jis suyra.
Susidaro spalvingas trimatis vaizdas. Genų sekos pakitimai įgyja prasmę –
jie išsaugo fermento sandarą ir funkciją, nors turi veikti visiškai skirtingomis
sąlygomis. Dabar matome, kas ir kodėl įvyko per evoliuciją. Tai nebe užuomi-
nos, o tikras supratimas.
Panašų aiškų supratimą, kas iš tiesų įvyko, galima įgyti ir remiantis ki-
tomis šiuo metu turimomis priemonėmis. Pavyzdžiui, lyginamoji genomika
leidžia lyginti ne tik genus, bet ir visus genomus, tūkstančius šimtų skirtingų
rūšių genų vienu metu. Tai tapo įmanoma tik pastaraisiais metais, įvykus viso
genomo sekų pasidauginimui. Proteomika leidžia pamatyti baltymų, bet ku-
riuo metu veikiančių ląstelėje, spektrą, ir suvokti, kaip jį valdo reguliuojantieji
genai, išlikę per evoliucijos amžius.
– 10 –
