8 lat temu

Krokodyl bliżej spokrewniony z bocianem niż z jaszczurką?

Krokodyl wklejony na zdjęcie z bocianem.

Każdy kto, choć odrobinę uważał na lekcjach biologii w szkole wie, że kręgowce dzielimy na 6 gromad. Są to ryby, płazy, gady, ptaki, ssaki oraz trochę zapomniane bezżuchwowce. Taka prosta i wydawać by się mogło logiczna klasyfikacja, sięga korzeniami jeszcze pierwszych prób porządkowania organizmów żywych.

W rzeczywistości jednak ten staroszkolny podział jest sztuczny i współczesna systematyka każe wyrzucić go do kosza, a w najlepszym wypadku pozostawić jako pewne uproszczenie. Wynika to nie tylko z odkryć, jakich dokonano na przestrzeni ostatnich kilkudziesięciu lat, ale także z innego podejścia do sposobu grupowania organizmów.

Co więc zmieniło się od czasów Karola Linneusza? Poza oczywistym postępem nauki, do gry weszła także teoria ewolucji, zastępując kreacjonizm oraz transformizm. Charakter tej zmiany najlepiej oddają słowa Theodosiusa Dobzanskyego:

„Nic w biologii nie ma sensu, jeśli jest rozpatrywane w oderwaniu od ewolucji„.

Modyfikacji uległa także sama reguła, według której współcześnie grupuje się organizmy. Wedle starej metody do jednego worka wrzucano stworzenia o podobnym wyglądzie, budowie wewnętrznej i sposobie życia, co było dość wygodne. Nie ma nic złego w klasyfikowaniu na podstawie cech zewnętrznych pod warunkiem, że robi się to rzetelnie. Przykładowo, na podstawie trybu życia łatwo jest zaliczyć wieloryby do ryb, ale wystarczy tylko bliżej przyjrzeć się ich anatomii, aby stwierdzić, że są to jednak ssaki.

Współczesna systematyka opiera się jednak głównie na badaniach genetycznych. Umożliwiło to łączenie organizmów w takie grupy (tzw. taksony), które obejmują ich wspólnego przodka. To z kolei zaowocowało wspomnianą już zmianą podejścia do sposobu klasyfikowania istot żywych. W dzisiejszych czasach głównym założeniem podczas tworzenia grupy nie jest podobieństwo danych organizmów, ale to aby w jej obrębie znajdował się ich wspólny przodek, razem ze wszystkimi wywodzącymi się od niego gatunkami. Tak powstałe taksony są naturalne, a nie sztuczne.

Schemat przedstawiający podejście współczesnej systematyki do tworzenia taksonów. Po lewej stronie przykład dwóch sztucznych grup: współczesne ptaki (tutaj kura oraz struś), połączone jako jedna gromada bez włączania do niej ich wspólnego przodka w postaci wymarłego gada ptakokształtnego. Drugą sztuczną gromadę stanowią gady reprezentowane przez krokodyla połączonego w jedną grupę z wymarłym przodkiem ptaków, ale bez dołączenia do niej współczesnych ptaków. Po prawej stronie przykład grupy naturalnej — współczesne ptaki w jednym taksonie razem z ich wspólnym przodkiem.

Aby wyjaśnić tę kwestię bardziej obrazowo, można z grubsza porównać ją do próby przyporządkowania grupy ludzi do ich rodzin. Wyobraźmy sobie, że mamy dużą gromadę osób, spośród których część jest ze sobą spokrewniona, a część nie jest. Chcąc ich pogrupować zgodnie ze starymi metodami, należałoby przede wszystkim kierować się ich wyglądem zewnętrznym przy założeniu, że członkowie rodziny będą do siebie podobni. W efekcie podzielilibyśmy ich np. na  wysokich, niskich, czarnowłosych, blondynów, tych z krzywymi nosami itd. Oczywiście taki podział byłby sztuczny i przypuszczalnie daleki od prawdy, bo przecież w tej samej rodzinie mogą zdarzyć się zarówno osoby niskie, jak i wysokie.

Współczesna systematyka podchodzi do sprawy inaczej, zaprzęgając do pomocy badania molekularne skoncentrowane na szukaniu genetycznego pokrewieństwa organizmów. Z takim podejściem, nasza grupa zostałaby podzielona dużo precyzyjniej. To jednak nie wszystko, aby móc połączyć krewnych w jedną rodzinę należy odnaleźć ich najdalszego wspólnego przodka np. pradziadka (oraz wszystkich jego potomków)  i jego również dodać go tej grupy — nawet jeżeli dawno już nie żyje. Dopiero tak powstałe taksony są naturalne.

Jak więc ma się stary podział do najnowszych ustaleń?

Choć może wydawać się to śmieszne, to wszyscy jesteśmy rybami, co dosyć dosadnie obrazuje tytuł książki Neila Shubina „Your inner fish” (twoja wewnętrzna ryba). Tradycyjnie do gromady ryb zalicza się 4 linie ewolucyjne tj. chrzęstnoszkieletowe, kostnoszkieletowe, dwudyszne oraz uznawane do lat 30 XX wieku za wymarłe latimerie. Zgodnie z nową klasyfikacją należy je rozdzielić, a jeśli nie to dołączyć do nich także naszą linię. Nie ma bowiem wątpliwości, że latimerie i ryby dwudyszne są bliżej spokrewnione z kręgowcami lądowymi niż z innymi rybami, dlatego nie powinny być „trzymane” w tej samej grupie.

Przedstawienie pokrewieństwa współczesnych kręgowców w postaci tzw. kladogramu. Każda linia (klad) rozdziela się wraz z upływem czasu na dwie, dając początek następnym liniom ewolucyjnym. Kręgowce dzielimy zatem na bezżuchwowce (podobne do ryb minogi) oraz żuchwowce, które z kolei rozdzielają się na ryby chrzęstnoszkieletowe (np. rekiny), oraz drugą linię dzielącą się na ryby kostnoszkieletowe (większość ryb, np. karpie) oraz następny klad dający początek rybokształtynm latimeriom, oraz kolejnemu kladowi. Ten z kolei daje początek rybom dwudysznym oraz kręgowcom lądowym. Ta ostatnia grupa dzieli się na dwie oddzielne linie: płazy oraz owodniowce, czyli gady, ptaki i ssaki.

Linie ewolucyjne układa się zazwyczaj w formie tzw. kladogramu. W praktyce ewolucja danego gatunku daje zazwyczaj początek dwóm liniom. Z kladogramu łatwo odczytać poziom spokrewnienia między organizmami na podstawie czasu, jaki dzieli ich od ostatniego wspólnego przodka.

Kierując się tą samą zasadą najdalszego wspólnego krewnego i jego wszystkich potomków, do tradycyjnie rozumianej gromady gadów należałoby zaliczyć zarówno ssaki, jak i ptaki. Zatem oprócz ryb, jesteśmy także gadami. Zresztą obie te gromady są wyjątkowo sztuczne, łącząc ze sobą podobne z wyglądu, choć zupełnie niespokrewnione organizmy. Przykładowo okazuje się, że stopień spokrewnienia bociana (lub jakiekolwiek innego ptaka) z krokodylem jest większy niż krokodyla z jaszczurką.

Aby ptaki były naturalnym taksonem, należałoby włączyć do nich ptakokształtne dinozaury, które wedle starej systematyki zaliczane są do gadów. Analogicznie w gromadzie ssaków powinny znajdować się wymarłe już gady ssakokształtne. Co ciekawe, ze wszystkich gromad kręgowców ostały się jedynie dawne płazy, które uznawane są za w pełni naturalną grupę.

Schemat przedstawiający linie ewolucyjne kręgowców wyższych. Archaiczne gady ewoluowały, dając początek dwóm głównym liniom ewolucyjnym — ssakom oraz współczesnym gadom (a także wymarłym dinozaurom) i ptakom. W przypadku linii gadzio-ptaszej nastąpiło rozdzielenie na dwie części, dając początek jaszczurkom (i wężom) oraz linii, która ponownie podzieliła się na dwie, dając początek żółwiom, oraz linii ponownie dzielącej się na dwie — na krokodyle i dinozaury, z których wyewoluowały ptaki.

Okazuje się, że współczesne ptak pasują równie dobrze do tradycyjnie rozumianej gromady gadów, jak żółwie czy krokodyle. Warto pamiętać też, że w miejscu, w którym linia ewolucyjna ssaków oddzieliła się od pozostałych kręgowców wyższych, znajdował się wymarły już organizm również przypisywany do gromady gadów.

Pozostaje zatem zapytać, dlaczego w szkołach wciąż uczymy nieaktualnego już podziału? Jest w tym trochę automatyzmu, względów praktycznych, a także czasu, jaki zajęłaby zmiana podejścia do podziału kręgowców w świadomości biologów i społeczeństwa. Być może też, wychodzimy z założenia, że nie ma sensu niczego zmieniać, bo z obecnym tempem badań w tej dziedzinie, dzisiejsza klasyfikacja za kilka lat i tak będzie nieaktualna.