Τι είναι η Θεωρία της Εξέλιξης του Δαρβίνου;

Η Θεωρία της Εξέλιξης με Φυσική Επιλογή, που διατυπώθηκε για πρώτη φορά στο βιβλίο του Κάρολου Δαρβίνου (Charles Robert Darwin) με τίτλο: On the origin of species (Η καταγωγή των ειδών) το 1859, είναι η διαδικασία με την οποία οι οργανισμοί αλλάζουν με την πάροδο του χρόνου, ως αποτέλεσμα μεταβολών στα
κληρονομικά φυσικά ή συμπεριφορικά χαρακτηριστικά τους. Οι αλλαγές που επιτρέπουν σε ένα οργανισμό να προσαρμόζεται καλύτερα στο περιβάλλον του, τον βοηθούν να επιβιώσει και να έχει περισσότερους απογόνους.

Η εξέλιξη με φυσική επιλογή (evolution by natural selection), είναι μια από τις καλύτερα τεκμηριωμένες θεωρίες στην ιστορία της επιστήμης, υποστηριζόμενη από στοιχεία από μια μεγάλη ποικιλία επιστημονικών κλάδων, όπως η παλαιοντολογία, η γεωλογία, η γενετική και η αναπτυξιακή βιολογία, μεταξύ άλλων.

Η θεωρία έχει δύο βασικά σημεία, σύμφωνα με τον Brian Richmond, διευθυντή του Τμήματος Ανθρώπινης Προέλευσης στο Αμερικανικό Μουσείο Φυσικής Ιστορίας της Νέας Υόρκης. «Όλη η ζωή στη Γη συνδέεται και αλληλοσυνδέεται». Η ποικιλομορφία της ζωής είναι προϊόν «αλλαγών των πληθυσμών με φυσική επιλογή, διαδικασία κατά την οποία κάποια χαρακτηριστικά ευνοούνται σε ένα περιβάλλον και έτσι επιλέγονται/προτιμούνται έναντι άλλων», προσθέτει.

Πιο απλά, η θεωρία μπορεί να χαρακτηριστεί ως «καταγωγή με τροποποίηση» (descent with modification), δηλώνει η Briana Pobiner, ανθρωπολόγος και εκπαιδευτικός στο Εθνικό Μουσείο Φυσικής Ιστορίας του Ινστιτούτου Smithsonian στην Ουάσινγκτον, που ειδικεύεται στη μελέτη της ανθρώπινης προέλευσης.

Η θεωρία περιγράφεται μερικές φορές ως «η επιβίωση του πιο δυνατού» (survival of the fittest), αλλά αυτό μπορεί να είναι παραπλανητικό, προσθέτει η Pobiner. Εδώ η λέξη «δυνατός» (fittest) δεν αναφέρεται στη δύναμη ή την αθλητική ικανότητα ενός οργανισμού, αλλά στην ικανότητα επιβίωσης και αναπαραγωγής. Άρα η φράση θα έπρεπε να είναι «η επιβίωση του καλύτερα προσαρμοσμένου», αφού αναφέρεται στην επιβίωση της μορφής που θα αφήσει τα περισσότερα αντίγραφα του εαυτού της σε διαδοχικές γενιές.

Πάντως ο Κάρολος Δαρβίνος στο πρωτότυπο έργο του δεν την χρησιμοποίησε. Αυτός που εισήγαγε τον πιο πάνω όρο για πρώτη φορά ήταν ο Herbert Spencer, μετά την ανάγνωση του βιβλίου του Δαρβίνου, σε ένα δικό του βιβλίο με τίτλο: Αρχές της Βιολογίας (Principles of Biology), το 1864, κάνοντας παραλληλισμούς μεταξύ των δικών του οικονομικών θεωριών και των βιολογικών θεωριών του Δαρβίνου. Ο Δαρβίνος στη συνέχεια ανταποκρίθηκε θετικά στην πρόταση του Alfred Russel Wallace να χρησιμοποιήσει τη νέα φράση του Σπένσερ, «επιβίωση του δυνατότερου», ως εναλλακτική λύση στη «φυσική επιλογή», κάτι που ο Δαρβίνος αποδέχθηκε, υιοθετώντας έτσι τη φράση, όπως εξηγήθηκε πιο πάνω, στο βιβλίο του με τίτλο: The variation of animals and plants under domestication (Η μεταβολή των εξημερωμένων/οικόσιτων ζώων και φυτών), που δημοσιεύθηκε το 1868.

Η προέλευση των φαλαινών
Στην πρώτη έκδοση της «Καταγωγής των ειδών» το 1859, ο Κάρολος Δαρβίνος έκανε μια εικασία για το πως η φυσική επιλογή θα μπορούσε να προκαλέσει τη μετατροπή ενός χερσαίου θηλαστικού σε φάλαινα. Ως υποθετικό παράδειγμα, ο Δαρβίνος χρησιμοποίησε τις μαύρες αρκούδες της Βόρειας Αμερικής, οι οποίες ήταν γνωστό ότι έπιαναν έντομα κολυμπώντας στο νερό με το στόμα ανοιχτό: «Δεν βλέπω καμία δυσκολία μια φυλή αρκούδων να καταστεί, με φυσική επιλογή, πιο υδάτινη, στη δομή και τις συνήθειες της, με όλο και μεγαλύτερα στόματα, μέχρι να δημιουργηθεί ένα πλάσμα τόσο τερατώδες όσο μια φάλαινα», σκέφτηκε.

Η ιδέα δεν πέρασε πολύ καλά στο κοινό. Ο Δαρβίνος ήταν τόσο ντροπιασμένος από την γελοιοποίηση που δέχθηκε, που η υπόθεση της μετάβασης της αρκούδας που κολυμπά σε φάλαινα, αφαιρέθηκε από τις μεταγενέστερες εκδόσεις του βιβλίου.

Σήμερα, όμως, οι επιστήμονες γνωρίζουν ότι ο Δαρβίνος είχε τη σωστή ιδέα, αλλά το λάθος ζώο. Αντί να κοιτάξει τις αρκούδες, θα έπρεπε να κοιτάξει τις αγελάδες και τους ιπποπόταμους. Η ιστορία της προέλευσης των φαλαινών είναι μια από τις πιο συναρπαστικές ιστορίες της εξέλιξης και ένα από τα καλύτερα παραδείγματα φυσικής επιλογής.

Φυσική επιλογή
Για να καταλάβετε την προέλευση των φαλαινών είναι απαραίτητο να έχετε μια βασική κατανόηση του τρόπου με τον οποίο λειτουργεί η φυσική επιλογή. Η φυσική επιλογή μπορεί να αλλάξει ένα είδος με μικρούς τρόπους, προκαλώντας ένα πληθυσμό να αλλάξει χρώμα ή μέγεθος κατά τη διάρκεια αρκετών γενεών. Αυτό ονομάζεται «μικροεξέλιξη» (microevolution).

Αλλά η φυσική επιλογή είναι επίσης ικανή για πολύ περισσότερα. Δεδομένου ότι υπάρχει αρκετός χρόνος και αρκετές συσσωρευμένες αλλαγές, η φυσική επιλογή μπορεί να δημιουργήσει εντελώς νέα είδη. Αυτό ονομάζεται «μακροεξέλιξη» (macroevolution). Μπορεί να μετατρέψει τους δεινόσαυρους σε πτηνά, τα αμφίβια θηλαστικά σε φάλαινες και τους προγόνους των πιθήκων στους ανθρώπους.

Στην περίπτωση των φαλαινών, χρησιμοποιώντας την εξέλιξη ως οδηγό τους και γνωρίζοντας πώς λειτουργεί η φυσική επιλογή, οι βιολόγοι γνώριζαν ότι η μετάβαση των πρώιμων φαλαινών από τη στεριά στο νερό συνέβη με μια σειρά προβλέψιμων βημάτων. Η εξέλιξη του φυσητήρα (blowhole), για παράδειγμα, θα μπορούσε να συμβεί με τον ακόλουθο τρόπο:

Τυχαίες γενετικές αλλαγές κατέληξαν σε μια τουλάχιστον φάλαινα με τα ρουθούνια να τοποθετούνται μακρύτερα στο κεφάλι της. Tο ζώο με αυτή τη αλλαγή θα ήταν καλύτερα προσαρμοσμένο σε ένα θαλάσσιο τρόπο ζωής, αφού δεν θα έπρεπε να βγαίνει εντελώς στην επιφάνεια για να αναπνεύσει. Όπως εξηγήσαμε πιο πάνω θα ήταν πιο επιτυχημένο και θα είχε περισσότερους απογόνους, αφού θα ήταν μακροβιότερο. Στις επόμενες γενιές εμφανίστηκαν περισσότερες γενετικές αλλαγές, μετακινώντας τη μύτη ακόμα πιο πίσω στο κεφάλι.

Άλλα τμήματα του σώματος των πρώτων φαλαινών επίσης άλλαξαν. Τα μπροστινά πόδια έγιναν πτερύγια. Τα πίσω πόδια εξαφανίστηκαν. Τα σώματά τους έγιναν πιο αεροδυναμικά και ανέπτυξαν ουρά σαν πέδιλο, ώστε να προωθούνται καλύτερα μέσα στο νερό.

Ο Δαρβίνος περιέγραψε επίσης μια μορφή φυσικής επιλογής που εξαρτάται από την επιτυχία ενός οργανισμού να προσελκύει σύντροφο, μια διαδικασία γνωστή ως σεξουαλική επιλογή. Το πολύχρωμο φτέρωμα των παγώνιων και τα κέρατα των αρσενικών ελαφιών είναι δύο παραδείγματα χαρακτηριστικών που εξελίχθηκαν με αυτό τον τύπο επιλογής.

Αλλά ο Δαρβίνος δεν ήταν ο πρώτος ή ο μόνος επιστήμονας που ανέπτυξε μια θεωρία της εξέλιξης. Ο Γάλλος βιολόγος Jean-Baptiste Lamarck κατέληξε στην ιδέα ότι ένας οργανισμός θα μπορούσε να μεταβιβάσει τα χαρακτηριστικά του στους απογόνους του, αν και έκανε λάθος σε μερικές λεπτομέρειες. Την ίδια εποχή με τον Δαρβίνο και εντελώς ανεξάρτητα, ο Βρετανός βιολόγος Alfred Russel Wallace αναφέρθηκε στη θεωρία της εξέλιξης με φυσική επιλογή.

Σύγχρονη κατανόηση
Ο Δαρβίνος δεν γνώριζε τίποτα για τη γενετική, λέει η Pobiner. «Παρατήρησε το μοτίβο της εξέλιξης, αλλά δεν γνώριζε πραγματικά τον μηχανισμό». Αυτό συνέβη αργότερα, με την ανακάλυψη του πως τα γονίδια κωδικοποιούν διαφορετικά βιολογικά ή συμπεριφορικά χαρακτηριστικά και πως μεταφέρονται τα γονίδια από τους γονείς στους απογόνους. Η ενσωμάτωση της γενετικής στη θεωρία του Δαρβίνου είναι γνωστή ως «σύγχρονη εξελικτική σύνθεση».

Οι φυσικές και συμπεριφορικές αλλαγές που κάνουν τη φυσική επιλογή συμβαίνουν στο επίπεδο του DNA και των γονιδίων. Τέτοιες αλλαγές ονομάζονται μεταλλάξεις. «Οι μεταλλάξεις είναι βασικά η πρώτη ύλη πάνω στην οποία δρα η εξέλιξη», λέει η Pobiner.

Οι μεταλλάξεις μπορούν να προκληθούν από τυχαία σφάλματα στην αντιγραφή ή επισκευή του DNA, από χημικές βλάβες ή βλάβες από την ακτινοβολία. Τις περισσότερες φορές οι μεταλλάξεις είναι, είτε επιβλαβείς, είτε ουδέτερες, αλλά σε σπάνιες περιπτώσεις μια μετάλλαξη μπορεί να αποδειχθεί ευεργετική για τον οργανισμό. Αν συμβεί το τελευταίο τότε θα είναι πιο διαδεδομένη στην επόμενη γενιά και θα εξαπλωθεί σε ολόκληρο τον πληθυσμό του είδους.

Με αυτόν τον τρόπο η φυσική επιλογή καθοδηγεί την εξελικτική διαδικασία, συντηρώντας και προσθέτοντας τις ευεργετικές μεταλλάξεις και απορρίπτοντας τις κακές. «Οι μεταλλάξεις είναι τυχαίες, αλλά η επιλογή τους δεν είναι τυχαία», δηλώνει η Pobiner και προσθέτει: «Η φυσική επιλογή δεν είναι ο μόνος μηχανισμός με τον οποίο οι οργανισμοί εξελίσσονται». Για παράδειγμα, τα γονίδια μπορούν να μεταφερθούν από τον ένα πληθυσμό στον άλλο όταν οι οργανισμοί μεταναστεύουν, εγχώρια ή εκτός, μια διαδικασία γνωστή ως ροή γονιδίων. Η συχνότητα ορισμένων γονιδίων μπορεί επίσης να αλλάξει τυχαία, κάτι που ονομάζεται γενετική μετατόπιση.

Πλούτος αποδείξεων
Παρόλο που οι επιστήμονες μπορούσαν να προβλέψουν πως θα έμοιαζαν οι πρώιμες φάλαινες, τους έλειπαν τα απολιθωμένα στοιχεία για να τεκμηριώσουν τον ισχυρισμό τους. Οι θιασώτες της θεογονίας ή θεϊκής δημιουργίας (creationists), θεωρούσαν αυτή την απουσία αποδείξεων ως απόδειξη ότι η εξέλιξη δεν συνέβη. Κορόιδευαν την ιδέα ότι θα μπορούσε ποτέ να έχει υπάρξει μια φάλαινα που περπατούσε. Όμως, από τις αρχές της δεκαετίας του 1990, αυτό ακριβώς έβρισκαν οι επιστήμονες.

Το κρίσιμο αποδεικτικό στοιχείο ήρθε το 1994 όταν οι παλαιοντολόγοι βρήκαν τα απολιθωμένα υπολείμματα του Ambulocetus natans, ενός ζώου το όνομα του οποίου σημαίνει κυριολεκτικά «φάλαινα που κολυμπά-περπατά». Τα εμπρόσθια άκρα είχαν δάχτυλα και μικρές οπλές, αλλά τα οπίσθια πόδια ήταν τεράστια, δεδομένου του μεγέθους του. Ήταν σαφώς προσαρμοσμένο για κολύμπι, αλλά ήταν επίσης σε θέση να κινείται αδέξια στη στεριά, παρόμοια με μια φώκια.

Όταν κολύμπησε, το αρχαίο πλάσμα κινείτο σαν μια βίδρα, σπρώχνοντας προς τα πίσω με τα πισινά πόδια και κάνοντας κυματιστές κινήσεις της σπονδυλικής στήλης και της ουρά του.

Οι σύγχρονες φάλαινες προωθούνται μέσα στο νερό με δυναμικά κτυπήματα των οριζόντιων «άγκιστρων» της ουράς, αλλά ο Ambulocetus είχε ακόμα μια ουρά που μοιάζει με μαστίγιο και έπρεπε να χρησιμοποιεί τα πόδια του για να παράγει το μεγαλύτερο μέρος της προωθητικής δύναμης που απαιτείται για να κινείται μέσα στο νερό.

Τα τελευταία χρόνια ανακαλύπτονται όλο και περισσότερα μεταβατικά είδη, ή «χαμένοι κρίκοι», προσφέροντας περαιτέρω τεκμηρίωση της θεωρίας του Δαρβίνου, λέει ο Ρίτσμοντ.

Αμφισβήτηση
Παρά τον πλούτο των στοιχείων και αποδείξεων, από την παλαιοντολογία (αρχείο απολιθωμάτων), τη μοριακή βιολογία και γενετική, καθώς και άλλους επιστημονικούς κλάδους/τομείς (αστρονομία, βοτανολογία, ηθολογία, αρχαιολογία), ορισμένοι εξακολουθούν να αμφισβητούν την εγκυρότητα της θεωρίας. Αρκετοί πολιτικοί και θρησκευτικοί ηγέτες αποκηρύττουν τη φυσική εξέλιξη, επικαλούμενοι ένα ανώτερο ον ως σχεδιαστή, για να εξηγήσουν τον σύνθετο κόσμο των έμβιων οργανισμών, ιδιαίτερα των ανθρώπων. Σχολικά συμβούλια, επιτροπές ή εφορείες σε διάφορες χώρες, όπως οι ΗΠΑ, συζητούν για το αν η θεωρία της εξέλιξης πρέπει να διδάσκεται παράλληλα με άλλες ιδέες, όπως ο ευφυής σχεδιασμός ή ο δημιουργισμός (creationism), στο μάθημα της επιστήμης.

Ακόμα και αριθμός επιστημόνων δεν βλέπουν καμία διαμάχη, αφού λόγω των βαθιών θρησκευτικών πεποιθήσεών τους προσπαθούν να συμφιλιώσουν την επιστήμη με τη θρησκεία, ενίοτε ακόμα και την εξέλιξη με τη Γένεση (Βίβλο/Αγία Γραφή). Υποστηρίζουν ότι η επιστήμη δεν πρέπει να εμπλέκεται στα πόδια της θεολογίας.

«Οι άνθρωποι αρέσκονται να λένε ότι θρησκευτική πίστη και επιστήμη μπορούν να συνυπάρξουν δίπλα-δίπλα, αλλά εγώ δεν νομίζω ότι μπορούν, γιατί υπάρχει μια βαθιά αντίφαση μεταξύ τους, είναι εκ διαμέτρου αντίθετες», λέει ο Βρετανός εξελικτικός βιολόγος και συγγραφέας ευπώλητων (best seller) βιβλίων Richard Dawkins. Και συνεχίζει: «Η επιστήμη εδράζεται στη διερεύνηση, στην εποικοδομητική αμφισβήτηση και καταλήγει σε συμπεράσματα με λογική, αποδείξεις και αιτιολόγηση. Αντίθετα η πίστη απαιτεί μια θετική καταστολή των κριτικών ικανοτήτων. Η επιστήμη προχωρά με υποθέσεις, ιδέες ή μοντέλα, τα οποία επιχειρεί να διαψεύσει. Άρα ένας επιστήμονας θέτει συνεχώς ερωτήσεις, όντας σκεπτικιστής. Η θρησκεία αφορά την μετατροπή της μη ελεγμένης πίστης σε ακλόνητη αλήθεια, μέσα από τη δύναμη των θεσμών και το πέρασμα του χρόνου».    

Καταληκτικά, η εξέλιξη είναι καλά τεκμηριωμένη από πληθώρα παραδειγμάτων αλλαγών σε διάφορα είδη που οδηγούν στην ποικιλότητα της ζωής που παρατηρείται σήμερα. «Εάν κάποιος μπορούσε πραγματικά να αποδείξει μια καλύτερη εξήγηση από την εξέλιξη και τη φυσική επιλογή, αυτός ο άνθρωπος θα ήταν ο νέος Δαρβίνος», λέει ο Ρίτσμοντ.

Πηγές:  
- Ker Than, What is Darwin's Theory of Evolution?, Live Science,  

- Richard Dawkins, The root of all evil? The God delusion (ντοκιμαντέρ).