PRIČA SA NASLOVNE STRANE

Pripremio: G.B.

Kako su nastale vrste

Da li fenomen koji stvara peščane dine i magnete takođe pomaže da nastane sve, od crva do slona" Da, tako tvrdi Jan Stjuart, profesor matematike na Univerzitetu Narvik

Jedna od nerazjašnjenih postavki u Darvinovom «Poreklu vrsta» je i pitanje kako se nove vrste razvijaju od postojećih. Lako je uvideti da prirodna selekcija može da dovede do promena nekih vrsta, ali je mnogo manje jasno zašto se neka pojedinačna vrsta razdvaja na dve različite grane na drvetu evolucije. Ako neke spoljašnje promene čine određene jedinke populacije sposobnijim od drugih da prežive, onda te promene mogu i čitavu vrstu da primoraju da evoluira u tom pravcu. Kako se dve različite vrste mogu razviti od jedne"

Diferencijacija na vrste je složena stvar i nema razloga da pretpostavimo da njome upravlja samo jedna sila na kraju, mi znamo da pored genetskih mutacija i polne rekombinacije postojećih gena na to utiče i okolina, iscrpljivanje resursa, paraziti, migracije i bolesti. Ali, mada postoje mnoge teorije i ideje kako da se to objasni ovo pitanje je još uvek velika zagonetka biologije.

Jedan od novijih pristupa ovom problemu je da se težište pomeri sa teorija koje objašnjavaju formiranje vrsta kao direktnu posledicu velikih razlika u geografskom okruženju i životnim uslovima, na situacije u kojima se razdvajanje na vrste odigrava bez ikakvih dramatičnih promena, u jednoj populaciji sličnih stvorenja koja se ukrštaju, u manje ili više istoj okolini. To predstavlja potpuni zaokret u odnosu na dotadašnji pristup.

Drugi trend je rastuća upotreba matematičkih modela da se opiše prirodna dinamika diferenciranja vrsta, koju je primenio prof. Jan Stjuart kao i neki drugi.

Matematika pokazuje da diferenciranje na vrste uopšte nije izuzetna pojava, već da bi bilo iznenađenje da do njega ne dođe. Izgleda da je razdvajanje na vrste rezultat istog procesa koji je ispunio univerzum materijom, stvorio subatomske čestice, planete, peščane dine, i na kraju - Ijude. Ma kako izgledelo čudno, neutroni, kitovi, elektroni, i slonovi na neki način duguju svoje individualne karakteristike jednom te istom principu koji upravlja mnogim dogadjajima u fizičkom svetu.

Taj princip je poznat fizičarima i matematičarima kao princip «narušavanja simetrije». Jedan primer je formiranje peščanih dina. U matematički idealnom slučaju, uniformni vetar koji bi duvao kroz uniformnu pustinju proizveo bi paralelne peščane brazde. Jednolika pustinja je potpuno simetrična u ravni: rotirajte je pod bi!o kojim uglom i ona će izgledati isto. Vetar, međutim, smanjuje nivo simetrije. Paralelne brazde dina uvode u pejzaž definisan pravac, ili orijentaciju. Takvo narušavanje simetrije se, tako reći, samo od sebe dešava svuda u prirodi.

Popunjavanje univerzuma

Fizićari veruju da je ta vrsta narušavanja simetrije, u daleko većoj razmeri, dovela do stvaranja subatomskih čestica od polja koja su ispunjavala provobitni univerzum. Te čestice su, naravno, gradivne jedinice materije, pa bi se moglo tvrditi da je narušavanje simetrije stvorilo sve što postoji.

Ali, kakve veze ima narušavanje simetrije sa diferenciranjem na vrste" lako je krajnje uobičajena definicija vrste, u okviru polne populacije, da «jedinke mogu da se međusobno ukrštaju«, biolozi već duže vremena traže alternativnu definiciju, jer ima suviše mnogo slučajeva u kojima ona naprosto ne odgovara pravom stanju stvari. I tako, umesto da traže formalnu definiciju vrste, biolozi se vraćaju na intuitivniju ideju da organizmi pripadaju istoj vrsti ukoliko praktično ne možemo da ih razlikujemo. Stepen sličnosti se može kvantitativno izraziti ako se navedu anatomske ili biološke crte i posmatra se u kojoj se meri podudaraju. A tu u igru ulazi simetrija.

Jedna grupa od 10 identičnih objekata je simetrična: poređajte ih u jedan red i okrenite leđa na trenutak, i nećete moći da znate da li su neki zamenili mesta u redu. Ali, da je taj red bio formiran od pet objekata koji imaju jedan oblik nakon kojih dolazi pet koji imaju neki drugi oblik, simetrija bi bila delimično narušena: zamenite objekte 5 i 6 i doći će do očigledne promene.

Iz te perspektive, definicija vrste glasi da je jedna vrsta simetrična, a diferenciranje na vrste je naprosto oblik narušavanja simetrije. Pomoću takve definicije, matematičari i fizičari mogu da primene teoriju narušavanja simetrije. Ona opisuje kako, zašto i kada će se data grupa koja je simetrična tipično razložiti na podgrupe - u ovom slučaju, vrste.

Možemo u najmanju ruku da kažemo da pristup pomoću principa narušavanja simetrije prikazuje čitav problem u drugačijoj svetlosti. Vrste se razdvajaju usled nekontrolisanog gubitka stabilnosti. Stvarni redosled gena - šta koji gen čini i kojim redom -određuje kakva će biti posledica tog gubitka stabilnosti, ali to zavisi i od mnogobrojnih slučajnih faktora, kao što su na primer koja će ptica dobiti veći kljun, a koja manji. U celini gledano, takvi su detalji manje važni od ukupnog konteksta. Oni mogu da izgledaju kao da su uzrok razdvajanja na vrste, ali su zapravo samo posledica dalekosežne nestabilnosti. Štap pod prevelikim pritiskom mora da se slomije. Grupa ptica pod velikim pritiskom mora ili da se razdvoji na vrste ili da izumre. Diferenciranje na vrste nije iznenađenje - svet naprosto tako fukcioniše.

G.B.