Zobaczyć ewolucję w działaniu

Znany jest głównie jako odkrywca „polskich dinozaurów”, ale prof. Jerzego Dzika ta etykietka wcale nie cieszy. Najwięcej prac naukowych poświęcił bowiem skamieniałościom pradawnych morskich bezkręgowców. Na ich podstawie rekonstruuje to, co uważa za najważniejsze: przebieg ewolucji. Nierzadko idzie przy tym na przekór obowiązującym w paleontologii dogmatom. Tym ciekawsze i bardziej kontrowersyjne są jego wykłady. Chętnie dyskutuje z młodzieżą i zachęca do badań. Razem z dwoma swoimi studentami, dr. Tomaszem Sulejem i mgr. Grzegorzem Niedźwiedzkim, odkrył na Śląsku szczątki pierwszego drapieżnego dinozaura. O odkryciu pisaliśmy w National Geographic Polska.

Przyjęło się, że impulsem, który natchnął Karola Darwina do stworzenia teorii ewolucji, była obserwacja zięb z Galapagos. A co tej teorii dała paleontologia?

Jeśli idzie o Darwina, to raczej nic. Rzeczywiście, zebrał on w Ameryce Południowej kolekcję kości, które przekazał do badania paleontologom, ale były to skamieniałości doskonale wcześniej znane. Na przykład Megalotherium, ogromny leniwiec, został nazwany już przez Georges’a Cuviera, a pierwsze kompletne szkielety tych szczerbaków przywieziono do Europy w 1787 roku! Zresztą samo pojęcie ewolucji w nikłym stopniu wiąże się z Darwinem. Powodem, dla którego go wielbimy, jest zaproponowanie teorii objaśniającej mechanizmy rządzące ewolucją: dobór naturalny i dziedziczną zmienność. Ale sama idea nie była jego pomysłem. Jej istnienie było zgadywane przez zoologów i botaników dużo wcześniej. Rzeczywisty przebieg ewolucji daje się zaś zaobserwować w postaci zmian skamieniałości w warstwach skalnych. Jego odtwarzanie jest więc wyłączną domeną paleontologii.

Czyli, żeby skomentować znaleziska paleontologiczne, potrzebna jest teoria ewolucji, ale niekoniecznie darwinowska teoria doboru naturalnego.

Ewolucja jest faktem, który nie wymaga uzasadnienia przez teorię w sensie darwinowskim. W kolejnych warstwach skał po prostu widać, jak zmieniają się organizmy.

Przecież XIX-wieczni paleontolodzy, twórcy tej gałęzi wiedzy, Georges Cuvier i Richard Owen, nigdy nie zaakceptowali ewolucji. Czy jednak da się rozdzielić te dwie dziedziny?

Da się, to oczywiste, ale paleontologia bez ewolucji jest kaleka, zamienia się w zbiór niepowiązanych ze sobą i w gruncie rzeczy niepotrzebnych faktów. Skamieniałości są jednak często pojedynczymi znaleziskami, zawieszonymi gdzieś w przestrzeni i czasie. To, czy i jak połączymy je ze sobą, zależy od naukowca. Jeśli uzna je za boski plan złożoności, to nawet nie pomyśli o ewolucji, ale niektórzy paleontolodzy jeszcze przed Darwinem uważali, że skamieniałości zmieniały się na przestrzeni dziejów. Franz Hilgendorf z Tybingi badał na przykład pozostałości pradawnych ślimaków w kraterze meteorytowym w Bawarii i na ich podstawie wnioskował o ewolucyjnych przemianach. Z kolei Wilhelm Waagen, już po publikacji dzieła Darwina, w 1869 r. opublikował wielką pracę o ewolucji amonitów (wymarłych morskich mięczaków). Tylko uznanie ewolucji pozwala nam na zebranie informacji o skamieniałościach w spójną całość i utworzenie drzewa rodowego życia.

Dzisiejsi biolodzy molekularni rekonstruują jednak przebieg ewolucji wyłącznie na podstawie genów. Bez oglądania się na skamieniałości.

Podobnie postępowali XIX-wieczni zoologowie, tyle że zamiast genów wykorzystywali dane o wyglądzie i anatomii zwierząt. Takie rekonstrukcje w znakomitej większości są fałszywe. Opierają się przecież tylko na tym, co przetrwało w postaci zapisu genetycznego. A przecież część genów uległa eliminacji! Jeśli chcemy odtworzyć rzeczywisty przebieg ewolucji, to jedyną drogą jest odwołanie się do skamieniałości.

Może Pan podać przykład błędnych wniosków wynikających z pomijania paleontologii?

O tak, i to niejeden. Weźmy gady naczelne. Ich jedynymi żyjącymi przedstawicielami są krokodyle. Gdybyśmy chcieli wyłącznie na podstawie obecnej puli genowej zrekonstruować wygląd ich przodków, nie udałoby się to. Tylko z wykopalisk wiemy, że w przeciwieństwie do dzisiejszych krokodyli pragady były szybko biegającymi, długonogimi zwierzętami naziemnymi o delikatnej, ażurowej czaszce. Z kolei wszystkie współczesne płazy są niejako wtórnie uproszczone. Ich przodkowie wyglądem o wiele bardziej przypominali właśnie dzisiejsze krokodyle. Byli dużymi, masywnymi zwierzętami o litych czaszkach. Jeszcze większe różnice między oczekiwaniami biologów a rzeczywistością sprzed milionów lat odkrywa się u bezkręgowców.

Chodzi o to, że ich przodków rekonstruuje się jako formy dużo prostsze, niż były w rzeczywistości?

Te błędne przewidywania wynikają z samej metody wnioskowania. Biolodzy szukają mianowicie u dzisiejszych zwierząt cech, które są wspólne dla jakiejś większej grupy. Zwykle są to cechy występujące we wczesnych stadiach rozwoju. Na tym etapie mutacje prowadzą bowiem do poważnych konsekwencji i dlatego są odrzucane przez dobór naturalny. Rekonstruując na tej podstawie przodka współczesnych zwierząt, otrzymujemy jednak zbiór prostych cech, tworzących organizm przypominający embrion lub larwę dzisiejszych stworzeń. Tymczasem paleontologia odkrywa, że prawdziwi antenaci byli duzi i złożeni. Po prostu informacja o tym nie przetrwała w zapisie genetycznym.

Czy paleontolodzy wiedza już, jak powstało życie na Ziemi?

Akurat z tym jest problem. Wszystko przez to, ze kopalne szczątki, które nie budziłyby wątpliwości, pochodzą najwyżej sprzed 2 mld lat. To, co sie działo wcześniej, pozostaje – przynajmniej na razie – paleontologii niedostępne. Moim zdaniem struktury, które część badaczy uważa za szczątki organizmów starszych niż 2 mld lat, to wtręty mineralne, które tylko imitują pradawne życie.

Dużo czasu poświecił Pan badaniom pierwszych zwierząt wielokomórkowych, które pojawiły się na Ziemi około 600 mln lat temu. Czy wiemy, dlaczego w ogóle powstały?

Cóż, pojedyncza komórka, ze względu na ograniczenia w transporcie tlenu i substancji pokarmowych, nie osiąga dużych rozmiarów. Tymczasem organizm wielokomórkowy może mieć w swoim wnętrzu kanały, które pozwalają na efektywne rozprowadzanie tego, co potrzebne do zycia. To był prawdopodobnie powód, dla którego kolonia komórek na pewnym etapie zyskała przewage. A gdy juz powstała, każdą z identycznych genetycznie komórek wchodzących w jej skład mogła rozpocząć niezależną ewolucje. Tak pojawiły się sie tkanki. I to był ten przełomowy moment w historii świata żywego.

Jak Pana zdaniem wyglądały i jak żyły pierwsze wielokomórkowce?

Pierwsze pytanie, które stawia sobie paleontolog, brzmi: w jaki sposób powstały skamieniałości tych zwierząt. Dopiero na tej podstawie można odtworzyć ich anatomie. Miałem szczęście, że trafiłem na dobrych współpracowników w Rosji i dostęp do najlepiej zachowanych na świecie materiałów znad Morza Białego. Miałem zresztą okazje zobaczyć je na miejscu. Dzięki temu zrozumiałem, ze anatomia pierwotnych wielokomórkowców była zupełnie odmienna od tego, co im przypisywano.

Adolf Seilacher, wybitny niemiecki geolog, uważa, ze pierwsze zwierzęta miały postać prostych „dmuchanych materaców”.

A ja sadze, ze były o wiele bardziej złożone. Znalazłem np. dowody na istnienie mięśniowych komór, jelita z bocznymi wypustkami, seryjnych gonad, czyli organów rozrodczych.

Pana poglądy podziela niewielu paleontologów.

O, zdecydowanie. Nie liczę zresztą na to, ze sie szybko upowszechnia. Jest Pan tez autorem hipotezy, czemu te zwierzęta nagle wymarły.

Jest Pan tez autorem hipotezy, czemu te zwierzęta nagle wymarły.

Nie dlaczego nagle wymarły, ale dlaczego nagle skończył sie ich zapis kopalny, znikły szczątki. To tez było możliwe dzięki badaniom skamieniałości znad Morza Białego. Tam niemal każde zwierze jest zachowane jako „tropy i trupy”. Widać szczątki zwierząt i ślady ich spoczywania na macie sinicowej (czyli zbudowanej z warstw drobnych jednokomórkowych bakterii). Owe skamieniałości tworzą sie w środowiskach zatrutych siarkowodorem. Zwierzęta tam wpływały i szybko zdychały, pozostawiając po sobie serie przedśmiertnych odcisków. Tylko niektóre organizmy, pradawne „pióra morskie”, żyły tam na stałe – dzięki symbiozie z bakteriami siarkowodorowymi. Takie środowiska 540 mln lat temu generalnie znikły. Wraz z nimi znikła tez możliwość zachowania się skamieniałości.

Czyli te najstarsze zwierzęta być może nie wymarły, lecz tylko my nie mamy możliwości ich znaleźć?

Jestem o tym przekonany. Moim zdaniem za jakiś czas zostaną znalezione młodsze szczątki tych organizmów.

Dlaczego jednak zniknęły „bajora z siarkowodorem”?

Przez zwierzęta ryjące, których nory znalazłem na Syberii. Do pewnego momentu na Ziemi nie istniały organizmy, które penetrowałyby osad na dnie. Gdy sie wreszcie pojawiły się, zachowywały sie dość dziwacznie. Ku swemu zaskoczeniu odkryłem, że chociaż żyły „w dnie”, odżywiały się na powierzchni. Czyli prościej mówiąc, wystawiały „ryjek” z norki i tam zbierały pokarm. Po co zatem traciły masę energii na rycie w mule? Odpowiedz tez kryje sie w zapisie kopalnym. W tym samym czasie pojawiły się w nim pierwsze mineralne szkielety. Musiało wiec stać sie cos, co skłoniło zwierzęta do chowania sie albo opancerzania. Moim zdaniem to były pierwsze, drapieżniki.

W swojej pracy porównał Pan to do sytuacji z I wojny światowej.

Na cześć jednej z bitew zjawisko to nazwałem syndromem Verdun. W czasie I wojny światowej technologia zabijania osiągnęła tak wysoki poziom, że żołnierze musieli albo kopać okopy, albo chować się wewnątrz tanków. Dokładnie tak samo zachowały się zwierzęta 540 mln lat temu, gdy zostały zaatakowane przez pierwsze drapieżniki. Kryły się w norach albo w pancerzach.

Wielu paleontologów uważa, że na początku okresu zwanego kambrem nastąpił gwałtowny wybuch różnorodności życia zwany eksplozją kambryjską. Wtedy miały powstać niemal wszystkie dzisiaj znane typy organizmów. Pan też tak uważa?

Moim zdaniem to wyłącznie iluzja. Te wszystkie grupy zwierząt istniały już wcześniej, tylko nie miały szkieletów, które mogłyby się zachować. Dodatkową, i to ważną rolę odegrały też zmiany środowiska. Ziemia przeżyła wielkie zlodowacenie, a potem podniesienie się i ponowne obniżenie poziomu mórz. Na dnie powstały wtedy specyficzne warunki: pozbawiony tlenu osad, wysoka produktywność biologiczna, czyli rozmnażanie się rozmaitych organizmów i bardzo wolne tempo sedymentacji (osadzania się szczątków). To sprzyjało tworzeniu się skamieniałości w nowy sposób zwany fosfatyzacją. Dzięki niej mogło zachować się jeszcze więcej szczątków. Nie mamy więc do czynienia z eksplozją życia, a jedynie ze wzrostem liczby skamieniałości.

W okresie, o którym mówimy, pojawiły się liczne szczątki zwane konodontami. To kolejny ulubiony przez Pana obiekt badań. Czym właściwie są konodonty?

To po prostu zęby pierwotnych morskich zwierząt kręgowych. Wybrałem je na obiekt swoich badań, bo pozwalają szczegółowo prześledzić przebieg ewolucji. Występują bardzo licznie i są łatwe do wydobycia. W kilogramie skały można znaleźć nawet kilkanaście tysięcy okazów! Ograniczeniem jest tylko cierpliwość badacza. A są profile geologiczne, gdzie można prześledzić ich przemiany w bardzo długim czasie. Ze współpracownikami prowadziliśmy badania konodontów obejmujące 25 mln lat. To tyle czasu, ile dzieli nas od powstania pierwszych małp człekokształtnych.

I co się w ciągu tych 25 mln lat działo?

Bardzo niewiele. Ewolucja przebiegała niesłychanie wolno. Dotyczy to zresztą nie tylko konodontów, ale też mamutów czy innych ssaków. Dlatego te przemiany dostępne są wyłącznie paleontologii. Biologia nie potrafi ich dostrzec.

Czy zatem w zapisie kopalnym da się opisać formy przejściowe między różnymi grupami organizmów? Przeciwnicy ewolucji twierdzą, że ich nie ma.

Mylą się. Kopalne formy pośrednie są coraz częstsze. Sam badam obecnie skamieniałość, która łączy w sobie cechy dwóch typów zwierząt: pratchawców i stawonogów. Moje badania pozwoliły też zasypać lukę między stawonogami a robakami obłymi. A są przecież tak odmienne, że zoolodzy nigdy ich ze sobą nie wiązali. Dlatego form pośrednich może być więcej, niż się spodziewamy. Tylko nie wszystkie jesteśmy gotowi zaakceptować.

A skąd zainteresowanie dinozaurami, które zresztą przyniosły Panu sławę?

Przypadek. Na początku lat 90. na Górnym Śląsku natrafiłem na szczątki kręgowców. Nie miał kto tego opracować. Padło na mnie i to jest jedyny powód.

Czyżby skamieliny dinozaurów, gadów ssakokształtnych i pierwotnych płazów gorzej odtwarzały przebieg ewolucji?

Szczątki kręgowców mają fundamentalną wadę: to zwykle pojedyncze znaleziska. Ale z punktu widzenia badaczy tej grupy zwierząt materiał ze Śląska był fenomenalny. Mieliśmy tam przecież serię kilkunastu wczesnych dinozaurów, a płazów znaleźliśmy tyle, że mój doktorant, Tomasz Sulej, mógł prowadzić badania populacyjne. To jest wprost nie do wyobrażenia!

Czy gdyby Cuvier i Owen żyli dzisiaj, daliby się przekonać, że można zobaczyć przebieg ewolucji w zapisie kopalnym?

Richard Owen, z tego co wiem, raczej nie. Ale Georges Cuvier był chyba człowiekiem z otwartym umysłem. Myślę, że dałby się przekonać. Trzeba bardzo mocnej ideologicznej motywacji, żeby pozostać ślepym na paleontologiczne dowody ewolucji życia.