Život na ovoj planeti je veoma star, i prošao je kroz mnogo grananja. Rezultat je da je stablo nasleđa veoma, veoma kompleksno. Stvarno stablo nasleđa sadrži milione grananja i desetine miliona završnih “grančica.” Radi jednostavnosti, pogledajmo jednu drastično uprošćenu verziju, na sledećoj slici:
David R. Maddison
Detaljna analiza ovog stabla bi zahtevala čitavu biblioteku. Čak i osrednje detaljna analiza stabla nasleđa samog čoveka zahteva čitavu knjigu (i zaista postoji više knjiga napisanih upravo o ovome). No, ono što možemo uraditi u okviru ovog teksta je jedna uprošćena analiza najosnovnijih tačaka u ugnježdenoj hijerarhiji naše vrste. Napišimo ovo hijerarhijski:
Eukariote
Metazoe
Bilaterija
Deuterostomi
Kordati
Kranijati
Kičmenjaci
Gnatostomati
Sarkopterigi
Tetrapodi
Sinapsidi
Sisari
Euteria
Primati
Hominidi
Homo
Većini ljudi ovo izgleda prosto kao spisak stranih reči. No, bez brige, objasnićemo ovo korak po korak.
U samoj osnovi podele živih bića na svetu jeste podela na tri osnovna domena: arhaebakterije, eubakterije, i eukariote; uobičajeno je da se arhaebakterije i eubakterije zajedno nazivaju prokariote. Između ovih grupa postoji mnogo razlika, ali najuočljivija je ta da eukariote imaju ćelijsko jezgro; prokariote ga nemaju. Takođe, eukariote imaju ćelijske organele (mitohondrije, hloroplaste, itd.), drugačiji sistem proizvodnje proteina, DNK spakovanu u hromozome, i mnoge druge ćelijske strukture koje su na daleko razvijenijem nivou nego kod prokariota.
Ljudi su eukariote: ćelije čoveka imaju jezgro, organele, hromozome…isto kao i sve druge eukariote, od algi do riba.
Pikoplankton Ostreoccocus, najmanja poznata nezavisna eukariota.
Wenche Eikrem i Jahn Throndsen, Oslo univerzitet
Među ranim eukariotama, nekoliko različitih vrsta je razvilo različite osobine. Na jednu stranu su se odvojili preci današnjih biljaka, na drugu preci današnjih gljivica…
Među tim ranim vrstama eukariota, jedna vrsta koju možemo nazvati pra-metazoa se razvila u lovce drugih jednoćelijskih organizama. Izgubila je sposobnost da sama proizvodi svoju hranu, već je počela da zavisi od proždiranja drugih živih bića. Druge jednoćelijske organizme je jela tako što bi ih obuhvatila svojim ćelijama, zbog čega je izgubila ćelijske zidove ostavljajući samo ćelijsku membranu. Radi pomeranja ove membrane, razvila je niz specijalnih proteina, a da bi membranu u nedostatku zida učvrstila, evoluirala je strukturalne proteine zvane kolageni.
Ljudi su metazoe, grupa u koju spadaju sve životinje. Ljudske ćelije nemaju ćelijski zid, kreću se unutar tela pomoću tih istih prastarih mehanizama, imaju tkiva učvršćena kolagenima, i za život moraju da se hrane drugim organizmima. Ljudski genom, isto kao i genom svih životinja, je kopija sa modifikacijama jednog istog prastarog metazoanskog genoma.
Ctenofora Bathocyroe fosteri, primer višećelijske metazoe.
Metazoe su se ubrzo podelile na više grupa, mnoge od kojih su se razvile u primitivne višećelijske organizme. U fosilnom zapisu iz Ediakaranskog perioda, nalazimo mnoge ostatke ovih ranih višećelijskih životinja, koje su bile veoma proste – u početku nalik na mehure ili diskove ili lance.
Različite grupe su (modifikacijom postojećih gena, naravno) razvile različite signalne molekule i različite puteve razvoja. Jedna grupa, zvana Radiata, je razvila centralno simetrično telo, dok je druga grupa, Bilateria, razvila troslojni embrion organizovan oko centralne šupljine sa dva otvora: crevo između usta i anusa.
Ljudi su bilateria – i dan danas u razvoju koriste iste signale, embrion počinje razvoj kroz tubularnu formu, i telo je u početku organizovano na osnovu simetrije po dužini. Sve životinje koje dele ove osobine takođe dele i isti predački genom, koga su nasledile uz modifikacije.
Fosil Spriggina Floundensi, bilaterijanskog organizma iz Ediakara perioda; ovaj organizam je jedan od mogućih predaka kambrijskih trilobita.
Fotografija: Merikanto
Bilaterije su se ubrzo podelile na nekoliko vrsta. Većina vrsta je razvijala crevnu duplju tako što bi se početna grupa savila oko otvora koji u odraslom organizmu predstavlja usta; zatim se savijanje nastavljalo ka zadnjem kraju tela. Nervne ćelije su kod ovih vrsta time postavljene na stomak, dok su unutrašnji organi orjentisani prema leđima.
No, jedna vrsta je doživela mutacije koje su promenile orjentaciju ovog signalnog puta. Ova vrsta, deuterostome, je prvo formirala anus, pa zatim usta u toku razvoja; kao rezultat, orjentacija tela se obrnula, i nervne čelije su rasle na leđima jedinke dok su unutrašnji organi rasli sa stomačne strane.
Ljudi su deuterostome, naslednici ove prastare vrste. Ljudski embrion se formira od anusa ka ustima, nervni centri rastu od leđa, a unutrašnji organi rastu u stomačnoj duplji.
Deuterostoma Trachythyone elongata, poznatija kao morski krastavac.
Fotografija: Jacinta Richardson i Paul Fenwick
U Kambrijskim fosilima vidimo kako su se rane deuterostome delile na mnogobrojne vrste. Među ovim vrstama, bila je i jedna koja je razvila notokord: hrskavičavu prugu koja prati nerve u leđima.
Ova vrsta se zvala kordati, i u njene potomke spada i čovek. Ljudski genom je kopija sa modifikacijama početnog kordatskog genoma, i genom svih današnjih životinja koje poseduju notokord.
Kordat Branchiostoma lanceolatum, predstavnik prvih kordata sa primitivnim mozgom. Cela ova životinja je dugačka manje od polovine milimetra!
Fotografija: Hans Hillewaert
Mnoge vrste kordata su se proširile po svetu, a nekoliko njih je počelo da na prednjoj strani tela grupiše veću količinu nerava. Ova grudvica nerava, zvana mozak, je omogućavala kompleksnije i pametnije ponašanje, ali je takođe bila i veoma osetljiva. Zbog toga, nekoliko vrsta je razvilo hrskavičave ploče oko njega, a kod jedne vrste su ove ploče zatim i okoštale, stvarajući lobanju (kranijum).
Ljudi su kranijati: nasledili su osobine koje, uz modifikacije, danas dele svi potomci ove vrste, svi organizmi koji imaju notokord i lobanju.
Sljepulja, iz porodice Myxinidae. Ovaj kranijat ima notokord i lobanju, ali nema kičmu.
Kranijati su se brzo podelili na mnogo vrsta, neke od kojih su se naselile u slatku vodu (ovo vidimo u fosilima, ali i u fiziologiji, kao što je objašnjeno u devetom poglavlju teksta “Uvod u Evoluciju”). Među ovima, jedna vrsta je notokord i leđnu nervnu strukturu oklopila hrskavičavo-koštanim oklopom, zvanim kičma.
Ljudi su kičmenjaci, sa nervnim sistemom koji je organizovan na potpuno isti način kao kod ove predačke vrste, i kod svih njenih naslednika.
Zmijuljica, kičmenjak bez vilice. Na fotografiji gore desno, usta zmijuljice sa zubima udenutim u hrskavičavu okolinu usnog otvora.
Svi kičmenjaci su imali usta okružena hrskavicom u koju su bili usađeni zubi; kod nekoliko vrsta je ova hrskavica delimično okoštala, ali samo kod jedne vrste kranijatnih riba se razvila u potpunu vilicu.
Ljudi su gnatostomati, i nasledili su sve osobine ove vrste, od vilice do slatkovodne ćelijske fiziologije, i organizacije osnovnih unutrašnjih organa (pogotovo bubrega). Sve životinje koje danas poseduju notokord, lobanju i vilicu su nasledile istu grupu osobina, i svi njihovi genomi su kopije sa modifikacijama jednog početnog gnatostomatskog genoma.
Bezbrojne vrste gnatostomatskih riba su se munjevito raširile po svim morima i rekama sveta. U početku, njihovo telo je iznutra na okupu držala hrskavica, osobina koja je ostala i do danas kod mnogih riba kao što su ajkule. Nekoliko vrsta je od mineralizovanjem ove hrskavice razvilo prave, potpune kosti. Jedna od takvih vrsta, teleost, je razvila i sposobnost da guta vazduh u gastričku kesicu, pomoću čega je mogla da pluta bez ulaganja energije (ribe bez te sposobnosti, kao što su ajkule i danas, moraju neprestano da plivaju jer inače potonu na dno). Ova kesica se kod mnogih vrsta razvila u primitivna pluća (proces opisan ovde).
Među vrstama koje su nastale iz ove početne, neke su razvile peraja povezana direktno za centralno telo, dok su druge razvile prvo hrskavičavu pa zatim okoštalu podršku tim perajima. U ovu drugu grupu, sarkopterigi, spada i čovek: ljudska pluća su kopija sa modifikacijama sarkopterigijanskih, dok su ljudski udovi i telo zasnovani na osnovnom telesnom i razvojnom planu sarkopterigijanskih riba.
Fosil Latimeria chalumnae, tipične sarkopterigijanske ribe.
Fotografija: Matana_and_Jes
Grupa sarkopterigijanskih riba je naselila slatkovodne plićaka, i od nje su kroz procese koji su detaljno opisani u osmom poglavlju teksta “Uvod u Evoluciju” postale preci desetinama vrsta amfibijskih organizama. Ovi organizmi, tetrapodi, su preci svih kopnenih kičmenjaka. Drugim rečima, svi kopneni kičmenjaci (i njihovi kasniji vodeni potomci, delfini i kitovi), od čoveka preko guštera do ptica, su nasledili isti osnovni genom, isti plan tela, isti raspored organa, i iste karakteristike, koje su zatim modifikovane kroz ugnježdenu hijerarhiju nasleđa.
Fosil Diictodona, razvijenog tetrapoda.
Fotografija: Julien Carnot
Potomci tetrapoda su se adaptirali raznim ekološkim nišama, i podelili su se na više vrsta. U okviru ove podele, različite vrste su nakupile različite osobine koje definišu njihovu naslednu liniju. Jedna osnovna podela koja se desila vrlo rano je vidljiva na osnovu strukture lobanje.
Po strukturi lobanje se danas razlikuju potomci tih prvih grupa: anapsidi (kao što su kornjače), diapsidi (reptili, ptice), i sinapsidi (među kojima je i čovek).
Fosil sinapsida Inostrancevia alexandri.
Fotografija: Ghedoghedo
Od početne vrste sinapsida, opet je nastalo jako mnogo različitih. Mnoge vrste su se množile, širile i delile. Recimo, potomci dve vrste sinapsida, gorgonopsija i dicinodonta, su bile dominantne u životinjskom svetu tokom više miliona godina. No, najveći nagli pomor u istoriji života (96% svih morskih vrsta i preko 70% svih kopnenih kičmenjaka je nestalo u jednom) sa kojim je počeo geološki period Trije je uništio mnoge ove grupe. Serija gigantskih vulkanskih eksplozija, pad količine kiseonika u atmosferi i nagle klimatske promene su skoro dovele do uništenja života na planeti.
Mali broj sinapsida je uspeo da preživi ovaj period, ali je ostao potisnut u pozadinu pred novom dominantnom grupom, dinosaurusima, koji su vladali svetom sledećih par stotina miliona godina.
Evolucija nije stala, i sinapsidi su nastavili da se razvijaju. Između raznih drugih osobina, evoluirali su raznovrsne zube sa krunom, dijafragmu za disanje, napredan slušni sistem, jednodelni pelvis, i endotermiju. Grupe znojnih žlezda su se adaptirale u mlečne žlezde za hranjenje mladunaca. Ovo su karakteristike jedine grupe sinapsida koja je preživela ovaj period, danas poznatih kao sisari. Ljudi su sisari, i poseduju sve osobine koje su sinapsidi i preci sisara razvili u toku ovog dugog perioda (ceo razvoj sisara je predug za objašnjenje u ovom kratkom tekstu, ali detaljan tekst na ovu temu je dat u okviru šestog poglavlja teksta o prelaznim fosilima.
Fosil trikonodonta Gobiconodon ostromi. Trikonodonti su bili razvijeni preci sisara, sa skoro svim sisarskim osobinama, mada primitivniji od današnjih monotrema.
Fotografija: Ghedoghedo
U početku, sisari su legli jaja kao i svi njihovi preci. Ovakvih sisara, zvanih monotreme, je do danas preostalo samo par vrsta, kao što su kljunar i ehidna. Druge vrste sisara su počele da legu jaje sve kasnije i kasnije, sa sve razvijenijim embrionom. Pošto ljuska više nije bila pod selektivnim pritiskom za zaštitu embriona, ona je postajala sve mekša, dok se na kraju nije pretvorila u samo još jednu membranu. U jednom trenutku, nastala je vrsta sisara koja je rađala živo mladunče umotano u jajnu membranu bez ljuske. (Da ne bi bilo zbunjenosti, vredi pomenuti da se ovaj proces odigrao više puta u istoriji života, i da postoje mnogobrojni organizmi koji su evoluirali isto rešenje; tako danas i mnoge vrste riba, žaba i reptila rađaju živu mladunčad).
Od ove početne vrste, razvila su se dva pravca. Jedna podvrsta je počela da čuva novorođenče uz telo, polako evoluirajući zaštitu koja omogućava kraću trudnoću i smanjuje ranjivost. Ova vrsta je postala predak današnjih torbara (marsupialia).
Druga vrsta, i njeni potomci, je razvila pristup u kome umesto kraće trudnoće razvila način da mladunče razvije do potpune sposobnosti za život unutar tela. U okviru ovoga, jajna membrana je evoluirala u strukturu koju danas zovemo placenta, a ove sisare zovemo placentalni sisari, ili euteria. Čovek je euteria, placentalni sisar, koji je od iste predačke vrste kao i svi drugi placentalni sisari nasledio (pored same placente) i niz drugih karakteristika.
Fosil Eomaia scansoria, najstarijeg poznatog placentalnog sisara.
Fotografija: Laikayiu
U već pomenutom šestom poglavlju teksta o prelaznim fosilima je takođe opisan dalji razvoj grupe sisara koju zovemo primati. Zbog kompleksnosti, nećemo ceo taj tekst ponavljati i ovde.
No, pomenimo osnovne osobine primata: kandže su evoluirale u nokte, šape su evouirale u ruke sposobne za manipulaciju objektima, njuška se smanjila toliko da je praktično nestala, oči su se orjentisale unapred u licu, očna duplja je postala zatvorena sa zadnje strane, sposobnost njuha je degenerisala ali se zato sposobnost vida dodatno razvila, izgubljen je gen za proizvodnju vitamina C, ali je pritom nastao dodatni gen za detekciju svetlosti koji omogućuje bolje razlikovanje boja…itd. Sve ove navedene osobine su od istog pretka nasledili svi primati, uključujući tu i čoveka. Genomi svih primata su kopije sa modifikacijama jednog identičnog početnog genoma.
Filipinski tarzijer Tarsius syrichta, predstavnik primata.
Fotografija: Kok Leng Yeo
Među primatima se razvilo jako mnogo vrsta, mnoge od kojih postoje i danas. Jedna vrsta su bili rani hominidi, koji su razvili nekoliko specifičnih osobina. Ova vrsta je izgubila rep, razvila specifičan oblik kutnjaka, i razvila značajno veći mozak i kapacitet lobanje. Struktura ramena se promenila, omogućavajući širi opseg pokreta ruke, a razvila se i delimična sposobnost stajanja i hodanja na dve noge.
Ova vrsta je postala predak svih današnjih hominida, koji do dana današnjeg nose kopije sa modifikacijama početnog hominidskog genoma, i sve gorenavedene osobine: orangutani, gorile, šimpanze, bonobo, i…ljudi. Čovek je, otud, hominid.
Bonobo, Pan paniscus (po mnogim naučnicima i primatolozima, Homo paniscus), fotografisan kako koristi drvenu alatku za “pecanje” termita.
Fotografija: MikeR
Ceo ovaj put nas dovodi do naše vrste, Homo sapiens, “razumni čovek.” Zadnji koraci razvojnog puta koji je doveo do ove promene je detaljno opisan u tekstu o evoluciji čoveka, i nećemo ga ponavljati ovde.
Ova ugnježdena hijerahija nam omogućava da usmereno inženjerisani svet razlikujemo od sveta koji je nastao kroz procese evolucije. Inženjering podrazumeva korišćenje potrebnih osobina na potrebnom mestu, bez ograničenja nasleđa sa modifikacijama. Otud, činjenica da se život uklapa u ugnježdenu hijerarhiju predstavlja jednu liniju dokaza koja pokazuje da su se procesi evolucije koje posmatramo danas u svetu takođe odigravali i u prošlosti.
Da bi smo ovo potpuno pokazali, okrenimo sada gornju hijerarhiju nasleđa unazad, i pogledajmo kakvu nam perspektivu to daje.
Svi članovi porodice Hominidae imaju određenu grupu osobina koje nema nijedna druga životinja na planeti. Razlog je što svi hominidi potiču od jednog istog, zajedničkog pretka. Na osnovu osobina koje hominidi dele sa primatima, vidimo da je zajednički predak hominida bio primat.
Svi primati imaju određen skup osobina koga, opet, nema nijedna druga životinja na planeti. Svi primati su osetljivi na virus side. Svi primati dele istu arhitekturu tela. Ovo je tako zato što svi primati potiču od istog pretka, koji je bio placentalni sisar.
Svi placentalni sisari imaju zajedničke osobine. Sve životinje koje imaju placentu su sisari – ne postoje životinje koje imaju placentu, a nisu sisari. Razlog za ovo je što su svi placentalni sisari nastali od jednog istog pretka koji je bio sisar.
Taj predak je takođe bio tetrapod. Svi diapsidi, sinapsidi, i anapsidi su tetrapodi, zato što je zajednički predak iz koga su sve ove grupe nastale bio tetrapod. Svi tetrapodi su kranijati – svi imaju lobanju. Svi su takođe i kičmenjaci.
Svi sisari imaju zajedničke osobine. Sve životinje koje imaju mlečne žlezde imaju i druge osobine sisara: ne postoje gušteri ili ptice sa mlečnim žlezdama. Svi sisari su toplokrvni. Svi sisari imaju dlake. Nigde nema sisara sa krljuštima, niti hladnokrvnih životinja sa placentom, niti životinja koje imaju mlečne žlezde a nemaju dlake. Sve ove osobine su nasleđene od zajedničkog pretka, od koga su nastali svi sisari. Pošto su svi sisari sinapsidi, znamo da je i taj predak bio sinapsid.
Postoje životinje koje imaju lobanju ali nemaju kičmu. Međutim, svaka životinja na svetu koja ima kičmu ima i lobanju. Zašto? Zato što je prvi kičmenjak bio kranijat. Isto važi i za vilicu i zube: ne postoji životinja na svetu koja ima vilicu i zube, a nema kičmu. Za ovo ne postoje anatomski razlozi – u inžinjerisanom životu, vilicu i zube bi mogle imati razne druge životinje. Međutim, pošto je život evoluirao, imaju ih samo potomci onog kičmenjaka kod koga su se vilica i zubi prvi razvili. Taj kičmenjak je takodje pripadao filumu kordata.
Nemaju sve životinje sa notokordom kičmu, ali one koje je imaju, uvek imaju i notokord. Nemaju sve životinje notokord, ali sva živa bića koja imaju notokord su životinje (ne postoje biljke ili gljive sa notokordom). Kolagen nije prisutan kod svih eukariota, ali su sva živa bića koja imaju kolagen eukariote.
Ova struktura, koju smo obradili samo za jednu vrstu, čoveka, važi za sve vrste na svetu. Umesto tragova inžinjeringa, pravljenja vrsta tako da odgovaraju određenoj sredini ili ponašanju, ono što vidimo u prirodi su tragovi zajedničkog nasleđa: podela osobina na osnovu zajedničkih predaka – tekovina vrsta koje su se delile na podvrste kako je vreme prolazilo.
Ovi dokazi nasleđa su veoma snažni uzeti sami po sebi. U sadejstvu sa fizičkim pokazateljima procesa koji su doveli do ovog razvoja – genima, prelaznim fosilima, i drugim podacima evolucione istorije – oni čine praktično nesalomivu potvrdu razvoja života na Zemlji.