Ewolucja czy konserwatyzm genetyczny?

Każdej selekcji podlegają cechy fenotypowe osobników, a więc – całe zespoły wielu genów współdziałających ze sobą w tworzeniu jakiejś cechy mającej wartość selekcyjna, a nie – poszczególne, pojedyncze geny. Sprawę komplikuje też fakt, że można znaleźć wiele przykładów świadczących, że wartość selekcyjna jakiegoś określonego genu może być dodatnia w jednym genotypie, a ujemna – w innym. Jeżeli zgodzimy się, że jest zgoła nieprawdopodobne, aby dodatnie, przypadkowe, kumulujące się mutacje genowe były głównym motorem ewolucji, to dla procesu doboru naturalnego najważniejsza pozostaje zmiana frekwencji genów już istniejących. W procesie zachodzącego naturalnie doboru płciowego chromosomy rodziców ulęgają wymieszaniu i frekwencja poszczególnych genów będzie charakteryzować się konserwatyzmem. Z kolei trwała zmiana frekwencji genów w jakiejś populacji jest związana nierozerwalnie ze zmiana tak zwanej presji selekcyjnej, czyli – ze zmiana warunków środowiska, w jakim ta populacja żyje. Istnieje nawet w tym zakresie prawo Hardy-Weiberga, według którego zmiana puli genów zachodzi w jakiejś idealnej populacji jedynie wówczas, gdy występuje istotna zmiana nacisków selekcyjnych. W rzeczywistości może to mieć miejsce wtedy, gdy jakaś niewielka grupa osobników danej dużej i mocno zróżnicowanej populacji (najlepiej – jedna kotna samica lub jedno nasionko charakteryzujące się jakimś rzadkim zestawem genów), znajdzie się w środowisku wyizolowanym od kontaktów z innymi osobnikami danej populacji wyjściowej. Wtedy potomstwo takiego osobnika-założyciela może rzeczywiście istotnie różnic się od populacji swoich odległych przodków.

Z punktu widzenia genetyki populacji jest oczywiste, że zmiana jakiegoś czynnika środowiskowego faworyzuje jedne genotypy w obrębie jakiejś subpopulacji, a upośledzą inne, co zmienia frekwencje całych grup genów w tej subpopulacji i przejawia się w zmianie jej cech fenotypowych. Taki jest na przykład mechanizm gorszego przeżywania w warunkach ostrej zimy ptaków o mniejszej masie ciała, które charakteryzują się szybszym metabolizmem i oddają do środowiska relatywnie więcej ciepła na jednostkę ciężaru ciała, niż osobniki większe. Podobnie zachodzi proces dostosowywania się ubarwienia większości osobników ćmy krępaka brzozowego do zmian koloru pni drzew w okresie wzmożonego wydzielania się dymów przemysłowych, czy też – wzrost śmiertelności małych osobników zięb w okresie, gdy po suszy zmniejsza się ilość nasion o małych rozmiarach. Selekcja zubaża genotyp jakiejś populacji, bo zmniejsza frekwencje w niej niektórych genów i jest procesem w zasadzie destrukcyjnym, natomiast przeżywanie osobników posiadających jakieś geny przypadkowo „dobrze” zmutowane jest z zasady uważane za proces konstruktywny. Przykłady powyższe świadczą o tym, że w procesach przystosowania się danej populacji do zmieniających się warunków środowiska giną przede wszystkim osobniki o genotypie zubożonym, a nie – przeżywają głównie osobniki wyposażone w jakieś dodatkowe, nowe, specjalne geny. W tym kontekście nie ma w ogóle mowy o powstawaniu jakichkolwiek nowych gatunków charakteryzujących się całym dużym zespołem nowych cech, nieistniejących dotychczas w obrębie branej pod uwagę populacji.

Interakcja genotypu i środowiska

Niezależnie od nacisków selekcyjnych wywołujących zmiany we frekwencji genów, istnieje również zawsze rozległy wpływ najrozmaitszych czynników środowiskowych na sam proces ekspresji genów – od warunków klimatycznych począwszy, na jakości i ilości spożywanych składników pokarmowych skończywszy.

O wadze tego zagadnienia może świadczyć najlepiej różnicowanie się komórek ciała w procesie rozwoju osobniczego. Nawet najbardziej złożony organizm wielokomórkowy, jak na przykład ciało człowieka, powstaje z jednej zapłodnionej komórki jajowej, która w czasie kolejnych podziałów przekazuje wiernie wszystkim komórkom potomnym swój materiał genetyczny. W wyniku tego wszystkie komórki naszego ciała maja takie samo jadro. Jeżeli porównamy ze sobą budowę i funkcje komórek wątrobowych, mięśniowych, kostnych, nabłonkowych, białych ciałek krwi czy jakichkolwiek innych, to trudno uwierzyć, że każda z nich ma ten sam garnitur genów. A jednak tak jest. – Dlaczego? – Ponieważ już po pierwszych podziałach zapłodnionego jaja różnicują się wpływy warunków środowiskowych oddziałujące na poszczególne komórki wytworzone w wyniku podziałów. Jest oczywiste, że komórki położone w głębi powstałego aglomeratu maja inny dostęp do substancji odżywczych, niż leżące na powierzchni, komórki przylegające bezpośrednio do łożyska – inny, niż komórki bardziej od niego oddalone. To samo dotyczy możliwości usuwania z komórek produktów ich przemiany materii, przekazywania ciepła do mikrośrodowiska otaczającego poszczególne komórki itp. W ten sposób w jednych komórkach podlegają ekspresji inne geny, niż w drugich, nawet leżących w niezbyt oddalonym sąsiedztwie.