Date: 2013-07-02T22:00:00+00:00
Publisher: ZoNi

Teorija evolucije

Tekst i slike preuzeti sa sajta

TeorijaEvolucije.com

prema pravilima korišćenja

Prilagodio za e-knjigu:

ZoNi, 2013.

(verzija: 2013-07-03)

Autor slike sa naslovne strane: Tkgd2007
Wikimedia

Napomena: naslovna slika linearne evolucije ("linija napretka") nikako ne predstavlja realni prikaz odvijanja evolucije (grananje pod selektivnim pritiscima). Ova slika predstavlja umetnički simbol evolucije, bez ikakve naučne težine ili vrednosti.

Info

TEORIJA EVOLUCIJE...
Centralna teorija biologije, biohemije i genetike.
Jedna od najbolje potvrđenih i dokazanih teorija u nauci.
Ključ napretka moderne medicine, biotehnologije i nauke o životu na Zemlji.

I teorija koja se već više od sto godina nalazi na meti neprestanih napada.

U ovoj e-knjizi možete naći tekstove čiji je cilj da objasne šta je to u stvari teorija evolucije, na čemu se ona zasniva, i kako ona funkcioniše. Ovde ćete takođe naći i odgovore na kreacionističke zamerke evoluciji, i analize razloga zbog kojih se ona nalazi pod udarom kritike.

Imate dodatna pitanja? Zamerke? Pohvale? Primedbe? Kontaktirajte autore ovog sajta i e-knjige. Odgovore na mnoga pitanja možete takode naći i u arhivi našeg foruma.

Za tehnička pitanja, primedbe i sugestije vezane za ovu e-knjigu, možete se obratiti ZoNi-ju

Tekstovi iz ove e-knjige se mogu kopirati, deliti i umnožavati; za licencu i pravila, kliknite ovde.

Korišćenje i kopiranje tekstova iz ove e-knjige

Dr. Rodžer Vins je autor teksta "Radiometrijske metode datiranja." Dr. Milan Ćirković je autor teksta "Samo Teorija." Ako želite da ova dva teksta kopirate, izmenite, ili objavite na nekom drugom mestu, morate za to tražiti dozvolu direktno od autora.

Sve ostale tekstove iz ove e-knjige možete slobodno kopirati, deliti i umnožavati po pravilima licence CC-BY-SA.

Šta evolucija jeste a šta nije?

Evolucija nije...

...”samo teorija”.
...teorija da je život nastao “iz ničega”.
...teorija o nastanku univerzuma (Velikim Praskom ili na bilo koji drugi način).
...teorija “da je čovek nastao od majmuna”.
...prazna priča bez praktičnog značaja.
...teorija oko koje se ni naučnici ne slažu.
...teorija čije je vreme prošlo.

Evolucija je...

...teorija i činjenica. često se može čuti tvrdnja da “evolucija nije dokazana, jer da jeste, onda bi bila zakon evolucije, a ne teorija evolucije”. U svakodnevnom govoru, ljudi koriste reč “teorija” da označe neku maglovitu ideju koju imaju o nekoj stvari ili događaju. U nauci reč “teorija” označava sistem objašnjenja, model koji najbolje odgovara svim činjenicama. Reč “zakon” označava kratku formulu ili definiciju neke naučne činjenice.
Otud imamo Teoriju gravitacije, Mikrobiološku teoriju bolesti, i Teoriju evolucije. Teorija evolucije je jedna od najbolje dokazanih ideja u modernoj nauci, i predstavlja kamen temeljac moderne biologije, biohemije i medicine.

...teorija o razvoju života na Zemlji. Evolucija počinje od prvog bića sposobnog za reprodukciju, i nema direktne veze sa nastankom života. Mi još uvek ne znamo kako je prvi jednoćelijski organizam na Zemlji nastao; time se bavi druga oblast nauke, poznata kao abiogeneza, koja je još uvek velikim delom tek u povoju.
Za evoluciju, međutim, to nije ključno pitanje. Prvi organizam je mogao nastati abiogenezom (tj. iz nežive materije, kroz kompleksne hemijske reakcije), mogao ga je stvoriti Bog, mogli su ga doneti vanzemaljci. Ono što je do danas neoborivo dokazano je da je život počeo od jednoćelijskih organizama, i da se razvio do današnjeg nivoa kroz procese evolucije.

...teorija o razvoju života na Zemlji. Mada je Teorija Velikog Praska veoma dobro dokazana, ona nema uticaja na evoluciju. Kao i sa abiogenezom, evolucija se ne bavi analizom odakle je nastao univerzum: kroz Veliki Prasak, tako što ga je Bog stvorio, na neki potpuno deseti način...što se tiče evolucije, ta pitanja nisu važna. Ono što je važno za evoluciju je već navedeno u prethodnom odgovoru: da je život počeo od jednoćelijskih organizama, i da se razvio kroz procese evolucije. Ako bi se Teorija Velikog Praska pokazala netačnom, to ne bi imalo nikakvog uticaja na dokaze da se evolucija zaista dogodila.

...teorija po kojoj je čovek nastao razvitkom iz drugacijih formi života, isto kao i svi ostali organizmi na svetu.
Ukratko, moderni čovek, Homo sapiens sapiens, je potomak vrste koju moderna nauka zove Homo heidelbergensis. Većina naučnika smatra da je H. heidelbergensis nasledio vrstu Homo erectus, koja je opet nastala od Homo ergaster, mada jedna manja grupa naučnika smatra da je verovatnije da je H. heidelbergensis nastao direktno od H. ergaster-a.
Homo ergaster je nastao od Homo rudolfensis-a (od koga se takodje izdvojila davno nestala vrsta Homo habilis), koji je najverovatnije nastao od vrste nazvane Australopithecus afarensis. Idući dalje, nalazimo Australopithecus anamensis-a, i dolazimo do mesta na kome fosili postaju toliko retki da ih nemamo dovoljno za iole definitivne zaključke. Po trenutno postojećim fosilnim dokazima, prethodnik A. anamensis-a je Ardipithecus ramidus, za koga je moguće da je (po drugoj naslednoj liniji) takođe i predak današnjih šimpanzi (Pan troglodytes).

...teorija koja ima svakodnevnu praktičnu primenu u nauci.
Moderna biotehnologija zavisi velikim delom od bioinformatike, a bioinformatika je skoro u potpunosti bazirana na teoriji evolucije. Potraga za genima koji su povezani sa nekim odredjenim bioloskim procesom može trajati više godina...ili nekoliko sati, uz pomoć bioinformatičkih alata koji porede genetski razvoj kroz vreme preko dijagrama evolucije. Mnogi moderni lekovi i tretmani su nastali na osnovu ovakvih analiza, i predstavljaju još jedan dokaz evolucije: da evolucija nije istinita, bioinformatička analiza bi davala besmislene rezultate, i oni bi bili neupotrebljivi za razvoj bilo čega.
Pored bioinformatike, evolucija se sve češće primenjuje u laboratorijama za optimizaciju ili pronalaženje rešenja za neki biohemijski problem. Uz pomoć tzv. “usmerene evolucije”, naučnici danas proizvode nove proteine i organske supstance koje imaju široku upotrebu u industriji i nauci.

...teorija koja je univerzalno prihvaćena. Još uvek se vode rasprave o tačnim mehanizmima evolucije – koji od osnovnih mehanizama koliko utiče, i kako su se tačno razvili određeni biološki i biohemijski sistemi; ali osnovno pitanje, da li je razvoj bio evolutivni ili nekakav drugačiji, je davno rešeno u korist evolucije.

...teorija čiji se detalji istražuju sve više iz godine u godinu. Pored više od sto profesionalnih časopisa posvećenih evoluciji, svake godine se objavljuje više stotina knjiga na temu evolucije, i na hiljade originalnih naučnih radova.

1. Šta je uopšte evolucija

Malo je naučnih teorija oko kojih se vrti tolika količina miskoncepcija i nerazumevanja kao što je slučaj sa evolucijom. Postoji jako mnogo ljudi koji se suštinski i veoma energetično protive evoluciji, a da pritom u stvari ne razumeju ni šta teorija evolucije u stvari tvrdi, ni na osnovu kakvih dokaza i podataka je ona uopšte formirana. Cilj ovog teksta je da objasni osnove teorije evolucije: procese evolucije u živom svetu koji nas okružuje, i osnovne dokaze o evoluciji u toku prošlosti.

Evolucija je činjenica. U svetu koji nas okružuje se neprestano događaju promene u živim organizmima: nastanak i nestanak gena, promene u strukturi i količini genetskih informacija, i efekti koje takve promene imaju na sve aspekte života. Te promene se neprestano šire kroz populacije, što proizvodi sporu ali neizbežnu promenu sastava i izgleda svih vrsta na licu Zemlje. U sledeća tri poglavlja ovog teksta, objasnićemo detalje ovih promena, i šta one znače za živa bića na Zemlji.

Šta je to naučna teorija?
Mada se reč "teorija" u svakodnevnom govoru koristi da označi neku ideju koja može ali ne mora da bude realna, ona u nauci znači nešto sasvim drugačije. U nauci, teorija je najviša, najvažnija i centralna stvar: model na osnovu koga nauka interpretira i skuplja podatke. Teorija je mnogo značajnija stvar nego "zakoni" - recimo, teorija gravitacije je opšta shema, u kojoj je zakon gravitacije samo jedan matematički izraz. Slično važi i za sve druge teorije - teoriju relativiteta, teoriju kvantne mehanike, teoriju tektonskog pomeranja kontinenata, itd. Za detaljno objašnjenje značaja teorije u nauci, pogledajte ovaj tekst.

Teorija evolucije je naučni model koji objašnjava činjenicu evolucije i stavlja pojedinačne podatke u širi kontekst. U petom poglavlju, objasnićemo detaljno model koji je izgrađen na osnovu posmatranja promena u živom svetu, i na osnovu dokaza iz prošlosti - videćemo šta evolucija u stvari predviđa, i šta kaže o načinima promene i nastanka vrsta.

Teorija evolucije je jedna od najbolje potvrđenih teorija moderne nauke. Tragovi iz prošlosti (u vidu genoma postojećih životinja, ugnježdene hijerarhije, fosilnog zapisa, i mnogih drugih nezavisnih stvari) nam pokazuju kako se i kojim linijama evolucija odigravala u prošlosti, i kako je ona upravljala razvojem života na Zemlji. Jedan mali deo ovih dokaza će biti objašnjen u tekstu od šestog do devetog poglavlja.

Konačno, deseto poglavlje se bavi zaključkom izvedenim iz svega prethodnog: Teorija evolucije nije zasnovana na slučajnosti, već na neizbežnoj akciji zakona prirode. Ona je opšteprihvaćena u nauci zbog ogromne konfluence dokaza koji je podržavaju. Evolucija obuhvata promenu u živim organizmima koja se odvija danas pred našim očima, i dokaze za promene koje su se događale u prošlosti. Ti dokazi dolaze iz mnogo različitih grana nauke, i zasnivaju se na potpuno nezavisnim metodologijama. Mada pojedinačni detalji uvek mogu biti netačni, efektivno je nemoguće da tako ogroman broj činjenica slučajnom pogreškom podržava isti zaključak, i da se slučajno uklapa u istu shemu.

Počnimo sada od osnovnog koncepta evolucije: šta su to mutacija i varijacija, i kako kroz njih nastaju nove genetske informacije...

2. Evolucija danas: mutacije i nastanak informacija

Izgled, oblik i struktura svakog živog organizma je zasnovan na njegovom genetskom kodu, "zapisanom" u molekulima DNK. Svaki put kada se jedna ćelija deli na dve, ili kada se formira novi organizam, DNK mora biti iskopirana. Ovaj proces kopiranja nije savršen: svaka kopija nosi određen broj promena, mutacija.

Šta su to uopšte mutacije i kako one funkcionišu? Zašto je većina mutacija neutralna? Pogledajte ovde.

Od svih mutacija koje se dogode, većina je neutralna: ove promene nemaju uticaja ni na jedan gen, pa ni na sam organizam, i bivaju prenesene na sledeću generaciju. Zatim slede snažno negativne mutacije: promene koje deaktiviraju ili oštete neki ključni gen koji je potreban za normalan život jedinke. Negativne mutacije dovode do smrti jedinke, ili sprečavaju da jedinka ostavi potomstvo. U oba slučaja mutacija biva uklonjena iz daljeg opticaja. Preostale mutacije proizvode varijaciju, raznovrsnost u karakteristikama jedinki unutar vrste.

Ova poslednja kategorija - mutacije koje proizvode varijacije - je ključna za evoluciju. Varijacije pre svega omogućavaju razvoj novih osobina kroz postepene promene u postojećim osobinama. Proces kojim se ovo odvija - proces selekcije - će biti detaljno objašnjen u sledećim poglavljima. Pored ovakve postepene promene postojećih genetskih informacija, mutacije mogu da proizvedu varijaciju u broju kopija gena, što omogućava nastanak novih osobina bez gubitka prethodno postojećih. Kako se ovo događa?

Promena postojećih informacija kroz mutacije je jednostavna: postojeći geni se menjaju, i proizvode male promene u karakteristikama jedinki. Kao klasičan primer možemo uzeti bilo koju vrstu, pa i nas same: mada ljudska deca poseduju osobine koje su mešavina osobina njihovih roditelja, ona uvek imaju i svoje posebne nove karakteristike, različite od oba roditelja. Važno je primetiti da varijativne promene nisu drastične: određena kost može biti malo duža ili malo kraća, određeni enzim malo više ili malo manje aktivan, oblik određenog dela tela može biti malo drugačiji. U sledećim poglavljima ćemo videti kako iz ovakvih malih varijacija, pod selektivnim pritiskom, nastaju velike promene u vrstama.

Nastanak novih informacija se događa kroz proces koji je takođe jednostavan, ali zahteva malo kompleksnije objašnjenje. Informacije najčešće nastaju kroz proces duplikacije praćene daljim mutacijama. Ovo se događa u slučajevima "zastoja" u toku kopiranja DNK; usled zastoja, delovi DNK mogu biti preskočeni, ili kopirani dva ili više puta. Duplikacije su veoma česte, do te mere da je jedna od glavnih razlika između blizanaca obično upravo broj kopija određenih gena.

U razgovorima o evoluciji, često se pominje kompleksnost života i kompleksnost informacija potrebnih za život. Ali gde se ta kompleksnost u stvari nalazi, kako nastaje, i kako se manifestuje? Pogledajte ovde.

No, kako duplikacija dovodi do nastanka novih informacija? Uzmimo neko živo biće, koje ima na hiljade gena, među kojima je i gen X. Uzmimo da je ovaj gen veoma važan - ako jedinka doživi mutaciju u genu X, ona će u najboljem slučaju biti bolesna, a najverovatnije će ubrzo i umreti.

Ali šta ako se desi duplikacija koja zahvati gen X? U tom slučaju potomak koji nasledi ovu mutaciju sada ima dve kopije ovog gena, X_1 i X_2. Ako se nakon ove duplikacije desi mutacija u genu X_2, organizam i dalje preživljava, pošto i dalje ima jednu normalnu kopiju, gen X_1. Otud, gen X_2 može da nakuplja mutacije, i da se pretvori u novu verziju originalnog gena, ili čak u potpuno novi gen sa novom funkcijom.

Kroz ovaj proces, nakon duplikacije i sledećih mutacija, organizam i dalje ima sve gene i sve sposobnosti koje su imali i njegovi preci, ali sadrži i dodatnu sposobnost koja je nastala kroz mutacije na kopiji prethodno postojećeg gena.

Nastanak gena kroz duplikacije i mutacije je izvor većine gena u ljudskom genomu. Primera ovog procesa u naučnoj literaturi ima bezbroj: više hiljada slučajeva je dokumentovano u laboratorijama, a još neuporedivo više je primećeno u prirodi. Pogledajmo jedan klasični primer ovakvog nastanka informacija koji se desio pred našim očima, i to dva puta - jednom u prirodi i jednom u laboratoriji.

Primer: najlonaza. Jedan od najkorisnijih i najšire korisćenih proizvoda moderne hemije (takođe i najnezgodnijih po pitanju dugoročnih posledica po prirodu) su plastike, među kojima je i najlon. Najlon je prvi put proizveden 1935-te godine, i prethodno nikada i nigde nije postojao u prirodi. Ovaj polimer je potpuno drugačiji od polimera koje proizvode živa bića, i kao takav je “nesvarljiv” za žive organizme. Kao rezultat, nema truljenja plastike; ona se raspada samo kroz veoma spore hemijske procese. Ali život se adaptira. Već 1975-te godine, naučnici su u vodi u koju je ispustan otpad fabrike najlona pronašli soj bakterija (Flavobacterium) koji je evoluirao novi enzim, najlonazu, pomoću koga je mogao da koristi kratke polimere najlona kao hranu.
Nakon ovog otkrića, naučnici su u laboratoriji izložili potpuno drugačiju vrstu bakterija, Pseudomonas aeruginosa, istoj mešavini najlonskih nuzprodukata. Ubrzo, ova bakterija je takođe, potpuno nezavisno, evoluirala sposobnost da “jede“ najlon. Pošto se ovo desilo u laboratoriji, moglo se tačno pratiti koji geni su i kako mutirali, korak po korak.
U oba slučaja, ova sposobnost je nastala goreopisanim mehanizmom. Došlo je do duplikacije gena, mutacija, i nastanka novih gena. Bakterije su zadržale sve prethodno postojeće gene, i pritom dobile jedan novi, koji im je omogućio da koriste razlaganje najlona kao izvor energije.

Pored procesa duplikacije, postoji i nekoliko drugih načina kojima organizmi mogu da steknu nove genetske informacije bez ikakvog gubitka postojećih. Dva posebno važna procesa su viralni transfer (proces u kome retrovirusi unose nove gene u genom organizma) i mešanje eksona (proces u kome funkcionalni delovi dva različita gena postaju izvor nove funkcije). Zbog kompleksnosti ovih procesa, nećemo se njima baviti u okviru ovog uvodnog teksta, ali čitaoci koje zanima molekularna biologija mogu da nađu detaljno objašnjenje ovde.

Dakle, videli smo kako novi geni nastaju i kako se stari menjaju. No, sve ovo su samo promene pojedinačnih gena, u pojedinim životinjama. U sledećem poglavlju, pogledajmo kako se ove promene šire kroz populaciju, i po kojim pravilima.

3. Evolucija danas: selekcija i širenje informacija kroz populaciju

Mnogo zbunjenosti po pitanju evolucije nastaje zbog pojma slučajnosti: kako sve vrste živih bića u svetu koji nas okružuje mogu nastati slučajno? Odgovor je da ne mogu: slučajne mutacije, same po sebi, nikada ne bi mogle da proizvedu novu vrstu životinje, biljke ili čak bakterije.

Međutim, mehanizam evolucije se sastoji od dva osnovna dela. Varijacija i nove genetske mutacije su samo prvi korak, iza koga sledi drugi koji nije slučajan: selekcija. Pre nego što pogledamo kako ovaj proces deluje u prirodi, radi lakšeg razumevanja, pogledajmo prvo paralelan proces koga ljudi koriste za proizvodnju novih sojeva domaćih biljaka i životinja, proces veštačke selekcije.

Primer: veštačka selekcija pasa. Prve pripitomljene životinje u istoriji su bili vukovi. Njihovi pripitomljeni potomci su u čoporima pratili rane ljudske grupe, i tragove ovog prijateljstva izmedu dve vrste možemo videti u mnogim arheološkim nalazištima. Ali ljudi nisu puštali vukove da se množe bez kontrole, vec su birali one koji su im se najviše sviđali: one koji su bili najlepši, ili najsnažniji, ili najpitomiji. Od ovih vukova su nastali naši današnji domaći psi.
Kada danas pogledamo pse, mi danas vidimo ogromnu raznovrsnost. Na donjoj slici možemo videti čivavu kako stoji pored nemačke doge: po veličini tela, obliku, krznu - ove dve rase su ne samo drastično drugačije jedna od druge, već su takođe i drastično drugačije od vukova. Razliku po veličini, dužini i obliku krzna, obliku njuške i tela možemo videti i na slici bernandinaca sa desne strane. A među psima možemo naći i specifičnije adaptacije: portugalski vodeni psi, na primer, imaju kožicu među prstima radi plivanja, i jednoslojni kaput koji ne gubi dlake i odbija vodu. Kako su sve ove karakteristike nastale?

Fotografija: Ellen Levy Finch

Očigledno je da ljudi nisu prosto čekali da neka vučica rodi štene čivave - tako nešto se nikada ne bi dogodilo. Takođe, čak i ako bi se nekim čudom desilo, imali bi smo samo jedno štene "čivavavuka" među gomilom vučje štenadi, i nikako ne bi smo mogli da uspostavimo novu rasu. Ali ljudi jesu proizveli čivave: umesto čekanja na čudo, koristili su moć procesa selekcije.

Svaki put kada vučica okoti grupu štenadi, njeno potomstvo će nositi gomilu novih mutacija. Kao što smo videli u prethodnom poglavlju, većina tih mutacija će biti neutralna, neke će biti negativne (proizvodeći bolešljivu ili nesposobnu štenad), dok će preostale proizvoditi varijacije. Ove varijacije su ključna stvar: neka štenad će izrasti u malo veće vukove, neka u malo manje. Neka će imati malkice duže krzno, neka malčice kraće. Neka će imati malo sivlje, neka malo žuće.
Neće samo izgled biti varijabilan. Neka štenad će biti agresivnija, neka manje agresivna. Neka će biti inteligentnija, neka gluplja. Svaka od ovih karakteristika može postati predmet selekcije.

Čovek koji želi da uzgoji novu rasu može na ovu grupu štenadi da primeni selektivni pritisak. Recimo, uzmimo da čovek želi da uzgoji rasu sa manjom veličinom tela. On će iz sve štenadi izabrati one koji su najmanji i najkraći, pa će njima dopustiti da se međusobno pare; one koji su visoki i veliki će ukloniti iz reprodukcije.
Iz štenadi koju dobije ukrštanjem najmanjih primeraka, čovek opet izbaci one koji su najviši i najveći, ostavljajući najmanje i najniže da se međusobno pare.
Kroz samo nekoliko generacija, na ovaj način će dobiti vukove koji su u proseku znatno manji od početne grupe. A ako ovako nastavi iz generacije u generaciju, i ako tako nastavi čovekov sin, i njegov unuk, i njegov praunuk, na kraju će dobiti zaista malu životinju od samo kilogram ili dva.

Neželjena selekcija
Veštački selektivni pritisci dovode do promene vrsta čak i u situacijama kada mi to ne želimo. Recimo, industrijski ribolov u okeanima se već decenijama vrši tako što veliki brodovi vuku ogromne mreže koz vodu. Ribe koje su veće od rupa u mreži bivaju uhvaćene, dok manje ribe uspevaju da se izvuku. Rezultat je snažan pritisak za manju veličinu tela, koji je doveo do smanjenja prosečne veličine mnogih riba. Neke vrste riba koje su ranije dostizale i po par metara dužine danas bivaju dugačke samo nekoliko desetina centimetara. Kolaps populacija i veličine riba u toku zadnje četiri decenije je doveo do propasti mnogih ribolovačkih naselja i luka širom sveta.
No, pravilno razumevanje principa evolucije i selekcije može pomoći da se ovakve stvari preduprede. Lovci na jastoge u Američkoj državi Merilend su, recimo, uspostavili dobrovoljna ograničenja po kojima uvek oslobađaju određen broj velikih uhvaćenih jastoga, i namerno uklanjaju određen broj malih (iako ovo znači manju zaradu u kratkom roku). Kroz ovakvo namerno balansiranje selektivnih pritisaka, ovi mudri ribolovci su uspeli da očuvaju svoja lovišta.

Ovo bi evolucioni biolozi nazvali selektivni pritisak za manju veličinu tela: eliminacijom najvećih pripadnika populacije, prosečna veličina se polako "gura" u pravcu sve manje i manje vrednosti.
Naravno, neki drugi čovek može istovremeno uzeti grupu identičnih vukova i na njih primeniti obrnuti pritisak, birajući upravo one najveće i najviše, a izbacujući one najmanje. U ovom slučaju, imamo selektivni pritisak za veću veličinu tela, kojim možemo proizvesti gigantske potomke (kao što je nemačka doga sa gornje slike).

Pored ovakvih postepenih promena, u nekim rasama pasa možemo videti i određene nagle genetske promene. Neki psi, jazavičari na primer, pored male veličine imaju i potpuno drugačije proporcije, sa veoma kratkim nogama u odnosu na dugo telo. Kako je ovo moguće?
U ovim slučajevima, umešao se pomenuti proces nastanka novih genetskih informacija. Konkretno, u slučaju kratkonogih pasa, došlo je do duplikacije gena zvanog FGF4 na novo mesto u genomu. Nova kopija ovog gena je evoluirala novu funkciju u kontroli razvoja kostiju, dovodeći do tipičnog izduženog oblika koga vidimo kod današnjih kratkonogih pasa.

Iz gornjeg primera možemo videti ulogu koju selektivni pritisak ima na razvoj novih osobina vrste. No, da bi smo razumeli objašnjenje procesa kojima se selekcija događa u prirodi, vredi pogledati još jedan primer. Vratimo se na jedan koga smo već pomenuli u prethodnom poglavlju, ali iz malkice drugačije perspektive.

Primer: najlonaza iz perspektive selekcije. Kao što smo videli u prethodnom poglavlju, najlonaze su nastale procesom duplikacije gena. No, možemo ovde postaviti jedno zanimljivo pitanje: ako su slučajne mutacije proizvele najlonazu u otpadnim vodama fabrike najlona u toku samo par desetina godina, zašto one nisu proizvele najlonazu kod drugih bakterija koje rastu i žive već stotinama miliona godina? Odgovor na ovo pitanje je jednostavan: nije bilo selektivnog pritiska.
Uzmimo jednu prosečnu populaciju bakterija (nekoliko triliona pojedinačnih ćelija). Svaka ćelija ove populacije će svakom svom potomku preneti nekoliko novih mutacija, što znači desetine triliona mutacija po generaciji. Svakih nekoliko godina će nastati bar po koja ćelija sa genima koji omogućuju makar veoma slabo i neefikasno razaranje najlona.
Zamislimo sada da se ova populacija bakterija nalazi u čistoj vodi, bez najlona. Ova pojedinačna bakterija nema nikakve koristi od ovog novog gena, pošto u vodi nema nikakvog najlona. Štaviše, ovo je za nju teret: taj novi gen je parče DNK koje mora neprestano da održava i kopira. Potomstvo ove bakterije će možda naslediti ovaj novi gen, ali će se u njemu veoma brzo, u roku od par generacija, desiti dalje mutacije - koje će polako ali sigurno uništiti njegovu novu funkciju razaranja najlona. Na kraju, posle još nekoliko generacija, taj deo DNK će prosto degenerisati i nestati.
Sa druge strane, ako se ova populacija bakterija nalazi u vodi zagađenoj najlonom, priča je potpuno drugačija. Čim jedna jedina ćelija razvije sposobnost razaranja najlona, ona odjednom ima strahovitu prednost: izvor hrane koji nije dostupan nijednoj drugoj bakteriji. Ta prva neefikasna i slaba najlonaza omogućava ovoj bakteriji da koliko-toliko koristi bogat izvor hrane.
Ovo stvara veoma snažan selektivni pritisak. Ova početna bakterija će se sada razmnožavati maksimalnom brzinom, koristeći bogatu hranu koju niko drugi ne može da joj ukrade. Njeni potomci će opet imati mutacije, ali selektivni pritisak vrši svoje: oni potomci koji naslede najlonazu će se takođe brzo deliti i širiti, dok će oni kojima najlonaza mutira i prestane da funkcioniše biti izgladnjeni i potisnuti. Otud, veoma brzo (za samo trideset-četrdeset generacija) u vodi ćemo imati na trilione potomaka one prve ćelije kod koje je nastala najlonaza.
Ovo ima i dodatne posledice. Ako u populaciji postoji samo jedna jedinka koja nosi slabu, neefikasnu najlonazu, šansa da se baš toj jedinki desi mutacija koja će proizvesti jaču i bolju najlonazu je veoma mala (baš toj jedinki bi morala da se desi baš prava promena na baš pravom mestu). No, ako imamo milijarde ili trilione bakterija sa ovom slabom, neefikasnom najlonazom, u svakih par generacija, nekoliko njih će doživeti dalje mutacije koje omogućavaju bolju i efikasniju funkciju najlonaze. A kada se ova bolja funkcija razvije, njeni nosioci imaju selektivnu prednost, i ona se samim time širi kroz populaciju
Na ovaj način, selektivni pritisak ne samo što vodi do širenja nove osobine kroz populaciju, od njega takođe zavisi njen dalji razvoj.

Pogledajmo sada bliže šta se i kako događa sa procesima mutacije i selekcije u prirodi.

4. Evolucija danas: prirodna selekcija, geni i populacije

U prethodnom poglavlju, videli smo šta je to selektivni pritisak. Pogledajmo sada par primera efekata koje kombinacija mutacija i selekcije ima u prirodi.

Primer: leptiri, bakterije i brzina evolucije. Bakterije iz genusa Wolbachia parazitiraju na insektima, i po broju i proširenosti spadaju među najuspešne organizme na planeti Zemlji. Nekoliko vrsta ovih bakterija živi u leptirima, gde su razvili jedan veoma efektivan način da ubrzaju svoj prenos.
Naime, jaja koja legu zaražene ženke leptira takođe nose u sebi infekciju. Spermatozoidi mužjaka, međutim, ne prenose zarazu, i bakterije koje zaraze mužjake otud nikada ne uspevaju da ostave potomstvo: kada mužjak leptira umre, bakterije umiru zajedno sa njim.
Otud, ove vrste bakterija su evoluirale jedan otrovni protein: u reproduktivnim organima zaražene ženke, bakterije ovim proteinom selektivno ubijaju jaja iz kojih bi se inače izlegli mužjaci, ostavljajući jaja sa ženkama netaknutim. Ovaj proces dovodi do situacije u kojoj veoma malo mužjaka doživi da se ikada izlegne iz jajeta, i populacija leptirova se sastoji skoro u potpunosti od ženki (koje su skoro sve zaražene Wolbachiom).
Vrsta rasprostranjenog tropskog leptira Hypolimnas bolina je bila lep primer ovoga. Na Samoanskom ostrvu Savai, ženke ovog leptira su bile česte, dok su mužjaci činili manje od 1% ukupne populacije. No, 2005-te godine se desilo nešto novo: leptir je evoluirao novi gen, supresor, koji je onemogućio delovanje bakterijskog toksina. U roku od samo godinu dana, mužjaci ove vrste su odjednom postali toliko česti da su činili 39% ukupne populacije na ostrvu.

Ovo je, naravno, očigledan rezultat procesa o kojima smo govorili u prethodnim poglavljima. Mutacije su proizvele novu informaciju, nova informacija je potpala pod snažan selektivni pritisak koga na leptire vrše bakterije, i otud se odjednom proširila kroz populaciju.

Ovo nam ukazuje na jedan važan princip: novi selektivni pritisci veoma brzo menjaju genetski sastav populacije. Ovo je tačka koju vredi dodatno razjasniti.

Uzmimo radi toga još jedan dokumentovan primer: miševe (vrsta Chaetodipus intermedius) koji su se naselili na području koje je većim delom prekriveno vulkanskim pepelom. Miševi sa bledom bojom krzna su jasno vidljivi na tamnoj pozadini, i predstavljaju lak plen za grabljivce. Ovo proizvodi snažan pritisak za tamnije krzno.
I zaista, ovi miševi su brzo razvili sve tamnije i tamnije krzno, dok na kraju nisu postali crni, boje koja je veoma slična boji peska u kome žive. Ovo je sada granica adaptacije: ako se krzno uklapa sa peskom, više ne može da evoluira da se "još bolje" uklapa sa peskom (ne postoji neka još bolja, "crno-smeđija" boja). Mutacije će u budućnosti i dalje proizvoditi varijacije u boji krzna, ali sve boje osim ove ustanovljene će biti eliminisane prirodnom selekcijom; samim tim, boja krzna se neće dalje menjati.

Ovo nas dovodi do razloga za relativnu stabilnost mnogih osobina vrsta. Kada se vrsta jednom adaptira na promenu u okolini, ta adaptacija ostaje stabilna, sve dok neka nova promena ne proizvede novi selektivni pritisak.
Otud, organizmi koji žive u stabilnim uslovima (tzv. stabilnim ekološkim nišama) će se menjati veoma sporo (primer ovoga su dubokookeanske krabe, čija se životna okolina nije promenila stotinama miliona godina; današnje krabe su veoma slične, mada ne identične, vrstama koje su postojale pre više stotina miliona godina). Sa druge strane, organizmi koji žive u promenjivim sredinama će se menjati mnogo brže.

Možemo sada ovde da postavimo jedno veoma važno pitanje: koje su verovatnoće ovde u pitanju? Genomi su veliki, i šansa da mutacija pogodi baš određeno mesto je naizgled veoma mala. Ovo je kod mnogih ljudi veliki kamen spoticanja, zbog čega vredi ilustrovati vremenski okvir i veličinu populacije nad kojom ovi procesi deluju. Pošto su današnji primeri veoma matematički kompleksni, uzmimo jednu uprošćenu rekonstruisanu verziju.

Teorijski primer: mimikrija i krila leptira. Mnogim pticama su insekti glavni izvor hrane, zbog čega kod insekata postoji snažan selektivni pritisak da razviju načine kojima mogu da se odbrane od ptica. Neki su razvili otrovne ili neukusne supstance u telu, drugi su se adaptirali tako da se uklapaju što bolje mogu u svoju okolinu... Ali postoje i neka veoma zanimljiva rešenja. Recimo, nekoliko vrsta leptira je razvilo mrlje na krilima koje veoma liče na oči sove. Male ptice koje se hrane leptirima se veoma boje sova, i otud umesto da pojedu leptira, one se uplaše i pobegnu. Na gornjoj slici se može videti jedan ovakav leptir, zvani Caligo memnon.

No, kako ovako nešto može da nastane? Šanse da slučajno nastanu mrlje koje liče na oči sove su veoma male, reda jedan u deset milijardi! Svakako, tako nešto se ne može zaista desiti, zar ne?
U stvari, itekako može, ako pravilno razumemo količinu vremena i broj jedinki koje su uključene u proces evolucije. Uzmimo neke prosečne cifre u razmatranje.
Uobičajena populacija neke vrste leptira u određenoj sredini sadrži oko sto miliona jedinki. Prosečan leptir ostavi oko dvadesetak potomaka, što nam daje dve milijarde potomaka po generaciji. Uzmimo u obzir da svaki novi leptir nosi po, da zaokružimo, sto novih mutacija. Ovo je dve stotine milijardi genetskih promena u svakoj generaciji.
Ako u ovo ubacimo nekoliko tehničkih detalja - veličinu genoma prosečnog leptira (oko sto miliona genetskih "slova", tj. tačnije DNK baznih parova), i broj gena koji kontrolišu izgled krila (oko pet ili šest) - možemo da očekujemo da će se u svakoj generaciji roditi sto četrdeset hiljada jedinki koje imaju promenjen izgled mrlja na krilima!

Mi ovo retko primećujemo, pošto je sto četrdeset hiljada od dve milijarde novorođenih leptirića samo 0,007% cele populacije; dakle, praktično svaki leptir na koga naletimo će imati "normalan" izgled krila, i samo jedan u svakih petnaest hiljada će imati malčice promenjene mrlje. Ako povremeno i naletimo na nekog takvog, pomislićemo da je u pitanju prosto neobičan primerak (što u stvari i jeste tačno).

Razmislimo sada šta ovo znači u kontekstu dužih vremenskih perioda. Sto četrdeset hiljada leptira po generaciji, jedna generacija godišnje. Za hiljadu godina, ovo je sto četrdeset miliona novih oblika krila. Za milion godina, ovo je sto četrdeset milijardi novih oblika mrlja na krilima.

Apsolutno najveći broj - 99,999% - ovakvih promena neće imati nikakvog efekta. Novi geni će se utopiti u "pozadinu" dominantnih gena u okviru populacije, i pre ili kasnije će nestati. No, ovaj nestanak nije trenutan. Mada će u svakoj generaciji od onih 140.000 većina uginuti bez potomstva, i dalje će ostati desetine hiljada koji će ostaviti potomstvo i tom potomstvu ostaviti svoje osobine. Time će uvek postojati određen deo vrste - možda 0,01% ukupno - koji ima značajno drugačije mrlje na krilima nego što je uobičajeno.

I sad, jednog dana jedan takav leptir ima mrlje koje u određenom svetlu pod određenim uglom liče na lice sove. Ovo leptiru daje veoma slabu zaštitu - povremeno, možda jednom u dvadeset puta kada potomka takvog leptira napadne ptica, ta ptica se uplaši. Potomci ovog leptira će samo povremeno zvog ovih mrlja preživeti u situaciji u kojoj inače ne bi preživeli. Ali ovo znači selektivnu prednost! Ova osobina će se sada neizostavno širiti kroz populaciju. Iz generacije u generaciju, sve će više leptirova nositi ove nove osobine - hiljade, desetine hiljada, stotine hiljada...
A kao što smo videli na prethodnim primerima, povećanje broja jedinki koje nose određenu osobinu znači da postoji povećana šansa da će se ta osobina dalje razvijati. Dok se ova osobina širi kroz populaciju, povremeno će potomci leptira sa novim mrljama imati nove mutacije koje dodatno menjaju mrlje. Ako se mrlje izmene tako da sada manje liče na sovu, ovi potomci gube selektivnu prednost - a gubitak selektivne prednosti je isto što i negativna mutacija, i postaje predmet pritiska koji te gene eliminiše iz populacije.
Ali ako nova dodatna promena proizvede mrlje koje još više liče na sovu, i još bolje plaše ptice...ta nova promena sada dobija još veću selektivnu prednost i još brže se širi kroz populaciju.
U roku od par stotina hiljada generacija, mrlje dostižu granicu adaptacije: postaju onoliko slične sovi koliko je to moguće na krilima ove vrste leptira. Procesima mutacije i selekcije nad velikim brojem jedinki preko dugog perioda vremena, proizveli smo nešto što na prvi pogled izgleda neverovatno ili nemoguće.

Dakle, selektivni pritisak upravlja razvojem novih osobina, određuje brzinu njihovog razvoja, i može vremenom da proizvede naizgled neverovatne stvari. No, šta se događa kada postojeći selektivni pritisak bude uklonjen? Pogledajmo još jedan primer.

Primer: oči pećinskih riba. Na slici iznad možete da vidite jednu vrstu pećinske ribe, Amblyopsis spelaea. Odmah se može videti je jedan veliki nedostatak: ova riba (kao i mnogi srodni organizmi) uopšte nema oči.
U okviru populacije rečnih riba, vid je veoma važna osobina. Ako se među potomcima neke ribe rode pojedinci sa mutacijama koje izazivaju slepilo (što se u stvari događa relativno često, jedna ribica u svakih par hiljada se rađa slepa), taj potomak neće dugo preživeti: biće lak plen za grabljivce, i mnogo teže će nalaziti hranu nego njegova sabraća. Otud, na ribe u rečnom ekosistemu deluje selektivni pritisak za održanje vida. Pošto mutacija koja uništava vid ide protiv ovog selektivnog pritiska, ona je snažno negativna.
U pećinama, međutim, situacija je potpuno drugačija. Pošto nema svetlosti, nema ni selektivnog pritiska za održanje vida: jedinke koje vide nemaju nikakvu prednost nad slepim jedinkama.
Oči kičmenjaka troše energiju neprestano, čak i u potpunom mraku; otud, za ribu u pećini, oči predstavljaju neprestano ulaganje energije bez ikakvog dobitka. Ako se potomak ribe rodi sa mutacijama koje dovode do slepila, on u ovom slučaju ima prednost: ne ulaže neprestano energiju u nepotreban organ. Pritom, pošto nema selektivnog pritska (jedinke sa vidom nemaju nikakvu prednost), on ništa nije izgubio
Ovo je jedan od mnogih primera važnosti selektivnog pritiska za održavanje postojećih osobina. Ako se ukloni selekcija, ne samo što nema nastanka i širenja informacija, već postojeće informacije neizbežno degenerišu.

Dakle, danas možemo da posmatramo kako procesi mutacija unose varijacije, i kako procesi selekcije menjaju genetski sastav organizama.

Pošto genetski sastav definiše vrstu, njegova promena znači automatski i promenu vrste: ako dovoljno promenimo gene, promenićemo i vrstu. U prirodi možemo uživo da primetimo različite nivoe ovakvih promena. Recimo, konji i magarci su potomci iste vrste koja je podeljena na dva dela; ta dva dela su zatim bila podložena različitim selektivnim pritiscima. Rezultat nakupljenih genetskih razlika je da ove dve vrste više nisu u stanju da proizvedu plodno potomstvo. Ukrštanje konja i magarca proizvodi sterilne potomke (mazge ili mule) koji nisu u stanju da se dalje razmnožavaju. Ovaj proces takođe možemo uživo da gledamo na nekoliko primera u prirodi, među kojima su možda najbolji takozvane prstenaste vrste.

Primer: vrste i sojevi zelenog slavuja. Zeleni slavuj (Phylloscopus trochiloides) je ptica koja živi u planinskim šumama, i potiče iz oblasti Himalaja (mesto označeno sa A na mapi ispod). Šireći se iz svoje početne oblasti, prelazeći sa planine na planinu, populacija zelenog slavuja se raširila u prstenu oko Tibetanske stepe (u kojoj nema dovoljno drveća da bi slavuj uspeo da preživi).

U toku ovog širenja, međutim, populacije slavuja u odvojenim područjima su postajale sve udaljenije jedna od druge. Ptice sa udaljenih planina su nakupljale mutacije, i populacije su postajale sve različitije i različitije. Boja i oblik perja su postali značajno različiti između odvojenih populacija.
Slavujeva pesma se polako menjala zajedno sa selidbom, što je dovelo do dodatne izolacije među populacijama: ženka jedne grupe više “ne razume” pesmu mužjaka druge grupe, i time je međusobno ukrštanje otežano.
Kakav je ukupan efekat ovih događaja? Susedne grupe su još uvek dovoljno genetski i vizuelno slične da bi mogle da se pare. Slavuji iz grupe A se redovno pare sa slavujima iz grupa F i B; ređe sa slavujima iz grupa C i G. Međutim, kada se udaljenost poveća, više nema parenja: parovi se nikada ne uspostavljaju između grupa E i A, ili F i D. A na samim ivicama prstena, dolazi do situacije u kojoj su genetske promene dovoljno velike da sprečavaju ukrštanje: slavuji iz grupa G i H ne mogu da se pare jedni sa drugima, jer takva paranja više ne mogu da proizvedu živo potomstvo. Genetske razlike su prosto suviše velike.
Posmatrajući zelenog slavuja, možemo videti mehanizam gradacije vrsta u akciji: susedne grupe još uvek pripadaju istoj vrsti, ali kada udaljenost postane suviše velika, moramo početi da govorimo o dve vrste slavuja.

Nastanak vrsta kroz reproduktivnu izolaciju je primećen i u laboratoriji. Jedan konkretan primer: 1964-te godine, na obali okeana u Kaliforniji, naučnici su pokupili pet-šest crva vrste Nereis acuminata. Od ove nekolicine crva, u laboratoriji su ovi crvi (radi raznih eksperimenata iz ćelijske biologije) razmnoženi u više hiljada jedinki. Četiri mužjaka i četiri ženke su ubrzo nakon toga poslati kolegama u laboratoriji na istoku Sjedinjenih Američkih Država, gde je njihovo potomstvo nastavilo da živi sledećih dvadeset godina. U toku tog perioda, ove dve populacije su bile izolovane jedna od druge
Nakon dvadeset godina, dve populacije crva su nakupile toliko različitih mutacija da su postale reproduktivno nekompatibilne. Jedinke iz istočne grupe uopšte ne mogu da proizvedu potomstvo sa jedinkama iz zapadne grupe. Od jedne vrste, efektivno su nastale dve nove.

Ono što je važno je da nijedna pojedinačna mutacija ne proizvodi ovakve rezultate. Promene u vrstama su rezultat nakupljanja više različitih mutacija kroz mnogo generacija, pod različitim selektivnim pritiscima. Ovo nas dovodi do poslednje veoma važne stavke:

Jedinka doživljava mutacije, populacija doživljava selekciju.

U sledećem poglavlju, sabraćemo sve prethodno rečeno, i formulisaćemo pravila evolucije.

5. Teorija evolucije života na Zemlji

Proces promene koji se danas odvija u živom svetu na Zemlji je isto onoliko uređen i nezaobilazan kao i svi drugi fizički procesi. Činjenice su jasne:

- Mutacije su neizbežne. Osnovni procesi reprodukcije i replikacije ćelija uvek proizvode određen broj mutacija i promena u genetskom kodu.

- Mutacije neizbežno proizvode varijacije: razlike i novitete u sposobnostima, izgledu i osobinama organizma.

- Pod selektivnim pritiscima okoline, varijacije neizbežno utiču na sposobnost preživljavanja i reprodukcije date jedinke.

- Varijacije koje su negativne će nestati iz populacije, pošto jedinke koje ih nose neće uspevati da ostave potomstvo, ili će ostaviti znatno manje potomaka od drugih jedinki.

- Varijacije koje su neutralne će se prenositi na sledeću generaciju, ali se neće širiti kroz populaciju.

- Varijacije sa pozitivnim efektima će se prenositi na sledeće generacije, i proširiće se kroz populaciju.

- Ovim se menja genetski sastav populacije.

- Promenom genetskog sastava, menja se i sama vrsta.

Ova (da ponovimo još jednom) neizbežna promena živih vrsta je ono što se naziva evolucija. Ovo je proces koji se događa u živom svetu koji nas okružuje, polako ali sigurno menjajući njegov oblik.

Tekući procesi evolucije imaju direktan i neprestan efekt na svet u kome živimo, i utiču na mnoge aspekte našeg života. Recimo, poljoprivreda zavisi od naše sposobnosti da kontrolišemo biljne bolesti i insekte koji napadaju biljke koje koristimo za ishranu (pšenicu, kukuruz, pirinač, itd.). No, insekti veoma brzo evoluiraju otpornost prema insekticidima - jedna vrsta kukuruznog moljca je čak evoluirala sposobnost da se hrani insekticidom (višestrukom duplikacijom i serijskim mutacijama). Otud današnji poljoprivrednici u mnogim zemljima manipulišu evolucijom tako što menjaju selektivne pritiske.
Na primer, u Indiji se pored pesticidima zaštićenih polja namerno sade manja polja nezaštićenih biljaka. Ovo omogućava neotpornim insektima da prežive iz generacije u generaciju, smanjujući snagu selektivnog pritiska, pa samim tim i brzinu kojom će se razviti otpornost.

Teorija evolucije je produkt rada stotina hiljada naučnika kroz skoro dva veka rada.
Ime Čarlsa Darvina je usko povezano sa evolucijom, ali ne zato što je on "otkrio evoluciju". Mnogobrojni lekari, biolozi i anatomisti su primetili shemu evolucije u živom svetu daleko ranije. Recimo, čuveni Engleski anatom i "otac hirurgije", Džon Hanter, je uočio evolutivne veze još sredinom osamnaestog veka. Paralelno u Francuskoj, Lamark je predložio da se životinje razvijaju tako što nasleđuju stečene osobine; no, ova ideja se ubrzo pokazala netačnom. Razlog zbog koga je Darvin centralna ličnost u razvoju evolucije je njegovo otkriće i dokumentacija mehanizma evolucije: prirodne selekcije nad varijacijama. Par decenija kasnije, jedan drugi biolog, Alfred Rasel Volas, je nezavisno od Darvina otkrio istu stvar. Od tada do danas, na stotine hiljada ljudi su polako skupili milione nezavisnih dokaza evolucije i njenog dejstva u živom svetu koji nas okružuje.

U medicini, evolucija je od kritične važnosti. Razvoj novih lekova i pristupa zavisi od pravilnog razumevanja evolucione istorije, a identifikacija novih meta za razvoj budućih lekova se danas zasniva na evolucionim genetskim analizama. No, današnji procesi evolucije su još kritičniji. Naša najvažnija kategorija lekova, antibiotici, su ugroženi - bakterije evoluiraju otpornost na antibiotike istom brzinom kojom ih mi proizvodimo. Malarija je evoluirala otpornost na kinin, a pojavile su se i vrste otporne na artemisinine (današnju prvu liniju odbrane).
Čak i kod bolesti kao što je rak, moramo uzeti evoluciju u obzir. Ćelije raka rapidno evoluiraju nove sposobnosti, među kojima je i otpornost na hemoterapiju. Postoji jako mnogo terapija koje su veoma uspešne i skoro unište sve ćelije raka u telu...osim nekolicine koje evoluiraju otpornost, i zatim se razmnože i ubije bolesnika. U ovom konkretnom slučaju, sprečavanje evolucije otpornosti je jedna od najvećih prepreka u uspešnom lečenju raka.

Dakle, činjenica evolucije - činjenica da se život koji nas okružuje neprestano menja i adaptira kroz procese varijacije i prirodne selekcije - je nezaobilazna.
Sada, kada smo ovo objasnili, možemo da se okrenemo onome na šta većina ljudi misli kada kaže "evolucija:" kako su ovi procesi proizveli današnju raznovrsnost života.

Evolucija i istorija života na Zemlji

Do određene granice, možemo napraviti analogiju između evolucije i geoloških procesa. Mi danas posmatramo kako tektonski pokreti izdižu nove planine, dok stare planine polako jede erozija. Vidimo kako se stvaraju naslage i geološki slojevi, i kakve tragove život ostavlja u njima. Ali možemo i da počnemo da kopamo kroz zemlju, i da vidimo šta se dešavalo u prošlosti: procesi koji se odvijaju danas su se takođe događali i u prošlosti, i ostavili su ogromne i neizbrisive tragove.

Primer ogromne veličine i sveobuhvatnosti geoloških tragova možete videti u tekstu o geološkom stubu.

Isto to vidimo i sa procesima evolucije. Mi danas posmatramo nastanak i mutacije postojećih gena, kao i postepeno menjanje vrsta. Tragovi iz prošlosti, zapisani u genomima današnjih vrsta, u fosilima očuvanim ispod tla kojim hodamo, u velikim geološkim naslagama, i na hiljadama drugih mesta, nam svi ukupno pokazuju šta se, kako i kada desilo.

U sledeća četiri poglavlja, predstavićemo jedan mali izbor iz ovih dokaza. Ne treba zaboraviti da se svaka linija dokazivanja sastoji iz stotina, hiljada ili čak miliona nezavisnih činjenica koje sve vode ka istom zaključku

Svaka od ovih činjenica pojedinačno može predstavljati predmet rasprave. Može se sumnjati u određeni podatak, ili u izvor, ili u metodologiju kojom je određeni primerak nađen. No, svi ovi dokazi uzeti zajedno, na gomili, predstavljaju razlog zbog koga se evolucija danas smatra teorijom koja je potvrđena van svake razumne sumnje.

Počnimo od najstarije grupe dokaza, ugnježdene hijerarhije...

6. Dokazi: Evoluciona istorija i ugnježdena hijerarhija

Ugnježdena hijerarhija života je među najosnovnijim i najboljim pokazateljima evolucije. No, ona je takođe i konceptualno najteža za objašnjenje i razumevanje. Da bi smo pokušali da prevaziđemo ovaj problem, pre nego što pređemo na objašnjenje dokaza, objasnićemo koncepte kroz par analogija.

6.1 Šta je to ugnježdena hijerarhija?

U nauci, sličnost nema nikakvo posebno značenje ili važnost. Delfini su, recimo, veoma slični ribama, ali uopšte nisu ribe.
Istovremeno, pripadnici veoma bliskih vrsta, ili čak pripadnici jedne iste vrste, mogu izgledati veoma različito:

Fotografija: Dumi

Na slici su mužjak (levo) i ženka (desno) vrste Orgyia recens. Ako bi smo izvodili zaključke na osnovu sličnosti, ko bi uopšte rekao da se radi o istoj vrsti? Iz proste sličnosti ne možemo izvući nikakve realne zaključke. Otud, ako poredimo žive organizme - ili fosile, ili gene - moramo koristiti drugačiji pristup.

Radi jednostavnijeg razumevanja, počnimo od jedne analogije zasnovane na primeru uzagajanja pasa. Zamislimo da neki uzgajivač ima čopor pasa srednje veličine sa dugom, sivom dlakom. On želi da od ove rase razvije dve nove rase, jednu koja je mala i drugu koja je velika.
Da bi ovo postigao, uzgajivač će uraditi ono što smo opisali u trećem poglavlju: primeniće selektivne pritiske. Podeliće svoj čopor na dva dela, i u jednom delu će ukrštati samo najmanju štenad, dok će u drugom delu ukrštati samo najveću.
Nakon nekoliko decenija takvog ukrštanja, imaće dve nove rase:

Nastavimo sa ovom ilustracijom još malo dalje. Par generacija kasnije, jedan drugi uzgajivač uzme ovu novu rasu velikih pasa, i odluči da razvije žuto krzno; u svakoj generaciji ukršta samo onu štenad sa najžućim krznom. Istovremeno, jedan drugi uzgajivač uzme male pse, i krene da razvija novu rasu sa kratkim krznom. Posle par decenija, dobijamo sledeće:

Od jedne rase pasa, razvili smo četiri. No, za naše objašnjenje je potreban još jedan poslednji korak. Zamislimo sada da je još par generacija kasnije neki treći uzgajivač uzeo ovu novu rasu velikih pasa sa dugom, žutom dlakom i počeo da primenjuje selektivni pritisak za kratko krzno. Istovremeno, neki četvrti uzgajivač uzme rasu malih pasa sa kratkim sivim krznom, i kod počne da ukršta za dobijanje žutog krzna. Time dobijamo sledeću sliku:

Na kraju celog ovog procesa, imamo rasu malih pasa sa kratkim, žutim krznom; i rasu velikih pasa koji takođe imaju kratko, žuto krzno. Ove dve rase će biti slične jedna drugoj...ali ako malo bliže pogledamo, videćemo da ove slične osobine u stvari dolaze iz različitih izvora.
O čemu se radi? Pa, pogledajmo kako se ovaj razvoj događao sa stanovišta mutacija i genetskih promena:

Počeli smo od jedne rase pasa, sa skupom gena koje ćemo sve kolektivno da zovemo "A". Ovu rasu smo podelili na dva dela, i vršili smo selekciju.
Sa jedne strane, birali smo kopiju genoma A sa mutacijama koje proizvode veću veličinu tela (ove mutacije označimo sa "V"). Ovu grupu AV smo zatim stavili kroz novu selekciju, u kojoj smo birali za promene koje proizvode žuto krzno (mutacije "Z"). Konačno, grupu AVZ smo stavili pod selekciju za kraće krzno (koje su proizvele mutacije "K". Ovim smo dobili rasu pasa velikog tela i kratke, žute dlake - AVZK.

Sa druge strane, birali smo kopiju genoma A sa mutacijama koje proizvode manju veličinu tela (ove mutacije označimo sa "m"). Ovu grupu Am smo zatim stavili kroz novu selekciju, u kojoj smo birali za promene koje proizvode kratko krzno.
Sad, u prošloj selekciji, kratko krzno kod velikih pasa je proizvela mutacija "K". No, krajnje je neverovatno da će se ista ova mutacija ponovo desiti i kod malih pasa: ista promena bi morala na isti način da pogodi tačno isti gen! Umesto toga, šansa je da će se desiti neka druga mutacija koja dovodi do kratke dlake; ovu drugu mutaciju možemo nazvati "q"
Slično se događa i sa žutom bojom krzna. Veoma je mala šansa da ćemo ponovo naleteti baš na mutaciju Z. Umesto nje, desiće se neka druga mutacija (nazovimo je "w"). Ovim smo dobili rasu pasa malog tela i kratke, žute dlake - sa genetikom Amqw.

Dakle, iako obe vrste imaju slične osobine - kratku, žutu dlaku - to ništa ne znači. Ono što, međutim, itekako ima važnost je odnos između roditeljskih i sestrinskih vrsta.

Sve ove rase pasa u gornjem primeru su nastale od jedne početne grupe. Otud, sve ove rase nose istu osnovnu organizaciju, zasnovanu na genomu A.
Kod velikih pasa, proizveli smo verziju genoma A koja je izmenjena mutacijama V. Ovaj genom AV je postao izvor svih daljih genoma velikih pasa. Psi rase AVZ su nasledili sve osobine od AV, isto kao i psi rase AVZK.
Kod malih pasa imamo sličnu situaciju. Proizveli smo verziju genoma A koja je izmenjena mutacijama m. Ovaj novi genom Am je postao izvor svih daljih genoma malih pasa (Am, Amq i Amqw).

Ovo je primer procesa poznatog kao nasleđe sa modifikacijama.. Mada ništa ne možemo zaključiti na osnovu sličnosti, možemo da izvučemo zaključke tako što pratimo kako se osobine menjaju od majčinske rase nadalje. Možemo pratiti kako se nove osobine pojavljuju u odvojenim linijama, i kako se te nove osobine nasleđuju kroz dalja grananja. Ovo proizvodi strukturu koja se u nauci zove ugnježdena hijerarhija.

Ilustrujmo ovo na još jednom primeru, ovaj put nezavisnom ne samo od evolucije već i od biologije uopšte. Evo kako može izgledati jedna ugnježdena hijerarhija raznobojnih geometrijskih oblika:

Svaki geometrijski oblik "nasleđuje" sve osobine svog "očinskog" oblika, uz modifikacije. Oblik nema izbor da li će naslediti neku osobinu, niti može da iskopira već postojeću osobinu nekog drugog oblika. Ovo nas dovodi do jednog načina na koga možemo da razlikujemo procese selekcije nad varijacijama od procesa namernog inžinjeringa.

Proces selekcije nad varijacijama može samo da korak po korak promeni već postojeće osobine. Ako je potrebno dodati neku novu osobinu, koja već možda postoji kod nekog drugog organizma, ona ne može prosto da se iskopira, već svaki put mora da se iznova razvija. Takođe, potpuni redizajn nikada nije moguć: ne možemo prosto reći "ok, sada nam treba nešto potpuno drugačije, hajde da promenimo više stvari odjednom".

Prođimo za kraj kroz još jedan dodatni misaoni eksperiment. Zamislimo čoveka koji ima automobil, recimo staru folksvagen bubu. Uzmimo da ovaj čovek ima svo potrebno automehaničarsko i autoinžinjersko znanje, sav potreban alat, i sve potrebne delove. Njegov zadatak je da na osnovu bube napravi terensko vozilo, nešto slično džipu ili lendroveru. Uporedimo dva različita pristupa ovom problemu.

Prvi pristup je inžinjerski. U ovom slučaju, čovek će pristupiti problemu racionalno. Uzeće osnovne koncepte bube (motor sa unutrašnjim sagorevanjem, četiri točka, menjač, itd.) i na osnovu njih će napraviti potpuno novo vozilo sa osobinama koje odgovaraju novoj svrsi.

Ali šta bi se desilo kada bi umesto ovoga pokušali da nova kola razvijemo kroz proces nasleđa sa modifikacijama? U tom slučaju, čovek bi morao da korak po korak polako menja bubu. Recimo, prvo bi morao da izdigne kola iznad osovina. Zatim bi morao da izmeni osovine. Zatim da poveća točkove. Zatim da menja delove motora, jedan po jedan, tako da imaju veću snagu. Onda bi morao da polako menja menjač, i nakon svake promene menjača da ponovo menja motor. Svaka od ovih promena bi onda zahtevala dodatne promene u električnim sistemima, u izduvnim sistemima, u obliku automobila, itd.
Na kraju ovog procesa, imali bi smo terensko vozilo. No, dizajn ovog vozila bi jasno pokazivao ne samo poreklo od bube, već i prirodu procesa kojim je ono razvijeno. Imali bi smo gomilu delova i "prečica" u dizajnu, koje su napravljene samo zato da bi neki međustepen u razvoju mogao da funkcioniše. Bilo bi veoma očigledno da automobil nije konceptualno napravljen da bude terensko vozilo, već da je polako, korak po korak, prilagođavan toj svrsi.

Na gornjoj slici možemo da vidimo jedan primer ovakve promene. Ova takozvana "Baha Buba" može da se kreće preko teških terena. Ali ona očigledno nije originalno napravljena za takve terene, niti može da se takmiči sa automobilima koji su namerno inženjerisani za njih.

Sad, kad smo ovo objasnili, vratimo se nazad u biološke vode. Kakve sve ovo veze ima sa evolucijom?

6.2 Život je organizovan u vidu ugnježdene hijerarhije

Prve sistematične analize u okviru biologije su objavljene u toku sedamnaestog i osamnaestog veka, kada su stotine biologa, lekara i anatomista počele da pažljivo ispituju i beleže izgled, osobine i fiziološke karakteristike raznih živih bića. Ono što je mnogima ubrzo upalo u oči je da je život na Zemlji organizovan upravo u vidu ugnježdene hijerarhije - i to hijerarhije koja pokazuje nasleđe sa modifikacijom, a ne planirani inženjering.

Sve osobine svih živih bića su uvek očigledne modifikacije drugih (prethodnih) osobina.

Možemo ovo ilustrovati na primeru čoveka. Ljudsko telo je po većini osobina ne samo slično, već identično telu šimpanze (i drugih hominida). Naš krvotok, položaj i raspored krvnih sudova, položaj i raspored nerava, broj i raspored kostiju, broj i raspored mišića...su potpuno isti. No, šta sa razlikama?
Mi smo uspravni, dok šimpanze nisu. Ali naša kičma i karlica nisu napravljeni za uspravan hod; naša leđa nisu dizajnirana da nas drže uspravnim i da pravilno prenose sile koje nastaju kroz uspravan hod i korišćenje slobodnih ruku. Umesto toga, naša kičma je prosto malkice modifikovana kičma šimpanze, minimalno prilagođena uspravnom položaju; naša karlica je malo proširena, ali nije temeljno promenjena u obliku. Zbog ovoga, preko polovine ljudi u svetu ima probleme sa hroničnim bolovima u leđima, a većina nas zna koliko je lako povrediti leđa.
Naš mozak je veći i moćniji. No, razlika između našeg mozga i mozga šimpanze je skoro u potpunosti ograničena na razliku u broju neuralnih ćelija. Ostale strukturalne karakteristike su iste, uključujući tu i raspored i pravac arterija i vena koje dovode krv u mozak. Opet, pošto sistem nije redizajniran ili planiran, već je proizveden kroz nasleđe sa modifikacijama, ovo proizvodi mnoge probleme. Ljudi doživljavaju moždane udare (prekide dotoka krvi do mozga) neuporedivo češće nego bilo koja druga bića na svetu.
Naše grlo je dublje i duže nego grlo šimpanze, pogotovo u delu poznatom kao larinks. Ovo nam omogućava preciznu kontrolu zvuka koja je potrebna za govor. Međutim, opet, ovaj sistem nije napravljen, već je modifikacija grla sličnog šimpanzinom. Rezultat je da se ljudi mnogo češće udave hranom nego bilo koja životinja, pošto loša struktura grla dovodi do situacije u kojoj hrana može da upadne u dušnik.

Ili možemo da pogledamo strukturu udova. Svi tetrapodi (sve životinje sa četiri uda, što uključuje sve reptile, sisare i ptice) prate istu ugnježdenu hijerarhiju, koja se lepo vidi na sledećoj slici:

Svi ovi udovi su modifikacija iste osnove. Raspored i broj kostiju je isti: humerus, ulna i radijus u ruci, praćene metakarpalnim kostima i konačno falangijalnim kostima prstiju. Nigde ne vidimo ni traga konceptualnom inižinjeringu uda za određenu svrhu, čak i kada je ta svrha potpuno različita - hvatanje i korišćenje predmeta kod čoveka, plivanje kod kita, ili let kod ptice. Jedino što nalazimo je nasleđe sa modifikacijama.
Povrh toga, kao što smo objasnili iznad, nasleđe sa modifikacijama onemogućava razmenu osobina. Otud, iako su ptice razvile oblik prednjeg uda pogodan za let, šišmiši kasnije nisu mogli da prosto iskopiraju taj oblik. Umesto toga, morali su da nezavisno iz iste osnove razviju drugačije rešenje za isti problem.

Ovakvih primera ima jako mnogo, i postoje čitave knjige na ovu temu. Još nekoliko dodatnih primera koji spadaju u ovu klasu ćemo obraditi u devetom poglavlju.

Za one čitaoce koji su spremni da ulože dodatni napor, i koji žele da pogledaju jedan dublji, kompleksniji i potpuniji primer nasleđa sa modifikacijama, imamo dodatni tekst o ugnježdenoj hijerarhiji ljudske vrste, u kome su opisane osnovne grane nasleđa kojim smo nastali.

U sledećem poglavlju, pogledaćemo neke osnovne genetske dokaze evolucije, i pogledaćemo kako se geni uklapaju u goreopisanu hijerarhiju nasleđa.

7. Dokazi: Genetika, genomika i tragovi evolucije

Kao što smo videli u prethodnom poglavlju, nasleđe sa modifikacijom proizvodu ugnježdenu hijerarhiju. Ova hijerarhija je najbolje vidljiva na genetskom nivou. Svaka pojedinačna promena i mutacija se nasleđuje, i te promene se mogu pratiti kroz stablo nasleđa.

Opet, ovde nije reč o sličnosti - recimo, genom čoveka nije prosto sličan genomu šimpanze, već su oba genoma kopije sa modifikacijama jednog istog početnog.

Od ključne važnosti je činjenica da se genomi kopiraju u celini. Vrsta mutacije poznata kao delecija povremeno "briše" delove genoma, ali ovo se događa veoma sporom brzinom. Iz ovog razloga, genomi u sebi sadrže ostatke prethodne evolucije organizma. Razjasnimo ovo u tri koraka:

- Najjednostavniji nivo je praćenje promena. U prethodnom pogavlju smo upotrebili primer ugnježdene hijerarhije genoma psa:

Sa slike je očigledno da se sve promene prenose na buduće rase pasa kroz veštačku selekciju. U prirodi, promene se prenose na podvrste pa zatim na vrste, kroz prirodnu selekciju. U gornjoj shemi, vrsta koja nosi gene AVZK je nastala od vrste koja nosi gene AVZ - ili, drugim rečima, njeni geni su potpuna kopija svih gena AVZ uz naknadnu modifikaciju K.

- U drugom poglavlju, videli smo da je duplikacija praćena modifikacijama jedan od glavnih načina na koji nastaju novi geni. Slično prethodnom, ovo znači da možemo nastanak novih gena da pratimo korak po korak. Recimo, možemo da vidimo u jednom organizmu gen X, dok u drugom organizmu vidimo isti taj gen X, plus gen koji je skoro identičan genu X, samo sa dodatnim izmenama - rezultat kopiranja i modifikacije, istog procesa koga danas vidimo u prirodi.
Velika većina gena spada u ovu kategoriju. Recimo, kontrolni geni poznati kao kinaze, su se razvili kroz duplikaciju i modifikaciju od jednog pretka, što nam omogućava da rekonstruišemo njihovo stablo nastanka:

Kao što možemo videti, ovo stablo je "malčice" komplikovanije od prethodnih koje smo koristili za ilustraciju. No, ono je lepa ilustracija koliko osnovne osobine gena ostaju očuvane kroz evolutivni razvoj, i kroz ponovne i ponovne procese duplikacije sa modifikacijama.

- U primeru pećinskih riba, videli smo da uklanjanje selektivnog pritiska dovodi do gubitka osobine. Ali gubitak osobine jako retko znači da je gen za tu osobinu obrisan iz genoma. Naprotiv, ono što se događa je da se u okviru gena dese mutacije koje taj gen "pokvare" i deaktiviraju.
No, ovaj deaktivirani gen se i dalje prenosi kroz generacije, sa tim mutacijama koje su ga uništile. Ako se vrsta podeli na dve, obe novonastale vrste će i dalje imati u svom genomu mutirani ostatak početnog gena. Štaviše, ovaj ostatak će i dalje nakupljati mutacije, omogućavajući nam da napravimo još jedno nezavisno stablo nasleđa na osnovu ovih razlika.

Sva ova stabla prate isto osnovno stablo nasleđa koje možemo rekonstruisati na osnovu morfoloških osobina, na osnovu fosila (kao što ćemo videti u sledećem poglavlju), na osnovu biohemijskih sposobnosti, na osnovu fiziologije...

Ostaje pitanje kako znamo da je ovo zaista produkt evolucije, a ne produkt nekakvog namernog mešanja ili planiranog dizajna? Za ovo postoji više razloga, od kojih ćemo se koncentrisati na četiri:

1. Neuklapanje verovatnoća. Ako se genetski kod namerno menja, on se može menjati na bilo kakav način: bilo koje "slovo" se može promeniti, prepisati ili izbrisati. Prirodni procesi koje posmatramo u svetu danas, međutim, proizvode određene vrste promena mnogo češće nego druge. Otud, kada pogledamo kojim promenama su današnji genomi nastali iz prethodnih, možemo da vidimo da su oni menjani prirodnim procesima, a ne veštačkom intervencijom.

2. Nasleđe degenerisanih osobina. Kao što ćemo videti u sledećim primerima, geni koji su potpuno nefunkcionalni se i dalje nasleđuju.

3. Nedostatak prebacivanja gena. Svi geni koji se pojavljuju unutar neke vrste u ovoj hijerarhiji su uvek kopije gena iz prethodnih koraka ove hijerarhije. Ovo znači da se "topla voda uvek ponovo otkriva" umesto da se prebace prethodno postojeći oblici. Recimo, geni koji zečevima omogućavaju preživarski način života su nastali kopiranjem i modifikacijom gena koji su bili prisutni u precima zečeva - umesto da se prosto prebace potpuno funkcionalni geni koji istu sposobnost omogućavaju kopitarima.

4. Poklapanje stabala. Stabla nasleđa razvijena na različite načine se poklapaju jedna sa drugim. Genetsko stablo nasleđa se poklapa sa morfološkim, fiziološkim, genetskim, sa nasleđem degenerisanih osobina, itd. Verovatnoća da je ovo slučajno tako je nezamislivo mala.

Uzmimo sada nekoliko konkretnih primera iz moderne genetike. Počnimo sa jednim primerom koji ilustruje verovatnoće o kojima govorimo ovde.

Primer: Matematičko praćenje stabla života. Geni se sastoje od uređenog niza sa dužinom od više stotina, hiljada ili čak miliona DNK "slova". Recimo, evo kako izgleda sekvenca jednog veoma kratkog gena (CFP gen, originalno iz jedne vrste meduza):

GGTACCAATGTCCAAAGGTGAAGAACTTTTCACTGGAGTGGTGCCTATCTTGGTTGAGCTTGACGGTGAT
GTGAACGGTCACAAATTCTCTGTAAGTGGTGAAGGAGAGGGAGACGCTACCTACGGCAAGTTAACGCTGA
AATTTATATGCACTACGGGAAAGCTGCCTGTACCGTGGCCTACACTGGTTACCACTCTGACTTGGGGAGT
ACAATGCTTCGCCCGCTATCCGGACCACATGAAACGCCATGACTTCTTTAAATCAGCTATGCCAGAAGGA
TACGTGCAAGAACGAACCATTTTCTTCAAAGATGATGGTAATTATAAAACAAGGGCGGAAGTTAAATTCG
AAGGAGACACGCTCGTAAACAGAATCGAACTTAAGGGTATCGACTTCAAGGAGGATGGCAACATTCTTGG
ACACAAACTGGAGTACAACGCCATTTCCGATAATGTTTACATTACTGCTGATAAACAGAAGAACGGAATT
AAGGCGAATTTTAAAATCAGACATAACATTGAAGATGGTGGAGTGCAATTGGCTGATCACTACCAGCAAA
ATACTCCTATCGGAGACGGCCCTGTGTTGCTTCCTGACAACCACTACTTAAGTACGCAATCAGCTTTATC
CAAAGATCCCAATGAAAAGCGAGATCACATGGTGCTGCTCGAATTTGTTACTGCTGCTGGTATTACACAC
GGAATGGATGAGCTGTATAAATAAGAATTC

Ovaj gen je dugačak 730 "slova", ili tačnije, baznih parova. Postoje geni koji su dugački više hiljada ili više miliona baznih parova. Uzmimo da sada, danas, u prirodi vidimo kako je u organizmu nastao još jedan gen, koji izgleda ovako:

GGTACCAATGTCCAAAGGTGAAGAACTTTTCACTGGAGTGGTGCCTATCTTGGTTGAGCTTGACGGTGAT
GTGAACGGTCACAAATTCTCTGTAAGTGGTGAAGGAGAGGGAGACGCTACCTACGGCAAGTTAACGCTGA
AATTTATATGCACTACGGGAAAGCTGCCTGTACCGTGGCCTACACTGGTTACCACTCTGACTTGGGGAGT
ACAATGCTTCGCCCGCTATCCGGACCACATGAAACGCCATGACTTCTTTAAATCAGCTATGCCAGAAGGA
TACGTGCAAGAACGAACCATTTTCTTCAAAGATGATGGTAATTATAAAACAAGGGCGGAAGTTAAATTCG
AAGTAATAGGCTCGATCGAGAGACACGCTCGTAAACAGAATCGAACTTAAGGGTATCGACTTCAAGGAGG
ATGGCAACATTCTTGG

Ovaj gen se sastoji iz stotina baznih parova koji se potpuno poklapaju sa prethodnim genom, uz jednu grupu dodatnih "slova" (označenih crvenom bojom). Ovde imamo dva izbora. Ili je ovaj gen nastao potpuno slučajno, ili je nastao kroz kopiranje jednog dela prethodnog gena uz dodatno ubacivanje jednog dodatnog dela.

Možemo izračunati verovatnoću za oba izbora. Kolika je verovatnoća da se pojavi novi gen koji se slučajno poklapa sa već postojećim? Ova verovatnoća je veoma mala, toliko mala da je krajnje neverovatno da se tako nešto može desiti čak i kroz milijarde godina mutacija. Sa druge strane, koja je verovatnoća za kopiranje i ubacivanje dodatnog koda? Ako je ovo kod iz prosečne populacije bakterija, šanse su da će se ovako nešto desiti jednom svakih nekoliko dana; kod kičmenjaka ili ljudi, desiće se jednom u svakih nekoliko decenija.
Dakle, jedna opcija je krajnje neverovatna, dok je druga opcija sasvim moguća.
No, ovo je računica za jedan pojedinačni gen. Mi danas imamo sekvence celih genoma - milijarde DNK "slova", u stotinama i hiljadama vrsta. Ove sekvence se mogu takođe uklopiti u stablo hijerarhije, i mogu se izračunati verovatnoće da se naši podaci slučajno uklapaju u ovu hijerarhiju.

Pogledajmo kako izgleda jedno filogenetsko stablo izračunato na osnovu celokupnih genoma par stotina organizama:

Kliknite OVDE za veću verziju.

Mi možemo sada izračunati kolika je verovatnoća da se ovi geni slučajno uklapaju u stablo nasleđa. Ta verovatnoća je jednaka sledećoj cifri:

1 u 250000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000

Ovo je toliko mala verovatnoća, da ne možemo naći realno poređenje za nju u stvarnom životu. Recimo, verovatnoća da će čitalac ovog teksta slučajno dobiti sve svetske lutrije svaki put od sada do kraja života je neuporedivo veća od šanse da se slučajno desi ovakvo poklapanje stabala nasleđa.

Okrenimo se pitanju prenosa nefunkcionalnih osobina, na jednom primeru koji uključuje i ljudski genom.

Primer: Zašto je ljudima potreban vitamin C? Vitamin C (takođe poznat kao askorbinska kiselina) je supstanca potrebna u mnogim biohemijskim reakcijama, zbog čega se ona proizvodi u ćelijama praktično svih biljaka i životinja.
Nekoliko vrsta životinja je, međutim, izuzetak od ovog pravila. Ako se životinja hrani velikim količinama voća, ona u telo unosi velike količine vitamina C. Samim tim, ovo uklanja selektivni pritisak koji održava postojanje gena za njegovu proizvodnju.
Proces gubitka osobina nakon nestanka selektivnog pritiska smo već ilustrovali na primeru vida pećinskih riba; ali pošto je poenta veoma važna, vredi opisati proces još jednom. Ako tigar u divljini okoti deset tigrića, i jedan od tih deset nosi mutaciju koja onemogućava proizvodnju vitamina C u telu - taj tigrić će ubrzo uginuti od skorbuta. Sa druge strane, ako neka životinja jede prevashodno voće, i ako ta životinja ostavi potomka koji doživi istu ovu mutaciju, taj potomak će preživeti sasvim normalno, pošto iz ishrane dobija daleko više vitamina C nego što mu je potrebno. Mutacija koja onesposobljava proizvodnju vitamina C se zatim prenosi dalje na potomke ove jedinke.
Zbog ovoga, mnoge vrste koje se hrane voćem izgube sposobnost proizvodnje vitamina C. Ovaj gubitak se onda prenosi i na dalje generacije, pa i na vrste koje nastanu od ove početne, čak i ako ta vrsta promeni ishranu.

Upravo ovo se desilo i sa primatima. Predak današnjih tarsijera, majmuna, hominida, i ljudi je doživeo mutaciju koja je deaktivirala takozvani GULOP gen (ovaj gen proizvodi enzim L-gulonolakton oksidazu, neophodan za proizvodnju vitamina C). Ovaj deaktivirani gen se onda prenosio dalje kroz kopiranje genoma sve do danas. Danas možemo da posmatramo kako su se i kada određene promene na ovom genu događale, i kako su bile prenošene sa predaka na potomke.
U okviru ovog teksta, mi ne možemo prikazati celo stablo nasleđa ovog gena, pošto bi smo dobili daleko previše kompleksnu sliku (sličnu onoj gornjoj koja je data za kinaze). Ali možemo ovo prikazati uprošćeno: označićemo GULOP gen prostom plavom linijom, i onda ćemo na njemu označavati samo velike promene, i to samo one koje su se prenele do čoveka danas. Dakle, shema koja sledi prikazuje razvoj ovog gena sa ljudske tačke gledišta:

Dakle, preci svih primata su nosili u sebi aktivan i normalan GULOP gen. Ova grupa se podelila na dve. Sa jedne strane, odvojili su se Stepsirhini, preci današnjih lemura i lorisa, koji su nasledili normalan gen i imaju normalnu sposobnost proizvodnje vitamina C. Sa druge strane su se odvojila grupa Haplorhini, koji su se orjentisali na ishranu bogatu voćem (ovo vidimo iz adaptacija njihovog zubnog aparata, adaptacija tela, i izotopskih studija njihovih ostataka). Negde u toku ovog perioda, ovaj GULOP je doživeo mutacije koje su ga deaktivirale. No, deaktivirana, mutirana kopija gena je ostala u genomu Haplorina.
Nešto kasnije, jedna grupa Haplorina koja je u svom genomu nosila tu mutaciju se podelila na više, od kojih su nastali tarzijeri, američki majmuni, i grupa poznata kao Katarini. Sve ove tri grupe su nasledile iste one početne destruktivne mutacije, i nijedna od ove tri grupe nema sposobnost da sama proizvodi svoj vitamin C. Sve grupe su se zatim dalje delile na nove vrste, i nakupljale su nove mutacije u GULOP genu, ali mi ćemo se koncentrisati na Katarine, kod kojih je GULOP gen doživeo još nekoliko specifičnih mutacija, dodatnih oštećenja na već pokvarenoj sekvenci.
Par miliona godina kasnije, Katarini su se i dalje podelili: sa jedne strane su se odvojili preci današnjih afričkih i azijskih majmuna, a sa druge su se odvojili Hominoidi. Opet, obe grupe su nasledile četiri mutacije od Katarina, pa su na njih dodali svoje dodatne mutacije. Kod Hominoida, u sekvencu GULOP gena se ubacilo parče virusne DNK poznato kao retrotranspozon. Svi naslednici Hominoida su nasledili GULOP gen sa ovom ubačenom sekvencom, povrh svih ostalih već pomenutih mutacija.
Nadamo se da je shema nasleđa ovde jasna. Hominoidi su se podelili na gibone i Hominide, Hominidi na orangutane i Homininae...itd, sve do zadnje podele u kojoj su se razdvojili preci današnjih šimpanzi i današnjeg čoveka. U svakoj podeli, svaka strana je na prethodno nasleđene mutacije dodavala svoje specifične, gradeći stablo nasleđa korak po korak. Prateći zajedničke mutacije, možemo videti ugnježdenu hijerarhiju porekla.

Ovakvi deaktivirani geni se zovu "pseudogeni", i ima ih u genomima svih organizama. U ljudskom genomu ih ima na stotine - između ostalog, recimo, preko šest stotina deaktiviranih gena za mirisne receptore (koji su mutirali kako je u istoriji ljudskih predaka čulo mirisa postajalo sve manje bitno). Svi ovi geni se mogu koristiti za praćenje ugnježdene hijerarhije nasleđa.

Primer: Retrovirusni ostaci. Većina virusa deluje tako što u ćeliju ubaci svoj genetski materijal, koji onda preuzme kontrolu nad ćelijom. Umesto svojih normalnih procesa, ćelija počne da proizvodi nove kopije virusa. Na kraju, ćelija umire i raspadne se, oslobađajući nove viruse, koji sada mogu da napadnu druge ćelije.

Tok virusne infekcije: 1. virus se približi ćeliji, 2. virus se spoji sa ćelijom i u nju ubaci svoj genetski materijal, 3. geni virusa postanu aktivni i ćelija na osnovu njih proizvede još virusa, 4. ćelija umire i raspada se, oslobađajući gomilu novih virusnih čestica.

Retrovirusi idu korak dalje: oni ne samo što ubace svoj genetski materijal u ćeliju, već ga zatim i integrišu u genom "domaćina." Rezultat je da ćelija ne može da razlikuje virusne gene od svojih sopstvenih. Virus ne mora čak ni da bude aktivan, može da se ućuti i da prosto čeka, što mu omogućava da prebrodi imunu reakciju unutar tela. Onda, u nekom budućem trenutku, geni se aktiviraju, i preuzmu kontrolu nad ćelijom; ćelija zatim umre proizvodeći gomilu novih virusa. Najpoznatiji retrovirus danas je HIV, virus koji uzrokuje sidu.

Tok retrovirusne infekcije: 1. retrovirus se približi ćeliji, 2. retrovirus se spoji sa ćelijom i u nju ubaci svoj genetski materijal, 3. geni virusa se utope (integrišu) u genom organizma, i tu mogu da ostanu mesecima ili godinama bez aktivnosti, 4. geni postanu aktivni i ćelija na osnovu njih proizvede još virusa, 5. ćelija umire i raspada se, oslobađajući gomilu novih virusnih čestica.

U dodatnom tekstu je objašnjeno kako ovi virusni napadi mogu postati izvor novih gena. No, ovi napadi takođe ostavljaju jasne tragove u vidu ostataka virusnih gena integrisanih u genom organizma.

Nekodirajuća DNK
Koliki deo ljudskog genoma čine geni, a koliki druge stvari? Da li postoji neupotrebljiva DNK, i koliki deo genoma ona čini? Pogledajte dopunski tekst na ovu temu.

Ovo se događa na veoma prepoznatljiv način: integracija virusnih gena, čak i ako je neuspešna, ostavlja trag u vidu dugog genetskog niza. Taj niz je, u neku ruku, genetski ožiljak: trag virusnog napada na jedan određeni organizam. Ovaj "ožiljak" je pritom veoma specifičan: pošto se sastoji od više stotina ili hiljada genetskih slova, efektivno je nemoguće da dva organizma slučajno steknu isti ožiljak na istom mestu.

Tako, recimo, svi ljudi na svetu nose u svom genomu nekoliko tragova napada virusa poznatog kao HERV-K. Ovaj virus je napao pretke ljudi pre par stotina hiljada godina, i tragove ovog napada svi nosimo u svojim genima do dana današnjeg.

Zajednički preci
Mada ideja zajedničkog pretka izgleda jasna i razumljiva, u stvari se radi o nečemu malčice komplikovanijem. Pogledajmo ovo na jednostavan način. Svako od nas ima dvoje roditelja, četvoro deda i baba, osmoro praroditelja, šesnaest pra-praroditelja...itd. Idite samo dvadeset generacija unazad, i naćićete 1.048.576 ljudi koji su vaši direktni preci!
Tih milion i kusur ljudi naravno nisu samo vaši preci, već su i preci mnogih drugih ljudi - vaši zajednički preci. Što dalje idete u prošlost, imate sve više predaka, i ti preci su istovremeno preci sve većem delu ljudske vrste.
Prateći nagomilane mutacije u specijalnim vrstama DNK, mi otud možemo da nađemo kada su živeli ljudi koji su bili zajednički preci celom čovečanstvu. Tako, recimo, prateći mutacije u mitohondrijalnoj DNK (koju deca nasleđuju samo od majke) možemo da vidimo da je poslednji zajednički ženski predak ljudske vrste, takozvana "Mitohondrijalna Eva," živela pre oko 200.000 godina. Sličnim praćenjem Y-hromozoma (koji sinovi nasleđuju samo od oca), našli smo da je poslednji zajednički muški predak svih ljudi, takozvani "Y-hromozomalni Adam," živeo pre oko 60-90 hiljada godina.

Ali ovi retrovirusni tragovi, isto kao i mutacije ili pseudogeni, mogu da se nasleđuju i kroz stablo grananja vrsta! Mada ovako možemo analizirati praktično svaku granu života (jako lep primer su retrovirusni tragovi u genomu mačaka, na primer), koncentrišimo se ponovo na ljudske pretke, i samo na ostatke jedne već pomenute familije virusa, HERV. Od ukupno četrnaest (14) jedinstvenih tragova napada ovakvih virusa u genomu čoveka, identične tragove na identičnom mestu nalazimo:

- na jedanaest (11) mesta kod šimpanzi i gorila

- na devet (9) mesta kod orangutana

- na sedam (7) mesta kod gibona

- na četiri (4) mesta kod Afričkih i Azijskih majmuna

- na dva (2) mesta kod Američkih majmuna

Sad, podsetimo se: verovatnoća da dva retrovirusa napadnu dva različita genoma, ali da se udenu na tačno isto mesto i ostave tačno isti trag je neverovatno mala. Šansa da se dva virusa slučajno ubace na isto mesto i ostave isti trag u različitim genomima je još neuporedivo manja - otprilike jednaka verovatnoći da molekuli koji čine planetu Zemlju odjednom slučajno zavibriraju na takav način da se čitava planeta razleti na sastavne atome.

Jedini realan način na koji ovakvi tragovi mogu nastati je nasleđe: virus napadne genom jednog organizma, ostavi trag, i svi potomci tog organizma nasleđuju isti "ožiljak" na istom mestu u genomu. Stablo nasleđa koje dobijamo na ovaj način se savršeno uklapa stablom koje smo ranije dobili kroz poređenje celih genoma, ili sa stablom koje smo dobili poređenjem pseudogena, ili koje možemo dobiti na razne druge načine:

Na gornjoj shemi, svaka crvena strelica označava jedan virusni napad. Svaki takav napad je ostavio jedinstven trag u genomu inficiranog organizma, trag koga su nasledili njegovi ili njeni potomci...

Ovo je jedan mali izbor genetskih primera evolucije; veliki deo zahteva mnogo dublje ulaženje u genetiku. No, gornji primeri bi trebalo da budu dovoljna ilustracija razloga zbog kojih genetski podaci podržavaju evolucioni model. Pređimo sada na sledeće poglavlje, u kome ćemo pogledati najdirektniji primer evolucione istorije života: prelazne fosile.

8. Dokazi: Fosilni zapis i razvoj života

U većini slučajeva, ubrzo nakon smrti, ostaci biljaka i životinja bivaju razoreni kroz procese truljenja, ostavljajući u najboljem slučaju samo nekoliko malih komadića najtvrđih kostiju. No, povremeno, u retkim okolnostima, ovi ostaci se nađu u uslovima u kojima se tkivo mineralizuje, što nam ostavlja okamenjeni trag životinje, njen fosil. Najčešće se fosilizuju oni delovi životinje koji se najsporije raspadaju (i otud imaju najviše vremena za mineralizaciju): zubi, vilice i ostale kosti. Zbog ovoga, skoro svi fosili su fosili životinjskih kostura. Skup svih fosila nađenih u sedimentnim slojevima u zemlji se naziva fosilni zapis, i on predstavlja fizički trag istorije života na našoj planeti.

Naravno, životinja se ne može fosilizovati pre nego što je nastala. Otud, fosilni zapis nam može poslužiti kao još jedan dodatni način kojim možemo nezavisno proveriti teoriju evolucije. Ako se u fosilnom zapisu životinje pojavljuju bez reda i poretka, sve odjednom, to bi svakako značilo da je teorija evolucije ili netačna, ili bar nepotpuna. Međutim, ono što smo našli je upravo suprotno.

Fosilni zapis pokazuje ukupnu ugnježdenu hijerarhiju živih bića: fosili iz kasnijih slojeva su kopije sa modifikacijama fosilizovanih životinja iz prethodnih slojeva. Samim ovim, fosilni zapis je u stvari zapis evolucije, pokazujući nam kako su izgledale vrste u prošlosti, i kako su se one razvijale kroz evolutivne procese.

Ako fosile koji se uklapaju u jednu celovitu hijerarhiju nasleđa poređamo po starosti, dobijamo fosilnu sekvencu određene vrste. Lep primer jedne takve sekvence su danas izumrli organizmi zvani titanotere, donekle slični današnjim nosorozima. Na donjoj slici sa leve strane, možete videti sekvencu fosila lobanja titanotera i njihovih predaka, poređanu po starosti (raniji oblici su na dnu, noviji na vrhu; rekonstrukcije izgleda za neke od lobanja su date sa desne strane):

Adaptirano iz Steven M. Stanley, “Relative Growth of the Titanothere Horn: A New Approach to an Old Problem”, Evolution 1974, 28(3).

Ovo nam pokazuje kako se procesi evolucije nastavljaju i preko granica koje danas vidimo na primerima datim u prethodnim poglavljima. Recimo, razlika između lobanje A i C na slici je otprilike ekvivalentna spektru razlike koga danas vidimo kod pasa. Slično važi za lobanje od C do E, ili od D do F.
Direktnije rečeno, mi znamo, pošto smo to direktno videli, da procesi evolucije mogu proizvesti promenu od bića A do bića B; ili od bića B do bića C; ili od bića C do bića D...itd. Na žalost, ne možemo da posmatramo evoluciju stotinama hiljada ili milionima godina, i ne možemo direktno danas da vidimo koliko dugo takav proces može da ide, i kolika je dugoročna promena koju taj proces proizvodi.
Pomoću fosila, mi vidimo niz takvih koraka jedan iza drugog. Na osnovu toga, možemo direktno svojim očima da se uverimo da procesi evolucije ne idu samo jedan korak unapred, već da korak po korak mogu da značajno promene izgled i osobine vrste.

Ali ova gornja sekvenca je jedna mala sličica u okviru jedne grane kopitara - mali konjoliki kopitar se polako pretvorio u ogromnog nosrogolikog kopitara. Mada je ovo zanimljivo, većinu ljudi mnogo više zanimaju zaista veliki prelazi u evoluciji - kako su kopnene životinje evoluirale od riba, kako su nastale ptice, kako su nastali sisari...

U okviru ovog teksta, daćemo opšti pregled par specifičnih fosilnih nizova koji dobro ilustruju evoluciju. Čitaocima koji žele više detalja, predlažemo da nakon što završe čitanje "Uvoda u Evoluciju" svrate i do mnogo dužeg i detaljnijeg teksta na temu prelaznih fosila.

Primer: Evolucija kopnenih životinja. U okviru nastanka kopnenih životinja, prvi ključni korak se odigrao daleko pre nego što je bilo koja životinja stupila na suvo tlo. Molekularni, genetski, i morfološki dokazi pokazuju da su već rane koščate ribe posedovale takozvanu gastričku kesicu: proširenje sa strane jednjaka, u koje je riba mogla da "proguta" vazduh, što olakšava plivanje (ribe sa ovakvim kesicama mogu da plutaju, dok ribe bez njih - na primer, ajkule - moraju neprestano da ulažu energiju i plivaju, jer u suprotnom potonu na dno okeana).
Ova gastrička kesica je postala predmet selekcije. Kod riba u otvorenoj vodi, ona je postala ključna za plivanje, i razvila se u današnju vazdušnu bešiku.

U prelazu od riba do kopnenih životinja je nađeno više stotina veoma kompletnih fosila, i više hiljada nekompletnih. Radi jednostavnosti, u našim tekstovima je opisano samo pet ili šest zaista ključnih vrsta; ali treba imati u vidu da je ovde prikazan samo jedan mali delić ukupne snage fosilnih dokaza. Za potpuniju sliku, i praćenje razvoja više stotina specifičnih osobina korak po korak, preporučujemo da pogledate fantastičnu analizu na profesionalnom paleontološkom sajtu Palaeos.

Kod riba u plitkim i mutnim vodama siromašnim vazduhom, ova kesica se nalazila pod drugačijim selektivnim pritiskom. U ovakvoj vodi ribi je dostupno veoma malo kiseonika, a blato koje zaustavlja protok kroz škrge čini stvari još gorim. Otud, gastrička vrećica je kod njih postala prokrvljena, omogućavajući ribi da iz progutanog vazduha apsorbuje kiseonik. Takođe, svaka mutacija koja pomera otvor kesice bliže ustima je pozitivno selektovana, pošto smanjuje verovatnoću da progutani vazduh završi u želucu (gde kiseonik ne može efikasno da se apsorbuje).
Ovaj put razvoja je doveo do nastanka primitivnih ribljih pluća, koja možemo i dan danas da vidimo kod nekoliko ribljih grupa. Primer ovoga su ribe gar i amija među zrakoperkama, i riba dvodihalica među rezoperkama.

Kvinslendska dvodihalica, Neoceratodus forsteri, poseduje škrge, pluća i koščata peraja.Photo: Tannin

Pre oko 400 miliona godina, kopnene biljke su konačno počele da stabilizuju priobalne ekosisteme, što je vodenim životinjama pružilo mogućnost novih načina života, i novih izvora hrane. Usled suše, ili čak prosto ciklusa plime i oseke, ove oblasti su često ostajale izolovane (u vidu muljevitih bara odvojenih od otvorene vode) i bile su siromašne kiseonikom. Otud, nije čudno što u fosilnim nalazištima iz priobalnih ekosistema ovog perioda često nalazimo upravo mnogo riba dvodihalica. Jedna grupa ovakvih riba, po imenu ripidistija (Rhipidistia), je posebno značajna.

Ove ribe, kao i sve dvodihalice, su imale i pluća i škrge. Takođe, dok su "zraci" u perajima zrakoperki vezani direktno za osnovni skelet, kod ripidistijanskih riba i drugih rezoperki, ovi "zraci" su vezani za snažne kosti i mišiće. Konačno, imali su i osobinu koja je veoma jedinstvena za ovu grupu: njihovi zubi su imali veoma specifičnu "lavirintsku" strukturu.
U fosilnom zapisu vidimo kako su se ripidistijanske ribe, izložene novim selektivnim pritiscima, brzo prilagodile svojoj novoj okolini. U okviru prilagođavanja na život u plićaku (umesto plivanja u dubokom moru), telo kasnijih ripidistija postaje spljošteno, oblik lobanje se menja, rep postaje prav. Zbog hroničnog nedostatka kiseonika, pluća postaju efikasnija i podeljena na dva dela. Konačno, kosti peraja postaju veće, snažnije, i mišići postaju snažniji. Ovakva peraja su skoro neupotrebljiva za plivanje kroz duboku vodu, ali su veoma korisna za razgrtanje gustog bilja u plićaku, i za puzanje kroz mulj. Primer jedne ovakve ribe je bio eustenopteron (Eusthenopteron):

Pritisci okoline su proizveli mnogo vrsta veoma bliskih Eusthenopteronu, ali koje su se još više odmakle od riba. Jeda lep primer ovoga je panderihtis (Panderichthys):

Autor: Nobu Tamura

Pošto više nije bilo selektivnog pritiska koji održava postojanje leđnih i analnih peraja, kod panderihtisa su ona zakržljala. Ostao je samo rep i kratka peraja na veoma snažnim i koščatim udovima. Povrh toga, kosti u okviru ovih udova su postale potpuno diferencirane, i to na veoma specifičan način: humerus, ulna i radius u prednjim udovima, i femur, tibija i fibula u zadnjim udovima. Takođe se pojavila čoana, prolaz u kosti koji povezuje nosnu šupljinu sa ustima, što omogućava disanje kroz nos.

Ovakve "puzeće vrste" se šire i granaju u toku sledećeg perioda vremena. Imamo mnogo prelaznih fosila iz ovog perioda, koji pokazuju razne vrste životinja sličnih panderihtisu (recimo Ventastega, ili Elginerpeton). Fosil koji nas posebno zanima je zvan tiktalik (Tiktaalik):

Kod tiktalika, vidimo još par malih promena (da ponovimo, svaki korak u evoluciji čine male, malecne promene koje se polako šire i nakupljaju). Najvažnije za nas su promene u strukturi udova: veza između kostiju koja je kod panderihtisa bila čvrsta, kod tiktalika postaje savitljiva (drugim rečima, nastaje zglob). Povrh toga, neki od "zraka" u okviru peraja postaju zadebljani, što omogućava životinji da se lakše odupre od tla, i samim tim da lakše puzi po zemlji; ova zadebljanja su u obliku niza falangijalnih kostiju (tj. kostiju prstiju).
Ova zadebljanja padaju pod selektivni pritisak za lakše kretanje kroz mulj i preko kratkih distanci na suvom tlu. Posle samo par miliona godina, vrste koje su nasledile ove osobine se šire svetom, toliko da neke od njih nalazimo u mnogim naslagama priobalnih područja u svetu. Jedan primer ovakve uspešne vrste je akantostega (Acanthostega):

Ova "žaboriba" je imala i pluća i škrge. Mada su kosti lobanje identične kasnijim vodozemačkim, oblik lobanje je još uvek riblji. Rep još uvek ima riblje karakteristike, sa perajem na leđnoj strani. Veza između lobanje i ostatka tela je riblja. Zubi i dalje imaju lavirintsku strukturu, nasleđenu od ripidistijanskih riba. I dalje postoji lateralna linija, organ koga ribe koriste da osete vibracije u vodi (ali koga vodozemci nemaju). Kada se sve uzme u obzir, nemoguće je reći da li se radi o ribi ili o vodozemcu - Acanthostega je savršena prelazna forma između dve klase živih bića.

Kod akantostege, raspored i broj kostiju u "rukama" i "nogama" je identičan onome koga vidimo kod svih kopnenih kičmenjaka (guštera, ptica, sisara...). Pozicija stopala je, međutim, još uvek prilagođena vodenom životu, i nepogodna za hodanje po suvom tlu. Ovaj razvoj vidimo kod jedne srodne vrste iz istog perioda, ihtiostege (Ichtyostega):

Udovi ihtiostege su prvi koji su direktno prilagođeni za hodanje po suvom tlu. Još uvek su prisutne razne riblje osobine: zglob između lobanje i kičme, oblik kičmenih kostiju, rep tipičan za rezoperke, lateralna linija... međutim, vodozemačke osobine su toliko izražene da se ihtiostega obično klasifikuje kao rani vodozemac.

Od ove tačke, rani vodozemci poput ihtiostege su se raširili svuda po svetu, i ubrzo se razdvojili na stotine raznih vrsta (na donjoj slici, primer je tulerpeton). Neke od ovih vrsta su postale preci kasnijih reptila, dok su druge postale preci današnjih sisara. Neke vrste su ostale vodozemci. A neke su čak ponovo napustile kopno, i vratile se potpuno vodenom životu (kao što je recimo bio slučaj sa krasigirinusom na donjoj slici; radi reference, ova životinja je bila preko metar i po dugačka, a njeni zakržljali udovi su bili dugi samo nekoliko centimetara). Evolucija nikada ne stoji, i adaptacije proizvode nove vrste u svim mogućim pravcima, sa svake moguće tačke...

Autor: DiBgd

Ovaj gornji primer je sam po sebi dovoljna ilustracija fosilnih dokaza za evoluciju, kao i načina na koji se postepeno mogu razviti osobine koje izgledaju veoma kompleksno i daleko odvojeno od predačkih. Da bi smo ovu drugu poentu pokazali u potpunosti, pogledajmo još jedan primer - evoluciju modernih ptica.

Primer:Nastanak ptica. Danas većina ljudi smatra dinosauruse prosto jednom davno izumrlom vrstom reptila. U stvari, dinosaurusi su bili makar isto onoliko raznovrsni kao što su to sisari danas. Od gigantskih biljojeda, preko morskih i letećih životinja, pa sve do malih organizama veličine današnjih kokoški ili zečeva, reč dinosaurus obuhvata ogroman spektar vrsta.

Pored nastanka perja i krila, koji su objašnjeni u ovom tekstu, jedna od centralnih promena u nastanku ptica je nastanak kompleksnih ptičjih pluća. Pošto je ovo veoma komplikovan predmet, njime se nećemo baviti u ovom uvodnom tekstu, ali čitaoci koje on zanima mogu da pogledaju dodatni tekst na tu temu.

Jedna osnovna grupa dinosaurusa su takozvani teropodi, među koje spada i verovatno najpoznatiji dinosaurus, ogromni mesožder Tyrannosaurus rex. Svi teropodi su od svog zajedničkog pretka nasledili jednu grupu specifičnih osobina: hodali su na dve noge, imali su troprsta stopala, ključne kosti spojene u jednu (stručno zvanu furkula, a u narodu zvanu jadac), i kosti su im bile šuplje (radi brzine trčanja).

Fosilni skeleti dva teropoda, Herrasaurusa i Eoraptora.
Fotografija iz Severnoameričkog Muzeja Prastarog Života, autor Zak Tajrel (Zach Tirrell).

Postoji više razloga zbog kojih je verovatno da su teropodi takođe bili makar delimično toplokrvne životinje; svakako, njihove fosile nalazimo u regionima koji su u njihovo vreme bili veoma hladni, što onemogućava život velikih hladnokrvnih životinja. Ono što, međutim, svakako znamo je da se kod teropoda veoma brzo pojavila još jedna osobina: izrasline na koži veoma slične zadebljanim dlačicama (shematski crtež A), koje su omogućavale efikasnije održanje telesne toplote.
Iz fosila, ne možemo tačno da znamo koje je poreklo ovih dlačica, ali strukturalna i genetska poređenja ukazuju da se verovatno radilo o produženju i zadebljanju senzornih dlačica koje mnogi reptili imaju između krljušti (što poboljšava čulo dodira). Primer jednog fosila na kome ovo jasno možemo da vidimo je ostatak male životinje zvane sinosauropteriks:

Fosil Sinosauropteryx prima, u Muzeju Unutrašnje Mongolije Autor Olai Ose.

Analiza iz januara 2010-te je pokazala naizmenično prisustvo pigmenata i pigmentnih ćelija u okviru fosila sinosauropteriksa, što znači da su njegove dlake bile raznobojne, i da je rep skoro sigurno bio prugast. Ove "dlačice" su najraniji oblik izraslina kakve vidimo i na mnogim drugim fosilima. Recimo, rani srodnici i preci tiranosaurida su imali slično perje kao i sinosauropteriks.
No, stvari nisu dugo ostale iste. Kod jedne kasnije grupe teropoda, takozvanih terizinosaurusa (ogromnih životinja sa velikim kandžama na prednjim udovima), možemo da vidimo kako se početne dlačice razvijaju u nekoliko sličnih struktura. U različitim vrstama (ili na različitim delovima tela iste vrste) vidimo višestruke dlačice, debele dlake koje se šire u više dlačica na vrhu, i debele centralne dlačice sa manjim dlačicama sa strane (shematski crtež B, desno). Primer ovakve životinje je notronikus, biljožderni dinosaur visok šest metara i težak oko jedne tone:

Nothronychus mckinleyi, rekonstrukcija izgleda.
Autor: Arthur Weasley.

Naravno, i ovo je samo primer jednog koraka. Niz od nekoliko desetina dinosaurskih fosila pokazuje dalji razvoj perja. U varijaciji na gornju shemu "B", centar pera se stabilizuje, dlačice sa strane postaju paralelnije, i u trećem koraku nastaje ukrštanje koje proizvodi prepoznatljivo pero (shema C, desno).
Važno je ovde razumeti da mi ne govorimo samo o precima današnjih ptica. Mnoge ove vrste su bili prosto pernati dinosaurusi, čiji potomci su izumrli nakon Jukatanskog meteorskog udara, i kojih više danas nigde nema. Recimo, jedan lep primer pernatog dinosaurusa koji nije ptica niti je predak ptica je kaudipteriks:

Caudipteryx fosil, očuvan toliko dobro da imamo i fosil sadržaja stomaka u trenutku smrti.
Fild muzej, Čikago. Fotografija: Yo Hibino

Kaudipteriks je imao telo prekriveno "razgranatim perolikim dlačicama", sličnim onim na shemi C. Ali istovremeno, imao je kratko prepoznatljivo perje (shematski crtež D) na repu, prednjim udovima i na nogama. Možemo da nagađamo da je ovo perje verovatno korišćeno u svrhe privlačenja ženki, ili se širilo da bi životinja izgledala veća pred napadačima; no, pošto se ponašanje životinja ne fosilizuje, ne možemo ovo znati sigurno. Ono što možemo znati je da ovo nisu krila, i da nisu korišćena za let - kaudipteriks nije ptica, nema letne mišiće, a perje nije ni dovoljno dugačko niti prilagođeno za let.
Dakle, perje nije nastalo radi leta, niti je evoluiralo kod letećih organizama. Umesto toga, fosili nam pokazuju da je ono nastalo kod dinosaurusa, najverovatnije iz istih razloga iz koga i sisarska dlaka: radi očuvanja telesne toplote. Mi ne možemo biti sigurni da li su dinosaurusi bili toplokrvni ili hladnokrvni (mada možemo naći neke argumente za toplokrvnost, oni nisu sigurni); međutim, u oba slučaja, perje omogućava bolje održanje toplote i dužu aktivnost u hladnim uslovima, što je snažan selektivni pritisak.

Razvoj leta se desio sekundarno: kada su već postojali pernati dinosaurusi, neki od njih su počeli da lete. Kako se tačno razvio sam let, u smislu ponašanja životinje, je jako teško zaključiti na osnovu fosila.
No, možemo da nađemo neke tačke za orjentaciju. Recimo, zbog aerodinamike, pero letećih životinja mora biti asimetrično (shematski crtež E). Pošto je malo verovatno da ovakva pera mogu nastati bez specifičnog selektivnog pritiska, fosili koji poseduju asimetrično perje su verovatno ostaci životinja koje su makar bile u stanju da jedre. Uz to, možemo pratiti nastanak osobina koje su usko povezane sa letom (snažnije kosti za vezivanje letnih mišića, veće i snažnije perje, i mnoge druge osobine).
Pernati teropodi sa perjem vrste "D" su imali to perje na repu i na sva četiri uda. Prvi organizmi koji su razvili asimetrično perje "E" su imali isti raspored. Dobar primer ovoga je dinosauroptica zvana mikroraptor:

Xing Xu et al., Nature

Ovi prvi leteći dinosaurusi (ne može se govoriti još o pticama) su bili veličine omanjeg goluba, i mala veličina im je olakšavala korišćenje perja za jedrenje i letenje. Oni su takođe nasledili početne osobine terapoda kroz celu stazu nasleđa: svi terapodi, od tiranosaurusa i velociraptora, preko ovih prvi letača, pa sve do današnjih ptica i dalje imaju ključne kosti povezane u jadac, troprste noge, i lake, šuplje kosti. Mnoge osobine današnjih ptica i dalje nedostaju, što se vidi na primeru čuvenog arheopteriksa, koji se smatra tačkom na kojoj pticoliki dinosaurusi prelaze u dinosaurolike ptice:

Archaeopteryx lithographica, Berlinski primerak.
Fotografija: H. Raab.

Mada se arheopteriksova sposobnost leta vidi na osnovu mnogobrojnih adaptacija i organizacije perja u prava krila, on je i dalje velikim delom dinosaur. Kičma je još uvek ista kao kod prethodnih pernatih dinosaurusa, i dalje ima vilicu sa zubima, dugačak i koščat rep, ravnu grudnu kost, i kandže na krilima.
Ove osobine se polako, korak po korak menjaju u daljim fosilima. Zubi polako nestaju (fosil rane ptice zvane Confuciusornis je prvi kod koga se vilica izdužuje u pravi kljun), rep se skraćuje, grudi postaju tipično ptičje a grudni mišići sve snažniji. Iz ove osnovne grupe prvih letećih, pernatih dinosaurusa, razvijaju se dve grupe životinja. Jedna od njih, Enantiornithes, se proširila na mnogo vrsta, koje su sve nestale zajedno sa dinosaurusima; druga grupa, Euornithes, je preživela ovaj pomor, i njihovi potomci su naše današnje ptice.

Dinosaursko poreklo ptica je, naravno, podržano i podacima koji su potpuno nezavisni od fosilnih. Genom ptica je u ugnježdenoj hijerarhiji najbliži genomu reptila. Ptice i dalje sadrže u svom genomu ostatke, pseudogene, iz reptilskog doba; grupa naučnika je, recimo, kod kokošaka reaktivirala jednu tu ugašenu grupu (ništa nisu dodavali, samo su aktivirali postojeće ugašene gene), i dobili su piliće sa vilicama i zubima umesto kljunova.
Uspešno je nađena i jedna potpuno direktna genetska veza. Iz tri veoma dobro očuvana fosila dinosaurusa, tri grupe naučnika su uspele da rekonstruišu mineralizovane ostatke vezivnih proteina (koji su među najotpornijim supstancama u živom svetu), i da sekvence tih proteina uporede sa modernim živim bićima. Po tom poređenju, opet, grupa koja je danas najbliža dinosaurusima su upravo ptice.

Za kraj ovog teksta, pogledajmo jedan završni primer, koji lepo pokazuje kako evolucija adaptira postojeće osobine, i kako takve adaptacije mogu proizvesti veoma kompleksne rezultate.

Primer:Slušni aparat sisara. Ako počnemo da istražujemo anatomiju današnjih životinja, naćićemo mnoge veoma kompleksne strukture. Standardan primer za ovo je oko, čija evolucija je objašnjena na ovom sajtu u celom posebnom tekstu. Pošto ovde govorimo o prelaznim fosilima, možemo baciti pogled na jedan takođe veoma komplikovan sistem, sisarski slušni sistem:

U okviru ovog sistema se nalaze tri sićušne kosti, zvane "čekić," "nakovanj" i "uzengija." Jedan minijaturni mišić povezuje čekić i nakovanj, omogućavajući kontrolu prenosa zvuka. Zvuk se prenosi sa bubne opne (na dnu ušnog kanala), kroz ove tri kosti, u specijalan aparat u okviru koga vibracije zvuka pokreću specijalne "dlakave ćelije".
Ovaj sistem je odličan primer velike kompleksnosti koja može nastati u okviru živog carstva. Dlakave ćelije i osnovni unutrašnji sistem sluha je prisutan kod riba, i preneo se kroz niz nasleđa koji je opisan u prvom primeru iznad. Ali kako ceo ovaj ostali sistem može nastati kroz evolutivne procese?

Na sreću, deo lobanje koji okružuje slušni aparat je među najtvrđim i najotpornijim kostima u telu (samo su zubi čvršći), a kosti iz kojih je on evoluirao su kosti vilice (takođe među najčvršćim i najotpornijim). Ovo znači da je preživelo mnogo prelaznih fosila, na osnovu kojih nam je ova evolutivna staza poznata veoma detaljno.

Da bi smo razumeli nastanak slušnog sistema, moramo da vidimo od čega on počinje. Najraniji preci današnjih sisara su potomci onih amfibijskih organizama koje smo opisali u prvom primeru. Ovi organizmi su imali kompleksnu donju vilicu, koja se u prednjem delu sastojala od dentarne kosti (u koju su bili usađeni zubi) i angularne kosti sa strane vilice. Zglob vilice se nalazio između takozvane kvadratne i artikularne kosti; zvučne vibracije su se prenosile uz vilicu do kvadratne kosti, koja ih je prenosila u slušni sistem (veoma primitivan i zasnovan na prenosu vibracija kroz vestibulu).
Ovi organizmi su imali uzengiju, ali je ona bila relativno velika i stajala je sa strane moždane šupljine. Takođe, ušna duplja je bila otvorena, i nije bilo bubne opne. Ukupno, zbog nasleđenog ribljeg slušnog sistema, ove životinje su bile skoro gluve - čule su samo zvuke najnižih frekvencija.
Možemo ovde da uočimo i jedan dodatni problem: vilični zglob današnjih sisara se nalazi između prednje kosti vilice (mandibule, ekvivalentne dentarnoj) i kostiju lobanje. Na prvi pogled ovo zahteva da potpuno oformljen zglob nestane sa jednog mesta, i da se odjednom pojavi na potpuno drugom! Prelazni fosili, kao što ćemo videti, daju odgovor i na ovo pitanje....

Slab sluh prvih amfibijskih organizama nije predstavljao preterano veliku prepreku, pošto su sve druge kopnene životinje tog doba patile od istog problema. No, postojao je snažan selektivni pritisak za razvoj boljeg sluha, pošto svako poboljšanje nosi sa sobom i povećanu šansu preživljavanja. U precima sisara, mutacije koje povećavaju dentatnu kost, a smanjuju ostale pomenute kosti, automatski proizvode bolji prenos viših frekvencija. Svaka pojedinačna mutacija, svaka mala promena, nosi sa sobom malo poboljšanje sluha.
Otud, nije iznenađujuće što u fosilnom zapisu vidimo postepeno smanjenje kvadratne, artikularne i angularne kosti, uz istovremeno povećanje dentatne, koja se širi u stranu i unazad. Ove promene se odigravaju kroz seriju veoma malih koraka, u veoma postepenoj evoluciji. U ovom povlačenju, smanjenje kvadratne kosti menja položaj uzengije, koja postaje vezana za unutrašnji slušni aparat.

U toku ovog smanjenja kostiju, dolazimo do trenutka kada rastuća dentarna kost (koju sada već možemo da zovemo sisarskim imenom: mandibula) dođe u kontakt sa kostima lobanje. Brojni fosili predaka sisara poznatih kao morganukodoni pokazuje šta se desilo: na novoj tački kontakta između dve kosti, iz neophodnosti se pojavio novi zglob. Time imamo životinju sa dvostrukim viličnim zglobom, i rešenje gorepomenutog problema: od ove tačke nadalje, prednji "sisarski" zglob postaje sve razvijeniji, dok zadnji "reptilski" zglob polako nestaje.
Kroz dalju minijaturizaciju kostiju, sluh postaje oštar i u visokim frekvencijama, i nastaje moderni slušni sistem.

Sad, kada smo sve ovo opisali rečima, pogledajmo i dijagram. Na sledećoj slici su sa fosila precrtane sheme vilica sisarskih predaka, poređane od najstarijih (na dnu) do najmlađih (na vrhu). Artikularna kost (na slici označena sa Ar) se polako smanjuje i postaje čekić (malleus, Ma); kvadratna kost (Q) se takođe smanjuje i postaje nakovanj (incus, I). Angularna kost (An) je postala spoljni deo aparata, koji se kod današnjih sisara zove annulus tympani (označena sa ty).

Evolucija naizgled nemoguće kompleksnog sistema je na ovaj način ilustrovana u koracima koji su sasvim u rangu veličine promena kakve danas posmatramo u prirodi.

Za one čitaoce koji imaju dodatna pitanja o procesima fosizilacije i načinima na koje nastaju ovakvi fosili, ispod je dat jedan dodatan kratak pregled. Za one koji žele da vide još primera prelaznih fosila, tu je naravno ceo tekst na tu temu. A za sve ostale, pre nego što zaključimo ovaj tekst, u sledećem poglavlju ćemo pogledati još nekoliko sporednih pokazatelja evolucije i zajedničkog nasleđa.

Proces fosilizacije, i razlozi za retkost fosila

Ako se tkivo životinje nađe u odgovarajućim uslovima, u kojima nema daljeg razlaganja kroz dejstvo mikroorganizama (ili u kojima je to razlaganje veoma usporeno), može doći do njegove mineralizacije. Ovo je proces u toku koga se minerali iz okolnog zemljišta i vode polako nakupljaju na površini i unutar tkiva, proizvodeći kristalnu strukturu drugačiju od okolnih sedimenata. Nakon dugog perioda vremena, organski materijali će biti potpuno razoreni, i zamenjeni mineralima: ali ti minerali će imati oblik mineralizovanog tkiva. Na ovaj način, u sedimentnim naslagama povremeno možemo naći fosile, mineralizovane ostatke biljaka, životinja, pa čak povremeno i mikroorganizama.

Uzimajući u obzir dugu istoriju Zemlje, i broj živih bića koji je na njoj postojao u toku te istorije, fosili takvih bića bi trebali da budu veoma česta stvar. Otud, možemo se pitati zašto su fosilni ostaci retki, i zašto nemamo fosile svih životinja koje su ikada postojale. Odgovor na ovo pitanje je relativno jednostavan: ostaci živih bića su veoma česti (ima ih na trilione tona), i među njima verovatno ima bar ponekih ostataka većine vrsta koje su postojale. Problem je što ti ostaci nisu u jednom komadu...

Ostaci biljaka i životinja su odličan izvor hrane drugim organizmima i mikoroorganizmima, zbog čega nakon smrti skoro svi takvi ostaci bivaju prosto pojedeni (kada mikroorganizmi "vare" ostatke drugih organizama, mi to zovemo "truljenje"). U takvim slučajevima, ono što dugoročno ostaje su samo teže svarljivi delovi tela.

Tako da danas imamo mnogobrojne naslage koje se sastoje od hiljada kubnih kilometara nagomilanih i mineralizovanih komadića kostiju pomešanih sa vulkanskim peskom, ostataka naslaganih školjki, pa čak i kilometarske formacije koje se dobrim delom sastoje od ribljih zuba (zubi i vilice su među najtvrđim kostima, i otud su njihovi fosili praktično bezbrojni).

Za dalje informacije o geološkim slojevima i o količinama nagomilane organske materije, pogledajte tekst sa primerom jednog geološkog stuba.

Veoma je retko da čitave kosti ostanu u komadu. Još ređe je da se to desi sa celim delom tela (recimo, celim udom, ili celom lobanjom). A za očuvanje celog tela, potrebni su fantastično retki uslovi - toliko retki da većina vrsta na Zemlji nikada neće ostaviti ni jedan jedini kompletan fosil.

Postoje, naravno, izuzeci. Pojedinačno najveći su diatomi, jednoćelijske morske životinje koje svoje ćelije okružuju mineralnim zidom. Nakon smrti, organski deo diatoma biva uništen (ili pojeden), ali ove "ćelijske školjke" ostaju manje-više cele, i polako se talože na dnu. Ono što mi zovemo kreda nije ništa drugo do upravo takog ovakvih jednoćelijskih kostura; veliki deo krečnjaka takođe spada u ovu klasu, i postoje čitave planine koje se sastoje od naslaga ostataka ovih organizama.

Bića sa školjkama, koje su sastavljene od minerala kalcijum-karbonata (i otud ne mogu da se pojedu) ostavljaju gomile fosila svojih školjki ili oklopa. Močvare ili veoma mirna, duboka jezera, takođe predstavljaju odlična mesta za fosilizaciju, pošto ostaci životinje koji padnu na dno često mogu biti zatrpani u anoksičnom mulju (blatu sa malo kiseonika), gde su procesi truljenja spori, a kosti se mineralizuju veoma brzo. Za očuvanje drugih karakteristika organizma - mekog tkiva, ili perja, dlake i sličnih stvari - potrebni su još ređi i specifičniji uslovi.

Povrh svega ovoga, sedimenti su uvek izloženi tektonskim procesima, i procesima erozije. Na mestima subdukcije tektonskih ploča, sedimentne stene bivaju odnesene u magmu zajedno sa vulkanskim. Takođe, ako sloj u kome se fosil nalazi postane izložen površini, on će biti spran i uništen u roku od nekoliko decenija.

Zbog svega ovoga, mi nikada nećemo imati potpunu fosilnu istoriju sveta. Suviše vrsta se nikada nije fosilizovalo, suviše fosila je već uništeno erozijom, suviše ih se nalazi razbacano u stenju na dubinama koje se mere kilometrima, i suviše nikada neće biti nađeno. Ali mi i pored toga imamo na desetine hiljada prelaznih fosila, što imamo je sasvim dovoljno da pokaže kako se život razvijao kroz vreme, i kako je nastala raznovrsnost koju vidimo danas.

Lobanje ljudskih predaka

Fosilni dokazi o evoluciji čoveka su detaljno objašnjeni u tekstu na tu temu; ali za one koji su imali strpljenja da pročitaju celo ovo poglavlje, kao malu dodatnu nagradu nudimo jednu uporednu sliku. Pogledajte sami, i vidite da li možete da odlučite gde prestaju hominini, a gde počinje čovek...

1. Australopithecus africanus, fosil STS 5, starost 2,6 miliona godina

2. Homo habilis, fosil KNM-ER 1813, starost 1,9 miliona godina

3. Homo rudolfensis, fosil KNM-ER 1470, starost 1,8 miliona godina

4. Homo erectus, fosil D_2700, starost 1,75 miliona godina

5. Homo heidelbergensis, starost 300-125 hiljada godina

6. Homo sapiens neanderthalensis, fosil La Ferrassie 1, starost 70 hiljada godina

7. Homo sapiens sapiens, fosil Kro-Manjon I, starost 30 hiljada godina

8. Moderni čovek,Homo sapiens sapiens, danas

Radi poređenja, pod brojem 0 je dodata lobanja modernog šimpanze (Pan troglodytes). Kliknite ovde za veću i kompletniju kolekciju lobanja prelaznih fosila ljudskih predaka. Sve fotografije su © 2000 Smithsonian Institution.

9. Dokazi: Razvojni i fiziološki tragovi

Organizmi se razvijaju na osnovu genetskog koda u okviru njihove DNK. Otud, lako je napraviti grešku, i zamisliti DNK kao neku vrstu "plana" ili "mape" organizma - u kojoj su geni onda neka vrsta instrukcija "kako sagraditi živo biće".
U stvari, DNK ne sadrži takve informacije uopšte. Nigde u DNK nije napisan, recimo, oblik srca nekog organizma; ne postoji čak ni informacija da ovaj organizam uopšte ima srce. U ljudskoj DNK nigde nema opisa kičme, mozga, želuca, jetre, kože...
Umesto toga, geni funkcionišu drugačije: većina gena sadrži u sebi informacije o pojedinim proteinima, kao i o tome kada, gde i koliko ti proteini treba da se proizvode. Na osnovu ovih proteina, početna odvojena jajna ćelija se deli u dve, te dve se dele u četiri, četiri u osam ćelija...ali ne jednako. U nekim od ovih ćelija, ovi proteini će ugasiti određene gene, u drugima će uključiti neke druge gene. Ovo onda menja način na koji se ćelije dele, menja njihov sadržaj, i menja njihovu funkciju.
Rezultat ovoga je razvoj organizma; a nuzprodukt je njegova modularnost. Naime, radi pojave neke nove osobine - nove kosti, novog uda, ili novog organa - nije potreban istovremeni razvoj nerava, krvnih sudova, i svih potrebnih tkiva. Sve to se proizvodi automatski zajedno sa novorazvijenim organom. Pogledajmo ovo na jednom malom primeru.

U toku razvoja ptičjeg embriona, dva mala nabora se pojavljuju sa strane. U okviru ovih nabora, između drugih stvari, je parče tkiva zvano ZPA, u kome su određeni proteini aktivni. Ovo tkivo počne da se razvija u dinosaursku prednju šapu: grupu standardnih kostiju tetrapodskog prednjeg uda, uključujući tu i početak kostiju koji formiraju prste. Nedugo zatim, međutim, dodatni signali menjaju pravac razvoja, i umesto šake ili šape, dobijamo krilo (slika ispod, pod A; ostale kosti prednjeg uda - humerus, fibija i tibula - ostaju iste).
Ilustrativan je jedan eksperiment koji se ovde može izvesti. Ako mikrohirurški isečemo nekoliko ćelija iz ZPA zone i presadimo ih na drugo mesto, one nastavljaju da se razvijaju - i proizvode dodatnu kopiju cele "šake", tj. celog vrha krila (slika ispod, pod B).

Crtež pilećeg embriona iz knjige Viljema Hisa, jednog od ranih embriologa. Skica kostiju krila adaptirana od L. Shyamal.

Ovo dodatno krilo će automatski biti prokrvljeno krvnim sudovima, imaće nerve koji prenose osećaje dodira, toplote, hladnoće, bola...imaće čak i mišiće, koje ptica može svesno da kontroliše.
Ovo važi za sve delove tela. Uzmimo oko: za funkciju oka je potrebno više stotina gena. Ali razvoj i pozicija oka zavisi od jednog kontrolnog gena; ako njega uklonimo, rađa se životinja bez očiju. No, ako promenimo tkivo u kome je ovaj gen aktivan, možemo time promeniti mesto na kome će izrasti oči. U eksperimentima su tako proizvedene vinske mušice kojima dodatne oči rastu na kolenima, ili na antenama, prostom promenom jednog gena.

Mada ovakva stvorenja ne bi dugo preživela u prirodi, i nisu primer evolucije, ona jesu primer kako se oblik organizma može menjati kroz male modifikacije razvojnih gena. Proizvodnja krila od prednje šape dinosaurusa nije zahtevala ogromne izmene u genetskom kodu: naprotiv, male promene u regulatornim genima proizvode postepene promene u obliku i rastu kostiju, mišića i nerava - koordinisano.

Isto važi i za veliku većinu svih ostalih promena u toku evolucije životinja. Promene u osnovnoj biohemiji su veoma, veoma retke: najveći deo promena potrebnih da riba postane vodozemac, da vodozemac postane sisar, ili da sisar postane čovek je bazirana na promenama gena koji regulišu razvoj.

Važno je razumeti da su ovi geni evoluciono veoma stabilni. U razvoju vrste, gen koji određuje razvoj jedne strukture može postati osnova za dalju nadogradnju. Recimo, gen SEMA4A proizvodi signal na osnovu koga se usmerava rast određenih nervnih ćelija; ali ovaj isti signal su (evoluciono kasnije) počele da koriste i druge ćelije, u okviru razvoja određenih kostiju i imunog sistema. Ako SEM4A mutira tako da proizvede pozitivnu promenu u pravcu rasta nervnih ćelija, šansa je da će pritom efekti na razvoj kostiju i imunog sistema biti negativni. Otud, praktično bilo kakva mutacija biva eliminisana iz populacije, i pozitivni razvoji na jednom planu su onemogućeni negativnim razvojima na drugim.
Ovo nije apsolutna prepreka za evoluciju, koja može ovaj problem da zaobiđe. Ali ovo znači da se sama struktura uvreženih razvojnih gena veoma teško menja: pošto praktično sve promene dovode do eliminacije jedinke koja nosi promenjeni gen, jedina bića koja ostavljaju potomstvo su ona koja nose nepromenjenu verziju. Najosnovniji razvojni geni u okviru životinja su često ostali toliko nepromenjeni da su danas praktično jednaki kod sisara i insekata.

Lep primer za ovo je upravo gen za razvoj oka: naučni su uništili ovaj gen kod mušica, i dobili su slepe mušice. Ali onda su uzeli gen za razvoj oka iz miševa, ubacili ga u genom tih mušica - i oko mušice se razvilo potpuno normalno.
Dakle, isti gen koji kod miša dovodi do razvoja standardnog kičmenjačkog oka (koje je praktično isto kao i ljudsko), kod mušice može da pokrene nastanak mušičjeg kompozitnog oka (koje je sastavljeno od stotina odvojenih šestougaonih sočiva).

Genima kao što su ovi se bavi grana nauke poznata kao evoluciona razvojna biologija (engleski "evolutionary developmental biology", zbog čega je šire poznata po nadimku "Evo Devo"). No, zašto je reč "evoluciona" uključena u ovo ime?

Prvi razlog je nivo kompleksnosti razvojnih puteva u organizmu. Ako se jedan organizam posmatra individualno, veoma je teško razlučiti šta se i gde tačno događa u pojedinačnim ćelijama u toku razvoja. Ali ako se posmatra evolutivno nasleđe, možemo pojavu osobine da pratimo na genetskom nivou, i da ustanovimo koji geni su za nju odgovorni - i tako, možemo da prepoznamo koji geni kod čoveka vrše istu funkciju (i možda igraju ulogu u nekoj bolesti).
Na primer, određen broj ljudske dece se rađa svake godine sa anomalijom u građi srca: komora srca nije potpuno podeljena, već omogućava mešanje arterijske i venske krvi, što proizvodi razne probleme. Da bi ustanovili koji geni su odgovorni za ovaj razvoj, naučnici su se okrenuli vodozemcima (koji imau jednodelnu srčanu komoru), kornjačama (koji imaju delimično podeljenu komoru) i krokodilima (koji imaju potpunu podelu). Zajednički preci ove tri vrste su bili veoma srodni ranim sinapsidima, koji su preci svih sisara (pa samim tim i čoveka).
Koristeći evolutivne profile i analizirajući uporedan razvoj i genetsku aktivnost ćelija srca ovih životinja, naučnici su ubrzo identifikovali kontrolni gen po imenu Tbx5. Negativne mutacije u ovom genu, ili spoljni uticaji koji menjaju njegovu aktivnost, dovode do problema sa razvojem srca kod dece. Sada, na osnovu ove evolucione analize, može se početi sa razvojem ciljanih terapija usmerenih za sprečavanje i lečenje ovog čestog srčanog defekta.

Drugi razlog je evoluciona istorija ovih procesa. Da bi smo razumeli proces, moramo pre svega da razumemo početnu tačku i završnu tačku. Otud, recimo, da bi smo razumeli proces razvoja krila, moramo da razumemo njegovo evoluciono poreklo od šape dinosaurusa. U suprotnom, procesi koje posmatramo izgledaju potpuno arbitrarno i besmisleno.
Pogledajmo nekoliko konkretnih primera u kojima nasleđena osnova diktira dalje razvojne procese. Počnimo sa jednim čuvenim primerom:

Primer: Vrat i nervi žirafe. U fosilnom zapisu postoje tragovi nekoliko predačkih vrsta žirafida, od čijih potomaka danas imamo samo žirafe i okapije. No, za sada nismo našli fosile koji pokazuju kako se tačno razvio vrat današnjih žirafa: svakako imamo primere predaka čiji je vrat veoma dug u poređenju sa drugim srodnim vrstama, ali nedostaju prelazi između prosto dugog vrata, i ogromnog vrata kakav vidimo kod današnjih žirafa.

Nađeni su prelazni fosili vrata žirafe.
Nedugo nakon što je ovo poglavlje napisano, objavljeno je da je konačno nađen prelazni fosil žirafida, po dužini vrata na pola puta između prethodno poznatih fosila i modernih žirafa. Mada se zna da je fosil nađen, njegova naučna analiza još nije objavljena, zbog čega za sada ovaj tekst ostavljamo bez promene. Čim budu dostupni detaljniji podaci o novom fosilu, uključićemo ih u ovo objašnjenje.

Kako bez fosila možemo da proverimo da li su žirafe evoluirale? Pa, postoji nekoliko desetina načina, pre svega baziranih na genomici (kojom možemo da pokažemo da je genom današnjih žirafa kopija sa modifikacijama genoma okapija, i tako dalje kroz stablo nasleđa). Nezavisno, imamo paleobiogeografske dokaze, koji pokazuju nasleđe porodice žirafida u datom području. Ali povrh i preko toga, možemo pogledati razvoj vrata žirafe, i videti da li se on uklapa u evolucioni model.

Prva stvar koju možemo da ispitamo je struktura vrata. Svi sisari, od miševa do kitova, imaju sedam pršljenova u vratu. U fosilima predaka žirafe takođe vidimo sedam pršljenova. Ovo je lep primer fiksirane osobine u razvoju - pošto je razvoj kičme usko povezan sa razvojem mnogih drugih osobina, on se evolutivno jako teško može promeniti. Otud, ako se vrat žirafe razvio kroz nasleđe sa modifikacijom, možemo da očekujemo da ova osobina ostane nepromenjena. Pogledajmo sada kostur žirafe:

Crtež skeleta žirafe, Ričard Lajdeker. Adaptacija fotografije Patrika Žiroa (Patrick Giraud).

Današnje žirafe takođe imaju sedam pršljenova u vratu. Ovi pršljenovi pokazuju delimične adaptacije - recimo, veza između njih je prerasla u pun zglob koji omogućuje da se vrat fleksibilnije kreće u stranu. No, ograničen broj pršljenova ipak proizvodi čitav spektar problema, kao što vidimo na fotografiji žirafe koja pije: nezgrapna i ranjiva pozicija u kojoj se životinje nalaze kada god piju vodu ili pasu travu.
Dakle, ne vidimo nikakve promene namenjene izduženju vrata. Ne vidimo planirano građenu strukturu. Umesto toga, vidimo standardnu ugnježdenu hijerarhiju, malu promenu nasleđenih osobina.
Ovo je možda još lepše ilustrovano kroz jedan još stariji zaostatak evolucije: rekurentni laringijalni nerv. Pogledajmo malo evolucione istorije.

Pored svih napomena, vredi dodati da žirafin vrat u stvari nije neverovatno dugačak u poređenju sa veličinom njenog tela; nama vrat žirafe izgleda impresivno uglavnom zato što se radi o gigantskoj životinji. Mnoge druge vrste, na primer gerunuk, imaju proporcionalno dugačak vrat, koji nama izgleda kraće samo zato što je cela životinja mnogo manja.

Kod riba, razvoj prednjeg dela tela u velikom delu zavisi od signala koje šalju škržni lukovi. Kada se embrion ribe razvija, tkivo škrga se pojavljuje vrlo rano, i svaki njegov sloj šalje određene signalne molekule, na osnovu kojih se onda orjentišu ćelije drugih tkiva. Tako, na primer, peti škržni luk oslobađa signal pomoću koga se ćelije krvnih sudova navode i formiraju šesti arterijski luk (krvni sud koji prati škrge). Nerv koji kontroliše mišiće i osećaj petog škržnog luka raste iz korena mozga pravo ka svojoj meti, prateći isti signal:

Deo anatomije riba: peti škržni luk je prikazan kao plavi oval; šesti arterijski luk je prikazan crvenim; četvrta grana vagusa (kod kasnijih tetrapoda rekurentni laringijalni nerv) je prikazana zelenom bojom.

U toku dalje evolucije, ovo tkivo je zadržalo svoju važnost. Embrioni svih tetrapoda (reptila, ptica, sisara) prolaze kroz takozvani "faringula" stadijum u razvoju, kada se blizu glave embriona formiraju lučne strukture na osnovu kojih se orjentiše razvoj ostatka prednjeg dela tela.
Deo hrskavičavog tkiva koji kod riba postaje peti škržni luk, u telu sisara postaje larinks, deo grla koji je važan za pravilno disanje i pravilnu proizvodnju zvukova. Krvni sudovi koji kod riba postaju šesti arterijski luk, pritom, kod sisara formiraju važan srčani krvni sud, poznat kao "ductus arteriosus".

No, ovde imamo jedan mali, malecni problem. U toku evolucije sisara, srce je ostalo u okviru grudnog koša, dok su se glava i vrat izdužili. Međutim, onaj osnovni signalni sistem je ostao nepromenjen. On bi mogao da se promeni planski, ali evoluciono je njegova promena blokirana!

Uopšte, razvojni sistemi cele lobanje su dobrim delom nasleđeni od ribljih. Razvoj ljudskog grla, nosa i vilice kontrolišu isti sistemi koji proizvode škržne kosti kod riba. Ljudski embrion u toku svog razvoja prvo prati ovaj riblji program, proizvodi osnovna tkiva za proizvodnju škržnih kostiju (sa svim nervima i krvnim sudovima koji su za to potrebni), pa tek zatim te strukture menja u današnje prepoznatljive ljudske oblike.

Zašto? Razmislimo ovako: ako se desi mutacija zbog koje nerv izgubi sposobnost praćenja signala, on onda nikada neće stići do grla, i grlo neće funkcionisati kako treba. A ako se desi mutacija u signalnom sistemu koji navodi nerv, tako da se nerv sada kreće na drugačiji način, ta mutacija će istovremeno dovesti do deformacije srca i smrti od kardiovaskularnih problema. Otud, iako se struktura grla i tela drastično promenila, ovaj nerv nastavlja da prati isti signal i isti put ka svom cilju.

Ovo dovodi do situacije koju nalazimo kod svih tetrapoda, uključujući tu i čoveka. Rekurentni laringijalni nerv prati signal na osnovu koga silazi od korena mozga niz vrat sve do grudnog koša, zatim zaokreće uz srce oko aorte (i ductus arteriosusa, preostatka šestog arterijalnog luka), i onda se penje nazad uz vrat do larinksa.
Zbog praćenja signalnog puta koji je ostao kroz evoluciju još od riba, nepotrebna dužina ovog nerva je veliki problem za naše današnje hirurge (slučajno oštećenje ovog nerva u toku operacija na srcu, recimo, može da dovede do problema sa grlom i gubitka sposobnosti govora).
U vratu žirafe, ovo preuzima gigantske razmere: da bi povezao dve tačke udaljene samo nekoliko centimetara, rekurentni laringijalni nerv putuje više od šest metara.

Ovo je samo jedan trivijalan primer ovakvog genetskog ostatka; slični primeri nasleđenih osobina koje danas samo proizvode probleme se mogu naći kod svih živih bića.

No, može se reći da su ovo samo male i direktne stvari, ograničene na jednu sporednu osobinu. Pogledajmo jedan primer mnogo dubljeg i mnogo starijeg problema.

Primer: Evolucija bubrega. Osmotski pritisak je jedna od osnovnih činjenica fizike i biologije. Ako polupropustljivu membranu (kao što je ćelijska membrana životinja) stavimo između dve tečnosti sa različitim koncentracijama soli, dobićemo kretanje čestica. Čestice soli će se kretati iz slanije vode prema manje slanoj, dok će se voda kretati od manje slane ka više slanoj strani. Ovaj tok će se nastaviti dogod postoji ikakva razlika.

Koncentracija soli u ćelijskoj tečnosti je veoma važna za život. Da bi se procesi života mogli odigravati kako treba, potrebno je prisustvo natrijuma, kalijuma, hlorida, magnezijuma, kalcijuma, i mnogih drugih jona.
Za živa bića u moru, ovo nije problem. Morska voda sadrži sasvim dovoljnu količinu soli za održanje života, i sve što organizam treba da uradi je da dopusti ovim solima da se kreću iz okolne vode u njegovo telo. Praktično svi morski beskičmenjaci na svetu žive na ovaj način: njihove telesne i ćelijske tečnosti sadrže istu količinu soli kao i okolna morska voda.

Životinje u slatkoj vodi, međutim, imaju ozbiljan problem. Da bi mogle da uzimaju kiseonik iz vode, one moraju da drže svoje propustljive škrge u stalnom kontaktu sa okolnom tečnošću, u kojoj ima mnogo manje soli nego u telu. Otud, po pravilima osmoze, kako kiseonik ulazi u telo ribe kroz škrge, istovremeno u telo ulazi i okolna voda dok dragocene soli izlaze iz tela. Rezultat ovoga je da slatkovodne životinje nikada ne piju vodu, uvek traže izvore soli i minerala u svojoj ishrani, i dobar deo energije troše na neprestano pumpanje minerala i soli nazad u ćelije.

No, pored ovoga, one moraju da izbace iz tela suvišnu apsorbovanu vodu. One ovo čine u vidu urina, u kome istovremeno izbacuju i rastvorljive otpadne materije. Za ovu funkciju, evoluirali su posebni organi, bubrezi, koji troše značajnu količinu energije da iz tela (suprotno osmotskom pritisku) ispumpaju što više vode mogu, proizvodeći veoma redak urin.
Mada je ovo veoma značajan selektivni problem za slatkovodne organizme, on je takođe univerzalan: sve slatkovodne životinje (crvi, anelidi, insekti, ribe, vodozemci...) imaju isti problem, i moraju da ulažu istu količinu energije u ovo. Obratimo sada pažnju na dve specifične stvari.
Prvo, slatkovodni kičmenjaci su evoluirali bubrege specijalizovane za proizvodnju velikih količina veoma razređenog urina (da bi iz tela izbacili što više vode, i što manje soli), što zahteva aktivno pumpanje soli prema unutrašnjosti tela (slatkovodni beskičmenjaci koriste sličan sistem, ali kroz drugačije sisteme organa).
Drugo, velika koncentracija soli u unutrašnjosti tela znači da se ta so brže gubi, i da neželjena voda većom brzinom ulazi u telo. Iz ovog razloga, slatkovodni kičmenjaci su evoluirali način života koji zahteva minimum soli - njihova ćelijska koncentracija soli je otprilike jedna trećina koncentracije koju nalazimo u morskoj vodi.

Ovo nas dovodi do ključne stvari: kičmenjaci sa lobanjom (takozvani kranijati) su evoluirali u slatkoj vodi, što znači da su evoluirali ovaj sistem bubrega, i nižu količinu soli u ćelijama. Povrh toga, nakon što su se ove osobine razvojno ustalile, one nisu mogle prosto da se uklone - što znači da su ove osobine zatim nasledili svi njihovi potomci. Time dolazimo do veoma zanimljive situacije koju vidimo danas.

Naime, nakon što su se kičmenjaci iz slatke vode vratili u more, naišli su na suprotan problem. Odjednom, njihove ćelije su sadržale mnogo manje soli nego okolna voda. Znači, so stalno ulazi u njihovo telo, a pritom neprestano gube vodu! Da bi kompenzovale za ovo, morski kičmenjaci neprestano piju, i moraju da iz tela izbace što manju količinu što koncentrisanije tečnosti. Za ovo, potrebni su im sistemi koji pumpaju so iz tela napolje, obrnuto od slatkovodnih kičmenjaka. No, ovde nalazimo prvu zanimljivu stvar: njihovi bubrezi nisu napravljeni da rade ono što treba. Umesto toga, oni su nasledili bubrege slatkovodnih kičmenjaka, koji i dalje pumpaju so unutra i vodu napolje, i koji time proizvode urin koji je manje koncentrisan od okolne morske vode. Da bi kompenzovali za gubitak vode, ove životinje aktivno troše energiju pumpajući vodu nazad u telo kroz škrge, i pumpajući so napolje. Sve današnje morske ribe pate od ovog problema!

Povrh ovoga, imamo dodatnu komplikaciju sa tetrapodima (vodozemci, reptili, ptice, sisari...). Sve ove životinje su takođe nasledile unutrašnju koncentraciju soli od svojih slatkovodnih predaka, tj. otprilike 1/3 koncentracije prisutne u morskoj vodi. One takođe (uključujući tu i čoveka) i dalje nose isti osnovni dizajn: bubrege koji pumpaju razređenu vodu iz tela, i troše energiju da zadrže što više soli u telu. Naša fiziologija je napravljena za život u slatkoj vodi.
Pošto ove životinje ne dišu kroz škrge, one nemaju isti problem kao slatkovodne ribe, i ne moraju da se brinu oko suvišne vode koja ulazi u telo, ili dragocene soli koja izlazi. Ali one imaju jedan drugi problem: kroz disanje i kroz izbacivanje retkog urina, one gube velike količine vode, a zadržavaju velike količine soli u telu. Otud, svi tetrapodi moraju neprestano da nekako unose vodu u organizam, i moraju da nekako izbace višak soli.

Vodozemci nikada nisu prevazišli ovaj problem, i do dan danas žive isključivo u slatkovodnoj sredini (postoji samo jedan izuzetak, koji je evoluirao veoma specifične žlezde, i na osnovu toga može da živi u delimično slanoj vodi). Reptili i praktično sve ptice takođe ni dan danas ne mogu da proizvedu koncentrisani urin, već koriste posebne žlezde u očima i nosu, kroz koje izbacuju suvišnu so iz krvi (ove žlezde takođe nisu potpuno nova stvar, već su adaptacije prethodno postojećih suznih i pljuvačnih žlezda).
Sisari su evoluirali drugačije rešenje, okrećući nasleđene bubrežne pumpe u specijalnu petlju (takozvana Henleova petlja), u kojoj se naizmeničnim pumpanjem i ispumpavanjem soli proizvodi koncentrisani urin. Ptice-pevačice (Passeriformes) su nezavisno evoluirale strukturalno i razvojno drugačiji pristup koji dovodi do istog konačnog rešenja.

Ova potpuno nepotrebna dvostruka petlja je primer štetnog evolucionog nasleđa: deo strukture tela koje se ne možemo otarasiti, i koja čini naše bubrege mnogo osetljivijim nego što bi inače bili.

Primer: Ljudsko telo. Ljudsko telo sadrži mnogobrojne zaostatke evolucije.
Recimo, Kičma se završava nizom stopljenih repnih vertebri, sve sa neupotrebljivim mišićem za pokretanje tog nepostojećeg repa (extensor coccygis). Ušne školjke su opremljene sa po tri mišića za pokretanje ušiju - i sva tri mišića su i dalje prokrvljena i imaju svoje nerve, iako su potpuno nemoćni da pokrenu ljudsko uho. Ljudska vilica je postala smanjena kroz evoluciju, ali geni za broj zuba se još nisu adaptirali, zbog čega većina nas ima bolne, urasle umnjake koje moramo da vadimo (ili da se sa njima patimo celog života).
Evolucija disajnog puta od jednjaka čini da svi tetrapodi imaju rizik da im hrana zapadne u disajne kanale; ali ljudska evolucija govora je dovela do produbljenja larinksa, zbog čega smo mi posebno osetljivi na ovaj problem; na hiljade ljudi, većinom dece, umiru svake godine kroz davljenje hranom.

Možemo ovako nastaviti još dugo, ali za kraj ovog teksta, koncentrišimo se samo na posledice jedne nedavne adaptacije koja svima nama mnogo znači: uspravan položaj ljudskog tela. Isto kao i sa svim drugim osobinama svih drugih vrsta, naše telo nije napravljeno da bude uspravno, već je adaptirano iz prethodnog pognutog položaja kakav i dalje vidimo kod današnjih šimpanzi. Ovo se može videti na mnogo različitih osobina (i još jasnije u razvojnoj sekvenci), iz kojih ćemo se koncetrisati na tri:

1. Ljudska leđa. U fosilima ljudskih predaka možemo da vidimo kako se kičma postepeno ispravljala, i kako se karlica razvijala u skladu sa sve uspravnijim i uspravnijim položajem tela. No, isto kao sa "Baha Buba" primerom iz prethodnih poglavlja, adaptacija postojećeg oblika nikada ne može da bude onoliko dobra kao proizvodnja novog. Pošto su naša leđa samo adaptacija leđa prilagođenih za četvoronožni hod, ona nose mnoge zaostatke iz tog perioda, među kojima je i pelvis nagnut unapred. Zbog ovakvih stvari, ona su inherentno slaba i loše prenose sile koje nastaju u toku uspravnog hoda. Rezultat je da preko trećine čovečanstva pati od bolova u leđima, i da jedno nepažljivo dizanje tereta veće težine može dovesti do ozbiljne povrede leđa. Dodatni rezultat je smanjena fizička snaga; odrasli šimpanza može lako odraslom čoveku da iščupa ruku iz ramena, dok čovek tako nešto nikada ne bi mogao da učini šimpanzi. Uspravni hod koji nam je omogućio slobodne šake i korišćenje alatki ima svoju evolucionu cenu.

2. Sinusi. Delimično zbog smanjenja ljudskog lica, i delimično zbog rasta mozga, ljudski nosni sinusi su posebno tesno stisnuti. Ovo stiska kanale kojima se oni prazne, i usporava pražnjenje nagomilanih otpadaka. Povrh toga, kanal sfenoidnog sinusa je zbog ugnježdene hijerarhije razvoja okrenut - uvis. Zbog ovakvog slabog pražnjenja, bakterije se slobodno množe u sinusnoj sluzi i tečnosti, zbog čega mnogi od nas pate od čestih sinusnih infekcija i bolesti.

3. Trudnoća. Možda vizuelno najbolji primer efekata uspravljanja na ljudsku fiziologiju je raspored stomaka žene. Pogledajmo presek kroz donji abdomen ženskog tela:

Raspored i građa organa je nasleđena kroz ugnježdenu hijerarhiju. No, posledice su velike. U kom pravcu leži težina deteta u materici tokom trudnoće? Pa, uporedimo: na donjoj slici označimo veličinu materice u toku trudnoće plavom isprekidanom linijom. Kod četvoronožnih životinja, kojima je stomak paralelan sa zemljom, gravitacija vuče dete u pravcu zelene strelice. Kod uspravnog čoveka, težina ide prema karlici (crvene strelice):

Rezultat je da materica u toku cele trudnoće "sedi" na bešici i rektumu, sa posledicama koje su poznate svim trudnicama (i njihovim muževima). Zbog ovakvog rasporeda organa, trudnoća često proizvodi i dugotrajne posledice po zdravlje žene. No, ovaj raspored se ustalio kroz stotine miliona godina evolucije, i zadnjih par miliona godina uspravnog hoda nisu dovoljni da ga značajno promene...

Ovo su samo neki lakše objašnjivi primeri tragova i nuzefekata evolucije. Prava i potpuna slika postaje vidljiva tek sa stanovišta biohemije i genetike, kada se na molekularnom i ćelijskom nivou posmatra razvoj organizama, i kada se jasno vidi kako nasleđene osobine ograničavaju razvoj budućih. No, nadamo se da su prethodni primeri dovoljni da se stekne makar opšta ideja ove linije dokaza.

Za kraj, u sledećem, zadnjem poglavlju, pogledaćemo šta nam sva prethodna govore o prirodi i razvoju živog sveta na našoj planeti.

10. Zakoni prirode ili slučajna konfluenca dokaza?

Mnogi ljudi odbijaju da prihvate ideju evolucije, pošto misle da evolucija znači razvoj života kroz "čisti slučaj". Ovo je potpuno razumljivo, pošto se život na Zemlji zaista i nije razvio slučajem. Kao što prethodna poglavlja pokazuju, razvojem života upravljaju neumitni zakoni prirode - isti zakoni koji kontrolišu kretanje planeta, fuziju u zvezdama, isparavanje i kondenzaciju vode, i sve ostale procese koji postoje u prirodi.

Teorija evolucije je naučna teorija koja sadrži u sebi sve informacije i podatke koje smo skupili o živom svetu i njegovoj istoriji. Količina tih informacija je ogromna: na prethodnim stranicama je dat samo jedan veoma opšti uvid u jednu mrvicu izabranu sa planine činjenica, koncentrisan na one primere koje je najlakše objasniti bez predubokog ulaženja u stručni žargon, i u tekstu koji je ograničen na samo nekoliko stranica. U svakoj pomenutoj kategoriji dokaza, postoje mnogobrojne knjige sa hiljadama dodatnih primera.
Čitave kategorije dokaza nisu čak ni pomenute - recimo, biogeografski dokazi (koji pokazuju da se kasnije vrste životinja razvijaju u lokalnim ekosistemima od onih životinja koje su tu prethodno bile prisutne; fosili predaka kengura, recimo, se mogu naći samo u Australiji, gde danas žive njihovi potomci), ili ekološki dokazi (pomeranje oblasti fosila određenih vrsta paralelno sa klimatskim promenama; podela okeanskih vrsta nakon nastanka prepreka poput istmusa Paname; itd.).

Svi ovi dokazi nas stavljaju pred jedno veliko pitanje: da li je razumno verovati da su se svi ti dokazi skupili na gomilu...pa, slučajno?

Svaki pojedinačni dokaz može biti pogrešan. Recimo, možda je neki specifičan fosil u stvari ostatak nekakve deformisane životinje. Možda smo pogrešno uporedili sekvencu nekog određenog gena. Pojedinačno, nijedan dokaz evolucije nije dovoljan za njenu potvrdu.

Ali apsolutno je nemoguće da svi ovi dokazi ISTOVREMENO budu netačni. Ugnježdena hijerarhija života, genetsko nasleđe, tragovi evolucije u svim aspektima života, fosilni zapis u kome se vidi postepen nastanak vrsta i oblika...svi tragovi koje smo do sada našli nam ukupno ukazuju da se život u prošlosti razvijao kroz iste procese koje danas uživo posmatramo u prirodi.

Potrebna bi bila fantastično nemoguća šansa - slučajno poklapanje miliona nezavisnih činjenica, milioni slučajnih grešaka koje slučajno proizvode apsolutno isti rezultat na stotinama hiljada uzoraka - da se dobije ovolika količina različitih dokaza u korist iste teze, a da pritom ta teza bude pogrešna.
U nauci, nijedna teorija nikada ne prestaje da bude predmet daljih ispitivanja. Teorija evolucije je predmet rada stotina hiljada naučnika u svetu, i detalji će se dalje razjašnjavati kako budemo nalazili sve više i više daljih dokaza. Ali opšta činjenica evolucije: da je život evoluirao od male grupe početnih zajedničkih predaka (ili možda čak i jedne jedine početne žive ćelije) je danas pokazana van svake razumne sumnje.

Inti

Završna napomena

Davno je rečeno, "znanje je moć" - a kao što je takođe odvajkada poznato, svaka moć se može zloupotrebiti. Vatrom se može skuvati ručak, ili nekome zapaliti kuća. Čelik se može upotrebiti da se napravi bolji plug, ili da se iskuje bolji mač. Isto važi i za teoriju evolucije, koju su mnogi pokušali da zloupotrebe u razne svrhe. Otud, ovaj tekst ćemo završiti jednom generalnom napomenom za ljude koji su pročitali prethodni tekst, razumeli ga, i koji se sada pitaju šta to znači za njihov svakodnevni život.
Odgovor je komplikovan. Sa jedne strane, besmisleno je pitati "šta evolucija znači za smisao života?" ili "šta ona znači za poziciju čoveka u svetu?" Odgovor na ovakva pitanja je "ništa": mi smo ono što jesmo, bez obzira kako smo nastali. Mi imamo iste obaveze prema ljudima oko sebe, i isti razum kao i pre nego što smo razumeli evoluciju.
Teorija evolucije je deo nauke, objašnjenje funkcionisanja jednog dela materijalnog univerzuma u kome živimo; ona nije direktiva za moralno ponašanje, niti nam diktira pravac u kome našu civilizaciju treba okrenuti.

ZachT

Ali sa druge strane, evolucija nam svakako daje šansu za mnogo širi pogled na svet, pogled koji je deo šire perspektive koju nam daje cela naša nauka: da je univerzum jedna celovita, povezana stvar.

Podaci koje trenutno imamo nam govore da je univerzum pre oko 13.7 milijardi godina bio veoma mali, veoma vreo, i veoma gust - i da se iz tog oblika odjednom proširio, u događaju koga zovemo "Veliki Prasak." Prateći osnovne zakone univerzuma, time oslobođena energija se sažela u elektrone i protone, koji su se zatim povezali u atome vodonika. Taj vodonik je gravitacija povukla u prve zvezde, koje su u svom srcu vršile fuziju, stvarajući sve ostale elemente. Po istim pravilima i zakonima koji vladaju svime ostalim, ove zvezde su zatim eksplodirale u supernovama, šireći nove elemente kroz univerzum.
Ova zvezdana tvar se pomešala sa preostalim vodonikom, i usled gravitacije, opet kolapsirala u nove zvezde i planete. Na makar jednoj od tih planeta je nastao život.
I iz tog skromnog početka, i dalje prateći iste osnovne zakone, život je rastao i evoluirao. Mnoge katastrofe su se dešavale, uništavajući veliki deo živih bića; ali žilav, otporan i promenjiv, život je nastavio da se razvija.

Sve dok nije proizveo samosvesna bića koja su sposobna da pogledaju u nebesa, da se zapitaju kako je sve to počelo, i da pokušaju da odgonetnu zagonetku svog nastanka.

Teorija evolucije je deo slike koja stavlja čoveka u kontekst prirode. Mi smo mali, ranjivi, krhki - ali istovremeno, mi smo sačinjeni od zvezdane tvari, sposobni da uvidimo istoriju sveta, i sposobni da planiramo njegovu budućnost.

Tommy Hansen

Kakva će biti naša odluka? Ceo svet, svi naši rođaci, od ajkula do slonova, od meduza do medveda, od pčela do hrastova - svi čekaju da vide kakvu ćemo budućnost izabrati. Kao deo ljudske rase, čitaoci ovog teksta imaju svoj udeo u toj odluci - i možemo se nadati da će ta odluka biti mudra.

Miloš Babić, Arizona, 15. februar 2010.

Serguei S. Dukachev

Evolucija Čoveka

I Uvod

Teorija evolucije povezuje sav živi svet u jednu veliku celinu. Najpre pomoću uporedne biologije, zatim preko fosila, a danas posredstvom genetskih analiza, razvojne biologije, biogeografije, geohemije, i mnogih drugih grana - naučnici proučavaju nastanak naše vrste počev od jednoćelijskih organizama, istražujući grananje drveta života i tražeći mesta gde su se prapreci raznih vrsta rastali...
Za mnoge ljude evolucija je fantastična ideja, pomoću koje se može sagledati povezanost svega što postoji, i na osnovu koje se može uočiti čovekovo mesto u opštoj shemi postojanja. Za druge, nažalost, ovo je uvreda - kako iko može da tvrdi da je čovek nastao od majmuna? Ovo pitanje se često koristi kao ključni argument u preziru prema nauci i često se može čuti kako kreacionisti nazivaju teoriju evolucije “majmunskom teorijom” ili kako same naučnike nazivaju majmunima.
Ova reakcija je pogotovo zanimljiva kada se uzme u obzir da osnovna tvrdnja nije tačna: ljudi ne potiču od majmuna, i teorija evolucije to ne tvrdi. Evolucija čoveka je mnogo složenija, zanimljivija i duža priča nego što mnogi ljudi misle.
Veliki deo ove teme je obrađen u tekstu o prelaznim fosilima, koji objašnjava razvoj života od jednoćelijskog do višećelijskog, nastanak i razvoj životinja, od riba, preko vodozemaca, amniota, sinapsida...sve do današnjih sisara i primata. Dodatna perspektiva je data u opisu ugnježdene hijerarhije ljudske vrste. Cilj ovog teksta je da obradi jedan poseban završni deo evolucione istorije ljudske vrste: razvoj hominina u moderne ljude.
Pre nego što počnemo da, korak po korak, razmatramo poznate podatke o evoluciji čoveka, objasnićemo nekoliko osnovnih pojmova o fosilima i paleontologiji i dati pregled opšteg toka razvoja koji je doveo do modernih ljudi. Nakon ovoga, pozabavićemo se svakom glavnom vrstom na putu do modernog čoveka; i konačno, vratićemo se na još jedan opšti pregled, da povežemo sve delove u celinu.

a) Fosili

Autori ove e-knjige se zahvaljuju profesoru Denisu O’Nilu iz Palomar koledža na velikodušnoj dozvoli da ovde upotrebimo mnoge od njegovih slika i primera. Za analizu evolucije hominina sa stanovišta fizičke antropologije, čitaocima koji znaju engleski jezik iskreno preporučujemo njegov sajt na adresi: http://anthro.palomar.edu/tutorials/

Kosti sporije trunu nego ostatak tela, pa mnogi ljudi misle da kosti traju jako dugo; istina je, međutim, da se pod uobičajenim uslovima kosti potpuno raspadnu u roku od nekoliko godina. U suvim područjima ovo može trajati duže, a u slučaju kada su kosti zaklonjene i potpuno izolovane od vode (recimo, u kamenom sarkofagu), one mogu trajati hiljadama, pa i desetinama hiljada godina. Neke kosti naših predaka su očuvane upravo na ovaj način, što omogućava njihovu detaljnu analizu. Recimo, neke kosti Neandertalaca su tako dobro očuvane, da su naučnici iz njih uspeli da izdvoje DNK i da na osnovu poređenja sa uzorkom DNK modernog čoveka obore teoriju po kojoj su se Neandertalci stopili sa modernim ljudima.

Definišimo dve važne reči ovde: Hominidi su grupa koja uključuje orangutane, gorile, šimpanze, bonobo i ljude. Hominini su podgrupa hominida, potomci jedne predačke vrste koja se podelila pre šest miliona godina; u hominine spadaju šimpanze, bonobo, svi izumrli preci čoveka, i današnji ljudi. Kako i zašto su ove grupacije napravljene je objašnjeno u tekstu o ugnježdenoj hijerarhiji čoveka, a delom i u sedmom poglavlju uvoda u evoluciju.

Ipak, kosti stare više od nekoliko desetina hiljada godina počinju da se raspadaju same od sebe čak i u potpuno suvim uslovima i ubrzo se pretvore u prah. Jedini poznati način na koji ove stare kosti mogu biti očuvane jeste proces fosilizacije. U ovom procesu, duboko zakopane kosti bivaju mineralizovane: proteini kostiju bivaju zamenjeni neorganskim mineralima, koji tokom kristalizacije zauzimaju prostor u kome se nalazila kost. Ovim fosil doslovno postaje parče kamena u obliku kosti. Fosili se datiraju pre svega radiometrijskim metodama; kombinacija tri metoda radiodatiranja daje datum fosilizacije na osnovu koga se može odrediti u kom periodu je fosilizovano biće živelo.
Arheologija nalaza je takođe važna. Ako su fosili nađeni u istom sloju kao i ostaci vatre, recimo, ili ostaci kamenog oruđa, ti predmeti se takođe mogu datirati i na osnovu njih se može nešto naučiti o kulturi naših predaka i načinu njihovog života.

Mnogi kreacionistički tekstovi tvrde da radiodatiranje ne proizvodi dobre rezultate. Odgovor na te tvrdnje možete naći ovde

Zatim, tu je morfološka analiza. Oblik i položaj kostiju, oblik lobanje, zapremina mozga, i mnogi drugi parametri pažljivo se mere i interpretiraju. Na osnovu ovih merenja se uspostavljaju parametri: kako je naš predak hodao, kakvo mu je bilo držanje tela, kako je izgledalo lice, itd.
Konačno, na osnovu datiranja, morfologije i arheoloških nalaza, naučnici pokušavaju da reše zagonetku čovekovog nastanka. Ovaj posao je veoma težak i neizvestan, mada je danas mnogo lakši nego što je bio pre pedeset godina. Masa novih fosilnih nalaza, kao i unapređene, preciznije metode datiranja i analize organskih ostataka, omogućili su značajan napredak...

b) Prvi pogled na stablo razvoja čoveka

Pre nego što počnemo da se bavimo pregledom pojedinačnih vrsta i da sistematizujemo koja vrsta je postojala u kom periodu vremena, vredi pogledati par slika. Prvo, pogledajmo kakva je tačno veza između ljudi i ostalih primata:

Kao što se može videti, stablo ljudske vrste je veoma razgranato i ne nalikuje direktnoj liniji koja vodi od majmuna do modernog čoveka. Za opis celog stabla bilo bi potrebno napisati nekoliko knjiga; u okviru ovog teksta, usredsredićemo se na poslednji deo grananja, koji sadrži tri generalne grupe.
Prvu grupu čine Ardipithecus i njegovi rođaci, o kojima ne znamo skoro ništa osim da su postojali. Drugu grupu čine sami Australopitekusi, što uključuje i jednu grupu njihovih predaka, Parantropuse. Treću grupu čini genus Homo, koji obuhvata naše neposredne pretke, praljude koji su govorili jedni sa drugima i koristili alatke u svojoj borbi za opstanak.
Iz ove slike, međutim, stvari i dalje izgledaju mnogo jednostavnije nego što jesu - čini se kao da su nam majmuni “iza ćoška”. Zato bi bilo dobro da pogledamo još jednu sliku na kojoj se vidi raspored fosila pomenute tri grupe kroz vreme:

(Slika adaptirana iz teksta Džima Folija o evoluciji hominida, koga možete videti ovde.)

Treba imati u vidu da ova slika ne pokazuje koja vrsta iz koje sledi, već samo starost fosila, i njihove najosnovnije osobine. Pogledajmo sada detaljno ove fosile, idući od najstarijih prema najnovijima...

II Magloviti početak

Naučnici danas raspolažu značajnim brojem veoma potpunih fosila gotovo svih koraka našeg razvoja od prvih Australopitekusa do danas. Vredi pokazati, međutim, šta se može zaključiti i iz nepotpunih fosila: malo informacije nije isto što i potpuni nedostatak informacija. Počnimo od tri fosila koji se nalaze u najranijem periodu ljudske evolucije:
Prvi je Sahelanthropus tchadensis, koji nam je poznat na osnovu jedne lobanje i nekoliko delimičnih vilica i zuba, starih između šest i sedam miliona godina (fosil je pronađen 2002. godine). Lobanja je tipična za hominine, sa malim mozgom od oko 350 kubnih centimetara (ljudski mozak ima prosečnu zapreminu od oko 1500 cm^3), i mnogim drugim osobinama koje su očigledno homininske. Ali tu je i nekoliko osobina tipičnih za ljudske lobanje, uključujući i daleko manje očnjake nego što je uobičajeno za majmune.
Drugi je Orrorin tugenensis (pronađen 2001.), star šest miliona godina. Sve što imamo od ove vrste jesu delovi kostiju ruke i nogu, kao i ostaci donje vilice. Iako je i dalje očigledno veoma srodan šimpanzi, Ororin je imao zube slične čovekovim, a kosti nogu ukazuju da je, makar deo vremena, hodao na dve umesto na četiri noge.
Treći je Ardipithecus kaddaba, fosil koji se sastoji od nekoliko delića kostiju vilice, nekoliko zuba, i delova ramena i kičme. Ove kosti takođe spadaju u kategoriju "veoma slične početnim homininima, ali sa nekim ljudskim osobinama."

Dakle, parčići kostiju, dovoljni da se može videti da se radi o tri različite vrste, i da se vide neke sličnosti, ali...šta to u stvari znači? Pre nego što odgovorimo na ovo pitanje, pogledajmo još jedan korak:

U nešto kasnijim slojevima od onog u kome su nađeni bledi tragovi Ardipithecus kaddaba, nađena je grupa od nekoliko fosila jedne veoma slične vrste (toliko slične da se verovatno radi o direktnom potomku). Nazvana Ardipithecus ramidus i stara oko 4,6 miliona godina, ova vrsta je ostavila tragove koji uključuju i jedan danas čuveni fosil: Ardi, oko 45% kompletan skelet prelaznog hominina.
Cifra od 45% može izgledati mala, dok ne uzmemo u obzir simetriju tela. Recimo, ako imamo kosti leve noge, ali ne i desne, to smanjuje kompletnost fosila. Ali pošto iz drugih fosila iste vrste (pored Ardija, imamo delimične ostatke još devet pripadnika iste vrste) znamo da su leva i desna noga bile sastavljene od istih kostiju, na osnovu leve noge možemo rekonstruisati desnu.
Ardi je imao stopalo sa pokretnim palcem, kojim je mogao da se hvata za grane drveća kao i današnje šimpanze. Međutim, ovo stopale je bilo delimično adaptirano uspravnom hodu, kao i ostale kosti nogu i pelvisa. Ardi je bio stvorenje koje se kretalo na četiri noge u drveću, ali na dve noge po ravnom tlu.

Šta sada naučnici mogu da zaključe iz svega prethodnog?
Pre svega, na osnovu ovih ostataka mi znamo da je pre šest miliona godina u centralnoj Africi postojalo više različitih vrsta hominina. Pošto imamo fizičke dokaze tog postojanja, njihove kosti, ovo je bezpogovorna činjenica.
Povrh toga, iz ovih kostiju jasno vidimo da su neka od ovih bića dobar deo života provela hodajući na dve noge. A iz poređenja kostiju Ororina i Ardija, vidimo da se ova sposobnost hoda razvijala i postajala sve bolja i bolja kroz vreme.
Ovo je sve što možemo da kažemo sa potpunom sigurnošću. Ali mada se radi o samo dve jasne informacije, one uopšte nisu beznačajne kada ih uklopimo u ono što sledi. Jer, pogledajmo sada šta se može naučiti kada posedujemo više kompletnih fosila...

III Australopithecus i Paranthropus

Australopitekusi obuhvataju više vrsta, od kojih je jedna i A. afarensis, naš najverovatniji davni predak. Pogledajmo za trenutak stablo razvoja Australopitekusa, i njihovih izumrlih potomaka, Parantropusa:

Australopithecus anamensis je najslabije poznat od svih Australopitekusa. Imamo samo devet nekompletnih fosila starih oko četiri miliona godina, uglavnom kostiju nogu – dovoljno da znamo da to veoma primitivan Australopitekus, da je reč o dvonožcu, i da su zubi slični ljudskim. Ali ovo nije dovoljno da izvučemo dublje zaključke.
Prava priča počinje sa Australopithecus afarensis, koji je najverovatnije među našim direktnim precima. Ova vrsta nam je poznata iz više desetina nalaza, uključujući nekoliko više od 90% kompletnih fosila, među kojima se nalazi čuvena “Lusi” – preko 70% kompletan skelet ženke A. afarensis.
Mada su kreacionisti više godina tvrdili da se zbog Lusinih nepotpunih nogu ne može znati da li je A. afarensis hodao na dve noge, dalji nalazi (pogotovo fosili nađeni u Hadaru, Etiopija) definitivno su potvrdili da su ovi rani Australopitekusi hodali na dve noge.
Lice afarensisa imalo je izbačenu vilicu, sličnu vilici šimpanze. Zubi su bili veoma slični ljudskim, sa mnogo manjim očnjacima nego kod ranijih primeraka. Karlica je prilagođena hodanju, a oblik femura (butne kosti) je takav da bi četvoronožno hodanje bilo veoma neprijatno za afarensise.
Zapremina lobanje afarensisa je približno ista zapremini lobanje šimpanze i malo je verovatno da je afarensis bio znatno inteligentniji. Zašto je tako naizgled sporedan detalj, poput hodanja na dve noge, doveo do razvoja tako kardinalnog svojstva kao što je inteligencija? Svi viši primati imaju ruke kojima mogu da hvataju i drže predmete; međutim, upotreba ruku je veoma ograničena, pošto viši primati ne mogu da efikasno koriste ruke u pokretu – čim treba da potrči, šimpanza, recimo, mora da koristi svoje ruke za odupiranje i ravnotežu. Uspravni hod je dozvolio Australopitekusima da drže stvari u rukama dok hodaju, što im je omogućilo da razviju alatke koje su mogli da prenose sa mesta na mesto, da drže u rukama oružje za lov, i da mnogo svrsishodnije koriste tragove inteligencije koju su imali. Vrlo je verovatno da je upravo ovaj napredak bio ključan u razvoju razuma kasnijih potomaka afarensisa.
Neki kreacionisti i danas insistiraju da je A. afarensis samo izumrla vrsta majmuna. Takvima preporučujemo da pogledaju skelet prikazan na slici, koji pokazuje afarensisa u hodu. Mada još ne čovek po razumu, afarensis je već hodao kao čovek, uspravno...
Od otkrića potpunih skeleta do danas, urađeno je više rekonstrukcija izgleda afarensisa, od kojih je jedna prikazana ovde. Pri posmatranju ovakvih rekonstrukcija treba imati u vidu da je opšti izgled (pogotovo izgled vilice i očiju) verovatno tačan, ali da su mnogi detalji (boja kože, dlakavost) puko nagađanje.
U savršenom primeru prelaznih fosila, afarensisa je nasledila mnogo razvijenija vrsta poznata kao Australopithecus africanus. Paleontolozi su dugo pretpostavljali da je afarensis bio direktni predak čoveka; međutim, noviji dokazi pokazuju da je afrikanus nasledio afarensisa, i da se negde kod afrikanusa (ili iz neke grupe između afarensisa i afrikanusa) desio veliki razlaz ljudske vrste. Sa jedne strane su se odvojili Paranthropusi, sa druge strane se odvojio genus Homo, čovek.
Veza između vrsta se možda najlakše može videti ako uporedimo stopala i karlice šimpanze, afrikanusa, i modernog čoveka (Homo sapiens):

Još zanimljivije je poređenje lobanja afarensisa, afrikanusa i modernog čoveka:

Kao što se može primetiti, lobanja je još uvek daleko od ljudske. Zapremina mozga je suviše mala, a kao što se vidi na lobanji Taung deteta (više od 90% kompletnog skeleta bebe afrikanusa) očnjaci su još uvek bili šiljati. Ali, oblik lobanje je već počeo da se menja i povećava, prateći rastuću inteligenciju Australopitekusa.
Ovde je počela da se događa još jedna promena. Mužjaci većine primata mnogo su veći od ženki, što je bio slučaj i kod afarensisa (prosečna težina mužjaka afarensisa je bila oko 45 kg, prosečna težina ženke oko 29 kg). Kod afrikanusa, ova razlika počinje polako da se smanjuje – prosečan mužjak afrikanusa je bio težak oko 41 kg, prosečna težina ženke je bila oko 30 kg.
Pre nego što pređemo na naše skorije i bliže rođake iz genusa Homo, trebalo bi makar baciti brz pogled na Parantropuse, granu "uspravno hodajućih šimpanzi" koja je izumrla pre otprilike milion godina...
Najranija i najmisterioznija vrsta Parantropusa je Paranthropus aethiopicus, od koje nam je ostala jedna delimična lobanja i nekoliko parcijalnih fosila. Zbog nedostatka podataka, nije sigurno da li je aethiopicus bio predak kasnije vrste Paranthropus robustus, ili je ona nastala direktno od afrikanusa. Veoma je verovatno, međutim, da je treća vrsta Parantropusa, Paranthropus boisei, nastala od aethiopicusa.
Svi Parantropusi imaju neke zajedničke osobine: debela i čvrsto građena lobanja sa tipičnom koščatom “krestom” na vrhu, kao i masivna vilica sa velikim i snažnim zubima. Zapremina mozga je malo veća nego kod ranijih Australopitekusa, i neki arheološki nalazi pokazuju da je vrlo verovatno da su Parantropusi koristili slomljene kosti kao alatke za kopanje.

IV Rani Homo

Pre oko 2.3 miliona godina, jedna grupa australopitekusa je napravila veliki skok u tehnologiji: umesto korišćenja kostiju ili kamenja koje bi uspeli da nađu, pripadnici ove grupe su počeli da sami proizvode svoje alatke.
Proizvodnja alata podrazumeva sposobnost planiranja: neke grupe današnjih šimpanzi umeju da, kada nađu mravinjak, na brzinu od grane naprave prostu alatku za izvlačenje mrava iz njihovih podzemnih tunela. Međutim, nikada nije viđen nijedan šimpanza kako pravi takve alatke unapred, spremajući se za lov.
Prva grupa praljudi koja je postigla ovaj napredak smatra se pravim početkom genusa Homo, istinskim ljudima. Pre nego što počnemo priču o njima, pogledajmo stablo razvoja na osnovu svih podataka koje imamo do danas:

Prva vrsta otkrivena zajedno sa ostacima oruđa i tragovima upotrebe tog oruđa jeste Homo habilis. Znatno kasnije su otkriveni tragovi vrste slične habilisu, mada sa značajnim razlikama u strukturi lobanje. Ova vrsta je nazvana Homo rudolfensis, mada još uvek nije sigurno da li je reč o posebnoj vrsti, ili tek o malo drugačijoj grupi habilisa. Za potrebe ovog teksta, koristićemo reč “habilis” da označimo obe ove grupe.

Na slici se vidi da je lobanja habilisa u nekoliko detalja različita od lobanje afrikanusa. Zanimljiv je prvi znak smanjenja veličine vilice, i njene manje isturenosti; zapremina mozga je samo malo veća nego kod Australopitekusa. Karlica i leđa habilisa su bolje prilagođena uspravnom hodanju, tako da ovde već nestaju svi tragovi povijenosti. Zubi su manji, što ukazuje da je habilis jeo mekšu hranu – rezultat sečenja hrane alatkama, što je zamenilo kidanje zubima.

Ono što je možda najveća i najvažnija razlika u odnosu na Australopitekuse uopšte nije vidljivo spolja, već se može primetiti tek pomoću skeniranja unutrašnjosti lobanje. Naime, deo mozga koji kontroliše govor, takozvano Broka područje, nalazi se ispod veoma specifične izbočine na mozgu koja se uklapa u odgovarajuće udubljenje na lobanji. Nijedan od živih primata nema ovo udubljenje, niti su ga imali Australopitekusi i Parantropusi – ono se prvi put javlja kod habilisa. Znači, Homo habilis je bio prvi predak modernog čoveka koji je imao sposobnost govora! Ova sposobnost je verovatno bila prilično rudimentarna i ograničena, pošto ostaci vrata i veze kičme sa lobanjom pokazuju da je habilis verovatno imao vrlo primitivne glasne žice. Međutim, ova sposobnost, kada se jednom pojavila, relativno je brzo evoluirala, kao što ćemo videti u daljem tekstu.
Prvi pripadnici roda Homo živeli su (koliko znamo) u jugoistočnom delu Afrike. Njihove alatke su bile veoma primitivne, uglavnom sačinjene od kamenja koje su lomili na takav način da lomljenje ostavi oštru ivicu. Pošto su prvi tragovi ovakvog oruđa nađeni u Olduvaiu, prva ljudska tehnologija se zove “oldovanska”. Primer jedne oldovanske alatke prikazan je na priloženoj slici.

V Homo ergaster

Poslednji deo ljudskog stabla predstavlja savršenu tranziciju. Mozak polako raste, vilica postaje sve manje izbačena, glasni aparat se sve više razvija, zubi postaju sve manji...

Promene su toliko glatke da postoji određena doza neslaganja među naučnicima u vezi sa tim da li su kasniji primerci i dalje deo vrste Homo ergaster, ili je reč o ranim primercima vrste Homo erectus. Dobar primer ove kontroverze je jedan od najkompletnijih fosila ergastera, “Dečak iz Turkane” (na slici), koga neki svrstavaju u ergastere, a neki u erektuse.
Otkud neslaganje? Rani primerci ergastera imaju zapreminu lobanje od oko 700cm^3 – oko 150cm^3 više nego Homo habilis. Sledeći primerci ergastera kojima raspolažemo imaju zapreminu mozga od oko 850 cm^3, dodatak od još 150 cm^3, koji pokazuje naglu evoluciju inteligencije. Konačno, najrazvijeniji primerci ergastera dostigli su više od 900 cm^3, što je na nivou ranih primeraka Homo erectusa. Kranijalni fleksus, deo vrata koji oslikava razvoj govornog aparata, takođe pokazuje stalni razvoj.
Drugim rečima, imamo dovoljno fosila da pratimo evoluciju iz koraka u korak, da posmatramo kako se jedna vrsta pretvara u drugu; što samo po sebi dovodi do pitanja na kom mestu tačno treba povući liniju i reći da se tu nalazi granica između dve vrste...
Jedini način da steknemo realnu sliku ljudske evolucije jeste da posmatramo ergastera i erectusa kao jedan kontinuum. Analiza fosilnih karakteristika nam govori da je negde u toku prelaza između ergastera i erectusa, možda baš u vreme kada je dečak iz Turkane živeo, došlo do sledeće velike podele ljudske rase. Jedna grupa je ostala u Africi i nastavila je da živi tamo do sledeće velike klimatske promene; ovu grupu čine naši direktni preci, arhaični Homo sapiens (alternativno nazvan Homo heidelbergensis). Druga grupa je izašla iz Afrike i naselila veći deo južne Evrope i Azije; ova, danas izumrla grupa, nazvana je Homo erectus, uspravni čovek.

VI Homo erectus

Homo erectus je istorijski najuspešnija grana ljudske vrste. Naša vrsta, Homo sapiens sapiens, postoji tek nekih dve stotine hiljada godina. Erectus je vladao dobrim delom sveta skoro 750,000 godina.
Od svih ljudskih predaka, Homo erectus je najbolje poznat nauci – preko dve stotine fosila je nađeno do danas na području od Španije do Kine, zajedno sa njihovim oruđem, tragovima lova, ishrane, načina života...
Na osnovu ovog obilja arheoloških podataka, zna se da je erektus bio mnogo bolji lovac nego prethodni ljudi (koji su najverovatnije bili većinom skupljači plodova). Iz razvijenog mozga i tragova razvijenog govornog aparata znamo da je imao i relativno dobru sposobnost komunikacije. Ubojitost i efikasnost erektusa u lovu se dodatno povećala pre oko 1.200.000 godina, kada je došlo do sledećeg velikog skoka u razvoju tehnologije: prelaska na korišćenje vulkanskog kamena za oruđe, i izrade dvoseklih sekira. Ova tehnologija se naziva ačulejska, i neki primeri su prikazani na slici, zajedno sa principom proizvodnje ovakvih oruđa: erektusi su prvo grubo klesali kamen uz pomoć drugog, teškog i tupog kamena, pa zatim fino oblikovali oštricu mekim “čekićem” od kosti.

Korišćenje oruđa i razvoj alata bili su plodovi erektusove inteligencije, ali su takođe vodili ka daljem pritisku za razvoj ove inteligencije: rani primerci erektusa imaju zapreminu lobanje od oko 850 cm^3, dok poslednji primerci koje imamo dostižu i do 1200 cm^3, što se preklapa sa nižim rangom zapremina mozga kod modernog čoveka!

Kako je erektus izgledao? Njegova vilica je i dalje bila izbačenija nego vilica modernog čoveka, a takođe je još uvek bio prisutan takozvani supraorbitalni torus, tipično izbačeno čelo. Zubi su bili veoma slični čovekovim, ali i dalje veći, sa većim očnjacima. Rekonstrukcija verovatnog izgleda erektusa je prikazana na slici.
Pre otprilike 400.000 godina, erektus je napravio poslednji veliki skok, savladavši upotrebu vatre. Međutim, upravo u ovom periodu, nova vrsta, potomci erektusa iz Afrike, počela je da se širi kroz Evropu i Aziju. Homo sapiens, moderni čovek, konačno je stupio na scenu. Njegov dolazak, uz njegovu modernu tehnologiju i veću inteligenciju, predstavljao je kraj erektusa. Mada je moguće da su izolovane grupe preživele još stotinama hiljada godina (možda čak i do samo dvadesetak hiljada godina pre naše ere), u roku od sto hiljada godina, novi osvajači su preuzeli najveći deo teritorija kojima je erektus nekada vladao.

VII Homo sapiens

Danas postoji samo jedna vrsta genusa Homo, i mi tu vrstu zovemo “čovek”. U prethodnom tekstu smo videli da se ova vrsta najverovatnije odvojila od erektusa negde u toku prelaza ergaster-erektus. Kao što je uobičajeno u evoluciji, nije dugo bila reč samo o jednoj vrsti. U okviru ove diskusije, važne su tri vrste, ili podvrste: prvi, arhaični Homo sapiens, takođe poznat kao Homo heidelbergensis; i dve podvrste na koju se ova originalna vrsta podelila, moderne ljude, Homo sapiens sapiens, i neandertalce, Homo sapiens neanderthalensis. Ove dve vrste su bile veoma bliske i genetski i morfološki (razlike su otprilike iste veličine kao razlika između pasa i vukova), i postoji mogućnost da su se i povremeno ukrštale.

Arhaični sapiensi su poznati na osnovu nekih šezdesetak fosila, starih između 800 i 400 hiljada godina. Posedovali su mnoge osobine slične erektusu, ali znatno sličnije modernim ljudima. Prosečna veličina mozga je bila oko 1200 cm^3, veća nego kod erektusa ali manja nego kod modernih ljudi. Lobanja je postala zaobljenija nego kod erektusa, zubi manje izraženi, i vilica uvučenija. Mnogi primerci, pogotovo stariji, i dalje imaju izražene koščate izrasline iznad obrva, sa čelom nagnutim unazad. U još jednoj savršenoj evolutivnoj tranziciji, razlika između erektusa i ranih arhaičnih sapiensa je minimalna i teško je povući liniju između dve vrste.
Arhaični sapiensi su se podelili na dve grupe koje su donekle postale različite. Sa jedne strane su stajali naši preci i naša današnja rasa. Sa druge strane bili su neandertalci.

Neandertalci su živeli između 400.000 do 30.000 godina p.n.e; veoma su dobro proučeni, pošto do danas imamo preko četiri stotine njihovih fosila i ostataka. Bili su nešto niži, ali zato znatno širi i fizički snažniji nego moderni ljudi. Lobanje su im bile izduženije nego kod modernih ljudi, sa izbačenom vilicom i sredinom lica, ali i dalje sa nagnutim čelom. Donja vilica je obično bila uvučena u poređenju sa sredinom lica. Većina razlika između neandertalaca i modernih ljudi bila je upravo u građi lobanje; ostale kosti su uglavnom iste, sa izuzetkom ramena i neobičnog oblika nekih od kostiju karlice.
Na slici možete videti rekonstrukciju izgleda neandertalca (kao i kod prethodnih rekonstrukcija, boja kože, kao i dužina i raspored dlaka su nagađanje). Obratite pažnju na dug, pljosnat nos, nagnuto čelo, i uvučenu vilicu.
Skeleti neandertalaca često pokazuju tragove lomljenja i ponovnog zarastanja kostiju, znak da je njihov život bio veoma težak i surov. Ipak, činjenica da su ljudi sa polomljenim kostima uspevali da prežive dovoljno dugo da te kosti zarastu, ukazuje da su neandertalci živeli u grupama u kojima su članovi podržavali jedni druge.
Suprotno nekim ranim idejama koje se i dalje ponekad mogu naći u knjigama, neandertalci su bili visoko inteligentni – vrlo verovatno isto onoliko koliko i naši preci. Od njih počinje treća era razvoja kamenog oruđa, takozvana Musterijanska tradicija, a zna se da su bili veoma dobri i organizovani lovci koji su bili u stanju da uhvate mnoge velike i opasne zveri. Živeli su često u blizini ivica glečera tadašnjeg ledenog doba, i bili su veoma uspešni u preživljavanju u takvim hladnim i oskudnim uslovima.

Za razliku od naših predaka, nije jasno da li su neandertalci uopšte imali tradiciju umetnosti, pošto do danas nisu otkriveni nikakvi tragovi njihovih slika ili dekoracija. Međutim, postoje tragovi da su verovali u život posle smrti, pošto su farbali svoje mrtve crvenim prahom, posipali ih određenim vrstama cveća, i ponekad sahranjivali zajedno sa ritualnim predmetima.
Da li su neandertalci bili potpuno odvojena ljudska vrsta? Da li su neki od neandertalaca bili naši direktni preci? Iz kostiju neandertalaca je još krajem prošlog veka uspešno izolovana mitohondrijalna DNK, koja je zatim sekvencirana i upoređena sa mitohondrijalnom DNK modernih ljudi. Pokazalo se da su sekvence značajno različite, i da niko od modernih ljudi ne nosi neandertalsku mitohondrijalnu DNK (koja se prenosi na decu samo od majke, i time predstavlja isključivo nasleđe po ženskoj liniji). No, u maju 2010-te, grupa naučnika (na čelu sa čuvenim genomičarem Svante Pabom, iz instituta Maks Plank u Nemačkoj) je objavila grubu verziju neandertalskog genoma. Ovaj genom je sekvenciran na osnovu fragmenata DNK izdvojenih iz najbolje očuvanih neandertalskih kostiju - veliki tehnički uspeh kada se uzme u obzir starost istih.
Ovi novi nalazi sadrže jednu veliku zanimljivost. Naime, jedan mali broj gena (oko 1-4% ukupnog broja ljudskih gena) je u modernim van-Afričkim populacijama sličniji neandertalskim verzijama nego verzijama koje su prisutne u modernim isključivo-Afričkim populacijama (kao što su Joruba ili San bušmeni). Ovo znači da je moguće da su se moderni ljudi tokom selidbe iz Afrike u retkim slučajevima ukrštali sa neandertalcima, i da su neki od tih gena preostali u tragovima sve do danas. Za sada, analiza je suviše preliminarna i gruba da bi se išta moglo reći sa visokim nivoom sigurnosti, ali ovo je jedno pitanje na koje će buduća istraživanja moći da daju definitivan odgovor.

VIII Opšti pregled

I tako smo stigli do Homo sapiens sapiens, modernog čoveka, vrste kojoj pripada kako pisac ovog teksta, tako i svi čitaoci. Ostalo nam je još samo da povežemo sve prethodno rečeno u jednu celinu.
Prvi korak u razvoju je pojava dvonožnog hodanja. Osim po ovoj osobini, rani australopitekusi nisu bili mnogo različiti od svojih majmunolikih predaka; da su preživeli do danas, ljudi bi ih verovatno smatrali uspravnim majmunima. Dvonožno hodanje je bilo najpre primitivno, ali se veoma brzo razvilo do današnjeg nivoa; već kod Homo habilis su noge i kičma postali praktično onakvi kakvi su i danas kod modernih ljudi.
Razvoj mozga je bio druga priča. Mada veličina mozga nije merilo inteligencije, generalni rast zapremine mozga jeste pratio razvoj oruđa i upotrebe tog oruđa kroz istoriju, tako da neki nivo korelacije postoji. Pogledajmo tabelu:

vrsta | raspon veličine mozga (cm^3) | prosek veličine mozga (cm^3)
šimpanza | 300-500 | -
australopitekusi | 400-530 | -
Homo habilis | 500-750 | 631
Homo erectus | 800-1250 | 1000
neandertalci | 1300-1750 | 1400
moderni čovek | 900-2300 | 1345

Može se videti kako se mozak razvijao korak po korak. Skeleti i lobanje pokazuju sličan gradualni razvoj, savršeni evolutivni prelaz od jedne vrste ka sledećoj. Ostalo je još samo jedno pitanje: zašto su ljudi danas jedini preživeli članovi naše familije?
Naši dalji rođaci, šimpanze, žive kao skupljači u džungli, za koju su mnogo bolje prilagođeni od nas. Između ljudi i šimpanzi nikada nije postojao direktan sukob. Ali sukob jeste postojao između ranih ljudi i australopitekusa: živeli su na istim područjima, hranili su se sličnom hranom, i koristili slične resurse. Prvi ljudi, naoružani svojim novim kamenim oruđem i većom inteligencijom, su prvo potisnuli australopitekuse, da bi ih zatim i istrebili. Ovaj proces nije bio brz – od nastanka prvih ljudi, do nestanka zadnjih parantropusa je prošlo skoro milion i po godina – ali je bio nezaustavljiv. U nekom smislu, australopitekusima je odzvonilo u trenutku kada je prvi Homo habilis dohvatio polomljeni kamen i pomislio “hej, ovim mogu da sečem meso”.
Sa kasnijim ljudskim vrstama, situacija je malo komplikovanija. Postoje dva osnovna modela razvoja: model zamene, i model regionalnog kontinuiteta.

Po modelu zamene, ljudi su se odvojeno razvijali na tri kontinenta, da bi ih onda moderni Homo sapiens sve potisnuo u svom širenju. Po modelu regionalnog kontinuiteta, stalno je postojala genetska migracija između različitih delova, tako da je ljudska rasa na planeti evoluirala kao jedna velika masa.
Istina je verovatno negde na sredini, mada je nagnuta ka modelu zamene. Fosilni i anatomski dokazi pokazuju da je određena količina ukrštanja postojala do razvoja arhaičnog Homo sapiensa, ali da je posle toga najverovatnije došlo do zamene: nova, inteligentnija vrsta je potisnula erektuse, i na kraju ih istrebila.
Direktnije dokaze imamo u vezi sa načinom na koji su neandertalci nestali. Mada postoje neki tragovi ukrštanja neandertalaca i modernih ljudi (nekoliko skeleta modernih ljudi sa nekim neandertalskim osobinama), genetski dokazi ukazuju na nesrećniju priču. Naime, neke kosti neandertalaca su toliko dobro očuvane da su naučnici iz njih uspeli da izvuku mitohondrijalnu DNK, genetski materijal koji su onda mogli da uporede sa istim materijalom kod modernih ljudi. Pokazalo se da potomci neandertalaca nisu preživeli do danas u ljudskoj populaciji. Drugim rečima, najverovatniji scenario je da su naši preci, u svom širenju kroz Evropu, prvo potisnuli pa zatim i istrebili neandertalce.

IX Dodatak: Homo floresiensis, zloupotreba medija, i politika fosilizacije

Relativno nedavno, na ostrvu Flores u Indoneziji su nađeni su ostaci patuljastih skeleta veoma neobične ljudske vrste. Bilo bi lepo kada bi smo mogli ovde da damo čisto naučni pogled i analizu; umesto toga, na žalost, ovu priliku moramo iskoristiti da ukažemo na par problema koje ljudska priroda i ponos proizvode čak i u domenu nauke.

Prvi veliki problem u komunikaciji između javnosti i nauke proizvode medijska preuveličavanja. Svaki put kada se otkrije novi fosil u okviru fosilne istorije čoveka, mediji to objave na sva zvona, sa naslovima u stilu "Novi fosil je najveća i najvažnija stvar u istoriji čovečanstva!"
Verovatno najgori primer ovoga je fosil Ide, jedan lep primerak vrste koja se nalazila veoma blizu osnovnim primatima. Naslovi su govorili o "najvažnijem fosilu u istoriji," o "otkriću koje će sve promeniti," i svaki aspekt priče je bio preuveličan. U stvarnosti, radi se o veoma lepom fosilu životinje koja je veoma blizu prvim primatima, koji se potpuno uklapa u predviđenu shemu razvoja i ne donosi nikakve posebno iznenađujuće informacije. Zbog Ide se ništa nije promenilo, nikakvih potresa nije bilo, niti se iko uzbunio zbog toga. Otkud onda tolika halabuka?
Pa, ljudi su ljudi, pa i kada su po profesiji paleontolozi. Naučnik koji je otkrio Idu je odmah uvideo da je nalaz važan, ali da nije ni po čemu spektakularan. Prosečan paleontolog može da očekuje da će u životu naći samo jedan ovako centralan fosil: Ida je najverovatnije bila njegova jedina šansa za slavu. Zbog toga, on je odmah zaposlio profesionalnu reklamnu kompaniju da organizuje marketing ovog otkrića.
Paralelno sa objavljivanjem nalaza fosila, ova kompanija je objavila masu reklamnih materijala, poslala informacije gomili popularnih novina, žurnala i sredstava informisanja, i podigla veliku galamu. Sva ona silna priča koja se zatim podigla u javnosti je prosto rezultat uspešnog marketinga, i nema nikakav posebno veliki naučni značaj.

Slično se desilo i kada su patuljasti skeleti nađeni na ostrvu Flores u Indoneziji: novine i mediji su udarili niz naslova u obliku "Novi fosil menja sve što znamo o ljudskoj evoluciji", ili "svi udžbenici će morati da se menjaju". Ovakvi naslovi su čist marketing, i u stvari potpuno netačni: nijedan fosil nađen još od prvih australopitekusa nije promenio "sve što znamo" o ljudskoj evoluciji; u stvari, nijedan fosil nije prišao ni blizu tome. Mi danas imamo veoma dobre informacije o opštem pravcu razvoja ljudske vrste, i novi fosili samo razjašnjavaju detalje.

Drugi veliki problem proizvodi politika fosilnih nalaza. Najvažnije oblasti u kojima se nalaze ljudski fosili su u prethodnim kolonijalnim državama, koje su i dan danas suviše siromašne da finansiraju svoja sopstvena istraživanja. Zbog ovoga, većina paleontologa koji u njima kopaju su stranci, često upravo iz država koje su upravljale tim područjem u kolonijalnom periodu. Fosili sa Floresa su postali žrtva jedne ovakve situacije.
Naime, fosile je našao tim paleontologa iz Australije, na čelu sa Majkom Morvudom. Ubrzo nakon nalaza, indonežanski paleontolozi su tražili da se fosili daju njima na ispitivanje. Ovakvi zahtevi su uobičajeni, pošto je nezavisno ispitivanje fosila neophodno za njihovu tačnu analizu (ovo sprečava da jedan naučnik ili jedna grupica naučnika predstavi svetu pogrešne informacije).
Međutim, indonežanska grupa, na čijem čelu se nalazio stari paleontolog Teuku Jakob, nije samo pozajmila fosile. Ona ih je oduzela, sprečila dalju analizu, i blokirala mesto na kome su nađeni. Motivacija je bila očigledna, i donekle razumljiva: političari su želeli da fosili nađeni u Indoneziji budu ekskluzivno dostupni indonežanskim naučnicima, a ne Australijancima.
Na žalost, ovo je dovelo do situacije u kojoj su Indonežani vršili analizu veoma na veoma loš način, što je dovelo do više oštećenja na najboljim primercima fosila. Povrh toga, svi ostali naučnici u svetu su imali samo ograničene informacije, uglavnom one koje su prikupljene pre nego što su fosili oduzeti.

Fosili su konačno ponovo pušteni u analizu, ali su dalja iskopavanja (i samim tim šansa za nalaženje još fosila) ostala blokirana sve do Jakobove smrti 2007-me godine. S obzirom da za potpunu analizu fosila treba više godina, ovo znači da su kosti "hobita" i dalje velika nepoznanica. Analiza je još uvek u toku, i konačni zaključci su još uvek daleko.
Mogućnosti su, međutim, svedene na dve opcije. Prva opcija je da se radi o relativno modernoj vrsti ljudi, koja je u okviru male grupe (samo nekoliko pripadnika) doživela genetske promene koje proizvode mali stas i smanjenu inteligenciju. Ova opcija je sve manje prihvaćena, pošto se polako nakuplja sve više podataka koji ukazuju da se ipak radi o posebnoj vrsti. Druga opcija je da se radi o grupi predaka ljudi, erectusa ili čak habilisa, koja je ostala izolovana na ovom ostrvu i tu preživela mnogo duže nego igde drugde na svetu.
O čemu je reč, još uvek se ne zna. Potrebne su dalje analize i dalja istraživanja pre nego što budemo mogli da damo iole sigurne odgovore.

Prelazni Fosili

1. Sadržaj:

2. Uvod – šta su to prelazni fosili

3. Razvoj višećelijskih organizama i Kambrijska eksplozija

4. Razvoj kičmenjaka
5. Od riba do vodozemaca
6. Od vodozemaca do reptila
7. Od reptila do sisara
8. Od reptila do ptica
9. Kratak pregled evolucije biljaka
10. Žirafe, kitovi, konji i druge napomene

Čitaocima se preporučuje da, ako već nisu, prvo pročitaju tekst “Uvod u Evoluciju”, pre nego što počnu sa čitanjem ove analize..

Uvod: Kako fosili nastaju u prirodi?

Svi znamo šta se događa sa mrtvim životinjama: njihovo telo se raspada, trunući dok od njega ne ostane praktično nikakvog traga. U veoma retkim uslovima - otprilike jednom u svakih nekoliko miliona slučajeva smrti - telo životinje se može naći u uslovima koji omogućavaju procese fosilizacije. Ovi procesi najčešće neće očuvati ništa od početne organske materije tela; telo u potpunosti istruli, ali iza sebe ostavi trag, otisak svoje strukture u okamenjenim mineralima. Telo nestaje, a nama ostaje oblik tog tela očuvan u kamenu. (U još daleko ređim slučajevima, doslovno jednom u više milijardi, mali tragovi organske materije mogu ostati delimično očuvani kroz veoma duge periode vremena, uglavnom u veoma izolovanim delovima tela kao što je unutrašnjost debelih i snažnih kostiju.)

Šta je cilj ovog teksta?
Dok se tekst “Evolucija Čoveka” bavi fosilima koji pokazuju razvoj ljudi od primata, ovaj tekst će se koncentrisati na opisivanje evolutivnog puta od primitivnih jednoćelijskih organizama do primata. Ovo znači da će najveći deo evolutivnog stabla – evolucija riba nakon što su se od njih odvojili preci vodozemaca, evolucija vodozemaca nakon što su se od njih odvojili preci reptila, itd. – biti samo usputno pomenut.
Razlog za ovo je veličina posla: u toku zadnjih par vekova, paleontolozi su iskopali bukvalno milione fosila, uključujući tu i desetine hiljada raznih prelaznih vrsta. Mogli bi smo ovde napisati čitave knjige, pa da opet ne uspemo da obradimo ni pola poznatih fosila.
Čitaoce koji žele da nauče više o ovim drugim granama evolutivnog razvoja upućujemo da pogledaju u sekciju sa linkovima, gde se nalaze liste linkova na mnoge stranice koje sadrže daleko veću količinu detalja.

Procesi fosilizacije kroz koje se živi organizmi mogu ovako "okameniti" su dobro poznati modernoj nauci, i možemo ih posmatrati uživo u prirodi. Pažljivim kopanjem se mogu u tlu naći ostaci koji su u svim stepenima fosilizacije, od potpuno svežih, preko polu-fosilizovanih, do fosila kod kojih je tkivo potpuno zamenjeno mineralima

Najčešći oblik fosilizacije su otisci. Organizam potone u blato ili mulj, koje se zatim osuši. Organizam istrune potpuno, a u sledećem naletu kiše novi sloj peska ili blata prodre u rupu koja je tako nastala. U toku mineralizacije sedimenta kojom blato postaje kamen, ova dva sloja blata ostaju odvojeni. Kasnije nastali kamen se može po ovom procepu odvojiti, ostavljajući nam otisak davno istrulelog tela. Ovo povremeno proizvodi i takozvane endokaste: organizam koji je već počeo da trune potone na dno, i u njegove unutrašnje šupljine prodre blato. Kada se to blato učvrsti, ostaje nam otisak unutrašnje šupljine organizma.

Slede tri vrste mineralizacije. Prva vrsta je permineralizacija, u kojoj organizam potone u sedimente veoma brzo, nakon čega mineralima bogata voda iz okoline prodre u ostatke i precipituje mikrokristale; organski delovi organizma se u ovim uslovima polako raspadnu, ali mineralizovana struktura ostaje okamenjena u obliku istrulelog tela.

Druga vrsta mineralizacije je autigena mineralizacija. Ovo se događa samo u veoma specifičnim uslovima, mada oni nisu posebno retki. Organizam živi u jednom sloju vode, i nakon smrti potone u dublje slojeve, koji su mineralno različiti. Telo organizma pada u te donje slojeve, i tamo postaje nukleus za naglu mineralizaciju oko sebe: doslovno se oko organizma u roku od nekoliko sati ili dana formira mineralni oklop. Organizam u ovakvoj noduli na kraju potpuno istruli i pretvori se u prah, ali oko njega ostane jasan otisak oblika tela. Ovaj oblik mineralizacije se može danas uživo posmatrati u mnogim podvodnim pećinama.

Poslednji oblik mineralizacije, adpresija, nastaje zatrpavanjem organizma pod pritiskom. Recimo, odron kamenja odnese deo rečne obale, prilikom čega biljke padnu na dno i onda budu ugurane u mulj; kamenje stoji odozgo i pritiska celu stvar. U ovom slučaju može doći do kompleksne serije reakcija kojim molekuli samog živog bića reaguju sa okolnim mineralima, ostavljajući spljošten otisak unutar sedimentnog sloja. Ova vrsta mineralizacije se obično dešava kod biljaka, čiji sastavni materijal lignin predstavlja posebno dobru osnovu za potrebne hemijske reakcije.

Konačno, tu su fosili koji nastaju bioimuracijom. Ona se dešava kada egzoskeletalni organizam prekrije ostatke životinje. Recimo, koralne larve mogu da prekriju kosti nedavno uginule ribe; u periodu truljenja kostiju, korali izrastu dovoljno da se povežu jedni sa drugima, i u koralu ostaje šupljina u obliku otiska istrulelih kostiju.

U kakvom stanju se nalazi većina fosila?

Najveći deo fosila koje imamo su... mrvice. U stenama se pod mikroskopom jasno mogu videti fosilizovani parčići žvakanih kostiju. Postoje čitavi geološki slojevi, metrima duboki, koji nisu ništa drugo do okamenjene naslage kokolita, ribljeg izmeta u kome se nalazi gomila sažvakanih ostataka drugih organizama. Ovakve naslage se u svetu mere doslovno stotinama miliona tona, i predstavljaju otpatke koji su se gomilali kroz desetine ili stotine miliona godina.

Čak i čuvene fosilne naslage, kao što su one iz Kambrijumskog doba, sadrže uglavnom ovakve komade i mrvice. Praktično nijedan of fosila trilobita nije ostatak naglo zatrpane životinje, već se na njemu mogu naći tragovi napada drugih bića (mnogim trilobitima je donji deo tela potpuno odlomljen, što je napadač uradio da bi iz ljušture mogao da isisa trilobitovo meso). Od preostalih fosila, velika većina je delimična: pojedinačni odlomljeni udovi, pojedine kosti (često sa tragovima zuba na sebi).

Tek veoma mali deo fosila čine skeleti celih životinja. Oblasti u kojima se ovakvi fosili najčešće nalaze, kao što su prastara priobalna područja ili močvare, predstavljaju veliko naučno blago. Iz ovog razloga, mi čak i danas imamo kompletne fosile samo malog broja svih vrsta koje su nekada postojale.

Najređi (i najbolji) od svih fosila su oni koji nastaju naglim zatrpavanjem. U svakih milion fosila retko možemo naći čak i jedan jedini koji je nastao na ovakav način; ali kada nađemo takve fosile, oni su spektakularni. Recimo, pogledajte fosil pernatog dinosaurusa Mei long, koji je ostao zatrpan kada se njegova jazbina urušila dok je on u njoj spavao:

Vulkanske erupcije takođe često proizvode velike i upečatljive naslage fosila. U zalivu Fundi, recimo, postoje formacije koje su debele skoro tri kilometra, a koje se sastoje od slojeva okamenjenih šuma. Naime, u blizini je bio aktivan veoma snažan vulkan, koji bi šume zatrpao u pepelu. Stabla bi se tako okamenila, a na površini iznad njih bi polako izrasla nova šuma. Sledeća erupcija bi zakopala novu šumu, i tako nekoliko stotina puta. U okviru šume su okamenjeni i fosili mnogih drugih živih bića iz tadašnjeg ekosistema.

Kakve fosilne nalaze predviđa teorija evolucije?

Procesi evolucije su detaljno objašnjeni u tekstu "Uvod u evoluciju"; ali u kontekstu prelaznih fosila, vredi ponoviti jednu važnu činjenicu. Evolucija se ne odvija kroz nagle mutacije, niti kroz velike promene u strukturi organizma. Naprotiv, ona je gradualan, postepen proces u kome se postepeno menja čitava populacija vrste.

Katastrofalne mutacije se dešavaju u svakoj generaciji: određen broj novorođenih jedinki bilo koje vrste će imati neku veliku i tešku promenu u svom genetskom kodu. Najveći deo ovih mutacija će proizvesti probleme sa ćelijskom strukturom ili biohemijom, dovodeći do bolesti ili smrti. Ali jedan deo ovakvih mutacija će proizvesti velike deformacije u strukturi tela. Takve mutacije u okviru prirode uvek bivaju ili smrtonosne, ili sprečavaju da organizam normalno živi i da ostavi normalno potomstvo.

Otud, životinje koje dožive ovakve mutacije nikada neće učestvovati u procesu evolucije. One će biti eliminisane iz populacije, i njihovi geni neće biti predati sledećoj generaciji. Takođe, ovakve životinje će jako retko ostaviti bilo kakve fosile. Fosilizacija je efektivno slučajan proces. Ako se od sto miliona pripadnika neke vrste ribe, na primer, fosilizuje ukupno pet ili šest primeraka, koje su šanse da će tih pet ili šest "ubosti" baš neku od malobrojnih deformisanih riba?

Samim tim, prelazni fosili o kojima govorimo u ovom tekstu nisu primerci deformisanih organizama, niti predstavljaju jedinke koje su doživele neku naglu, katastrofalnu promenu. Svaki fosil u ovom tekstu predstavlja okamenjeni primerak organizma koji je bilo deo čitave vrste identičnih (ili veoma sličnih) organizama. Ostaci ovih vrsta nam, kroz svoj vremenski redosled i svoju ugnježdenu hijerarhiju, pokazuju kako nagomilavanje malih promena iz generacije u generaciju dovodi do prelaska iz jedne vrste u drugu.

Tekst koji sledi objašnjava fosile od prvih jednoćelijskih organizama, sve do direktnih predaka ljudi. Ali ako ste nestrpljivi, i želite da vidite najbolje primere postepene promene vrsta, preldažemo vam da odmah pogledate prelaz od riba do vodozemaca, ili prelaz od dinosaurusa do ptica.

Koji redosled fosila možemo da očekujemo?

Veoma je važno razumeti da fosilni zapis ne predstavlja linearan niz, od direktnih predaka do direktnih potomaka. Iz morfološke analize se može jasno videti koje vrste su srodne, i može se videti njihovo mesto u ugnježdenoj hijerarhiji. Ali ako imamo fosil starije vrste, i srodni fosil mlađe - mi ne možemo znati da li je starija vrsta direktan predak ("otac" ili "deda") kasnije vrste, ili je u pitanju "rođak" druge vrste ("stric" ili "ujak"). Bez mogućnosti DNK analize, samo na osnovu podataka iz oblika kostiju, takve detalje je prosto nemoguće uspostaviti.

Otud, kada neki biolog kaže da je "Arheopteriks predak ptica," on time ne tvrdi da je Arheopteriks doslovno izlegao jaje iz koga su se rodili preci današnjih ptica. Fosil Arheopteriksa je ostatak vrste koja je bila blizak rođak vrstama iz kojih jesu nastale ptice. Arheopteriks je predak ptica u istom smislu u kome je brat vašeg pradede vaš predak - bio je bliski rođak, deo porodice iz koje potiču vaši geni.

Razvoj vrsta takođe nije linearan proces. Vrste se neprestano dele na grupe i podgrupe, od kojih svaka evoluira zasebno u svom nezavisnom pravcu. Samim tim, predačka vrsta ne mora da izumre da bi iz nje nastala neka nova. Da bi smo ovo pravilno objasnili, korisno je početi od jednog prostog teorijskog primera.

U davnoj prošlosti, ljudi su pripitomili vukove, i kroz veštačku selekciju počeli da upravljaju njihovom daljom evolucijom. Između ostalog, razvijene su rase velikih pasa, mnogo većih od vukova, među kojima su bili i mastifi. Iz mastifa su zatim razvijeni moloseri, a iz molosera bernandinci.

Pritom, nijedna od ovih rasa nije izumrla. I vukovi, i mastifi, i moloseri i bernandinci postoje i dan danas. Razvoj ovih pasa nije bio linearan, već razgranat:

Zamislimo, međutim, da se desi nekakva katastrofa, koja istrebi sve pse na svetu osim bernandinaca. I u dalekoj budućnosti, mnogo milenijuma nakon ove katastrofe, paleontolozi pokušavaju da rekonstruišu kako su bernandinci nastali. Kopajući kroz tlo, oni nađu nekoliko fosilnih ostataka (označeni plavim tačkama):

Ovi fosilni ostaci predstavljaju veoma jasnu sekvencu koja pokazuje kako se kostur vuka polako, korak po korak, promenio i postao kostur bernandinca. Možemo videti kako se prvo razvilo veliko telo, pa zatim se promenio oblik lobanje, i konačno vidimo niz promena koje su dovele do samih bernandinaca. Ali pritom, imamo jednu jasnu komplikaciju: nađeni fosili su pogrešnih starosti.

Pogledajte gornju sliku: pošto su vukovi postojali dugo nakon nastanka bernandinaca, nađeni su fosili vukova koji su i mlađi i stariji od fosila prvih bernandinaca. Fosil mastifa je stariji, ali je fosil molosera stariji od mastifovog! Iako je sekvenca jasna sa stanovišta oblika kostiju, datumi se neće slagati.

Da li to znači da ti budući paleontolozi nikada neće moći da rekonstruišu nastanak bernandinaca? Ne. Pošto mi ne možemo da kontrolišemo koja će biti starost fosila koje nađemo, mi uvek moramo očekivati da će u okviru relativno kratkih vremenskih perioda njihova starost biti "zamućena." Zašto kažemo "relativno kratkih?" Pa, pogledajmo kako situacija izgleda kada nastanak bernandinaca pogledamo iz više perspektive:

Dugo vremena su postojali vukovi, i nije bilo bernandinaca. Onda imamo relativno kratak period u kome postoje razne međuvrste, i zatim imamo dug period u kome postoje bernandinci. Iako verovatno nikada nećemo naći sve fosile poređane po pravom redu, možemo sa visokim nivoom sigurnosti da zaključimo da su bernandinci nastali od vukova.

Uzmimo sada jedan realan primer: kako su od dinosaurusa nastale ptice.

U sedmom poglavlju ovog teksta je objašnjen jedan mali deo ogromnog broja fosila koji nam pokazuju kako su korak po korak nastali pernati dinosaurusi, kako su od njih nastali pticoliki dinosaurusi, i konačno kako su nastale ptice.

Ali u kontekstu pitanja kojim se ovde bavimo, pogledajmo samo jednu uprošćenu shemu evolucije ptica:

Vrsta dinosaurusa koja je razvila primitivne perolike strukture se podelila na mnogo vrsta, među kojima je nekoliko razvilo kompleksnije perje. Ali vrste sa primitivnim perjem su opstale i postojale su sve do istrebljenja dinosaurusa pre 65 miliona godina. Od vrsta sa kompleksnim perjem su nastale mnoge druge, tako da nalazimo fosile pernatih dinosaurusa (koji nisu ptice) sa najrazličitijim oblicima i strukturama tela. Među ovim vrstama su bili i preci pticolikih dinosaurusa. Od ove grupe su se razvile sa jedne strane veoma pticoliki dinosaurusi (uključujući tu i čuvenog Arheopteriksa), a sa druge preci modernih ptica. Arheopteriks, otud, nije bio predak današnjih ptica, već samo "rođak."

Ali kada mi skupljamo fosile predaka ptica, ova situacija predstavlja problem. Pogledajmo vremenski tok:

Mi možemo da nađemo fosil dinosaurusa sa primitivnim perjem iz tačke A. Zatim, možemo da nađemo fosil rane ptice na tački B. Na prvi pogled, može izgledati kao da je dinosaurus sa primitivnim perjem, predak ptica, mlađi od svog pticolikog potomka! Naravno, ovo je iluzija: poređenjem detalja telesne strukture fosila, mi možemo jasno videti gde se koji uklapa u ugnježdenu hijerarhiju.

Nezavisnu proveru možemo postići kroz nalaženje još fosila kojima možemo popuniti sliku, i kroz čije razlike možemo pratiti kako su se dešavale promene u morfologiji. Trenutno, naše poznavanje prelaza od dinosaurusa do ptica je zasnovano na više stotina fosila koji predstavljaju nekoliko desetina različitih vrsta.

Koliko su stabilne naše interpretacije fosilnih dokaza?

Sve naučne teorije se neprestano razvijaju u skladu sa novim dokazima i činjenicama obzerviranim u prirodi. Dobar primer ovoga je teorija gravitacije.

U sedamnaestom veku, Isak Njutn je razvio svoju teoriju gravitacije, zasnovanu na merenjima, podacima i obzervacijama koje su u njegovom dobu ljudima bile dostupne. Njegova teorija je dala matematičku osnovu razumevanja gravitacije, od kretanja granate ispaljene iz topa, do kretanja planeta oko Sunca. Ali ubrzo su nađene neke situacije kod kojih Njutnove jednačine nisu davale tačno rešenje: recimo, orbita Merkura se nije uklapala u Njutnove rezultate. Nalazi iz prirode su ukazali da teorija nije savršena, i da je potrebno proizvesti bolju.

Rešenje je našao Ajnštajn, koji je otkrio teoriju generalnog relativiteta, i dao neuporedivo bolju i jasniju sliku gravitacije. Pomoću Ajnštajnovih jednačina, moguće je rešiti probleme kao što je orbita Merkura, i dobiti tačna predviđanja za mnoge probleme kod kojih Njutnove jednačine daju netačna rešenja.

No, Ajnštajnovo otkriće ne znači da je Njutnova teorija netačna. Fizičari mogu i dan danas da pomoću Njutnovih jednačina izračunaju putanju objekta u padu, da izgrade most, ili da lansiraju rakete. Rezultati Njutnovih računica koji su bili tačni u sedamnaestom veku nisu odjednom postali netačni kada je Ajnštajn objavio svoju novu teoriju. Ajnštajnova teorija daje jasniju sliku gravitacije nego Njutnova, omogućava da se više problema reši, i da se dobiju tačniji rezultati.

Isti princip važi i za našu interpretaciju fosila. Što više fosila imamo, što je bolji kvalitet tih fosila, utoliko je bolje i naše razumevanje fosilnih prelaza. Zaključci koji se prave na osnovu nekolicine fosila su veoma nesigurni, i postaju utoliko sigurniji ukoliko se više fosila nakupi.

Možemo se ovde vratiti na prethodni primer fosila predaka ptica, i pogledati kako se naše razumevanje razvijalo. Naime, prvi pravi prelazni fosil, Archaeopteryx, je nađen još u devetnaestom veku, i skoro sto godina je bio jedini poznati fosil ptičjih predaka. Naše razumevanje celog ovog prelaza je u tom periodu izgledalo otprilike ovako:

Imali smo osnovnu ideju da se od dinosaurusa (ili, moguće, srodnih arhosaurusa) odvojila grupa vrsta, među kojima su bili i Arheopteriks, i preci modernih ptica. Pošto je Arheopteriks bio jedina poznata vrsta (iz nekoliko različitih fosila), naučnici su formirali hipoteze o nastanku ptica i o nastanku perja samo na osnovu njega.

Ali krajem dvadesetog i početkom dvadeset prvog veka, ova slika se potpuno promenila: nađeni su mnogobrojni fosili, desetine vrsta pernatih dinosaurusa (dakle, dinosaurusa koji nisu ni ptice ni preci ptica), kao i fosili desetina vrsta ranih ptica. Ovo je omogućilo naučnicima da izgrade daleko jasniju sliku o ovom prelazu. Ta slika je ekstremno kompleksna, ali uprošćena verzija bi izgleda otprilike ovako:

Drugim rečima, sada smo mogli da direktno na fosilima vidimo da su perje i ptičja struktura pluća nastali kod dinosaurusa daleko pre prvih ptica. Od veoma malih pernatih dinosaurusa (otprilike veličine prosečne kokoške), nastala je grupa srodnih vrsta veoma sličnih pticama, među kojima je bio i Archaeopteryx.

Zatim, 2011-te godine, nedugo pre pisanja ovog teksta, otkriće fosila pticolikog dinosaurusa Xiaotingia je donelo još podataka. Novo otkriće je omogućilo bolju analizu podataka, i ukazalo je na mogućnost da je Archaeopteryx bio bliži srodnik pticolikim dinosaurusima (kao što su Dromeosaurusi), nego ranim dinosaurolikim pticama. Ako je ova interpretacija tačna, shema nasleđa bi izgledala ovako:

Sad, koja je tačna shema nasleđa? Dok ne nađemo još fosila iz ovog prelaza, ne znamo. Ali na sreću, to nije od kritične važnosti. Bez obzira da li je Arheopteriks "stric" današnjih ptica, ili je "brat dede," on i dalje predstavlja vrstu koja je morfološki tek preko pola puta između pernatih dinosaurusa i pravih ptica. On je primer prelaznog fosila: vrste koja nam omogućava da vidimo kako se evolucija odvijala u prošlosti, i kako su se osobine menjale kroz vreme.

Napomena: označavanje “dubokog vremena”

Kada su naučnici počeli da razotkrivaju ogromnu starost sveta i nalaze dokaze da je život postojao mnogo duže nego što je iko ikada ranije i sanjao, pojavio se jedan novi jezički problem: naučni tekstovi su svakih pet reči pominjali milione i milijarde godina, toliko učestalo da je čitanje tekstova postajalo problem.

Zbog ovog, razvijena je konvencija označavanja starosti fosila i stena, zasnovana na metričkom sistemu. Konvencija je veoma jednostavna:

- starost u hiljadama godina se označava slovima Ka
- starost u milionima godina se označava slovima Ma
- starost u milijardama godina se označava slovima Ba

Dakle, ako se za nešto tvrdi da je staro deset hiljada godina, može se reći “to je staro 10Ka." Određeni fosil, recimo stromatolit, star 3200 miliona godina, može biti označen kao fosil starosti 3200Ma, ili 3.2Ba. Radi jednostavnosti, ovu konvenciju ćemo koristiti u ostatku ovog teksta.

Nakon ovog uvoda, možemo da počnemo da pratimo fosile koji nam pokazuju kako se život na Zemlji razvijao. U sledećem poglavlju, pozabavićemo se najstarijim živim bićima, jednoćelijskim organizmima od kojih je sve počelo...

1. Razvoj višećelijskih organizama i Kambrijska eksplozija

Najstarije stene i minerali pokazuju da se život razvio na Zemlji pre oko 3800 miliona godina. Da ne bi skakali iz perioda u period, krenimo kroz vreme, onako kako su ga naučnici izmerili pomoću raznih metoda, period po period...

3800Ma do oko 3000Ma – rana Arhejska era
Jedini fosili koje nalazimo u ovom periodu su mikrofosili jednoćelijskih bakterija, najprostijih organizama na Zemlji. Najveći deo ovih bakterija je spadao u dve vrste. Hemoautotrofne bakterije su se hranile visokoenergetskim jedinjenjima koje su ispuštali mnogobrojni vulkani tog perioda. Fotoautotrofne bakterije su hranu proizvodile fotosintezom, isto kao što to čine današnje biljke. Konačno, verovatno su postojale i vrste bakterija koje su se hranile proždirući druge bakterije...ali ništa kompleksnije od toga do danas nismo uspeli da pronađemo.

3000Ma do 2500Ma – druga polovina Arhejske ere
Ovde se pojavljuju prvi mikrofosili prostih, jednoćelijskih eukariota, kompleksnih organizama čije ćelije sadrže nukleus (sve životinje, uključujući tu i ljude, su eukariote). Takođe, nalazimo prve fosile koji daju znake organizacije jednoćelijskih organizama u kolonije: stromatoliti.
Stromatoliti su velike kolonije fotoautotrofnih bakterija poznatih kao cijanobakterije. Cijanobakterije su rasle na površini kamenja blizu obala mora, i drugim sličnim vlažnim površinama. Da bi sprečile talase i kišu da ih speru sa kamena, lučile su niz supstanci koje su vezivale telo ćelije za površinu kamena, i stvarale sluzav sloj koji voda nije mogla da spere.. Neke ćelije su pritom umirale, i nove ćelije bi se naselile iznad njih. Veoma sporo, slojevi odumrlih ćelija bi otvrdnuli i sasušili se, odsečeni od vlage slojevima novijih ćelija iznad sebe, proizvodeći slojevite strukture velike čvrstoće.

2500Ma do 1600Ma – Paleoproterozoik
U ovom periodu, stromatoliti vladaju svetom kao najkompleksniji oblik života. Kroz fotosintezu, proizvode ogromne količine kiseonika. Razni minerali koji su do sada slobodno plutali u okeanima i izloženi na površini Zemlje, počinju da se oksidišu. Najznačajniji od ovih je gvožđe, koje je pre ovog perioda bilo veoma bogato u okeanima. Međutim, sa porastom nivoa kiseonika u atmosferi, gvožđe počinje da rđa, i ova rđa se nakuplja na dnu okeana u vidu slojevitih gvozdenih formacija. Skoro milijardu godina prolazi dok svo gvožđe ne bude oksidisano, i dok se ne uspostavi stabilan nivo koncentracije kiseonika u atmosferi. Oksidacija gvožđa je toliko značajna da se ovaj period u geologiji često naziva “rđanje Zemlje”.
Razni oblici hemoautotrofnih prokariota organizama, čiji su osnovni biohemijski sistemi osetljivi na kiseonik, masovno izumiru. Njihovi potomci uspevaju da prežive samo na najekstremnijim mestima na Zemlji, kao što su vreli vulkanski izvori.1600Ma do 900Ma – Mezoproterozoik

Razvoj višećelijskih životinja je verovatno počeo od iste vrste saradnje kakvu danas vidimo kod nekih vrsta plesni. Kod ovih organizama svaka ćelija vodi svoj poseban život, nezavisno od drugih. Ali ako nestane hrane, pojedinačne ćelije ne mogu lako da se kreću. Umesto toga, one se okupe u gomilu, koja izgleda kao barica sluzi. Ovako okupljene u grupu, ćelije zajedno počnu da teku, i barica počne da “puzi”, kao da je u pitanju jedan organizam, dok ne nađe novi izvor hrane.
Braon alge su takođe dobar primer ovog razvoja. Neke vrste braon algi su tehnički jednoćelijske: svaka ćelija može da preživi nezavisno, sama za sebe. Međutim, kada se nasele negde, one proizvedu čitav višećelijski organizam. Neke od ćelija se vežu za kamen i proizvedu strukturu sličnu korenu, koja drži celu strukturu vezanom za jedno mesto. Druge stvore mehure napunjene vazduhom koji sprečavaju strukturu da potone na dno. Treće izrastu u pljosnate izraštaje slične listovima. Ukupno, čitava struktura izgleda kao višećelijska biljka, iako se radi o koloniji jednoćelijskih organizama.

Ovde počinjemo da nalazimo prve tragove višećelijskih organizama. Uglavnom se radi o fosilima višećelijskih algi, koje su se povezivale u dugačke lance vezane jednim krajem za neku čvrstu površinu. Ovo vezivanje u lance je omogućavalo algama da izbegnu da ih more odnese do nekog nepogodnog mesta (recimo, da ih izbaci na plažu gde bi se osušile).
U ovom periodu se događa i jedan drugi značajan korak: razni oblici uglavnom jednoćelijskih gljivica napuštaju okeane i počinju da naseljavaju suvu zemlju. Prvi fosili veoma primitivnih višećelijskih životinja se takođe javljaju pred kraj ovog perioda, jedva više od organizovanih grupa jednoćelijskih organizama koje su formirale kolonije slične malim vrećama ili šupljim cilindrima.900Ma do 544Ma – Neoproterozoik
U ovom periodu nalazimo mnoge fosile prostih, mekih organizama i razvoj života počinje da se ubrzava. Proste kolonije koje smo videli u prethodnom periodu se organizuju u kompleksnije oblike.
Prve životinje koje se pojavljuju u ovom periodu su postojale, sa geološke tačke gledišta, vrlo kratko – samo nekoliko desetina miliona godina. Razlog za ovo je brz razvoj novih, sposobnijih vrsta, koje su ubrzo potisnule prvobitne, primitivne organizme, kao i razvoj genetskih alatki za brzo prilagođavanje (o ovome će biti više reči u daljem tekstu).

Najčešće životinje iz ovog perioda su bile razne vrste slične današnjim meduzama, primitivni preci dupljara, i prvi preci prostih crva. Na slici možete da vidite par fosila iz ovog perioda. Fosil označen sa A je jedan tipičan predstavnik ovog perioda, Charniodiscus arboreus. On bi nam danas izgledao kao veliko pero zalepljeno za kamen na dnu mora. Pripadnici ove klase organizama su se brzo razmnožili i prekrili dna okeana, da bi samo par miliona godina kasnije potpuno izumrli.
Fosil označen slovom B je pripadnik uspešnijeg roda. Verovali ili ne, radi se o veoma prostom pljosnatom crvu, Dickinsonia costata. Teško je zamisliti prostiju višećelijsku životinju od dikensonije: ona se sastojala od jedne izdužene cevi, u kojoj je jedan kraj služio kao “usta”, a drugi kao “anus”. Pljosnato telo je bilo u stanju da se kreće puzećim pokretima, i da prenosi organizam od jednog izvora hrane ka sledećem.
Ovi rani oblici višećelijskih organizama su potpuno promenili izgled zemaljskog ekosistema. Brzo se granajući u nove, različite vrste (iako su fosili iz ovog perioda veoma retki, poznato je preko dvadeset različitih vrsta dikensonije), oni su započeli prve korake borbe za život koja će sve većom brzinom proizvoditi ogromne količine novih strategija ishrane, razmnožavanja, i preživljavanja.
Od ovog skromnog početka, život brzo napreduje. Pred kraj ovog perioda, nalazimo veliki broj raznovrsnih životinja. Neke od ovih životinja ne liče ni na šta pto bi smo danas prepoznali. Recimo, označen sa C na slici, fosil Tribrachidium heraldicuma predstavlja potpunu zagonetku. Neke su preci vrsta koje će biti veoma važne u istoriji života, ali neće preživeti sve do danas; označen sa D na slici, Parvancorina minchami je fosil vrste od koje su možda nešto kasnije nastali trilobiti.
Neke vrste, međutim, već počinju da liče na organizme koje danas poznajemo. Označena sa E na slici, Spriggina floundersi je vrsta primitivnih pljosnatih crva. I dalje veoma slična dikinsoniji (identična građa tela, samo izdužena po jednoj osi, što olakšava puzanje), sprigina je imala i jasno definisana usta koja su verovatno mogla da žvaću ulovljeni plen. Fosili označeni sa F su prvi primeri okoštalih tkiva. Primitivni i prosti čak i u poređenju sa modernim školjkama, ovi fosili (poznati kao Tomotijanska fauna) pokazuju prve korake koji će uskoro dovesti do prave eksplozije života...
Ove nove, sposobnije vrste počinju da potiskuju stromatolite, koji su do tada bili neprikosnoveni vladari sveta. Na slici možete videti rekonstrukciju kako je dno mora možda izgledalo u ovom periodu.

Nekoliko novih nalazišta fosila iz ovog perioda je otkriveno u zadnjih par godina, uključujući i nalazište u južnoj Kini, u kome su nađeni primerci životinja starijih i primitivnijih čak i od najprostijih koje smo pomenuli ovde. Ovi nalazi se još uvek analiziraju, i u trenutku pisanja ovog teksta još uvek nije dostupno dovoljno informacija da bi smo mogli i ove primerke obraditi ovde. Ali fosilni zapis ovog perioda se svakodnevno dopunjava, i broj fosila postaje sve veći i veći.

Zbog retke fosilizacija životinja bez kostiju, fosili iz prekambrijskog perioda su veoma retki. Prvi fosili iz ovog perioda su nađeni tek 1946-te godine; pre ovog nalaza, u fosilnom zapisu je postojala ogromna rupa: naučnici su imali stromatolite i mikrofosile višećelijskih algi, ali nisu imali nikakvog traga koji bi im pokazao kako su nastale prve višećelijske životinje. U zadnjih pola veka, situacija se potpuno promenila – kao što se, uostalom, može videti i iz ovog teksta.
Međutim, kreacionisti to uopšte nisu primetili. Jedna od verovatno najčešćih tvrdnji koje se mogu naći u raznim njihovim tekstovima je da životinje pojavljuju “odjednom, potpuno formirane” u Kambrijskom periodu. Ova faktički netačna tvrdnja je jedan od većih izvora sramote za kreacioniste koji tvrde da su njihove ideje zasnovane na naučnim osnovama.
Neki kreacionisti, budući malo moderniji, pokušavaju umesto ovoga da izvrnu činjenicu da se preci svih rodova životinja nalaze u ovom sloju. U njihovoj literaturi, oni svojim čitaocima tvrde da to znači da se svi oblici današnjih životinja mogu videti u Kambrijskim stenama. Ovo je potpuno netačno: u kambrijskim stenama ima veoma malo životinja koje liče na današnje životinje – čak nema ni koščatih riba, kamoli bilo čega što bi ličilo na vodozemce, reptile ili sisare. U ovim stenama, međutim, nalazimo primitivne ribe, koje su evolutivni preci vodozemaca, reptila i sisara, i koji se iz tog razloga nalaze u istoj bioloskoj grupi. Drugim rečima, kreacionisti pokušavaju da negiraju evoluciju pozivajući se na fosile evolutivnih predaka modernih organizama.

Kambrijski period je trenutak kada su razni organizmi počeli da prozvode koščata tkiva – prvo spoljne štitove i oklope, pa zatim i unutrašnje kosti. Koščati delovi životinja mnogo lakše preživljavaju duge periode vremena, i lakše se fosilizuju. Ukupno, koščati deo životinje će se fosilizovati sto hiljada puta češće nego meko tkivo; ili, drugim rečima, za svaki fosil mekog tkiva, naći ćemo preko sto hiljada fosila kostiju.
Paleontolozima koji su iskopavali prve fosile je ovo izgledalo kao nagli skok: u nižim slojevima nema praktično ničega...pa se onda, odjednom, pojavljuju slojevi sa hiljadama fosila koščatih životinja. Iz ovog razloga, ovo se dugo smatralo periodom u kome se dogodila najveće razdvajanje tipova životinjskih vrsta, i ovaj period je nazvan “Kambrijska eksplozija”. U Kambrijskom periodu su uspostavljeni sve moderne grupe životinja – tj. za svaku grupu životinja koju poznajemo danas, možemo naći pretke u Kambrijskom periodu.

U Kambrijskoj eri su morima vladali danas izumrli trilobiti. Njihove kalcijumske školjke će se zajedno sa skeletima jednoćelijskih diatoma milionima godina nakupljati na dnu okeana, i biće građa za čitave planinske lance sastavljene od karbonatnih stena. Razne vrste crva se u ovom periodu šire i evoluiraju u hiljade različitih vrsta, uključujući tu i neke koje izgledaju krajnje fantastično – kao što je, na primer, čuvena Hallucigenia.

Trilobiti: ogromna količina informacija o trilobitima se može naci na internetu. Za početak, preporučujemo da pođete odavde.

Na slici ispod možete videti rekonstrukciju dna okeana u Kambrijskom periodu. Pored različitih crva i trilobita (neki od kojih su bili preko pola metra veliki), možete primetiti u sredini donjeg dela slike malu crvenkastu životinju koja liči na plovećeg puža (boje životinja su plod mašte autora slike; mada znamo kako su životinje ovog perioda izgledale, ne znamo koje su boje bile njihove kože i ljušture). Ovo biće, nazvano Pikaia, je možda predak svih kičmenjaka...

U ovom periodu životinjski svet postaje suviše komplikovan da bi smo mogli da ga pratimo u jednoj opštoj slici. Zbog toga ćemo se u daljim poglavljima koncentrisati na nekoliko određenih klasa životinjskog carstva, i njihov posebni tok razvoja.

2. Tehnička diskusija: Razlog za eksploziju

U Kambrijskom periodu razvoj života ulazi u novu eru. Da bi smo razumeli život ovog perioda, moramo se zapitati šta je razlog ovako naglog razvoja gomile novih vrsta? Mada razni biolozi imaju svoje omiljene ideje, najverovatnije se radilo o skupu više odvojenih stvari od kojih ćemo ovde pomenuti tri koje su verovatno među najznačajnijima.
Prvi uticaj je bilo nagla promena klime. Geološki dokazi pokazuju da je veći deo Zemlje bio pokriven ledenim omotačem neposredno pre Kambrijskog perioda. Vulkanska i sunčeva aktivnost je, međutim, ubrzo promenila situaciju, i led je počeo naglo da se topi, povlačeći se na polove u roku od samo nekoliko hiljada (možda čak i samo nekoliko stotina) godina. Ovo je oslobodilo ogroman prostor za širenje života, i nove vrste su imale nova staništa kojima su mogle da se prilagođavaju. Ledeni ciklus se zatim ponovio dva ili tri puta, povlačeći sa sobom naizmenične talase izumiranja, izolacije, i evolucije.

Drugi uticaj je bio razvoj vida. Primitivni oblici vida su prisutni već u jednoćelijskim organizmima, gde grupe molekula osetljivih na svetlosnu energiju mogu da omoguće ćeliji da prepozna pravac iz koga svetlost dolazi (ovo je važno u morskim dubinama, gde je lako za jednoćelijski organizam da ode previše duboko, i da zađe u pojas vode u kome više nema kiseonika). Prve oči višećelijskih organizama su bile jako primitivne, jedva nešto više od grudvica ćelija osetljivih na svetlost, ali su omogućile nešto potpuno novo: do tog trenutka, lovci su morali da naslepo puze okolo, dok ne nalete na svoju žrtvu. Sa očima, ma koliko primitivnim i neefikasnim, lovac može da vidi svoj plen na daljinu, i da ga namerno lovi. U određenom smislu, čitav razvoj života u Kambrijsom periodu se svodi na razvoj odbrane lovine od novih, opasnih lovaca, i razvoj lovaca da zaobiđu nove odbrambene strategije svog plena. Naglo izumiranje čitavih tipova životinja (“perje” koje je prekrivalo dno mora u toku Proterozoika biva potpuno istrebljeno u veoma kratkom periodu) pokazuje koliko razliku je učinio vid.

Treći uticaj je genetski razvoj, koji zahteva malo detaljniju diskusiju, pošto se radi o nečemu što će uticati na razvoj životinja od ove tačke u vremenu sve do danas.
Sposobnost brze adaptacije na promenu u uslovima života je veoma korisna stvar za svako živo biće. Ako promena oblika ili veličine nekog dela tela zahteva komplikovane i malo verovatne mutacije, životinji će trebati jako mnogo vremena da se adaptira novim uslovima. S druge strane, ako su mutacije suviše jednostavne i suviše česte, previše mladunčadi će se rađati sa smrtonosnim deformacijama, što je opet veoma negativna stvar. Rane životinje su otud bile pod selektivnim pritiskom da razviju genetski sistem koji omogućava nekakav balans između ove dve potrebe.
Sistem koji je razvijen se pojavio (prema genetskim analizama, i njihovim poređenjem sa fosilnim zapisom) znatno pre Kambrijske eksplozije, i verovatno je bio prisutan već u Neoproterozoiku. Sve životinje, od tada do danas, svoj telesni “plan razvoja” kontrolišu pomoću grupe gena poznatih kao “homeoboks”, ili hox geni. Ovaj skup gena predstavlja osnovni sistem kontrole veličine tela, položaja udova, sekvence razvoja, itd. Crvi, insekti, glodari, ljudi...sve životinje na svetu kontrolišu svoj razvoj pomoću ovih gena. Mada u višim organizmima postoje i drugi, kompleksniji dodatni sistemi, hox geni i dalje igraju ključnu ulogu.
Ovaj sistem omogućava populaciji životinja da bude dovoljno slična da omogući celoj vrsti da živi u istim uslovima, ali da pritom među njima postoji određena količina varijacija (recimo, među ljudima postoje neki koji imaju duže ruke, neki koji imaju kraće; neki imaju manji nos, neki veći; itd). Na osnovu ovih varijacija, moguća je relativno brza selekcija u slučaju da se situacija u životnoj sredini značajno promeni – recimo, dugačke ruke naših ranih predaka, prilagođene za život u drveću, su postale značajno kraće veoma brzo nakon što su se naši kasniji preci preselili u savane.
Šta ovo konkretno znači za ovu našu diskusiju? Primitivne životinje, koje imaju mali broj relativno prostih sistema, lako mogu da dodaju nove sisteme ili da potpuno preurede postojeće. Ali kada životinja postane dovoljno kompleksna, dodavanje novih sistema postaje mnogo teže, pošto svaki novi sistem mora da se uklopi u već postojeće.
Tako, recimo, morska sasa može da razvije novu grupu pipaka bez ikakvih problema. Neki sisar, međutim, ne može prosto da razvije još jedan dodatni par nogu: to bi zahtevalo razvoj čitave nove grupe mišića, promenu strukture tela, gomilu novih dodatnih kostiju, nove arterije, vene, nerve, i mnoge druge promene.
Drugim rečima, takav razvoj je praktično nemoguć – što je i osnovni razlog zbog koga su osnovne osobine klasa životinja prisutnih u Kambrijskom periodu ostale prisutne sve do danas. Ovo je, takođe, razlog zbog čega možemo da vidimo značajna poklapanja u osnovnim parametrima koji definišu telo (recimo, broju kostiju u udovima) kod srodnih organizama (recimo, svih četvoronožnih životinja).
Međutim, manje varijacije se dešavaju veoma brzo: promena dužine i oblika kostiju, promena oblika lobanje, tačan položaj unutrašnjih organa... Sve te stvari kontroliše ponašanje hox gena, koji značajno variraju u svakoj populaciji. U određenom smislu, hox geni su skup genetskih alatki napravljen da bi životinjama omogućio bržu evoluciju u periodima kada je to potrebno.

3. Razvoj kičmenjaka

U trenutku kada je došlo do Kambrijske eksplozije, životinje su već bile razvile diferencijaciju tkiva, uključujući tu i prve primitivne nervne ćelije – prenosnike signala iz jednog dela tela u drugi. Ove ćelije su se uglavnom razvijale po istoj osi kao i telo organizma; što, u slučaju crvolikih životinja, znači da su se razvijali po dužini od usnog do analnog otvora. Mada ovo predstavlja relativno efikasan sistem razvoja (koga koriste razne vrste crva i dan danas), kod nekih vrsta se razvila organizacija nerava u jedan centralni snop na leđnoj strani organizma. Zajedno sa ovim snopom, razvila se i hrskavicava nit, takozvani “notokord”, po kome je ova grupa nazvana “kordati”.

Smatra se da su prvi organizmi koji su učinili ovaj korak bili slični pra-tunikatu poznatom kao Pikaia. Svi kordati, od Pikaje do čoveka, imaju četiri ključne osobine (mada se neke od njih kod viših kičmenjaka, uključujući tu i ljude, javljaju samo u toku embrionalnog razvoja):

- faringijalni useci (od kojih kod riba kasnije nastaju škrge)

- leđni snop nerava (koji se kod viših kičmenjaka naziva kičmenom moždinom)

- notokord

- rep koji se izdužuje dalje od analnog otvora

Od ovih prvih kordata, nastalo je nekoliko grupa životinja. Prva grupa, najbliža pra-kordatima, su Urochordata, takođe poznati kao tunikati, od kojih su mnoge vrste preživele i do danas.

Sledeća grupa koja se odvojila su Cephalochordata. Pripadnici ove grupe imaju zadebljanje na jednom kraju glavnog snopa nerava, začetak primitivnog mozga. Takođe, cefalokordati počinju da koriste svoje faringijalne useke za filtriranje hrane iz okolne vode (ponašanje koje je prethodilo ribljem disanju kroz škrge).

Oko dvadeset pet vrsta cefalokordata je preživelo do danas; na slici možete videti najpoznatiju živu vrstu, amfioksus, koja se smatra poslasticom u nekim Azijskim zemljama.

Nakon što se kod cefalokordata počeo razvijati mozak, sledeći korak je razvoj lobanje, hrskavičavog (kasnije koščatog) oklopa za njegovu zaštitu. Ovaj korak u evoluciji mozemo da vidimo uživo: vrsta kordata sa delimično razvijenom lobanjom je opstala sve do danas u hladnim, dubokim okeanskim vodama: takozvana "hagfish". Iako ove životinje na prvi pogled izgledaju kao crvi, one su u stvari veoma blizu ribama, i potpuno su razvijeni kordati: imaju nervni snop, notokord, primitivan mozak, i delimičnu lobanju.     Zajedno sa razvojem primitivne lobanje, notokord se proširuje, i prvo postaje sličan traci, da bi zatim potpuno oklopio nervni snop. Time dolazimo do prvih “pravih” kičmenjaka, čiju shemu razvoja možemo da vidimo na sledećem kladogramu:

Zajedno sa razvojem primitivne lobanje, notokord se proširuje, i prvo postaje sličan traci, da bi zatim potpuno oklopio nervni snop. Time dolazimo do prvih “pravih” kičmenjaka, čiju shemu razvoja možemo da vidimo na sledećem kladogramu:

Najraniji predstavnici kičmenjaka su zmijuljice, od kojih je nekoliko vrsta preživelo i do danas. Zmijuljice su po građi veoma slični hagfish, ali pokazuju nekoliko velikih i važnih koraka u evolucionom razvoju. Pre svega, mozak (iako i dalje veoma primitivan) je organizovan u cerebelum, strukturu koju su nasledili svi ostali kičmenjaci (ukljucujuci tu i ljude). Lobanja je sastavljena od hrskavice, ali je potpuno razvijena u strukturu koja sa svih strana opkoljava i stiti moždano tkivo. Sistem endokrinih žlezda počinje da se razvija ka kompleksnosti koju ce postići kod viših kičmenjaka (hipofiza se, recimo, ovde prvi put javlja kao jasno definisana žlezda). Konacno, zmijuljice poseduju prvi primitivan imuni sistem.

Razvoj imunog sistema se ponekad pojavljuje kao “argument” u kreacionističkoj literaturi. Po toj priči, imuni sistem je tako kompleksan i precizno napravljen da nije moguće zamisliti kako je on mogao da se razvije evolucionim procesima – mora da je bio napravljen. U stvarnom svetu, međutim, naučnici već godinama rade na primitivnim imunim sistemima kao što je ovaj koga vidimo kod zmijuljica, posto dublje razumevanje evolucije imunog sistema moze pomoći u razvoju lekova za autoimune bolesti kao što su reumatizam ili lupus

.

Pošto su i ime i slika zmijuljica zbunjujući, važno je napomenuti: zmijuljice nisu ni zmije ni jegulje već daleko jednostavniji organizmi, živi fosili koji su opstali do danas zahvaljujući odličnoj prilagođenosti za svoju nišu u ekološkom sistemu. Takođe, mada neke zmijuljice žive kao paraziti, pijući krv riba, one nisu ni u kom obliku srodne pijavicama (koje su vrsta crva).

Kao sto mozemo videti na gornjoj shemi, nakon odvajanja zmijuljica je doslo do mnogo daljeg grananja, koje uključuje nekoliko izumrlih grupa. Između ostalog, tu su oklopljeni Pteraspidomorphi, neobični Galeaspidi, fantastični Osteotraci... ali za nas je u okviru ovog teksta važna samo jedna grupa: Gnathostomata. Ova grupa je učinila sledeći korak ka modernim kičmenjacima, kroz razvoj vilice.

Na slici: Drepanaspis, vrsta Pteraspidomorpha (gore levo); fosil Osteotraca (dole levo); oklop lobanje Dunkleosteusa, ogromnog plakoderma iz Devonskog perioda

Veoma je važno razumeti da “okoštale ploče” nisu isto sto i “kost”. Kost je posebna vrsta tkiva koje imaju samo kičmenjaci, i to tek počevši sa koščatim ribama. Mada mnoge druge životinje imaju čvrsta tkiva koja liče na kost – recimo, sipe – radi se o potpuno drugacijoj vrsti tkiva, sa različitom strukturom i genetskim poreklom.

Prvu strukturu koja liči na vilicu je razvila izumrla podgrupe Gnathostomata poznata kao Placodermi. Na fosilu ogromnog, impresivnog Dunkleosteusa (sa dužinom od punih šest metara, ova pra-riba je bila najveće živo biće na svetu u svom periodu) možemo videti glavne osobine plakoderma: okoštale ploče koje prekrivaju prednji deo tela, i neobičan leđni zglob koji omogućava Dunkleosteusu da pomeri glavu unazad i tako “zine” mnogo više nego što bi inače bilo moguće. Ovo praistorijsko čudovište nije imalo prave zube; umesto toga, okoštale ploce su se spuštale do usta, i služile za mrvljenje hrane.

Evolucija ajkula je jedna od najbolje uspostavljenih grana u evoluciji – nađene su bukvalno desetine hiljada fosila iz najrazličitijih perioda. Pošto u ovom tekstu nećemo obrađivati ovu granu evolucije, više informacija možete naći na mnogim internet sajtovima posvećenim ajkulama; dobar početak možete naći ovde.

Ovaj hrskavičavi skelet je takođe osobina preživelog roda Chondrichtyes (ime doslovno znaci “hrskavičave ribe”). Hrskavičave ribe su prva grupa kod koje vidimo potpuni razvoj vilice sa zubima, mada zubi još uvek nisu sastavljeni od kosti, vec od mineralizovane hrskavice. Pripadnici Chondrichtyes su od samog pocetka bili veoma uspešni, i ostali su prilično uspešni i do danas: moderni članovi ove grupe su razne ajkule i raže.

Nakon razvoja vilice, ostao je još jedan poslednji korak do potpuno razvijenih vodenih kičmenjaka: prelazak sa hrskavice na kost u skeletu. Okoštavanje zahteva dodatno ulaganje energije od strane organizma, i smanjuje ukupnu elastičnost tela; ali, sa druge strane, koščati skelet pruža mnogo bolju zaštitu za unutrašnje organe. Drugim rečima, i kosti i hrskavica imaju svoje prednosti i mane, što je verovatan razlog zbog koga su do danas preživele i hrskavičave i koščate ribe.

Koščate ribe (Osteichtyes) su najuspešnija klasa kičmenjaka na svetu – poznato je oko 29,000 vrsta. Smatra se da je ova grupa nastala oko 450-430Ma, ali su fosili na zalost retki i nepotpuni, tako da je rani deo razvoja ove klase još uvek nejasan. U fosilnom zapisu nalazimo dve glavne klase koščatih riba: zrakoperke i rezoperke. Zrakoperke su dominantna podklasa, koja ukljucuje i infraklasu Teleostei kojoj pripada velika većina današnjih riba.

Mnogo zanimljivija za ovu našu diskusiju, međutim, je druga klasa koščatih riba.Rezoperke, Sarcopterygii, su uglavnom izumrle, i danas postoji samo par preživelih vrsta. Međutim, upravo ove ribe su preci svih kopnenih kičmenjaka, uključujući tu i ljude.

4. Od riba do vodozemaca

U prethodnom poglavlju smo obradili evoluciju kičmenjaka i riba, do tačke na kojoj su se razdvojile zrakoperke i rezoperke. Pogledajmo sada kako je tekao prelaz od riba rezoperki do vodozemaca.

U okviru nastanka kopnenih životinja, prvi ključni korak se odigrao daleko pre nego što je bilo koja životinja stupila na suvo tlo. Molekularni, genetski, i morfološki dokazi pokazuju da su već rane koščate ribe posedovale takozvanu gastričku kesicu: proširenje sa strane jednjaka, u koje je riba mogla da "proguta" vazduh, što olakšava plivanje (ribe sa ovakvim kesicama mogu da plutaju, dok ribe bez njih - na primer, ajkule - moraju neprestano da ulažu energiju i plivaju, jer u suprotnom potonu na dno okeana). Ova gastrička kesica je postala predmet selekcije. Kod riba u otvorenoj vodi, ona je postala ključna za plivanje, i razvila se u današnju vazdušnu bešiku.

U prelazu od riba do kopnenih životinja je nađeno više stotina veoma kompletnih fosila, i više hiljada nekompletnih. Radi jednostavnosti, u našim tekstovima je opisano samo pet ili šest zaista ključnih vrsta; ali treba imati u vidu da je ovde prikazan samo jedan mali delić ukupne snage fosilnih dokaza. Za potpuniju sliku, i praćenje razvoja više stotina specifičnih osobina korak po korak, preporučujemo da pogledate fantastičnu analizu na profesionalnom paleontološkom sajtu Palaeos.

Kod riba u plitkim i mutnim vodama siromašnim vazduhom, ova kesica se nalazila pod drugačijim selektivnim pritiskom. U ovakvoj vodi ribi je dostupno veoma malo kiseonika, a blato koje zaustavlja protok kroz škrge čini stvari još gorim. Otud, gastrička vrećica je kod njih postala prokrvljena, omogućavajući ribi da iz progutanog vazduha apsorbuje kiseonik. Takođe, svaka mutacija koja pomera otvor kesice bliže ustima je pozitivno selektovana, pošto smanjuje verovatnoću da progutani vazduh završi u želucu (gde kiseonik ne može efikasno da se apsorbuje).
Ovaj put razvoja je doveo do nastanka primitivnih ribljih pluća, koja možemo i dan danas da vidimo kod nekoliko ribljih grupa. Primer ovoga su ribe gar i amija među zrakoperkama, i riba dvodihalica među rezoperkama.

Kvinslendska dvodihalica, Neoceratodus forsteri, poseduje škrge, pluća i koščata peraja.
Photo: Tannin

Pre oko 400 miliona godina, kopnene biljke su konačno počele da stabilizuju priobalne ekosisteme, što je vodenim životinjama pružilo mogućnost novih načina života, i novih izvora hrane. Usled suše, ili čak prosto ciklusa plime i oseke, ove oblasti su često ostajale izolovane (u vidu muljevitih bara odvojenih od otvorene vode) i bile su siromašne kiseonikom. Otud, nije čudno što u fosilnim nalazištima iz priobalnih ekosistema ovog perioda često nalazimo upravo mnogo riba dvodihalica. Jedna grupa ovakvih riba, po imenu ripidistija (Rhipidistia), je posebno značajna.

Ove ribe, kao i sve dvodihalice, su imale i pluća i škrge. Takođe, dok su "zraci" u perajima zrakoperki vezani direktno za osnovni skelet, kod ripidistijanskih riba i drugih rezoperki, ovi "zraci" su vezani za snažne kosti i mišiće. Konačno, imali su i osobinu koja je veoma jedinstvena za ovu grupu: njihovi zubi su imali veoma specifičnu "lavirintsku" strukturu.
U fosilnom zapisu vidimo kako su se ripidistijanske ribe, izložene novim selektivnim pritiscima, brzo prilagodile svojoj novoj okolini. U okviru prilagođavanja na život u plićaku (umesto plivanja u dubokom moru), telo kasnijih ripidistija postaje spljošteno, oblik lobanje se menja, rep postaje prav. Zbog hroničnog nedostatka kiseonika, pluća postaju efikasnija i podeljena na dva dela. Konačno, kosti peraja postaju veće, snažnije, i mišići postaju snažniji. Ovakva peraja su skoro neupotrebljiva za plivanje kroz duboku vodu, ali su veoma korisna za razgrtanje gustog bilja u plićaku, i za puzanje kroz mulj. Primer jedne ovakve ribe je bio eustenopteron (Eusthenopteron):

Pritisci okoline su proizveli mnogo vrsta veoma bliskih Eusthenopteronu, ali koje su se još više odmakle od riba. Jeda lep primer ovoga je panderihtis (Panderichthys):

Autor: Nobu Tamura

Pošto više nije bilo selektivnog pritiska koji održava postojanje leđnih i analnih peraja, kod panderihtisa su ona zakržljala. Ostao je samo rep i kratka peraja na veoma snažnim i koščatim udovima. Povrh toga, kosti u okviru ovih udova su postale potpuno diferencirane, i to na veoma specifičan način: humerus, ulna i radius u prednjim udovima, i femur, tibija i fibula u zadnjim udovima. Takođe se pojavila čoana, prolaz u kosti koji povezuje nosnu šupljinu sa ustima, što omogućava disanje kroz nos.

Ovakve "puzeće vrste" se šire i granaju u toku sledećeg perioda vremena. Imamo mnogo prelaznih fosila iz ovog perioda, koji pokazuju razne vrste životinja sličnih panderihtisu (recimo Ventastega, ili Elginerpeton). Fosil koji nas posebno zanima je zvan tiktalik (Tiktaalik):

Kod tiktalika, vidimo još par malih promena (da ponovimo, svaki korak u evoluciji čine male, malecne promene koje se polako šire i nakupljaju). Najvažnije za nas su promene u strukturi udova: veza između kostiju koja je kod panderihtisa bila čvrsta, kod tiktalika postaje savitljiva (drugim rečima, nastaje zglob). Povrh toga, neki od "zraka" u okviru peraja postaju zadebljani, što omogućava životinji da se lakše odupre od tla, i samim tim da lakše puzi po zemlji; ova zadebljanja su u obliku niza falangijalnih kostiju (tj. kostiju prstiju).
Ova zadebljanja padaju pod selektivni pritisak za lakše kretanje kroz mulj i preko kratkih distanci na suvom tlu. Posle samo par miliona godina, vrste koje su nasledile ove osobine se šire svetom, toliko da neke od njih nalazimo u mnogim naslagama priobalnih područja u svetu. Jedan primer ovakve uspešne vrste je akantostega (Acanthostega):

Ova "žaboriba" je imala i pluća i škrge. Mada su kosti lobanje identične kasnijim vodozemačkim, oblik lobanje je još uvek riblji. Rep još uvek ima riblje karakteristike, sa perajem na leđnoj strani. Veza između lobanje i ostatka tela je riblja. Zubi i dalje imaju lavirintsku strukturu, nasleđenu od ripidistijanskih riba. I dalje postoji lateralna linija, organ koga ribe koriste da osete vibracije u vodi (ali koga vodozemci nemaju). Kada se sve uzme u obzir, nemoguće je reći da li se radi o ribi ili o vodozemcu - Acanthostega je savršena prelazna forma između dve klase živih bića.

Kod akantostege, raspored i broj kostiju u "rukama" i "nogama" je identičan onome koga vidimo kod svih kopnenih kičmenjaka (guštera, ptica, sisara...). Pozicija stopala je, međutim, još uvek prilagođena vodenom životu, i nepogodna za hodanje po suvom tlu. Ovaj razvoj vidimo kod jedne srodne vrste iz istog perioda, ihtiostege (Ichtyostega):

Udovi ihtiostege su prvi koji su direktno prilagođeni za hodanje po suvom tlu. Još uvek su prisutne razne riblje osobine: zglob između lobanje i kičme, oblik kičmenih kostiju, rep tipičan za rezoperke, lateralna linija... međutim, vodozemačke osobine su toliko izražene da se ihtiostega obično klasifikuje kao rani vodozemac.

Od ove tačke, rani vodozemci poput ihtiostege su se raširili svuda po svetu, i ubrzo se razdvojili na stotine raznih vrsta - Pholidogaster, Denderpeton, Tulerpeton (na donjoj slici)... . Neke od ovih vrsta su ostale vodozemci. Neke su čak ponovo napustile kopno, i vratile se potpuno vodenom životu (kao što je recimo bio slučaj sa krasigirinusom na donjoj slici; radi reference, ova životinja je bila preko metar i po dugačka, a njeni zakržljali udovi su bili dugi samo nekoliko centimetara). Evolucija nikada ne stoji, i adaptacije proizvode nove vrste u svim mogućim pravcima, sa svake moguće tačke...

Autor: DiBgd

No, neke vrste su nastavile dalje da se razvijaju ka kopnenom životu. Jedna od ovih grupa, Anthracosauria, je postala predak ranim reptilima, kojima ćemo se pozabaviti detaljnije u sledećem poglavlju. Dva primera, Pholidogaster i Dendrerpeton su prikazana na slici.

5. Od vodozemaca do reptila (gmizavaca)

Prelaz između vodozemaca i gmizavaca je komplikovan: paralelno se dogadja razvoj osobina koje su tipične za moderne vodozemce, osobina koje su tipične za gmizavce, i osobina koje razdvajaju različite grupe gmizavaca. Iz ovog razloga, prvo ćemo izložiti tri fosila koji u širokim linijama prikazuju razvoj gmizavaca, pa zatim prodiskutovati značaj specifičnih promena.

Sekvencu počinjemo sa Proterogyrinusom, koji je klasifikovan kao labirontodont. Tipična vodozemačka lobanja i zubi, veza između lobanje i kičme je još uvek riblja. Vertebre (kosti kičme) su međutim reptilske, kao i pelvis. Prsti imaju raspored kostiju 2-3-4-5-3, što je skoro (ali ne sasvim) ustaljeni broj koga vidimo kod gmizavaca. Članci na prednjim i zadnjim udovima su tipično amfibijski.

Sledeći korak vidimo u vrstama kao što je Limnoscelis. Ovde se javlja više reptilska struktura lobanje, vilični mišići se pomeraju bliže poziciji koju vidimo kod gmizavaca.

Konačno, tu je Hylonomus, veoma rani kotilosaurus (rani, primitivni gmizavac). Mada je najveći deo skeleta reptilski, lobanja još uvek sadrži mnoge vodozemačke karakteristike.

Ovo su samo tri od nekoliko desetina poznatih vrsta u ovoj tranziciji. Sliku komplikuje činjenica da su reptili počeli da se razdvajaju na nekoliko grupa još u ovom najranijem periodu, i da je ta podela sama po sebi prilično komplikovana. Pogledajmo shemu, zajedno sa par ključnih osobina.

Amfibijski preci prvih gmizavaca su imali relativno slabu lobanju. Dve grupe reptila su evoluirale dva različita rešenja. Kod prve grupe, takozvanih anapsida, kost koja povezuje donju vilicu sa lobanjom (quadrate) se pomerila nadole i unapred. Kod druge grupe, takozvanih sinapsida, ista kost se pomerila uvis i unazad. Ime ovih grupa (anapsid, sinapsid) potiče od broja i položaja otvora (fenestrae) u lobanji.

O daljoj evoluciji sinapsida u sisare će biti reči u sledećem poglavlju ovog teksta. Pogledajmo za sada prvo šta se desilo sa anapsidima.

Od anapsida do arhosaurusa

Čak pre nego što su se njihove reptilske osobine potpuno ustalile, anapsidi su se podelili na dve grupe. Sa jedne strane su se odvojili diapsidi, a sa druge preci današnjih kornjača.

Evolucija kornjača je sve do skora bila veoma slabo poznata. Imali smo fosile vrsta kao što je Scutosaurus (koje pokazuju promene na lobanji koje prethode kasnijim kornjačama), i vrsta kao što je Deltavjatia vjatkensis, koja ima lobanju i udove veoma bliske kornjačama, a rebra i vertebre proširene tako da čine primitivan oklop po dužini kičme. Dugo su nedostajali fosili koji bi pokazali sledeći korak - ali ovaj jaz je popunio nedavno otkriven fosil zvani Odontochelys:

Rekonstrukcija izgleda Odontochelysa. Autor: Nobu Tamura

Odontochelys je prelazna kornjača. Posedovao je proširena rebra koja formiraju samo deo tbušnog oklopa, u karakterističnom obliku za kornjače. No, leđni deo oklopa koji danas definiše kornjače još uvek nije postojao; umesto toga, nalazimo samo proširena rebra, koja kod kasnijih kornjača učestvuju u formiranju celovitog oklopa.

Sledeći fosil u nizu je Proganochelys, donedavno najprimitivnija poznata kornjača. Radi se o životinji koja je imala oklop i tipičnu kljunastu lobanju koju vidimo kod kornjača; ali pritom takođe i reptilske ključne kosti, udove i vrat koji nisu mogli da se uvuku ispod oklopa, i reptilske zube.

Evolucija diapsida je mnogo bolje dokumentovana. Grupu poznate kao Proteotiridide (čijeg predstavnika, Hylonomusa, smo već videli u gornjem tekstu) nasleđuje mnogo veći Petrolacosaurus. Dugačak oko 40cm, ovaj pra-gušter poseduje dve fenestre (tipična oznaka diapsida), ali su zubi i opšta građa tela praktično identični Hylonomusu. Još jedan korak u razvoju možemo da vidimo kod Apsisaurusa, kod koga dolazi do promene oblika i strukture zuba do onih koje vidimo kod reptila.

Povećanje veličine i još “gušterolikije” osobine vidimo kod sledećeg predstavnika diapsida, Claudiosaurusa. Vrlo blizu “pravim reptilima” kakve bi smo prepoznali danas, kod Claudiosaurusa vidimo samo par preostalih vodozemačkih osobina (sternum sačinjen od hrskavice umesto od kosti, i nerazvijenu donju kičmu). Dužina je povećana na oko 60cm. Protorosaurus najverovatnije nije u direktnoj liniji razvitka, ali je bliski rođak vrsta koje su neposredno usledile; ova vrsta nije klasifikovana kao arkosaur samo zbog par veoma sitnih razlika u građi stopala i članaka.

Konačno, dolazimo do arhosaura, primitivnih dinosaurusa čiji su današnji direktni potomci krokodili, a indirektni potomci (preko dinosaurusa) ptice. Na slici je prvi poznati arhosaur, sa 1.5m dužine već veoma sličan krokodilu, Proterosuchus.

Dalji razvoj dinosaurusa postaje previše komplikovana tema da bi smo je mogli obraditi u okviru ovog teksta. Vredi pomenuti da se radi o jednom od najbolje dokumentovanih prelaznih perioda u istoriji, sa stotinama prelaznih fosila (recimo, u slučaju prelaza između Lambeosaurusa i Hypacrosaurusa, prelaz je ilustrovan desetinama fosila). Evolucija dinosaurusa je takođe verovatno najbolje obrađen deo evolucije na Internetu, sa masom sajtova koji se isključivo bave ovom temom.

6. Od reptila do sisara

Razvoj sisara od guštera je jedan od najbolje dokumentovanih prelaza u fosilnom zapisu. Kao što smo videli u prethodnom poglavlju, sinapsidi (klasa reptila od koje su nastali sisari) se odvojila od ostalih reptila veoma rano u istoriji njihovog razvitka. Evolucija sisara od sinapsida je od te tačke išla u dva koraka. Od ranih sinapsida je prvo evoluirala čitava klasa vrsta sa građom koja je otprilike na sredini između reptilske i sisarske: terapsidi. Zatim su od terapsida nastali prvi monotremni sisari, pa od njih sisari koje poznajemo danas.
Pre nego što počnemo sa pregledom fosilnog zapisa razvoja sisara, moramo napomenuti jednu stvar: kao što je već više puta rečeno, meka tkiva se jako retko fosilizuju, i na raspolaganju imamo uglavnom kosti. Iz ovog razloga, fosili nam ne mogu jasno pokazati kada su se prvi put razvile mlečne žlezde, ili krzno. Ali razvoj sisara možemo pratiti veoma detaljno na bitnih i sveobuhvatnih osnovu razlika u građi njihovog muskuloskeletalnog sistema. Katlin Hant, biolog sa Vašingtonskog Univerziteta je sklopila sledeću listu takvih, manje vidljivih, razlika:

PRIMITIVNI REPTILI | SISARI
nemaju fenestre u lobanji | veliki otvor (fenestra)
moždani okvir labavo vezan za lobanju | moždani okvir čvrsto vezan za lobanju
nema sekundarnog nepca | kompletno koščato sekundarno nepce
svi zubi isti | različiti sekutići, očnjaci i kutnjaci
obrazni zubi bez krune | obrazni zubi sa krunom
zubi se stalno zamenjuju novim | zubi se zamenjuju najviše jednom
svi zubi sa jednim korenom | kutnjaci sa dva korena
zglob desni povezuje quadrate i articular kosti | zglob desni povezan direktno sa kostima lobanje
donja vilica sačinjena od više kostiju | donja vilica sačinjena od jedne kosti
jedna kost u uvetu | tri kosti u uvetu
spojene spoljne nozdrve | odvojene spoljne nozdrve
jednostruka occipital condule (veza između lobanje i kičme) | dvostruka occipital condule
duga vratna rebra | kratka ili nepostojeća vratna rebra
postoje lumbarna rebra | nema lumbarnih rebara
nema dijafragmu | ima dijafragmu
udovi rašireni sa strane tela | udovi pravo ispod tela
ramena kost prosta | ramena kost sa masivnim izraštajem za vezu sa mišićima
kosti pelvisa razdvojene | kosti pelvisa spojene u jednu celinu
dve vertebre u pojasu kuka | tri ili više vertebri u pojasu kuka
raspored kostiju u prstima 2-3-4-5-4 | raspored kostiju u prstima 2-3-3-3-3
telesna temperatura varira | telesna temperatura konstantna

Zapamtite da su osobine navedene u levoj koloni osobine primitivnih reptila. Kasniji, razvijeniji reptili se ne uklapaju uvek u ovu sliku!

Priču počinjemo od primitivnih reptiloida sa značajnim brojem vodozemačkih karakteristika, kao što je bio u prethodnom poglavlju pomenuti Hylonomus (koji je živeo oko 315Ma). Ubrzo nakon njega se pojavljuju Proteoclepsydrops i Clepsydrops (cca. 310Ma), prvi sinapsidi, kod kojih se pojavljuje mala fenestra na lobanji.
Sledi Archaeothyris (cca. 300Ma), kod koga se lobanja malo modernizuje, mada je moždani okvir još uvek nepovezan sa ostatkom lobanje. Pojavljuju se prvi znaci različitih vrsta zuba. Telo je potpuno reptilsko, spolja čak liči na vodozemce (i još uvek ima vodozemačke osobine u građi vilice i nogu). Kuk počinje da se razvija i kost postaje veća i jača.
Varanops (cca. 290Ma) nije u liniji direktnih predaka, ali je veoma blizak srodnik: lobanja počinje da liči na sisarsku po mnogim karakteristikama. Moždani okvir počinje da se jače povezuje sa lobanjom, mišići vilice postaju snažniji i pomeraju se unapred, telo postaje uže i dublje. Kičma postaje snažnija. Razvoj kuka se nastavlja.
Rod Haptodus čini nekoliko srodnih vrsta reptila kod koje nastavljaju da se približavaju građi sisara. Veza između moždanog okvira i lobanje postaje još snažnija, vilica postaje snažnija, pojavljuju se značajne razlike u vrstama zuba. Dok sa jedne strane zglobovi i građa kičme postaju sličniji sisarima, sa druge strane na slici skeleta možete da vidite izražene reptilske karakteristike, kao što su vratna i lumbarna rebra. Umesto dosadašnje dve, tri vertebre postaju povezane u pojasu kuka.
Sphenacodon (270Ma) i srodne vrste idu još jedan korak dalje. Detalji lobanje postaju još sličniji sisarima. Razlike u zubima postaju izražene – jasno se razlikuju sekutići i očnjaci; ali zubi se i dalje stalno zamenjuju. Donja vilica je još uvek sačinjena od više kostiju, ali se pojavljuju prvi tragovi izrasline koja će kasnije biti ključni deo slušnog sistema kod sisara (za detalje o razvoju slušnog sistema pogledajte napomenu na kraju teksta).

Ovde dolazimo do terapsida, grupe vrsta na polovini puta između reptila i sisara. Biarmosuchia (260Ma) je jedan od prvih, najprimitivnijih terapsida. Još uvek su prisutne neke vodozemačke osobine (građa mišića vilice, na primer), mada se najveći atavizmi ipak gube. Gornja vilica Biarmosuchie, na primer, je spojena sa lobanjom, dok je kod vodozemaca, najprimitivnijih reptila, i svih iznad navedenih vrsta odvojena.

Fenestra raste dalje, i dostiže veličinu sličnu onoj kod sisara. Nastavlja se snažnije povezivanje moždanog okvira sa lobanjom. Gornja vilična kost (maksila) se razvija nagore, proizvodeći prve tragove primitivnih sisarskih sinusa. Mišići vilice počinju da se smanjuju, osim glavnog sisarskog viličnog mišića. Kosti prednjeg nepca se razvijaju unazad; mada ne formiraju potpuno sekundarno nepce, ovaj pravac razvoja je identičan sisarskom. Očnjaci postaju izraženi, zamena zuba varira; kod mnogih terapsida se pojavljuje ljudima dobro poznati raspored mlečnih zuba u mladosti, koji bivaju zamenjeni stalnim zubima kod odrasle životinje. Kičma se ne menja mnogo, ostajući uglavnom reptilska, sa rebrima celom dužinom tela. Prednji udovi postaju pokretljiviji, a u zadnjim udovima femur i pelvis postaju prilagođeniji za viši nivo odgurivanja od tla. Broj kostiju u prstima varira kod različitih terapsida: neki imaju reptilski, neki sisarski broj kostiju. Vertebre vrata i repa postaju vidljivo različite od ostalih. Pojavljuju se tragovi bubne opne u korenu vilice.

Procynosuchus je prvi cinodont, grupa za koju neki paleontolozi smatraju da bi trebala da bude klasifikovana kao prvi sisari. Sekundarno koščato nepce je prisutno, ali još uvek nepotpuno. Reptilski mišići vilice postaju još manji, osim glavnog koji se razvija i postaje daleko veći; od ovog mišića će nastati ogromni sisarski vilični mišić. Smanjuje se broj sekutića u vilici – raniji reptili imaju šest, Procynosuchus ima četiri, prvi sisari imaju tri. Velike kosti vilice se smanjuju i nastavlja se napredak ka modernom slušnom sistemu; vidljivi tragovi bubne opne. Vilični zglob je još uvek potpuno reptilski. Kičma postaje sličnija sisarima: rebra u lumbarnom delu tela se smanjuju, a vrat postaje pokretljiviji. Mada su fosilni dokazi nedovoljno jasni da bi se moglo reći bez sumnje, neki paleontolozi smatraju da se kod Procynosuchusa pojavljuju i prvi znaci postojanja dijafragme. Kosti prednjih udova se produžuju i prilagođavaju za uspravniji hod. Konačno, kosti svih cinodonata poseduju takozvane Haversove kanale, koji se pojavljuju isključivo kod toplokrvnih životinja.
Trinaxodon (cca. 250Ma) je dobar primer sledećeg koraka u razvoju. Sekundarno nepce je skoro potpuno, diferencijacija zuba je završena mada svi zubi i dalje imaju samo jedan koren. Od tri kosti koje definišu donju vilicu, dve skoro nestaju, ostavljajući jednu dominantnom. Vilični zglob počinje da liči na sisarski. Veza lobanje sa kičmom je tačno na pola puta između reptilske i sisarske, sa dve odvojene površine, ali ne onoliko izdužene kao kod sisara. Lumbarna rebra su manja, kost ramena (scapula) pokazuje razvoj sisarskog ramenog mišića. Kosti udova su potpuno prilagođene za sisarski uspravni hod sa udovima ispod tela. Rep postaje kraći, građa rebara i kičme ukazuje da je skoro sigurno postojala dijafragma. Fosili odraslih i mladih životinja se nalaze zajedno, što je moguća indikacija da su Trinaxodoni aktivno pazili na svoju mladunčad.
Cynognathus (cca. 240Ma) je potpuno razvijeni cinodont koji je zanimljiv najviše zbog razvoja vilice i zuba. Kutnjaci imaju razvijenu krunu, i gornji zubi se uklapaju sa donjim. Donja vilica je 90% sačinjena od jedne kosti. Prisutna su dva vilična zgloba, reptilski i sisarski. Rebra su veoma blizu sisarskoj građi, udovi pravi su ispod tela. Po otiscima stopala se vidi da je Cynognathus imao krzno.

Mnogi kreacionistički sajtovi na ovom mestu citiraju paleontologa Kromptona, i njegov tekst iz 1979 (ili čak tekstove iz pedesetih i šezdesetih godina prošlog veka), i na osnovu podataka iz tih tekstova tvrde da nema dovoljno dokaza da je sisaroliki vilični zglob zaista korišćen.
U pitanju je pre svega (prilično providan) pokušaj da se diskusija svede na jednu tačku, ne bi li se sakrile sve druge paralelne promene koje su makar isto onoliko važne koliko i građa viličnog zgloba. Ali čak i ako ignorišemo tu činjenicu, ostaje jedan prost razlog zašto kreacionisti citiraju tekstove stare trideset ili četrdeset godina: od tada do danas su iskopane na desetine fosila koje su omogućile mnogo preciznija merenja, i na kojima se jasno i nedvosmisleno vidi postojanje i upotreba oba zgloba.

Diademodon (240Ma, period se preklapa sa Cynognathusom) nastavlja trend, sa još jačim mišićima vilice, razvijenijim krunama na zubima, i donjom vilicom koja je 98% jedna kost. Skoro potpuno razvijeno sekundarno nepce, ali i dalje prisutna dva vilična zgloba. Broj kostiju u prstima postaje sisarski 2-3-3-3-3, i ostaje takav od ove tačke nadalje. Lumbarna rebra postaju veoma mala, otvarajući više mesta za nedvosmisleno definisanu dijafragmu.     Probelesodon (cca. 235Ma), sledeći u sekvenci, ima kutnjake sa dva korena, sekundarno nepce je još bliže konačnom izgledu kod sisara, lumbarna rebra potpuno nestaju.
Diarthrognatus (209Ma) je predstavnik tritelodonta, razvijene grupe cinodonta. Sinusi postaju razvijeni, Eustahijeva tuba se pojavljuje između uveta i grla. Vilični zglob je još uvek dvostruk, ali sisarski zglob postaje potpuno razvijen. i igra glavnu ulogu u pokretanju; reptilski zglob zakržljava, i uglavnom igra ulogu u čulu sluha.
Kičma vrata postaje još sličnija sisarskoj, što omogućava veću pokretljivost. Kuk i butna kost su skoro potpuno sisarski. Rame se razvija zajedno sa novim mišićem.

Sinoconodon (208Ma) je prvi potpuno prihvaćeni proto-sisar. Lice je potpuno sisarsko, mozak je još razvijeniji. Vilični zglob je skoro potpuno sisarski – reptilski zglob je još uvek prisutan, ali je sitan i zakržljao.
Sledi čitava grupa vrsta poznata kao morganukodoni, jedna od kojih je bio Haldanodon (205Ma). Sekundarno nepce je skoro potpuno, zubi su potpuno sisarski osim par detalja u građi kutnjaka. Sistem zamene zuba je takođe potpuno sisarski. Dno moždanog okvira postaje povezano sa lobanjom. Ušni aparat, sastavljen od minijaturnih ostataka reptilskog viličnog zgloba, je praktično potpuno razvijen. Svi ostali aspekti skeleta su sisarski.
Biolozi smatraju morganukodone prvim pravim sisarima. Ova grupa je živela prilično rašireno u periodu Jure, kada su dinosaurusi bili na svom vrhuncu.

Poslednji reptilski detalji pomenuti kod morganukodona nestaju kod pantotera i drugih trikonodonata, grupe koja preuzima primat među sisarima tokom zadnjeg dela Jure i tokom perioda izumiranja dinosaurusa. Nepce postaje potpuno, struktura kutnjaka postaje jasno definisana, ušni aparat je kompletiran...i sa time, i naš pregled evolucije sisara od reptila, korak po korak.

Kratak pregled razvoja sisara

Nakon izumiranja dinosaurusa, sisari popunjavaju napuštene ekološke niše jednu po jednu, i broj vrsta raste eksponencijalno. Postoje na desetine hiljada prelaznih fosila, i većina grana razvoja (osim šišmiša) je veoma dobro dokumentovana. U okviru ovog teksta, mi ćemo obraditi samo granu – onu koja vodi ka primatima, direktnim precima čoveka. Ali pre nego što se zaputimo na taj put, vredi pogledati makar samo najopštije tačke ukupne evolucije sisara.
Najraniji sisari koje smo pomenuli iznad su imali krzno, skoro sigurno su imali primitivne mlečne žlezde, ali su i dalje legli jaja umesto žive mladunčadi. Ovi primitivni sisari su se još pre izumiranja dinosaurusa razdvojili na četiri reda.
Prvi red, monotreme, je zadržalo većinu ovih primitivnih osobina. Najraniji siguran pripadnik monotrema, Steropodon galmani je živeo pre oko 140Ma, i pokazuje seriju karakteristika koje su nasledili svi njihovi kasniji potomci. Do danas su preživele samo dve vrste monotrema, kljunar i ehidna, i one i dan danas legu jaja, doje mladunce koji se iz tih jaja izlegu mlekom iz veoma primitivnih mlečnih žlezda, i poseduju mozak koji je znatno manje razvijen u poređenju sa višim sisarima.
Druga grupa su multituberkulati, sa zubima koji pokazuju karakteristične redove malih vrhova. Multituberkulati su jedina glavna grana sisara koja je danas potpuno izumrla: postojali su od polovine perioda Jure (170Ma) do početka Oligocena (cca. 34Ma). Poznato je oko osamdeset rodova ovih životinja, koje su po veličini i izgledu bile donekle slične današnjim glodarima
Treći i četvrti red su povezani osobinom koja definiše više sisare: rađanje živih mladunaca. Rađanje živog mladunčeta nije neki poseban podvig sam po sebi – dovoljno je da životinja zadrži jaje u sebi do trenutka kada ono treba da se izlegne. Evolutivna prednost je ogromna, pošto majka može da nastavi da traži hranu ili lovi umesto da sedi na jajetu i čeka da se ono izlegne. Problem koji se javlja je nešto sasvim drugačije: ako mladunče raste dovoljno dugo u telu majke, majčin imuni sistem će ga napasti i uništiti.
Treći red, Marsupialia Marsupialia ili torbari, se sastoji od životinja kod kojih se prvi deo razvoja mladunčeta odvija unutar organizma, ali mladunče biva rođeno pre nego što bi majčin imuni sistem imao vremena da reaguje. Prvobitni torbari su najverovatnije ostajali pored novorođenih mladunaca da ih doje (što je i dalje mnogo bolje nego da se prvo sedi na jajetu, pa onda povrh toga ostaje pored mladunčeta), ali se ubrzo javlja jedna tipično torbarska osobina: mladunci se rađaju sa razvijenijim prednjim udovima, pomoću kojih se drže za majčino krzno dok sisaju, što omogućava majci da nastavi potragu za hranom i u toku dojenja. Kod nekih kasnijih, razvijenijih torbara se javlja prevoj u koži sličan “torbi” (po čemu su i nazvani) u kome mladunče može udobno da leži, ili čak i spava, dok se majka kreće.

Mada nemamo fosilne dokaze da se placenta razvila od membrane jajeta primitivnijih reptila, imamo strukturalne i genetske dokaze. Konkretno, geni koji učestvuju u signalnim putevima koji definišu placentu su kopija genetskih sistema koji inače upravljaju razvojem membrane jajeta, a osnovni strukturalni proteini su identični. Takođe, razvoj placente od relativno jednostavne membrane do kompleksne strukture kakvu vidimo kod viših sisara se može pratiti kroz poređenje placente različitih vrsta sisara danas.
U razumevanje evolucije placente se ulažu velike količine novca i truda, pošto mnogi placentalni poremećaji (koji vode do pobačaja i drugih problema u trudnoći) imaju korene u nestabilnim sistemima koje je evolutivni proces proizveo.

Fosilni zapis torbara je veoma bogat, počevši od prvih tragova torbarske građe kod Pariadens kirklandi (cca. 95Ma), preko prvih tragova torbe kod Sinodelphys szalayi (cca. 80Ma), do potpunih torbarskih osobina gigantskog Diprotodon optatuma. Mada su torbari danas preživeli samo u Americi i Australiji, fosilni ostaci njihovih predaka su nađeni i u Africi, Aziji pa čak i na Antarktiku.
Konačno, četvrti red je Eutheria, placentalni sisari. Kod njih se unutrašnja membrana jajeta razvija u placentu, membranu koja razdvaja embrion od majčinog imunog sistema. Pošto je placenta meko tkivo, njen razvoj ne može da se prati pomoću fosila direktno, već samo indirektno pomoću muskuloskeletalnih osobina koje su specifične za placentalne sisare.
Vincelestes neuquenianus (cca. 135Ma) je najraniji poznati fosil čija lobanja pokazuje osobine koje imaju samo placentalni sisari i torbari; ali, na žalost, telo nije očuvano, tako da su zaključci nesigurni. Skoro je sigurno da je početak razdvajanja ova dva reda počeo u ovom periodu, pošto nekih desetak miliona godina kasnije nalazimo niz vrsta koji pokazuju razdvajanje ova dva reda.

Prvi nedvosmisleni predak torbara je Sinodelphys szalayi (125Ma), kod koga vidimo dalje prilagođavanje karlice, i promene na mnogim kostima udova koje su tipične za torbare. Sledi Deltatheridium (80Ma, vrhunac doba dinosaurusa), koji pokazuje ne samo dalji razvoj torbarskih osobina, vec i razvoj donjih udova ciji ekstrem vidimo kod današnjih kengura.
Nakon Deltatheridiuma sledi oko dvadeset poznatih prelaznih fosila (Sulestes, Kokopellia, Pediomys, Anchistodelphys...) do današnjih formi torbara.

Prvi nedvosmisleni predak placentalnih sisara je Eomaia scansoria (125Ma). Kosti karlice počinju da se adaptiraju za rađanje živih mladunaca, ali je prolaz još uvek suviše mali; Eomaia je verovatno rađala veoma malu i nerazvijenu mladunčad, na koje je zatim morala da pazi (što se uklapa u predviđenu shemu razvoja). Eomaju sledi niz sisara sa sve vidljivijim prilatođavanjima za rađanje živih mladunaca, kao što su Kennelastes i Asioryctes, pa zatim insektivore koje su živele u periodu izumiranja dinosaurusa, kao što su Cimolestes ili Procerberus.

Od sisara do hominida

Fosilni zapis ranih primata je relativno slab, mada noviji nalazi iz Španije i severne Afrike polako počinju da popunjavaju nedostajuće informacije. Podela primata je, međutim, promena na mnogo manjem nivou od onih o kojima smo diskutovali iznad (broj i veličina promena između ranih sisara i primata je daleko manja nego između ranih reptila i sisara), a u rekonstrukciji nam pomaže činjenica da su mnoge primitivne vrste primata opstale do danas, tako da možemo da vidimo prelazne korake uživo
Gorepomenute insektivore su se rano podelile na dve grane. Sa jedne strane su se odvojili preci današnjih glodara, sa druge strane male, mišolike životinje koje su živele u drveću (Ptilocercus je jedan primer). Uporedimo osnovne osobine ovih insektivora sa osobinama primata:

INSEKTIVORE | PRIMATI
dugačak, ali slab rep | dugačak, mišićav rep
kandže | nokti
zubi i vilica slične glodarima | primatski zubi i vilica
oči sa strane glave | oči napred u licu
dugačka njuška | kratka njuška
očna duplja otvorena | postorbitalni most zatvara očnu duplju
osrednji mozak sa razvijenim olfaktornim centrima | veliki mozak, sa manje razvijenim olfaktornim centrima, ali veoma razvijenim vizuelnim centrima
očnjaci izbačeni sa strane | vertikalni očnjaci

Smilodectes pokazuje uticaj života u granama drveća. Stopala i šake postaju razvijenija, mišićavija i sa dužim prstima, kako bi životinja lakše mogla da se drži za granu. Rep postaje mišićaviji i veći, pošto služi za kontrolu pri skakanju sa grane na granu (sličan razvoj repa vidimo kod današnjih veverica). Drveće je trodimenzionalna životna sredina: procena razdaljine je od ključne važnosti. Oči Smilodectesa se pomeraju blago unapred, mada su još uvek sa strane glave. Njuška se smanjuje. Olfaktorni centri (koji kontrolišu njuh) se smanjuju, dok se istovremeno povećava vizuelni korteks (koji upravlja čulom vida).     Adapis predstavlja sledeći korak (poznato je nekoliko vrsta u ovom rodu, sa različitim nivoima adaptacije). Rep postaje još snažniji, čulo vida se dalje razvija, oči se pomeraju još više unapred. Pojavljuje se postorbitalni most, očnjaci postaju uspravniji.     Pelycodus je prvi poznati primat sličan modernim lemurima. Kandže se skraćuju i postaju sličnije noktima. Zubi i vilica su još uvek slični glodarima i insektivorama (ovo se može izraženo videti u Aye-Aye, vrsti primitivnih primata koja je preživela do današnjih dana na Madagaskaru).

Ovde dolazi do podele. Neke vrste slične Adapisu zadržavaju njegove primitivne osobine, i njihovi potomci, lorisi i lemuri, i dan-danas imaju njegovu vilicu sa glodarskim osobinama. Sa druge strane, odvaja se grupa poznata kao Haplorhini. Oči postaju veće, i potpuno okrenute unapred. Mozak postaje još veći u odnosu na veličinu tela, lice postaje manje, njuška se povlači.     Primer vrste iz ovog perioda je Necrolemur, ali postoje i živi predstavnici: tarsijeri, u javnosti malo poznata familija primata koja danas opstaje samo na nekim ostrvima u Pacifiku.

Razdvajanje kontinenata dovodi do razdvajanja primata. Primati koji ostaju izolovani na Američkom kontinentu su danas poznati kao Plathyrrhini, i postaće preci današnjih američkih majmuna. U Evropi, Aziji, i Africi ostaje grupa poznata kao Catharrini.
Plathyrrhini će u izolaciji razviti mišiće repa do tačke na kojoj mogu da hvataju predmete njime, njihove ruke će se razviti za kretanje kroz ljuljanje sa grane na granu, i živeće isključivo u tropskim zonama. Ako prosečnog čoveka danas pitate da opiše majmuna, šanse su da će opis odgovarati Platirinima. Platirini nisu preci čoveka.
Catharrini su značajno drugačiji od svojih američkih rođaka. Njihov rep ostaje relativno nerazvijen – ne mogu njime da hvataju predmete ili da pomocu njega vise sa drveta. Mozak i socijalno ponašanje su, međutim, daleko razvijeniji, sa kompleksnim hijerarhijama, vezama, i sistemima društvenih obaveza.
Negde u toku ranog Oligocena se događa sledeći ključni razlaz: Catharrhini se dele na pretke današnjih Afričkih i Azijskih majmuna sa jedne strane, i hominide sa druge strane. Detalji ove podele su na žalost veoma magloviti: u ovom periodu dolazi do nagle promene klime (globalno zahlađenje), koje dovodi do masovnog izumiranja mnogih vrsta, i naglog smanjenja broja primata (što automatski smanjuje i šanse njihove fosilizacije).
Aegyptopithecus je jedan od najranijih katarina, i pokazuje sve njihove osobine. Vilica gubi zadnje glodarske osobine, i postaje sličnija vilici hominida (mada je još uvek više izbačena unapred). Rep počinje da se smanjuje kako životinja postaje sve veća i sve manje zavisna od repa pri kretanju.
Proconsul africanus je prvi direktan predak hominida. Rep potpuno nestaje, kutnjaci poprimaju standardni oblik sa pet vrhova i procepom u obliku slova Y. Pokretljivost ramena se povećava. Zglobovi na rukama i građa kičme još uvek slični majmunima.
Kod Dryopithecusa se ove osobine ustaljuju, i telo poprima standardni hominidski izgled. Zglobovi se adaptiraju za hominidski “dve noge potpomognute rukama” način kretanja. Na slici se može jasno videti dramatičan razvoj lobanje od veoma majmunolike do proto-hominidne, kao i završetak uklanjanja preostalih osobina koje karakterišu primitivne primate.

Zadnja podela u okviru ovog teksta je podela hominida neposredno posle Dryopithecusa: sa jedne strane se odvaja linija Sivapithecusa i Ramapithecusa, koja prelazi u Aziju i od koje nastaju današnji orangutani. Sa druge strane se odvajaju Kenyapithecusi. Primeri vrsta iz ovog prelaza su Sahelanthropus tchadensis i Ardipithecus ramidus – čija je priča, kao i dalja evolucija ljudi, obrađena u tekstu o evoluciji čoveka.

Napomena 1: Slušni aparat i reptilska vilica

Razvoj slušnog aparata sisara je fantastičan primer evolucije, gde se može videti postepeni prelaz, korak po korak, do konačnog oblika. Pritisak koji je proizveo ovu evoluciju je zasnovan na kvalitetu sluha. Naime, prvobitni primitivni vodozemci su bili potpuno gluvi kada su izašli na tlo: mogli su da osete samo vibracije koje su se kretale kroz tlo, i vrlo niskofrekventne (duboke) tonove. Sa svakim korakom smanjenja slušnih kostiju, organizam bi postajao sve osetljiviji na više frekvencije; dobar sluh, uporediv sa onim kakav danas imaju ljudi, se razvio tek kod morganukodona.
Pogledajmo sekvencu fosila koji ovo pokazuju (imate u vidu da između svih prikazanih koraka postoje međukoraci; zbog prostora na slici, ovde su prikazani samo glavni prelazi).

Napomena 2: Krzno

Vredi pomenuti dve evolutivne zanimljivosti u vezi krzna.
- Ljudi i šimpanze imaju potpuno isti broj dlaka po kvadratom centimetru kože; razlika je samo u njihovoj dužini i debljini.
- Svi sisari poseduju male mišiće na dnu dlake, takozvane erector pili. Ovi mišići služe da izdignu dlake uvis pri izlaganju tela hladnoći (pošto to čini krzno efikasnijim izolatorom), i kada je životinja u opasnosti (pošto takvo “naduveno” krzno čini da životinja izgleda veća nego što jeste). I ljudi imaju ove mišiće, i isti sistem reakcije kao i svi ostali sisari – na hladnoći i u opasnim situacijama, naša koža se “naježi”, iako je naše zakržljalo “krzno” potpuno neupotrebljivo u oba slučaja. Isto kao i rep ili slepo crevo, erector pili sistem je atavizam, zaostali trag naše evolucije od primata.

Krzno se ne fosilizuje, tako da nam fosilni zapis ne može mnogo pomoći u određivanju kako se ono razvilo (mada nam otisci pokazuju da su još cinodonti posedovali krzno). Neke indirektne odgovore na ovo pitanje možemo da potražimo u genetskim i fiziološkim dokazima.
Razvoj krzna nije neka posebna genetska misterija: dlake su sačinjene od keratina, osnovnog strukturalnog proteina kože koji je počeo da se izdužuje van njene površine.Ali koji je evolutivni pritisak učestovao u ovome? Krljušti koje su reptili nasledili od vodozemaca su sasvim dobar oblik kože što se tiče zaštite od spoljne sredine – možda čak i previše dobar. Naime, čulo dodira slabo funkcioniše kroz debeli sloj krljušti, što ograničava sposobnost organizma da se orijentiše pomoću dodira.
Prve dlake su verovatno rasle između krljušti, i služile kao organi dodira: pošto sinapsid nije mogao da prepozna dodir pomoću kože, prepoznavao ga je pomoću dlaka. Ovaj sistem je opstao sve do danas: i ljudi mogu da osete dodir pomoću dlaka na telu, a mnogi sisari imaju posebno razvijene organe zasnovane oko osetljivih dlaka (mačji brkovi su dobar primer). Neki sisari koji i dalje imaju strukture na koži slične krljuštima i dan danas koriste dlake koje rastu između krljušti za čulo dodira (armadilo, na primer).
Kada su se jednom razvile, dlake su se verovatno (bar po kalkulacijama molekularnih biologa) brzo razvile u mehanizam za kontrolu temperature: naši hladnokrvni ili nepotpuno toplokrvni preci su tako mogli da održe toplotu tela na aktivnom nivou mnogo duže nego inače.

7. Od reptila do ptica

Danas većina ljudi smatra dinosauruse prosto jednom davno izumrlom vrstom reptila. U stvari, dinosaurusi su bili makar isto onoliko raznovrsni kao što su to sisari danas. Od gigantskih biljojeda, preko morskih i letećih životinja, pa sve do malih organizama veličine današnjih kokoški ili zečeva, reč dinosaurus obuhvata ogroman spektar vrsta.

Pored nastanka perja i krila, koji su objašnjeni u ovom tekstu, jedna od centralnih promena u nastanku ptica je nastanak kompleksnih ptičjih pluća. Pošto je ovo veoma komplikovan predmet, njime se nećemo baviti u ovom uvodnom tekstu, ali čitaoci koje on zanima mogu da pogledaju dodatni tekst na tu temu.

Jedna osnovna grupa dinosaurusa su takozvani teropodi, među koje spada i verovatno najpoznatiji dinosaurus, ogromni mesožder Tyrannosaurus rex. Svi teropodi su od svog zajedničkog pretka nasledili jednu grupu specifičnih osobina: hodali su na dve noge, imali su troprsta stopala, ključne kosti spojene u jednu (stručno zvanu furkula, a u narodu zvanu jadac), i kosti su im bile šuplje (radi brzine trčanja).

Fosilni skeleti dva teropoda, Herrasaurusa i Eoraptora.
Fotografija iz Severnoameričkog Muzeja Prastarog Života, autor Zak Tajrel (Zach Tirrell).

Postoji više razloga zbog kojih je verovatno da su teropodi takođe bili makar delimično toplokrvne životinje; svakako, njihove fosile nalazimo u regionima koji su u njihovo vreme bili veoma hladni, što onemogućava život velikih hladnokrvnih životinja. Ono što, međutim, svakako znamo je da se kod teropoda veoma brzo pojavila još jedna osobina: izrasline na koži veoma slične zadebljanim dlačicama (shematski crtež A), koje su omogućavale efikasnije održanje telesne toplote.

Iz fosila, ne možemo tačno da znamo koje je poreklo ovih dlačica, ali strukturalna i genetska poređenja ukazuju da se verovatno radilo o produženju i zadebljanju senzornih dlačica koje mnogi reptili imaju između krljušti (što poboljšava čulo dodira). Primer jednog fosila na kome ovo jasno možemo da vidimo je ostatak male životinje zvane sinosauropteriks:

Fosil Sinosauropteryx prima, u Muzeju Unutrašnje Mongolije Autor Olai Ose.

Analiza iz januara 2010-te je pokazala naizmenično prisustvo pigmenata i pigmentnih ćelija u okviru fosila sinosauropteriksa, što znači da su njegove dlake bile raznobojne, i da je rep skoro sigurno bio prugast. Ove "dlačice" su najraniji oblik izraslina kakve vidimo i na mnogim drugim fosilima. Recimo, rani srodnici i preci tiranosaurida su imali slično perje kao i sinosauropteriks.
No, stvari nisu dugo ostale iste. Kod jedne kasnije grupe teropoda, takozvanih terizinosaurusa (ogromnih životinja sa velikim kandžama na prednjim udovima), možemo da vidimo kako se početne dlačice razvijaju u nekoliko sličnih struktura. U različitim vrstama (ili na različitim delovima tela iste vrste) vidimo višestruke dlačice, debele dlake koje se šire u više dlačica na vrhu, i debele centralne dlačice sa manjim dlačicama sa strane (shematski crtež B, desno). Primer ovakve životinje je notronikus, biljožderni dinosaur visok šest metara i težak oko jedne tone:

Nothronychus mckinleyi, rekonstrukcija izgleda.
Autor: Arthur Weasley.

Naravno, i ovo je samo primer jednog koraka. Niz od nekoliko desetina dinosaurskih fosila pokazuje dalji razvoj perja. U varijaciji na gornju shemu "B", centar pera se stabilizuje, dlačice sa strane postaju paralelnije, i u trećem koraku nastaje ukrštanje koje proizvodi prepoznatljivo pero (shema C, desno).
Važno je ovde razumeti da mi ne govorimo samo o precima današnjih ptica. Mnoge ove vrste su bili prosto pernati dinosaurusi, čiji potomci su izumrli nakon Jukatanskog meteorskog udara, i kojih više danas nigde nema. Recimo, jedan lep primer pernatog dinosaurusa koji nije ptica niti je predak ptica je kaudipteriks:

Caudipteryx fosil, očuvan toliko dobro da imamo i fosil sadržaja stomaka u trenutku smrti.
Fild muzej, Čikago. Fotografija: Yo Hibino

Kaudipteriks je umao telo prekriveno "razgranatim perolikim dlačicama", sličnim onim na shemi C. Ali istovremeno, imao je kratko prepoznatljivo perje (shematski crtež D). na repu, prednjim udovima i na nogama. Možemo da nagađamo da je ovo perje verovatno korišćeno u svrhe privlačenja ženki, ili se širilo da bi životinja izgleda veća pred napadačima; no, pošto se ponašanje životinja ne fosilizuje, ne možemo ovo znati sigurno. Ono što možemo znati je da ovo nisu krila, i da nisu korišćena za let - kaudipteriks nije ptica, nema letne mišiće, a perje nije ni dovoljno dugačko niti prilagođeno za let.
Dakle, perje nije nastalo radi leta, niti je evoluiralo kod letećih organizama. Umesto toga, fosili nam pokazuju da je ono nastalo kod dinosaurusa, najverovatnije iz istih razloga iz koga i sisarska dlaka: radi očuvanja telesne toplote. Mi ne možemo biti sigurni da li su dinosaurusi bili toplokrvni ili hladnokrvni (mada možemo naći neke argumente za toplokrvnost, oni nisu sigurni); međutim, u oba slučaja, perje omogućava bolje održanje toplote i dužu aktivnost u hladnim uslovima, što je snažan selektivni pritisak.

Razvoj leta se desio sekundarno: kada su već postojali pernati dinosaurusi, neki od njih su počeli da lete. Kako se tačno razvio sam let, u smislu ponašanja životinje, je jako teško zaključiti na osnovu fosila.
No, možemo da nađemo neke tačke za orjentaciju. Recimo, zbog aerodinamike, pero letećih životinja mora biti asimetrično (shematski crtež E). Pošto je malo verovatno da ovakva pera mogu nastati bez specifičnog selektivnog pritiska, fosili koji poseduju asimetrično perje su verovatno ostaci životinja koje su makar bile u stanju da jedre. Uz to, možemo pratiti nastanak osobina koje su usko povezane sa letom (snažnije kosti za vezivanje letnih mišića, veće i snažnije perje, i mnoge druge osobine).
Pernati teropodi sa perjem vrste "D" su imali to perje na repu i na sva četiri uda. Prvi organizmi koji su razvili asimetrično perje "E" su imali isti raspored. Dobar primer ovoga je dinosauroptica zvana mikroraptor:

Xing Xu et al., Nature

Ovi prvi leteći dinosaurusi (ne može se govoriti još o pticama) su bili veličine omanjeg goluba, i mala veličina im je olakšavala korišćenje perja za jedrenje i letenje. Oni su takođe nasledili početne osobine terapoda kroz celu stazu nasleđa: svi terapodi, od tiranosaurusa i velociraptora, preko ovih prvi letača, pa sve do današnjih ptica i dalje imaju ključne kosti povezane u jadac, troprste noge, i lake, šuplje kosti. Mnoge osobine današnjih ptica i dalje nedostaju, što se vidi na primeru čuvenog arheopteriksa, koji se smatra tačkom na kojoj pticoliki dinosaurusi prelaze u dinosaurolike ptice:

Archaeopteryx lithographica, Berlinski primerak.
Fotografija: H. Raab.

Mada se arheopteriksova sposobnost leta vidi na osnovu mnogobrojnih adaptacija i organizacije perja u prava krila, on je i dalje velikim delom dinosaur. Kičma je još uvek ista kao kod prethodnih pernatih dinosaurusa, i dalje ima vilicu sa zubima, dugačak i koščat rep, ravnu grudnu kost, i kandže na krilima.
Ove osobine se polako, korak po korak menjaju u daljim fosilima. Zubi polako nestaju (fosil rane ptice zvane Confuciusornis je prvi kod koga se vilica izdužuje u pravi kljun), rep se skraćuje, grudi postaju tipično ptičje a grudni mišići sve snažniji. Iz ove osnovne grupe prvih letećih, pernatih dinosaurusa, razvijaju se dve grupe životinja. Jedna od njih, Enantiornithes, se proširila na mnogo vrsta, koje su sve nestale zajedno sa dinosaurusima; druga grupa, Euornithes, je preživela ovaj pomor, i njihovi potomci su naše današnje ptice.

Luis Ray, umetnik-paleontolog, je naslikao nekoliko fantastičnih, mada pomalo spekulativnih, slika o tome kako su ove proto-ptice izgledale uživo. Posebno je zanimljiva serija slika o kineskim nalazima koju možete videti ovde.

Dinosaursko poreklo ptica je, naravno, podržano i podacima koji su potpuno nezavisni od fosilnih. Genom ptica je u ugnježdenoj hijerarhiji najbliži genomu reptila. Ptice i dalje sadrže u svom genomu ostatke, pseudogene, iz reptilskog doba; grupa naučnika je, recimo, kod kokošaka reaktivirala jednu tu ugašenu grupu (ništa nisu dodavali, samo su aktivirali postojeće ugašene gene), i dobili su piliće sa vilicama i zubima umesto kljunova.
Uspešno je nađena i jedna potpuno direktna genetska veza. Iz tri veoma dobro očuvana fosila dinosaurusa, tri grupe naučnika su uspele da rekonstruišu mineralizovane ostatke vezivnih proteina (koji su među najotpornijim supstancama u živom svetu), i da sekvence tih proteina uporede sa modernim živim bićima. Po tom poređenju, opet, grupa koja je danas najbliža dinosaurusima su upravo ptice.

8. Kratak pregled evolucije biljaka

Implikacije

Evolucija biljaka je makar isto onoliko kompleksna koliko i evolucija životinja, ako ne i kompleksnija. Ovde ćemo dati samo najopštiji pregled kada nalazimo koje tipove biljaka u fosilnom zapisu, da bi smo pokazali još jedan značajan dokaz evolucije.
Naime, razvoj biljaka je u mnogim tačkama paralelan razvoju životinja; moderne biljke sa semenjem, recimo, su počele da se razvijaju u toku perioda Jure. Moderne trave su se razvile tek nakon nestanka dinosaurusa. Nikada, nigde nije nađen ni jedan jedini fosil dinosaurusa u istom sloju sa ostacima trave, ili u sloju iznad takvih ostataka. Nikada nisu nađeni ostaci trave u gnezdima dinosaurusa, niti u njihovim stomacima. Nikada, nigde nije naden ni jedan fosil ničega, uopšte, zajedno sa fosilima biljaka koje ne spadaju u isti vremenski period. Ovo je značajan dokaz za evoluciju, i veliki udarac teorijama po kojima je sav život nastao odjednom.
Pogledajmo paralelno veoma uprošćenu shemu razvoja kordata:

I jednu još uprošćeniju shemu razvoja biljaka:

Pomoću ove dve sheme može da se vidi generalna slika koje životinje i koje biljke su postojale istovremeno u određenom periodu razvoja života na Zemlji. Imajte u vidu da ove sheme prikazuju samo velike, opšte grupe: podgrupe i pogrupe podgrupa i životinja i biljaka su se odvjale od ovih osnovnih linija u raznim periodima...i to odvajanje možemo da pratimo ne samo pomoću radiometrijskog datiranja i pomoću praćenja slojeva zemljišta u kojima su uzorci nađeni, već i kroz usklađivanje životinjskih i biljnih vrsta nađenih zajedno.

Izlazak biljaka na kopno

Kao što smo videli u prvom poglavlju ovog teksta, alge su među prvima razvile višećelijske organizme, koji su već imali primitivno stablo (sastavljeno samo od par jedva diferenciranih vrsta ćelija) i rizome, primitivne strukture koje su služile da ih drže pričvršćenim za tlo. Tri glavne prepreke stoje između prelaza tih prvobitnih algi na suvo tlo.
Prvi problem je reprodukcija. Kao i većina drugih eukariota, alge poseduju sposobnost seksualne reprodukcije, u kojoj se jedna ćelija sa dve kopije svakog hromozoma (takozvana diploidna ćelija) razdvaja na dve ćelije sa po jednom kopijom svakog hromozoma (takozvana haploidna ćelija). U vodi, proces reprodukcije je jednostavan: dve haploidne ćelije plivaju kroz vodu, nađu jedna drugu, spoje se u diploidnu ćeliju, i izrastu u novi organizam. Na suvom, ovaj proces je mnogo komplikovaniji.
Drugi problem je tečnost. Alga izbačena na suvo tlo će se ubrzo osušiti, pošto ne poseduje mehanizme koji bi joj omogućili da zadrži vodu unutar stabla.
Treći problem je prenos hranjivih sastojaka. Alge u vodi mogu da upijaju minerale direktno iz vode koja ih okružuje. Na suvom, minerali iz zemljišta moraju nekako biti preneseni do drugih delova biljke.

Razvoj kopnenih biljaka počinje sa razvojem grupe poznate kao Embryophyta, koja se razvila iz veoma sličnih vodenih Chlorophyta, zelenih algi. Prve embriopite su bile biljke koje su rasle samo na veoma vlažnom i stalno kvašenom zemljištu, i bile su visoke samo nekoliko milimetara do maksimalno par centimetara. Ovim su sva tri problema izbegnuta: haploidne ćelije (spermatozoidi) i dalje mogu da plivaju kroz vodu do svog cilja, voda stalno kvasi biljku i donosi hranjive sastojke, a njihov prenos se obavlja kroz statički pritisak vode unutar biljke.
Ali ove biljke su bile veoma osetljive – povlačenje vode je značilo sušenje i smrt. Ovo je ubrzo dovelo do razvoja epiderma, voštanog sloja koji prekriva biljku i sprečava njeno isušivanje. Epiderm predstavlja napredak, ali i problem: prilikom suvog perioda, pošto voda ne može da isparava slobodno iz biljke, ona se na suncu može lako pregrejati. Zbog ovoga, rane embriofite razvijaju drugu ključnu osobinu: stome, parova ćelija koje proizvode kontrolisane pore u lišću, i omogućavaju da voda ipak isparava dovoljno da bi se temperatura mogla kontrolisati.
Rizomi nekih embriofita, osim svoje osnovne funkcije da drže biljku vezanom za jedno mesto, takođe počinju da upijaju minerale iz okolnog zemljišta. Ove strukture su, međutim, i dalje daleko od prvih pravih korena.

Sledeci korak osvajanja kopna vidimo kod biljaka koje su pripadale danas izumrloj grupi poznatoj kao Rhyniophyta, u koju spada i biljka poznata kao Cooksonia pertoni (fosil na slici). Arkegonium, organ koji drži “ženske” haploidne ćelije, ostaje vezan za biljku, umesto da bude prosto izložen na površini. Stablo postaje izduženo i dihotomno se grana (jedna grana se razdvaja na dve manje, još uvek nema specijalizovanog lišća), sa muškim seksualnim organom, sporangijom, na krajevima.
Najprostije riniofite (kao što je, recimo, Horneophyton) nemaju nikakav sistem prenosa tečnosti, ali kasnije forme pokazuju prvi razvoj traheida, kanala koji prenose tečnost kroz stablo biljke. Ovi kanali su omogućili biljci da se manje oslanja na pritisak vode, i da više izraste: najveće riniofite su bile i do 20cm visoke. Riniofite su davno izumrle, ali se generalno smatraju direktnim precima svih kopnenih biljaka osim mahovine.
Kasne riniofite, i još neke prelazne grupe iz ovog perioda, (zosterofilofite, na primer) pokazuju dalji razvoj transportnih tkiva do prve diferencijacije između ksilema i floema. Ksilem je prosta serija kanala koji kapilarnim pritiskom vuku vodu iz donjih delova biljke u gornje. Floem je slična serija kanala, koja prenosi šećere proizvedene fotosintezom i minerale u sve delove biljke pomoću osmotskog pritiska.
Lycophyta ssu ovu osnovnu strukturu dovele do maksimuma. Ova grupa biljaka je razvila strukture slične lišću, takozvane mikrofile, koji se sastoje od jednog vaskularnog kanala za prenos tečnosti koji raste van stabla biljke. Mada ni približno onoliko efikasne kao moderno lišće, ovaj sistem je značajno unapredio sposobnost biljke za fotosintezu, i doveo do ogromne eksplozije biljnog života na kopnu u doba Karbona (360-290Ma).
Likofite su počele da proizvode materijale slične ligninu, i da izrastaju u sve čvršća i čvršća stabla. Na vrhuncu razvoja, ogromna stabla ovih biljaka su bila i po 35 metara visoka, i (zajedno sa potomcima likofita o kojima će biti reči u daljem tekstu) prekrivala su kopno ogromnim šumama. Geohemijska merenja pokazuju da je količina ugljen-dioksida u atmosferi u ovom periodu opala sa 3600ppm na oko 300ppm u eksploziji fotosinteze i reakcije silikatnih stena sa organskim kiselinama koje je oslobađao raspad biljnog tkiva. Novi drvenasti materijali su takođe bili nešto novo – jednoćelijski organizmi nisu još bili prilagođeni za njihovo brzo razlaganje. Ovo je dovelo do akumulacije organskog materijala tokom miliona godina, koji je bio prekriven daljim sedimentnim i vulkanskim slojevima, i konačno se pretvorio u ugalj.
Sa razvojem transportnih sistema i drvenastog stabla koje može da podnese veliku visinu i težinu biljke, rešeni su svi glavni problemi osim reproduktivnih. Biljke iz perioda Karbona su se i dalje razmnožavale pomoću spora, koje su zahtevale veliku količinu vlage. Ali i pored toga, biljke su se našle u poziciji u kojoj su im ogromne površine Zemlje postale otvorene za naseljavanje. Naglo širenje je dovelo do nagle radijacije biljaka na ogroman broj različitih osnovnih vrsta; u određenom smislu, kraj Devonskog perioda je period eksplozije kopnenog biljnog života na sličan način kao što je broj životinjskih vrsta eksplodirao u Kambrijskom periodu nekih dve stotine miliona godina ranije.

(Na slici je rekonstrukcija izgleda šume iz perioda Karbona: u sredini je likofita poznata kao Sigillaria; možete primetiti da nema grana, već da lišće raste direktno iz stabla. U pozadini sa leve strane je velika paprat, a sa desne stablo iz porodice Equisetopsida.)

Equisetopsida je jedna od grupa koje su nastale u ovom periodu. Veoma slične po građi likofitama, ekvisetopside su razvile mikrofile u prvo pravo lišće – mada je ono još uvek bilo veoma primitivno u poređenju sa lišćem modernih biljaka. Ove biljke su se u periodu Karbona razvile na više strana; neke su postale ogromne, sa stablima visokim i do 30m, dok su druge rasle u obliku žbunja. Početkom Perma, dolazi do masovnog istrebljenja u kome nestaje preko 90% životinjskih vrsta na zemlji, a zajedno sa njima umiru i ogromne Karbonske šume. Ekvisetopside će opet postati značajne tokom kratkog perioda u toku Trije, ali će zatim nastaviti da odumiru. Danas je od cele ove ogromne grupe biljaka preživelo samo dvadesetak vrsta iz jednog roda, Equisetum, u narodu poznat kao “konjski rep”.
Pteridopsida, grupa koja uključuje paprati i još nekoliko izumrlih grupa biljaka, su bile bolje sreće. Ogromne paprati, i do deset metara visoke, su vladale šumama tokom doba dinosaurusa, a značajan broj vrsta je preživeo sve do danas, prevashodno u kišnim šumama. Paprati su razvile prosto lišće kakvo vidimo kod ekvisetopsida u karakteristične široke multitubularne izraštaje koje danas prepoznajemo. Korenje, koje je počelo da se razvija u glavni absorptivni organ još kod ranih likofita, kod paprati postaje potpuno razvijeno. Vaskularni sistem i slojevita struktura lišća takođe postaju daleko razvijenije nego bilo šta viđeno kod prethodnih vrsta.

Progimnosperme su ključna vrsta iz ovog perioda, pošto su one najverovatniji preci današnjih biljaka sa semenom. Kod ove grupe se prvi put pojavljuje pravo drvo, koje je sačinjeno od sekundarnih slojeva vaskularnog tkiva. Drugim rečima, kanali koji prenose hranjive materije i vodu rastu i razvijaju se u mnogo debljim slojevima nego kod drugih biljaka, i kada se konačno sasuše, postaju strukturalna podrška za težinu biljke. Takođe, struktura ksilema poseduje perforacije koje su veoma slične onima koje vidimo kod četinara.
Ove biljke su se, međutim, i dalje razmnožavale pomoću spora, i njihovo lišće je po građi bilo veoma slično papratima.

Spermatophyta, biljke sa semenom

Spermatophyta su grupa biljaka sa kojima je današnji čovek najbolje upoznat. Ova grupa danas obuhvata ogroman broj vrsta, od trave do hrastova, ali je u prvom delu svoje istorije igrala relativno malu ulogu u opštoj slici zemaljske flore.
Najstarije biljke sa semenom su vrste paprati, takozvane “semene paprati”; najstariji poznat fosil je Elkinsia polymorpha. Ova grupa biljaka je razvila primitivno seme (bez cvetova, šišarki, ili bilo kakvih drugih kompleksnih struktura) prostom modifikacijom lišća: list bi izrastao oko semena, osušio se i očvrsnuo. Za razliku od spora, seme je otpornije na promene u temperaturi i vlažnosti, zaštićenije je od mikroorganizama i drugih oblika života koji mogu da ga napadnu, i može da odloži period rasta do trenutka kada su uslovi pogodni.
Na vrhu ovog primitivnog semena se nalazio otvor, mikropil, kroz koji je “muška” spora prolazila da bi oplodila seme. Paralelno sa razvojem strukture semena, struktura spora se menjala i postajala sve sličnija polenu. Kod kasnijih spermatofita, odmah ispod mikropila se razvija komora obložena lepljivom tečnošću koja pomaže da se polen “zarobi” – prvi početak današnjeg nektara.
Semene paprati su potpuno izumrle do danas, kao i nekoliko drugih grupa grupa spermatofita iz ovog ranog perioda (npr. Medullosales). Međutim, njihovi potomci će postati najuspešnije biljke u istoriji života na Zemlji.

Cycadophyta, ili cikade, su prva klasa potpuno razvijenih spermatofita nazvanih gimnosperme (“golo seme”). Sa mnogim osobinama paprati (svo lišće raste iz jednog centra), ali i sa semenjem, ove biljke su se naglo razvile u toku perioda Trije, kada je klima postala mnogo suvlja i toplija, i u velikoj potisnula biljke koje su zavisile od spora. U toku perioda Jure, oko jedna petina svog kopnenog biljnog života su bile cikade. Mada je većina vrsta izumrla u toku perioda Krede, mnoge vrste su opstale i do danas.

Glossopteridae su misteriozna grupa biljaka koja je bila prisutna u toku zadnjeg dela Perma i ranog dela Trije – misteriozna zato što do dana današnjeg niko nije siguran kako su biljke iz ove grupe izgledale. Iz nekog razloga, njihova stabla se nisu fosilizovala u celini, već u sitnim komadima koje niko ne zna kako da uklopi u celinu. Dve stvari čine glosopteride zanimljivim za našu analizu. Prvo, njihovo lišće je pokazuje liniju kidanja, pomoću koje se lišće listopadnog drveća odvaja od stabla. Mnogo važniji, međutim, je njihov način razmnožavanja. Muški organi sa polenom su se nalazili na zadnjoj strani lišća, slično kao kod paprati; ali ženski organi su kod nekih vrsta bili grupisani unutar posebne vrste lišća koja se savijala oko njih čineći primitivan cvet.
Sledeća značajna grupa su Ginkgophyte, koje su se odvojile od cikadolikih predaka i razvile šire lišće i mesnatije seme. Ginkofite pokazuju prve znake zaštite semena od životinja: prilikom truljenja, seme oslobađa veliku količinu butirne kiseline, što ga čini veoma smrdljivim, a mesnati deo sadrži značajnu količinu cijanida. Takođe, potpuno je sigurno da se radi o listopadnom drveću.
Ova grupa biljaka je bila veoma uspešna tokom Mezozoika, sa šesnaest poznatih rodova i ogromnim brojem različitih vrsta. Najveći broj njih je, međutim, nestao zajedno sa dinosaurusima, a preostale vrste su se polako gasile jedna za drugom tokom Kenozoika. Rani naučnici su dugo smatrali da je ova čitava klasa potpuno izumrla, i bili su skoro u pravu – od šuma ginkofita koje su prekrivale kontinente, od desetina različitih vrsta, preživelo je samo sedam stabala vrste Ginkgo biloba. Tih sedam stabala je otkriveno krajem osamnaestog veka u jednom budističkom manastiru u istočnoj Kini, i njihovo seme je odmah rašireno širom sveta. Danas je Ginkgo biloba jedno od najčešce gajenih ukrasnih stabala na svetu, sa raznim medicinskim primenama.

Grupa sporofita poznata kao Cordiatales je davno izumrla, ali je važna za našu diskusiju pošto predstavlja prelazni oblik u razvoju četinara. Lišće je i dalje veliko, ali postaje izduženo, sa vaskularnom strukturom sličnom današnjim četinarima. Razvoj ploda se odigrava u posebnim lisnatim izraštajima: posebno lišće raste tako da se preklapa jedno sa drugim, dok se plod nalazi između lisnatih slojeva. Ovo lišće se verovatno sušilo i postajalo čvrsta zaštita za plod, iz koga ga životinje nisu mogle lako izvući (ptice još nisu postojale, tako da nije bilo ni kljunova koji su mogli da iščupaju plod iz takve ljušture).
Kod coniferophyta, četinara, lišće postaje manje i gušće, sa češćim grananjem. Lisnata ljuštura se razvija i očvršćuje, dok kod kasnijih, razvijenih četinara ne postane ono što danas nazivamo šišarka (mnogi primitivniji četinari i dalje imaju ljušturu koja je na pola puta između lisnate ljuske Cordiatalesa i modernih šišarki). Slojevi voska oko epiderma postaju deblji, a površina lišća se smanjuje. Unutrašnje tečnosti postau bogate smolom, koja deluje kao antifriz i omogućava drveću da lakše preživi u veoma hladnim krajevima. četinari su na osnovu ovih adaptacija zauzeli ogromne hladne oblasti i formirali tajge kakve vidimo i danas.
Gnetophyta je rod biljaka koji pokazuje neobičnu mešavinu osobina gimnospermi i angiospermi (sledeće poglavlje), što je dovelo do nekih teorija da su biljke iz ovog roda prelazni oblik između ove dve grupe. Međutim, moderne genetske analize pokazuju veću srodnost sa četinarima nego sa cvetnim biljkama, što je potvrđeno novijim fosilnim nalazima koji početak angiospermi stavljaju u doba Trije. Po ovoj novijoj interpretaciji, Gnetofite su se odvojile od predaka angiospermi na samom početku mezozoika. Implikacija ovoga je da su mnoge osobine današnjih angiospermi, uključujući tu i dvostruku oplodnju (jedno zrno polena oslobađa dva spermatozoida, jedan da oplodi jaje, drugi da izraste u endosperm, izvor energije za rast semena), nastale veoma rano u razvoju biljaka.

Nekoliko vrsta gnetofita je preživelo do danas. Najpoznatiji predstavnici su Welwitschia mirabilis, biljka sa najvećim lišćem na svetu, i efedra, poznata po svom ekstraktu koji se koristi za povećanje metabolizma i mršavljenje (ovaj ekstrakt je u zadnjih nekoliko godina postao zloglasan i zabranjen na nekim tržištima, pošto može da izazove srčane udare).

Angiosperme

Angiosperme su dugo bile misterija sa stanovišta fosilnog zapisa; najranije vrste iz ove grupe nisu bile drvenaste, i veoma retko su se fosilizovale. Međutim, u zadnjih dvadesetak godina je nađeno nekoliko fosila vrsta koje pokazuju mnoge primitivne osobine angiospermi, tako da slika polako postaje sve jasnija. Molekularne analize takođe pomažu da se razluči stablo razvoja angiospermi.
Sanmiguelia je ključni fosil u ovom prelazu. Ovaj fosil iz kasnog perioda Trije pokazuje mnoge osobine kasnijih angiospermi, uključujući dvostruku oplodnju, organizovani kambijum u centru stabla, i sa jasno razvijenim sekundarnim rastom. Što je još značajnije, Sanmiguelia pokazuje mešavinu osobina dikotila i monokotila, dve osnovne klase angiospermi. Cvetolike strukture su veoma slične šišarkama angiospermi, jedva nešto više od lišća koje raste u povezanom obruču; ali svi potrebni elementi za buduće cvetove su prisutni.
Archaeofructis je biljka iz perioda Jure sa daljim razvojem ka modernim cvetnim biljkama. Organizacija organa za razmnožavanje odgovara cveću, i polen je na izduženim stamenima. Niz drugih osobina koje se pojavljuju kod kasnijih angiospermi je takođe prisutan, ali su prisutne i razlike koje sprečavaju da se Archaeofructis smatra prvom pravom angiospermom.

U periodu Krede dolazi do eksplozije različitih vrsta angiospermi, u razmerama koje daleko prevazilaze okvire ovog teksta. Verovatan razlog za ovo je koevolucija insekata. Insekti su počeli da napadaju i jedu plodove angiospermi od samog početka: najbolji fosil Sanmiguelie ima jasno vidljive tragove ujeda insekta blizu osnove ploda. Mada su angiosperme još dugo vremena nastavile da se oslanjaju prevashodno na vetar za prenos polena, insekti su postajali sve važniji. Najverovatniji razlog za naglu eksploziju angiospermi u toku Krede je upravo ova koevolucija, ili konkretnije, razvoj slatkog nektara sa svrhom da mami insekte ka polenu.
Desetine fosila iz ovog perioda pokazuju rani razvoj cveća (razlika između monokotila i dikotila je već ustanovljena do ove tačke, i poznata je samo iz implikacija mešavine osobina kod Sanmiguelie i iz molekularnih analiza), ali mnoge primitivne četinarske osobine su opstale sve do danas. Konkretno, magnolije, koje su među najprimitivnijim cvetnicama, imaju veoma primitivan cvet i plod koji je veoma sličan šišarkama (ne samo po spoljnom izgledu, već i po unutrašnjoj građi i po genetskoj stukturi).

9. Žirafe, kitovi, konji i druge napomene

Za kraj ovog teksta, uložićemo malo vremena u obradu nekih čestih antinaučnih tvrdnji koje su povezane sa fosilnom istorijom života.

Vrat žirafe

Kada je ovaj tekst pisan, fosilnih prelaza do vrata žirafe još nije bilo. No, krajem 2009-te, javljen je nalaz fosila prelaznog žirafida, sa vratom koji se po dužini nalazi tačno na pola puta između prethodno poznatih žirafida i modernih žirafa. Detalji o ovom fosilu još nisu objavljeni u naučnoj štampi, tako da će ovaj tekst će biti dopunjen čim informacije postanu dostupne.

Vrat žirafe je veoma upečatljiva pojava, za čiji nastanak prosto još nismo našli fosilne ostatke. Zbog ovoga, u antievolucionim tekstovima ovaj vrat se često pojavljuje kao "argument", po veoma čudnoj logici. Pisci takvih tekstova misle da ako pokažu da vrat žirafe nije nastao kroz evoluciju, to znači da onda možemo ignorisati sve ostale dokaze evolucije, i da možemo da se pravimo da druge vrste (za koje, kao što smo videli, itekako imamo prelazne fosile) nisu evoluirale.

U stvari, mi imamo u fosilnom zapisu niz žirafida: predaka žirafa u ugnježdenoj hijerarhiji života. Ove životinje jesu imale dugačak vrat, mada ne onoliko dugačak koliko žirafe; a direktni preci žirafa su bili veliki. Ovo je veoma važna tačka: preci žirafa su bili prosto toliko veliki i visoki, da su mogli da se hrane lišćem drveća. Vrat žirafe se zatim razvio kao dodatna specijalizacija, omogućavajući pristup sve višim i višim granama.

Žirafe nisu jedine životinje sa ovakvim adaptacijama. Sa leve strane, mužjak gerenuka; sa desne, gerenuci koji se hrane nižim lišćem drveća.
Desna fotografija: Frederic Salein

No, istina je da nemamo fosile koji pokazuju kako se vrat žirafe razvio. Ovo nije iznenađujuće, uzimajući u obzir da tražimo fosilne dokaze za jednu osobinu jedne vrste. No, šta možemo reći u nedostatku fosila?
U stvari, dosta toga. Prvo možemo uraditi genetska poređenja žirafa, i videti da se one uklapaju u genetsko stablo nasleđa isto kao i sve druge životinje. Zatim možemo pogledati razvoj vrata, i videti da se radi o malčice izmenjenom vratu fosilnih žirafida - samo povećane veličine.
Povrh ovoga, možemo da vidimo jasne tragove evolucije na vratu:

Crtež skeleta žirafe, Ričard Lajdeker. Adaptacija fotografije Patrika Žiroa (Patrick Giraud).

Isto kao i svi drugi sisari, od miševa do kitova, žirafe takođe imaju sedam pršljenova u vratu. Ovi pršljenovi pokazuju delimične adaptacije - recimo, veza između njih je prerasla u pun zglob koji omogućuje da se vrat fleksibilnije kreće u stranu. No, ograničen broj pršljenova ipak proizvodi čitav spektar problema, kao što vidimo na fotografiji žirafe koja pije: nezgrapna i ranjiva pozicija u kojoj se životinje nalaze kada god piju vodu ili pasu travu.
Zbog ovog ograničenja u broju vertebri, žirafe imaju ogromne probleme sa pokretljivošću vrata, pogotovo kada moraju da se sagnu da bi pile vodu. Starije žirafe često ginu na pojilu zato što ne mogu dovoljno brzo da se isprave kada budu napadnute od strane mesoždera. Ako se noge suviše rašire, žirafa pada na zemlju i više ne može da ustane.

Još jasniji zaostatak evolucionih procesa se vidi ako pogledamo jedan nerv u vratu, takozvani rekurentni laringijalni nerv, koji povezuje koren mozga sa delom grla poznatim kao larinks. Zbog razvojnog sistema koji je kroz evoluciju ostao očuvan još od riba (detaljan opis se može naći ovde), ovaj nerv u toku rasta prati iste signale koji upravljaju razvojem srčanih krvnih sudova. U vratu žirafe, ovo preuzima gigantske razmere: da bi povezao dve tačke udaljene samo nekoliko centimetara, rekurentni laringijalni nerv putuje više od šest metara.

Ukupno, mada nemamo fosile, imamo niz nezavisnih linija dokaza koji pokazuju evoluciju vrata žirafe, i jasno daju tragove evolucione ugnježdene hijerarhije.

Prsti konja

Tokom prvih pedeset godina prošlog veka, evolutivni niz u razvoju konja je bio među najbolje poznatima, tako da je često korišćen kao primer u udžbenicima biologije. Iz tog razloga se takođe često nalazio na meti antinaučnih napada, koji su napisali silne tekstove pokušavajući da negiraju postojanje fizičkih činjenica.
Tri tvrdnje su posebno česte. Prva je da su fosili Hyracotheriuma, prvog pretka konja, nađeni u istom sloju u kome su nađeni ostaci modernih konja. Da je ova tvrdnja istinita, ona ne bi u stvari bila nikakav problem po pitanju evolucije – kao što je objašnjeno u uvodu, originalna vrsta može da preživi i duže nego vrste koje su se odvojile od nje.
No, ova tvrdnja je potpuno neistinita. Takvi nalazi prosto ne postoje. Ova neistina se pojavila u jednoj kreacionističkoj knjizi, i odatle je ljudi i dan danas kopiraju - bez ikakve provere, verujući autorima na reč.

Druga tvrdnja je da prelazni fosili konja zapravo nisu prelazni fosili pošto nema prelaznih fosila između prelaznih fosila (procenu logike koja stoji iza ovakvih stavova ostavljamo čitaocima). Recimo, jedan domaći kreacionista tvrdi da se “jednoprsti brstioci poput Equus-a javljaju iznenada, bez posrednika koji pokazuje postepenu evoluciju iz troprstih”.
Ovo je rezultat pisanja teksta o fosilima bez da se ti fosili prvo pogledaju. Shema A pokazuje razvoj zadnjeg kopita konja kroz nekoliko međustepena u stablu, slika B pokazuje kako se razvija kopito ždrebeta modernih konja. Jasno se vidi kako se dva prsta stapaju sa osnovnom kosti koja podržava jedini preostali prst (kopito).

Treća tvrdnja je da su nađeni mnogi fosili koji se “ne uklapaju” u ovu shemu. Ova tvrdnja je tehnički sasvim tačna – standardna shema evolucije konja koja se koristi kao primer u udžbenicima biologije prikazuje direktnu evoluciju konja, bez drugih grana koje su se odvajale tokom te evolucije. No, kompletna shema daje još spektakularniji dokaz evolucije, pokazujući masu vrsta srodnih konjima koje su nekada postojale, i sve međukorake u njihovom razvoju:

Veoma dobar sajt o evoluciji konja možete naći ovde.

Na shemi se jasno vide sve poznate vrste srodne konjima, kao i geološki slojevi (dužina linije) u kojima su nađeni. Sa leve strane su fosili nađeni u Južnoj Americi, u sredini fosili iz Severne Amerike, a sa desne strane fosili iz Eurazije.
Možete primetiti da je mnogo vrsta konjolikih životinja živelo istovremeno, u nekim periodima na više kontinenata. Jedina “greška” u shemi evolucije koja se obično prikazuje u srednjoškolskim udžbenicima je to što se u njoj (radi jednostavnosti) prikazuje samo direktna linija koja vodi do današnjeg konja.

Vodene krave, doslovno

Razvoj kitova počinje od mesožderskih kopitara iz izumrle grupe Pakicetidae. Ove životinje su bile grabljivci, koji su lovili plen u okolini reka ili u plitkoj vodi. Nisu bile dobri plivači, ali su bile prilagođene za lov u plićaku, uključujući i veoma specifičnu građu uha koja je omogućavala jasan sluh i na vodi i na suvom.

Autor rekonstrukcije: Nobu Tamura

Dalja adaptacija pakicetida na život u vodi se može videti kod sledećeg ključnog prelaznog fosila, Ambulocetus natans. Ovo stvorenje je imalo običan dugački sisarski rep, četiri kratke noge, zadnje noge sa velikim, proširenim stopalima sličnim perajima. Donekle postoji sličnost sa današnjim morskim lavovima, osim što je struktura skeleta očigledno bliska kitovima i delfinima. Lobanja veoma kitolika, sa tipičnom izduženom njuškom koju vidimo kod današnjih delfina. Nozdrve su još uvek na istom mestu kao i kod drugih sisara. Kroz analizu izotopa kiseonika, znamo da je Ambulocetus živeo i u morskoj i u slatkoj vodi, najverovatnije u ušćima velikih reka.

Veoma zanimljiv aspekt Ambulocetusa je njegov sluh: vide se prvi tragovi adaptacije vilične kosti za prenos zvuka. Ova povećana osetljivost na podvodne tonove je Ambulocetusu povećavala sposobnost lova, a dugoročno je postavila temelje za razvoj buduće eholokacije kod kitova i delfina.

Skica fosila Pakicetusa: J.G.M. Thewissen. Autor rekonstrukcije: Nobu Tamura

Dalji razvoj možemo da pratimo u grupi vrsta poznatoj kao Remingtoncetidae. Iz fosilnog zapisa nam je poznato šest vrsta iz ove grupe, koje su cvetale u priobalnim područjima današnje južne Azije punih sedam miliona godina. Remingtoncetidae su postale potpuno morske životinje: za razliku od Ambulocetusa, njihovi udovi su postali kraći i zdepastiji, bolji za plivanje ali lošiji za hodanje po tlu. Takođe, u okviru njihove lobanje se dogodila još jedna ključna promena – polukružni kanali u unutrašnjem uhu, kritični organi za održavanje ravnoteže, su postali znatno manji. Mnogi paleontolozi smatraju da je ovo bila kritična tačka u evoluciji kitova: kada se ova promena jednom dogodila, dalja evolucija je mogla da teče samo u pravcu sve veće zavisnosti od mora.

Kutchicetus

Sledeća grupa koja ilustruje nastanak kitova su Protocetidae. Najpoznatija vrsta iz ove grupe je Rodhocetus. Ovaj organizam je imao građu tela veoma sličnu Ambulocetusu, osim što su zadnje noge zakržljale skoro do neupotrebljivosti, a prednje postale nesposobne za hodanje po tlu. Rodhocetus je mogao da puzi po zemlji, ali nije više mogao da zaista hoda. Rep je postao masivan i adaptiran za plivanje.

Nakon ovog koraka, rani kitovi su se razgranali u raznim pravcima, sa raznim oblicima, veličinama, i dužinama. Među mnogim primerima iz ovog perioda je, na primer, Basilosaurus. Ova vrsta nije direktan predak današnjih kitova, ali je vrlo srodna, i njeni fosili pokazuju dalju specijalizaciju za život u dubokoj vodi. Radi se o skoro potpuno kitolikoj životinji, ako se ignoriše postojanje zakržljalih i sada već potpuno neupotrebljivih zadnjih udova. Rep pokazuje tragove postojanja repnog “peraja” kakvo imaju kitovi. Nozdrve se stapaju u jednu rupu koja se pomera više uz gornju vilicu.

Dorudontinae je grupa koja je živela u istom periodu kada i Basilosaurus, i verovatno jeste predak svih današnjih kitova. Poznato je devet različitih vrsta Dorudontinae, od kojih je na donjoj slici prikazana vrsta Dorudon atrax. Zadnje noge su još manje nego kod Basilosaurusa, druge osobine su skoro identične. Ista situacija je sa još nekoliko sličnih vrsta nađenih u ovom periodu: radi se o kitovima sa zadnjim nogama. Ove zadnje noge su, iako zakržljale, i dalje bile funkcionalne: koleno je još uvek postojalo i funkcionisalo, kao i prsti. Sluh se razvio još malo u poređenju sa Protocetidae, ali još uvek nije bilo eholokacije. Mozak je takođe i dalje bio veoma mali, uporediv sa mozgom njihovih predaka.

Od ove tačke sledi razvoj modernih Cetacea. Eholokacija se razvija kod prvih Odontocetes, kitova sa zubima, koji i dan danas koriste zube za proizvodnju eholokacionih signala; imamo fosile više desetina vrsta iz ovog prelaza. Nedugo nakon ovoga, razvija se grupa vrsta koje su paralelno imale i zube i takozvanu „kitovu kost“ (baleen) koju moderni kitovi koriste za filtriranje mikroskopskihi organizama iz morske vode. Primer ovoga je grupa Aetiocetus, u okviru koje imamo fosile četiri različite vrste. Vredi primetiti da na fosilima iz ovog perioda vidimo i pomeranje nozdrva uz lobanju, ka poziciji na vrhu glave koja postoji kod današnjih kitova.

Pomeranje nozdrva: sa leve strane, fosilna lobanja Pakicetusa, nozdrve su pri vrhu nosa. U sredini, fosilna lobanja Aetiocetusa, nozdrve su na sredini. Desno, lobanja modernog beluga kita, nozdrve su na vrhu lobanje.

Opet vredi napomenuti da su ovde u pitanju samo fosilni dokazi. Preci kitova i preci današnjih kopitara su potomci mesožderske grupe zvane mezonikidi. Genetski dokazi pokazuju razlaz upravo u periodu na koga ukazuju fosilni dokazi. Pored velikog broja fosilnih kitova sa zakržljalim nogama, i čak današnjih kitova koji još uvek imaju malu “ploveću” kost, poslednji ostatak pelvisa, tu su i drugi atavizmi: kitovi i dalje imaju ostatke sisarskog čula njuha, na primer.
Embriološki dokazi, paleoekološki dokazi, paleobiogeografski dokazi...sve informacije koje dobijamo iz ovih nezavisnih grana naučnog istraživanja potvrđuju zaključke izvedene na osnovu fosilnog zapisa.

Otkud glodari?

Evolucija glodara se u nekim izvorima prikazuje kao velika misterija, iako je to veoma daleko od istine. Osnovno grananje počinje od Euarchontoglires, grupe placentalnih sisara koji nisu bili daleko od stvorenja kao što je u prethodnom tekstu već pomenuta Eomaia. Ova početna grupa se ubrzo podelila na dve; jedna podgrupa Euarchontoglires, zvana Euarchonta, je postala predak današnjim redovima Scandentia (tupaja i slične male šumske insektivore) i primatima (među kojima su i ljudi). Druga podgrupa, zvana Glires, je postala predak današnjim lagomorfima (životinje kao što su zečevi) i glodarima.

Prve primere ovog prelaza nalazimo u kasnom Paleocenu i srednjem Eocenu sa grupom vrsta poznatom kao eurimiloidi. Danas imamo niz fosila pripadnika ove grupe kao što su Heomus, Sinomylus i Matutinia. Ova grupa pokazuje razvoj od korenskih insektivora: polako se gube očnjaci, zubi počinju da liče na tipične glodarske, gleđ postaje deblja sa prednje strane zuba, i javlja se razmak među prednjim zubima.

Sledi niz vrsta kao što je Tribosphenomys, kod koga vidimo konačni ishod razvoja glodarskih zuba (stalni rast prednjih zuba, i tipična građa). Acritoparamys je prvi primitivni glodar koji je potpuno poznat. Još uvek mnoge preostale osobine ranih sisara, ali imao noge više prilagođene za skakutanje.

Paramys i ostale vrste iskiromida (kasni Paleocen) su bili pra-glodari slični vevericama, ali bez adaptacije za život u drveću. Primitivna vilica (čije osobine ostaju i kod današnjih veverica), glodarski prednji zubi, ostali zubi još uvek slični primitivnim sisarima.

Od ove tačke počinje razlaz glodara na njihove osnovne podgrupe, i veoma bogat fosilni zapis prelaznih oblika.

Radiometrijske metode datiranja

Pogled iz hrišćanskog ugla
Dr. Rodžer K. Vins (Roger C. Wiens)

Dr. Vins je doktorirao fiziku na temi izotopa u meteorima uključujući i metodu datiranja izlaganja kosmičkim zracima. U vreme pisanja prvog izdanja ovog rada, bio je zaposlen na Kalifornijskom tehnološkom institutu (Caltech), na odeljenju za geološka i planetarna istraživanja. Sada radi u Nacionaloj laboratoriji u Los Alamosu, u grupi za kosmička i atmosferska istraživanja.

Adresa za korespondenciju: : 941 Estates Drive, Los Alamos, NM 87544
Prvo izdanje objavljeno 1994, prerađena verzija 2002.

Predgovor

Radiometrijsko datiranje – postupak određivanja starosti stena na osnovu radioaktivnog raspada pojedinih elemenata – u širokoj je upotrebi već više od pola veka. Do danas je usavršeno preko 40 ovakvih postupaka gde svaki koristi različit radioaktivni element ili različitu metodu merenja njegovog sadržaja. Do danas je takođe postalo sasvim jasno da različite metode daju međusobno saglasne rezultate te koherentnu sliku prema kojoj je planeta Zemlja nastala veoma davno. Dalja potvrda njihove pouzdanosti potiče od potpune saglasnosti rezultata dobijenih ovim metodama sa rezultatima drugih metoda određivanja starosti kao što su godovi drveta ili ledena jezgra. Mnogi hrišćani navedeni su da sumnjaju u pouzdanost radiometrijskih metoda datiranja i ne znaju ništa o brojnim laboratorijskim merenjima koja dokazuju konsistentnost pomenutih metoda. Mnogi takođe ne znaju da se u rad na radiometrijskom datiranju neretko aktivno uključuju i hrišćani vernici.

Ovaj tekst relativno jednostavno opisuje kako rade pojedine radiometrijske metode, sa kolikom tačnošću se određuju vremena poluraspada radioaktivnih elemenata te starost samih stena, i kako se nalazi jedne metode proveravaju merenjima obavljenim nekom drugom metodom. Takođe su razobličene neke od najčešćih zabluda o ovoj materiji prisutnih među hrišćanskim vernicima. Ovaj tekst je dostupan na Internetu preko Američkog naučnog udruženja (American Scientific Affiliation) i srodnih sajtova a cilj mu je da podstakne veće razumevanje ovog važnog pitanja.

Sadržaj

Uvod
Opšti pregled
Radiometrijski časovnici
Primeri radiometrijskih metoda koje se koriste na vulkanskim stenama
Kalijum – argon
Argon – argon
Rubidijum – Stroncijum
Samarijum – Neodimijum, Lutecijum – Hafnijum i Renijum – Osmijum
Uran – Olovo
Starost Zemlje
Nestali izotopi – iscureli peščanici
Kosmički radionuklidi: Ugljenik-14, berilijum-10, hlor-36
Radiometrijsko datiranje geološki mladih uzoraka (< 100,000 godina)
Ne-radiometrijske metode datiranja za periode od poslednjih 100,000 godina
Ledena jezgra
Varve
Druge tehnike godišnjeg taloženja
Termoluminisencija
Elektronska spin rezonanca (ESR)
Datiranje izlaganja kosmičkim zracima
Koliko su pouzdane postojeće metode određivanja starosti?
Sumnjičavci ne odustaju
Prividna starost?
Pravilno tumačenje Istine
Dodatak: Najčešće zablude u vezi sa radiometrijskim metodama datiranja
Napomena čitaocu
Beleška o autoru
Rečnik pojmova

Uvod

Rasprave o starosti Zemlje mogu zbuniti ili čak uvrediti mnoge ljude, posebno one koji Bibliju shvataju doslovno i smatraju je istinskom Reči Božjom. Iako se u Bibliji starost Zemlje nigde ne pominje, ova tema je postala jedno od najčešćih pitanja u raspravi o geološkoj istoriji naše planete jer su oni koji veruju u biblijsku verziju postanja sveta uspeli da odrede približan trenutak nastanka naše planete sabiranjem prosečne dužine životnog veka svih likova pobrojanih u Knjizi Postanja. Prema ovoj analizi, i prihvatajući bukvalnu interpretaciju Nedelje stvaranja, starost planete Zemlje je manja od 10,000 godina.

Radiometrijske metode datiranja pokazuju nešto sasvim drugo – Zemlja je hiljadama puta starija od toga - priibližno 4,5 milijardi godina. Mnogi duboko religiozni hrišćani prihvataju ovo gledište i u skladu s njim manje doslovno tumače Bibliju. Ipak, neki od njih i dalje smatraju da su radiometrijske metode nepouzdane, pogrešno interpretirane ili, u najboljem slučaju, zbunjujuće. Nažalost, brojna stručna literatura o ovoj temi je delom netačna ili teška za razumevanje, te se konfuzija oko stvarne starosti Zemlje nastavlja.

U nastavku ovog teksta videćete opis nekoliko najpopularnijih metoda datiranja, nekoliko praktičnih primera, a biće reči i o tome do koje mere različite metode datiranja daju podudarne rezultate. Cilj je veće razumevanje ove materije, posebno unutar hrišćanske zajednice. Mnogi ljudi sumnjaju u nalaze radiometrijskih metoda a ne znaju dovoljno o njima. Na primer, ne znaju da se metoda ugljenik-14 (C-14) u opštem slučaju ne može koristiti za određivanje starosti stena. Bog nas je pozvao da budemo “mudri kao zmije” (Mateja 10:16), čak i u ovom tehnološkom dobu. Uprkos svemu, različiti pogledi još uvek postoje unutar Crkve. Za ceo hrišćanski svet neslaganje oko starosti Zemlje pitanje je od relativno malog značaja; ali pošto nas je Bog pozvao na mudrost, ova materija je svakako vredna proučavanja.

Opšti pregled

Na ovom mestu potrebno je dodati jedno pojašnjenje – mnogi ljudi smatraju da se radioaktivni elementi koriste samo u nuklearnim elektranama ili u atomskim bombama. U stvari, radioaktivnost je svuda oko nas. U svakoj steni, drvetu ili živom biću postoji vrlo mala količina radioaktivnih elemenata koji se neprestano razgrađuju odnosno radioaktivno raspadaju i pretvaraju u druge elemente - izotope. Ovo je prirodan i bezopasan proces koji je sastavni deo fizičkog sveta.

Stene su sačinjene od brojnih sitnih kristala, a svaki od njih se obično sastoji od nekoliko hemijskih elemenata poput gvožđa, magnezijuma, silicijuma itd. Većina ovih elemenata su u prirodi stabilni i ne menjaju se tokom vremena, ali postoje i određeni elementi čija atomska struktura u normalnom stanju nije stabilna. Atomi pojedinih elemenata imaju osobinu da se tokom vremena pretvore u atome drugog elementa. Ovaj proces naziva se radioaktivni raspad, dok se ti elementi zovu radioaktivni elementi.

Ako postoji mnoštvo atoma originalnog elementa (uobičajeni naziv je element roditelj), njegovi atomi će se pretvarati (raspadati) u atome drugog elementa (element ćerka) prema unapred poznatoj brzini ili stopi raspada. Na osnovu tih postavki izvodi se zaključak kako se protok vremena može meriti u skladu sa smanjenjem broja atoma elementa roditelja i povećanjem broja atoma elementa ćerke.

Radiometrijsko datiranje može se uporediti sa procesom koji se odigrava u peščanom časovniku. Kada se peščani časovnik okrene, pesak curi iz gornjeg dela u donji. Atomi radioaktivnih elemenata su poput zrna peska u časovniku – kako se smanjuje broj zrna peska u gornjem delu (ili roditeljskom elementu), tako raste broj zrna u donjem delu (odnosno broj atoma elementa ćerke). Iako je nemoguće predvideti kada će određeno zrno peska pasti iz gornjeg dela u donji deo peščanika, može se sa velikom preciznošću izračunati koliko je vremena potrebno da bi ceo pesak iscureo. Kada se ovo dogodi, peščanik prestaje da meri vreme sve dok se ponovo ne okrene. Slično ovome, kada se svi atomi elementa roditelja pretvore u atome elementa ćerke, stena prestaje da “meri” vreme i proces može početi iznova jedino ako se u njoj nađe nova količina originalnog radioaktivnog elementa

Za razliku od peščanika gde je brzina isticanja peska konstantna tokom celog procesa, broj novonastalih atoma elementa ćerke opada kako se smanjuje broj atoma roditeljskog elementa (Slika 1). Ako je potrebno određeno vreme za radioaktivni raspad polovine ukupnog broja polaznih atoma, isto toliko vremena će biti potrebno da se raspadne polovina od preostale polovine (ili četvrtina početnog broja). U sledećem ciklusu raspašće se polovina od ove preostale količine ili osmina početnog broja. Nakon deset ovakvih ciklusa preostane manje od jednog hiljaditog dela početnog broja roditeljskog elementa. Vreme koje je potrebno da se polovina atoma originalnog elementa radioaktivno raspadne i pretvori u atome elementa ćerke, naziva se period poluraspada i on je jedinstven (unikatan) za svaki radioaktivni element. Jednačina kojom se izračunava broj atoma roditeljskog elementa vrlo je jednostavna a njen oblik je eksponecijalan. Uprkos mnogim nemuštim pokušajima da se dokaže suprotno, do sada nije zabeležen slučaj da ponašanje nekog radiokativnog elementa odstupa od ovog fundamentalnog pravila.

Takođe, za razliku od peščanika, pri radiokativnom raspadu nemoguće je promeniti brzinu (stopu) kojom se atomi roditeljskog elementa transformišu u atome elementa ćerke. Ako protresete peščanik, nagnete ga pod drugačijim uglom ili stavite u vozilo s velikim ubrzanjem, promeniće se vreme potrebno da pesak pređe iz jednog dela u drugi . Radioaktivni elementi su, sa druge strane, bili podvrgnuti ekstremno visokim i niskim temperaturama, pritiscima, ubrzanjima i jakim hemijskim reakcijama - svim uslovima za koje se može pretpostaviti da su delovali na običnu stenu bilo gde u Zemljnoj kori. Nije zabeležena pomena vredna promena u stopi raspada^1.

1 - u svega nekoliko slučajeva primećena je promena u stopi raspada pojedinih elemenata, ali nijedan od njih nema uticaja na metode određivanja starosti stena. O ovim specijalnim slučajevima biće reči nešto kasnije.

Slika 1: Brzina preticanja peska iz gornjeg dela u donji deo peščanika u poređenju sa eksponencijalnim ponašanjem radioaktivnih elemenata. Većina prirodnih procesa koje viđamo su linearni poput peska u peščaniku. Pri eksponecijalnom raspadu količina početnog materijala smanjuje se za polovinu tokom svakog pojedinačnog vremena poluraspada. Nakon dva perioda poluraspada preostaje svega četvrtina početnog materijala, nakon tri perioda poluraspada svega osmina itd. Kao što se vidi na donjoj slici, količina novonastalog elementa ćerke rapidno se uvećava na početku procesa, a potom se ovaj porast usporava sa svakim narednim periodom poluraspada.

Peščanik će tačno pokazivati proteklo vreme jedino ako je potpuno izolovan od okoline. Ako se u staklu pojavi rupa kroz koju pesak može da iscuri napolje ili dodatni pesak uđe unutra, peščanik će pogrešno meriti vreme. Slično tome, stena kojoj se određuje starost mora biti potpuno zaštićena od gubitka ili dodavanja bilo roditeljskog elementa bilo njegovog elementa ćerke. Ako dođe do ovakvog poremećaja, metode određivanja starosti daće pogrešan rezultat. Kao što će biti objašnjeno kasnije u ovom tekstu, većina modernih metoda za određivanje starosti stena ima veoma dobre tehnike kojima se utvrđuje da li je ikada u prošlosti došlo do ovakve neželjene kontaminacije i u tom slučaju se uzorak odbacuje.

Peščanik meri koliko je vremena proteklo od trenutka kada je okrenut (u stvari, svaki peščanik meri tačno određen interval vremena, npr. dva minuta koliko je potrebno da sav pesak iscuri, tako da ova analogija nije savršena). Radiometrijsko datiranje (odnosno određivanje starosti) takođe govori koliko je vremena proteklo od određenog događaja u prošlosti. Za stene nastale tokom vulkanskih erupcija, taj događaj je obično hlađenje stene i njen prelazak iz stanja tečne lave ili magme u čvrsto stanje. U drugim slučajevima, taj događaj može biti ponovno zagrevanje stene kada se ona nađe na velikoj dubini u Zemljinoj kori (gde su temperature obično veće od 1000°C), kada se dugo zakopana stena nađe na površini (npr. pomeranjem glečera), ili trenutak smrti biljne ili životinjske jedinke.

Radiometrijski časovnici

Do danas je usavršeno preko 40 različitih metoda radiometrijskog datiranja, od kojih je svaka zasnovana na drugačijem radioaktivnom izotopu^2. Neki od tipičnih roditeljskih elemenata i elemenata ćerki, i njihovi periodi poluraspada, navedeni su u Tabeli 1. Kao što se iz tabele vidi, postoje ogromne razlike u dužini perioda poluraspada između pojedinih izotopa. Izotopi sa dugim periodama poluraspada veoma sporo se transformišu u stabilne elemente te su stoga pogodni za datiranje veoma starih stena. Izotopi sa kratkim periodima poluraspada ne mogu se koristiti u ovom slučaju zato što su se svi roditeljski atomi odavno raspali, nešto nalik peščaniku koji je ostavljen da stoji veoma dugo nakon što je sav pesak prešao u donji deo. Izotopi sa kratkim periodima poluraspada su stoga pogodniji za datiranje relativno skorijih događaja, i metode datiranja koje ih koriste (poput metode ugljenik-14) po pravilu su preciznije. Adekvatno poređenje bila bi upotreba štoperice umesto zidnog časovnika da se izmeri vreme u trci na 100 metara. S druge strane, za merenje perioda od nekoliko nedelja ili meseci koristili bismo kalendar a ne ručni sat.

2 - Termin izotop označava atome istog elementa, od kojih svi imaju isti broj protona u jezgru, ali različit broj neutrona (i samim time različitu masu). Na primer, ugljenik ima izotope mase 12, 13 i 14 koji se označavaju kao ugljenik-12, ugljenik-13, ugljenik-14 (ili skraćeno C12, C13, C14). Od njih je jedino ugljenik-14 radioaktivan i o njemu će biti reči kasnije.

Radioaktivni izotop
(roditeljski element)

Novonastali izotop
(ćerka)

Period poluraspada
(u godinama)

Samarijum-147

Neodimijum-143

106 milijardi

Rubidijum-87

Stroncijum-87

48.8 milijardi

Renijum-187

Osmijum-187

42 milijarde

Lutecijum-176

Hafnijum-176

38 milijardi

Torijum-232

Olovo-208

14 milijardi

Uranijum-238

Olovo-206

4.5 milijarde

Kalijum-40

Argon-40

1.26 milijarde

Uranijum-235

Olovo-207

0.7 milijardi

Berilijum-10

Bor-10

1.52 miliona

Hlor-36

Argon-36

300,000

Ugljenik-14

Azot-14

5715

Uranijum-234

Torijum-230

248,000

Torijum-230

Radijum-226

75,400

Tabela 1: Neki prirodni izotopi i njihovi periodi poluraspada. Preuzeto većim delom iz Holden, N.E. (1990) Pure Appl. Chem. 62, 941-958.

Logično bi bilo zapitati se kako su izmereni periodi poluraspada, naročito oni dugi milione ili milijarde godina? Ovo je obavljeno neposredno, bilo pomoću radiokativnog detektora kojim se beleži broj atoma koji se raspadne u jedinici vremena od unapred poznate količine roditeljskog elementa ili merenjem odnosa broja atoma elementa ćerke i roditeljskog elementa u uzorku koji je originalno sadržavao samo roditeljski element. Prvi pokušaji da se radioaktivno datiranje upotrebi za određivanje starosti stena izvedeni su početkom XX veka ali je napredak na tom polju bio relativno spor sve do četrdesetih godina. Za više od pola veka, koliko je proteklo od tada, obavljeno je bezbroj merenja vremena poluraspada različitih elemenata, a same metode merenja neprekidno su usavršavane. Iako je npr. broj atoma renijuma-187 koji se radioaktivno raspadnu za 50 godina neznatan delić početne količine, broj novonastalih atoma osmijuma-187 može se odrediti veoma precizno. Treba se prisetiti činjenice da jedan gram radioaktivnog materijala sadrži oko 10^21 (1 i 21 nula iza) atoma. Čak i ako se samo jedan trilioniti deo ovog broja atoma raspadne u toku jedne godine, to je još uvek milionski velik broj, a svaki od ovih atoma može biti prebrojan uz pomoć radioaktivnog detektora. Preciznost vremena poluraspada koja su navedena u Tabeli 1, veoma je velika. Sva vremena poluraspada poznata su do nivoa greške od ±2%, izuzev za renijum (±5%) te lutecijum i berilijum (±3%). Nema dokaza da su se ova vremena menjala tokom istorije. U stvari (a o tome će biti reči nešto kasnije) postoje vrlo snažni dokazi da se vremena poluraspada nisu uopšte menjala milionima i milijardama godina.

Primeri radiometrijskih metoda datiranja koje se koriste na vulkanskim stenama

Pozabavimo se sada metodama za određivanje starosti stena i time kako one rade. Setimo se podatka koji je ranije pomenut da se kao početni događaj od koga se računa starost stene vulkanskog porekla uzima trenutak njenog hlađenja i prelaska u čvrsto stanje. Kada se tečna vulkanska lava ohladi i očvrsne, njeni atomi ne mogu više slobodno da se kreću. Atomi elementa-ćerke koji se konstantno stvaraju u procesu radioaktivnog raspada hlađenjem stene “zamrznuti” su na mestu gde su nastali unutar stene. Ovi atomi su nalik zrncima peska koja se talože u donjem delu peščanika. Određivanje starosti stene je proces koji se izvodi u dve faze. Prvo se odredi broj atoma elementa ćerke u datom uzorku stene kao i broj atoma roditeljskog elementa. Znajući vreme poluraspada za dati par elemenata roditelj-ćerka, može se odrediti vreme koje je proteklo do nastanka takvog odnosa između ta dva broja. Međutim, u praksi proces nije tako jednostavan. Za početak, ne može se naprosto pretpostaviti da u početnom trenutku u steni nije bilo atoma elementa ćerke. Postoje slučajevi kada je ova pretpostavka sasvim opravdana, ali obično je neophodno tačno utvrditi početni broj atoma elementa ćerke kako bi se moglo obaviti precizno određivanje starosti stene. Svaka radiometrijska metoda bavi se ovim problemom na različit način. Zbog toga su neke metode pogodnije od drugih za datiranje određenih vrsta stena, zavisno od njihovog sastava i starosti.

Metoda kalijum-argon

Kalijum se može naći u Zemljinoj kori u velikim količinama. Jedan od njegovih izotopa, kalijum-40, radioaktivan je i raspada se u dva različita elementa ćerke, kalcijum-40 i argon-40. Ovo ne predstavlja problem, jer je odnos broja novonastalih atoma ova dva elementa dobro poznat i uvek konstantan – od svih novonastalih atoma 11,2% biće atomi argona-40, a preostalih 88,8% biće kalcijum-40. U nekim situacijama starost stena se određuje pomoću kalijum-kalcijum metoda, ali ovo nije čest slučaj jer se početni sadržaj kalcijuma teško određuje. Argon je, sa druge strane, gas. Kada se stena još nalazi u stanju tečne lave, svi gasovi teže da “pobegnu” na isti način kao što mehurići vazduha uvek izlaze na površinu vode. Kada lava očvrsne, argon koji nastaje od tog trenutka više ne može da izađe napolje. Na ovaj način kalijum-argonski “časovnik” počinje svoj rad onog trenutka kada data stena pređe u čvrsto stanje. U najprostijem slučaju sve što geolozi treba da urade za određivanje starosti uzorka stene jeste merenje odnosa kalijuma-40 i argona-40. Starost stene se potom može izračunati pomoću sledeće jednačine:

t – vreme u godinama, h – vreme poluraspada, ln – prirodni logaritam.

Zastupnici ideje “mlade Zemlje” (odnosno ideje da Zemlja nije starija od 10,000 godina) pre izvesnog vremena su objavili rezultate istraživanja u kojem su metodom kalijum-argon izmerili starost stena nastalih tokom vulkanske erupcije od pre samo nekoliko godina. Izmerena vrednost bila je reda veličine nekoliko miliona godina. Ovo je kasnije poslužilo kao široko korišćeni argument da je metoda kalijum-argon bezvredna jer daje pogrešne rezultate. Greška je, međutim, na strani onih koji su ovo merenje izveli. Kalijum-argon metoda, sa svojim veoma dugim vremenom poluraspada, potpuno je neodgovarajuća za datiranje stena starih svega nekoliko godina ili decenija. Jedino što je ovim eksperimentom postignuto je pokazivanje da se određena merna metoda može “prevariti” ako se svesno koristi na neodgovarajući način. Do pogrešnog merenja u ovom slučaju došlo je zbog značajnog prisustva argona “siročića” (što je objašnjeno ranije u ovom tekstu, a prvi put primećeno još pre 50 godina). Gotovo je sigurno da se ovo merenje ne bi poklopilo sa rezultatima dobijenim iz drugih metoda, a određivanje starosti stene sa nekoliko nezavisnih i različitih metoda je danas standardna praksa.

Međutim, u praksi se dešava da mala količina argona ostane zarobljena u steni tokom procesa otvrdnjavanja i ovaj argon je obično u obliku sitnih mehurića vazduha. Jedan procenat vazduha koji udišemo je argon. Svaka količina argona prisutna u steni u vidu mehurića vazduha, mora se uzeti u obzir prilikom određivanja starosti stene ako je dovoljno velika u poređenju sa radiogenskim argonom (tj. argonom nastalim procesima radioaktivnog raspada). Ovo će, po pravilu, biti slučaj ako starost stene nije velika (te nije bilo vremena da se generiše veća količina radiogenskog argona) ili ako je originalan sadržaj kalijuma bio relativno nizak. Za praktičnu upotrebu metode kalijum-argon neophodan je način za određivanje količine argona koji se nalazi u mehurićima vazduha zarobljenim u steni. Ovo se izvodi prilično lako jer i sam argon ima nekoliko izotopa od kojih je u prirodi najviše argona-36. Odnos dva izotopa, argona-40 i argona-36, u vazduhu je poznat i iznosi 295 (na svaki atom argona-40 dolazi 295 atoma argona-36), pa se starost stena lako određuje prostim merenjem ukupne količine argona i oduzimanjem količine argona-36.

Starost stena najbolje se određuje upotrebom nekoliko različitih metoda za datiranje istog uzorka. Iako je metoda kalijum-argon veoma jednostavna za upotrebu, mali je broj slučajeva kada njegovi rezultati nisu saglasni sa onim dobijenim putem drugih metoda. Ovo se obično dešava kada mehurići gasa zarobljeni u steni ne potiču od atmosferskog vazduha već dolaze iz duboke unutrašnjosti Zemlje. Ovako prisutan argon naziva se “siroče” jer ne potiče ni od raspadajućeg kalijuma ni od atmosferskog vazduha. U malom broju slučajeva kada se u steni zatekne “siroče” argon, obično se dobija starost veća od stvarne. Međutim, šezdesetih godina XX veka naučnici su pronašli rešenje ovog problema, odnosno usavršenu argon-argon tehniku datiranja o kojoj će biti reči u sledećem odeljku.

Metoda argon-argon

Iako je proteklo skoro pola veka od uvođenja u upotrebu ove tehnike, ona je retko bila meta kritika onih koji sumnjaju u tačnost i pouzdanost radiometrijskih metoda datiranja. Koriste se potpuno isti elementi kao u metodi kalijum-argon, ali je način izračunavanja vremena (odnosno starosti stene) drugačiji. Umesto da nađe odnos ukupno prisutnog kalijuma i argona koji ne potiče iz mehurića vazduha, metoda argon-argon u stanju je da precizno utvrdi koliko je ukupnog argona nastalo radioaktivnim raspadom kalijuma.

U ovoj metodi uzorak stene postavlja se unutar nuklearnog reaktora gde ostaje nekoliko sati. Jezgro reaktora emituje veliki broj neutrona koji izazivaju radioaktivni raspad kalijuma-40 u argon-39. Argon-39 se ne nalazi kao slobodan u prirodi jer ima kratko vreme poluraspada od samo 269 godina (ovaj period ne utiče na tačnost metode argon-argon ako se merenje obavi u roku od približno pet godina nakon bombardovanja uzorka neutronima). Nakon postupka u reaktoru, uzorak stene postavlja se u peć gde se zagreva i oslobađa argon-40 i argon-39 koji se koriste za dalju analizu. Ideja je sledeća – ako se temperatura uzorka podiže u jednakim intervalima i ako oba izotopa, argon-40 i argon-39, potiču isključivo od radioaktivnog raspada, njihov odnos u oslobođenom gasu biće konstantan bez obzira na rast temperature. Ako je pak u uzorku prisutan argon-40 koji ne potiče iz raspada kalijuma-40 (zarobljen u mehurićima vazduha ili “siroče”) odnos dva izotopa neće biti konstantan i menjaće se sa porastom temperature. Ako se ovo ustanovi, uzorak se odbacuje i ne koristi za određivanje starosti stene.

Slika 2 pokazuje primer “dobrog” argon-argon uzorka. činjenica da je linija na dijagramu skoro horizontalna govori da praktično sav argon u uzorku potiče iz radioaktivnog raspada kalijuma, te da se ovaj uzorak može koristiti za pouzdano datiranje. Sadržaj kalijuma-40 može se odrediti množenjem sadržaja argona-39 faktorom koji zavisi od vremena koje je uzorak proveo u reaktoru. Kada je ovaj podatak poznat, položaj horizontalne linije u dijagramu pokazuje starost stene baziranu na standardnom postupku merenja odnosa kalijuma-40 i argona-40 (što je objašnjeno ranije u metodi kalijum-argon).

Slika 2: Tipičan dijagram dobijen metodom argon-argon. Svaki mali pravougaonik predstavlja prividnu starost uzorka dobijenu tokom jednog perioda zagrevanja. Gornja i donja ivica pravougaonika određuju gornji i donji limit za izračunatu starost. Starost uzorka određuje se na osnovu izmerenog odnosa argon-40/argon-39 i broja neutrona kojima je uzorak bio izložen u nuklearnom reaktoru. Na horizontalnoj osi vidi se ukupna količina argona-39 oslobođenog iz uzorka. Pouzdano određivanje starosti metodom argon-argon imaće mnogo malih koraka u procesu zagrevanja gde svaki daje isti odnos argon-40/argon-39. Starost stene određena je položajem horizontalne linije, odnosno prosečnom vrednošću svih koraka, u ovom slučaju oko 140 miliona godina. Preuzeto iz S. Turner et al. (1994) Earth and Planetary Science Letters, 121, pp. 333-348.

Postoje slučajevi u praksi kada metoda argon-argon ne može tačno da odredi starost stene, čak i ako se u njoj nalazi dovoljna količina kalijuma za analizu i ako je sama stena dovoljno stara. Ovo se obično dešava ako je stena u nekom trenutku svog postojanja, a nakon početnog očvršćavanja, prošla ponovo kroz process zagrevanja (obično preko 1000 °C) i hlađenja. Ukoliko se ovo dogodilo, sadržaj argona u steni biće poremećen i linija na dijagramu neće biti ravna niti horizontalna. Primer ovakvog dijagrama može se videti na Slici 3. Lako je uočljivo da nema ravnomerno horizontalnog dela linije, pa je i određivanje starosti nemoguće. U pojedinim slučajevima postoje dva različita horizontalna segmenta koji pokazuju dve starosti stene, onu kada se stena inicijalno formirala i onu kada je prošla kroz proces ponovnog zagrevanja i hlađenja. Važna činjenica vezana za metodu argon-argon je sledeća: Umesto da pokaže pogrešan rezultat, ova metoda će ukazati u kojim slučajevima je određivanje starosti nemoguće usled kontaminacije uzorka i takvi uzorci će biti odbačeni. Mnoge druge metode datiranja imaju ugrađene kontrolne mehanizme kojima se potvrđuje ili odbacuje pretpostavka o kontaminaciji uzorka, a neke od njih biće opisane u nastavku teksta.

Slika 3: Primer argon-argon dijagrama iz koga je nemoguće odrediti starost stene. Prividna starost različita je za svaki pravougaonik pa oblik linije drastično odstupa od poželjnog horizontalnog. Ovaj uzorak je podvrgnut ekstremno visokom dinamičkom pritisku od 420,000 atmosfera kako bi se simulirao udar meteora, što je izuzetno redak događaj u geološkoj istoriji Zemlje. Ovaj pritisak je zagrejao uzorak što je dovelo do preraspodele argona unutar njega te nemogućnosti tačnog utvrđivanja starosti. Pre nego što je podvrgnut udarnom pritisku, starost uzorka iznosila je 450 miliona godina (isprekidana linija na dijagramu).

Metoda rubidijum-stroncijum

Kod skoro svih metoda datiranja, izuzev u kalijum-argon i srodnoj argon-argon metodi, u uzorku kome se određuje starost postoji određena količina elementa-ćerke u trenutku kada se stena ohladila i očvrsnula. Upotreba ovih metoda stoga donekle nalikuje pokušaju da se kaže koliko je vremena prošlo od trenutka okretanja peščanog časovnika, ali pre nego što je sav pesak iscureo na dno. Postoje načini da se reši ovaj problem kod peščanog časovnika. Može se, na primer, napraviti skala na površini peščanika koja bi tačno označavala koliko peska je iscurelo do određenog trenutka te se tako može precizno meriti vreme. Veća preciznost dala bi se postići ako se u obzir uzme trenje između peska i stakla ili između samih zrnaca peska. Takođe, postoje pouzdani načini da se kaže koliko je elementa-ćerke bilo u datom uzorku u trenutku kada se data stena ohladila iz vulkanske lave.

U metodi rubidijum-stroncijum rubidijum-87 se radioaktivno raspada sa vremenom poluraspada od 48,8 milijardi godina i transformiše u stroncijum-87. Sam stroncijum ima nekoliko izotopa koji su stabilni i ne raspadaju se dalje. Odnos stroncijuma-87 i nekog od njegovih stabilnih izotopa, recimo stroncijuma-86, raste tokom vremena kako se sve više i više rubidijuma-87 pretvara u stroncijum-87. Međutim, u trenutku kada se stena formirala iz tečne lave svi njeni delovi imaju isti odnos stroncijum-87/stroncijum-86 jer su u tečnoj lavi ovi izotopi bili dobro izmešani. U isto vreme pojedini minerali koji sačinjavaju stenu će imati viši rubidijum/stroncijum odnos od drugih. Atom rubidijuma je veći od atoma stroncijuma tako se lakše smesti u kristalne rešetke pojedinih minerala, a teže kod drugih.

Na Slici 4 je dijagram kakav se koristi u određivanju starosti stena metodom rubidijum-stroncijum. Na njegovoj vertikalnoj osi vidi se odnos stroncijum-87/stroncijum-86, a na horizontalnoj osi je odnos rubidijum-87/stroncijum-86. U početku, svi minerali koji čine jednu stenu leže na horizontalnoj crvenoj liniji jer svi imaju isti odnos stroncijum-87/stroncijum-86, ali sa različitim odnosima rubidijum-87/stroncijum-86. Kako vreme prolazi i stena stari, svi uzorci se pomeraju naviše, ali nejednakom brzinom. Odnos stroncijum-87/stroncijum-86 raste, ali različito u različitim mineralima jer se, zbor različitog sadržaja rubidijuma, u nekima od njih stvara više stroncijuma-87, a u nekima manje. Ovaj porast obeležen je na dijagramu isprekidanim linijama sa strelicama čije su dužine proporcionalne odnosu stroncijum-87/stroncijum-86. Stoga će puna linija koja povezuje sve tačke od početnog horizontalnog položaja postajati sve strmija kako stena stari.

Sve kose linije koje se mogu konstruisati u različitim dobima starosti stene treba da prolaze kroz jednu zajedničku tačku koja leži na crvenoj horizontalnoj liniji (konstantan stroncijum-87/stroncijum-86 odnos) i to na njenom levom kraju. Ova tačka, gde je odnos rubidijum-87/stroncijum-86 jednak nuli, govori nam koliki je bio početni odnos stroncijum-87/stroncijum-86. Iz ovoga se može odrediti početni sadržaj stroncijuma-87 a to je ključni podatak za pravilno određivanje starosti date stene. Nagib linije na dijagramu rubidijum-stroncijum proporcionalan je starosti stene. Što je stena starija, linija na dijagramu biće strmija. Ako se nagib linije (odnosno tangens ugla) označi sa m, a vreme poluraspada rubidijuma sa h, starost stene t u godinama može se izračunati na sledeći način:

Za sistem elemenata s veoma dugim vremenom poluraspada, poput para rubidijum-stroncijum, vrednost nagiba linije m će biti relativno mala. Na primer, ako linija slična onoj na Slici 4, ima nagib m = 0,5110 (ova vrednost se može utvrditi vrlo precizno jer se odnos stroncijumovih izotopa meri s greškom manjom od jednog deset-hiljaditog dela) i ako znamo da je vreme poluraspada rubidijuma h = 48,8 milijardi godina, možemo izvesti sledeću racunicu:

Slika 4: Rubidijum-stroncijum tri-izotopni dijagram. Kada se stena ohladi i očvrsne iz tečne lave, svi njeni minerali imaju isti odnos stroncijum-87/stroncijum-86, ali se razlikuju po sadržaju rubidijuma. Kako stena stari količina rubidijuma u njenim mineralima opada, a količina stroncijuma-87 raste što je prikazano isprekidanim linijama sa strelicama. Minerali sa većim sadržajem rubidijuma na početku dobijaju više stroncijuma-87 pa se i više “penju” na dijagramu za razliku od onih čiji je porast manje izražen. Treba primetiti da u bilo kom trenutku sve karakteristične tačke leže na istoj liniji. Ako ovo nije slučaj, stena je verovatno kontaminirana i kao takva se odbacuje.

Slika 5: Početna količina stroncijuma-87 (količina prisutna u trenutku kada je stena prešla iz tečnog u čvrsto stanje) može se precizno utvrditi na osnovu sadašnjeg sastava ukoliko se kosa linija produži ulevo sve dok ne preseče vertikalnu osu (tačku gde je sadržaj rubidijuma-87 jednak nuli). Ovo je logično, jer ako u sistemu u datom trenutku nema rubidijuma-87, odnos stroncijum-87/stroncijum-86 biće konstantan. Nagib kose linije koristi se za sračunavanje starosti uzorka.

Iako se metoda rubidijum-stroncijum smatra veoma pouzdanim, u veoma retkim slučajevima može doći do pogrešnog očitavanja. Jedan od mogućih uzroka pojave greške jeste datiranje stene koja sadrži pojedine minerale starije od osnovnog sastava. Ovo se obično događa kada magma dok teče u unutrašnjosti Zemlje pokupi i rastopi minerale stena kroz koje protiče. U najvećem broju ovakvih slučajeva dobar geolog može golim okom napraviti razliku između ovih tzv. “ksenolita” i ostatka stene sačinjenog od mlađih minerala. Ukoliko se slučajno ovakvi uzorci podvrgnu datiranju, neće se dobiti prava linija na dijagramu i to će biti dobar indikator o počinjenoj greški. Druga poteškoća u korišćenju metode rubidijum-stroncijum slična je onoj opisanoj u metodi argon-argon. Naime, ukoliko je stena u svoj geološkoj prošlosti prošla kroz proces metamorfoze, odnosno jedan ili više ciklusa ponovnog zagrevanja (ali ne i potpunog topljenja) i hlađenja dobijeni podaci o starosti izgledaće konfuzno i sve karakteristične tačke neće ležeti na pravoj liniji. Ako su se pojedini minerali u steni samo zagrejali do visoke temperature, a pojedini pak potpuno otopili, oni prvi davaće originalnu starost, a ovi drugi metamorfoznu. čim se ova konfuzija u podacima primeti, uzorak se odbacuje i ne koristi se za određivanje starosti.

Takođe, u nekoliko veoma retkih slučajeva metoda rubidijum-stroncijum dao je dijagram na kome sve tačke leže na pravoj liniji, ali sama linija ne pokazuje tačnu starost stene. Ovo se dešava kada lava od koje je stena nastala nije bila dobro izmešana pre nego što je očvrsnula tako da postoje dve smeše s različitim odnosom rubidijuma i strocnijuma. Kod jedne od njih ovaj odnos blizak je gornjem kraju linije (kao na Slici 4) dok je odnos rubidijuma i stroncijuma kod druge smeše bliži donjem kraju linije. U ovom slučaju svi minerali od kojih je sastavljena stena imaju u sebi ove dve smeše a ukupni sastav nalazi se negde između njih. Ovo se naziva “dvokomponentna linija mešanja” i izuzetno retko se sreće u praksi. U dosadašnjoj upotrebi metode rubidijum-stroncijum opisano je oko 30 ovakvih slučajeva od nekoliko desetina hiljada obavljenih merenja. Ako postoji sumnja da je tretirani uzorak dvokomponentna mešavina dobijeni rezultati moraju biti potvrđeni ili odbačeni ponovnim merenjem nekom drugom metododm datiranja. Saglasnost rezultata dobijenih pomoću nekoliko različitih mernih metoda, najbolji je način da se izbegnu moguće greške u određivanju starosti stena.

Metode samarijum-neodimijum, lutecijum-hafnijum i renijum-osmijum

Svi ovi postupci rade veoma slično metodi rubidijum-stroncijum. Svi koriste tri-izotopni sistem sličan onom sa Slike 4 za određivanje starosti stena. Od ove tri metode, samarijum-neodimijum se najčešće koristi u praksi. Metoda se zasniva na procesu radioaktivnog raspada samarijuma-147 u neodimijum-143 s vremenom poluraspada od 105 milijardi godina. Odnos izotopa-ćerke, neodmijuma-143, i drugog neodmijumovog izotopa, neodmijuma-144, predstavlja se na grafikonu nasuprot odnosu samarijuma-147 i neodmijuma-144. Ako sve karakteristične tačke merene iz različitih minerala iste stene padaju na jednu pravu liniju, može se odrediti nagib te linije a potom i starost stene upotrebom iste formule kao i u metodi rubidijum-stroncijum.

Metoda samarijum-neodimijum koristi se na stenama koje imaju nizak sadržaj kalijuma i rubidijuma pa je upotreba metoda poput kalijum-argon, argon-argon ili rubidijum-stroncijum otežana. Ova metoda se takođe pokazala otpornijom na poremećaje poput metamorfoznog zagrevanja i hlađenja, te se najčećše koristi za pojedine vrste metamorfoznih stena. Za istu stenu nagib linije u dijagramu samarijum-neodimijum biće manji nego onaj u dijagramu rubidijum-stroncijum, jer je vreme poluraspada u prvom slučaju znatno duže, ali ovo ne predstavlja poteškoću pošto se količina ovih izotopa u uzorku stene može izmeriti s velikom tačnošću od nekoliko desetohiljaditih delova. Iz ovoga sledi da se mogu datirati stene mlađe od jedne pedesetine vremena poluraspada koje imaju linije na grafikonu s relativno malim nagibom.

Metoda lutecijum-hafnijum koristi izotop lutecijum-176 koji se sa vremenom poluraspada od 38 milijardi godina raspada u hafnijum-176. Ova metoda je po mnogo čemu slična metodi samarijum-neodimijum jer se elementi i jednog i drugog često koncentrišu u istim mineralima. Metoda samarijum-neodimijum je unekoliko lakša za upotrebu, pa se češće koristi.

Metoda renijum-osmijum oslanja se na činjenicu da je koncentracija osmijuma u većini stena i minerala vrlo mala, tako da mala količina roditeljskog elementa renijuma-187 može da proizvede značajnu promenu u odnosu osmijumovih izotopa. Vreme poluraspada u ovom slučaju je 42 milijarde godina. Stabilni osmijumovi izotopi, osmijum-186 ili osmijum-188, koriste se kao treći član u tri-izotopnim sistemima kakvi su opisani u prethodnim metodama. Ova metoda je najčešće korišćena za datiranje stena meteorskog porekla s visokim sadržajem gvožđa, ali njegova upotreba se poslednjih godina proširuje i na ostale tipove stena zahvaljujući činjenici da je znatno usavršena oprema za merenje renijumovih i osmijumovih izotopa.

Uran-olovo i srodne metode

Najstarije do sada locirane stene na Zemlji pronađene su u zapadnom Grenlandu. Upravo zbog ove velike starosti, njihovom proučavanju je posvećena velika pažnja. Donja tabela pokazuje rezultate dobijene iz dvanaest studija i uz upotrebu pet različitih metoda datiranja na jednoj posebnoj formaciji stena na Grenlandu.

Metoda | Utvrdena starost
Uran-olovo | 3.60±0.06
Olovo-olovo | 3.56±0.10
Olovo-olovo | 3.74±0.12
Olovo-olovo | 3.62±0.13
Rubidijum-stroncijum | 3.64±0.06
Rubidijum-stroncijum | 3.62±0.14
Rubidijum-stroncijum | 3.67±0.09
Rubidijum-stroncijum | 3.66±0.10
Rubidijum-stroncijum | 3.61±0.22
Rubidijum-stroncijum | 3.56±0.14
Lutecijum-hafnijum | 3.55±0.22
Samarijum-neodimijum | 3.56±0.20

Kao što se vidi svi brojevi dati su uz vrednost moguće greške. Ova greška obuhvata gornju i donju granicu moguće stvarne vrednosti, a verovatnoća da se stvarna starost nalazi unutar ovih granica iznosi 95%. Primera radi, prvi primer pokazuje starost 3.60 ±0.05 što znači da se tačna vrednost nalazi u opsegu 3.60-0.05 – 3.60+0.05. Širina ovgog opsega je važna koliko i sama osnovna vrednost. Brojevi sa manjim opsegom greške su tačniji od onih sa većim. Važno je primetiti sledeće – svi brojevi dati u gornjem primeru preklapaju se u opsegu 3.62-3.65 milijardi godina starosti stene. Nekoliko istraživanja je takođe ukazalo na činjenicu da su ove stene, budući toliko stare, prošle kroz nekoliko blagih metamorfoznih promena koje su narušile raspored izotopa u mineralima koji sadrže kalijum (rezultati metoda datiranja baziranih na kalijumu nisu prikazani ovde). Kao što je pomenuto ranije, različite metode datiranja daju saglasne rezultate u velikoj većini slučajeva, a do sada je obavljeno na desetine hiljada ovakvih merenja. Nekoliko primera potpune saglasnosti u rezultatima dobijenim različitim metodama datiranja dato je u referentnoj literaturi na kraju teksta.

Metoda uran-olovo je najstarija poznata metoda datiranja stena. Prvi put je upotrebljena pre gotovo jednog veka – 1907. godine. Ovaj postupak je znatno složeniji od prethodno opisanih jer obuhvata nekoliko međusobno kombinovanih metoda datiranja. Uran se u prirodi uglavnom sastoji od dva izotopa: urana-235 i urana-238. Ovi izotopi se raspadaju s različitim vremenima poluraspada te proizvode olovo-207 i olovo-206. Još jedan izotop olova, olovo-208, dobija se raspadom torijuma-232. Olovo-204 je jedini stabilan izotop ovog elementa. Sistem uran-olovo poseduje jednu zanimljivu komplikaciju – nijedan od pomenutih izotopa olova ne potiče direktno od urana ili torijuma. Svi se dobijaju raspadanjem roditeljskog elementa preko serije posrednih izotopa koji imaju relativno kratko vreme poluraspada. Atomska masa svakog narednog izotopa manja je od njegovog prethodnika a proces se završava stvaranjem stabilnog olova.

Pošto su vremena poluraspada ovih posrednih izotopa kratka u poređenju sa vremenom poluraspada U-238, U-235 ili torijuma-232, oni, u opštem slučaju, ne utiču na postupak određivanja starosti stene ovom metodom. Ovo znači da se mogu dobiti tri nezavisne procene starosti uzorka merenjem sadržaja izotopa olova i njihovih roditeljskih elemenata. Ovde ćemo se pozabaviti datiranjem starih stena baziranom na U-238, U-235 i torijumu-232, a datiranje zasnovano na izotopima s kraćim vremenom poluraspada biće obrađeno kasnije.

Metoda uran-olovo, u svom osnovnom obliku i koristeći U-238, U-235 i torijum-232, pokazala se manje pouzdanom od mnogih drugih postupaka datiranja. Osnovni uzrok ovome je činjenica da se uran i olovo relativno teško zadržavaju u mineralima u kojima su prvobitno bili. Ipak, pošto metoda uran-olovo koristi tri nezavisna merna postupka, lako se utvrđuje da li je u geološkoj prošlosti uzorka došlo do narušavanja sadržaja pomenutih izotopa. Koristeći nešto složeniji matematički postupak nego u drugim metodama, različite kombinacije izotopa olova i roditeljskih elemenata mogu se predstaviti tako da se minimalizuje moguća greška usled gubitka olova. Jedan od ovih postupaka je tzv. olovo-olovo metoda kojom se može odrediti starost uzorka samo na osnovu izotopa olova. Neke od ostalih metoda čak omogućavaju da se utvrdi u kom trenutku u prošlosti je došlo do metamorfozne promene što je od posebnog interesa za geologe.

Starost Zemlje

Pozabavimo se sada starošću planete Zemlje i onim što nam metode datiranja govore o tome. Jasno je za početak kako je Zemlja stara najmanje onoliko koliko je stara najstarija pronađena stena. Najveća do sada utvrđena starost stene iznosi oko četiri milijarde godina. Međutim, samo mali deo svih zemaljskih stena je toliko star. Preko satelitskih snimaka i drugih merenja danas je poznato da se površina Zemlje neprekidno menja erozijom, zemljotresima, erupcijama i drugim geološkim procesima. Menjanje Zemljine površine dovodi do toga da pojedini slojevi nestaju i da ih zatrpaju drugi slojevi tokom čega često dolazi do ponovnog topljenja pojedinih stena. Stoga bi moglo izgledati da nema stena koje su preživele od nastanka Zemlje do danas a da nisu makar jednom prošle kroz proces ponovnog topljenja, erozije ili metamorfoze. Ako se sledi samo ova linija dokaza, može se sa sigurnošću reći da je Zemlja stara najmanje četiri milijarde godina jer su toliko stare najstarije pronađene stene.

Kada su naučnici počeli sistematski da određuju starost stena meteorskog porekla, opazili su jednu zanimljivu činjenicu - gotovo svi uzorci ovih stena imali su skoro identičnu starost od 4,56 milijardi godina. Ovi meteori su delovi većih nebeskih tela zvanih asteroidi. Kada se asteroidi formiraju u svemiru, proces njihovog hlađenje je obično veoma brz (neki od njih se zapravo nikada i ne zagreju do visokih temperatura) tako da su sve meteorske stene formirane u rasponu od svega nekoliko miliona godina. Meteorske stene nikada nisu prošle kroz proces ponovnog topljenja ili proces metamorfoze tako da se s njihovim uzorcima dobijaju veoma precizni dijagrami za određivanje starosti. Uzorci za koje je utvrđeno da potiču od velikih meteora, nešto su mlađi od drugih. Mesec je veći i od najvećih asteroida i za većinu stena koju su astronauti doneli sa Meseca utvrđena je starost od 4.1 milijarde godina, mada ima primeraka starih 4,4-4,5 milijardi godina. Većina naučnika smatra da su sva nebeska tela u Sunčevom sistemu formirana u približno isto vreme. Dokazi dobijeni preko izotopa urana, torijuma i olova povezuju starost Zemlje sa starošću do sada pronađenih ostataka meteora; prema tim dokazima Zemlja je stara 4,5-4,6 milijardi godina.

Nestali izotopi – iscureli pešcanici

Postoje i drugi načini da se odredi starost Zemlje. Ako vidimo peščanik čiji je sav pesak iscureo na dno, znači da je od njegovog okretanja prošlo više vremena no što je interval koji on može da izmeri. Ukoliko utvrdimo da je u steni jednom postojao roditeljski izotop u velikoj količini, ali se u međuvremenu potpuno radioaktivno raspao i nestao, to znači da je radiometrijski časovnik započeo svoj rad u trenutku koji je dalje u prošlosti no što je period vremena koji može da meri. Naučnici znaju za postojanje daleko većeg broja izotopa od onog navedenog u Tabeli 1. Međutim, većina tih izotopa ne postoji više na Zemlji (barem ne u prirodi) jer imaju relativno kratke periode poluraspada i do danas su potpuno nestali. Njihova vremena poluraspada su ponekad kraća od vremenskih perioda koje smo u stanju da izmerimo. Zapravo, svaki poznati hemijski element ima radioaktivne izotope koji više ne postoje na Zemlji!

Slika 6: Periodni sistem elemenata.

Većina ljudi je makar površno upoznata sa periodnim sistemom elemenata (Slika 6). Nuklearni hemičari i geolozi koriste unekoliko različit sistem koji pokazuje sve izotope datog elementa. Na Slici 7 prikazan je deo ovog dijagrama koji se naziva tabela nuklida. To je u osnovi grafikon koji pokazuje broj protona naspram broja neutrona za različite izotope istog elementa. Svaki hemijski element definisan je svojim brojem protona i time se razlikuje od drugih elemenata. Svaki hemijski element može imati određeni broj izotopa, to jest atoma s različitim brojem neutrona. U tabeli nuklida svaki element zauzima poseban red, a njegovi izotopi se prostiru na desnu stranu i zauzimaju različite kolone. Kalijum (19 protona u jezgru) koji se nalazi u prirodi, može imati ukupan broj protona i neutrona jednak 39, 40 ili 41. Kalijum-39 i kalijum-41 su stabilni, ali kalijum-40 nije i upravo zbog toga se koristi u metodi datiranja kalijum-argon opisanoj ranije u ovom tekstu. Pored ova tri izotopa moguće je proizvesti još veliki broj izotopa kalijuma, ali kako se vidi na desnoj strani Slike 7, njihova vremena poluraspada su jako kratka te oni nestaju vrlo brzo.

Slika 7: Deo dijagrama nuklida koji pokazuje izotope argona i kalijuma, kao i neke izotope hlora i kalcijuma. Izotopi prikazani u kvadratima tamnozelene boje mogu se naći u različitim stenama. Izotopi prikazani svetlo zelenom bojom imaju kratke periode poluraspada te stoga više ne postoje u prirodi. Skoro svaki hemijski element iz periodnog sistema ima izotope s kratkim vremenom poluraspada koji, izuzev ako su obnovljeni putem kosmičkog zračenja ili veštačkim radioaktivnim procesima, više ne postoje u prirodi.

Ukoliko proučimo listu svih poznatih izotopa, onih koji još uvek postoje u prirodi ali i onih kojih više nema, dolazimo do zanimljivog zaključka – skoro svi izotopi sa vremenom poluraspada kraćim od jedne milijarde godina ne mogu se više naći na Zemlji. Iako, na primer, većina stena sadrži značajne količine elementa kalcijuma, njegov izotop kalcijum-41 (vreme poluraspada 130,000 godina) ne postoji u prirodi, kao što ne postoje ni kalijum-38, -42, -43 itd (Slika 7). Svi prirodni radioizotopi (koji nisu nastali veštačkim putem) jesu oni s vremenom poluraspada od jedne milijarde godina ili dužim, kao što je pokazano na Slici 8. Svi izotopi s kraćim vremenom poluraspada imaju neki izvor koji konstantno obnavlja njihovo prisustvo. Jedan od takvih “kosmičkih” izotopa je i hlor-36 (prikazan na Slici 7), koji će biti detaljnije diskutovan nešto niže. U velikom broju slučajeva, posebno u ostacima meteora, postoje dokazi prisustva izotopa sa kratkim vremenom poluraspada u nekom trenutku u prošlosti koji su u međuvremenu iščezli. Neki od ovih izotopa i njihova vremena poluraspada dati su u Tabeli 2. Ovi izotopi su nepobitan dokaz da je Sunčev sistem nastao pre više vremena no što je njihov period poluraspada. S druge strane, postojanje na Zemlji roditeljskih izotopa sa vremenima poluraspada od jedne milijarde godina i dužim govori snažno u prilog tezi da je Zemlja nastala pre nekoliko milijardi godina. Zemlja je dovoljno stara da su izotopi sa periodima poluraspada manjim od jedne milijarde godina imali dovoljno vremena da potpuno nestanu, ali ipak ne toliko stara da bi nestali izotopi s dužim vremenom poluraspada. Ovo se može ilustrovati s primerom dva peščanika od kojih jedan meri kraći vremenski period i njegov pesak je već iscureo, dok drugi meri duže intervale i još uvek radi.

Slika 8: Periodi poluraspada jedinih radionuklida koji se danas nalaze u prirodi a čiji izvor nije više prisutan, iznose milijardu godina ili su duži, što znači da ti izotopi postoje još od vremena nastanka Zemlje. Izotopi s vremenom poluraspada kraćim od toga, više ne postoje u stenama izuzev ukoliko se njihove zalihe ne obnove iz nekog spoljnog izvora.

Iščezli izotop

Period Poluraspada
(u godinama)

Plutonijum-244 | 82 miliona
Jod-129 | 16 miliona
Paladijum-107 | 6.5 miliona
Mangan-53 | 3.7 miliona
Gvožde-60 | 1.5 miliona
Aluminijum-26 | 700,000
Kalcijum-41 | 130,000

Tabela 2: Roditeljski izotopi za koje postoje čvrsti dokazi da su jednom obitavali u meteorskim stenama, ali su se od tada potpuno radioaktivno raspali.

Kosmički radionuklidi: ugljenik-14, berilijum-10, hlor-36

Periodi poluraspada poslednjih pet radiometrijskih sistema pobrojanih u Tabeli 1, znatno su kraći od ostalih. Za razliku od radioaktivnih izotopa o kojima je bilo reči ranije, zalihe ovih izotopa konstantno se obnavljaju, i to na dva moguća načina. Uran-234 i torijum-230 obnavljaju se spororaspadajućim uranom-238. O njima ćemo govoriti u sledećem odeljku. Preostala tri sistema iz tabele 1, ugljenik-14, berilijum-10 i hlor-36, proizvode se kada kosmički zraci (visokoenergetske čestice i fotoni) pogode gornje slojeve Zemljine atmosfere. Veoma male količine svakog od ovih izotopa prisutne su u vazduhu koji udišemo i vodi koju pijemo. Kao rezultat toga, sva živa bića (i biljke i životinje), unose veoma male količine ugljenika-14, dok se berilijum-10 i hlor-36 talože na dnu jezera i mora.

Ove kosmološke metode datiranja rade na donekle različitim principima od ostalih. Ugljenik-14 je u naročito širokoj upotrebi za određivanje starosti takvih materijala kao što su kosti, drvo, vlakna, papir i ostaci uginulih biljaka i životinja uopšte. Grubo uzevši, odnos ugljenika-14 i stabilnih izotopa ugljenik-12 i ugljenik-13 relativno je konstantan u atmosferi i živim organizmima i dobro je proučen. Kada živi organizam umre, prestaje unos ugljenika disanjem i hranom, a zatečena količina ugljenika-14 vremenom opada usled radioaktivnog raspada. Koliki je pad odnosa ugljenik-14/ugljenik-12 ukazuje na to koliko je uzorak star. Pošto je period poluraspada ugljenika-14 manji od 6000 godina ova metoda se može koristiti za datiranje uzoraka starih do približno 45000 godina. Fosilni ostaci dinosaurusa ne sadrže ugljenik-14 (izuzev ako su kontaminirani), jer su dinosaurusi istrebljeni pre oko 60 miliona godina. Međutim, ostaci nekih drugih životinjskih vrsta koje su davno nestale, poput mamuta mogu biti datirani metodom ugljenik-14 jer sadrže ovaj izotop. Starost pojedinih praistorijskih ostataka, pa čak i nekih u vezi sa događajima opisanima u Bibliji, može se odrediti metodom ugljenik-14.

Rezultati dobijeni ovom metodom pažljivo su upoređeni s poznatim istorijskim datumima i metodama datiranja koji nisu zasnovani na radioaktivnim izotopima. Godovi na stablima, na primer, ako se pažljivo izbroje vrlo su pouzdan način za određivanje starosti drveća. Svaki god apsorbuje ugljenik iz vazduha ili minerala tokom godine u kojoj je nastao. Tačnost metode ugljenik-14 proverava se utvrđivanjem starosti proizvoljno odabranog goda iz centra stabla, a potom se rezultat uporedi s prostim brojanjem godova počev od spoljašnje ivice. Upravo ovaj postupak je primenjen na nekim od najstarijih stabala na svetu, kao što je ”Metuzalem drvo” staro oko 6000 godina. Ovaj metod kalibracije primenljiv je i za duže vremenske periode. Pojedina stabla nađena su u veoma suvom području u blizini granice američkih država Nevade i Kalifornije. Mrtvim stablima u takvim uslovima potrebne su hiljade godina da se potpuno raspadnu. Rast godova u kišnim i sušnim godinama različit je i ako se ovaj model rasta uporedi između živih i mrtvih stabala, kalibracija metoda ugljenik-14 moguća je unazad 11 800 godina. ”Plutajući” istorijski zapisi, koji nisu vezani za sadašnje vreme, postoje čak i za dalje periode iz prošlosti ali se njihova tačnost ne može pouzdano utvrditi. Ulažu se veliki napori da se premoste praznine u vremenskom zapisu kako bi se dobio kontinuiran i pouzdan uvid duboko u praistorijski period. Proučavanjem godova drveta i tako merenim protokom vremena, bavi se nauka dendrohronologija.

Godovi drveta ne daju pouzdanu vremensku referencu dalje od 11,800 godina u prošlost zbog toga što je približno u to vreme na Zemlji nastupila nagla i dramatična promena klimatskih uslova. Tokom perioda ledenih doba, dugovečne vrste stabala nisu rasle u istim područjima Zemlje kao danas. Naučnici su uspeli da s velikom preciznošću rekonstruišu ovaj period promene tako da o klimatskim događajima iz tog vremena imamo znatna saznanja. Teško je, međutim, dati kontinuirani hronološki zapis baziran na metodi godova za ovaj period brzih klimatskih promena. Pre ili kasnije, dendrohronologija će uspeti da pronađe pouzdan godovni zapis kojim će se premostiti sadašnje praznine, dok se međuvremenu metoda ugljenik-14 za vremena koja sežu u prošlost dalje od 11,800 godina kalibriše na druge načine.

Kalibracija metode ugljenik-14 do unazad skoro 50,000 godina, može se obaviti kroz nekoliko različitih postupaka. Jedan od njih je upotreba slojeva materijala koji se talože na dnu jezera ili morskih zaliva. Na nekim od ovih mesta sedimentacija (taloženje čvrstog materijala) relativno je brza i razlikuje se iz godine u godinu tako da je svaki godišnji sloj karakterističan. Ovi slojevi se mogu prebrojati i pretvoiti u godine na isti način kao i godovi drveta. Ako neki od ovih slojeva sadrže biljne ostatke, oni se koriste za kalibraciju metode ugljenik-14.

Drugi postupak kalibracije je da se pronađu relativno novije naslage karbonata (jedinjenja koja sadrže ugljenik) i da se ugljenik-14 nađen u njima uporedi s nalazima nekog drugog brzo raspadajućeg radioaktivnog izotopa. Gde se pronalaze ove naslage karbonata? Tipično mesto su pećine gde kapljice vode koje padaju sa svoda stvaraju veličanstvene stalagmite i druge formacije sa mnogo karbonata. Budući da je većina ovih pećinskih formacija nastala relativno nedavno (i da se nove uvek iznova stvaraju), ovo je vrlo koristan pristup za kalibraciju i potvrdu rezultata nađenih metodom ugljenik-14.

Šta nam govori kalibracija metodem ugljenik-14 naspram stvarne starosti? Ako se starost uzorka odredi metodom ugljenik-14 uz pretpostavku da je odnos ugljenika-14 i ugljenika-12 u atmosferi bio sve vreme konstantan, dobiće se mala greška jer se i ovaj odnos neznatno menjao. Slika 9 pokazuje da se udeo ugljenika-14 u atmosferi tokom poslednjih 40,000 godina smanjio približno za faktor dva. Ovo se pripisuje snaženju Zemljinog magnetnog polja koje je u tom periodu bilo u stanju da bolje zaštiti atmosferu od snažnog kosmičkog zračenja pa se i stvaralo manje ugljenika-14 (promene u ponašanju magnetnog polja veoma su dobro proučene. Potpuno obrtanje magnetnog polja, odnosno zamena južnog i severnog magnetnog pola desile su se mnogo puta u Zemljinoj geološkoj istoriji). Mala količina podataka koju imamo za period između 40,000 i 50,000 godina u prošlosti ukazuje da je upravo tada došlo do značajne promene u ponašanju magnetnog polja odnosno da je do tada polje slabilo, a nadalje jačalo. To bi značilo da je u dalekoj prošlosti odnos ugljenika-14 i ugljenika-12 bio niži, ali za ovu hipotezu treba još čvrstih dokaza kako bi bila definitivno potvrđena.

Kakav uticaj ova promena ima na nekalibrisanu metodu ugljenik-14? Donji panel Slike 9 pokazuje razliku između kalibrisanih i nekalibrisanih merenja dobijenih metodom ugljenik-14. Ova razlika je, u opštem slučaju, manja od 1500 godina za starosti do 10,000 godina, ali raste na 6000 godina za starosti do 40,000 godina. Nekalibrisana metoda ugljenik–14 daje manju starost od stvarne. Treba primetiti da skoro dvostruka razlika u količini atmosferskog ugljenika-14, prikazana u gornjem panelu Slike 9, ne znači i dvostruku razliku u starosti. Ona nije veća od trajanja jednog perioda poluraspada koji u ovom slučaju iznosi oko 5700 godina. Ovo je svega oko 15% u ukupnom rasponu od 40,000 godina. Početni deo kalibracione krive (donji pano) veoma je dobro proučen i već dugo u upotrebi tako da svi podaci o starosti uzoraka dobijeni metodom ugljenik-14 za starosti manje od 11 800 godina, daju kalibrisane (tačne) vrednosti ukoliko drugačije nije naznačeno. Ostatak krive koji se proteže do 40,000 godina u prošlost relativno je novijeg datuma, te se njegova šira upotreba tek očekuje.

Slika 9: Odnos ugljenika-14 i ugljenika-12 u poređenju sa današnjim vrednostima (gornji pano). Za razliku od postupaka datiranja koji testiraju veoma stare uzorke, metoda ugljenik-14 zasniva se na poznavanju koncentracije ugljenika-14 u atmosferi u vreme kada je biljni ili životinjiski uzorak koji se testira bio živ. Produkcija ugljenika-14 od strane kosmičkih zraka bila je, za period za koji se ova metoda koristi, približno dvaput veća nego danas. Podaci dobijeni za uzorke do 11 800 godina, potvrđeni su upoređivanjem s metodom brojanja godova drveta, dok su oni za starije uzorke upoređeni s drugim nalazima, kao što su starost stalagmita što je i ovde predstavljeno. Donji pano pokazuje razliku između kalibrisanih i nekalibrisanih merenja starosti uzrokovanih promenama u koncentraciji atmosferskog ugljenika-14 tokom vremena. Podaci o starosti na osnovu metode godova drveta uzeti su iz rada Stuiver et al. (1998) Radiocarbon 40, pp. 1041-1083, dok su podaci na osnovu metode stalaktita uzeti iz Beck et al. (2001)Science 292, pp. 2453-2458.

Radiometrijsko datiranje geološki mladih uzoraka (< 100,000 godina)

U pojedinim slučajevima moguće je odrediti starost relativno mladih uzoraka pomoću neke od metoda dugoročnog datiranja opisanih ranije. Ove metode mogu se upotrebiti za mlade uzorke ako u njima postoji, npr. relativno visoka koncentracija roditeljskog izotopa. U tom slučaju čak i za tako kratko vreme nastala je relativno velika količina izotopa ćerke. Autori članka u časopisu Science (Nauka) (Vol. 277, pp. 1279-1280, 1997) potvrdili su saglasje rezultata dobijenih metodom argon-argon i stvarne starosti uzoraka lave nastale u poznatoj erupciji vulkana Vezuv u Italiji 79. godine naše ere.

Postoje i drugi načini da se odredi starost geološki mladih uzoraka. Pored ”kosmičkih” radionuklida o kojima je bilo reči ranije, na Zemlji postoji još jedna klasa kratkoživećih (s kratkim periodom poluraspada) izotopa. Ovo su izotopi nastali u nekoj fazi raspada dugoživećih radionuklida kao što su oni ranije pobrojani u Tabeli 1. Kao što je rečeno u odeljku o metodi uran-olovo, radioaktivni raspad urana ne dovodi odmah do stabilnih izotopa olova. Ovaj proces se odvija preko čitave serije nestabilnih međuizotopa da bi se na kraju stiglo do stabilnog olova-206. Dok se sama metoda uran-olovo koristi bez problema za datiranje milionima godina starih uzoraka zbog prisustva ovih međuizotopa, neki od njih imaju periode poluraspada dovoljno duge za datiranje uzoraka i događaja starih manje od nekoliko stotina hiljada godina (ovi periodi poluraspada su daleko manji od jednog hiljaditog dela perioda poluraspada ranije pomenutog roditeljskog urana ili torijuma). Dva najčešće korišćena izotopa iz ove ”uranijumske-serije” jesu uran-234 i torijum-230. Oni su prikazani u poslednja dva reda Tabele 1 i ilustrovani na Slici 10.

Poput ugljenika-14, izotopi iz uranijumske serije s kratkim periodom poluraspada konstantno se obnavljaju procesom raspadanja urana-238 koji se nalazi na Zemlji od trenutka njenog nastanka. Kao i u metodi ugljenik-14, ovi izotopi se mogu iskoristiti za određivanje starosti tako što im se uskrati ovaj izvor obnavljanja; to dovodi do ”pokretanja časovnika”. U metodi ugljenik-14 ovo se događa kada živo biće (npr. drvo) ugine te prestane da unosi ugljenik-14 iz vazduha. Kratkoživeće uranove izotope neophodno je fizički odvojiti od roditeljskog urana. Zahvaljujući svojim hemijskim osobinama, uran i torijum se relativno lako razdvajaju. Uran se, za razliku od torijuma, dobro se rastvara u vodi, tako da su mnogobrojni procesi u kojima se koristi torijum-230 zasnovani na njegovom hemijskom razdvajanju od urana.

Slika 10: Šematski prikaz procesa radioaktivnog raspada urana-238 gde su prikazani izotopi sa najdužim periodima poluraspada. Ovi periodi dati su uz naziv svakog od izotopa. Strelice nacrtane punom linijom označavaju direktan proces transformacije jednog izotopa u drugi dok one nacrtane isprekidanim linijama ukazuju na to da postoji jedan ili više međukoraka gde su periodi poluraspada najdužeživećih od ovih izotopa dati ispod crte.

Sedimenti nataloženi na dnu okeana imaju veoma malo urana u poređenju sa torijumom. Usled ovoga uran i njegov doprinos obnavljanju zaliha torijuma mogu se zanemariti u mnogim slučajevima datiranja sedimenata. Torijum-230 se ponaša slično dugoživećim izotopima koji su objašnjeni ranije. On formira jednostavan sistem roditelj ćerka i kao takav se koristi za određivanje starosti sedimenata. Sa druge strane, kalcijum karbonati nastali u vodi biološkim procesima (kao što su korali, školjke, zubi ili kosti vodenih stvorenja) apsorbuju malu količinu urana dok torijum ne apsorbuju uopšte (zbog njegove neuporedivo manje koncentracije u vodi). Određivanje starosti ovakvih uzoraka moguće je zbog njihovog nedostatka torijuma. Novonastali koralni greben neće sadržati praktično nikakav torijum. Kako vreme prolazi, deo urana sadržan u njegovim kalcijum-karbonatnim strukturama pretvoriće se u torijum-230. Iako je i sam torijum-230 radioaktivan pa se i sam dalje raspada, ovaj uticaj se može kompenzovati prilikom određivanja starosti uzorka. Matematičke jednačine koje se koriste u ovom slučaju nešto su složenije nego u metodama opisanim ranije, ali metoda uran-234/torijum/230 se uspešno koristi već nekoliko decenija za određivanje starosti koralnih grebena. Poređenje rezultata dobijenih metodom uran-234 s rezultatima dobijenim direktnim posmatranjem godišnjeg rasta koralnih prstenova, dokazuje da je ovaj postupak izuzetno precizan ukoliko se koristi na pravilan način. Tehnika je takođe korišćena za datiranje pećinskih stalaktita i stalagmita već pomenutih u vezi sa kalibracijom metode ugljenik-14. Do danas je obavljeno na desetine hiljada merenja pomoću uranovih izotopa na pećinskim formacijama širom sveta.

Metoda uran-234/torijum-230 se danas takođe koristi za datiranje ljudskih ili životinjskih kostiju i zuba. Pre pojave ovog postupka starost ovakvih ostataka obično je određivana na osnovu geoloških slojeva neposredno iznad i ispod datog uzorka. Sa razvojem i usavršavanjem metode uran-234/torijum-230, omogućeno je da se njihova starost odredi direktno, a do sada obavljena merenja na zubnoj gleđi pokazuju kako su dobijeni datumi vrlo pouzdani. Ipak, datiranje kostiju može katkad da bude problematično jer su kosti mekše od gleđi i sklonije kontaminaciji iz okolnog zemljišta. Za svako određivanje starosti, saglasnost rezulata dobijenih pomoću nekoliko različitih metoda najbolji je način da se dobiju pouzdani podaci. Ukoliko starost uzorka izlazi izvan opsega metode ugljenik-14 (veća je od 40,000 godina), drugi način za potvrdu rezultata dobijenih torijumom-230 može biti neka od neradiometrijskih metoda poput ESR ili TL opisanih nešto niže.

Neradiometrijske metode datiranja za periode od poslednjih 100,000 godina

Ovde će biti napravljena mala digresija od osnovne teme radiometrijskih metoda datiranja kako bi se pomenule i druge tehnike. Važno je imati na umu da je do danas prikupljena ogromna količina podataka o starosti uzorka i drugim događajima u poslednjih 100,000 godina, i to pomoću različitih metoda koje se ne zasnivaju na radioaktivnim elementima i izotopima. Već je pomenuta dendrohronologija (određivanje starosti pomoću godova drveta), a to je tek jedna od brojnih metoda u ovoj grupi. Ovde ćemo se ukratko pozabaviti ovim pitanjem.

Ledena jezgra. Jedan od najboljih načina da se ide dalje u prošlost i tako pređu granice metode godova drveta, jesu sezonske varijacije u naslagama leda na Grenlandu i Antarktiku. Postoje jasno uočljive razlike između leda nastalog tokom zime i leda nastalog u proleće, leto ili jesen. Sezonski slojevi mogu se uočiti i prebrojati na isti način kao i godovi drveta. Razlike među njima sastoje se od: a) vizuelnih razlika usled većih mehurića vazduha i većih kristala leda nastalog u leto u odnosu na zimski, b) slojeva prašine nataloženih u letnjem periodu, c) koncentraciji nitratne kiseline merene preko električne provodnosti leda, d) hemijskom sastavu kontaminata u ledu, e) sezonskim varijacijama u relativnim količinama teškog vodonika (deuterijuma) i teškog kiseonika (kiseonik-18) u ledu. Odnos ovih izotopa je osetljiv na temperaturu u trenutku kada su u vidu snega pali iz oblaka. Količina teškog izotopa je manja tokom hladnijih zimskih meseci, a raste u proleće i leto kada je i temperatura viša. Na osnovu svega rečenog, pomoću ovih pet kriterijuma moguće je precizno razdvojiti slojeve leda nastale tokom godina, a potom ih prebrojati slično godovima. Različiti tipovi leda pobrojani su u Tabeli 3.

Ledena jezgra dobijaju se tako što se specijalnom opremom buše veoma duboke i uske rupe (slično postupku naftnih bušotina). Kako bušilica napreduje u dubinu, ona seče led u obliku dugačkog valjka (jezgro) koji sadrži netaknute slojeve leda iz daleke prošlosti. Ova jezgra se pažljivo izvlače na površinu gde se popisuju i potom u specijalnim rashladnim komorama odnose u laboratoriju na dalje ispitivanje. Veoma mnogo istraživačkog rada posvećeno je nekolicini ovakvih bušotina gde je izvađen led s dubine od skoro 3000 metara. Ponekad se na samo jednom ovakvom uzorku obavi po nekoliko stotina hiljada merenja i to samo jednom mernom tehnikom.

Vidljivi slojevi | Led nastao u leto ima veće mehuriće vazduha i veće kristale | Uočeno do starosti od 60,000 godina
Slojevi prašine u ledu | Izmereno rasipanjem laserskih zraka. Većina prašine taloži se tokom proleća i leta | Uočeno do starosti od 160,000 godina

Određivanje slojeva leda preko električne provodnosti

Nitratna kiselina iz stratosfere taloži se tokom proleća i detektuje se promenom u električnoj provodnosti datog sloja leda.

Uočeno kroz period od 60,000 godina

Određivanje slojeva leda preko prisustva hemijskih kontaminatora | Čađ nastala šumskim požarima, hemijska jedinjanja u atmosferskoj prašini, povremeno vulkanski pepeo | Uočeno kroz period od 2000 godina, mada su otkrivene i neke starije vulkanske erupcije
Određivanje slojeva leda preko prisustva teških izotopa vodonika i kiseonika | Ovi izotopi ukazuju na sezonsku promenu temperature. Manje ih ima u zimskim nego prolećnim ili letnjim padavinama | Godišnji slojevi uočeni za poslednjih 1100 godina, mada su trendovi ponašanja zabeleženi za mnogo duže periode

Tabela 3: Različite vrste slojeva leda u polarnim uzorcima.

Kontinuirani vremenski zapis baziran na jezgrima leda postoji za period unazad 160,000 godina. Pored toga što led “zapisuje” godišnje sezonske varijacije u svojim jezgrima, jasno su uočljivi i pojedinačni dramatični geološki događaji (kao što su snažne vulkanske erupcije) tako je moguća korelacija između različitih ledenih jezgara. Velike istorijske erupcije poput one vulkana Vezuva pre skoro 2000 godina, služe kao referentne tačke kojima se može proveriti tačnost zapisa u ledu do dubine od oko 500 metara. Kako se ide dublje led se nalazi pod većim pritiskom i kompaktniji je te je donekle otežano jasno uočavanje granice između pojedinih slojeva. Iz ovog razloga postoji izvesna nesigurnost u podatke dobijene preko ledenih jezgara za ranija vremenska razdoblja, generalno starija od 160,000 godina. S druge strane, greška u datiranju perioda kraćih od 40,000 godina procenjena je na najviše 2%. Greška merenja za periode od 60,000 je oko 10%, a raste do 20% za one duže od 110,000 godina (zasnovano) na direktnom brojanju slojeva leda (D. Meese et al. (1997) J. Geophys. Res. 102, 26,411). Nedavno su apsolutne starosti određene do perioda od 75,000 godina u prošlost na jednoj lokaciji što je urađeno pomoću kosmogenog radionuklida hlor-36 i berilijum-10; ovi podaci se podudaraju s metodom brojanja sezonskih slojeva. Treba primetiti da nigde u jezgrima leda nisu nađeni dokazi kako su polarni regioni ikada bili pokriveni velikom masom vode, što bi se očekivalo ukoliko se prihvati kao istinita priča o Potopu (G. Wagner et al. (2001) Earth Planet. Sci. Lett. 193, 515).

Varve. Još jedna metoda datiranja koja se zasniva na sezonskim varijacijama u slojevima sedimenata nataloženih pod vodom. Podvodni sedimenti u kojima se mogu uočiti sezonske varijacije u mineralnim ili naslagama organskog porekla, nazivaju se varve. Dva preduslova koja treba da se ispune da bi ova tehnika bila primenjiva jesu: a) sedimenti nataloženi u različitim godišnjim dobima moraju se međusobno razlikovati kako bi uzastopni slojevi dali uočljiv godišnji sled taloženja, i b) sastav dna jezera ne sme biti poremećen nakon što su se sedimenti nataložili. Ovi preduslovi se najčešće sreću kod malih, relativno dubokih jezera na umerenim i visokim geografskim širinama. Plića jezera obično prolaze kroz godišnji ciklus u kojem se toplija voda premešta ka dnu sa dolaskom zime, ali ona dublja imaju konstantan temperaturski profil po slojevima vode tokom cele godine. Ovo znači da su prilike u njima stabilnije što znači manje turbulencija i bolje uslove za formiranje varvi. Uzorci varvi mogu se dobiti bušenjem na sličan način kako se to radi sa jezgrima leda što je opisano ranije, a raspored varvi je do sada proučen u nekoliko stotina jezera širom sveta. Svaki godišnji sloj varvi sastoji se od: a) relativno grubog mineralnog taloga koji u jezero dospe s nabujalim potocima svakog proleća, b) organskog taloga nastalog od ostataka biljaka, algi i polena, c) finog mineralnog materijala nastalog od taloženja tokom leta i jeseni. Kako su ova jezera obično pokrivena ledom tokom zime u ovom periodu taloži se fini organski materijal što predstavlja krajnju sekvencu godišnjeg sloja varvi. Uhodane sekvence varvi uočene su unazad do perioda od 35,000 godina. Debljina sloja i vrste materijala nataloženog u njemu govore mnogo o klimatskim prilikama u vreme kada je sloj nastao. Na primer, polen zarobljen u takvom sedimentnom sloju ukazuje na vrste biljaka koje su rasle oko jezera u vreme taloženja.

Druge tehnike godišnjeg taloženja. Pored godova drveta, jezgara leda i varvi, postoje i druge tehnike zasnovane na godišnjem taloženju koje se koriste za određivanje starosti. Godišnje taloženje u pojedinim koralnim grebenima može se koristiti za određivanje starosti. Korali u opštem slučaju rastu brzinom od 1 cm godišnje i ovi slojevi se lako uočavaju. Kao što je već pomenuto u delu o metodama datiranja sa uranovim izotopima, slojevi korala iskorišćeni su za potvrdu tačnosti tehnike torijuma-230.

Termoluminisencija. Postoji način da se odredi starost minerala i grnčarije koji ne zavisi od radioaktivnih izotopa. Termoluminisencno datiranje ili kraće TL postupak oslanja se na činjenicu kako radioaktivni raspad uzrokuje da pojedini elektroni osnovnog materijala uzorka dobiju dodatnu energiju i završe na višim energetskim orbitama svoga atoma. Broj ovakvih elektrona raste kako materijal uzorka stari i kako proces prirodne radioaktivnosti napreduje. Ako se uzorak zagreje do određene temperature ovi elektroni se vraćaju na svoje originalne niže orbite emitujući pri tome veoma malu količinu svetlosti. Ako se zagrevanje obavi u specijalnoj peći opremljenoj veoma osetljivim detektorom svetlosti ova pojava se može zabeležiti (naziv postupka dolazi od reči termo što znači toplota i luminisencija što znači zračenje svetlosti). Može se napraviti veza između količine emitovane svetlosti i starosti uzorka. TL metoda se u opštem slučaju koristi za datiranje uzoraka starih manje od pola miliona godina. Srodne tehike uključuju optički stimulisanu luminisenciju (OSL) i infracrveno stimulisanu luminisenciju (IRSL). Ove tehnike su kalibrisane na uzorcima poznate starosti i uz pomoć rezulata dobijenih metodom ugljenik-14 i torijum-230. Iako preciznost ovih metoda u određivanju starosti nije tako velika kako kod drugih tehnika datiranja TL se najboljim pokazao u datiranju ostataka grnčarije i fine vulkanske prašine gde ostali postupci nisu uvek lako primenljivi.

Elektronska spin rezonanca (ESR). Poznata i pod nazivom elektronska paramagnetna rezonanaca, ESR metoda se takođe zasniva na promeni elektronske orbite uzrokovane radiokativnim raspadom tokom vremena. Za razliku od TL metode ESR se može koristiti za duže periode vremena čak do dva miliona godina i radi najbolje sa karbonatnim uzorcima poput koralnih grebena i pećinskih formacija. Intenzivno se koristi i za određivanje starosti zubne gleđi kod ljudskih i životinjskih ostataka.

Datiranje izlaganja kosmickim zracima. Ova tehnika zasniva se na merenju količine određenih izotopa nastalih kada kosmičko zračenje deluje na izloženu površinu stene. Budući da su meteori koji se kreću po svemiru konstantno izloženi dejstvu kosmičkog zračenja ovaj postupak se dugo koristio za određivanje ”vremena leta” meteora odnosno perioda između njihovog odvajanja od većeg nebeskog tela (npr. asteroida) do udara u Zemlju. Kosmičko zračenje proizvodi malu količinu u prirodi retkih izotopa kao što su neon-21 i helijum-3 koji se mogu meriti u laboratoriji. Uobičajeni period izlaganja dejstvu ovih zraka za meteore je oko 10 miliona godina, ali ovo može da naraste i do jedne milijarde godina za pojedine meteore sa visokim sadržajem gvožđa. U poslednjih 15 godina ovaj postupak se koristi i za datiranje stena na Zemlji. U ovom slučaju stvari su mnogo komplikovanije budući da Zemljino magnetno polje i atmosferski omotač apsorbuju najveći deo kosmičkog zračenja. Prilikom određivanja starosti uz pomoć ove metode mora se uzeti u obzir nadmorska visina stene koja se posmatra jer atmosferska zaštita od kosmičkog zračenja opada sa visinom, a mora se paziti i na geografski položaj jer se zaštita magnetnog polja menja od jednog do drugog Zemljinog pola. Uprkos svemu postupak zemaljskog izlaganja kosmičkim zracima se pokazao veoma korisnim u mnogim slučajevima.

Koliko su pouzdane postojeće metode određivanja starosti?

U ovom tekstu obrađeno je mnoštvo dokaza da je Zemlja nastala u veoma davnoj prošlosti. Podudarnost rezultata dobijenih različitim metodama datiranja, bilo radiometrijskim ili ne-radiometrijskim, i na stotinama hiljada uzoraka je veoma uverljiva. Ipak, pojedini ljudi se i dalje pitaju može li se verovati nečemu što se dešavalo u tako dalekoj prošlosti. Odgovor na ovo mogao bi se svesti na sledeće kontra-pitanje: Možemo li verovati bilo čemu iz prošlosti? Zašto verujete da je npr. Abraham Linkoln ikada postojao? Verovatno zato što bi bilo izuzetno teško izmisliti postojanje Abrahama Linkolna i što bi se u tom slučaju moralo falsifikovati na stotine fotografija, novinskih članaka i drugih predmeta kako bi uverili ljude u njegovo postojanje. Osim toga, zašto bi neko to radio? Situacija je veoma slična kod određivanja starosti stena jedino što ovde imamo zapis u tim stenama umesto istorijskih spisa koji govore o događajima iz poznate istorije. Razmislite o sledećem:

- Postoji preko 40 razlicitih radiometrijskih metoda za određivanje starosti i veliki broj drugih, ne-radiometrijskih metoda poput godova drveta ili ledenih jezgara.

- Nalazi svih ovih metoda se međusobno slažu – za najveći deo vremena i za milione godina u prošlost. Pojedini kritičari tvrde kako postoji velika razlika u merenjima različitim metodama, ali ovo naprosto nije tačno. Razlike u merenjima koje zaista postoje su male, a da bi se odbranila teza o ”mladoj Zemlji” nalazi različitih metoda morali bi međusobno odstupati za nekoliko redova veličine (10,000, 100,000, milion ili više puta). Nesaglasnost u merenjima različitim metodama koja se može naći u naučnoj literaturi obično nije veća od eksperimentalne greške, odnosno nekoliko procenata, a nikako za red ili nekoliko redova veličine!

- Ogromna količina do sada prikupljenih podataka govori u prilog Zemlje stare nekoliko milijardi godina. Nekoliko stotina laboratorija širom sveta aktivno koristi različite metode određivanja starosti uzoraka. Njihovi rezulati su saglasni i ukazuju na veoma staru Zemlju. Samo prošle godine objavljeno je više od hiljadu naučnih radova na temu radiometrijskog datiranja u priznatim naučnim publikacijama, a stotina hiljada merenja obavljeno je za poslednjih 50 godina. Praktično sva govore u prilog tezi o staroj Zemlji.

- Stope radioaktivnog raspada se direktno mere tokom poslednjih 60 godina i nisu uočene nikakve promene. Stope raspada urana-238 mere se čak i duže (skoro 100 godina) sa istim rezultatom.

- Nalazi kako metoda koje mere duboku starost tako i onih koje rade sa kraćim vremenskim periodima potvrđeni su na uzorcima lave nastale u istorijski poznatim erupcijama tokom perioda od nekoliko hiljada godina.

- Matematički aparat za određivanje starosti iz rezultata merenja je relativno jednostavan

Poslednje tri tačke zaslužuju da se posebno istaknu. Pojedini hrišćani i zastupnici teze o mladoj Zemlji tvrde kako je moguće da se nešto menja sa vremenom tako da izgleda starije nego što stvarno jeste. U određivanju starosti nekom od radiometrijskih metoda postoje postoje samo dve promenljive na koje bi se mogao primeniti ovaj argument a to su period poluraspada i vreme. Za starost stene da izgleda veća nego što jeste bilo bi neophodno da se periodi poluraspada svih izotopa prisutnih u steni menjaju usklađeno jedan sa drugim. Ovakva promena dovela bi do promene samog protoka vremena (ne zaboravite da se naši časovnici danas usklađuju sa standardizovanim i ekstremno preciznim atomskim časovnicima!). I to se moralo dogoditi bez našeg znanja tokom poslednjih 100 godina što je već 5% perioda od Hrista na ovamo.

Osim toga naučnici već dugo koriste ”vremeplov” kako bi dokazali da su periodi poluraspada različitih radioaktivnih elemenata nepromenjeni tokom miliona godina. Ovaj vremeplov ne omogućava naučnicima da zaista odu u prošlost, ali se sa njim mogu posmatrati davni događaji koji su se odigrali daleko od nas. Ovaj vremeplov poznatiji je pod nazivom teleskop. Pošto je Univerzum tako ogroman svetlosti i slikama udaljenih događaja potrebno je dugo vremena kako bi stigli do nas. Teleskopi nam omogućavaju da posmatramo supernove (eksplodirane zvezde) na tako velikim udaljenostima da je svetlosti sa tih zvezda bilo potrebno nekoliko stotina hiljada ili miliona godina da stigne do Zemlje. Tako imamo situaciju da posmatramo događaje koji su se odigrali mnogo hiljada ili miliona godina ranije. I šta vidimo kada pogledamo u tu duboku prošlost? Veći deo svetlosti koju odašilje supernova pogonjen je novo-stvorenim roditeljskim radioaktivnim elementima. To znači da se radioaktivni raspad može posmatrati u zraku svetlosti supernove. Ovo omogućava da se zabeleže periodi poluraspada različitih elemenata tokom perioda od hiljada ili miliona godina. Svi nalazi dobijeni na ovaj način su potpuno saglasni sa periodima poluraspada utvrđenim na Zemlji. Ne ostaje drugo do da se zaključi kako su ovi periodi nepromenljivi bez obzira koliko daleko u prošlost gledali.

Neki pojedinci idu dalje i tvrde da se brzina same svetlosti promenila tokom istorije, da je morala biti znatno veća u prošlosti te da u stvari svetlosti nije trebalo toliko mnogo vremena da stigne do nas. Međutim, pomenuti astronomski dokazi takođe ukazuju na činjenicu da se ni brzina svetlosti nije promenila jer bismo u suprotnom uočili velike razlike između perioda poluraspada elemenata sa udaljenih zvezda i onih na Zemlji.

Sumnjičavci ne odustaju

Pojedini ljudi odbacuju rezulate geološkog datiranja odmahivanjem rukom tvrdeći da nijedna stena nije zatvoreni sistem (odnosno da nije potpuno izolovana od svoje okoline tako da niti izgubi niti primi spolja izotope korišćene za datiranje). Govoreći sa strogo tehničke tačke gledišta ovo bi moglo biti istina – u proseku možda jedan od hiljadu milijardi atoma datog izotopa iscuri iz stene, ali ova beznačajna promena ne čini nikakvu razliku u konačnom rezultatu. Pravo pitanje bi bilo ”da li je data stena dovoljno slična idealizovanom zatvorenom sistemu da bi se rezultati merenja mogli smatrati istim kao i za zatvoreni sistem”? Od ranih 60-tih mnoštvo knjiga i naučnih radova napisano je na ovu temu. U ovim napisima detaljno je objašnjeno koji minerali se uvek mogu datirati određenom metodom, koji mogu pod određenim uslovima, a koji će pak verovatno dati pogrešne rezultate. Razumevanje ovih uslova je deo geologije. Geolozi se trude da kad god je moguće koriste najpouzdaniju metodu za dati uzorak i da uporede rezultate nekoliko različitih metoda.

Postoje i pokušaji da se odbrani pozicija ”mlade Zemlje” tvrdnjama kako se periodi poluraspada mogu promeniti i da to može biti učinjeno uz pomoć malo poznatih atomskih čestica poput neutrina ili muona ili čak kosmičkih zraka. Ovo je, u najboljem slučaju, nategnut argument. Iako je tačno da pojedine čestice dovode do promena u nuklearnom jezgru ovo ne utiča na periode poluraspada. Nuklearne promene su jako dobro proučene i po pravilu su neznatne u stenama. U stvari, najznačajniji nuklearni proces u stenama je sam radioaktivni raspad o kome se ovde govori.

Postoje svega tri slučaja kada su primećene značajnije promene perioda poluraspada, svi su strogo tehničke prirode i nijedan ne utiče na metode određivanja starosti obrađene u ovom tekstu.

1. Svega jedan od njih odigrava se pod uslovima kakvi vladaju na Zemlji, a i to je u slučaju izotopa koji se ne koristi za datiranje. Prema teoriji, zarobljavanje elektrona je tip radioaktivnog raspada u kome je najverovatnije da će doći do promene perioda poluraspada u uslovima visokog pritiska ili u prisustvu jake hemijske reakcije. Teorija takođe tvrdi da će ovo biti najizraženije kod veoma lakih elemeneta (onih sa malom atomskom masom). Veštački stvoren izotop, berilijum-7, je baš takav slučaj. Pokazano je da se njegov period poluraspada menja za oko 1.5% pod različitim hemijskim uticajima. U drugom slučaju period poluraspada ovog izotopa se promenio za mali deo procenta kada je primenjen ekstremno visoki pritisak od 270,000 atmosfera što je ekvivalentno dubinama od oko 700 km ispod površine Zemlje. Sve poznate stene, sa mogućim izuzetkom dijamanta, potiču sa znatno manjih dubina. U stvari, berilijum-7 se uopšte i ne koristi za određivanje starosti stena jer ima period poluraspada od svega 54 dana. Teži elementi su daleko manje skloni promenama perioda poluraspada pod ekstremnim uslovima. Greška merenja dobijena u slučaju da se ove promene uzmu u obzir bila bi najviše nekoliko stotih delova jednog procenta.

2. 2. Fizički uslovi koji vladaju u jezgrima zvezda ili oni pod kojima nastaju kosmički zraci veoma su različiti od bilo čega što se sreće u stenama na Zemlji. I pored toga, samo-proklamovani ”eksperti” često mešaju ove dve stvari. Kosmički zraci su atomske čestice sa veoma, veoma visokom energijom koje lete kroz svemir. Radiokativni raspad zarobljavanjem elektrona, pomenut ranije, se ne može odigrati u kosmičkim zracima sve dok oni ne uspore. Ovo zbog toga što atomska jezgra koja se kreću tako velikim brzinama nemaju elektrone koji su pak neophodni da bi došlo do ovog tipa radioaktivnog raspada. Drugi slučaj predstavlja materijal u središtu zvezda koji se nalazi u stanju plazme gde elektroni takođe nisu vezani za svoja atomska jezgra. U uslovima ekstremno visokih temperatura kakve vladaju u zvezdanim jezgrima dolazi do sasvim drugačijeg tipa raspada. Beta-raspad vezanog stanja (Bound-state beta decay) je poseban tip radioaktivnog raspada u kome atomsko jezgro emituje elektron koji završava na nekoj od energetski-vezanih elektronskih orbita bliskih samom jezgru. Ova pojava zabeležena je kod izotopa poput disprozijum-163 i renijum-187 pod specijalnim uslovima nalik onim u jezgrima zvezda. Sva ”normalna” materija uključujući svu materiju koja se nalazi na Zemlji, Mesecu ili meteorima ima elektrone u normalnim pozicijama tako da ovi slučajevi nikada ne važe za obične stene ili bilo šta drugo čija je temperatura niža od nekoliko stotina hiljada stepeni.
Kao primer nekorektne primene ovih principa na postupak određivanja starosti može se navesti tvrdnja jednog od zastupnika ideje mlade Zemlje da je Bog koristio plazmu prilikom stvaranja Zemlje pre nekoliko hiljada godina. Ovaj autor iznosi ideju da bi rapidni radioaktivni raspad renijuma pod ekstremnim uslovima vrele plazme mogao objasniti zašto stene pokazuju veliku umesto male starosti. Problem je što ideja zanemaruje nekoliko bitnih stvari kao npr. a) plazma ima uticaja na svega nekoliko metoda datiranja i, važnije, b) stene i vrela gasna plazma su dve potpuno nespojive forme materije. Materija bi prvo morala da se ohladi iz stanja plazme pre nego što bi mogla da formira stene. U takvom scenariju kako bi se stene hladile i očvršćavale njihovi radioaktivni ”časovnici” bi bili startovani od početka, a starost stena bi bila jednaka nuli. Da bi ova ideja držala vodu bilo bi neophodno da sve stene na svetu umesto što pokazuju veliku dugovečnost, imaju istu starost (oko 4000 godina). Očigledno je da ovo nema dodirnih tačaka sa stvarnošću.

3. Poslednji slučaj uključuje materiju koja se kreće velikom brzinom. Dokazano je da atomski časovnici postavljeni na veoma brzim svemirskim brodovima usporavaju neznatno (oko 1 sekundu za godinu dana) kao što je i predviđeno Ajnštajnovom teorijom relativiteta. Nijedna stena u Sunčevom sistemu ne kreće se takvom brzinom da bi to značajnije uticalo na proces određivanja njene starosti.

Svi pobrojani slučajevi su usko specijalizovani i veoma dobro proučeni. Ni jedan od njih ne može da promeni starost stena na Zemlji ili bilo gde drugde u Sunčevom sistemu. Zaključak je još jednom da su izmereni periodi poluraspada apsolutno pouzdani u bilo kom kontekstu određivanja starosti stena na Zemlji ili čak na drugim planetama. Zemlja i nebeska tela koja vidimo oko nas su, kako izgleda, veoma stari.

Prividna starost?

Ne bi bilo u suprotnosti sa naučnim dokazima tvrditi kako je sve oko nas Bog načinio relativno nedavno, ali tako da izgleda kao da je veoma staro baš kako je opisano u Knjizi Postanja 1 i 2 gde Bog stvara Adama kao potpuno odraslog čoveka (što ukazuje da je i u trenutku nastanka bio relativno star). Ova ideja detaljnije je razrađena od strane Filipa Henrija Gosea (Phillip Henry Gosse) u njegovoj knjizi ”Omfalos: Pokušaj da se razveže geološki čvor”. Ova knjiga napisana je svega dve godine pre Darvinove ”Poreklo vrsta”. Ideja o lažnom prividu velike starosti više pripada filozofiji i teologiji no nauci tako da je nećemo detaljnije razrađivati. Nedostatak ove zamisli – a taj je i najozbiljniji – predstavlja činjenica da bi Bog u tom slučaju izgledao kao obmanjivač. Ipak, neki ljudi nemaju problem sa tim. Bez sumnje bilo je celih civilizacija koje su imale pogrešna shvatanja (ili su bile obmanute?) u svojim naučnim ili teološkim idejema u prošlosti. Bez obzira na filozofske zaključke važno je uočiti da je prividno stara Zemlja ne kosi sa velikom količinom naučnih dokaza.

Pravilno tumačenje Istine

Za nas hrišćane veoma je važno da pravilno razumemo Reč Božju. Uprkos tome u periodu od srednjeg pa sve do 18. veka mnogi su insistirali kako Biblija tvrdi da je Zemlja, a ne Sunce, centar našeg planetarnog sistema. Nije to bio slučaj da su ljudi naprosto tako mislili, već su potvrdu zaista i nalazili u Svetom Pismu: ”Utvrdio si zemlju na temeljima njenim, da se ne pomesti na vek veka.” (Psalm 104:5), ili ”I stade Sunce i ustavi se Mesec, dokle se ne osveti narod neprijateljima svojim. Ne piše li to u knjizi Istinitog? I stade Sunce nasred neba i ne naže k zapadu skoro za ceo dan” (Isus Navin 10:13), kao i mnoštvo drugih primera. Bojazan je da rasprava o starosti Zemlje ima mnogo sličnosti. Ali, treba biti optimista. Danas ima mnogo hrišćana koji prihvataju pouzdanost geološkog datiranja i smatraju da to ne narušava duhovnu ili istorijsku nepogrešivost Božje Reči. Naučnici se svakodnevno bave onim što je Bog otkrio o Sebi preko onoga što je stvorio.

Kao naučnici mi se svakodnevno bavimo upravo onim što je Bog otkrio o sebi preko Univerzuma koji je Njegova kreacija. Starozavetni pisci divili su se načinu na koji je Bog, Stvoritelj Univerzuma, brinuo o ljudima: ”Kad pogledam nebesa Tvoja, delo prsta Tvojih, Mesec i zvezde, koje si Ti postavio. Šta je čovek, te ga se opominješ, ili sin čovečji, te ga polaziš? (Psalm 83-4). Na početku 21. veka imamo još više razloga za divljenje, znajući kako je ogroman Univerzum u kome živimo, kako su stare stene i planine i sa kakvom je posvećenošću načinjeno sve oko nas. Uistinu, Bog je veći nego što možemo i da zamislimo.

Dodatak: Najčešće zablude u vezi sa radiometrijskim metodama datiranja

Postoje brojne zablude za koje se čini da su najprisutnije među ljudima koji sebe smatraju istinskim hrišćanima. Mnoge od njih su već objašnjene ranije u tekstu, a ovde je dat kraći pregled.

Radiometrijsko datiranje bazira se na navodnoj starosti fosila koja je utvrđena davno pre pronalaska ovih metoda.
Ovo je potpuno netačno iako se često navodi kao “argument” od strane pobornika teorije mlade Zemlje. Radiometrijsko datiranje zasniva se na periodima poluraspada radioaktivnih izotopa. Ovi periodi izmereni su mnogo puta tokom poslednjih 40-100 godina. Oni nisu kalibrisani preko fosila.

Niko još nije izmerio periode poluraspada, oni su poznati jedino preko indirektnog zaključivanja.
Periodi poluraspada mere se direktno tokom poslednjih 40-100 godina. U pojedinim slučajevima uzorak radioaktivnog materijala je izvagan a potom ostavljen da miruje dugo vremena. Količina izotopa-ćerke bi zatim bila izvagana. U mnogim slučajevima lakše je meriti periode poluraspada preko oslobođene enrgije koju svaki raspadajući atom emituje. U tom cilju se uzorak čistog roditeljskog elementa pažljivo važe, a zatim postavlja ispred Gajgerovog brojača gama zraka. Ovi instrumenti beleže broj raspadajućih čestica tokom dugih perioda vremena.

Ako su periodi poluraspada dugi milijardama godina nemoguće je izmeriti ih tokom svega nekoliko godina ili decenija
Primer dat u odeljku pod naslovom “radiometrijski časovnik” pokazuje kako se ostvaruje precizno određivanje perioda poluraspada direktnim brojanjem raspadajućih čestica tokom jedne decenije ili kraćeg vremena. Ovo je moguće zbog zbog toga što a) sve krive radioaktivnog raspada imaju identičan oblik (Slika 1), a jedina razlika je sam period poluraspada i b) bilioni raspadajućih čestica mogu biti prebrojani tokom jedne godine koristeći samo delić grama roditeljskog elementa sa periodom poluraspada od milijarde godina. Osim toga, vulkanska lava nastala u istorijski poznatim erupcijama precizno je datirana čak koristeći i metode sa dugim periodima poluraspada.

Stope radioaktivnog raspada su slabo proučene tako da su starosti određene na osnovu njih netačne
Većina stopa raspada poznata je do unutar greške od 2%. Greška je tek nešto veća za renijum (5%), lutecijum (3%) i berilijum (3%) koji su opisani u vezi sa Tabelom 1. Takve male neodređenosti su nedovoljan razlog da bi se odbacilo radiometrijsko datiranje. Da li je stena stara 100 ili 102 miliona godina ne predstavlja veliku razliku.

Mala greška prilikom određivanja perioda poluraspada dovodi do velike greške kod određivanja starosti
Pošto se za određivanje starosti koriste eksponencijalne jednačine moguće je da neki ljudi misle kako bi ovaj argument mogao biti tačan, ali on to ustvari nije. Period poluraspada u tim jednačinama ne pojavljuje se u samom eksponentu (što se može i videti u odeljku o metodi kalijum-argon) tako da će greška od 2% u periodu poluraspada voditi do greške od 2% u sračunatoj starosti.

Periodi poluraspada mogu biti promenjene pod uticajima okoline
Ovo nije tačno, barem u kontekstu određivanja starosti stena. Atomi radioaktivnih elemenata korišćenih u tehnikama datiranja podvrgnuti su ekstremnim temperaturama, pritiscima, vakumu, ubrzanjima kao i snažnim hemijskim reakcijama. Ovi uslovi su daleko oštriji od bilo čega što jedna stena u Zemljinoj kori može da iskusi pa ipak nisu primećene pomena vredne promene u periodima poluraspada. Jedini izuzeci (koji pak nemaju nikakvu ulogu u datiranju) pomenuti su u odeljku “Sumnjičavci ne odustaju” nešto ranije.

Mala promena u intenzitetu nuklearnih sila verovatno je ubrzala atomske časovnike tokom prvog dana Stvaranja Zemlje pre nekoliko hiljada godina dajući privid veoma starih stena koje vidimo danas.
Starost stena meri se od trenutka njihovog nastanka. Da bi ovakva promena u nuklearnim silama unutar jezgra atoma imala bilo kakav uticaj na metode datiranja ona se morala odigrati nakon što su Zemlja i stene na njoj formirane. Da bi se zatim napravila razlika kakvu zastupaju pobornici mlade Zemlje bilo bi neophodno da su se periodi poluraspada skratili sa nekoliko milijardi na svega nekoliko hiljada godina što predstavlja odnos od najmanje milion puta. Ali ako se uzme da su periodi poluraspada zaista prošli kroz ovakvu transformaciju to bi dovelo do velikih fizičkih promena na Zemlji. Za primer uzmimo poznatu činjenicu da se Zemlja zagreva radioaktivnim procesima unutar svog jezgra. Ako bi ovaj proces bio ubrzan (skraćivanjem perioda poluraspada) milion ili više puta ogroman toplotni puls bi naprosto istopio celu Zemlju uključujući i sve stene o kojima govorimo. Nijedna starost stena tada ne bi izgledala velika.

Stope raspada su mogle da usporavaju tokom vremena dovodeći do pogrešnih rezulata određivanja starosti
Postoje dva načina preko kojih doznajemo da se ovo nije dogodilo: a) stope raspada potvrđene su uz pomoć “vremenske mašine“ odnosno teleskopa i b) nema smisla sa matematičke tačke gledišta. Obe ove tvrdnje objašnjene su odeljku pod naslovom “Može li se zaista verovati metodama za određivanje starosti”.

Umesto perioda poluraspada (kada je polovina originalnog elementa nestala) trebao bi se koristiti period punog raspada (kada je ceo element nestao)
Za razliku od peska u peščaniku koji curi konstantnom brzinom bez obzira na preostalu količinu u gornjem delu uređaja broj radioaktivnih atoma koji se raspadaju proporcionalan je broju koji se još nije raspao. Slika 1 pokazuje kako je nakon dva perioda poluraspada preostala svega 1/2 x 1/2 = 1/4 originalnog elementa. Nakon 10 ovih perioda ostaje svega 2-10 = 0.098%. Period poluraspada je naprosto lakši za definisanje i rad nego onaj period kada je sav element nestao. Naučnici ponekad koriste izraz “prosečni period raspada” što znači prosečan životni vek roditeljskog atoma. Ovo uvek iznosi 1/ln(2) = 1.44 ´ period poluraspada. Većini ljudi je period poluraspada jednostavno lakši za razumevanje.

Da bi se odredila starost stene mora se poznavati početna količina roditeljskog elementa, a nema načina da se izmeri koliko je roditeljskog elementa bilo prilikom nastanka stene.
Veoma je lako sračunati početni sadržaj roditeljskog elementa, ali ova informacija i nije potrebna da bi se odredila starost stene. Sve metode datiranja rade poznavajući sadašnji sadržaj roditeljskog i elementa-ćerke. Originalni sadržaj N_0 roditeljskog elementa je jednostavno N_0 = Nekt gde je N sadašnji sadržaj, t vreme, a k konstanta zavisna od perioda poluraspada.

11. Ne postoji način da se odredi koliko je novonastalog elementa, odnosno izotopa-ćerke bilo u steni u početnom trenutku što dovodi do pogrešnih rezultata.
Dobar deo ovog teksta posvećen je upravo tehnikama i metodama kojima se utvrđuje početni sadržaj izotopa-ćerke. Ovo obično znači korišćenje više od jednog uzorka date stene i izvodi se se upoređivanjem odnosa sadržaja roditeljskog i izotopa-ćerke u odnosu na sadržaj stabilnog izotopa iz uzoraka sa različitim relativnim sadržajem roditeljskog elementa. Na primer, u metodi rubidijum-stroncijum poredi se odnos rubidijum-87/stroncijum-86 sa odnosom stroncijum-87/stroncijum-86 za različite minerale. Iz ovoga se može utvrditi koliko bi izotopa ćerke bilo prisutno kada ne bi postojao roditeljski izotop što je zapravo jednako početnoj količini izotopa-ćerke. Slike 4 i 5, kao i objašnjenje dato uz njih govore kako se ovaj postupak najčešće izvodi. Iako metod nije 100% imun na greške ostaje mogućnost upoređivanja nalaza nekoliko različitih postupaka datiranja što će potvrditi (ili odbaciti) pouzdanost utvrđene starosti.

Postoji svega nekoliko različitih metoda datiranja
U ovom članku pobrojano je mnoštvo različitih metoda radiometrijskog datiranja a ukratko su diskutovane i neke ne-radiometrijske metode U stvari, broj postojećih metoda iz obe grupe je daleko veći. Više od 40 različitih radiometrijskih metoda je danas u upotrebi, kao i brojne ne-radiometrijske koje ovde nisu pomenute.

“Radijacijski oreoli” u stenama dokazuju da je Zemlja zapravo mlada
Ovaj pojam (radiation halos) odnosi se na male oreole (svetle krugove) na mestima gde su u stenama koncentrisani radioaktivni elementi. Smatra se da oreoli potiču od polonijuma koji je jedan od produkata raspadanja urana sa vrlo kratkim periodom poluraspada. Verodostojno objašnjenje nastanka ovog fenomena iz tako kratko-živućeg elementa bilo bi da oreoli i nisu nastali od početne koncentracije radioaktivnog materijala, već pre da je voda koja curi kroz pukotine u mineralu dovela do hemijske rekacije i uzrokovala da novo-stvoreni polonijum ispadne iz rastvora na određenom mestu i tu se gotovo trenutno radioaktivno raspadne. Oreol bi tako nastajao tokom dugog perioda vremena iako njegov centar ni u jednom trenutku ne bi sadržavao više od nekoliko polonijumovih atoma. “Hidrotermalni” efekti se ponekad odigravaju na načine koji mogu izgledati čudni kao što je dobro poznata činjenica da se zlato, hemijski potpuno inertan metal sa veoma malom rastvorljivošću, koncentriše u vidu žila duž žila kvarca akcijom vode tokom dugih perioda vremena. Neki istraživači otkrili su oreole nastale indirektnim radioaktivnim raspadom zvanim “difuzija rupe” što je zapravo električni efekat u kristalu. Ovo bi moglo da znači kako oreoli uopšte i ne dolaze od kratko-živućih izotopa.
U svakom slučaju oreoli od nakupina urana su daleko češći u stenama. Pošto uran ima jako dug period poluraspada ovim oreolima treba barem nekoliko stotina miliona godina da se formiraju. Upravo zbog ovog većina ljudi i smatra kako oreoli upravo predstavljaju dokaz za vrlo staru Zemlju.

Istraživačka grupa sastavljena od zastupnika teorije “mlade Zemlje” objavile je rezulate istraživanja gde je poslala nekoliko stena nastalih u erupciji vulkana Sveta Jelena 1980. godine u laboratoriju za određivanje starosti. Starost određena metodom kalijum-argon iznosila je nekoliko miliona godina. Ovo dokazuje da se radiometrijskim metodama datiranja ne treba verovati.
Istina je da postoje ”trikovi” kojima se može “prevariti” radiometrijsko datiranje ako se koristi na neodgovarajući način. Svako može pomeriti kazaljke na satu i potom očitati pogrešno vreme. Na isti način ljudi koji svesno žele da pokažu kako radiometrijske metode daju pogrešne rezultate mogu zaista i da ih dobiju. Geolozima je već više od 40 godina poznato da se metoda kalijum-argon ne može koristiti za stene stare svega 20 ili 30 godina. Objavljivanje ovog nalaza kao potpuno novog otkrića je jednostavno neodgovarajuće. Razlozi za ovaj pogrešan rezulat diskutovani su u odeljku o kalijum-argon metodi ranije. Možete biti sigurni da je starost određena pomoću nekoliko različitih metoda gotovo uvek tačna izuzev u slučajevima kada je uzorak previše težak za testiranje usled preteranih metamorfoza ili velikog sadržaja ksenolita.

Nizak sadržaj helijuma u zrnima cirkona dokazuje da su ovi minerali znatno manje starosti no što govore radiometrijske metode
Zrna cirkona su važna u uran-torijum-olovo metodama datiranja jer imaju visok sadržaj uranovih i torijumovih izotopa. Helijum takođe nastaje kao posledica raspada urana i torijuma, ali pošto se radi o gasu sa veoma malim atomima helijum lako “pobegne” iz stene. Istraživači su proučavali stope difuzije helijuma iz cirkona pod pretpostavkom da bi brzina stvaranja i brzina ”nestajanja” trebale biti približno jednake. Međutim, pretpostavke o temperaturnim uslovima u steni tokom vremena su najverovatnije neosnovane u ovom slučaju.

Činjenica da se helijum i argon, nastali radioaktivnim raspadom u unutrašnjosti Zemlje, još uvek ispuštaju dokazuje kako je Zemlja mlada.
Radioaktivni roditeljski izotopi uran i kalijum imaju veoma duge periode poluraspada kao što je pokazano u Tabeli 1. Unutrašnjost Zemlje još uvek sadrži velike količine ovih elemenata od kojih kojih nastaju argon i helijum. Postoji takođe i vremenska zadrška između njihovog nastanka i ispuštanja u atmosferu. Ako se uzme da je Zemlja geološki mlada, do sada bi nastalo veoma malo argona i helijuma. Ako se uporedi vreme potrebno da se u atmosferi nađe sadašnja količina argona sa starošću Zemlje od 4,6 milijardi godina vidi se veoma velik stepen podudarnosti.

Voda iz Nojevog Potopa mogla je da ispere radioaktivne izotope iz stena te tako poremeti ispravno pokazivanje starosti
Ovo se ustvari našlo na jednoj od kreacionističkih Web strana! Tačno je da voda može da utiče na određivanje starosti površine stena ili drugih delova koji su bili u kontaktu sa vodom, ali u opštem slučaju nema nikakvih problema prilikom datiranja stena sa dna jezera, reka ili okeana. Osim toga, ako je ispiranje uticalo na stene ono bi uticalo na različite izotope na potpuno različite načine. Starosti određene različitim metodama bile bi u potpunom nesaglasju. Ako se desila poplava globalnih razmera, zašto onda postoji bilo koja stena oko čije starosti se različite metode slažu? U stvari, skoro identični rezultati, dobijeni različitim metodama, zaštitini su znak radiometrijskog datiranja.

Znamo da je Zemlja veoma mlada zbog ne-radimetrijskih indikatora kao što je stopa taloženja u okeanima
Postoje brojni parametri koji, ako se ekstrapoliraju iz sadašnjeg stanja bez uzimanja u obzir promena na Zemlji tokom vremena, izgleda da ukazuju na unekoliko mlađu Zemlju. Ovi argumenti ponekad izgledaju dobro na veoma jednostavnom nivou ali ne drže vodu ako se u obzir uzme cela slika. U ovu kategoriju bi spadalo slabljenje Zemljinog magnetnog polja (bez osvrtanja na čvrste dokaze o čestim obrtanjima magnetnog polja), sadržaju soli u okeanima (bez uzimanja u obzir taloženja na dnu), stopu taloženja na okeanskom dnu (ne razmatrajući zemljotrese i pomeranje Zemljine kore, odnosno tektonskih ploča), razmerno malo meteorskih udara u Zemlju (zaboravljajući uticaj erozije ili tektonskih pomeranja), debljinu sloja prašine na Mesecu (izostavljajući kompresiju i otvrdnjavanje tokom vremena), stopu udaljavanja Zemlje i Meseca (ne računajući promene u režimu plime i oseke ili unutrašnjih sila) itd. Iako ovi argumenti padaju čim se pogleda cela slika, dokazi koji podržavaju veliku starost Zemlje dobro se uklapaju u svaku od pobrojanih oblasti.

Samo su ateisti i liberali ukljuceni u radiometrijsko datiranje
činjenica je da postoji veliki broj verujućih hrišćana koji se aktivno bave radiometrijskim datiranjem i koji mogu iz prve ruke da posvedoče o njegovoj validnosti. Veliki broj ostalih hrišćana čvrsto veruje kako radiometrijsko datiranje pokazuje da je Bog stvorio Zemlju pre nekoliko milijardi, a ne hiljada godina.

Različite metode datiranja obično daju nesaglasne rezultate
Ovo uopšte nije tačno. Upravo činjenica da različite metode daju podudarne rezultate i navodi naučnike da imaju toliko poverenja u njih. Skoro svaki univerzitet ili biblioteka u SAD imaju naučnu literaturu poput časopisa Science, Nature itd. kao i specijalizovane geološke žurnale u kojima se obrađuju rezultati ispitivanja starosti stena. Svako je dobrodošao (od javnosti se to i očekuje!) da sam pročita šta u njima piše. Rezultati su javni, nisu sakriveni, i ljudi ih mogu sami videti kad god požele. Više od hiljadu naučnih radova objavljuje se na ovu temu svake godine i praktično su svi u potpunom saglasju. Osim ove naučne periodike koja donosi informacije o najnovijim istraživanjima, na kraju teksta dat je poduži spisak dopunske literature.

Napomena čitaocu

Tekst koji je pred vama preveden je sa engleskog jezika uz prethodu saglasnost autora, Dr Vinsa. Originalni dokument možete videti na internet adresi: http://www.asa3.org/ASA/resources/Wiens.html. U njemu se nalazi detaljan spisak korišćene literature kao i lista internet-sajtova koje Dr Vins preporučuje čitaocima zainteresovanim za detaljnije informacije o metodama radiometrijskog datiranja.

Beleška o autoru

Dr Vins je diplomirao na odseku za fiziku univerziteta Viton (Wheaton College), a doktorirao na Univerzitetu Minesota (University of Minnesota) radeći istraživanja na uzorcima meteora i stena donetih sa Meseca. Dve godine je proveo na Okenografskom institutu Skrips u Kaliforniji gde je proučavao izotope helijuma, argona, neona i azota u zemaljskim stenama. Sedam godina radio je u Institutu Kaltek (Caltech) na odseku za geološka i planetarna istraživanja gde je nastavio rad na meteorskim uzorcima, a sarađivao je i sa NASA-om na ispitavanju mogućnosti donošenja uzoraka solarnih vetrova na Zemlju u cilju proučavanja. Dr Vins je napisao prvu verziju ovog teksta u Pasadeni. Godine 1997. počeo je da radi u Nacionalnoj laboratoriji u Los Alamosu u grupi za kosmička i atmosferska istraživanja. Ovde se bavio praktičnim pitanjima vezanim za eventualnu misiju prikupljanja uzoraka solarnih vetrova kao i razvojem novih instrumenata namenjenih različitim kosmičkim projektima. Objavio je preko dvadeset naučnoistraživačkih radova, a njegovi članci pojavljivali su se i u literaturi namenjenoj hrišćanskim vernicima. Dr Vins je postao verujući hrišćanin u ranoj mladosti i član je nekoliko hrišćanskih denominacija. Lično ne vidi konflikt između nauke u njenoj idealnoj formi (proučavanje dela Božjih ruku) i Biblije na jednoj te čuda i koncepta stare Zemlje na drugoj strani.

Rečnik pojmova

Alfa raspad. Radioaktivni raspad pri kojem atomsko jezgro emituje alfa česticu. Alfa čestica se sastoji od dva neutrona i dva protona, što je isti broj kao i u jezgru atoma helijuma. U ovom tipu raspada izotop-ćerka je za četiri atomske jedinice mase lakši od roditeljskog izotopa. Alfa raspad se najčešće sreće kod teških elemenata.

Atom. Najmanja poznata jedinica materije koja se ne može dalje deliti. Prosečan atom ima prečnik od jednog desetomilijarditog dela centimetra i sastoji se jezgra (sastavljenog od protona i neutrona) koje je okruženo elektronima.

Beta raspad. Radioaktivni raspad u kojem jezgro atoma emituje ili apsorbuje elektron ili pozitron. Izotop-ćerka ima istu atomsku masu kao i roditelj, ali ima jedan neutron više i jedan proton manje, ili obrnuto. Pošto je broj protona različiti izotop-ćerka je različit element sa različitim hemijskim osobinama od roditelja.

Beta-raspad vezanog stanja (bound-state beta decay). Poseban slučaj beta raspada gde elektron izbačen iz jezgra završava na nekoj od nižih orbita elektronske ljuske. Ovo se dešava isključivo kod onih atoma koji su lišeni elektrona i koji bi se u normalnim uslovima nalazili na nižim elektronskim orbitama. Zbog toga se ovakav vid raspada dešava samo u jezgrima zvezda i prvi put je ustanovljen devedesetih godina XX veka.

Ćerka. Element ili izotop nastao kao rezultat radioaktivnog raspada roditeljskog elementa ili izotopa.

Datiranje. Proces određivanja starosti objekta. Izraz je nastao od engleske reči ”dating”.

Dendrohronologija. Određivanje godišnjeg rasta godova drveta. Kontinuirani zapis rasta godova drveta korišćen je za kalibraciju metode ugljenik-14 do 10,000 godina u prošlost. ”Plutajući” (ne-kontinuirani) dendrohronološki zapis postoji za još dalje periode prošlosti.

Datiranje izlaganja kosmickim zracima. Određivanje starosti površine stena izloženih dejstvu kosmičkih zraka. Meri se sadržaj neona-21, helijuma-3 i drugih kosmogenih izotopa koji nastaju u stenama na koje padaju kosmički zraci.

Deuterijum (teški vodonik). ). Teški izotop vodonika čije jezgro ima jedan proton i jedan neutron, za razliku od običnog vodonika koji u jezgru ima samo jedan proton. Vodonik u molekulima vode je uglavnom obični, ali postoji i mali sadržaj deuterijuma.

Element. Materija čiji atomi imaju određeni broj protona i neutrona. Svaki element ima jedinstvene (unikatne) osobine. Elementi se mogu dalje razvrstati u izotope sa skoro istim fizičkim osobinama izuzev njihove atomske mase ili karakteristika vezanih za radioaktivni raspad.

Izotop. Atomi određenog elementa koji imaju istu atomsku masu. Većina elemenata ima više od jednog izotopa. Većina elemenata korišćenih za radiometrijsko datiranje imaju jedan radioaktivni i najmanje jedan stabilni izotop. Na primer ugljenik-14 (sa atomskom masom jednakom 14) je radioaktivan, dok neki obični izotopi poput ugljenika-12 i ugljenika-13 nisu.

Jezgro. Centar atoma koji se satoji od protona i neutrona. Atom se sastoji od jezgra i elektrona koji kruže oko njega.

Kalibracija. Proveravanje rezultata merenja rezultatima neke druge metode za koje se obično smatra da su pouzdaniji. U osnovi, svaka merna metoda, bio to termometar, obični lenjir ili komplikovaniji merni uređaj zahteva kalibraciju kako bi davao tačan rezultat.

Karbonat. Pojam koji je ovde korišćen u širem značenju. Opisuje naslage koje sadrže karbonatne anione. Karbonati igraju važnu ulogu u mnogim pećinama gde pećinske formacije nastaju kao rezultat rastvaranja i ponovnog nakapavanja materijala koji reaguju sa ugljenom (karbonatnom) kiselinom. Karbonati u novijim pećinskim naslagama korisni su zato što imaju visok ugljenični sadržaj koji se koristi za kalibraciju radioaktivnog ugljenika rezultatima metoda na bazi uranovih izotopa.

Kosmički zraci. Visoko-energetska čestica koja leti kroz svemir. Zemljina atmosfera zaustavlja kosmičke zrake, ali u tom procesu oni neprestano proizvode ugljenik-14, berilijum-10, hlor-36 kao i neke druge radioaktivne izotope u malim količinama.

Kosmogeni. Nastao dejstvom kosmičkih zraka. Ugljenik-14 se naziva kosmogenim jer nastaje kada kosmički zraci pogode čestice Zemljine atmosfere.

Ksenolit. U doslovnom značenju: ”strano parče stene unutar druge stene”. Neke stene sadrže u sebi komade drugih, obično starijih, stena. Ovi komadi otpali su sa zidova kanala kojima je tekla vulkanska lava te su se pomešali sa lavom i na kraju očvrsnuli ali bez da su i sami prošli kroz proces topljenja. Ksenoliti se ne pojavljuju u većini stena, a ako ih ima obično se mogu uočiti i golim okom. Ukoliko ostanu neprimećeni može doći do pogrešnog datiranja stene (može se desiti da se odredi starost starijeg komada ksenolita).

Ledena jezgra. Dugački komadi leda izvađeni specijalnim bušilicama iz ledenih naslaga na Grenlandu ili Anktartiku.

Logaritam. Funkcija inverzna eksponencijalnoj. Obično se zapisuje skraćenicom ”ln”. Logaritam veličine u eksponentu je sama ta veličina. Matematički to se zapisuje ovako: ln (ex) = x. Savremeni kalkulatori obično imaju taster (ln) čijim pritiskom se može izračunati logaritam datog broja.

Magma. Užareni materijal od koga nastaju stene. Magma koja izbije na površinu Zemlje naziva se lava.

Metamorfoza. Dugotrajan proces zagrevanja stena do temperatura koje su dovoljno visoke da dovedu do promene kristalne strukture, ali nedovoljne da potpuno istope stenu. Metamorfoza obično dovodi do promene ili čak ponovnog startovanja radiometrijskih časovnika, iako su pojedine radiometrijske metode otpornije na ovu pojavu od drugih.

Molekul. Grupa atoma koje na okupu drže hemijske sile.

Nuklidi. Protoni i neutroni koji sačinjavaju atomsko jezgro (nukleus)

Olovo–olovo metoda datiranja. Varijanta metode uran-olovo u kojoj se mere samo izotopi olova.

Period poluraspada. Vreme potrebno za radioaktivni raspad polovine početnog broja atoma.

Plazma. Gasovito stanje materije u kome su atomi pretvoreni u jone, odnosno nemaju isti broj protona i elektrona.

Radioaktivan. Element koji teži da se promeni u neki drugi element. Tokom promene, ili raspada, oslobađa se energija bilo kao svetlosti ili u formi visoko-energetskih čestica.

Radiometrijsko datiranje. Određivanje vremenskog intervala (npr. vremena proteklog od formiranja stene) preko procesa radioaktivnog raspada materijala. Radiometrijsko datiranje je samo jedna od nekoliko grupa metoda korišćenih za određivanje starosti stena.

Raspad. Transformacija jednog radioaktivnog elementa ili izotopa u drugi. Samo određeni izotopi su nestabilni te stoga podložni procesu raspada, dok se ostali smatraju stabilnim.

Raspad zarobljavanjem eletrona. Jedini tip radioaktivnog raspada koji pretpostavlja prisustvo čestice – elektrona – izvan jezgra atoma. Stopa raspada zarobljavanjem elektrona koji se dešava u lakim elementima odnosno onim koji imaju manji broj elektrona u ljusci može se neznatno promeniti dejstvom visokog pritiska ili jakih hemijskih reakcija. Ovo znači malu (delić procenta) promenu u periodima poluraspada. Promena u periodima poluraspada nije primećena kod izotopa korišćenih u metodama datiranja.

Roditelj. Element ili izotop koji se radioaktivno raspada. Element ili izotop koji nastaje raspadom naziva se ćerka.

Stalaktit. Cilindrična ili konusna naslaga materijala, u opštem slučaju karbonatna ili argonitna (forma kalcijum-karbonata) koja visi sa pećinske tavanice i obično se formira kristalizacijom karbonata iz vode koja kaplje.

Stalagmit. Karbonatni stub ili uzvišenje koje se izdiže iz krečnjaka sa pećinskog poda. Nastaju od karbonata rastvorenih u vodi koja kaplje iz stalktita iznad njih.

Svetlosna godina. Jedinica za merenje udaljenosti (a ne vremena!). Svetlosna godina je rastojanje koje pređe zrak svetlosti tokom jedne godine i iznosi oko 9,6 biliona (hiljada milijardi) kilometara. Zvezde na drugom kraju naše galaksije udaljene su oko 70,000 svetlosnih godina što znači da mi sada gledamo svetlost (koja uključuje i informacije o periodima poluraspada osnovnih elemenata) koja je odatle krenula pre 70,000 godina. Druge galaksije se nalaze na daleko većem rastojanju i ono što vidimo kada ih posmatramo dogodilo se znatno ranije u prošlosti.

Talog (taloženje, polaganje, depozit). Mineral ili peskoviti materijal prikupljen na jednom mestu dejstvom vode ili akumuliran u vidu žile.

Termoluminiscencija (TL). Metoda za određivanje starosti koja se koristi na mineralima ili ostacima grnčarije. Umesto da se zasniva na periodima poluraspada ovaj postupak meri ukupnu radijaciju oslobođenu u mineralu od trenutka kada je nastao. Radijacija izaziva promene u kristalnoj strukturi čineći da se elektroni nalaze na višim orbitama nego što je uobičajeno. Kada se uzorak ovakvog materijala zagreje do određene temperature ovi elektroni se vraćaju na niže orbite oslobađajući pri tome malu količinu svetlosti koja se može registrovati uz pomoć osetljivog detektora svetlosti. Ukupna količina oslobođene svetlosti govori o starosti uzorka jer je povezana sa ukupnom radijacijom u uzorku. Varijante ove metode su optički-stimulisana-luminiscencija (OSL) i infracrveno- stimulisana-luminiscencija (IRSL).

Tri-izotopni dijagram. U postupcima određivanja starosti ovo je dijagram koji na jednoj osi pokazuje roditeljski izotop, a na drugoj izotop-ćerku. I roditelj i izotop-ćerka dati su u vidu odnosa sa nekim drugim izotopom-ćerkom koji nije nastao radioaktivnim raspadom. Tako vertikalna osa daje odnos ćerka-izotop /stabilni izotop, a horizontalna roditelj/stabilni izotop. Ovaj tip dijagrama daje starost stene nezavisno od originalne količine izotopa.

Uranova serija izotopa. Raspad dugo-živećih (sa dugim periodom poluraspada) urana-238, urana-235 i thorijuma-232 koji daju kratko-živeće izotope koji se potom raspadaju u lakše radioaktivne elemente sve dok se proces ne okonča nastankom nekog od stabilnih izotopa olova.

Varva. Sedimentni (nataloženi) sloj u kome se uočavaju sezonske karakteristike tokom jedne godine. Ovi slojevi mogu biti korišćeni za određivanje starosti na način sličan godovima drveta.

Vulkanska stena. Stena nastala od istopljene vulkanske lave. Druga dva tipa stena su sedimentne (taložne) stene formirane sporim sabijanjem naslaga zemlje i peska, te metamorfne stene nastale od nekog drugog tipa dugotrajnim dejstvom visokih temperatura.

Zatvoreni sistem. Sistem (stena, planeta itd.) koji nema razmenu informacija ili materije sa svojom okolinom. U stvarnosti zatvoreni sistemi ne postoje jer uvek postoji razmena, ali ako je ona beznačajno mala u odnosu na ukupnu razmenu unutar sistema (na pr. ako je u datiranju gubitak ili dobitak radioaktivnih atoma beznačajan) sa prakitčne tačke gledišta sistem se može smatrati zatvorenim.

Abiogeneza

Teorija gravitacije je naučni model koji objašnjava kako tela koja poseduju masu deluju jedna na druge, i koje zakonitosti vladaju među njima. Međutim, otkud telima masa uopšte? Zašto materija ima težinu? Postoje razne hipoteze, ali za sada niko nije potpuno siguran. Šta ovo znači za nauku? Upravo ono što je napisano: mi znamo kako gravitacija deluje i kako nastaje, ali ne znamo odakle ona potiče.

U istraživačkom centru CERN je nedavno počeo da radi najveći svetski akcelerator (i verovatno najveća i najkompleksnija mašina koju je čovečanstvo ikada izgradilo), takozvani Large Hadron Collider (LHC). Jedan od razloga za njegovu izgradnju je upravo odgovor na pitanje odakle nuklearnim česticama masa. Trenutne teorije predviđaju postojanje čestice poznate pod imenom “Higsov bozon” koja daje drugim česticama masu, i fizičari se nadaju da će sudari ogromnih energija u LHC komorama moći da detektuju njegovo postojanje.

U okviru nauke o životu, imamo jednu sličnu situaciju. Kao što je prikazano na ostalim tekstovima na ovom sajtu, mi danas imamo mnogo podataka o promenama živih vrsta kroz istoriju. Znamo da je život u početku bio veoma jednostavan, da se razvijao kroz vreme kroz procese evolucije, i možemo danas te procese da posmatramo i merimo. Ovi podaci i informacije su deo teorije evolucije, naučnog modela razvoja živog sveta na Zemlji, koja se danas nalazi van svake razumne sumnje.

Pitanja nastanka života nije deo teorije evolucije. Bez obzira da li je prva ćelija nastala hemijskim procesima, ili je prvu ćeliju stvorio Bog, ili su je konstruisali vanzemaljci - procesi evolucije su počeli da deluju tek nakon što je već postojalo prvo živo biće koje se moglo razmnožavati uz promene.

Umesto evolucije, nastankom života se bavi teorija abiogeneze. Za razliku od evolucije, abiogeneza je tek u začetku, i bavi se predmetom koji je veoma kompleksan, težak za ispitivanje (iz razloga koje ćemo objasniti u daljem tekstu), i kojim se bavi mnogo manji broj naučnika.

Mada se ovaj sajt bavi prvenstveno evolucijom, vredi baciti pogled na ono što danas znamo o abiogenezi, načinima na koji se ona mogla odigrati, i pravcima istraživanja u ovoj oblasti.

1. Šta je to organizam?

Da bi smo razumeli šta abiogeneza pokušava da objasni, pogledajmo za trenutak od čega se sastoji život kakav danas poznajemo.

Osnovna jedinica života je ćelija. Svi organizmi na svetu počinju svoj život od jedne jedine ćelije, uključujući tu i čoveka (koji počinje život kao oplođena jajna ćelija u materici svoje majke). Najprostiji organizmi na svetu su jednoćelijski, i prema tome, zadatak abiogeneze je da pokuša da nađe način na koji su takvi organizmi mogli nastati (teorija evolucije je već pokazala kako se život razvijao od te tačke nadalje). Da bi smo to istražili, moramo prvo pogledati od čega se sastoji jedna standardna prosta bakterijska ćelija.

Ćelija je ograničena membranom, koja se sastoji od dvostrukog zida sačinjenog od masnih kiselina. Unutrašnjost ćelije je ispunjena citoplazmom, rastvorom u kome se nalazi celokupna mašinerija života. Ova mašinerija se sastoji od tri osnovna dela koji upravljaju procesima koji omogućavaju život.

Proteini su “radnici” u okviru ćelije. Skoro svi procesi koji se odvijaju unutar ćelije su funkcija proteina. Proteini unose hranu u ćeliju, pretvaraju tu hranu u upotrebljivu energiju, izbacuju otpadne materije, kontrolišu jedni druge, popravljaju oštećenja...

DNK, dezoksiribonukleinska kiselina, predstavlja “kontrolni centar” ćelije. Nizovi baza u okviru DNK sadrže kodove na osnovu kojih se proizvode proteini, kao i sekvence koje određuju koliko čega će se proizvoditi u kojim uslovima, i signale koji kontrolišu glavne događaje u životu ćelije (recimo, kada će ćelija početi da se deli).

RNK, ribonukleinska kiselina, se javlja u nekoliko različitih oblika. Prvi oblik vrši ključnu funkciju u proizvodnji proteina. Naime, proteini se ne proizvode na osnovu DNK kodova: umesto toga, DNK kod biva prvo iskopiran u RNK kod, koji zatim na velikim molekularnim strukturama poznatim kao ribozomi služi kao osnova za proizvodnju proteina. Ovi lanci RNK koji tako prenose poruku od DNK do ribozoma se nazivaju mRNK (‘m’ dolazi od “messenger”, engleske reči za “glasnika”)

Međutim, naučnici su dugo bili iznenađeni činjenicom da su sami ribozomi većim delom sastavljeni od RNK. Ova, ribozomalna RNK (rRNK) igra ključnu ulogu u objašnjenju abiogeneze.

Proteini su lančani molekuli, sastavljeni od manjih delova poznatih kao amino-kiseline. DNK sadrži informacije o tome koje amino-kiseline treba povezati u kakvom redu da bi se proizveo određeni protein. Te informacije bivaju iskopirane na mRNK, koja onda ide do ribozoma, koji onda povezuju jednu po jednu amino-kiselinu u lanac, dok na kraju ne nastane čitav protein. Amino-kiseline, međutim, ne idu same od sebe do ribozoma: tamo ih nose, jednu po jednu, posebni molekuli transportne RNK (tRNK).

Konačno, tu su razni oblici malih RNK molekula koji kontrolišu koji geni će biti kopirani sa DNK, menjaju druge RNK molekule, i ponekad učestvuju u reakcijama zajedno sa proteinima. RNK, otud, obavlja veliki broj funkcija u ćeliji – još jedna činjenica koja će biti veoma važna za abiogenezu.

Vratimo se sada našem osnovnom pitanju: kako je ovakav sistem mogao nastati spontano, dejstvom prirodnih zakona? Naučnici su ubrzo otkrili da je ovo pitanje previše kompleksno, i da je potrebno podeliti ga u tri potpitanja:

- kako su nastali osnovni molekuli koji čine žive organizme danas?

- koji molekuli su neophodni za prvo živo biće?

- kako su se ti molekuli organizovali u prvo živo biće?

2. Sastavni delovi

Uri i Miler su još 1953. godine izveli svoj čuveni eksperiment kojim su pokazali da amino-kiseline mogu nastati kroz spontane hemijske reakcije u atmosferi za koju se tada smatralo da je postojala na ranoj zemlji. Praktično svi kreacionistički tekstovi o nastanku života pominju ovaj eksperiment, i ukazuju na probleme sa njime: atmosfera verovatno nije bila onakva kao što su Uri i Miler mislili, u njihovim eksperimentima ne nastaju sve amino-kiseline koje se nalaze u današnjim živim organizmima, itd.

To je sve tačno. Ali Miler-Uri eksperiment je izveden pre više od pedeset godina, i jedini značaj njihovih rezultata je to što su prvi pokazali da je takva “slučajna sinteza” uopšte moguća, pod bilo kakvim uslovima. Od njihovog eksperimenta do danas, naučnici su našli da razne amino-kiseline (preko sedamdeset različitih vrsta, daleko više nego dvadeset amino-kiselina koje se pojavljuju u modernim organizmima) nastaju raznim mehanizmima, na najrazličitijim mestima. Pokazano je da uslovi slični onima u blizini podvodnih vulkanskih izvora, na primer, generišu ne samo masivne količine amino-kiselina, već i osnovnih masti. Još značajnije, iz razloga koje ćemo obraditi malo niže, nađeno je preko dvadeset načina pomoću kojih mogu spontano nastati značajne količine purinskih i pirimidinskih baza, osnovnih sastojaka u sklopu RNK i DNK.

Mnogi od tekstova koji napadaju nauku o abiogenezi pominju kiseonik kao veliku prepreku, sa dve ključne tvrdnje.
Prva tvrdnja je da je prvobitna atmosfera zemlje bila bogata kiseonikom, koji bi brzo oksidisao i razgradio novonastala organska jedinjenja. Mada niko ne zna tačno kakva je prvobitna atmosfera bila, danas konkluzivni dokazi pokazuju da kiseonika u njoj sigurno nije bilo skoro uopšte; moguće je da je postojala veoma mala količina, ali daleko manja od one koja bi dovela do razgradnje organskih jedinjenja. Povrh ovoga, mnoge sredine koje su dobri kandidati za početak života (podvodni vulkanski izvori, dno okeana, itsl.) su i dan danas potpuno bez kiseonika: on prosto ne prodire tamo.
Druga, suprotna tvrdnja je da bi se prvobitni molekuli raspali u nedostatku kiseonika, posto bez kiseonika nema ozona koji bi ih štitio od ultraljubičastog (UV) zračenja. Kreacionisti zaboravljaju da UV zraci ne prodiru kroz vodu, i da za prvobitna živa bića, koja su živela ili ispod površine mora ili u veoma vlažnom tlu, uopšte nema nikakve razlike da li ozonski omotač postoji ili ne.

Jedna zanimljiva obzervacija dolazi iz astronomije. Pre svega, ostaci više različitih meteorita sadrže značajne količine amino-kiselina i drugih organskih supstanci (najznačajniji od ovih je Murčison meteor, nađen u Australiji, u kome je nađena mešavina više desetina različitih amino-kiselina). Astronomi su ustanovili da komete sadrže velike količine istih ovih supstanci, i da su organski molekuli sveprisutni na mnogim neočekivanim mestima u svemiru. Veoma kompleksni policiklični organski molekuli su čak nađeni u ogromnim količinama kako plutaju kroz svemir u okviru nebula! Otud, mi znamo da je velika količina takvih materijala došla na zemlju u ranom periodu njenog razvitka. Ono što ne znamo je da li su ti materijali bili važni za nastanak života na zemlji, ili je život nastao nekim drugim putem... Za sada, svemir kao izvor materijala je samo jedna od mogućih hipoteza.

U svakom slučaju, danas više nije pitanje da li osnovne supstance koje čine život mogu nastati nezavisno, same od sebe – znamo da mogu, i stotine eksperimenata izvršene u zadnjih pedeset godina to potvrđuju. Naučnici su pokazali da ovi sastavni delovi nastaju u prisustvu kiseonika, u odsustvu kiseonika, u udarima meteorita, u eksplozijama vulkana, pored gasnih izvora na dnu okeana... No, sledi pitanje kako su se ove sastavne jedinice povezale u prvu živu ćeliju?

3. Koji delovi su neophodni?

U ovoj e-knjizi se nalazi i tekst o kompleksnosti života, koji objašnjava kako i zašto detalji potrebni za život izviru neprestano iz interakcija elemenata živih bića sa okolnom prirodom. Kod prvih organizama, ovi procesi objašnjavaju poreklo nekoliko osnovnih delova ćelije.

Na primer, ćelijske membrane su elementi živih bića koji se formiraju sami od sebe, u procesu koga možemo uživo da posmatramo. Ćelije poseduju membrane koje se sastoje od takozvanih amfifiličnih molekula (najčešće su u pitanju masne kiseline). Ovi molekuli se sastoje od dva dela: jednog koji je hidrofiličan (privlači vodu), i drugog koji je hidrofobičan (biva izbačen iz vode). Kada ubacimo ovakve molekule u vodenu sredinu, oni se automatski orjentišu tako da se hidrofilični delovi okrenu ka vodi, a hidrofobični jedni ka drugima. Ovim procesom, bez ikakvih dodatnih manipulacija, sama od sebe nastaje dvostruka membrana kakvu vidimo i u današnjim ćelijama.

Štaviše, ovakve membrane same od sebe upijaju dodatne amfifilične elemente iz svoje okoline, sve dok ne izrastu do određene veličine; tada, jedna "ćelija" se sama od sebe deli na dve! Kod današnjih organizama, ovo je veoma komplikovan i kontrolisan proces, ali kod prvih organizama bi ovi jednostavni procesi bili dovoljni za replikaciju. Time je rešen problem nastanka ćelijske membrane.

Druga stvar koju možemo izbaciti iz razmatranja će mnogima biti veoma iznenađujuća: radi se o samoj DNK. Kao što smo već videli ranije u ovom tekstu, informacije sadržane u DNK prvo moraju da se iskopiraju u RNK da bi mogle da se koriste. Takođe, ako pogledamo hemijsku strukturu DNK i RNK, možemo da zapazimo da su one praktično identične. Razlike (označene plavom bojom na slici) su minimalne: jedan jedini atom kiseonika je uklonjen, i to ne sa baza koje sadrže informacije, već sa šećera riboze, koji služi samo da drži baze povezane u nizu. Jedna od DNK baza, timin, je u RNK zamenjena veoma sličnom bazom uracilom (razlika je opet minimalna, čini je samo jedna dodata metil grupa).

Čemu DNK onda uopšte služi, zašto postoji? Razlog je stabilnost. DNK je mnogo stabilnija od RNK, što omogućava organizmima da budu veći i kompleksniji. Organizam koji svoje informacije čuva na RNK može da preživi i da se razmnožava, ali ima granicu koju ne može da pređe: ako njegovi geni postanu preveliki, i ako evoluira previše novih gena, statistička verovatnoća da će se njegova RNK raspasti na nekom važnom mestu postaje prevelika.

Prvobitni organizmi su, po pretpostavci, bili primitivni. Prema gornjem, možemo da pretpostavimo da bi oni svoje gene držali na RNK nizovima, i da je DNK nastala tek kasnije – evolutivni korak koji je omogućio nastanak prvih kompleksnih organizama, i koji je druge organizme zasnovane na RNK brzo potisnuo van slike.

Ostaju nam, dakle, proteini i RNK – odake su oni došli. Ovo je dugo vremena bila najveća misterija abiogeneze.

U napadima na abiogenezu, često se pominju šanse abiogeneze kao veoma mali broj. Najčešće se pominje cifra da su šanse abiogeneze jedan prema broju sa sto trideset nula. Ovo poređenje je, međutim, potpuno neistinito, a "cifra sa sto trideset nula" je prosto izmišljena. S obzirom da niko na svetu ne poznaje mehanizam kojim je život nastao, niko ne može ni da izračuna verovatnoću da se tako nešto odigra.

Proteini su centar današnjeg života. Njihova glavna funkcija je kataliza, ubrzavanje hemijskih reakcija koje bi inače bile previše spore da omoguće upotrebu energije u procesima neophodnim da bi život opstao. Ribozomi, koji proizvode proteine, su kompleksne strukture koje se i same sastoje od nekoliko proteina, okupljenih oko dugačkog lanca rRNK. Krajnje je neverovatno da bi takva struktura mogla nastati sama od sebe. A ako nije, kako onda objasniti paradoks – ako su proteini potrebni za proizvodnju proteina, kako je nastao prvi protein?

Odgovor na ovo pitanje je počeo da se javlja tek početkom osamdesetih godina prošlog veka, kada su otkrivene dve krajnje iznenađujuće stvari. Prvo je otkriveno da u ribozomima, katalizu reakcije koja od pojedinačnih amino-kiselina proizvodi protein ne vrše drugi proteini, već molekuli rRNK i tRNK. Proteini služe samo da stabilizuju i optimizuju proces!

Istovremeno, usledila je čitava bujica otkrića novih katalitičkih RNK molekula, sa specifičnim funkcijama katalize identičnim onima koje obavljaju proteini. Otkriveni su RNK molekuli koji povezuju amino-kiseline jedne sa drugima (primitivni ribozomi), koji seku, vezuju ili kopiraju druge RNK molekule ili delove samih sebe, koji povezuju pojedinačne amino-kiseline sa specifičnim RNK molekulima (formirajući tako primitivnu tRNK), itd.

Drugim rečima, proteini su sekundarni RNK molekulima. Sve što je potrebno da nastane prvi živi organizam je ćelijska membrana (za koju smo već pokazali da nastaje sama od sebe), i katalitički RNK molekuli. Sve ostalo može da evoluira iz ove osnove.

4. RNK svet

U roku od par godina, iz ovih osnova, kristalizovala se nova osnova mogućeg nastanka života. Po ovoj ideju, život se formirao u tri koraka.
Prvo su nastali osnovni sastavni delovi RNK, kao i amfifilni molekuli, na jedan od nekoliko desetina mogućih načina.
U drugom koraku, sastavni delovi RNK su se povezali u duže lance, neki od kojih su bili katalitički. Do danas, naučnici su u laboratoriji pokazali kako kroz prirodne procese od kratkih lanaca ugljenika (kojih ima mnogo u meteorima, vulkanskim gasovima, i mnogim drugim izvorima) mogu nastati kompletni RNK ciklični nukleotidi, koji se automatski formiraju u lance. Povrh toga, pokazano je da nekoliko prirodnih materijala (pogotovo glina) mogu da katalizuju nastanak više nizova iste sekvence. Kroz ovakve procese, bilo bi proizvedeno mnogo različitih kombinacija RNK molekula, mnogi od kojih imaju katalitičke osobine.
U trećem koraku, ovi katalitički lanci postaju zarobljeni u membrane amfifiličnih molekula (čiji spontani nastanak je takođe pokazan i u prirodi i u laboratoriji). Ovo je tačka na kojoj počinje selekcija: većina protoćelija se pre ili kasnije raspala, i samo u nekolicini se razvila kombinacija katalitičkih osobina koja je omogućila replikaciju osnovnih elemenata. Ali čim se to pojavilo, sva ostala hemija života je od te tačke mogla da evoluira.

5. Zaključak

Šta mi onda, na kraju, znamo o abiogenezi, šta pretpostavljamo, a šta još uvek nije jasno? Počnimo od početka, i pogledajmo jedan mogući put nastanka kojim se ovo moglo desiti...

ZNAMO mnogo načina na koje osnovni molekuli koji čine život mogu nastati spontano. Baze koje čine DNK i RNK, amino-kiseline, osnovni šećeri...sve može nastati na mnogo različitih načina. NISMO SIGURNI koji od tih procesa je bio važan za život, a i dalje je moguće i da su prvi molekuli potrebni za život nastali nekim procesom za koga još uvek uopšte ne znamo.

ZNAMO kako moglo doći do nastanka prvih nukleosida i nukleotida. Nukleosidi su pojedinačni delovi RNK lanca, sastavljeni od dva dela, riboze i baze. Nukleotidi su nukleosidi kojima je dodatna fosfatna grupa, što je neophodno za povezivanje u lanac.

Takođe, ZNAMO da nukleotidi, kada se jednom stvore, mogu biti lako povezani u dugačke lance pod vrlo jednostavnim uslovima (glina je veoma česta stvar u prirodi). Ovakvi procesi bi proizveli ogroman broj RNK molekula, od kojih bi mnogi imali različite katalitičke funkcije. Radi ilustracije, ako bi ovim procesom bio stvoren samo jedan gram RNK ukupno, taj gram bi mogao da se sastoji od 3.6x10^18 (3.6 milijardi milijardi!) različitih molekula prosečne dužine od 250 nukleotida - a katalitički RNK molekuli počinju već na dužini od oko pedeset nukleotida.

ZNAMO da određena grupa takvih molekula može da sadrži sve funkcije potrebne za njen opstanak: kopiranje i umnožavanje, uništavanje nepogodnih molekula, rekombinacija postojećih u nove forme, itd. NISMO SIGURNI kako je ova grupa tačno izgledala, koliko bi morala da bude velika, i kako i gde bi se ona održavala.

ZNAMO da amino-kiseline lako nastaju spontano u prirodi (zapravo, njih je najlakše proizvesti). Znamo da razni RNK molekuli imaju funkcije specifične prema proteinima: da povezuju pojedinačne amino-kiseline u duže lance, da ih vezuju same za sebe ili za druge molekule RNK, da ih seku na komade i koriste kao izvore energije za druge reakcije... Takođe, znamo da masne kiseline mogu spontano nastati u prirodi, i da se one takođe spontano organizuju u membrane.

NE ZNAMO kako su se svi ovi delovi povezali u prvu ćeliju, kako su te prve ćelije tačno izgledale, i kako su tačno funkcionisale (recimo, kako su funkcionisali prvi sistemi deljenja, koji je bio protok energije, itsl.).

Mnogo toga je još uvek nepoznanica na polju abiogeneze, i malo je verovatno da ćemo naći odgovore u neposrednoj budućnosti. Nauci je potrebno vreme da proizvede rešenje za bilo kakav problem, a ovo je jedan od najvećih problema koji danas postoje. Takođe postoje razni dodatni faktori koje nismo obradili u ovom tekstu. Recimo, postoji nekoliko alternativnih modela koji prilaze problemu na potpuno drugačiji način, iz pozicije u kojoj se metabolički sistemi razvijaju pre genetskih. Moguće je da će odgovori doći iz jedne od ovih alternativa.
Međutim, pažljiv čitalac ovog teksta može da primeti da je broj nepoznanica mnogo manji nego što je bio pre samo par decenija, i da su mnoga otkrića pronađena u ovoj potrazi za načinom nastanka života. U stvari, prethodna verzija ovog teksta, napisana samo četiri godine pre ove koju sada čitate, je imala znatno više "ne znamo" kategorija!
Ostaje nam da vidimo šta će biti otkriveno u sledećim godinama i decenijama.

6. Dodatna napomena: zašto nauka ne traži Boga?

“Ono što meni nije jasno je sledeće: i sami naučnici kažu da još uvek ne znaju odakle život potiče. Zašto onda ne kažu da ga je možda stvorio Bog?”

Ove reči, ili nešto veoma slično njima, se često mogu čuti od strane kreacionista, i predstavljaju jedno od retkih razumnih pitanja koje dolaze iz tog tabora. Zaista, zašto naučnici ne zamisle da je Bog stvorio život?

Nauka je oblik ljudske aktivnosti koji se, po definiciji, zasniva na dokazima. Bez fizičkih dokaza, u nauci mišljenja ništa ne znače. Dakle, ako neki naučnik veruje da je Bog stvorio život, to je samo njegovo mišljenje: bez naučnih, materijalnih dokaza da se tako desilo, to nije naučna teorija.

Povrh toga, ovakav odgovor znači odustajanje od samog pokušaja da se predmet razume. Zamislite šta bi bilo da su naučnici na pitanje "šta izaziva epidemije kolere" prosto rekli "epidemije kolere šalje Bog kao kaznu za grehe." Mi ni dan danas ne bi znali šta uzrokuje koleru, niti bi smo znali kako da ove epidemije sprečimo! A sve to samo zato što smo Bogu pogrešno pripisali određenu aktivnost.

Zato, naučnici nemaju izbora. Oni moraju da pokušaju da nađu objašnjenje za postojanje života u okviru naučne teorije. U toj potrazi, možemo se nadati da će oni jednog dana doći do istine. Možda će otkriti hemijske i fizičke procese nastanka života; a možda će umesto toga zaista otkriti da je prvi jednoćelijski život zaista direktno stvorio Bog. Ili ćemo naći nešto sasvim deseto. Za sada, ne znamo. Ali ako želimo da jednog dana dođemo do znanja, moramo tražiti odgovore na pitanja, a ne prosto unapred odlučiti da ih već znamo.

Da li postoji sukob između evolucije i religije?

U četvrtom veku nove ere, jedan od najvećih hrišćanskih teologa i filozofa, Sveti Aurelije Avgustin, napisao je u jednoj od svojih knjiga sledeće:

"Često i nevernik zna nešto o zemlji, o nebesima, i drugim elementima ovog sveta, o kretanju i orbitama zvezda, o njihovoj veličini i položaju, o predviđanju pomračenja sunca ili meseca, ciklusima godina i godišnjih doba, o vrstama životinja, biljaka, kamenja, i tako dalje, i ovo znanje on drži sigurnim na osnovu iskustva. Sramotna je i opasna stvar za nevernika da čuje Hrišcanina kako, dajući navodno objašnjenje Svetog Pisma, priča besmislice o tim temama; i mi vernici treba da preduzmemo sve potrebne mere da predupredimo takvu situaciju, u kojoj neverni mogu da ukažu na ogromno neznanje Hrišcanina i da mu se smeju sa prezirom.
Nije ovde važno što je ta neobrazovana individua ismejana, već to što će ljudi van naše verske porodice misliti da su naši sveti oci mislili to što ta individua misli, i tako će pisci našeg Pisma biti odbačeni kao neznalice, što izaziva veliki gubitak onih na čijem spasenju radimo. Ako ljudi vide Hrišcanina kako greši u polju koje oni dobro poznaju, i čuju kako on insistira na svojoj glupoj interpretaciji našeg Pisma, kako će oni onda poverovati tom istom Pismu kada im ono govori o uskrsnuću mrtvih, nadi za večni život, i carstvu nebeskom, kada im je pokazano da je to Pismo puno laži o stvarima koje su oni sami naučili kroz iskustvo i svetlost razuma?”

Hrišćani su kroz istoriju u većini slučajeva poštovali ovaj savet Avgustinov, prihvatajući istinu u otkrićima slavnih grčkih i rimskih matematičara i filozofa. U srednjem veku, kada je arapska nauka bila na svom vrhuncu, njihova otkrića su brzo prihvatali i širili upravo monasi i crkveni učenjaci, bez obzira što su do njih došli “nevernici”. Činjenice su činjenice, ma ko bio onaj ko ih je otkrio...

Ali mudrost ovog saveta se vidi u svojoj punoj snazi tek kada pogledamo šta se desilo u slučajevima kada ga vernici nisu poštovali. Neke primere danas zna svako dete: crkveni teolozi su u srednjem veku bili ubeđeni da Biblija govori da je Zemlja ravna. Kada je Galilej otkrio teleskop i počeo da objavljuje otkrića o planetama, ti teolozi su ga naterali da se javno odrekne svega što je pronašao. Kada je Kopernik našao neoborive dokaze da se Zemlja okreće oko Sunca (a ne obrnuto), on se toliko plašio kazne koja bi sledila usled objavljivanja takvih “jeretičkih” tvrdnji, da se nikada nije usudio da ih objavi – oni su nađeni tek nakon njegove smrti, u fijoci njegovog stola. Đordano Bruno, koji nije bio spreman da se sakriva, je zbog svojih tvrdnji spaljen na lomači.

Kada su lekari i biolozi otkrili da bolest uzrokuju bakterije, a ne demoni, mnogi sveštenici su im se suprotstavljali i napadali njihovu teoriju kao “bogohulnu”. U Bibliji, prema njihovoj interpretaciji, piše da Bog šalje bolest kao kaznu; ne piše da se ona dešava kao rezultat prljavštine ili nevidljivih živih bića... Naravno, ovim “stručnjacima” nikada nije ni na pamet palo da pomisle da možda, nekim čudom, njihova interpretacija Biblije možda nije tačna...

Šta se desilo u svim ovim slučajevima? Vernici su ispali smešni. Deca se danas smeju onim teolozima koji su progonili Galileja, i pitaju se kako su mogli da tako lako odbace dokaze koji im stoje praktično pred nosom. Mada im je namera bila da brane veru, jedino što su postigli jeste da veru izvrgnu ruglu.

Danas, na žalost, isto ovo možemo da vidimo kod teorije evolucije. Sa pozitivne strane, mnoge grane Hrišćanstva su se na vreme setile Avgustinovog saveta, i ogradile se od ovakvih stvari. Katolička crkva je zvanično priznala teoriju evolucije. Neke protestantske grupe su je takođe prihvatile, i interpretiraju evoluciju kao način kojim je Bog stvorio čoveka “od praha zemaljskog”, a Adama vide kao prvog čoveka koji je imao Bogom-udahnutu dušu. Većina pravoslavnih crkava takođe priznaje evoluciju, mada nijedna još nije zvanično prihvatila teoriju kao istinitu. Velikodostojnici Srpske Pravoslavne Crkve, konkretno, su prilikom debate o uvođenju veronauke ukazivali baš na evoluciju kao primer kako između nauke i vere nema konflikta.

Ali fundamentalističke protestantske grupe – adventisti, Jehovini svedoci, baptisti i ostale grupe koje insistiraju na tome da se Biblija mora doslovno čitati, i da je svaka reč istinita, ne samo što nisu mogle da prihvate istinitost evolucije, vec su se upele da pokažu kako ona nije i ne može biti istinita.

Rezultat je ono što se danas najčešće naziva “kreacionizam”: skup argumenata, kontra-teorija, i dokaza koji pobijaju evoluciju. Ovaj pokret je decenijama bio ograničen na područje Sjedinjenih Američkih Država, gde su fundamentalističke crkve najpopularnije; ali u poslednjih nekoliko godina, pre svega kroz misionarsko delovanje Jehovinih Svedoka i Adventističke Crkve, mnogi njihovi argumenti su se raširili po Evropi, pa i po Balkanu. Njihove argumente je takođe preuzela fundamentalistička islamska grupa, Harun Jahi, čiji se pamfleti i knjige šire sve više i više po Evropi.

U čemu je problem sa kreacionizmom?

Najkraći odgovor na ovo pitanje je: u tome što argumenti kreacionista nisu tačni. Ovo je prva, poslednja i jedina zaista važna činjenica koja definiše kreacionizam. Mnogim ljudima je teško da razumeju, ali ovo nema nikakve veze sa evolucijom. Uzmimo, na primer, čestu kreacionističku tvrdnju da prelazni fosili ne postoje. Ova tvrdnja prosto nije istinita. Evolucija možda nije tačna; možda će ona sutra biti odbačena u korist neke druge teorije koja bolje opisuje dokaze o svetu koje imamo. Ali bez obzira da li je evolucija tačna ili ne, čovek koji kaže da ne postoje prelazni fosili govori neistinu.

Ovo je opšti problem sa kreacionističkim argumentima. “Archaeopteryx je skelet obične ptice” – nije tačno. “Nađeni su tragovi ljudi i dinosaurusa jedni pored drugih” – nije tačno. Mnogi primeri su obrađeni na ovom sajtu, mnoge druge možete naći na Internetu. Autor ovog teksta je u toku poslednjih desetak godina mnogo puta diskutovao sa kreacionistima, od običnih ljudi koji su pročitali neku kreacionističku knjigu i poverovali joj, do ljudi koji takve knjige pišu. U svom tom vremenu, ni jedan kreacionistički argument koji je dat nikada nije bio u potpunosti i nedvosmisleno istinit.

Ma koliko čovek verovao u doslovnu istinu Biblije, i ma koliko se verniku ne sviđala teorija evolucije, mislim da se svi moraju složiti u jednoj tački: Bog se lažima ne može braniti.

Šta je koren ovoga? Zašto se mnogi ljudi toliko upinju da “dokažu” kreacionizam, i da obore teoriju evolucije?

Najvažniji razlog je uverenje među mnogim ljudima da nauka negira Boga, da nekako ljudska otkrića potiskuju veru sve dalje i dalje. Kao i argumenti koji potiču iz ovog stava, ovo prosto nije tačno.

Funkcija nauke je da opiše svet, i da objasni najbolje što ume kako on funkcioniše. Ljudi, međutim, već imaju neka svoja shvatanja, i kada nauka otkrije nešto novo, ona nateruje ljude da ta shvatanja preispitaju. Mnogima se ovakvo preispitivanje ne sviđa: ako su naši preci verovali u nešto, zašto mi danas verujemo drugačije?

Odgovor na ovo pitanje je prost: zato što je važno znati istinu. Do pre samo par stotina godina, ljudi su verovali da Bog (ili neki Božji izaslanik, na primer Sveti Ilija) uzrokuje grom i munje. Nauka je u međuvremenu otkrila da to nije tako. Da li ovo otkriće umanjuje Boga? Da li je bolje verovati u neistinu da Bog baca munje, ili u istinu da one nastaju zbog razlike u potencijalu između oblaka i zemlje?

Verovati u nešto što nije istina nije znak vere – to je znak najgore vrste arogantnog ponosa. “Dokazi mogu da budu kakvi hoće, stručnjaci mogu da pričaju šta hoće, ja znam šta je istina, i tačka!” Ako Bog postoji, da li on želi da mi ovako razmišljamo? Da li je Bogu stalo da verujemo u grandiozne neistine – da on baca gromove, da on šalje bolesti da bi kaznio grešne, da je on stvorio svet za šest dana pre šest hiljada godina? Ili bi mu možda bilo draže da upotrebimo naš razum, da probamo da razumemo svet u kome živimo, i da otkrijemo istinu, čak i ako ta istina znači da moramo odustati od nekih ideja o njemu u koje smo vekovima verovali?

Postojanje sukoba između nauke i religije zavisi samo od odgovora na ova pitanja...

Dodatni tekstovi o Teoriji evolucije

O prirodi naučnih teorija
Tekst Milana Ćirkovića o značenju reči "teorija" u okviru nauke.

Geološki stub
Šta nam geologija zaista govori o starosti Zemlje? Šta vidimo ako počnemo da kopamo kroz tlo pod našim nogama?

Evolucija i Rasizam
Mnogi kreacionistički tekstovi tvrde da teorija evolucije vodi u rasizam, i da je bila jedan od glavnih uzroka nastanka nacističke ideologije. Da li je ova tvrdnja istinita?

Evolucija Oka i Spontanost Evolucije
Kako je evoluiralo ljudsko oko? Da li kompleksni organi nastaju kroz svrhovit evolutivni napredak?

Poreklo informacija i kompleksnost života
Mnogim ljudima izgleda neverovatno da informacije o živim bićima nastaju "slučajno". Ovo je sasvim razumljivo, pošto u stvarnosti mnoge stvari koje izgledaju slučajno uopšte nisu takve. Ovaj tekst opisuje kako neki osnovni mehanizmi u prirodi vode do pojave najvećeg dela uređenih informacija u okviru živih ćelija i višećelijskih organizama.

Polonijumske aure i mirmekit u pegmatitu i granitu
Tvrdnje Roberta Džentrija o polonijumskim aurama su među najčešće korišćenim kreacionističkim argumentima po pitanju starosti Zemlje. Tekst Dr. Lorenca Kolinsa objašnjava stvarni (i potpuno prirodni) uzrok nastanka polonijumskih aura.

Prateći tekstovi uz "Uvod u evoluciju"
Osnovni primeri i objašnjenja evolucije su dati u uvodu, ali je uz njega napisano još nekoliko tekstova koji objašnjavaju neke malčice komplikovanije aspekte evolucionog procesa. Mada je ovim tekstovima najbolje pristupiti u okviru čitanja uvoda, možete im direktno pristupiti i odavde:

- Šta su to Mutacije
Veoma kratak uvod u osnovne ideje molekularne biologije.

- Retroviralni transfer i mešanje eksona
Osnovni način nastanka novih genetskih informacija je proces duplikacije praćene mutacijama; no, procesi retroviralnog transfera i mešanja eksona takođe mogu proizvesti nove gene.

- Ugnježdena hijerarhija ljudske vrste
Potpuniji (mada i dalje uprošćen) pogled na stablo nasleđa čoveka, i taksonomiju ljudske vrste.

- Nekodirajuća DNK
Kolika je funkcionalnost ljudskog genoma? Zašto se više ne koristi izraz "otpadna DNK"? Da li su nove studije pokazale da je ceo ljudski genom funkcionalan?

- Evolucija ptičjih pluća
Evolucija ptica od dinosaurusa je pokazana i u uvodu, i u tekstu o prelaznim fosilima. Ovaj dodatni tekst objašnjava evoluciju strukture pluća današnjih ptica.

“Samo teorija”?

O dogmatskom pogledu na ulogu teorije u nauci

Milan M. Ćirković
Astronomska opservatorija, Beograd
Departman za fiziku, Novosadski univerzitet

1. Uvod: “Samo teorija”?

Kada je pre oko godinu dana, tadašnja srpska ministarka prosvete podigla veliku prašinu uklanjanjem Darvinove teorije evolucije iz školskih programa, i kod nas se sa visokog mesta začuo (ne)slavni argument kojim kreacionisti već poodavno vitlaju u svojim agresivnim kampanjama širom sveta: “evolucija je samo teorija!” Čovek na ulici, koji se ne bavi profesionalno naukom, makar se i interesovao za njene rezultate na popularnom nivou, teško izbegava da ne bude impresioniran time: pa “svi znamo” da se “teorija” razlikuje od “stvarnosti”, ili da je čak obično u sukobu sa “činjenicama”. Ovo je neiscrpan izvor zabuna, pošto svi termini pod navodnicima u prethodnoj rečenici u nauci znače nešto sasvim drugo nego u svakodnevnom životu.

Nažalost, oni koji o stvarima u društvu, pa i školskim programima, odlučuju su obično veoma daleko od nauke, pa su već samim tim – čak i da im ne pripisujemo ideološke ili druge zlonamerne motive – skloniji da prihvate svakodnevni govor u kome je “teorija” maltene pogrdan pojam. U daljem tekstu videćemo da oznaka bilo čega (pa i darvinizma) kao “samo teorije” može biti sve drugo, samo ne pežorativna – naprotiv!

U poduhvatu raščišćavanja zabluda i konfuzija nimalo ne pomaže ponašanje medija, novinara, popularizatora nauke, pa i pisaca udžbenika, koje stvara (uz mali broj časnih izuzetaka) potpuno iskrivljenu i pogrešnu sliku o istinskom naučnom radu i procesu kojim smo došli do velikih otkrića. Kao što je odavno primećeno, zadatak onih koji pišu o nauci potpuno je različit, a često i direktno suprotan zadatku samih naučnika. Primer za to su fotografije: kad god se – a to ionako nije čest slučaj – pojavi potreba za fotografisanjem naučnika, to se uvek čini u njihovom radnom okruženju, pri čemu hemičar mora biti u belom mantilu sa epruvetama, astronom u kupoli teleskopa, itd. Kako fotografišete čoveka koji misli? Odgovor: nikako, jer to nije medijski interesantno! Stoga u tom svetu fotogeničnosti, propagande i “odnosa sa javnošću” mesta teoretičarima uglavnom nema, što je svakako izvor vrlo opasnog iskrivljavanja slike o nauci. Stoga je tužno, ali ne i čudno, da besmislen pokušaj da se evolucija obesnaži pseudoargumentom “samo teorija” nailazi na podršku u velikom delu javnosti, čak i one obrazovane. Sve to ukazuje na neophodnost razumevanja bitnih principa i rezultata filozofije nauke, a posebno onog njenog dela koji se naziva epistemologijom (ponekad, uz oprostivo pojednostavljenje, i teorijom saznanja). Ironično, ovi rezultati koji snažno ističu ravnopravnost, ako ne i primat, teorijskog saznanja su od ogromne praktične koristi u svakodnevnom naučnom radu.

Samo teorija? Neki od autora različitih evolucionističkih teorija u približnom hronološkom redosledu su: Žan-Batist Lamark, Čarls Darvin, Hugo de Friz, Pol Kamerer, Rihard Goldšmit); činjenica da je Darvin iz skoro 150 godina kontroverzi izašao kao pobednik u ruhu neo-darvinističke “sintetičke teorije” nastale sredinom XX veka ne treba da nas navede na naivan zaključak da su njegovi istinski oponenti bili srednjevekovni verski fundamentalisti, a ne tek drugačiji naučni evolucionisti.

Ova se tema dotiče mnogih važnih pitanja o kojima se nažalost malo govori, a naročito se izbegavaju u udžbenicima: odnos nauke i pseudonauke, pojmovi epistemičke statičnosti i dinamičnosti, zatvoreni i otvoreni teorijski sistemi, uloga etike u nauci, te priroda i struktura revolucija u nauci. O njima nažalost ovde ne možemo govoriti, ali zainteresovanom čitaocu svakako preporučujemo literaturu navedenu na kraju teksta. Jednu stvar valja, međutim, odmah istaći: u daljem tekstu govorićemo o teorijama, onako kako se one sagledavaju u svakodnevnom radu naučnika, ali i kako ih sagledavaju, recimo, istoričari nauke, navikli na širu perspektivu. Govorićemo, dakle, o teorijama, a ne o dogmama; razlika je istovremeno i očigledna i neuhvatljiva. Teorija u nauci može postati dogma, kako se to i kada dešava složeno je pitanje kojim se ne možemo baviti, ali valja pomenuti da se to u nauci, a posebno u razvijenim naukama kakve su prirodne, dešava neuporedivo ređe nego u ma kojoj drugoj oblasti ljudske aktivnosti. Doduše, to je donekle kompenzovano time što je dogmatizam u nauci manje oprostiv od dogmatizma u religiji, bankarstvu ili sportu!

2. Bavi li se nauka činjenicama?

It is better to admit frankly that theory has, and is entitled to have, an important share in determining belief. For the reader resolved to eschew theory and admit only definite observational facts, all astronomical books are banned. There are no purely observational facts about the heavenly bodies. Astronomical measurements are, without exception, measurements of phenomena occuring in a terrestrial observatory or station; it is only by theory that they are translated into knowledge of a universe outside.
Sir Arthur S. Eddington, The Expanding Universe (1933)

Bolje je direktno priznati da teorija ima, i treba da ima, važan udeo u određenju verovanja. Za čitaoca koji je odlučio da izbegne teoriju i da prihvati samo potpuno obzervacione podatke, sve knjige iz astronomije su zabranjene. Nema čisto obzervacionih podataka o nebeskim telima. Astronomska merenja su, bez izuzetka, merenja fenomena koji se odigravaju u zemaljskoj opservatoriji ili stanici; samo kroz teoriju ove obzervacije mogu biti prevedene u znanje o spoljnom univerzumu.
Ser Artur S. Edington, Univerzum u Širenju (1933)

Svakodnevno se suočavamo sa pozivima ljudi koji sebe smatraju racionalnim i modernim da se oslanjamo na činjenice, da se vratimo činjenicama, itd. U popularnoj predstavi, nauka se bavi činjenicama, a činjenice se obično definišu tako da predstavljaju ako ne same eksperimentalne rezultate, a ono neka jednostavna uopštavanja iz njih (“činjenica je da je Zemlja okrugla”). Sada ćemo pokušati da objasnimo kako u ovoj popularnoj predstavi ima jako malo istine, i da je za razvoj nauke sam koncept “činjenice” gotovo potpuno nevažan! Iz njega proističu brojne zablude, kao i ničim opravdana idolatrija eksperimentalnih rezultata koja dovodi do naopakog pogleda na nauku.

Verovatno najznačajnija pojedinačna poruka filozofije nauke sastoji se u onome što se naziva Dijem-Kvajnovom tezom, po imenima francuskog fizičara i filozofa Pjera Dijema (Pierre Duhem, 1861–1916) i američkog matematičara i filozofa Vilarda Kvajna (Willard Van Orman Quine, 1908—2000). Mada ima mnogo verzija, D-K tezu možemo sažeti u sledeći iskaz:

Teorija je uvek nedovoljno određena (subdetermined by) eksperimentom.

Kao i u ogromnom broju drugih slučajeva, krajnje elementarna istina ima čitav niz dubokih, ozbiljnih i “na prvu loptu” nesagledivih posledica. Jedna od njih jeste da u nauci nema “čistog” empirijskog saznanja, čak ni u najnaprednijim disciplinama! Zapravo, razvoj neke discipline je korelisan sa razvitkom teorijskih interpretacija u toj oblasti, a ne sa količinom empirijskih podataka (“činjenica”). Posledica toga je i ono što je, mnogo pre Dijema i Kvajna napisao niko drugi do Čarls Darvin (koji je, što se nažalost retko priznaje, veoma značajan i kao filozof nauke): “Začuđuje da tako malo ljudi razume da nijedno posmatranje prirode nema nikakvog smisla ukoliko nije u korist ili protiv nekog gledišta.” Ono što je Darvin nazivao “gledištem” jeste ono što danas smatramo naučnom teorijom. Jednostavno, zar ne?

Možemo stvar i obrnuti. Zamislimo da na neki način (kristalna kugla, intuicija, ili gledanje rešenja na kraju udžbenika) znamo odgovor na pitanje kako se veličina koju merimo Y menja u zavisnosti od promenljive X pre nego što smo sa merenjima krenuli. Bitna posledica D-K teze je da moramo sve empirijske podatke/rezultate merenja uzimati sa rezervom ukoliko imamo teorijskih razloga za verovanje da karakteristike datog merenja (kvalitet instrumenata, uslovi, itd.) nisu dovoljne za diskriminaciju među teorijama. Ovo se često dešava u istorijskim naukama (geologija, kosmologija, evoluciona biologija, isl.) gde je potrebno razlučiti različite načine promene neke veličine sa vremenom, a na raspolaganju su nam merenja koja su ili suviše spora ili suviše brza u odnosu na karakteristično vreme promene

3. Kako upokojiti vampira?

A što se naziva tiče, tvrdim da nijedna stvar nema stalan naziv i da ništa ne stoji na putu da se ono što sada zovemo "okruglim" nazove "pravim" ili pak, da se "pravo" nazove "okruglim", a ukoliko neko stvarima promeni i da suprotne nazive, nijedan od tih naziva neće biti čvršće povezan sa stvari od onog prethodnog.
Platon, Sedmo pismo (cca. 370 P.N.E.)

Britanski naučno-popularni časopis New Scientist od 25. maja 2002. (kao reakcija na članke u prethodnim brojevima posvećene merenjima radioaktivnosti, kao i prilog o političkim potresima u Francuskoj) donosi neodoljivo pismo čitaoca Čarlsa Norija:

“Da li su radioaktivne padavine iz Černobilja i uspon Žan-Mari Lepena u Francuskoj bili pod uticajem engleskog kralja Henrija II? Pogledajte mapu francuskih poseda koje je držao ovaj, najevropskiji od svih engleskih monarha (proveo je najveći deo života u Francuskoj) 1154. godine i imaćete odlično podudaranje sa oblastima u kojima je Le Pen dobio malo glasova u prvom krugu izbora, a još bolje podudaranje sa drugim krugom. Vratite se glasovima francuskog Nacionalnog fronta u sedamdesetim i osamdesetim godina i relacija ostaje na snazi.

Potpuno me zbunjuje kako je dobri kralj Henri (koji je govorio francuskim jezikom i znao jako malo engleskih reči) koji svakako nije poznavao nuklearnu hemiju, uspeo da reprodukuje mapu padavina radioaktivnog cezijuma iz Černobilja...”

Krajnje jednostavan uvid u istorijske atlase, kao i u pomenute članke iz ranijih brojeva New Scientist-a, ukazuje da je korelacija koju je zapazio Nori zbilja izuzetno dobra. Bolja, može se pokazati, od onih na osnovu kojih su učinjena brojna priznata naučna i tehnička otkrića, od Faradejevog otkrića elektromagnetne indukcije do Habla, cefeida i vasione van Mlečnog puta.

Da li bi i mi trebalo da smo zapanjeni, poput Norija? Ako nismo, zašto je tako? Očigledno, zato što nam se sličnost u geografskom rasporedu čini potpuno slučajna, i navođenje ovih podataka zajedno naprosto lišenim bilo kakvog dubljeg smisla. Ali, kako se zapravo u nauci pronalazi smisao? Zašto nam se ova korelacija čini i za jotu manje ozbiljna od, na primer, rezultata nekog psihološkog ili sociološkog istraživanja koje pronalazi, zapanjujuće visok stepen korelacije po opštinama između kvaliteta obdaništa i potrošnje sosa od soje? Tačno je da nema nikakvog nezavisnog argumenta za visoko fantastičnu pomisao da je Henri Plantagenet mogao uticati na rezultate izbora (sama koncepcija bila bi mu verovatno nerazumljiva i šokantna) 800 godina nakon svoje smrti. Ali isto tako nema ni traga ikakvom nezavisnom argumentu (u ovom izmišljenom primeru) da vaspitačice po obdaništima pripremaju decu za konzumiranje kineske hrane! I jedno i drugo je podjednako besmisleno! Ali, zašto nam se ono prvo odmah čini očigledno besmislenim, dok u pogledu drugog nismo tako sigurni, te nam se po glavi mota misao da bi “tu ipak moglo biti nečeg”.

Pored očigledno zabavnog prizvuka (što je svakako i bila Norijeva namera), ovde se radi o nečem veoma ozbiljnom, što zadire duboko u srž naučnog metoda. Reč je o onome što je veliki škotski matematičar i statističar Džordž Adni Jul (G. Udny Yule, 1871-1951) nazvao “besmislenim korelacijama” (engl. nonsense correlations). U radu iz 1926. godine, Jul je ispitivao korelaciju veoma visokog stepena između produženja života u Engleskoj i opadanja broja venčanja po obredima anglikanske crkve. Primer je interesantan, jer ilustruje podmuklu zamku koju pred istraživača postavljaju besmislene korelacije: na prvi pogled čini se da bi ove dve pojave mogle biti uzročno povezane, iako pravo objašnjenje izmiče. Jul je nakon detaljnog istraživanja zaključio da je svaka uzročna veza između ovih pojava potpuno iluzorna, te da je korelacija čista slučajnost. Neko bi mogao primetiti da je verovatnoća takve slučajnosti jako mala. Međutim, to je pogrešno, jer bez obzira koliko malo a priori verovatna podudarnost će se ispoljiti u dovoljno velikom skupu fenomena. Priroda i ljudsko društvo su naprosto toliko bogati fenomenima, da je dovoljno samo zagrebati po tom bogatstvu da bi se pronašle čudesne i sasvim proizvoljne podudarnosti. Ponekad glupe korelacije mogu imati neki dubok i neočevidan uzrok; najčešće, one su samo proizvoljna konstrukcija zakona velikih brojeva, poput sličnosti oblaka na nebu sa kontinentima, koje svako dete ponekad zapazi. Eto jedne pouke koju istorija nauke često potvrđuje: i za najveće budalaštine se može naći potpora u iskustvu/eksperimentu/praksi... – samo ako se dovoljno traga! A da bismo razlučili hrabre od besmislenih hipoteza potrebno nam je razrađeno i napredno teorijsko saznanje.

Kao što i Nori primećuje, teško da i najneobuzdanija mašta može dati bilo kakvo objašnjenje za korelaciju anžujskih poseda u Francuskoj sa radioaktivnim padavinama iz Černobilja ili anti-fašističke svesti glasača. Stoga je odlično što su ova dva primera navedena zajedno, pošto su obe korelacije potpuno besmislene, i u saznajnom smislu obe imaju potpuno identičnu, odnosno nultu vrednost. Ovo se može proširiti u opšte pravilo koje bi, otprilike, moglo da glasi:

Ne pripisujte vezi između ma koje dve stvari A i B nikakvu važnost, ukoliko prethodno nemate dobru ideju (odnosno teorijski razlog) zašto bi A i B trebalo da budu povezani!

Ovo ima duboke posledice po naučnu praksu i metodologiju, pošto nasuprot materijalističkoj i pozitivističkoj iluziji o empirijskoj nauci osvetljava druge aspekte naučnog stvaralaštva: intuiciju, inspiraciju, estetiku. Ove pojave su često zanemarivane u svakodnevnoj predstavi koju imamo o naučnom radu, koja je formirana često pod velikim uticajem ideoloških stavova poput logičkog pozitivizma ili vulgarnog materijalizma. Međutim, ukoliko želimo da izbegnemo zamke besmislenih korelacija i razumemo kako se kreće istinska nauka, svakako ih moramo uzeti u obzir. Besmislene korelacije nam ukazuju da je bilo koja generalizacija iz iskustva veoma opasna praksa, kada smo na teorijski novom i nepokrivenom terenu. Ako nemate teoriju kojom se rukovodite, vaš rad, ma koliko on bio temeljan, naporan i dugotrajan, osuđen je na propast! Zapravo, stvar je još gora po naivni empiricizam, jer u nedostatku teorije vaša prilježnost u eksperimentalnom ili posmatračkom domenu je zapravo kontra-produktivna: što više radite, to ćete nužno uočavati sve više i više besmislenih korelacija! Svaki novi podatak se može zaveriti u besmislenu korelaciju sa svim ostalima, a očigledno je da se sa povećanjem broja podataka broj besmislenih korelacija eksponencijalno brzo uvećava! U ovom svetlu se odlično može razumeti poznata Bolcmanova deviza da “nema ničeg praktičnijeg od dobre teorije.”

Ovde možemo zastati i razmisliti o dužini i težini puta koji neka naučna disciplina mora preći od svog začetka do one faze u kojoj se smatra “zrelom” naukom. Na dužinu tog puta očigledno ne utiče, barem ne u linearnoj srazmeri, količina dostupnog empirijskog materijala. Da je drugačije, mnoge bi društvene i medicinske nauke bile znatno zrelije od, recimo, astronomije, pošto potonja i dan-danas raspolaže sa krajnje skromnom bazom empirijskih podataka, naročito kada se radi o prostoru van našeg planetarnog sistema. Međutim, nijedan ozbiljan istoričar ili filozof nauke neće se složiti sa ovakvom tvrdnjom, već će, naprotiv, istaći da su astronomske teorije veoma dobro razvijene, sa detaljnim matematičkim aparatom, i omogućuju da se definišu strogi kvantitativni testovi koji svaku od njih potvrđuju ili odbacuju, što je sve obeležje zrele nauke. Nasuprot tome, teorijska osnova većine društvenih nauka, izrazito je slaba, zbog očigledne složenosti fenomena koji su predmet izučavanja ovih disciplina. U društvenim, pa i medicinskim naukama, veoma se često dešava ne samo da se objavljuju rezultati koji nemaju nikakvu, pa ni najudaljeniju, teorijski interpretaciju (“ishrana bogata belim lukom utiče povoljno na učenje stranih jezika kod dece” ili slični zaključci “istraživačkog tima sa univerziteta XY” kakve čitamo po novinama), već i da se čitave oblasti razvijaju oko veličina za koje nije jasno jesu li samo matematički konstrukti ili odgovaraju bilo čemu u realnosti (primer tobožnjeg koeficijenta inteligencije, IQ-a, se neizbežno nameće). Stoga su u ovim disciplinama promene paradigmi daleko češće i dramatičnije, i stoga su ove discipline pod mnogo većim uplivom vannaučnih (recimo političkih ili verskih) uticaja, što su sve simptomi epistemološke nezrelosti.

U slavnim predavanjima na Kaltehu, Ričard Fejnmen je, u jednoj od karakterističnih digresija, napomenuo da se fizičar se po tome i razlikuje od matematičara što on mora znati rešenje neke jednačine pre nego što počne da je rešava! Ovu ideju – koja je takođe blisko povezana sa D-K tezom – Fejnmen je verovatno nasledio od svog mentora, velikog fizičara i možda još večeg filozofa fizike, Džona Arčibalda Vilera, čije poznato PRVO MORALNO PRAVILO za mlade naučnike glasi: “Nikad se ne upuštajte u proračune pre nego što znate odgovor! Napravite procenu pre svakog proračuna, pokušajte sa jednostavnim fizičkim argumentima (simetrija! invarijantnost! održanje!) pre svakog izvođenja, pogađajte odgovore na svaku zagonetku!”

Evolucija kao “samo teorija” redux: čak ni tako spektakularne potvrde evolucionističkih doktrina kao što je Bardžesov škriljac u Britanskoj Kolumbiji , gde je pronađena izuzetno bogata kambrijska fauna od pre približno 520 miliona godina, ne predstavlja, striktno govoreći “dokaz evolucije”. U faunu Bardžesa spada i čudesni fosil Opabinia-e, bića sa pet očiju i surlom građenom poput creva usisivača. Evolucija, kako Darvinova, tako i ma koja druga uvek ostaje “samo teorija”, u čemu, naravno, nema ničeg lošeg: darvinizam je izvrsna teorija bez koje, po slavnim rečima Teodosijusa Dobžanskog, ništa u biologiji nema smisla.

Ma koliko nam se ovo činilo neobičnim, pa i nastranim, taj osećaj proističe prevashodno iz snage naših predrasuda, a one su, sa svoje strane, često inspirisane pozitivističko ili vulgarnim materijalističkom bojom naočara kroz koje smo navikli da posmatramo svet, pa i naučnu aktivnost. Ako je ideja uspešna (u smislu objašnjavanja fenomena, predviđanja ishoda ogleda ili broja drugih ideja koje iz nje proističu), tada se nje treba držati, ukoliko nije, nikakva količina empirijske podrške, na dugi rok, neće koristiti. Ispostavlja se da su u istoriji nauke ideje dobijene na osnovu često iracionalnih pristupa, poput estetske vrednosti (Ajnštajnova relativnost, Dirakova teorija polja, itd.), često daleko uspešnije od onih dobijenih prostim uopštavanjem iz opita ili prakse. Zašto je to tako, daleko je dublje pitanje, čijem se odgovoru istoričari i filozofi nauke još nisu približili.

Besmislene korelacije se često zloupotrebljavaju u ideološke svrhe tako što se uzročna veza ili insinuira (“Dok žene nisu imale pravo glasa, nije bilo nuklearnog oružja/ozonske rupe/AIDS-a/televizijskih reklama.”) ili nameće kao argument (“Statistike pokazuju da među pismenim ljudima ima više homoseksualaca nego među nepismenim; dakle, pismenost čini ljude homoseksualcima.”) za potvrdu autorovih stavova. Naravno, tada smo obično u stanju da besmislenost korelacija prepoznamo. Da li smo sigurni da bismo to uspeli i kada se radi o suptilnijim kontroverzama, kao što je veza ljudskih industrijskih aktivnosti i klime, ili korelacija korišćenja pesticida i pojave određene vrste raka?

4. Historia universal de la infamia (“opšta povest gadosti”)

Do sad smo se bavili predradrasudama, neodređenostima i zabunama za koje implicitno pretpostavljamo da su posledica bilo slučajnih bilo sistematskih, ali u svakom slučaju nenamernih, grešaka. Treba, međutim, biti svestan da se u nauci ispoljava i drugačija vrsta “grešaka”: one koje se čine namerno, adekvatnije nazvanih prevarama. Ova vrsta neetičkog ponašanja ima dugu istoriju u koju svakako ne možemo ulaziti; pomenućemo samo onaj njen aspekt koji se odnosi na odnos empirijskog i teorijskog saznanja. Postoji nijansa u engleskoj terminologiji (fraud vs. hoax) koja bi se mogla grubo prevesti kao prevara vs. neslana šala; u ovu drugu kategoriju spadale bi stvari kao što je “Sokalova podvala” od pre desetak godina ili pak slavna radio-drama Orsona Velsa sa kraja 1930-tih godina kojom je ubedio milione naivnih slušalaca da su Marsovci izvršili invaziju na Zemlju. Nasuprot tome, ozbiljne prevare u nauci su znatno malignija pojava, zbog kojih se uludo troše ogromna sredstva, a još više vreme i energija istraživača, i koje su ponekad u stanju da u slepu ulicu skrenu čitave naučne discipline.

Među najslavnije prevare u istoriji nauke spadaju čovek iz Piltdown-a (lažni čovekov predak, zapravo lobanja načinjena od komada lobanje čoveka i orangutana, slučaj koji je gotovo za pola veka skrenuo na stranputicu evolucionu antropologiju); rezultati ser Sirila Barta (Cyril Burt) o naslednosti IQ-a kod (ispostavilo se izmišljenih) identičnih blizanaca; “ofarbane” žabe Pola Kamerera koje su dokazivale lamarkističku ideju o nasleđivanju stečenih osobina; agronomski “rezultati” Trofima D. Lisenka i njegovih sledbenika, takođe zasnovani na lamarkizmu; spektakularni skorašnji (1998-2002) rezultati Jana Hendrika Šena (Schön) u Belovim laboratorijama u fizici čvrstog stanja i nanotehnologiji. Ovom spisku treba dodati i granične slučajeve: fenomene koji su očigledno česta meta prevaranata, ali u kojima nije isključeno da postoje i stvarni fenomeni (poput parapsiholoških fenomena, ili holističke/emergentne/nelinearne fizike, posebno u obliku u kojem je promoviše Stiven Volfram).

Zapazimo da su sve ove velike podvale nastale u okviru eksperimentalnog rada. Ovo nije nimalo čudno: teorija može biti pogrešna slučajno ili namerno, ali o tome osim samog teoretičara, niko ne može doneti nezavisni sud. Sa druge strane, kod empirijskog rada moguće je, doduše obično uz velike napore, razdvojiti ono što je slučajno pogrešno od onog što predstavlja falsifikat, odnosno zlu nameru. Da to nije uvek jasno, čak ni više decenija nakon što su podvale otkrivene svedoči nam primer mastilom obojene žabe Pola Kamerera iz 1926, podvale za koju se nikada nije dokazalo ko je zapravo odgovoran, mada je Kamerer zbog tog skandala počinio samoubistvo. Rihard Goldšmit, veliki nemački embriolog, koji je kasnije zbog svog saltacionizma sam postao žrtva podsmeha (mada nikada ne i optužbi za nemoralno ponašanje), naglašavao je u ličnom osvrtu na čitavu ovu aferu da je jedan od glavnih generatora bila Kamererova “opsesivna žudnja za pozitivnim rezultatima”. Ovo je veoma važna poenta iz današnje perspektive, koju Kamererova afera deli sa gotovo svim sličnim skandalima: na jednoj strani imamo žudnju eksperimentatora za pozitivnim rezultatima, koja raste proporcionalno složenosti eksperimenta, ceni laboratorijske opreme (treba pravdati ulaganja u “čistu” nauku!), ugledu institucije u kojoj naučnik radi, pa donekle – i paradoksalno – samim intelektualnim sposobnostima eksperimentatora. Kao i u drugim oblastima, prosečan će se naučnik lakše pomiriti sa neuspehom od izuzetno sposobnog ili briljantnog. No, nije sve u tome što će eksperimentator pojednostavljeno rečeno, videti ono što želi da vidi; druga strana problema jeste žudnja široke naučne (pa i vannaučne) javnosti da čuje onakve rezultate kakve želi da čuje. A ono što ona želi da čuje nisu nužno rezultati koji se slažu sa prethodnim predrasudama (mada je i to čest slučaj): još više od toga javnost želi spektakularne, revolucionarne rezultate, one koji stvaraju i/ili ruše paradigme.

Nedovoljno znanje o slučajevima kakav je Šenov, Kamererov, čovek iz Piltdauna i drugi, te njihova nedovoljna prisutnost u naučnoj javnosti, a posebno obrazovanju, nema stvarnog opravdanja. Posebno to postaje uznemirujuće kada se uporedi sa čestim kritičkim osvrtima i napadima na rezultate teorijske nauke koji se proglašavaju “neproverljivim”, “metafizičkim”, “spekulativnim” ili čak “beskorisnim”. Kad god se ljudi podsmevaju teoretičarima struna koji postuliraju 26 dimenzija od kojih su sve osim 4 skrivene i nedostupne, ili kosmolozima kada govore o multiverzumu koji se sastoji od 10120 kosmosa nalik našem, nije loše podsetiti se slučajeva kao što je Piltdaunski čovek ili Kamererova žaba, ne da bi se donosili etički sudovi i zaludno moralisalo, već da bi se uvidelo da je empirijsko saznanje u najmanju ruku isto toliko podložno grešci, neodređenosti ili manipulaciji kao i teorijsko. Prava podela, naravno, ne leži na liniji eksperimentalna/teorijska nauka već jednostavno, kao i uvek, na liniji kvalitetna/nekvalitetna nauka. Ljudima vaspitanim u iluzijama o primatu eksperimentalne nauke nad teorijskom i empirijskog nad teorijskim saznanjem, te zagovornicima dogmatske fikcije da se “eksperimentom utvrđuje istina” (ili još gore, da se “nauka bavi istinom” ili čak “Istinom”) možemo samo preporučiti da se obrazuju u istoriji nauke. Mada možda nije univerzalni lek, ipak može poput penicilina pomoći kod zapanjujuće širokog spektra problema i nedoumica.

Izbor iz literature

Srećna okolnost jeste što smo tokom poslednjih godina, sa više novih izdanja i re-izdanja donekle uspeli da nadoknadimo ogromne propuste izdavačke delatnosti iz oblasti filozofije nauke u prethodnim decenijama – stoga ovde navodimo samo izbor iz izdanja na našem jeziku. Praktično sve knjige iz ovog kratkog i subjektivnog izbora mogu se nabaviti u bolje opremljenim domaćim knjižarama.

Dijem, P. “Cilj i struktura fizičke teorije” (Izdavačka knjižarnica Zorana Stojanovića, Sremski Karlovci, 2003).
Đorđević, R. “Uvod u filosofiju fizike” (Jasen, Beograd, 2004).
Hemlin, D. V. “Teorija saznanja” (Jasen, Nikšić, 2001).
Koen, M. R. i Nejgel, E. “Uvod u logiku i naučni metod” (Jasen, Beograd, 2004).
Penrouz, R. “Carev novi um” (Informatika, Beograd, 2004).
Poper, K. R. “Pretpostavke i pobijanja” (Izdavačka knjižarnica Zorana Stojanovića, Sremski Karlovci, 2002).
Vajnberg, S. “Snovi o konačnoj teoriji” (Polaris, Beograd, 1997).

Geološki Stub

Šta geološki nalazi stvarno govore o starosti i poreklu Zemlje

U raspravama o starosti Zemlje, često se pojavljuje ideja geološkog stuba, niza slojeva kamena i minerala jasno vidljivih u naslagama širom sveta. Međutim, u takvim raspravama se retko kada nailazi na jasan opis šta zapravo čini geološki stub – priča se obično vrti oko neuobičajenih ili retkih fenomena, kao što su prevrnute naslage, ili okamenjena stabla koja se povremeno mogu naći zakopana kroz dva ili tri sloja.

Naravno, ovi specijalni slučajevi su takodje deo geologije, i imaju svoje geološko objašnjenje (recimo, stabla zakopana u toku poplava zaista mogu da snagom vode prodru kroz više slojeva naslaga u rekama ili jezerima, i da se tako okamene). Ali rasprava koja se isključivo vodi o neuobičajenim stvarima preskače obične. Šta nam uobičajene, sveprisutne stvari govore o geologiji Zemlje i njenoj starosti?

Pogledajmo jedan celovit geološki stub: od čega se sastoji kamenje na kome stoji država Severna Dakota, u Sjedinjenim Američkim Državama. Idemo sloj po sloj: od najdubljih slojeva koji prekrivaju čisto vulkanski kamen, pa naviše. Ne zaboravite da svaki sloj prekriva sve prethodne: da bi se jedan sloj formirao bilo kojim načinom, prethodni slojevi moraju već postojati ispod.

* * *

Prve stene sa tragovima višećelijskog života počinju na oko četiri i po kilometra dubine. Sloj je sačinjen od skotolita (kamen nastao od skoro čistog peska) sa masom Kambrijskih fosila i trilobita.

Iznad je sloj crnog šejla, kamena koji se sastoji od veoma sitnih zrnaca koja mogu da se sedimentišu samo u veoma mirnoj vodi. Sloj je prepun mikrofosila i fosila miliona životinja cija tela su padala na dno polako tokom miliona godina. Mogu se razlikovati podslojevi koji prate promene u ekosistemu: učestalost pojedinačnih vrsta fosila se povećava ili smanjuje kako je evolucija tekla svojim tokom, i u skladu sa varijacijama u životnim uslovima.

Sledeći sloj se sastoji od peščanika, sa malo fosila. Ovaj pesak je produkt erozije: sporo spiranje tla je nanelo peščane nanose preko prethodno postojećih sedimenata.

Ovaj sloj je opet prekriven slojem šejla, koji se kao što smo već rekli proizvodi samo sporom akumulacijom veoma sitnih zrnaca minerala.

Iznad toga imamo sloj dolomita, morskog sedimentnog kamena. Sloj je prepun fosila korala, gastropoda, crva, raznih mekusaca i drugih morskih životinja. Drugim rečima, nakon što se prethodni sloj peščanika okamenio, morski nivo se povećao, i ovu oblast je prekrilo plitko more. Ovaj sloj je prepun tragova bioturbacije: životinje su u njemu kopale rupe i tunele tokom veoma dugih perioda vremena. Ukupna količina organskih materija zatrpana u ovim slojevima je ogromna; takav sloj se ne bi mogao proizvesti čak i kada bi sva živa stvorenja u moru pala na dno i istrulila u jednom trenutku. Potrebno je mnogo, mnogo godina sporog taloženja ostataka biljaka i životinja.

Slede slojevi karbonata, anhidrita i soli. Ovi slojevi pokazuju česte periode sušenja – more je povremeno natapalo oblast, a povremeno se isušivalo. U okviru ovog sloja, postoji nekoliko stotina fosilizovanih podslojeva popucalog fosilizovanog blata: blato izloženo suncu bi popucalo, pa zatim bilo prekriveno sledećim slojem, u procesu koji trajno očuva pukotine. Fosili potpuno drugacijeg sklopa korala, ukljucujuci neke vrste koje nikada nisu nadjene u drugim slojevima, se nalaze u džepovima koji su povremeno bili prekrivani morskom vodom.

More je onda opet prekrilo ovu površinu, što vidimo po sledećim, bioklastičnim slojevima. Ovi slojevi su sastavljeni u potpunosti od nataloženih kostura morskih životinja, prevashodno diatoma i školjki. Ako bi smo danas želeli da skupimo materijal za ovakav sloj ove veličine, morali bi smo da tokom nekoliko desetina hiljada godina skupljamo sve kosture svih uginulih životinja na celoj planeti. Većina kostura pokazuju tragove predacije: ovo nisu kosti životinja koje su stradale odjednom, već su kosti životinja koje su ubile i pojele druge životinje. Sloj je prepun rupa, tunela, i drugih tragova bioturbacije.

Sledi period ponovnog povlačenja mora: nekoliko organskih slojeva (takodje nastalih od ostataka životinja). Naizmenično dolomiti, naslage soli, gipsa, anhidrita, i potaše. Metrima debele naslage školjaka i drugih morskih beskičmenjaka koje su rasle na obali dok se ta obala polako povlačila. Ovaj sloj nam govori da se more potpuno povuklo bar na nekoliko desetina hiljada godina: anhidriti i naslage soli mogu nastati samo kroz isparavanje vode, što je naravno nemoguće u toku potopa.

Iznad ovoga je sloj u kome je došlo do komplikacije. Naime, more se opet privremeno vratilo i potopilo oblast. Kosti uginulih životinja i naslage diatoma, mikroskopskih životinja koje čine veliki deo planktona, su se polako slegale na dno i okamenile u karbonatne stene od oko sto metara debljine. Za ovo bi bilo potrebno više miliona godina: svi diatomi iz mora tokom više stotinahiljada godina, čak i ako bi se svi skupili i nataložili odjednom, ne bi mogli da proizvedu ovakav sloj. Ali nakon ovoga, more se (po ko zna koji put) povuklo, i površina je bila izložena eroziji kroz sunce i vetar, što znači da je bila na površini tokom veoma dugog perioda vremena.

Preko prethodnog sloja se nalazi sloj sastavljen od naslaga koje ukazuju na polupustinjsku sredinu. Posebnu su interesantne višemetarske naslage stromatolita, bakterijskih kolonija koje rastu par milimetara godisnje. Nizovi ovakvih naslaga koje rastu jedna iznad druge nam pokazuju da je minimalna starost samo ovog sloja (koji je rastao polako iznad svih prethodnih) nekoliko desetina hiljada godina. Stvarna starost je, naravno, mnogo veća, s obzirom da stromatoliti ne rastu uvek savršeno.

Iznad toga su slojevi kaliči, guste karbonatne supstance koja sadrži veliki deo ostataka kostura živih organizama. Kaliči nastaje tako što veoma suvi slojevi polako povlače mineralizovanu vodu iz vlažnijih slojeva; voda zatim isparava i ostavlja naslage minerala. Za stvaranje kaliči, otud, neophodni su izrazito suvi i topli uslovi – kaliči danas nastaje i prekriva velike površine u Arizoni i Teksasu, na primer. Sledeći sloj je opet šejl, kamen sastavljen od sitnihi zrnaca nataloženih pod vodom. Znači, pustinja je opet postala potopljena mirnom i dubokom vodom.

Iznad toga je opet šejl, ali sa ogromnom količinom organskih taloga. Ovakvi slojevi se formiraju u anoksicnoj sredini (tj. u nedostatku kiseonika), i isključivo pod vodom. Anoksičnost nam pokazuje da se radilo o veoma dubokoj i veoma mirnoj vodi.

Krinoide
Krinoide su bile veoma zastupljene u morima širom sveta u toku ovog perioda, i po svim kontinentima se mogu naći ogromne oblasti kamena nastalog od njihovih kostura. Naslage iz Severne Dakote, same po sebi, zahtevaju četrdeset hiljada kubnih kilometara ovakvih kostura. Naslage iz celog sveta zahtevaju mnogo više: da bi se svetske naslage krinoida formirale odjednom bilo bi potrebno da cela planeta bude prekrivena sa više metara krinoida koje su sve istovremeno uginule, sve bile poredjane na ogromne gomile, i zatim kompresovane u slojeve kakve vidimo danas.

Sledeći sloj varira u debljini, uglavnom nekoliko stotina metara, i sastavljen je od naslaga sedimentnog kamena koji se uglavnom sastoji od kostura raznih vrsta krinoida (životinja sličnih morskim zvezdama). Ukupno, ovaj sloj je veličine nekih četrdeset hiljada kubnih kilometara. Drugim rečima, za njegovo stvaranje bi bilo potrebno da cela planeta bude prekrivena krinoidama (doslovno cela planeta, svaki kvadratni santimetar), i to debljinom od nekoliko životinja jedna iznad druge, i da zatim svi njihovi kosturi budu skupljeni na jedno mesto. Realno gledajući, očigledno se radi o naslagama formiranim sporim taloženjem kostura tokom više miliona godina.

Iznad ovoga su naizmenični slojevi naslaga algalnog dolomita (sa tragovima povremenog susenja), i naslage peska. U ovom sloju, oblast je podeljena na dva dela. Jedan deo sloja je morski, jedan je suvo tlo, i jasno se vidi obala sa tragovima erozije kroz plimu i oseku. Znači, iznad svih prethodno navedenih slojeva je postojala morska obala, koja je bila izložena obalskim procesima tokom veoma dugog perioda vremena.

Sve ovo je prekriveno slojevima sušenog dolomita (sa pukotinama od sušenja), i dva sloja anhidrita (koji, podsetimo se, mogu nastati samo u nedostatku vode). Povremeno se nailazi na oblasti pečanika koji je rasporedjen u standardnom obliku pustinjskih dina. Masivne količine fosila brahiopoda, gastropoda, mekušaca, riba, i krinoida. Ovaj sloj se sastoji od minerala koji nastaju kada morsko tlo odjednom bude izlozeno pustinjskoj sredini – kao što smo videli u prethodnim ciklusima, more se opet povuklo.

Iznad ovoga je sloj šejla, sa debelim naslagama soli (u proseku 45 metara, ukupno devet triliona kubnih metara soli). Ne zaboravite da se ovde radi o oblasti koja zauzima jedan mali deo jednog kontinenta. Kada bi smo danas hteli da napravimo ovakav sloj soli, morali bi smo da isparimo oko 850 kubnih kilometara morske vode, ili 1/14 ukupne kolicine vode u svim okeanima na svetu.

Ova so je prekrivena slojem organskih naslaga stvorenih u hipersalinizovanoj vodi – to jest, vodi koja se vratila i pocela da potapa naslage soli, dok se nije stvorio sloj taloga koji je so ispod sebe zastitio od dalje erozije.

Slede slojevi gipsa, oksidisanog peska, i polupustinjskih i pustinjskih depozita. Povremeni dzepovi soli stvorene kroz isparavanje slanih jezera. Voda se vratila, ali nije ostala. Povremeno bi more potopilo tlo, ali bi se onda povuklo i ostavilo slana jezera da ispare. Vise ovakvih ciklusa se odigralo tokom veoma dugog perioda vremena.

Iznad ovoga se nalazi velika kamena formacija koja pokazuje ponovnu dominaciju mora: prepuna je fosila pelikopoda, ostrakoda, i foraminifera (potpuno nova kombinacija potpuno drugačijih i drastično kompleksnijih vrsta od onih viđenih u prethodnim slojevima). Više slojeva oolitickih naslaga, koje nastaju sporim taloženjem algi (i otud zahtevaju veliku kolicinu vremena, milione godina, za stvaranje svakog pojedinačnog sloja). Povremeno se nalazi na slojeve gipsa, anhidrita i soli: na nekim mestima se more povremeno povlačilo i ostavljalo suvo tlo na duge periode vremena.

Povrh ovoga se oopet nalazi šejl - sitna zrnca, polako nataložena, sa masom fosila životinja koje žive u dubokoj okeanskoj vodi. Belemniti, ostrige, pelikopodi, nema kopnenih životinja uopšte.

Iznad ovoga je sloj priobalnog šejla i peščanika. More se malo povuklo, a malo je postalo plice kroz stalno taloženje naslaga na dnu. Prisutna je gomila fosila dinosaurusa, primitivnih pra-sisara, preistorijskih biljaka. Nema ni traga nijednoj modernoj vrsti sisara ili biljaka – recimo, nema ni jednog lista ili zrna polena koji pripada travama, koje su danas među najrasprostranjenijim biljkama na svetu. Mnogi poslojevi sadrže tragove životinja, kao i rupe, tunele, gnezda... Ovo pokazuje da se ovaj sloj nalazio na površini veoma dugo, dovoljno da su životinje mogle da provedu minimalno nekoliko hiljada generacija živeći na njemu.

Najveći deo oblasti je zatim prekrila ogromna rečna delta. Slojevi slatkovodnih naslaga, rečnih riba, životinja, i biljaka. Povremeno se pojavljuju tanki slojevi vulkanskog peska, koji je padao u vodu i tu se polako taložio. Okamenjavanje odvojenih slojeva vulkanskog peska pokazuje da je voda bila mirna tokom dugih perioda, pošto bi vulkanski slojevi inače bili izmešani sa organskim talozima. Mnogo tragova životinja, erozijom usečenih kanala, korenja drveća...

Iznad toga je jos jedan sloj šejla, sa debelim slojem vulkanskog peska (bentonita) na dnu.

Iznad ovoga je sloj kokolita, sastavljen skoro u potpunosti od kostura malih životinja 3-5 mikrometara u prečniku. Ove životinje žive i rastu u vodi, njihovi kosturi padaju na dno i tamo se polako talože. Veliki deo kamena je sastavljen od fekalnih zrnaca – okamenjenog izmeta raznih životinja koje su živele u vodi, i čiji otpaci su se polako taložili. Ovaj sloj nam pokazuje i varijacije u životnoj sredini: kada su uslovi bili dobri, kokoliti su bili prisutni u velikim količinama, i kamen se sastoji od njihovih kostura. Ali kaa su uslovi povremeno bili loši, kokolita bi bilo malo, i to se vidi u povremenim slojevima šejla koji deli kokolitne stene. Uniformnost ovog sloja preko velikog dela Severne Amerike pokazuje da je ova sredina bila predominantna u celom tom periodu.

Iznad ovoga su slojevi peska i šejla, sa mnogobrojnim ostacima riba. U ovom sloju, recimo, ima dovoljno samo zuba ajkula da bi smo morali par stotina hiljada godina da skupljamo zube svih živih ajkula sa cele planete eda bi smo imali dovoljno materijala za takav sloj. Ceo sloj je bio dugo vremena na površini: prisutne su mnogobrojne rupe i tuneli koje su životinje kopale, kao i tragovi erozije.

Iznad ovoga se nalazi veoma zanimljiv sloj krede. Uglavnom se sastoji od kokolita, ili od ostataka kokolita koje se formiraju od izmeta riba koje jedu kokolite. Ogromna kolicina fosila riba, morskih dinosaurusa, pterodaktila. Zanimljiva stvar je sto analiza slojeva pokazuje varijaciju koja je u skladu sa varijacijama orbite Zemlje (i otud periodima hladanja/zagrevanja) kroz koje je zemlja prolazila u peridu Krede. Preko sto polja bentonita su rasporedjeni na raznim nivoima ovog sloja: povremene vulkanske erupcije su nanosile vulkanski pepeo preko okolnih oblasti; pepeo je zatim bio prekrivan kokolitima, sve do sledeće erupcije.

Ovo prekriva sloj visokoorganskog materijala, skoro u potpunosti fosilizovanog ribljeg izmeta (sa mnogo fosila riba i drugih morskih organizama). Preko cele površine je izliven trideset metara debeo sloj vulkanskog kamena i pepela, iznad čega se ponovo nalazi nekoliko desetina metara naslaga organskog materijala, pa onda opet sloj vulkanskog kamena. Ovo znači da se dogodila vulkanska erupcija koja je prekrila prethodni sloj (i samim tim i sve prethodne); da se nakon erupicije život povratio, i da su se životinje opet hranile i izbacivale otpatke koji su se taložili milionima godina; i da se nakon toga desila još jedna erupcija koja je nanela novi sloj vulkanskog materijala.

Iznad ovoga se nalazi formacija koja se sastoji od peska, šejla, uglja i fosilizovanih kostiju. Ogromne količine fosilozovanih skoljki, sa mnogo dinosaruskih fosila, i mnogo fosila kornjaca i slicnih morskih organizama. Mnogi tragovi rupa i tunela. Većina ostataka životinja pokazuje tragove zuba drugih životinja.

Sledi jedan od najzanimljivijih slojeva. Naslage peska i shale, sa mnogo, mnogo fosila dinosaurusa i flore i faune iz doba Krede. Na vrhu sloja se nalazi tanak sloj (oko 3cm) prepun iridijuma - elementa koji je redak na Zemlji, ali koga ima mnogo u meteoritima. Ovo je trag meteorita koji je unistio dinosauruse, zajedno sa oko 3/4 drugih vrsta na zemlji. Ovo je linija koja deli jedan svet pre udara, sa jednom vrstom zivotinja i biljaka, i svet posle udara, u kome mnogo manji broj zivotinja i biljaka preostaje, i to je jasno vidljivo iz fosilnih ostataka.

Sledi sloj šejla i peščanika. Fosili torbara, šišmiša, ranih kopitara, aligatora, i mnogih drugih. Fosili drveća iz vrsta angiospermi koje su preživele udar, uključujuči i slojeve fosila čitavih stabala. Nekoliko slojeva minerala koji nastaju u močvarnim uslovima, kao i drugi tragovi močvarnog tla.

Sledi formacija sačinjena od tvrde gline, sa fosilima amfibijskih organizama, sisara, ptica, primata, ranih glodara, itd. Ogromna količina biljnih fosila, ukljucujuci i otiske stabala - koji se formiraju tako sto stablo potone u sedimentni sloj, i ima vremena da potpuno istrune pre nego sto sledeci sedimentni sloj bude nataložen (što zahteva duge periode vremena).

Iznad ovoga se nalazi sloj smrvljenog kamena i tragova glečerskog pomeranja, iz poslednjeg ledenog doba.

A povrh svega se nalazi moderno tlo.

* * *

Geološki stubovi se u potpunosti slažu sa modernom evolucijom i geologijom – što nije začuđujuće, s obzirom da su obe nauke dobrim nastale kroz obzervacije i merenja iz takvih stubova. Jasno vidimo kako se svaki sloj taložio iznad svih prethodno postojećih. Kako su na njemu živele i umirale životinje i biljke. Vidimo razvoj života, od najprostijih oblika u najdubljim slojevima, do najmodernijih u današnjim slojevima. Sve se uklapa u jednu sveopštu sliku koja pokazuje kako se Zemlja razvijala paralelno sa živim bićima.

Ovakvi stubovi (ne zaboravimo da je ovo samo jedan od desetina hiljada koje nalazimo širom sveta) predstavljaju seriju neoborivih problema za zastupnike ideje “mlade Zemlje” i sveopšteg Potopa.

Pre svega, tu je činjenica da za sloj koji pokriva jedan mali deo jednog kontinenta zahteva kolicinu organske materije koju ceo svet ne bi mogao da proizvede za par desetina hiljada godina u krajnje idealnim okolnostima. U gornjem spisku se nalazi nekoliko slučajeva za svaki od kojih bi bilo potrebno da cela planeta proizvodi samo jednu vrstu životinja (diatome, ili krinoide, na primer) više stotina hiljada ili miliona godina...samo da bi se stvorili slojevi koje vidimo u jednoj oblasti Severne Amerike. Kada uzmemo u obzir slojeve koji su prisutni svuda u svetu, ideja da se radi o naslagama iz bilo kakvog potopa postaje potpuno besmislena.

Zatim, tu su obzervacije koje ukazuju da je svaki od slojeva bio na površini veoma dugo vremena pre nego što je prekriven sledećim. Životinje su živele i hranile se na njima, ostavljale otpatke, ubijale jedne druge; biljke su rasle, bile zatrpavane poplavama i erupcijama. Jezera su se pretvarala u pustinje, stvarali su se anhidriti i drugi minerali koji ne mogu nastati ispod vode, a povremeno su čitava mora isparavala i ostavljala ogromne naslage soli (koja bi odmah bila rastvorena u slučaju potopa). Ukupno, ne postoji način na koga bi sveopšti potop mogao da proizvede ono što vidimo u geološkom stubu.

Konačno, tu je nedostatak dokaza. Nema nikakvog traga svetskih potopa: svaki geološki stub pokazuje istoriju lokalnog tla, kako se na tom datom mestu smenjivalo more, planine, jezera, reke i pustinje. Uporedno, ovi stubovi nam jasno pokazuju da se nikada nije desilo ništa ni blizu globalnoj poplavi.

Kreacionisti često navode specijalne ili neuobičajene nalaze koji, navodno, “dokazuju da evolucija nije istinita”. Za sve ove nalaze postoji objašnjenje, naravno, i njih ne treba ignorisati. Ali možda bi bilo bolje da se prvo koncentrišemo na uobičajene i svakodnevne nalaze koji van svake sumnje i bezpogovorno dokazuju da kreacionistička teorija o starosti zemlje i nastanku života sasvim sigurno nije istinita.

Evolucija, rasizam i nacizam

Među kreacionstičkim knjigama i tekstovima postoji nekoliko često pominjanih, u kojima se tvrdi nekoliko zanimljivih stvari:

- Čarls Darvin je bio rasista

- evolucija podržava rasizam, pošto tvrdi da su neke rase “više evoluirale” od drugih.

- Hitler je bio veliki poštovalac evolucije, i zbog evolucije je istrebio Jevreje

- socijalni darvinizam je neophodna posledica evolucije

- itd.

Ovi argumenti su, kao i velika većina ostalih, produkt americkih profesionalnih kreacionista, koji svoje knjige i lekcije prodaju americkoj publici (koja je prilicno loše obrazovana po pitanju ne-američke istorije). Na žalost, iako bi ljudi sa našeg jezičkog područja trebalo da znaju bolje, ovi argumenti su se proširili i kod nas do tačke na kojoj je neophodno obraditi ih i pokazati do koje mere se oni ne slažu sa istinom.

Prvi problem sa idejom da je evolucija rasistička možemo videti jednostavnim pogledom na istoriju: kada i gde je rasizam bio u zenitu?

Darvinova knjiga “Poreklo vrsta” je objavljena 1859. godine.

Više od dva veka pre nego što je teorija evolucije nastala, prvi crni robovi su dovedeni u Ameriku; institucija ropstva je duboko ustaljena u američkom jugu. Najveći deo sveta je već stotinama godina pod čizmom kolonijalnih sila, koje smatraju svakoga čija boja kože nije bela “inferiornim”. Tokom celog ovog perioda, svi Evropljani su bili kreacionisti – ubeđeni vernici da je Bog stvorio zemlju i ljude upravo onako kako je opisano u Knjizi Postanja.

Tvrditi da je teorija evolucije uzrok rasizmu je kao kada bi neko tvrdio da je Ajnštajnova teorija relativiteta (otkrivena i objavljena 1905.) odgovorna za pad Rimskog Carstva.

Ali odgovor na ovaj argument nije baš tako jednostavan. Kreacionisti imaju veoma dobar razlog zbog koga odgovornost pokušavaju da prebace na teoriju evolucije: sakrivanje kreacionističkog uticaja u tom periodu.

Pogledajmo istoriju malo dublje...

I – Evolucija, kreacionizam i rasizam

Teorije superiornosti nacije prate ljudsku rasu od samog njenog početka. U mitovima i pričama mnogih naroda se mogu naći tvrdnje o posebnom položaju date nacije u poređenju sa njenim susedima i drugim narodima. Grci i Rimljani su sve druge narode, bez obzira na boju kože, nazivali “varvarima”. Kineska država je vekovima u zvaničnim dokumentima deklarisala superiornost Kineske rase nad svim drugima. Primera ima skooro isto onoliko koliko i naroda na svetu.

Ali pravi rasizam, u kome se ljudska rasa delila na “više” i “niže” oblike, došao je do punog izražaja tek u doba kolonijalizma, kada su evropski narodi porobili najveći deo sveta i počeli da koriste domoroce kao jeftinu radnu snagu, oduzimajući im zemlju, imovinu, pa i same živote.

Da bi opravdali to ponašanje pred svetom, kolonizatori su razvili teoriju superiornosti: dok su se evropske nacije tehnološki razvile i osvojile okeane, plemena Amerike, Australazije i većeg dela Afrike su ostala na nivou primitivnog gvozdenog ili čak kamenog doba. Prema tome, govorili su kolonizatori, očigledno je da su druge rase inferiorne; Evropljani imaju dužnost da im pomognu da postanu civlilizovani, koliko je to već moguće. U ime ove ideje, veliki deo sveta je vekovima patio pod evropskim kolonijalnim silama.

Na žalost, mnogi hrišćanski religiozni autoriteti su se ubrzo priključili ovoj interpretaciji tvrdeći da Bog i Biblija daju pravo Evropljanima da porobe ostatak sveta. Prvi (navodno biblijski) razlog dat za evropsku superiornost je “Prokletstvo Hamovo”. Ham je, po Bibliji, bio jedan od trojice Nojevih sinova, koji je pocinio strašan greh: video je svog oca golog:

(Prva Knjiga Mojsijeva, poglavlje 9)
20. A Noje poče raditi zemlju i posadi vinograd.
21. I napiv se vina opi se, i otkri se nasred šatora svojega.
22. A Ham, otac Hanancima, vidje golotinju oca svojega, i kaza obojici braće svoje na polju.
23. A Sim i Jafet uzeše haljinu, i ogrnuše je obojica na ramena svoja, i idući natraške pokriše njom golotinju oca svojega, licem natrag okrenuvši se da ne vide golotinje oca svojega.
24. A kada se Noje probudi od vina, dozna šta mu je učinio mlađi sin,
25. I reče: proklet da je Hanan, i da bude sluga slugama braće svoje!
26. I još reče: blagosloven da je Gospod Bog Simov, i Hanan da mu bude sluga!
27. Bog da raširi Jafeta da živi u šatorima Simovijem, a Hanan da im bude sluga!

Ovo prokletstvo naizgled nema nikakve veze sa rasom; ali srednjovekovni teolozi su našli još jedan stih u sledećem poglavlju.

(Prva Knjiga Mojsijeva, poglavlje 10, spis naroda)
6. A sinovi Hamovi: Hus i Mesrain, Fud i Hanan.

Hus, jevrejski Kuš, je ime koje znači “crni”. U srednjem veku, teolozi su ovu reč interpretirali da znači “ocrnjen grehom”. Nešto kasnije, u kolonijalno doba, ova reč uzima doslovno značenje: crna koža.

Na osnovu ovog argumenta, najveći deo hrišćanskih teologa kolonijalnog doba je podržavao ropstvo “nižih rasa”: po njihovoj interpretaciji Biblije, ljudi crne kože su još u Nojevo doba bili prokleti da budu sluge potomcima Sima i Jafeta (grupa u koju spadaju, između ostalog, i Evropljani). Ovaj stav se u Evropi počeo menjati tek krajem osamnaestog i početkom devetnaestog veka, kada su mnogi hrišćanski teolozi i sveštenici postali protivnici rasizma i ropstva.

Ovaj teološki argument, na žalost, nije nestao u moderno doba. Američki Kju Kluks Klan i danas koristi ovaj argument kao “dokaz” da su belci superiorni svim drugim rasama. U toku devedesetih godina prošlog veka, on se ponovo pojavio u Ruandi, gde je postao jedan od razloga podele i genocida. Za više informacija o ovome, pogledajte ovaj link.

Na jugu Sjedinjenih Američkih Država, gde je institucija crnog ropstva počela još 1619. godine, hrišćanski teolozi su dodavali i druge argumente u podršku ropstva. Na primer, Jevanđelje po Luki 12:47 (sluga koji ne sluša gospodara će dobiti batine), poslanicu Efescima 6:5, prvu Timotiju 6:1, itd.

Bio je potreban krvav građanski rat pre nego što je institucija ropstva u Americi ukinuta. Ovaj rat je počeo 1861 godine, dve godine nakon objavljivanja Teorije evolucije. Američki jug je ostao dominantno rasistički nastrojen sve do polovine dvadesetog veka, a i dan danas je centar rasističkih ideja i pokreta “bele moći” (white power). Možemo sa ironijom primetiti da je ova oblast takođe i centar američkih kreacionista, od kojih dolazi i argument o rasizmu evolucije...

II – Hitler, Darvin i evolucija

“Darvin je bio rasista, a Hitler je podržavao njegovu teoriju. Na ovome možete da vidite koliko je teorija evolucije loša i zla”. Ovaj čest kreacionistički stav (koga je popularizovao Henri Moris, a koji je do danas doveo do štampanja čitavih kreacionističkih knjiga na temu Hitlera i evolucije) sadrži u sebi dve konkretne i netačne tvrdnje, te jednu duboku logičku grešku.

Prva netačna tvrdnja je da je Darvin bio rasista. Glavni dokaz Darvinovog rasizma za kreacioniste je taj da on u svojim knjigama narode Afrike, Južne Amerike i Australazije često naziva “divljaci”. U Darvinovo vreme, ovakvi izrazi su bili ustaljeni u društvu, i korišćeni u svim vrstama literature. Teško je naći knjigu iz tog perioda, od bilo kog autora, koja ne koristi slične izraze (kreacionističke knjige iz tog perioda su mnogo gore).

Drugi često pominjani “dokaz” je to što se na više mesta u knjizi “Poreklo vrsta” pominje potiskivanje manje sposobnih rasa od strane više razvijenih. Harun Jahi tekst “Mračna strana Darvinizma”, recimo, tvrdi:

"Potrebno je napomenuti da je ove zaključke Darvin iznio u knjizi “Porijeklo vrsta” – dio: “Favorabilne rase putem zaštite u prirodnoj selekciji i borbi za opstanak”. Favorabilna rasa, prema Darwinu, je bijeli evropski čovjek. A afričke i azijske rase su zaostale u borbi za život. Kao što se da zaključiti Darwin je bio pravi rasista (smatrao je da je bijeli evropski čovjek superiorniji od ostalih rasa i da će ih vremenom porobiti i uništiti), a njegova teorija evolucije je bila pseudonaučni temelj rasizma."

Iole pažljivije čitanje knjige, međutim, je dovoljno da se jasno vidi da Darvin uopšte ne govori o ljudima: on je koristio reč “rasa” da označi varijacije unutar vrsta životinja, i na selekciju koja upravlja njihovim preživljavanjem. Nigde se ne pominje istrebljenje ili porobljavanje drugih ljudskih rasa.

Šta zaista znamo o Darvinovom stavu o rasi?

Darvin je najveći deo opažanja koja su dovela do razvitka Teorije evolucije napravio u toku putovanja do Galapagosa. Ovo putovanje se, međutim, zamalo završilo katastrofom: Darvin je bio u konstantnoj svađi sa kapetanom, i skoro je bio izbačen sa broda. Zašto? Kapetan je bio veliki rasista, i podržavao je trgovinu crnim robljem. Darvin je bio abolicionista, borac protiv ropstva, i nije hteo da sluša i trpi kapetanove rasističke komentare.

Na ostrvima Galapagos nema ljudskih naselja. U toku svog velikog putovanja, Darvin je sreo domoroce samo na jednom mestu, u toku prolaska i posete Ognjenoj Zemlji (Tiera del Fuego), na najjužnijem kraju Južne Amerike. U toku te posete, siromaštvo domorodaca ga je toliko pogodilo da je do kraja života davao značajne količine novca misionarima u tim predelima, za gradnju kuća, kupovinu lekova i hrane, te druge oblike pomoći lokalnom narodu. Toliko o rasizmu.

U slučaju Hitlera, stvari su još gore za kreacioniste. Hitler se, u opravdanju genocida nad Jevrejima i drugim narodima, nikada nije pozivao na evoluciju – naprotiv, on se pozivao na ideju božanskog prava, i kreacionističke ideje o stvaranju čoveka. U svojoj knjizi Mein Kampf (Moja Borba) kaže (strana 65 englesko izdanje Houghton Mifflin, 1943):

"Otud ja danas verujem da radim u skladu sa voljom Svemogućeg Stvoritelja: braneći sebe od Jevrejina, ja se borim za rad Božji."

strana 214:

"Moramo se boriti da osiguramo opstanak i množenje naše naše rase [...] da bi naš narod mogao da postigne sudbinu koju mu je odredio stvoritelj sveta."

i malo kasnije, na strani 383:

"Podrivanje postojanja ljudske kulture kroz uništenje njenih nosilaca je u očima narodne filozofije najgori mogući zločin. Svako ko se usuđuje da napadne najvišu sliku Gospoda Boga huli protiv dobromislećeg Stvoritelja ovog čuda i doprinosi isterivanju iz Raja."

Prilično je jasno da je Hitler, gle čuda, verovao da je Bog stvorio svet.

Dakle, istina je dijametralno suprotna kreacionističkim tvrdnjama. Ali, na početku ovog poglavlja, pomenuli smo da postoji dublji problem. O čemu je reč?

Da li Hitlerove reči, u kojima se jasno vidi da on veruje u Stvaranje i Stvoritelja, znače da sada neko može da kaže “svi kreacionisti i vernici su isto što i Hitler”? Ili, sa druge strane, ako nađemo neki citat u kome Hitler kaže “dva plus dva je četiri”; da li to znači da dva i dva nije četiri?

Najveći problem sa ovakvim argumentima je što se od čitaoca traži da ignoriše činjenice i da zaključak pravi na osnovu emocija. Čak i da je Darvin bio rasista, i da je Hitler bio veliki evolucionista, to ne znači ništa što se nauke tiče. Tvrditi da je Teorija evolucije zla zato što je Hitler verovao u nju je kao kada bi smo tvrdili da je Atomska teorija zla zato što je Hitler verovao u nju.

Činjenice o svetu se ne menjaju u skladu sa time ko u njih veruje ili ne veruje. Za njihovu istinitost nije bitno da li je onaj koji ih je otkrio bio dobar ili loš čovek. Ako najgori čovek na svetu kaže da su dva i dva četiri, on govori istinu; ako najbolji čovek na svetu kaže da su dva i dva pet, on laže.

Teorija evolucije je prihvaćena danas ne zato što naučnici poštuju Darvina. Ona stoji na osnovu dokaza, nađenih i viđenih u svetu koji nas okružuje.

III – Socijalni darvinizam

Mada prethodno navedeni argumenti nisu tačni, to, na žalost, nije kraj priče. Grupa filozofa je krajem devetnaestog i početkom dvadesetog veka započela pokret zasnovan na izvrtanju značenja Teorije evolucije, poznat kao Socijalni Darvinizam. Pripadnici ovog pokreta su teoriju evolucije koristili kao opravdanje za potlačivanje “nižih rasa”, ili za direktne zločine – eutanazija ili sterilizacija mentalno obolelih i retardiranih, uvođenje socijalnih razlika u skladu sa rasnim osobinama, te mnoge slične jezive stvari.

Kreacionisti se danas u svojim tekstovima često pozivaju na socijalne darviniste, i kažu “evo, ovi ljudi su u ime evolucije uradili sve te zle stvari, to je dokaz da je evolucija zla.”

Problem sa ovim argumentom je očigledan: naučna teorija, ili bilo koja filozofija, se ne može smatrati odgovornom ako je neko zloupotrebi. U suprotnom, dovoljno je uzeti primere kao što su inkvizicija ili krstaški ratovi, pa reći “eto koliko je zla Hrišćanstvo nanelo, to je dokaz da je ono zlo”.

Možemo dati i direktniji primer. U južnoj Kini, godine 1836, hrišćanski misionar Stivens je dao prevode delova Biblije mladom Kinezu po imenu Hong Huošju. Nakon puta kući u svoje rodno selo, Hong se razboleo, i u toku bolesti imao viziju; u viziji je razgovarao sa Bogom, koji mu je rekao da je on Isusov mlađi brat. Na osnovu ove vizije i inspiracije Biblijskih tekstova, on menja svoje ime u Hong Šjukvan, postaje hrišćanski propovednik i organizuje masovnu pobunu protiv pretežno konfučjanske kineske države.

Hongov pokušaj da stvori “Taiping Nebesko Carstvo” do dana današnjeg stoji kao jedan od najkrvavijih ratova u istoriji čovečanstva. U toku Hongove vladavine terora je izginulo između trideset i pedeset miliona ljudi – broj stradalih koji se može uporediti sa celokupnim brojem žrtava u Drugom svetskom ratu.

Hong je upotrebio hrišćansku religiju da proizvede neverovatnu količinu smrti, uništenja i patnje. Da li ovo znači da je Hrišćanstvo zlo, i da ga treba što pre zaboraviti? Ili možda znači da je Hong od hrišćanske filozofije napravio perverziju?

Isto važi za socijalne darviniste, sa dodatnom napomenom da se ovde radi i o naučnoj perverziji. Teorija evolucije je biološka teorija, koja govori o razvitku života na zemlji. Socijalni darvinisti su pokušali da od biološke teorije teorije stvore društvenu i moralnu filozofiju, ignorišući činjenicu da je priroda amoralna, dok ljudi to nisu.

IV – Moderna evolucija i rasizam

Kreacionistički tekstovi o rasizmu su puni priča o Darvinovom rasizmu, Hitlerovom evolucionizmu, i eksperimentima socijalnih darvinista. Nedostaje samo jedan mali detalj: poslednjih pedeset godina razvoja biologije.

U toku zadnjih pedeset godina, biolozi koji izučavaju evoluciju čovečanstva su pokazali da pojam rase nema biološko značenje. Genetske razlike su male i ne prate rasne granice - često ima manje razlike između rasa nego između različitih nacija unutar iste rase.

Razvoj ekologije i epidemiologije je takođe pokazao još jednu veoma značajnu stvar: raznovrsnost je od ključne važnosti za preživljavanje vrste. Što je manja genetska raznovrsnost vrste, veće su šanse da će se pojaviti nešto (bolest, parazit, promena u životnoj sredini) što će dovesti do njenog izumiranja.

Mada su razlozi za ovo kompleksni sa genetske tačke gledišta, osnovna ideja se može lako intuitivno razumeti. Ako se jedan čovek razboli i umre od neke bolesti, drugi čovek sa drugačijim genima će možda biti otporniji, pa se ili neće razboleti ili bar neće umreti. Ako su svi ljudi isti, sa veoma sličnim genima, dovoljna je jedna bolest ili jedan parazit da uništi čitavu ljudsku rasu. Ali ako postoji razlika među ljudima, ako svako od nas nosi različite gene (što podrazumeva da ćemo svi i izgledati drugačije jedni od drugih), onda imamo dobru šansu da preživimo bezmalo sve što bi nas moglo pogoditi.

Primer koji ovo jako lepo pokazuje je grip (takozvani “Španski grip”) koji je pogodio svet 1918. U toku ove epidemije virus se proširio na doslovno sve ljude na svetu; tragovi bolesti su nađeni svuda, do najizolovanijih ostrva u Pacifiku. Procenjuje se da je oko sto miliona ljudi umrlo u toku te zime širom sveta; Među mrtvima je, neshvatljivo lekarima tog doba, bilo mnogo mladih ljudi, u punoj životnoj snazi.

Šta se dogodilo? Genetska kombinacija nekih ljudi je reagovala na grip na takav način da bi imuni sistem, u pokušaju da ukloni virus, sam uništio sopstvena pluća. Mlade ljude sa tom genetskom kombinacijom je ubijao njihov sopstveni snažni imuni sistem. Smatra se da su doslovno svi ljudi čija genetika je bila podložna infekciji umrli u toku ove epidemije.

Da su svi ljudi na svetu tada imali te iste gene – da su svi ljudi “jedna rasa”, sa istim osobinama, onako kako je Hitler to zamišljao – grip bi pobio sve ljude na svetu. Niko ne bi preživeo. Otud, sa tačke gledišta moderne evolucije, rasizam nije samo socijalno zlo, već i direktna opasnost za opstanak ljudske rase.

Evolucija oka i spontanost evolucije

1. Da li evolucija ima cilj?

„Samo jedan primer (a ima ih bezbroj): čovečje oko se bez ikakvog cilja spontano pretvorilo u najsavršeniji optički instrument, bez koga bi čovekov život bio nezamisliv?”

Ovo pitanje mi je bilo postavljeno u okviru diskusije na temu „da li evolucija ima cilj.“ I ovo je dobro pitanje: bez relativno dubokog znanja o mehanizmima evolucije, zaista moze izgledati zbunjujuće kako kompleksni sistemi mogu nastati bez prvobitnog plana. Ali činjenice su činjenice – evolucija se, po svim dokazima koje imamo, zaista kreće potpuno spontano, proizvodeći adaptacije prema trenutnim potrebama, i bez dugoročnih ciljeva.

Mozemo, do određene tačke, da upotrebimo analogiju sa saobraćajnom mapom Evrope. Sve te pruge, svi ti putevi , aerodromi… i svi automobili, vozovi, avioni...koji prevoze sve te ljude okolo. Dovoljno je pogledati mapu i videti da je u pitanju veoma, veoma komplikovana mreža. I ova mreža funkcioniše, mada ima i značajne probleme na mnogim mestima.

I praktično svi veći problemi polaze iz istog izvora: ova mreža nije nastala planirano. Oh, svakako, danas se putevi i pruge veoma pažljivo planiraju. Ali ovo planiranje je počelo tek nedavno.

Kada su ljudi prvi put izgradili kuću na mestu na kome se danas nalazi Beč, nisu planirali puteve za vozila za koja nisu znali da će jednog dana postojati – nije bilo razmišljanja "ok, ovde će jednog dana biti autoput koji će povezivati naš budući grad sa budućim gradom Minhenom, odakle će drugi auto-put voditi dalje na sever; sa druge strane će biti autoput na jug, tamo u onoj dolini ćemo izgraditi aerodrom..."

U stvarnosti, ljudi su gradili i zidali ono sto im je u tom datom trenutku bilo potrebno. Današnji inženjeri moraju da grade moderne puteve i aerodrome pored, preko, i oko postojećih kuća, naselja, starih puteva i tvrđava... Njihov posao bi bio mnogo lakši da su stari Evropljani planirali svoje gradove kao što mi planiramo moderna naselja danas.

Ipak, mreža funkcioniše – ne savršeno, ali dovoljno dobro da obavi posao u većini slučajeva. I mada možemo da sanjamo kako bi bilo da je mreža drugačija ili bolje od početka uređena, nemamo izbora, ona je takva kakva je.

Saobraćajna mreža Evrope je, u veoma stvarnom smislu te reči, evoluirala u svoj današnji oblik.

I ljudsko oko je evoluiralo u svoj današnji oblik, kroz veoma slične procese, i danas u sebi sadrži veoma slične probleme – pošto evolucija nije planirala unapred, već je prosto u svakom trenutku adaptirala ono što je već postojalo tako da postane malčice bolje... Ali pogledajmo prvo ovaj proces detaljnije.

2. Evolucija oka

Evolucija oka počinje od jednog molekula: rodopsina.

Ljudi koji ne poznaju biologiju često misle da je u evoluciji oka "najteži" deo stvaranje makroskopskih (vidljivih) struktura – zenice, mišića, rožnjače... Ali, u stvari, najduži i najkompleksniji deo razvoja oka je bila evolucija ovog jednog molekula. Evoluciji je bilo potrebno oko dve milijarde godina da proizvede rodopsin; proizvodnja svih ostalih struktura oka je trajala samo dve stotine hiljada do dva miliona godina, tj. između deset hiljada i hiljadu puta kraće!

Rodopsin je protein koji se nalazi u ćelijskoj membrani, i koji vezuje molekul supstance poznate kao retinal. Kada je retinal izložen svetlosti, on apsorbuje energiju, i menja svoju unutrašnju strukturu. Ovo samo po sebi nije neobično – isti efekat se može videti kod desetina hiljada drugih molekula. Ono što je specifično za rodopsin je da promena u strukturi retinala dovodi do promene u strukturi rodopsina, što proizvodi signal u okviru ćelije. Jednako važno, ovaj sistem se može povratiti nazad u početno stanje kroz malo ulaganje energije.

A.Struktura rodopsina.B.Hemijska struktura rodopsina.C.Atomski pogled na rodopsin.D.Molekularna povrsina rodopsina.

Rodopsin je, nakon svog prvobitnog nastanka, posluzio kao osnova za evoluciju ogromne grupe proteina. U ljudskom oku se danas ne nalazi originalni bakterijski rodopsin, vec njegovi evolutivni rođaci iz "opsin" familije. Takođe, rodopsin je postao toliko centralan signalni molekul da su signalni putevi eukariota postali nerazdvojivo vezani za njega: danas signali među ćelijama, ukljucujuci tu i signale među nervnim ćelijama u mozgu, putuju uglavnom preko takozvanih "G-protein receptora", koji su evoluirali od rodopsina.

Rodopsin je nastao u doba kada su na svetu postojali samo jednoćelijski organizmi. Ovi prvobitni organizmi su koristili rodopsin u svojoj ćelijskoj membrani kao signal na osnovu koga su mogli da odrede sa koje strane dolazi svetlost - veoma važna stvar u vodi, gde je bez vida jako teško znati u kom pravcu se nalazi površina (i kiseonik) a u kom pravcu dubina (i smrt).

Čulo vida, otud, počinje od slabašnog osećaja za pravac svetlosti.

Kod prvih višećelijskih životinja, pa i kod nekih prostih višećelijskih životinja danas, vidimo istu stvar: rodopsini su prisutni svuda u ćelijskim membranama, i jedino što životinja može da "zna" jeste sa koje strane dolazi svetlost.

Sledi specijalizacija. Pojedinačne ćelije u okviru višećelijskog organizma počinju da proizvode više rodopsina nego druge (ovo je veoma jednostavna regulatorna mutacija). Efekt je isti, pošto koncentrisani signali iz pojedinačnih ćelija imaju isti efekt kao i šuma slabijih signala iz mnogo ćelija u istoj oblasti. Prednost je što ostale ćelije više ne moraju da troše energiju na proizvodnju i održavanje rodopsina, i mogu da evoluiraju po putevima koji su nekompatibilni sa tom svrhom.

Sledi agregacija, proizvedena kroz mutaciju koja izaziva grupisanje ćelija iste vrste (slična vrsta mutacija dovodi do, na primer, mladeža na koži ljudi). Ova grupa fotosenzitivnih ćelija je prvo funkcionalno oko. Naime, uz pomoć ove grupice ćelija, životinja pored pravca svetlosti sada može da razazna i senke, i njihovo kretanje - mada veoma nejasno i mutno.

Ipak, i mutan i nejasan vid je bolji od nedostatka ikakvog vida.

Od ovog trenutka, kada nastane ova osnovna struktura, razvoj ostatka oka je munjevit. I to ne samo oka kicmenjaka – oči naraznoraznijih vrsta i redova životinja (od insekata do čoveka) je počeo od iste grupe ćelija.

Ali koncetrišimo se ovde na evoluciju ljudskog oka, koju možemo ilustrovati na sledeći način:

Svaki stadijum predstavlja situaciju koja je rekonstruisana iz fosila, ali takođe i postoji u mnogim živim organizmima danas.

Počinjemo od prethodno objašnjene grupe fotoosetljivih ćelija na površini kože. Svaka mutacija (a ovo su veoma jednostavne i česte mutacije) koja izaziva zakrivljenje površine na kojoj su prisutni fotoreceptori, dovodi do "izoštravanja" primitivnog vida: senke koje organizam može da razazna postaju oštrije.

Ciklus mutacija koje korak po korak dovode do sve većeg zakrivljenja (i samim time sve oštrijeg i oštrijeg razaznavanja senki) na kraju vodi do "kamernog oka", u kome mala rupica vodi u šupljinu ispunjenu vodom, na čijem kraju se nalaze fotoreceptori. U ovom stadijumu, životinja može jasno da vidi granice predmeta, pojedinačne linije, i da razlikuje predmete koji se nalaze na različitim daljinama.

Sledi mutacija koja dovodi do spajanja kože ispred rupice. Mada ovo malo ometa pogled - jer sada svetlost mora da prođe kroz dva sloja ćelija da bi ušla u kamerno oko - ima i ogromnu prednost u tome što vid više ne zavisi od okoline. Ma kakav bio sastav vode u kome se organizam nalazi, pošto unutrašnjost oka više nije povezana sa vodom izvan organizma, vid ostaje isti.

I ovo postaje još veća prednost sa sledećim mutacijama: koji proteini i supstance bivaju izlučeni u šupljinu oka? Ako supstance izlučene u šupljinu daju tečnosti dobar refraktivni indeks, organizam dobija neuporedivo oštriji i jasniji vid. Dodatne mutacije vode do lučenja drugih proteina ispod ovog proto-sočiva.

Današnji primeri prelaznih očiju
Opisane stadijume u evoluciji oka možemo videti na mnogim današnjim organizmima. Ovo nam omogućava da pratimo razvoj gena koji omogućavaju različite "nivoe" očiju, i da jasno vidimo put i pravac ovog razvoja.
Od mnogih konkretnih primera, možemo izdvojiti neke od poznatijih. Recimo, Euglena i mnogi drugi jednoćelijski organizmi imaju grupisane molekule za detekciju svetlosti. Planarijumi imaju primitivne udubljene grupice ćelija koje služe kao oči. Među meduzama postoji čitav spektar, od difuznih ćelija do veoma komplikovanih očiju (recimo, Cladonema ima veoma kompleksne oči; ali ono što je zanimljivo je da meduze nemaju mozak, već signali iz očiju idu direktno u mišićne ćelije!).
Među kičmenjacima, Agnatha (hagfish) su kičmenjaci koji i dalje imaju primitivan oblik u kome postoji samo parče kože osetljivo na svetlost. Sledeći korak, "kamerno oko", imamo u fosilima mnogih kičmenjaka, a od živih organizama ga danas i dalje poseduje recimo Nautilus. Primitivnu proto-retinu imamo kod zmijuljice (lamprey), pa onda osnovno moderno kičmenjačko oko već kod daljih riba.

Na kraju imamo niz specijalizacija epitelijalnog tkiva. Ispupčenje gornjeg sloja epitelijalnog tkiva dodaje fokus. Razvoj sitnih mišića (sveprisutnih u epitelijumu) u krupnije, koji mogu da utiču na oblik sočiva, daje organizmu sposobnost da kontroliše daljinu fokusne tačke. Jačanje drugog skupa mišića dovodi do sposobnosti da se kontroliše veličina otvora oka, što omogućava kontrolu nivoa svetlosti koji prodire u oko.

Svaka od ovih mutacija je mala, i tek akumulacijom nekoliko desetina nastaju vidljive strukture - ali svaka pojedinačno malo poboljšava vid. Ali što je još zanimljivije – mi ne samo da znamo koje mutacije su potrebne da bi se ovakav razvoj desio, već na osnovu merenja iz prirode znamo kolika je verovatnoća da se svaka od tih mutacija dogodi! Kada uzmemo u obzir verovatnoću svake pojedinačne mutacije potrebne za izgradnju oka, koliku prednost to daje organizmu, i koliko ta prednost utiče na broj preživelih potomaka, možemo tačno matematički izračunati koliko generacija je potrebno za razvoj strukture ljudskog oka.

Odgovor je iznenađujući: 200,000 do 350,000 generacija, u veoma lošem slučaju. Znači, uzmajući posebno spor način na koji kompleksno oko može evolucijom nastati od prostog sloja fotoreceptora, potrebno je manje od pola miliona godina za ceo proces (setimo se, za većinu organizama jedna generacija traje oko godinu dana).

3. Šta sa nervima?

Neko se može zapitati: "ok, znači oko se brzo može razviti evolucijom, ali šta sa mozgom i nervnim sistemom potrebnim za čulo vida"?

Ovo je dobro pitanje, ali polazi iz veoma česte miskoncepcije o prirodi nerava. Često se, naime sreće mišljenje da je nervni sistem planiran, ili "izgrađen" tako da kontroliše organizam. Na konkretnom primeru, ljudi koji ovako zamišljaju razvoj nervnog sistema misle da postoji mišić, da postoji nerv koji kontrolise taj mišić, i da postoji oblast mozga koja kontroliše taj određeni mišić, i da je sve to nekako "zapisano u DNK".

Ali ova slika je potpuno netacna.

Najveći deo - čak, možemo reći, preko 90% - strukture ljudskog nervnog sistema kakav postoji kod novorođene bebe nije ni u kom obliku određen u ljudskim genima!

Ono sto se događa je mnogo zanimljivije. Naime, organizam proizvodi u početku mnogo više nervnih ćelija nego što je potrebno - i onda uništava one koje ne nađu sebi posao.

Na primer: u mozgu se proizvodi i do deset puta više ćelija nego što je potrebno da se kontrolišu svi mišići u telu. Ti nervi rastu prema kičmi, grupisani samo u najopštijem značenju te reči, gde se sreću sa isto tako prevelikim brojem motornih nerava (nervnih ćelija koje uspostavljaju kontakt sa ćelijama mišića). Motorni nervi rastu kroz telo kao žice koje se izdužuju, i "traže" mišiće. Neki motorni nervi nađu mišić, urastu u njega, i počnu da ga kontrolišu. Nervi u mozgu koji su povezani sa tim mišićem se povezuju samo sa malim brojem drugih nerava u mozgu, u početku.

Kasnije, kada organizam počne svoj život i počne da se kreće, nervi u mozgu će praviti ogroman broj novih veza sa drugim nervima, u skladu sa događajima kroz koje organizam prolazi. Bebe ne znaju da hodaju: moraju to da nauče, i ovo učenje nije ništa drugo do proizvodnje novih veza između nerava u mozgu. Sami nervi u početku "ne znaju" čak ni koji mišić kontrolišu - tek kroz aktivnost beba otkriva koji nerv je povezan sa kojim mišićem (u figurativnom, biološkom smislu), i uči koji nerv treba da "okine" u kom trenutku da bi se stvorio koordinisani pokret. Za ovo je potrebno mnogo vremena i rada; deca ostaju nespretna sve do tinejdžerskih godina.

Ali šta se događa sa onim nervima koji nikada ne nađu mišić? Većina prosto umre - izvrši celularno samoubistvo nakon što određena količina vremena prođe u neuspešnoj potrazi.

Sa čulnim ćelijama je slična situacija: nervni sistem se adaptira prema čulima koja “nađe”; sistem je samo delimično "programiran" za vrstu čula koje čovek ima, ali pojedinačni nervi i nervne mreže nisu "programirani" da idu tačno do određene mete.

Sa evolutivne tačke gledišta, ovo je kritična stvar, jer ne zahteva paralelan razvoj nervnog sistema sa razvojem čula. Tako, na primer, mali broj ljudi nosi jednu relativno novu mutaciju - kopiju jednog od opsin gena, sa promenom koja omogućava reakciju na ljubičaste i granično-ultraljubicaste talase svetlosti. Ovi ljudi doslovno mogu da vide svetlost koju mi ostali ne vidimo, i da vide boje koje su nama potpuno nevidljive. Isti cvet njima izgleda potpuno drugačije nego većini drugih ljudi.

I za ovo su bile potrebne ravno dve mutacije: duplikacija opsina (koja je veoma česta, tako da često čak i braća i sestre imaju drugačiji broj kopija opsin gena), i mutacija unutar jedne od kopija koja dovodi do promene talasne dužine na koju opsin reaguje.

Nervni sistem, kod kojeg razvoj vizuelnog korteksa počinje sa mnogo više neurona nego što je potrebno, je prosto inkorporirao ove nove informacije u sebe. Nervi koji bi kod nekog drugog čoveka umrli u toku razvoja, kod ljudi sa novim opsinom nalaze nove receptore, vezuju se za njih, a drugi nervi unutar mozga (koji bi takođe umrli kod nas "običnih ljudi") reaguju na novu vrstu informacije. Mozak nauči kako da integriše novo čulo u sebe.

Suprotan primer možemo videti u slučajevima gubitka. Vizuelni korteks, deo mozga koji proizvodi čulo vida na osnovu signala koji dolaze iz očiju, zauzima najveći deo zadnjeg dela mozga (okcipitalni režanj). Šta se događa sa ovim delom mozga kod dece koja se - iz bilo kog razloga - rode slepa, ili oslepe u toku prvih par meseci zivota?

Da je čovekov mozak "isprogramiran" za određena čula, ovaj deo mozga bi bio potpuno neupotrebljiv: bez očiju, ne bi imao podatke koje treba da procesira. Ali ono što vidimo kod slepih ljudi je potpuno drugačije: ovaj deo mozga menja funkciju. Pošto u njega ne dolaze signali iz očiju, on se adaptira za signale iz ušiju, prstiju... i daje slepim ljudima daleko veći nivo osetljivosti i razaznavanja u tim čulima nego što imaju ljudi sa vidom.

Ova takozvana "plasticnost" mozga je ključna stvar koja omogucava nama - i drugim životinjama - da se adaptiramo na promenjive okolnosti, i omogućava deci da budu spremna da budu rođena u svet koji može biti značajno drugačiji od sveta u kome su živeli njihovi roditelji.

Poreklo informacija i kompleksnost života

Poreklo kompleksnosti u životu je, samo po sebi, komplikovana tema. Ali osnove se mogu relativno jednostavno i lako objasniti u kratkom tekstu, i za njih nije potrebno posebno predznanje nauke. Ovaj tekst sadrži objašnjenje, na najosnovnijem nivou, nekoliko osnovnih pojmova iz hemije i biologije; zatim, na osnovu tih pojmova, objašnjava šta znamo o nastanku kompleksnosti u univerzumu u kome živimo.

Počnimo od objašnjenja...

1. Elektronegativnost, voda, i priroda hidrofobičnosti

Kao što danas praktično svi ljudi već znaju, atomi se sastoje od jezgra (koje se sastoji od protona i neutrona) okruženog elektronima. Ali većina ljudi zamišlja ove elektrone kao čestice - male kuglice koje se okreću oko jezgra isto kao Mesec oko Zemlje. Ovo nije tačna slika: elektroni se u atomima i molekulima pojavljuju u vidu kompleksnih oblasti naelektrisanja, koje se mogu opisati kroz jednačine kvantne fizike.

Ali pošto nećemo ovde ulaziti u kvantnu mehaniku, upotrebićemo jednu analogiju koja prilično dobro opisuje pravo stanje stvari. Umesto čestice, možemo o elektronu razmišljati kao o oblaku naelektrisanja koji okružuje atom. Možemo to da prikažemo na sledeći način:

Molekuli nastaju kada se atomi povežu kovalentnim vezama. Ove veze nisu ništa drugo do par elektrona koji istovremeno pripada i jednom i drugom atomu. U okviru naše sheme, ovo možemo da zamislimo kao stapanje "elektronskih oblaka." Molekul fluora, F2, bi izgledao kao na sledećoj slici:

Ovde u igru ulazi jedan dodatni pojam: elektronegativnost, koju možemo za naše potrebe definisati kao "snagu kojom atomi privlače elektrone." Veoma elektronegativan element, kao što je fluor, teži da privuče ka sebi ne samo svoje sopstvene elektrone, već i elektrone iz kovalentne veze sa drugim atomima. Na gornjoj slici je molekul u kome dva atoma fluora jednakom snagom vuku elektrone prema sebi, zbog čega su oni ravnomerno raspoređeni.

Ali šta se događa u vezama u kojima dva atoma imaju nejednaku elektronegativnost? U tom slučaju, elektronegativniji element teži da ka sebi privuče elektrone iz veze. Recimo, ako povežemo slabo-elektronegativni vodonik sa snažno-elektronegativnim fluorom, dobijamo sledeću situaciju:

Ovo ima jednu veoma važnu posledicu. Broj protona u molekulu F2 je jednak broju elektrona, pozitivna i negativna naelektrisanja se međusobno potiru, i otud, molekul je što se elektromagnetizma tiče neutralan. U molekulu HF, broj protona je takođe jednak broju elektrona, naelektrisanja se potiru...i molekul bi trebalo da bude neutralan.

Ali zbog neravnomernog rasporeda elektrona, to više nije slučaj. Kraj molekula na kome se nalazi fluor će biti više negativno naelektrisan, pošto elektroni teže da provedu više vremena na tom kraju. Istovremeno, "oblak" oko jezgra atoma vodonika se istanjio, zbog čega mali deo pozitivnog naelektrisanja može da "procuri" napolje. Otud, ovaj molekul se ponaša kao mali naelektrisani "štapić", sa jednim pozitivnim i jednim negativnim krajem.

Da bi smo se od ovih hemijskih stvari malo približili životu i biologiji, razmotrimo kakav uticaj ovo ima na molekul vode.

Svi znaju formulu vode: H2O, dva atoma vodonika i jedan atom kiseonika. Ali elektronegativnost kiseonika je značajno veća nego elektronegativnost vodonika. Ako zamislimo elektronski oblak oko molekula vode, i označimo pozitivno naelektrisanje plavom bojom, neutralno zelenom, a negativno crvenom, taj molekul bi izgledao kao na sledećoj slici (levo):

Molekuli vode su jako retko usamljeni: naše telo se uglavnom sastoji od vode, u kojoj je sve ostalo rastvoreno. Šta se događa u tečnoj vodi, u kojoj se ogroman broj ovakvih molekula nalazi u neposrednoj blizini (jedan litar vode se sastoji od otprilike 33.000.000.000.000.000.000.000.000 molekula)?

Pozitivno naelektrisanje privlači negativno. Svaki pozitivan "krak" molekula vode će privući negativni kiseonik nekog susednog molekula. Svaki negativan kiseonik će privući dva pozitivna kraka susednih molekula. Ova privlačna sila se naziva vodonična veza.

Zbog ovoga, voda se ponaša kao velika trodimenzionalna mreža, koja se neprestano reorganizuje. Slučajni pokreti molekula izazivaju stalno pucanje vodoničnih veza, i stvaranje novih, hiljadama milijardi puta u sekundi. Ovo je razlog zbog koga čovek koji skoči "na stomak" u bazen doživi bolno iznenađenje: voda je veoma nekompresibilna, i u naglom udarcu tela o površinu, ponaša se skoro kao čvrsta površina. S druge strane, ako zaronimo ruku u vodu, nemamo problema sa time, jer se mreža vodoničnih veza reorganizuje oko naše ruke u toku njenog ulaženja.

Ovo nas dovodi do poslednjeg koncepta koga treba razumeti u ovom odeljku: hidrofobičnost. Ovaj termin znači "boji se vode", i važi za supstance kao što je ulje, koje se ne mešaju sa vodom. Ali zašto se ne mešaju?

Molekuli ulja su prevashodno sastavljeni od atoma ugljenika i vodonika, koji su približno iste elektronegativnosti. Otud, ovi molekuli su elektirčno neutralni - elektroni su raspoređeni ravnomerno, i nema tačaka pozitivnog ili negativnog naelektrisanja. Otud, kada ulje uđe u vodu, voda ne može da pravi vodonične veze sa molekulima ulja.

Ovo samo po sebi nije nikakav problem, ali postavlja jednu energetsku zamku. Uzmimo da smo ubacili u vodu tri molekula ulja, koji sada slobodno plutaju kroz vodu. Svaki molekul ulja je okružen molekulima vode. Ti molekuli vode su ograničeni: ona strana molekula vode koja je okrenuta ka molekulu ulja ne može da učestvuje u vodoničnim vezama. Pogledajmo ovo shematski na slici (levo):

Na slici, molekuli vode (plave tačke) okružuju molekule ulja (veće crne tačke).

Svi molekuli u ovom rastvoru su u stalnom pokretu, i molekuli ulja će biti bacani kroz vodu na sve strane. Dok se jednom ne desi da dva ili više molekula ulja nalete jedan na drugog. I tu leži odgovor na pitanje hidrofobičnosti.

Više molekula vode je potrebno da se okruže pojedinačni molekuli ulja, nego što treba da se okruži skupina takvih molekula. Pogledajte gornju sliku, sa desne strane: na obe strane se nalazi isti broj molekula vode, ali kao što možete videti, na desnoj slici je veliki broj tih molekula sada slobodan - više nije u kontaktu sa uljem

Kada se jedan molekul ulja kreće kroz vodu, to je energetski neutralna akcija: ako se ispred ulja pokida veza između dva molekula vode, iza će se napraviti nova. Ali kada se molekuli ulja skupe na gomilu, sada oslobođeni molekuli vode odjednom formiraju sve vodonične veze koje mogu. Ako sad molekul ulja želi da napusti ovu skupinu, on mora da uloži energiju u kidanje postojećih vodoničnih veza koje neće biti nadoknađene - pošto bi molekuli vode opet postali ograničeni u broju veza koje mogu da naprave.

Zbog ovoga, molekuli ulja bivaju "gurnuti" na gomilu od strane molekula vode. Kao što svako može da vidi u pilećoj supi: kapi ulja se brzo skupe i isplivaju na površinu vode. (Ako koristimo ulje koje je teže od vode, isto bi se desilo, samo bi kapi bile izolovane na dnu posude.)

Sada smo definisali osnovne pojmove koji su potrebni za razumevanje dalje priče. Ali nismo još gotovi sa učenjem! Potrebno je da se još pozabavimo nekim osnovnim idejama u vezi strukture i funkcije proteina.

2. Proteini, njihovo savijanje, i njihova struktura

Proteini su fantastično fleksibilni molekuli. Oni mogu biti strukturalni: koža i vezivna tkiva se dobrim delom sastoje od dugih lanaca proteina zvanog kolagen. Mogu vršiti mehanički rad: sila koja pokreće naše mišiće nije ništa drugo do serije hemijskih reakcija u kojima se protein miozin pomera niz lanac sastavljen od proteina zvanog aktin. Praktično svi biohemijski procesi u telu zavise od proteina (koji se u ovom slučaju zovu enzimi): da bi se pojedeni šećer pretvorio u energiju, na primer, potrebna je serija reakcija koju vrši ukupno jedanaest različitih proteina.

Ali kako dolazi do ove fleksibilnosti?

Deo odgovora na ovo pitanje se nalazi u hemijskom sastavu proteina. Proteini su lanci sastavljeni od jedinica zvanih amino-kiseline. Postoji dvadeset standardnih amino-kiselina, koje koriste praktično svi živi organizmi na zemlji (mnogi dodaju i neke nestandardne na ovaj broj), i one su hemijski veoma raznovrsne.

Dobar deo amino-kiselina ima grupe koje mogu da učestvuju u hemijskim reakcijama: baze, kiseline, alkoholi... Ali najveći deo se sastoji od hidrofobičnih grupa različitih veličina i oblika, koje retko imaju bilo kakvu direktnu funkciju u biohemiji.

Na osnovu informacija pohranjenih u genima, amino-kiseline se kombinuju u lanac; svaki protein sadrži amino-kiseline poređane po određenom redosledu, i ovaj redosled čini svu razliku između različitih proteina. Ali kako jedan prost lanac hemijskih jedinjenja može da vrši sve funkcije potrebne za život?

Odgovor je da ne može. Lanac amino-kiselina je samo osnovna, primarna struktura proteina. Protein ne može da funkcioniše dok se pravilno ne savije. A u ovom slučaju, reč "savijanje" ima veoma, veoma specifično značenje...

Zamislimo proteinski lanac u svetu svega onoga o čemu smo pričali u ovom tekstu. Neke karike u lancu su pozitivno ili negativno naelektrisane: one će privlačiti jedne druge. Neke su sastavljene od atoma nejednake elektronegativnosti, i one će početi da formiraju vodonične veze jedne sa drugima, a i sa okolnom vodom. Konačno, najvažnije od svega, veliki deo karika je hidrofobičan: isto kao sa uljem, voda će ove karike da gurne na gomilu.

Ovo dovodi do komplikovanog kolapsa lanca, koji zavisi od reda i prirode amino-kiselina koje ga čine. Nakon kolapsa, ovaj lanac postaje nešto daleko komplikovanije: protein, čija trodimenzionalna struktura definiše njegovu funkciju.

Pravilno savijanje proteina je apsolutno neophodno za njegovu funkciju. Postoji gomila genetskih bolesti kod kojih se protein i dalje normalno proizvodi u telu, ali zbog greške u lancu ne uspeva da se pravilno savije u potrebnu strukturu. Dobar primer su genetski defekti slabih kostiju: zbog greške u strukturi kolagena, on se ne savija kao što je potebno, i nema potrebnu snagu da održi kost na okupu. Takođe, mnoge bolesti nastaju zbog spore akumulacije nepravilno savijenih proteina: Alchajmerova bolest je rezultat nepravilnog savijanja dva proteina u okviru nervnih ćelija.

Ovaj proces može čak i da bude zarazan. Protein koji se pogrešno savije može da postane katalizator koji navodi druge proteine iste vrste da se pogrešno saviju, izazivajući lančanu reakciju koja na kraju vodi do teških posledica. Bolest "ludih krava" je ovde standardan primer: nepravilno savijen protein iz bolesnih krava prodire u mozak, i tamo izaziva nepravilno savijanje proteina neophodnih za normalnu funkciju nervnog sistema.

U slučaju enzima, njihova funkcija je u potpunosti zasnovana na ovoj trodimenzionalnoj strukturi. Enzimi poseduju takozvanu "aktivnu oblast": deo trodimenzionalne strukture čiji oblik odgovara nekoj specifičnoj hemikaliji. Recimo, enzim heksokinaza, prvi u lancu potrebnom za pretvaranje šećera glukoze u energiju, ima "džep" koji po obliku i naelektrisanju posebno udobno prima baš molekul glukoze. Onda, povrh toga, hemijske grupe kritičnih amino-kiselina u enzimu su raspoređene tako da maksimalno pomažu odvijanju potrebne reakcije. Bez ovih osobina, funkcionisanje enzima bi bilo potpuno nemoguće.

A ovo savijanje se odvija "na slepo", na osnovu prostih pravila i zakona elektromagnetizma: pozitivno privlači negativno, atomi imaju različite elektronegativnosti, voda automatski gura hidrofobične supstance na gomilu. I na osnovu ove "jednostavne" interakcije, lanac sastavljen od povezanih "kuglica" različitog naelektrisanja se pretvara odjednom u molekularnu mašinu, sa pokretnim delovima, pravilno pozicioniranim hemijskim grupama, itd.

3. Funkcija proteina

Vredi razmotriti, za kraj, još jednu veoma bitnu stvar: kako se funkcija proteina zaista izvodi u okviru ćelije. Uzmimo ovde kao primer replikaciju DNK.

Da bi se majka-ćelija podelila na dve nove ćerke-ćelije, ona mora da iskopira svoju DNK. Onda u deobi, jedna kopija ostaje u jednoj, a druga u drugoj ćerci-ćeliji. Proces replikacije je kompleksan, i uključuje aktivnost više različitih proteina; ali radi jednostavnosti, ignorisaćemo većinu komplikacija i koncentrisaćemo se na samo jedan proces.

Kao što smo svi videli na televiziji, u filmovima, a kao što se i uči u školi, DNK se sastoji od dva lanca koja su povezana jedan sa drugim. Ovi lanci se sastoje od četiri različite baze - adenina, guanina, timina i citozina, koji se obično označavaju slovima A, G, T i C, respektivno. Ako se na jednom lancu DNK nalazi adenin (A), on može da sa timinom (T) na suprotnom lancu da uspostavi dve vodonične veze. Takođe, guanin (G) može da uspostavi tri vodonične veze sa citozinom (C). Dva lanca DNK se sastoje od ovako povezanih baznih parova, proizvodeći nešto što liči na merdevine povezane u sredini nizom vodoničnih veza: lanci su strana merdevina, a svaki AT ili GC bazni par je po jedna stepenica. Zbog raznih razloga, ove "merdevine" su zatim "zavrnute" u spiralu, tako da dobijamo nešto slično ovome:

Da bi se DNK iskopirala, ova dva lanca se razdvoje, i svaki se kopira posebno. Iz raznih razloga u koje nećemo ovde ulaziti, jedan lanac (3'->5') se kopira na prilično komplikovan način, dok se drugi lanac (5'->3') kopira jednostavno. Koncentrisaćemo se na kopiranje ovog drugog lanca. Kako se to događa?

Na lanac DNK se "zakači" enzim (protein) zvani DNK polimeraza. Ovaj enzim onda klizi niz DNK, i dodaje jednu po jednu bazu koja je komplementarna postojećem lancu. Znači, ako naleti na T, on na drugu stranu zakači A. Ako naleti na C, zakači G. Itd.

Pogledajmo ovo na slici:

Ovo izgleda veoma fino, mehanički i uređeno. Ako pogledate neke od mnogobrojnih animacija na Internetu koje prikazuju ovaj proces, videćete kako enzim ide korak po korak, glatko i fino. Prema enzimu "lete" potrebni sastavni delovi, koje on lepo uklapa u celinu. Često su ovakve animacije postavljene sa klasičnom muzikom u pozadini, doprinoseći ideji da se radi o lepom i uređenom "molekularnom plesu".

Stvarnost je potpuno drugačija. Okolina DNK je ispunjena rastvorenim šećerima, hiljadama vrsta proteina, RNK molekula, energetskim molekulima kao što je ATP, sastavnim delovima RNK (koji se od sastavnih delova DNK razlikuju samo po jednom jedinom atomu kiseonika!), i mnogim drugim stvarima. Ova haotična smesa se haotično kreće: molekuli udaraju jedni o druge, odskaču, naleću, provače se između većih struktura...

Zamislimo da je naša polimeraza u položaju kakav vidimo na donjem delu prethodne slike: iskopirala je jedan deo DNK, i sada se nalazi pored timina (T). Ona sada treba da na novi lanac zakači adenin (A), koji je komplementarna baza timinu. Kako će ona da nađe pravi sastavni deo u svom okolnom haosu?

Odgovor je da uopšte neće tražiti - ona će računati na haos da donese ono što je potrebno! Ona će prosto da stoji i čeka. Na nju će da naklete hiljade različitih molekula različitih vrsta, naelektrisanja, i oblika. Povremeno će na nju da nalete i sastavni delovi DNK, pa i željeni adenin...ali će naleteti pod pogrešnim uglom, ili na pogrešan deo molekula, i prosto će se odbiti i odleteti nazad u haos.

Ali pre ili kasnije, neki molekul koji liči na sastavni deo DNK (po obliku, veličini i naelektrisanju) će naleteti na DNK polimerazu pod pravim uglom, i na pravo mesto. DNK polimeraza reaguje na ovo tako što uhvati taj molekul, i gurne ga fizički prema DNK molekulu koga pokušava da kopira. Ako je u pitanju pogrešan nukleotid - recimo, ako je uhvaćen guanin umesto adenina - on se neće uklopiti sa suprotnom stranom, i biće izbačen iz polimeraze. Ona onda nastavlja da čeka.

Tek kada željena grupa, adenin, naleti pod pravim uglom i sa pravim ubrzanjem, DNK polimeraza će moći da gurne ovaj sastojak na mesto, formira novu hemijsku vezu, i pređe na sledeće "slovo" DNK.

Pogledajmo ovaj proces pažljivo: imamo protein koji visi na DNK. Na njega će naleteti više milijardi različitih molekula, pre nego što naleti pravi molekul pod pravim uglom, i pre nego što ona može da napravi samo jedan jedini korak niz DNK molekul! Na sreću, molekularni pokreti su veoma, veoma brzi; čak i sa ovim ograničenjem, DNK polimeraza može da iskopira preko hiljadu parova u minutu.

Ali ovo nije kraj haosa. I pored sve pažnje, u okviru svakih par hiljada baznih parova, DNK polimeraza će povremeno da udene pogrešno "slovo" - recimo, G nasuprot T. Ovo bi dovelo do nivoa grešaka koji je dopustiv kod prostih organizama, ali koji je potpuno nedopustiv kod kompleksnih, višećelijskih bića kao što su ljudi.

Zbog ovoga, postoji sistem za korekciju grešaka. Pogrešno slovo nije u stanju da stvori pravilne vodonične veze, zbog čega ono izaziva "izbočinu" u spirali DNK. "Zadnji kraj" DNK polimeraze, koji se vuče po DNK iza dela molekula koji kači nova slova, će da uoči tu "izbočinu", i odseći će pogrešno slovo...nakon čega će da povuče DNK polimerazu nazad, da bi ona udenula pravo slovo na to mesto. Ovo drastično smanjuje broj grešaka, tako da se na kraju u kopiranju događa samo jedna greška na svakih nekoliko desetina hiljada iskopiranih baznih parova.

Ono što sada treba imati u vidu je da se sve goreopisano događa kroz ista osnovna pravila fizike i hemije koja smo opisali iznad. Kretanje molekula u okviru mešavine unutar ćelije je slučajno - ali u proseku proizvodi dovoljno pravilnih "udaraca" u DNK polimerazu da bi ona mogla da funkcioniše. Kada sastojak udari na pravi način, pokret kojim polimeraza "gura" taj deo prema potrebnom mestu je potpuno mehanička hemijska promena, zasnovana na činjenici da sastojak "zaklanja" jedan deo molekula od okolne vode.

Isto važi i za ispravku grešaka. Ne postoji neki "vozač" koji sedi na DNK polimerazi i koji je onda vozi unazad kada primeti grešku. Deo molekula DNK polimeraze jednostavno uvek seče vezu kada se veza nađe u određenom položaju - koji je mnogo češći u slučaju greške nego u slučaju pravilno postavljenog dela.

Ovo važi za sve molekule u okviru našeg tela. Pomenuli smo da se pokreti mišića zasnivaju na trilionima molekula miozina koji "hodaju" niz molekule aktina. Ovo je takođe haotičan proces: prvo molekul ATP mora da naleti na miozin pod pravim uglom, koji proizvede hemijsku reakciju. Hemijska reakcija izazove pokret miozina unapred, koji onda u većini slučajeva dovodi do pomeranja molekula. U nekim slučajevima, međutim, on ne uspeva, i molekul ostaje da stoji, ili čak pravi korak unazad. I tako, po principu "tri koraka unapred, jedan korak unazad", miozin u proseku proizvodi potreban pokret.

Funkcionisanje svakog dela našeg tela se zasniva na slučaju (slučajno pravi molekul mora da pogodi pravu metu pod pravim uglom), proseku (koja funkcija je verovatnija, željena ili neželjena), i termodinamičkom haosu.

Sada, konačno, možemo da se posvetimo temi zbog koje je ovaj tekst uopšte i napisan.

4. Gde se nalazi kompleksnost života?

Čak i najveći kreacionisti priznaju da se i danas u svetu može uživo videti nastanak novih enzima, molekularnih kanala, i sličnih proteina. Kroz promene u genima izazvane slučajnim mutacijama, i kroz izbor koji pravi prirodna selekcija, mi smo videli kako nove molekularne mašine nastaju spontano: male promene u postojećim genima, ili povremeno čak potpuno slučajna sekvenca proizvedena greškom u replikaciji, izaziva nastanak novog gena koji proizvodi novi protein.

Ovi novi proteini funkcionišu kao i svi drugi: u molekularnom haosu ćelije, oni lete kroz prostor dok ne nalete na određenu vrstu mete pod određenim uglom, gde njihov specifičan raspored amino-kiselina proizvede određenu hemijsku reakciju.

Sve ovo se događa bez ikakvog inteligentnog uticaja, zasnovano na osnovnim zakonima hemije i fizike.

Što nas dovodi do pitanja: gde se zaista nalazi kompleksnost živog sveta?

Uzmimo jednu analogiju (veoma nezgrapnu, ali dovoljnu za ilustraciju ovde): zamislimo da umesto proteina i ćelija govorimo o mehaničkim delovima i automobilima. U ovoj analogiji, geni su proste instrukcije kako preseći koje parče metala, gde probušiti rupu, itd. Na kraju procesa, mi ostajemo sa gomilom različitih delova.

Da je naš svet slično organizovan kao molekularni svet, ovi delovi bi se bukvalno sami od sebe sastavili u atomobil. Sve informacije o sastavljanju bi bile sadržane u osnovnim zakonima univerzuma. Takođe, ovaj automobil ne bi morao da ima vozača: sve informacije o saobraćaju, pravilima vožnje, i sve ostalo što je potrebno bi takođe bilo sadržano u osnovnim zakonima. Ovaj automobil ne samo što bi sam sebe sastavio, već bi povrh toga sam sebe vozio!

Razmislimo sada kolika količina informacija je potrebna za jedan "gen" u ovoj analogiji - jedno prosto uputstvo kako napraviti jedan jedini deo automobila. "Uzmi ovakvo parče metala, iseci pod ovakvim uglom, probuši takvu rupu". To je sve.

A koliko informacija je potrebno da bi se svi ovi delovi sastavili u celinu? Daleko više! Koliko informacija je potrebno za vožnju automobila? Svakako mnogo više nego što je sadržano u bilo kom pojedinačnom "genu!"

Vratimo se sada na život. U okviru organizma stalno nastaju i postoje ogromni kompleksi proteina. Recimo, u ljudskim mitohondrijama, uzmimo samo prvi od četiri transportna centra. Ovaj centar se sastoji od nekoliko desetina proteina, za čije pravilno sklapanje u celinu je potrebna akcija preko sto drugih proteina.

U genima za ove proteine su pohranjene samo informacije o nizu amino-kiselina u svakom od ovih proteina. Ali nigde u genima ne piše kako pravilno saviti bilo koji od njih. Nigde ne piše kako taj protein treba da reaguje kada naleti na neku metu. I pre svega, nigde u genima ne postoji nikakva shema ili informacija o tome kako sastaviti prvi transportni centar!

Ništa od toga nije nigde zapisano u DNK. Nigde ne postoje nikakve informacije o pravilnom sastavljanju transportnog centra, ili o interakcijama potrebnim za to sastavljanje. Sve te informacije "isplivavaju" iz dejstva nekolicine veoma jednostavnih zakona - skoro sve potrebne akcije se odvijaju na osnovu onih pravila koja smo objasnili u prvom delu ovog teksta!

I isto ovo važi za hiljade ovakvih kompleksa, kao i za svaku funkciju u okviru ćelije. Čak i ultrakompleksne funkcije kakve vidimo na sinapsama naših nervnih ćelija, gde ogromni kompleksi proteina vrše desetine hiljada različitih funkcija i gde mreže proteinskih signala kontrolišu nastanak sećanja i procese zaboravljanja...čak i tu važi prethodno. Nijedan deo instrukcija za sklapanje ovakvih kompleksa, niti i jedna jedina komanda o tome kako one treba da funkcionišu nije nigde zapisan u našoj DNK!

Ovo nas dovodi do jednog neizbežnog zaključka: samo jedan mali deo informacija potrebnih za sastavljanje i funkciju bilo kog živog organizma je sadržan u okviru DNK. Najveći deo ovih informacija nastaje u toku samih procesa života, kroz emergentne procese proizvedene kroz interakcije zasnovane na osnovnim, naizgled jednostavnim zakonima hemije i fizike.

Zastupnici ideja kao što je "Inteligentni Dizajn" potpuno propuštaju da primete ovu činjenicu. Njima pojedinačni geni izgledaju "suviše komplikovano" da bi mogli da nastanu kroz prirodne zakone - ne primećujući da daleko veća količina informacija dinamički nastaje upravo tako: iz prirodnih zakona, u okviru najosnovnijih funkcija života.

Kreacionisti koji misle da brane Boga od "ateističke ideje evolucije" prave još veću grešku. Oni pred sobom imaju univerzum u kome mali broj zakona direktno proizvodi samoorganizaciju.

Nakon Velikog Praska, energija se kondenzuje u materiju, vodonik i helijum. Gravitacija izaziva kolaps materije u prve zvezde. U unutrašnjosti zvezda nastaju teži elementi, uključujući o one potrebne za život. Zvezde eksplodiraju i šire ove nove elemente kroz nove nebule gasa i prašine. Ovi oblaci kolapsiraju u nove zvezde, sa planetarnim sistemima. Na odgovarajućim planetama, iz njih nastaje život. I ovaj život se samoorganizuje i evoluira, dok na kraju ne proizvede inteligenciju sposobnu da počne da se pita o svom poreku, i počne da radi na razumevanju univerzuma u kome živi.

I sve ovo, svaki korak, se odigrava na osnovu istih zakona! Iste sile i iste konstante proizvode eksplozije zvezda, formiranje planeta, evoluciju života...i funkciju ćelije danas, pred našim očima.

Vernici mogu da u svemu ovome jasno vide uzvišenog Tvorca, koji je stvorio skoro nezamislivo elegantan sistem savršenih i jednostavnih zakona iz kojih proističe sve što postoji. Umesto toga, oni insistiraju na nekakvom Svetom Tehničaru, koji je sklepao univerzum čiju funkciju mora stalno da "šteluje" i dorađuje. U svom pokušaju da odbrane Boga od nauke, kreacionisti ga u stvari umanjuju i unižavaju.

* * *

Ovaj tekst daje samo osnovne ideje o ovoj temi. Ista emergentna kompleksnost koja je ovde opisana, takođe postoji i na drugim nivoima koji nisu očigledni.

Na primer, pojedinačni mrav je veoma glupa životinja, koja mehanički vrši nekolicinu akcija kao reakciju na hemijske (feromonske) signale. Ali ako skupimo veliki broj ovakvih mrava na gomilu, dobijamo mravinjak, u kome se ova jednostavna ponašanja odjednom sklapaju u neverovatno kompleksne stvari. Mravi imaju poljoprivredu (sade, đubre i uzgajaju određene hranjive gljive), stočarstvo (drže stada drugih insekata, koje onda "muzu" za hranu), organizovanu vojsku (sa generalima, komandantima, strategijom i unapred određenim taktikama napada ili povlačenja), robove (zarobljeni radnici drugih vrsta mrava), inženjering (dva mrava mogu da počnu da kopaju tunel sa različitih strana brda, i da se sretnu tačno u sredini), itd.

Isto tako, naš mozak funkcioniše na osnovu relativno jednostavnih impulsa koji prolaze kroz relativno jednostavne pojedinačne nervne ćelije. Ali u interakciji milijardi ovakvih jednostavnih delova, nastaje neverovatna kompleksnost ljudskog uma.

Primera ima svuda. Samoorganizacija i spontano povećanje kompleksnosti su ugrađeni u naš univerzum, i stoje u njegovim temeljima sa istom važnošću koju ima oponirajuća akcija entropije.

Polonijumske aure i mirmekit u pegmatitu i granitu

Dr. Lorenc G. Kolins,
3. februar 1997.

Uvod

Tokom učešća u razvoju teorije o poreklu mirmekita, uočio sam zanimljivu primenu ovog istraživanja na naizgled nepovezanu zagonetku polonijumskih (Po) oreola.

Većina geologa je dugo prihvatala “magmatsko” poreklo velikih granitnih plutonskih stena, batolita u kojima se kristalizacija, po pretpostavci, događala tokom miliona godina (Leake 1990). Ali njihove teorije su, na tehničkim osnovama, dovedene u pitanje od strane Roberta Džentrija, fizičara sa željom da potvrdi Biblijsku priču postanja (Gentry 1965, 1970, 1974, 1983, 1988). Džentri je predložio da su Po oreoli, nađeni u mineralima biotitu i fluoritu u granitima i okolnim pegmatitima, dokaz da je ovo kamenje stvoreno ne iz magme, već praktično trenutno, u toku prvog dana Nedelje Stvaranja.

Radioaktivni elementi emituju čestice različitih energija. Po oreoli su zone atomskih oštećenja u kristalima kamena, izazvanih emisijom alfa-čestica. Očigledno je da emitovane čestice moraju biti mlađe od granitnih minerala, biotita i fluorita, u kojima se nalaze. Radijacija ovih čestica se kreće kroz susedne minerale, pri čemu različite čestice, usled različite prodornosti, proizvode karakteristične kružne oblasti oštećenja pomoću kojih se može prepoznati raspad specifičnog radioaktivnog elementa (Slika 1).

Slika 1. A) Šematski crtež aure uranijuma-238, sa radijusima proporcionalnim dometu alfa-čestica u vazsduju. B) Šematski crtež aure polonijuma-218, C) polonijuma-214, i D) polonijuma-210 (adaptirano iz Collins, 1988).

Džentri je predložio šest premisa povezanih sa radioaktivnim raspadom polonijuma, na osnovu kojih tvrdi da, ako su se granit i kasni pegmatiti kristalizovali milionima godina, ne bi bilo nikakvih tragova polonijumskih izotopa u njima, pošto je vreme poluraspada Po izotopa suviše kratak. Otud, Džentri tvrdi da Po nikako ne može biti sastavni deo minerala u kojima su Po oreoli nađeni.

Ovo su Džentrijeve premise:

(A) Izotopi polonijuma (218Po, 214Po, i 210Po) su poslednja tri od ukupno osam produkata raspada koji nastaju kada se 238U (uranijum) radioaktivno raspada do 206Pb (olova).

(B) Ova tri izotopa imaju relativno kratko vreme poluraspada: 218Po = 3.05 minuta; 214Po = manje od 200 mikrosekundi; i 210Po = 140 dana

(C) Raspad svakog izotopa proizvodi alfa-čestice, koje proizvode radijalno oštećenje kristalne strukture biotita i fluorita, proizvodeći time vidljive sferične (kružne u preseku) tragove.

(D) Radijusi ovih prstenova su proporcionalni energijama oslobađanja ovih alfa-čestica, koje su različite za svaki izotop, i otud se mogu identifikovati (Slika 1).

(E) Količina od sto miliona do milijardu atoma u raspadu je potrebna da bi se stvorili vidljivi prstenovi (oreoli).

(F) Nedostatak prstenova koji bi indikovali pretke polonijuma (238U, 234U, 230Th, 226Ra, i 222Rn), kao i prisustvo visoke proporcije 206Pb/207Pb znače da izolovani polonijumski oreoli mogu nastati samo od koncenracija Po atoma koji su bili izolovani od svojih predaka i ugrađeni unutar kristala biotita i fluorita (po pretpostavci, od strane Stvoritelja). Nekakav drugačiji izvor uranijuma, otud, ne bi mogao da bude izvor ovih atoma polonijuma...ili bar tako Džentri misli.

Na osnovu ovoga, Džentri izvlači zaključak da Po oreoli u biotitu i fluoritu moraju ukazivati na skoro trenutno, "neka bude granit" stvaranje tokom nedelje Postanja (Gardner, 1989.).

Više različitih hipoteza je bilo izneseno protiv ove Džentrijeve tvrdnje, u pokušaju da se pokaže da su Po oreoli nastali manje dramatičnim procesima. Nijedna od njih nije bila potpuno zadovoljavajuća.

Između ostalih, pokušaji da se odgovori na Džentrijevu zagonetku uključuju sledeće:

(A) Oreoli su stvoreni pomoću hidrotermalnih fluida koji su preneli i uneli polonijum u kristale (Joly 1917; Kerr-Lawson 1927; Henderson 1939; Henderson & Sparks 1939; York 1979; Chaudhuri & Iyer 1980).

(B) Oreoli su stvoreni od strane Po jona u tecnostima koje se oslobadjaju tokom erozije minerala bogatih uranijumom (Meier & Hecker 1976).

(C) Veliki broj 210Po oreola se može objasniti difuzijom beta-emitujućih izotopa olova (Hashemi-Nezhad et al. 1979).

(D) Oreoli nisu u stvari proizvod raspada polonijuma, već su prosto varijacije na oreole uranijuma (Moazed et al. 1973).

Džentri je na ove tvrdnje odgovorio dodatnim argumentima, ukazujući da:

(A) Nema dokaza za hidrotermalne injekcije koje bi mogle da proizvedu izolovane Po oreole, pošto mineralni uzorci na kojima se oreoli nalaze dolaze is svežeg kamena koji nije bio izložen dejstvu klimatskih elemenata.

(B) Distribucija izotopa olova koji emituju beta-čestice ne može adekvatno da objasni prisustvo kratkovečnih 218Po i 214Po elemenata.

(C) U kristalima biotita i fluorita nema tragova uranijuma ili drugih prethodnika, tako da nema podrške za tvrdnju da su polonijumski oreoli varijante uranijumskih.

Džentri je, otud, nastavio sa svojim izazovom geološkoj zajednici da dokaže starost Zemlje veću od 6000 godina. (Feather, 1978; Gentry, 1983, 1988).

Novi dokazi protiv Džentrijeve hipoteze

Ričard Vejkfild (Richard Wakefield 1987-88, 1988) je pokazao da kamenje iz Benkrofta (Ontario, Kanada) koje sadrži polonijumske oreole u biotitu potiče iz kalcitno-biotitnih vena u granitnim pegmatitima bogatih uranijumom. Pažljiva dokumentacija geoloskih odnosa pokazuje da su ove vene i pegmatiti morale nastati u Prekambrijskom vremenu, daleko nakon nastanka okolnog terena. Takav raspored starosti je, naravno, nekompatibilan sa Džentrijevim hipotetičkom vremenskim rasponom.

Vejkfildovi nalazi, međutim, nisu bili zadovoljavajući za Džentrija, koji (nelogično) prenebregava implicitne vremenske veze ocrtane u ukrštanju vena i dajkova, i sekvence događaja vidljive u njihovom metamorfizmu (Gentry 1983, 1988, p. 325-327). Štaviše, u Džentrijevoj hipotezi, nastanak metasedimenata, metavulkanskog stenja i metamorfnih intruzivnih kompleksa gnajsa je dozvoljen u periodu od Dana 1 do Dana 3 Nedelje Stvaranja. Njegov model čini bilo koji granit ili pegmatit koji sadrži Po oreole primordijalnim, bez obzira na bilo kakvu istoriju terena u kojima su nađeni.

Otud, iako je velika starost stenja sa Po oreolima rešena što ste geologa tiče, Džentri i dalje stoji uz svoje mišljenje: ako su se minerali sa oreolima kristalizovali u granitima i pegmatitima iz istopljenog kamena nakon miliona godina hlađenja, vremena poluraspada određenih izotopa su suviše kratka da bi oni mogli da opstanu u takvom kamenu. Džentrijeva hipoteza, po ovom načinu razmišljanja, je otud neophodno tačna.

On želi da geolozi pokažu dokaze procesa kroz koje se Po oreoli u granitu mogu formirati kroz prirodne procese, umesto natprirodnih. To je učinjeno tek sada.

Neobične okolnosti

Kada sam se zainteresovao za Džentrijeva izučavanja Po oreola, primeti sam četiri neobične okolnosti suprotne njegovoj hipotezi. Prva neobičnost je činjenica da se njegovi polonijumski oreoli uvek nalaze samo u granitima i pegmatitima, nikada ni u jednom drugom tipu kamena, osim u okolini Bankrofta.

U tom području, granitno kamenje je puno izukrštanih kalcitnih vena bogatih uranijumom, a polonijumski oreoli nisu prisutni u mafitskom stenju, bez obzira na to da li je to stenje mlađe ili starije od granita. Ovo je činjenica čak i u slučajevima u kojima je biotit relativno čest među mafitskim mineralima. Ovo kamenje-bez-Po-oreola uključuje biotitne gabre, diorite, i tonalite, kao i njihove vulkanske ekvivalente. Na osnovu poljnih, hemijskih i mikroskopskih teksturalnih odnosa, sve ove mafitske stene su nastale kroz kristalizaciju iz magme na visokim temperaturama.

Veoma je neobično da se polonijumski oreoli nalaze samo i jedino u posebnim, navodno primordijalnim, biotitnim granitima, a ne u svim biotitnim primordijalnim stenama. Tvorac je očigledno bio veoma izbirljiv po pitanju gde da ugura kratkovečni polonijum!

Druga neobična stvar je činjenica da svi graniti u kojima je Džentri našao Po oreole takođe sadrže mirmekit. Mirmekit nastaje kroz proces zamene u kome se kristalne strukture spajaju u jednu, činjenica koja sugeriše da Po oreoli nisu prisutni u svim granitima, već samo oni koji su formirani kroz procese zamene. Čak i ako uzmemo da samo graniti koji sadrže mirmekit treba da imaju polonijumske oreole, i tu se suočavamo sa problemom da se oreoli ne nalaze uvek u takvim granitima. Opet, Tvorac je bio veoma izbirljiv.

Neki graniti nastaju iz istopljenih sedimentnih ili riolitnih vulkanskih stena, neki procesom frakcionacije unutar magme (ili delimicnim topljenjem ili frakcionalnom kristalizacijom), a neki delimicnim topljenjem i izdizanjem magme koja ostavlja za sobom mafitski ostatak. Graniti proizvedeni topljenjem ne sadrže polonijumske oreole.

Treća čudnovata stvar je zapažanje da se stene koje sadrže polonijumske oreole uvek nalaze u susedstvu koncentracija uranijuma. Džentri opisuje nekoliko lokacija bogatih uranijumom gde se nalaze polonijumski oreoli, uključujući tu lokacije u Finskoj, Švedskoj, Nemačkoj, Kanadi, i severoistoku SAD (Gentry 1988, page 36; Wiman 1930).

Zašto bi, čovek se mora zapitati, svemogući Tvorac odabrao da stavi polonijumske oreole samo u stene koje sadrže veliku količinu uranijuma? Ako je Džentri u pravu, i ako polonijumski oreoli nemaju nikakve veze sa uranijumom, zašto Tvorac nije stavio Po oreole takođe i u granite u kojima nema uranijuma?

Pošto je polonijum jedan od produkata radioaktivnog raspada uranijuma, potpuno je normalno očekivati da on bude nađen u blizini uranijumskih naslaga. Pretpostaviti natprirodno poreklo granita sa Po oreolima je iracionalno.

Četvrtu čudnu stvar sam našao kasnije, kada sam se uneo u detalje Džentrijeve hipoteze. Džentri je pronasao oreole samo nekih izotopa polonijuma – konkretno 218Po, 214Po, i 210Po (produkti koji nastaju raspadom 238U) (Dutch 1983; Gentry 1983). Drugi polonijumski izotopi (215Po, 211Po, 216Po, and 212Po), koji nastaju u toku raspada 235U i 232Th, nisu nigde viđeni.

Zašto Tvorac nije uneo i ove druge izotope polonijuma u stene, pošto svi oni postoje u prirodi? Da li ovaj neobični preskok možda implicira jedan jednostavan prirodni uzrok za selektivno prisustvo nekih polonijumskih oreola?

Kako polonijumski oreoli zaista nastaju

Biotit i mirmekit se zajedno formiraju tokom procesa zamene u granitu. Sledi da Po oreoli u biotitu koji koegzistira sa mirmekitom takođe mora biti rezultat procesa zamene.

Svojstva radona predstavljaju osnovu za razumevanje ovog problema. Radon (222Rn) je produkt radioaktivnog raspada 226Ra koji se kasnije raspada u 218Po. Kao inertni (plemeniti) gas, 222Rn može da se slobodno kreće kroz pukotine u kamenu, bez reakcija sa mineralima na ivici tih pukotina. Dokazi za ovakvo kretanje radona su vidljivi u vodenim stubovima pre zemljotresa. Sporo kretanje kamena povezano sa seizmički aktivnim terenima omogućava radonu rastvorenom u vodi da se pomeri u porni prostor nižeg pritiska, i na površinu. Otud, možemoda očekujemo da će radon prožeti izlomljenu zapreminu diorita i gabra u toku procesa kojim nastaje mirmekitni granit.

Pošto je 222Rn predak 218Po, ovaj polonijumski izotop je prvi koji se formira u proesu raspada. Iako je vreme poluraspada 218Po relativno kratak (3.05 minuta), velike količine 222Rn se koncetrišu u vidu rastvorenog elementa zajedno sa silikatom u vodi, koji onda migriraju u skladu sa tektonskim pritiscima u porozne oblasti mafitskih stena koje izgrađuju koru.

Dva faktora favorizuju dioritske ili gabro oblasti za formaciju polonijumski oreola u sadejstvu sa razvojem mirmekitnih granita i pegmatita.

(1) Biotit (čest mineral u nekim dioritima i gabru) se lako cepa po planarnim „listovima“ biotitnih „knjiga“. Ove lomne povrsine predstavljaju poroznost u koju rastvori mogu da uđu, noseći sa sobom radon.

(2) I u biotitskim i u fluoritskim kristalnim rešetkama se nalaze pozicije za akomodaciju negativno naelektrisanih jona fluorida (F-) ili hidroksila (OH-). Ove pozicije su relativno velike, i daju prostor u koga mogu ući i drugi joni slične veličine.

Kada se atomi 222Rn raspadnu, proizvodeći niz 218Po, 214Po, i 210Po, ova tri izotopa polonijuma nastaju u vidu negativno naelektrisanih jona, Po-2, čije veličine su slične jonima fluorida i hidroksila. Na ovaj način, izotopi polonijuma su prirodno prihvaćeni i koncentrisani u kristalima fluorita (CaF2) ili biotita u granitnim stenama izloženim stresu koji izaziva smicanje.

Otud, polonijum je bio deponovan u nove kristale koji su izrasli kroz intenzivno hidrotermalno ispiranje smaknutog i izlomljenog, prethodno celog, mafitskog kamena. Kvarc i egzotični minerali su zamenili mafitske minerale, stvarajući granit i pegmatit. Dve receptivne mineralne osobine, (1) deljivost biotita (koja daje pristup radonom-ispunjenoj tečnosti) i (2) otvorena rešetka u kristalima biotita i fluorita, objašnjavaju zašto su ovi minerali postali skladišta polonijuma, i zašto tragovi polonijumskih oreola dokazuju njegovo efemeralno prisustvo. Velike zapremine hidrotermalnih tečnosti u ovom procesu su podržane rapidnim rastom velikih pegmatitskih kristala fluorita, biotita i drugih minerala.

U zidnim stenama u blizini takvih izlomljenih zona, gde se mali primarni kristali mogu naći u okviru originalnog diorita ili gabra, stresovi mogu da ih smaknu i time dozvole spoljnim tečnostima da doprinesu rekristalizaciji, kroz zatvaranje mikropukotina i sekundarni rast koji uvećava kristale. Pošto su i velike “knjige” biotita u pegmatitima i manji kristali biotita u susednom granitu razvijeni kroz procese zamene na temperaturama ispod onih koje su potrebne za topljenje minerala, ovi biotiti i fluoriti postavljaju spremne rešetke za brzo taloženje jona polonijuma. Simultani rast ove vrste biotita i fluorita zajedno sa kretanjem rastvorenih atoma 222Rn u kristale omogućava brzu akumulaciju izotopa polonijuma. Ove koncentracije se zatim raspadaju i proizvode Po oreole.

Količine radona koje izviru iz dubine Zemljinog omotača, rastvorene u vodenim strujama, mogu biti ogromne u oblastima bogatim uranom. Koncentrisanje ovog ambijentnog radona može da proizvede enorman broj atoma potreban za proizvodnju Po oreola. Radon oslobođen iz uranijumskog izvora daje stalan izvor novog gasa formaciji diorita ili gabra koja se pretvara u granit ili pegmatit.

Iz ovih uvida sledi da polonijumski oreoli u granitu ne moraju biti proizvedeni u kratkom periodu vremena. Neki oreoli se mogu formirati ranije, neki kasnije. Brz unos radona i taloženje polonijuma se takođe može odigrati ako je gabro ili diorit učinjen poroznim ili ako pritisak opadne usled tektonske aktivnosti.

Česta pojava polonijumskih oreola u biotitu sa mirmekitom u plagioklasu i mikroklinu istog kamena daje jasnu indikaciju da se radi o progresivnom procesu zamene u čvrstom, neistopljenom kamenu. Magma nije uključena u ovaj proces.

Konačno, prisustvo 218Po, 214Po, i 210Po oreola samo u granitima i pegmatitima, i odsustvo 216Po, 212Po, 212Po, i 211Po oreola u istom kamenju postaje razumljivo iz sledećih činjenica:

Prvo, vreme poluraspada izotopa radona za različite pretke izotopa polonijuma je vidljivo različit. Izotop 222Rn iz serije raspada 238U (izvor polonijumskih oreola) ima vreme poluraspada od 3.82 dana. U poređenju, 219Rn iz serije raspada 235U ima vreme poluraspada od 3.92 sekunde, a 220Rn iz serije raspada 232Th ima vreme poluraspada od 54.5 sekundi. Znači, 222Rn ima oko 84 hiljade ili šest hiljada puta više vremena da uđe u biotite nego 219Rn ili 220Rn!

Drugo, 216Po, 215Po, 212Po, i 211Po ćerke-izotopi imaju vremena poluraspada merljiva u delićima sekunde, umesto 140 dana za 210Po i 3.05 minuta za 218Po. Polonijum-210 ima više nego tri miliona puta duže trajanje!

Treće, relativna količina oslobođenog 222Rn gasa je kod većine terena proporcionalno daleko veća od količine oslobođenog 219Rn i 220Rn.

Otud, kombinacija veoma kratkog vremena poluraspada 219Rn i 220Rn gasova (i njihovih polonijumskih ćerki-izotopa) i relativno male količine dovode do činjenice da je stvaranje 216Po, 215Po, 212Po, i 211Po oreola praktično nemoguće. Ovi izotopi radona i polonijuma, koji bi mogli da proizvedu nedostajuće polonijumske oreole, bivaju konvertovani u izotope olova toliko brzo da radonski gas ne može da ode daleko od svog izvora pre nego sto se raspadne. Dodatno, polonijum proizveden od ovih izotopa nikada ne može da migrira i da se nataloži u dalekim kristalima biotita i fluorita u dovoljnim količinama da proizvede oreole.

Probni slučaj: Bakhorn pegmatit

Da isprobamo ove zaključke na odgovarajućem terenu. U toku 1988-me, Ričard Vejkfild i ja smo istražili nekoliko pegmatita bogatih uranijumom i polonijumskim oreolima u oblasti u kojoj se istovremeno nalazio mirmekit u pegmatitima, gnajsu i granitu (od koga se sastoji zidno stenje u okolini pegmatita).

Jedan specifičan pegmatit koga smo istraživali je Bakhorn pegmatit, u blizini autoputa 36, 19 kilometara jugozapadno od Bankrofta u Ontariju. Debele vermikule kvarca su karakteristične za mirmekit u ovom telu, što sugeriše da su i pegmatit i granit rezultat zamene starijeg diorita sastavljenog od plagioklasa i hornblende ili gabro gnajsa na temperaturama ispod intervala topljenja granita. Mirmekit u zidnom stenju i pegmatitu je slican, sa osrednjim kvarcnim vermikulama (Haynes 1986).

Ove vermikule u mirmekitnom granitu i Bakhorn pegmatitu pokazuju nemagmatsko poreklo diorita i gabra kroz zamenu. Kompozicioni odnosi zavise od sadržaja kalcijuma plagioklasa u originalnom kamenu iz koga su granit i pegmatit razvijeni.

Povremeni ostaci diorita i gabra se i dalje nalaze u granitu, pokazujući ovu istoriju i podržavajući zaključke o poreklu. Primeri ovih ostataka se mogu videti na usecima kod raskrsnice autoputeva 36 i 507; a njihovo široka rasprostranjenost podržava hipotezu da se zamena odigrala povrh celokupne oblasti plutona.

Geološka situacija Bakhorn pegmatita

Bakohorn pegmatit, bogat uranijumom i torijumom, je teran dioritnog gnajsa sastavljenog od hornblende i plagioklasa, kvarcno-feldspatnog dioritnog gnajsa, i roze, masivnog, krupnozrnog biotitskog granita. Hornblenda-plagoklasni gnajs u zidnim stenama pegmatita se uglavnom sastoji od poligonalne hornblende, biotita i normalno zoniranog plagioklasa. Kvarc, mikroklin, magnetit-ilmenit, titanit i kalcit su sporedni sastojci. Mikroklin popunjava međuprostore i lokalno okružuje druge minerale. Kvarcno-feldspatni gnajs je sličan, ali sadrži manje biotita i hornblende, a više kvarca i feldspara.

Pegmatit se sastoji od krupnih kristala roze, pertitnog mikroklina, biotita, albita i kvarca. Polomljeni fragmenti plagioklasa su obično okruženi mikroklinom. Mirmekit sa relativno krupnim vermikulama se nalazi povremeno uz granice velikih roze kristala mikroklina. Lamele albita u pertitnom mikroklinu nisu ravnomerno raspoređeni kao u granitima koji su se kristalizovali iz magme, već su neravnomerno razbacani kroz kristale. Veliki deo albita u mikroklinu je prisutan u obliku vena, koje u nekim mestima imaju istu optičku orijentaciju kao i plagiokalasa u susednom mirmekitu. Neke vene takođe sadrže kvarcne balončiće ili vermikule. Polonijumski oreoli se nalaze povremeno u velikim biotitnim knjigama, dva do četiri cm u prečniku (Slika 2).

Slika 2. A) Fotografija aure polonijuma-210 u biotitu iz Bakhorn pegmatita. B) Fotografija aure polonijuma-214 u biotitu iz Bakhorn pegmatita. C) Fotografija pukotine u biotitu u kojoj je migracija polonijuma-210, ili olova-210, ili oba nanela oštećenja biotitnoj rešetki paralelno sa pukotinom. Ovo obara Džentrijevu hipotezu da takva oštećenja uz pukotine ne postoje. Ipak, izolovane aure su česte i ne poseduju vezu sa venama (skala ove fotografije je drugačija nego u A i B).

U kvarcno-feldspatnim gnajsovima u blizini Bakhorn pegmatita, mikroklina, albit, kvarc i biotit su dominantni minerali; hornblenda nije prisutna i po pretpostavci je zamenjena kvarcom. Magnetit, kalcit i titanit su česti dodatni minerali. Zaokrugljene granule titanita su istih dimenzija kao i u susednom hornblendnom gnajsu. Mirmekit sa srednjim do velikim kvarcnim vermikulama okružuje zrna mikroklina. Hlorit sa zrnima rđe je često prisutan produkt promene biotita. Neki kristali biotita imaju iskrzane ivice i kvarcne site. Cirkoni sa aurama su retki. Polonijumskih aura nema.

Generalno, u dioritu ili gabru koji sadrži hornblendu ili piroksen, sadržaj plagioklasa teži da bude kalcičan, ali ne onoliko kalcičan kao u dioritu ili gabru u kome je biotit jedini feromagnezijum silikat. Hornblenda i piroksen prihvataju kalcijum u svoje kristalne strukture. Otud, kada su ovi minerali prisutni u većim količinama, manje kalcijuma je dostupno za rast plagioklasa. Nasuprot tome, pošto biotit ne prihvata kalcijum, najveći deo prisutnog kalcijuma u toj vrsti diorita ili gabra odlazi u plagioklas. U toku izmene biotitinog gabra sa granitom, ovaj visoko-kalcijumski plagioklas ima efekt proizvodnje kvarcnih vermikula u pratećem mirmekitu koje su veće nego u slučajevima u kojima je hornblendni ili piroksenski gabro zamenjen granitom.

Regionalno, granit u Bakhorn pegmatitu, kao i u njegovoj blizini, sadrži mirmekit sa kvarcnim vermikulama. Ovo sugeršie da je granit u okolini Bakhorn pegmatita originalno nastao iz biotitnog gabra ili kalcitnog diorita.

Rudnici uranijuma oblasti Bankroft u Ontariju

Tri uranijumska rudnika (Silver Crater, Fission i Faraday) su situirani na istom terenu kao i Bakhorn pegmatit (Hewitt 1957; Bedell 1982, 1985). Polonijumki oreoli na ovim lokalitetima se nalaze u biotitu (Figs 2, 3 and 4) i fluoritu. Lokalno stenje se sastoji od nekoliko vrsta kamena, uključujući gabro, diorit, monconit-diorit, monconit i sijenit, bez tragova mirmekita. Međutim, u oblasti Anstruter pored Bankrofta, granit je prisutan umesto sijenita, i poseduje mirmekit sa velikim kvarcnim vermikulama.

Nedostatak mirmekita u regionu gde se pojavljuje sijenit je logičan rezultat pretežno natrijumske zamene. Kataklastično smaknuta dioritna i gabro tela su zamenjena tečnostima koja nose Na+1, K+1, i Ca+2 (Lumbers, lična komunikacija, 1987). Ovi joni su izmenili diorit i gabro u monconit-diorit, monconit, i sijenit, ali samo mestimično u granit.

U prethodnom dioritu i gabru, relativno kalcični kristali plagioklasa su postali sodični (albit i oligoklasa umesto andesina i labradorita). U ovim modifikovanim stenama, kalcit se nalazi u međuprostorima slomljenih zrna silikata, ili koncentrisan u obliku žila. K-feldspar je umešan lokalno, ali povezani plagioklas je toliko sodična u sijenitu i/ili granitu da nema formacije mirmekita (Collins 1988). Predačka hornblenda i pirokseni u dioritnim i gabro telima su se takođe rekristalizovala (kao biotit, sodični amfiboli, ili oba).

Fluidi koji su doveli do ove regionalne evolucije od mafitskog do silikatnog kamena su takođe donele uranijum, koji je postao koncentrisan na određenim tačkama. Biotit i fluorit u rudama uranijuma u tri rudnika sadrže polonijumske aure formirane u suštinski istom periodu kada su diorit i gabro rekristalizovani i zamenjeni (monconit-dioritom, sijenitom i granitom).

Vredi primetiti, međutim, da se Po oreoli ne nalaze u svim biotitnim “knjigama” i uzorcima fluorita u ovim modifikovanim stenama. Lokalno odsustvo polonijumskih oreola ukazuje da je koncentracija radona samo na nekim mestima bila dovoljno velika da proizvede vidljive aure.

Objašnjenje polonijumskih aura

Formiranje granita kroz zamenu čvrstog kamena znači da Džentrijeva teorija više nije održiva. On ne može više da legitimno tvrdi da stenje koje sadrži polonijumske oreole mora biti formirano natprirodnim sredstvima.

Čvrst dioritski ili gabro kamen, koji se prethodno kristalizovao iz magme, je postao predmet ponovne kataklaze i rekristalizacije. Ovo se desilo bez topljenja; i kataklaza je proizvela otvore za ulaz tečnosti bogatih uranijumom, i za modifikaciju ovog stenja u granit kroz silikaciju i uklanjanje katjona.

U poljima rude uranijuma, višak uranijuma proizvodi velike količine inertnog radonskog gasa; a ovaj gas se difuzijom rastvara u okolnim tečnostima, dolazeći do područja tekuće kristalizacije biotita i fluorita. Radon (222Rn) se raspada, i polonijumski izotopi se nukleišu u rapidno rastućem biotitu, gde zatim proizvode polonijumske aure.

Ceo proces formacije polonijumskih oreola se može dogoditi bez učešća Tvorca. Uz to, obzervacija da se polonijumske aure nalaze u mirmekitnim granitima pokazuje nemagmatsko poreklo granita. Argument ovim dotiče Džentrijevu početnu (i samim tim istinitu) tvrdnju da graniti magmatskog porekla ne mogu sadržati polonijumske aure: vreme poluraspada Po izotopa su jednostavno previše kratki.

* * *

Tabela konstanti raspada nekih radioaktivnih elemenata

Serija raspada urana-238 | Serija raspada urana-235 | Serija raspada torijuma-232

Simbol

emitovana
čestica

vreme
poluraspada

Simbol

emitovana
čestica

vreme
poluraspada

Simbol

emitovana
čestica

vreme
poluraspada

238U | α | 4,51x10^9 godina | 235U | α | 7,13x10^8 godina | 232Th | α | 1,39x10^10 godina
234Th | β | 24,1 dana | 231Th | β | 25,6 godina | 228Ra | β | 6,7 godina
234Pa | β | 1,14 minuta | 231Pa | α | 3,43x10^3 godina | 228Ac | β | 6,13 sati
234U | α | 2,35x10^5 godina | 227Ac | β | 22 godine | 228Th | α | 1,9 godina
230Th | α | 8x10^4 godina | 227Th | α | 18,6 dana | 224Ra | α | 3,64 dana
226Ra | α | 1,62x10^3 godina | 223Fr | β | 22 minuta | 220Rn | α | 54,5 sekundi
222Rn | α | 3,82 dana | 223Ra | α | 11,2 dana | 216Po | α | 0,158 sekundi
218Po | α | 3,05 minuta | 219At | β | 0,9 minuta | 212Pb | β | 10,6 sati
214Pb | β | 26,8 minuta | 219Rn | α | 3,92 sekunde | 212Bi | β | 60,5 minuta
214Bi | β | 19,7 minuta | 215Bi | β | 8 minuta | 212Po | α | 3x10-7 sekundi
214Po | α | 1,5x10-4 sekundi | 215Po | β | 1,83x10-3 sekundi | 208Pb | - | stabilan
210Pb | β | 22 godine | 215At | α | 10-4 sekundi | | |
210Bi | β | 5 dana | 211Pb | β | 36,1 minuta | | |
210Po | α | 140 dana | 211Bi | β | 2,16 minuta | | |
206Pb | - | stabilan | 211Bi | α | 0,52 sekunde | | |
| | | 207Pb | α | stabilan | | |
Serija raspada urana-238 | Serija raspada urana-235 | Serija raspada torijuma-232

* * *

Gornji materijal je preuzet sa stranica 128-140 iz Hunt et al. (1992), osim ilustracija. Prva ilustracija je preuzeta iz Collins (1988). Druge ilustracije su suplementarne. Pogledajte http://www.polarpublishing.com za informacije o izdavačkom preduzeću.

Knjiga "Hydrothermal Differentiation" Collins (1988) se može naručiti od Theophrastus Publications S.A., 33 J. Theologou Str., Zographou, Athens 622, Greece: $47.00 (U.S.).

* * *

Reference

Bedell, R. L. 1985, Madawaska mines, Bancroft, Ontario deformation of the Faraday metagabbro complex and its influence on uraniferous pegmatite emplacement and ore deposition, Unpublished master's thesis, University of Toronto, 177 p.
Bedell, B. L., 1982, Map P.2523, Bancroft area, western part, Ontario Geological Survey.
Chaudhuri, N. K., and Iyer, R. H., 1980, Origins of unusual radioactive haloes, Radiation Effects, v. 53, p. 1-6.
Collins, L. G., 1988, Hydrothermal differentiation and myrmekite - a clue to many geologic puzzles, Theophrastus Publications S.A., Athens, Greece, 382 p.
Feather, N., 1978, The unsolved problem of Po halos in Precambrian biotite and other old minerals, Communication to Royal Society of Edinburgh, v. 11, p. 147-158.
Gardner, M., 1989, Notes of fringe-watcher: Robert Gentry's Tiny Mystery, Skeptical Inquirer, v. 13, p. 357-361.
Gentry, R. V., 1965, Pleochroic halos and the age of the Earth, American Journal of Physics, Proceedings, v. 33, p. 878A.
Gentry, R. V., 1970, Cosmological implications of extinct radioactivity from pleochroic halos. In Lammerts, W. E., ed., Why not creation?, Presbyterian and Reformed Publishing Company, p. 107-113.
Gentry, R. V., 1974, Radio halos in a radiochronological and cosmological perspective, Science, v. 184, p. 62-64.
Gentry, R. V., 1983, Letters. Creationism again, the author comments, Physics Today, v. 36, p. 13-15.
Gentry, R. V., 1988, Creation's Tiny Mystery, 2nd edition, Knoxville, Earth Science Associates, 348 p.
Hashemi-Nezhad, S. R., Fremlin, J. H., and Durrani, S. A., 1979, Polonium haloes in mica, Nature, v. 78, p. 333-335.
Haynes, S. J., 1986, Metallogenesis of U-Th, Grenville Supergroup, Peterborough County, Ontario; in Moore, J. M., Davidson, A., and Baer, A. J., eds., The Grenville Province: Geological Association of Canada, Special Paper 31, p. 271-280.
Henderson, G. H., 1939, A quantitative study of pleochroic halos, V. the genesis of halos, Royal Society of London, Proceedings, Series A, v. 173, p. 250-264.
Henderson, G. H., and Sparks, F. W., 1939, A quantitative study of pleochroic halos. IV, New types of halos, Royal Society of London, Proceedings, Series A., v. 173, p. 238-249.
Hewitt, D. F., 1957, Geology of the Cardiff and Faraday townships, Ontario Department of Mines, v. 66, pt. 3.
Hunt, C. W., Collins, L. G., and Skobelin, E. A., 1992, Expanding Geospheres, Energy And Mass Transfers From Earth's Interior: Calgary, Polar Publishing Company, 421 p. Order from: http://www.polarpublishing.com.
Joly, J., 1917, The genesis of pleochroic halos, Philosophical Transactions of the Royal Society of London, Series A., v. 217, p. 51.
Kerr-Lawson, D. E., 1927, Pleochroic halos in biotite from near Murray Bay, University of Toronto Studies, Geology Studies, v. 24, p. 54-71.
Leake, B. E., 1990, Granite magmas: their sources, initiation and consequences of emplacement, Journal of the Geological Society of London, v. 147, p. 579-589.
Meier, H., and Hecker, W., 1976, Radioactive halos as possible indicators for geochemical processes in magmatites, Geochemical Journal, v. 10, p. 185-195.
Moazed, C., Spector, R. M., and Ward, R. F., 1973, Polonium radiohalos: an alternative interpretation, Science, v. 180, p. 1271-1274.
Wakefield, J. R., 1987-88, Gentry's Tiny Mystery - unsupported by geology, Creation/Evolution, v. 22, p. 13-33.
Wakefield, J. R., 1988, The geology of "Gentry's Tiny Mystery," Journal of Geological Education, v. 36, p. 161-175.
Wiman, E., 1930, Studies of some Archaean rocks in the neighborhood of Uppsala, Sweden, and their geologic position, Bulletin Geologie Institute, Universitet Uppsala, 23.
York, D., 1979, Polonium halos and geochronology, EOS Transactions of the American Geophysical Union, v. 60, no. 33, p. 616-619.

Šta su to mutacije?

Kratak pogled na osnove genetike

Da bi smo odgovorili na ovo pitanje, prvo moramo da znamo nešto o tome šta je genetski kod, i kako on funkcioniše. Ovo što sledi je kratak i veoma uprošćen uvod u najosnovniju genetiku...

U svakoj modernoj živoj ćelliji na svetu se nalazi centralni kontrolni sistem, zapis na osnovu koga ćelija funkcioniše, na osnovu koga se razmnožava, i koji kontroliše njeno ponašanje. Ovaj kontrolni sistem se sastoji od DNK, deoksiribonukleninske kiseline.

DNK sadrži informacije u vidu nizova baza: adenozina, timina, guanina i citozina, koji se najčešće označavaju skraćeno kao A, T, G i C. Nizovi ove četiri baze čine genetski kod, na osnovu koga život funkcioniše. Ovaj kod, kada se napiše slovima, obično izleda kao dugačak, besmislen niz slova: ATGCCTAAATCTG...

Na nekim mestima u ovom nizu “slova”, međutim, pojavljuju se specijalne oznake, obično u vidu posebnih sekvenci poznatih kao promoteri. Primer promotera je sekvenca ATG desetak baza nakon sekvence TATAAT. Ovakve specijalne sekvence označavaju aktivne delove DNK, poznate pod nazivom geni, i ti aktivni delovi su zaista važan deo celog sistema.

Ali kako se od gena, prostih nizova baza na DNK, dolazi do konačnog produkta, ćelije? Da bi smo ovo razumeli, moramo prvo da znamo još nešto o ćelijskoj hemiji. Ako zamislimo DNK kao “arhivu” u kojoj su pohranjene informacije o tome kako ćelija treba da radi i da se razmnožava, radnici koji obavljaju sav posao – čitaju informacije iz arhive, prave ćelije, dele ih, izvode sve procese koji su ćeliji potrebni da preživi – pripadaju drugoj klasi velikih molekula, poznatoj kao proteini.

Proteini su, po organizaciji, donekle slični DNK. Isto kao što je DNK lanac četiri osnovna sastojka koja se ponavljaju u različitim kombinacijama, proteini su lanci istih sastojaka...s tim što se proteini umesto četiri sastoje od dvadeset osnovnih delova, amino-kiselina. Svaka od ovih dvadeset amino-kiselina ima svoje posebne osobine, i njihove kombinacije omogućavaju proteinima da budu veoma fleksibilni i da obavljaju sve raznovrsne hemijske procese potrebne za opstanak života.

Svaki gen u okviru DNK sadrži informaciju o jednom određenom proteinu. Proteini nastaju na osnovu gena, i geni deluju tek kroz proteine napravljene na osnovu njih. Ako to razumemo, možemo da opišemo put od DNK do proteina:

Gen prvo prolazi kroz proces transkripcije. U ovom procesu, DNK lanac se razdvaja na dva dela, i jedna strana biva iskopirana u kraću sekvencu veoma slične kiseline, poznate kao ribonukleinska kiselina (RNK). Ovaj novostvoreni RNK lanac, za razliku od ogromnog lanca DNK, sadrži samo jednu informaciju: kako napraviti jedan određeni protein. Takodje, u lancu RNK, baza timin (T) biva zamenjena jednom drugom sličnom bazom, uracilom (U).

Nakon što je gen iskopiran u RNK, sledi proces translacije. RNK lanac odlazi do kompleksnog skupa molekula, ribozoma. Ribozom “čita” RNK lanac, i na osnovu RNK koda proizvodi novi protein. Pošto RNK, isto kao i DNK, ima samo četiri baze, potreban je određeni kod da bi se pomoću četiri slova mogao izraziti proteinski niz koji, setimo se, može imati bilo koju kombinaciju dvadeset amino-kiselina. Zbog ovoga, genetski kod je troslovan: svake tri baze u lancu RNK označavaju po jednu amino-kiselinu u novom proteinu.

Ovo je lakše razumeti na primeru. Zamislimo da se na DNK nalazi veoma kratak gen sa sledećom sekvencom:

ATGGTGCCTAATATTAGCTAG

Ovo će prvo kroz proces transkripcije biti prevedeno u RNK lanac sa sekvencom:

AUGGUGCCUAAUAUUAGCUAG

Ribozom će ovo citati tri po tri baze, i prevesti u niz amino-kiselina

AUG GUG CCU AAU AUU AGC UAG
Met Val Pro Asn Ile Ser Stop

Troslovne oznake (Val, Pro...) su simboli za određene amino-kiseline (valin, prolin...itd.). Zadnja tri slova, UAG, čine tzv. stop kodon, koji daje signal ribozomu da na tom mestu treba da prestane sa daljom sintezom proteina. Ova ilustracija pokazuje kako bi se od kratkog niza DNK mogao proizvesti kratak protein, koji onda može da obavlja nekakvu funkciju u okviru ćelije.

Za razliku od ovog našeg primera, naravno, stvarni proteini su daleko veći. Na primer, keratini, proteini od kojih su najvećim delom sačinjene naše dlake i nokti, su preko 300 amino-kiselina dugački, što znači da su geni na osnovu kojih su sačinjeni dugački više od 1200 baza. Najveći poznati protein, titin, se sastoji od neverovatnih 28000 amino-kiselina!

Šta su onda mutacije?

Mutacije su promene u genetskom kodu, do kojih može doći na mnoge načine. Svaki put kada se ćelija deli, recimo, DNK mora biti iskopirana u dve kopije, po jedna kopija za svaku novu ćeliju. Mada je ovo kopiranje veoma precizno, ono ipak nije savršeno – otprilike na svakih milijardu tačno iskopiranih baza, jedna biva pogrešno prenesena. Drugi izvor su oštećenja na DNK, do kojih može doći spontano kroz normalan život ćelije, ili kroz spoljne otrove ili negativne uticaje (ultraljubičasto zračenje, na primer). Kroz evoluciju, ćelije su razvile veoma kompleksan sistem za popravku promena na DNK, ali ovi sistemi ne samo što imaju ograničenja, već ponekad umeju da i sami izazovu dodatne greške.

KKonačno, jedna čitava klasa virusa, takozvani retrovirusi, igra veoma značajnu ulogu u mutacijama na DNK. Ovi virusi ne samo što inficiraju ćelije, već sadrže proteine zvane integraze, kkoji im omogućavaju da svoje gene upišu direktno na DNK same ćelije. Tako geni virusa postaju deo genetskog sklopa samog organizma, i mogu ostati u tom sklopu praktično zauvek.

Mada ovo na prvi pogled može izgledati kao nevažna stvar, bar što se genetike tiče, retrovirusi su u stvari igrali ogromnu ulogu u razvoju života na zemlji. Izgleda neverovatno, ali najveći deo ljudske DNK ne čine naši geni...već ostaci retrovirusa koji su se kroz milijarde godina integrisali u naš organizam, postajali neaktivni kroz mutacije, i prosto bivali kopirani iz generacije u generaciju zajedno sa aktivnim delom našeg genetskog koda. Najpoznatiji i najzloglasniji retrovirus današnjice je HIV, koji izaziva ljudsku imunodeficijenciju, poznatiju kao sida.

Postoje razne vrste mutacija, od kojih ćemo ovde radi ilustracije pomenuti dve osnovne varijacije.

Prva vrsta su takozvane point-mutacije, u kojima dolazi do promene jedne baze u genetskom kodu. Kao što će biti objašnjeno u daljem tekstu, ova vrsta mutacija ponekad ne izaziva nikakvu promenu u organizmu uopšte, ali ponekad može da bude veoma značajna. Primer pozitivne point mutacije je nedavno otkrivena point mutacija na jednom regulatornom genu, koja postoji u severnoj Italiji, među naslednicima čoveka kod koga se ona originalno dogodila. Ljudi koji nose ovu mutaciju imaju značajno manje šanse da dožive infarkt ili srčani udar, pošto se njihove arterije automatski čiste mnogo bolje nego kod ostalih ljudi. Primer negativne point mutacije su relativno česti problemi sa mutacijama na proteinu kolagenu, koje dovode do deformacija kostiju kod dece.

Druga vrsta su takozvane frejmšift (frameshift) mutacije, u kojima baza biva ubačena ili izbrisana. Ove mutacije su obično mnogo radikalnije od point-mutacija, pošto potpuno menjaju strukturu proteina.

Pogledajmo razliku između point i frejmšift mutacija na našem malom genu koga smo pomenuli ranije. Originalni gen izgleda ovako:

Gen:       AUG GUG CCU AAU AUU AGC UAG
Protein:   Met Val Pro Asn Ile Ser Stop

Zamislimo sada da se desi jedna point mutacija u kojoj jedan citozin bude zamenjen, recimo, adeninom. Rezultat će biti sledeći:

Gen:       AUG GUG ACU AAU AUU AGC UAG
Protein:   Met Val Thr Asn Ile Ser Stop

Point mutacija je promenila CCU, kod za amino-kiselinu prolin, u ACU, kod za amino-kiselinu treonin. Ovo može, ali ne mora, uticati na funkciju čitavog proteina.

Frejmšift mutacija na istom mestu, međutim, ima daleko veće posledice:

Gen pre mutacije:   AUG GUG CCU AAU AUU AGC UAG
Gen nakon mutacije: AUG GUG  CU AAU AUU AGC UAG
Citanje gena:       AUG GUG CUA AUA UUA GCU AG?
Protein:            Met Val Leu Ile Leu Ala ...

U ovom slučaju, citozin je prosto izbrisan iz genetskog koda...što je izazvalo da se sve kombinacije nakon toga (setimo se, ribozom čita kod tri po tri slova) promene. Sastav proteina nakon mesta brisanja je potpuno promenjen! I ne samo to, već je stop kodon, UAG, sada oštećen. Ako se u RNK nizu iza UAG nalazi još baza (za koje nije bilo predviđeno da budu prevedene), te baze će biti pročitane, i na osnovu njih će na protein biti dodato još amino-kiselina, što će dodatno promeniti njegovu strukturu i funkciju.

Zašto je većina mutacija neutralna?

Postoje dva osnovna razloga zašto je većina mutacija neutralna. Prvi od njih je što tri baze mogu da formiraju 64 različita koda, a pritom postoji samo dvadeset amino-kiselina. Rezultat ovoga je da više različitih kombinacija kodira istu amino-kiselinu.

Standardni genetski kod, koga prate skoro svi živi organizmi na svetu, je prikazan na slici ispod.

Kao što možete videti iz gornje tabele, neke amino-kiseline su kodirane samo jednim kodom (recimo, UGG je jedini kod za triptofan), ali većina ima tri, četiri, ili više kodova. Leucin, najčešća amino-kiselina, ima čak šest različitih kodova. Sa stanovišta mutacija, ovo ograničava njihov efekt značajno. Recimo, ako point mutacija proizvede promenu u genu iz CUU u CUC, to neće imati ama baš nikakav efekt, pošto oba kodiraju leucin, i proizvedeni protein će biti identičan.

Drugi razlog je fleksibilnost proteina. Sve amino-kiseline koje čine protein se mogu grubo podeliti u tri grupe. Prvo, tu je nekoliko ključnih amino-kiselina, koje učestvuju direktno u hemijskim reakcijama kojima proteini upravljaju, i koje se zato ne smeju menjati praktično uopšte. Drugo, tu su amino-kiseline važne za strukturu, koje mogu da se menjaju donekle, dogod promena nije preterano velika (po naelektrisanju ili po veličini). Treću grupu čine “slučajne” amino-kiseline, koje prosto povezuju prethodno pomenute dve grupe u niz odgovarajuće dužine, i koje se mogu menjati praktično bez ograničenja, a da pritom protein ostane funkcionalan.

U eksperimentalnim istraživanjima, naučnici su menjali i do 97% amino-kiselina u okviru nekih proteina, i uspevali da zadrže potpunu funkcionalnost.

Drugi mehanizmi genetske promene

U okviru teksta "Uvod u evoluciju", objašnjen je proces nastanka genetskih informacija kroz duplikaciju praćenu mutacijama. No, ovo nije jedini način na koga informacije mogu nastati, i vredi pomenuti par dodatnih procesa.

Viralni transfer je proces u okviru koga retrovirusi unose nove gene u genom organizma koga su napali.

Većina virusa deluje tako što u ćeliju ubaci svoj genetski materijal, koji onda preuzme kontrolu nad ćelijom. Umesto svojih normalnih procesa, ćelija počne da proizvodi nove kopije virusa. Na kraju, ćelija umire i raspadne se, oslobađajući nove viruse, koji sada mogu da napadnu druge ćelije.

Tok virusne infekcije: 1. virus se približi ćeliji, 2. virus se spoji sa ćelijom i u nju ubaci svoj genetski materijal, 3. geni virusa postanu aktivni i ćelija na osnovu njih proizvede još virusa, 4. ćelija umire i raspada se, oslobađajući gomilu novih virusnih čestica.

Retrovirusi idu korak dalje: oni ne samo što ubace svoj genetski materijal u ćeliju, već ga zatim i integrišu u genom "domaćina." Rezultat je da ćelija ne može da razlikuje virusne gene od svojih sopstvenih. Virus ne mora čak ni da bude aktivan, može da se ućuti i da prosto čeka, što mu omogućava da prebrodi imunu reakciju unutar tela. Onda, u nekom budućem trenutku, geni se aktiviraju, i preuzmu kontrolu nad ćelijom; ćelija zatim umre proizvodeći gomilu novih virusa. Najpoznatiji retrovirus danas je HIV, virus koji uzrokuje sidu.

Tok retrovirusne infekcije: 1. retrovirus se približi ćeliji, 2. retrovirus se spoji sa ćelijom i u nju ubaci svoj genetski materijal, 3. geni virusa se utope (integrišu) u genom organizma, i tu mogu da ostanu mesecima ili godinama bez aktivnosti, 4. geni postanu aktivni i ćelija na osnovu njih proizvede još virusa, 5. ćelija umire i raspada se, oslobađajući gomilu novih virusnih čestica.

Kako ovi virusi utiču na evoluciju? Pa, povremeno će retrovirus inficirati neku od semenih ćelija (spermatozoid ili jajnu ćeliju). Time će potomci inficirane jedinke naslediti virusne gene zajedno sa svim ostalim.

Od ove tačke, mogu se desiti tri stvari. U prvom slučaju, ako su virusni geni netaknuti, virus će se aktivirati i potomci koji su nasledili gene će takođe naslediti i virusnu bolest. Ona će ih oslabiti ili ubiti, i time eliminisati ovu genetsku kombinaciju iz populacije. U drugom slučaju, virusni geni mogu biti oštećeni mutacijama (veliki broj mutacija biva unesen u toku mejoze koja proizvodi semene ćelije). U ovom slučaju, ovi geni postaju deo "DNK đubreta", i postaju neupotrebljivi. U trećem slučaju, virusni geni bivaju malkice oštećeni, ali su i dalje aktivni. Šta se u ovom slučaju događa, zavisi od mesta u genomu u koje se virus ubacio.

Ako se virus ubacio u genom na mesto na kome virusni geni štete organizmu, ili na mesto na kome nemaju uticaja, oni će biti eliminisani iz populacije, ili će prosto propasti (kao što je objašnjeno u tekstu o selektivnim pritiscima), ili će se pretvoriti u transpozone (kao što je objašnjeno u tekstu o nekodirajućim tragovima u DNK). No, ako se virus ubacio na mesto na kome geni mogu da vrše neku pozitivnu funkciju, oni postaju aktivan deo genoma organizma. Ovo je veoma retka stvar, ali povremeno može imati veoma značajne posledice.

Primer: ERV-3. Prvi sisari su bili monotreme: bića koja su imala mlečne žlezde, ali su pritom legla jaja kao i njihovi preci (dva predstavnika ove grupe postoje i danas: kljunar i ehidna). Jaja monotrema imaju ljusku i jajnu membranu. U daljoj evoluciji, ljuska jajeta je omekšala, stopila se sa jajnom membranom, i postala ono što danas zovemo placenta: membrana koja okružuje novonastali embrion.

U jednom trenutku u toku ove evolucije, predak svih placentalnih sisara je postao zaražen retrovirusom. Između ostalih gena, ovaj virus je nosio gen koji potiskuje imuni sistem, što je omogućavalo virusu da se lakše odupre imunim napadima. Kod jedne jedinke, virus se integrisao u semene ćelije, i to u delu DNK koji je aktivan u placentalnom tkivu.

No, u ovom slučaju, rezultat integracije je bio da se ovaj gen aktivira u placentalnom tkivu: tkivu koje okružuje embrion i štiti ga od imunog sistema majke. Prisustvo ovog gena je imalo pozitivan efekt na reprodukciju, smanjenje šanse da dođe do imunološkog odbacivanja fetusa. Samim tim, ovaj gen je potpao pod prirodnu selekciju, i postao je deo opšteg placentalnog genetskog sistema. Danas svi placentalni sisari i dalje nose ostatak ovog virusa u svom genomu; svi drugi delovi su degenerisali, ali ovaj imunosupresivni gen je ostao aktivan, prisutan, i pod konstantnim selektivnim pritiskom

Mešanje eksona je drugi važan mehanizam kojim mogu nastati novi geni. Radi razumevanja, međutim, potrebno je poznavanje jednog važnog aspekta genetike eukariota (grupe živih organizama u koje spadaju sve biljke i životinje).

Naime, bakterije i arheje uglavnom poseduju "jednodelne" gene: svaki gen je "zapisan" od početka do kraja u genomu organizma. Eukariote, sa druge strane, imaju gene koji su podeljeni u aktivne delove ("eksone") i neaktivne delove ("introne"). U toku aktivacije gena, ceo gen biva iskopiran u RNK, nakon čega introni bivaju isečeni, a eksoni spojeni u celinu. Ovo omogućava da isti gen proizvede više različitih vrsta proteina (koji se sastoje od različitih kombinacija eksona) - u nekim slučajevima, više stotina, hiljada ili čak desetina hiljada verzija (jedan šampion na ovom polju je gen DsCam, iz vinskih mušica: iz jednog gena, biva proizvedeno čak 38,000 različitih proteina. Ovo strahovito povećava raznovrsnost genoma: ljudski genom se sastoji od oko 20-25 hiljada gena, ali usled varijacije u eksonima proizvodi oko 250,000 različitih proteina.

Pojedini funkcionalni delovi gena su često sadržani u pojedinačnim eksonima (ili grupama eksona). Više različitih genetskih procesa (na primer, hromozomalno ukrštanje) mogu dovesti do situacije u kojoj deo jednog gena završi u okviru nekog drugog. Rezultat ovoga je protein koji se sastoji od svih prethodnih delova, ali sada ima još jednu ili više dodatnih funkcionalnih celina. Isto tako, eksoni različitih gena mogu postati duplikovani i kombinovani u potpuno nove gene.

F - f-modul, FN2 - fibronektin modul tip II, G - modul faktora rasta, K - kringl modul, SP - proteolitički domen

Kao jedan konkretan primer (od hiljada postojećih), na gornjoj slici su prikazana četiri proteina koja su nastala mešanjem eksona. Kopiranjem i mešanjem različitih domena, stvorene su četiri različite proteaze (enzimi koji seku druge proteine pod određenim uslovima), koje imaju četiri različita uslova aktivnosti i četiri različite mete.

Ugnježdena hijerarhija ljudske vrste

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 u 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.

Šta je to nekodirajuća DNK?

Kada je otkrivena priroda DNK molekula, i kada je otkriveno da se geni (tj. nasledni elementi) nalaze u okviru DNK, pretpostavka je bila da je sva DNK funkcionalna - tj. da svaki komad i slovo u genomu, sa možda malecnim izuzecima, nosi u sebi nekakvo značenje. Ovo sledi iz tadašnjeg razumevanja evolucije: pošto prirodna selekcija eliminiše nepotrebno ulaganje energije, za očekivanje bi bilo da se nepotrebni delovi genoma rapidno uklanjaju.

Ovo očekivanje, međutim, je samo donekle tačno. Naime, tačno je da geni koji prestanu da budu upotrebljivi (tj. geni na koje više ne postoji selektivni pritisak) mutiraju i polako nestaju iz genoma. Evolucija, takođe, polako eliminiše velike regione unutar genoma koji se sastoje od neupotrebljive sekvence. Međutim, postoje dve osnovne sile (i gomila malih sporednih stvari) koje se protive ovom trendu u kraćim periodima vremena.

Prvi je mejozna rekombinacija. Naime, u semenim ćelijama se odigrava proces u kome se dve kopije svakog hromozoma (jedan od majke i jedan od oca) postave paralelno jedan sa drugim, i onda se između njih razmene delovi DNK koji su dovoljno slični. Ovo je pravi razlog zbog koga uopšte i postoji seksualna reprodukcija - ovaj proces omogućava brže kombinovanje pozitivnih mutacija i povećava genetsku raznovrsnost vrste (povećavajući time otpornost prema bolestima i parazitima). Brisanja degenerisanih delova genoma mogu da ometu ovaj proces - recimo, ako je jedan hromozom izgubio veliki deo, čak iako je taj deo danas neupotrebljiv, ovo može da spreči mejoznu rekombinaciju sa hromozomom koji nije izgubio taj fragment, i da time minira proizvodnju semenih ćelija koje bi taj gubitak prenele u buduće generacije.

Drugi su retrovirusi, koji proizvode retrotranspozone. O ovome govore drugi tekstovi na ovom sajtu, ali vredi ponoviti osnovu. Retrovirusi se integrišu u genom tako što prepoznaju dve sekvence, koje isecaju sa jednog mesta (zajedno sa bilo kakvom sekvencom koja se nalazi između ove dve signalne), i onda ubacuju to parče na neko drugo mesto. U toku infekcije, ovo dovodi do isecanja virusne DNK iz virusnog genoma, i integracije u genom domaćinske ćelije. No, pošto je gen za transpozazu, protein koji vrši ovo prebacivanje, sada takođe integrisan i aktivan u genomu domaćina, on nastavlja da povremeno iseca i prebacuje. Ako saberemo ovo sa čestim mutacijama koje dovode do duplikacije DNK koda, ovo dovodi do sve većeg i većeg broja kopija ove virusne sekvence.

Zbog ovoga, kratkoročno (u evolucionom smislu - znači na nekoliko desetina ili stotina miliona godina) je moguća postepena akumulacija velike količine đubreta u genomu, koja se zatim ređe (ali u većim komadima) eliminiše.

Bilo je potrebno nekoliko decenija rada i dokazivanja da bi naučnici prihvatili postojanje nefunkcionalne uopšte; konačni dokaz je bila eliminacija nekodirajuće DNK iz nekoliko vrsta (recimo, brisanje više stotina miliona baznih parova ovakve DNK iz genoma miševa) bez ikakvog efekta na njihov život ili sposobnosti. Pritom, svi su očekivali da makar neki delovi te naizgled nefunkcionalne DNK ipak imaju neku funkciju, i neke takve funkcije su zaista otkrivene.

Najnovije od ovih istraživanja je takozvana ENCODE saradnja, u kojoj je grupa od preko četiri stotine naučnika uradila višegodišnju duboku analizu ljudskog genoma. Rezultati ove analize su u jesen 2012-te godine objavljeni u svim izvorima informisanja, i originalne studije (sa svim podacima) su besplatno dostupne preko Interneta. Ovo istraživanje je otkrilo više stotina hiljada novih genetskih kontrolnih elemenata, i dalo daleko čvršće cifre o sastavu ljudskog genoma. Konkretno:

- Oko 42% ljudskog genoma je apsolutno transpozonsko đubre. Ovde nema govora o nekoj skrivenoj funkciji, nečemu što još ne razumemo, ili nekoj dalekoj mogućnosti da tu "ipak ima nečega". Za retrotranspozone čvrsto znamo da nemaju nikakvu biološku funkciju, i da predstavljaju ostatak davnih retrovirusnih infekcija. Recimo, oko 11% ljudskog genoma se sastoji od preko milion kopija jedne iste retrovirusne sekvence duge 300 baznih parova. Ove sekvence, zvane "Alu," i dan danas skakuću sa mesta na mesto, i povremeno dovode do oštećenja i genetskih bolesti.

- Približno 10% ljudskog genoma čine procesirani pseudogeni. Radi se o duplikacijama postojećih gena koje su proizvedene kroz akciju transpozaza. Neki od ovakvih gena su verovatno funkcionalni, ali velika većina njih svakako nije. Možemo ovde reći sa visokim nivoom sigurnost da je od tih 10% maksimalno 1% uključen čak i u neke najbleđe funkcije (i to uz veliko preterivanje: do sada otkrivena funkcionalnost je oko 0,01%).

- Dodatnih 20% ljudskog genoma (opet, veoma otprilike procenjeno) su neprocesirani pseudogeni. Ovde spadaju evolucioni ostaci, kao što su u drugim tekstovima pominjani geni za receptore mirisa, ili ostatak gena za proizvodnju vitamina C. Mi u našem genomu imamo nekoliko hiljada takvih polu-uništenih gena, koji polako i dalje mutiraju i propadaju. Opet, verovatno je da će se među ovim pseudogenima naći bar nekoliko koji su očuvali nekakvu biološku funkciju; ali danas možemo veoma sigurno reći da je od gornjih 20%, manje od 1% možda uključeno u bilo kakve funkcije, dok je ostalo potpuno nefunkcionalno (opet, ovde strahovito preterujemo: do sada je nađena funkcionalost za ukupno pet pseudogena, od više desetina hiljada).

- Oko 24% genoma pada u najmanje definisanu grupu, koju čine druge nekodirajuće sekvence: introni, terminatori, UTR, i tome slično. Radi se o sekvencama koje ne proizvode rezultate direktno, ali mogu imati značaj za pravilnu kontrolu genetske aktivnosti. Recimo, 3' UTR regioni se nalaze ispred gena, i transkribuju se u RNK zajedno sa genom; u određenom malom broju slučajeva, oni naknadno kontrolišu transport RNK do mesta za lokalnu translaciju. Drugi primer su neki introni, koji mogu utiču na stabilnost mRNK, i time regulišu dozu određenog gena.
Najveći nalaz ENCODE analize se odnosi upravo na ovu grupu. Po ENCODE rezultatima, 5% od ovih 24% su funkcionalni kontrolni prekidači, koji direktno kontrolišu aktivnost gena. Pritom, pošto tehnike kojima je ovaj rezultat dobijen teže da potcene broj aktivnih elemenata, moguće je da je ova cifra i znatno veća, čak možda i do 16%.

- Oko 2% čine nekodirajuće RNK. Većina ljudi zna da se DNK transkribuje u RNK, a da se odatle prevodi (translacija) u proteinske sekvence. Nekodirajuće RNK se traskribuju na osnovu DNK, ali ne idu dalje - ne proizvode proteine.
Deo ovih RNK predstavlja male dodatke za takozvane ribonukleoproteine, tj. proteine kojima je za funkciju neophodan mali komadić RNK sekvence. Pre oko deset godina je otkriveno da neke od ovih dodatnih RNK (zvane siRNK) regulišu nivoe aktivnosti određenih gena, i ućutkuju gene koji su aktivni na pogrešnom mestu ili u pogrešnom trenutku. Za većinu preostalih nekodirajućih RNK postoje neke opšte ideje o funkciji, što znači da možemo napisati jedno opšte pravilo: DNK koja se transkribuje u RNK skoro sigurno ima i biološku funkciju.

- Na kraju, manje od 2% genoma čine sami geni, kojih kod čoveka ima oko 25000.

Na čemu nas ovo ostavlja? Oko 9-10% ljudske DNK je sigurno funkcionalno. Ova cifra je verovatno veća, i može čak (u maksimalnom slučaju) biti čak i 20%. Ali ostatak ljudskog genoma, preostalih 80%, su akumulirani transpozoni i ostaci evolucije, đubre koga se ne možemo otarasiti - uglavnom zbog problema sa mejozom koji bi tako nastali.

Šta je sa otpadnom (džank) DNK?

Kao što je objašnjeno u uvodu ovog teksta, postojanje nefunkcionalne DNK je bilo veliko iznenađenje za naučnike. Iako su ovi ostaci evolucije ubrzo nazvani "otpadna DNK" ("junk DNA"), od samog početka se očekivalo da se u okviru tog đubreta krije veliki broj nepoznatih funkcionalnih elemenata.
Na žalost, ubrzo se ustanovilo da je ovo očekivanje jako, jako teško objasniti javnosti - pre svega, novinarima koji pišu tekstove i izveštaje za sredstva javnog informisanja. Svaki put kada je u gomili nefunkcionalne DNK pronađen novi komadić koji poseduje funkciju, novine široms sveta bi brže-bolje objavile "pronađena funkcija za otpadnu DNK!" Ovo se događalo svakih par godina, svaki put izazivajući novu rundu rasprave i objašnjavanja.
Otud, u poslednjih deset godina, naučnici sve više koriste izraz "nekodirajuća DNK." Pseudogeni se zovu pseudogeni, transpozoni transpozoni, i izbegava se pakovanje svih ovih elemenata u jedan paket, kao što je "otpadna DNK." Možemo da se nadamo (otvoreno pitanje je koliko uzaludno) da će korišćenje preciznije terminologije dovesti do boljeg razumevanja predmeta u javnosti.
Ali za one koji insistiraju, cifre su nakon ENCODE analize ostale veoma blizu mestu na kome su i ranije bile, s tim što sada imamo tačnu liniju: minimalno 80% ljudskog genoma definitivno nema funkciju koja zavisi od sekvence, još 11% vverovatno nije funkcionalno ali može biti, i samo 9% definitivno ima funkciju.

Šta sa cifrom od "genom 80% funkcionalan" koja se pojavila u medijima?

U pitanju je, na žalost, čist senzacionalizam. U slučaju genoma, možemo govoriti o dve vrste funkcionalnosti: genetskoj i biohemijskoj. Genetska funkcionalnost znači da je DNK sekvenca (red A,T,C,G "slova") važan za razvoj, opstanak i zdravlje organizma. Promena genetski funkcionalne DNK najčešće dovodi do negativnih posledica.
Biohemijska funkcionalnost znači da se za DNK vezuju proteini koji nešto rade. Kao što je objašnjeno u prethodnom tekstu, transpozoni su ostaci retrovirusa koji danas po principu slučajnosti skakuću po genomu; ali za ovo skakutanje je potrebno da gen transpozaze bude aktivan, i potrebno je vezivanje transpozaze za elemente koje ona prepoznaje. Prema tome, mnogi transpozoni - koji su potpuno genetski nefunkcionalni, i koji mogu čak biti i destruktivni za organizam - imaju biohemijsku aktivnost. Takođe, ugašeni i nefunkcionalni pseudogeni mogu i dalje imati promotere koji vezuju proteine (iako ti proteini zatim nemaju nikakvog efekta), što ih opet čini genetski nefunkcionalnim, ali biohemijski funkcionalnim.

ENCODE kolaboracija je otkrila da je 9-10% genoma genetski funkcionalno, i da još oko dodatnih 9-10% može biti. Znači, maksimalna genetska funkcionalnost ljudskog genoma je između 9 i 20%. Ostalih 80-91% ljudskog genoma može mutirati, menjati se, ili čak biti izbrisano (dogod se to brisanje izvrši dovoljno polako da ne omete mejoznu rekombinaciju) bez posledica.
Ali cifra od potvrđenih 9% je ista koja je i ranije postojala. Cifra od "možda čak i 20%" je uzbudljivija, ali sadrži reč "možda" - što znači, možda i ne. Da bi svoje nalaze učinili upečatljivijim, i da bi napravili dublji utisak na medije, predvodnici ENCODE projekta su zato publikovali cifru za biohemijsku funkcionalnost - koja je 80%. Iako je ta cifra samo tangencijalno biološki važna, ona izgleda upečatljivo kada se uporedi sa prethodno publikovanim ciframa.
Naravno, niko u medijima nije ni pokušao da napravi distinkciju između biohemijske i genetske funkcionalnosti. Što je proizvelo jednu fantastičnu oluju dezinformacija. Mada će tekst možda postati repetitivan, važno je ovu situaciju obraditi tačku po tačku:

- Ranije studije su pokazale da je oko 10% ljudskog genoma genetski funkcionalno, dok oko 90% većinom nije funkcionalno, mada delovi možda mogu imati neke nepoznate funkcije. U sredstvima javnog informisanja je ovo objavljeno kao "90% ljudskog genoma je otpadna DNK!"

- Ranije studije su očekivale da je najveći deo ljudskog genoma biohemijski funkcionalan, ali niko nije znao koliki deo tačno. Pošto biohemijska funkcionalnost ne predstavlja posebno značajan podatak, a distinkciju između genetske i biohemijske funkcionalnosti nije lako objasniti, ovo nije diskutovano ili objavljivano u širim medijima.

- Nova ENCODE studija je potvrdila prethodne rezultate i pokazala da je 9% ljudskog genoma genetski funkcionalno, a da možda čak i 20% može da ima neku genetsku funkciju. Sa još većom sigurnošću nego ranije, ENCODE studija je potvrdila da minimalno 80% genoma nije funkcionalno.

- Nova ENCODE studija je takođe opet potvrdila prethodne rezultate, i pokazala da je najveći deo genoma zaista biohemijski funkcionalan, i sada je odredila tačno i koliki deo - oko 80%.

Znači, imamo novu studiju koja potvrđuje prethodne. Ali kako je ovo objavljeno u medijima? Pa, novinari su uzeli novu cifru biohemijske funkcionalnosti (80%), i uporedili je sa starom cifrom genetske funkcionalnosti (10%)... i napisali silne tekstove kako je "teorija otpadne DNK oborena!" Drugim rečima, studija koja potvrđuje prethodne je u sredstvima javnog informisanja prikazana kao studija koja obara prethodne.
Ovaj slučaj je još jedna lekcija naučnicima koliko je važno da se makar pokuša objašnjavanje kompleksnih pojmova široj javnosti - jer kada se stvari uproste da bi bile "lakše razumljive," jedino što dugoročno postižemo je da će zbunjenost biti veća kada se pojave novi rezultati koje treba uklopiti u opštu sliku.

Evolucija ptičjih pluća

Od svih organizama na svetu, najefikasnija pluća i dan danas imaju ptice. Ova pluća se sastoje od miliona uskih cevčica, kroz koje vazduh pumpaju vazdušne kesice (mehovi), na takav način da kroz njih i u toku udisaja i u toku izdisaja prolazi svež vazduh. Ovo je lakše objasniti na shematskom crtežu:

Shema ptičjih/dinosaurskih pluća. Gornja slika pokazuje shemu udisaja: vazduh ulazi kroz dušnik u zadnju kesicu, dok istovremeno prolazi kroz pluća gde se iz njega apsorbuje kiseonik, a izbacuje ugljen-dioksid. "Istrošeni" vazduh nakon prolaska kroz pluća ulazi u prednju kesicu. Donja slika pokazuje izdisaj: istrošeni vazduh iz prednje kesice izlazi napolje kroz dušnik. Svež vazduh u zadnjoj kesici biva proguran kroz pluća ka dušniku, omogućavajući da se i u toku izdisaja u plućima izvrši razmena gasova sa svežim vazduhom. Sive tačke pokazuju mesta na kojima se mišići naizmenično stiskaju i prekidaju tok vazduha.

O plućima ptica je napisano mnogo netačnih informacija u kontekstu evolucije. Recimo, često se čuje tvrdnja da ptice nikada ne bi mogle da lete bez ovakvih pluća, jer ne bi mogle da apsorbuju dovoljnu količinu kiseonika u krv; ovo je očigledno pogrešno, jer postoje brojni leteći organizmi (npr. šišmiši) koji nemaju ptičju strukturu pluća. Ali pri svemu tome, svakako je istina da su ova pluća veoma efikasna, i svakako su značajno strukturalno drugačija od reptilskih ili sisarskih. Otud, njihova evolucija je takođe veoma interesantna. Pogledajmo šta nam paleontologija kaže o ovome...

Nakon izlaska iz vode, prvi amfibijski organizmi su, kao i današnji gušteri, disali širenjem rebara. Mada dovoljan za opstanak, ovaj način disanja nije efikasan, i jako teško može da u krvotok unese dovoljno kiseonika za energetski intenzivne procese (kao što je, na primer, toplokrvnost). Usled ovoga, svi rani kopneni organizmi su bili pod selektivnim pritiskom za razvoj efikasnijeg načina disanja (pogotovo nakon velikog pomora na početku Trije, kada je nivo kiseonika u atmosferi naglo opao).
Ovo je proizvelo razne adaptacije. Kod jedne grupe arhosaurusa, jedan stomačni mišić povezan sa jetrom je postao snažniji; ovaj mišić ritmično vuče celu jetru, koja zatim vuče pluća i proizvodi disanje (današnji potomci ovih arhosaura, krokodili i aligatori, i dalje dišu na ovaj način). Preci današnjih sisara su razvili drugačiji mišić, dijafragmu, pomoću koje takođe naizmenično udišu i izdišu vazduh.

U okviru dinosaura, razvoj je išao drugačijim i znatno komplikovanijim tokom. Rani dinosaurusi su koristili jedan oblik proste jetrene pumpe (slične arhosaurima), ali su povrh toga adaptirali zadnja rebra tako da telesni pokreti poput hodanja takođe pokreću i pluća. Kod ranih dinosaurusa, zadnja rebra postaju sve fleksibilnija, a kod samo malo kasnijih grupa nalazimo zglobove na rebrima. Ova rebra su bila vezana za pluća slojevima vezivnog tkiva, na način koji danas vidimo samo kod ptica.
Nešto kasnije, vidimo da se ovi vezivni slojevi šire u vrećice povezane sa plućima. U početku, one ne služe za disanje, već samo kao "mehovi" koji koji pomažu kod udisanja i izdisanja. Tragove primitivnih vrećica i adaptacija na disanje pomoću njih (smanjenje prednjih rebara, čvrsta grudna kost) vidimo već kod ranih sauropoda.
Ove početne vrećice se dalje šire, pošto svako povećanje pomaže da vazduh lakše cirkuliše kroz pluća. Ovaj razvoj možemo dalje da pratimo kroz niz fosila, paralelno sa razvojem sve snažnijih mišića. Na kostima teropoda vidimo jasne tragove vrećica, kanala i specijalnih veza sa kičmom (koje opet, postoje danas samo kod ptica). Primer ovakvog fosila je celofizis:

Coelophysis, fotografija: Matt Celeskey

Nedavni nalaz veoma dobro očuvanog fosila terapoda zvanog Majungasaurus je takođe pokazao jasne tragove pluća zasnovanih na vazdušnim vrećicama. Ove vrećice su (naravno) manje razvijene nego kod modernih ptica, ali možemo jasno videti da je ovaj dinosaurus imao ptičju strukturu pluća.

Poređenje modernih ptica sa terapodom Majungasauris, Zina Deretski, National Science Foundation

Teropodi poput velociraptora, i preci ptica poput Sinosauropteryxa su imali potpuna dvosmerna pluća. Dakle, ova struktura pluća u stvari nije ptičja - ona je teropodska, isto kao i perje, jadac, šuplje kosti, i troprsta stopala; još jedna osobina koja se razvila daleko pre evolucije prvih letećih pernatih životinja.

Ovo nas ostavlja sa pitanjem unutrašnje strukture. Mi vidimo da su strukture potrebne za ptičja pluća polako i postepeno nastajale, i vidimo sporo pojavljivanje osobina povezanih sa njima (kao što su vazdušne kesice). Sve ovo nam govori da su dvosmerna pluća polako evoluirala kod dinosaurusa, i negira ideju naglog nastanka u jednoj vrsti.
Ali na žalost, meko tkivo samih pluća praktično nikada ne ostavlja fosilne tragove, i otud ne možemo sigurno znati šta se tačno događalo sa njihovom unutrašnjom strukturom. No, svakako možemo formirati hipoteze na osnovu genetskih i razvojnih dokaza, kao i na osnovu anatomskih tragova u fosilima.

Da ovo ne bi bio usko-stručni tekst, fokusirajmo se na najopštije karakteristike pluća (preskačući detalje), i pogledajmo jednu takvu hipotezu. Počnimo od sheme:

Na shemi su prikazana primitivna vodozemačka pluća odozgo, sa strane, i u preseku kroz jedno krilo (siva linija pokazuje tačku preseka). Ova početna pluća se sastoje od dvostruke bešike, manje-više ravne iznutra, i zahtevaju standardan "plimski" udisaj i izdisaj.

U fosilima prvo vidimo nastanak primitivnih vazdušnih kesica. Shematski to možemo da prikažemo na sledeći način:

Mi iz fosila znamo da je prikazana shema veoma blizu onome što je stvarno postojalo. Hipoteza na osnovu razvojne genetike je da je u ovom periodu takođe počelo nabiranje unutrašnjosti pluća, što povećava unutrašnju površinu organa i time omogućava bolju apsorpciju vazduha (u stvari, ovaj proces je počeo mnogo ranije, ali njegov potpuni prikaz bi zahtevao čitav dodatni tekst).
Ovo nabiranje je pod snažnom selekcijom: što je unutrašnja površina veća, to je veća apsorpcija kiseonika (sličan selektivni pritisak je doveo do razvoja alveoli kod sisara). Ubrzo, imamo situaciju u kojoj su pluća podeljena na paralelne cevčice, kakve vidimo i u današnjoj strukturi:

Ovo je verovatno nivo kakav je postojao kod ranih teropoda. Ovakva pluća i dalje funkcionišu na plimskom principu: vazduh se udiše kroz pluća prevashodno u zadnju kesicu, i iz njega se delimično apsorbuje kiseonik; prednja kesica pomaže, mada uvlači manju količinu. Zatim se vazduh izdiše, iz prednje kesice pravo napolje, a iz zadnje opet kroz pluća (još jedna šansa za upijanje kiseonika). Ovakva pluća su manje efikasna od ptičjih, ali su bar jednako efikasna koliko i današnja sisarska.
No, ovo otvara još jednu mogućnost. Životinja može da nauči kako da diše efikasnije, stiskajući dva mišića naizmenično (označeni crvenim tačkama na prethodnoj slici). Stiskajući gornji mišić pri udisaju, životinja udiše vazduh prevashodno u zadnju kesicu, ali delimično kroz pluća i u prednju. Zatim, stiskajući donji mišić pri izdisaju, iskorišćen vazduh iz prednje kesice izlazi napolje, dok svež vazduh iz zadnje prolazi kroz pluća na putu ka dušniku - sistem disanja ekvivalentan današnjem ptičjem.

Ovo nam ostavlja samo jedan korak: automatizacija ovog naizmeničnog disanja, praćena povećanjem i specijalizacijom prednjih kesica. Ptice i dan danas pri udisanju uvlače najveći deo vazduha u zadnje kesice, da bi ga iz njih kroz pluća izbacile u sledećem koraku.

Da sumiramo. Pošto direktno vidimo postepenu evoluciju skeletalnih osobina koje su potrebne za funkciju ptičjih/dinosaurskih pluća, mi znamo da su ptičja pluća evoluirala. Pošto imamo više hipoteza (ova gorenavedena je samo jedna od nekoliko mogućih), znamo da i unutrašnja struktura današnjih ptičjih pluća može da evoluira. Sad, da li je ona zaista evoluirala kao što je gore opisano? To za sada ne možemo znati sa visokim nivoom sigurnosti. Dalji fosili teropoda, i dalje analize će nam u budućnosti omogućiti da razjasnimo kojim putem, od više mogućih, se ovaj organ u stvari razvio.

Kreacionistička pseudonauka

Kreacionizam se najvećim delom zasniva na veoma jednostavnoj strategiji: da se evolucija prikaže kao neproverena i netačna. S obzirom da ljudi danas više nisu spremni da slušaju čisto religiozni autoritet, kreacionisti ovo izvode uglavnom tako što smišljaju argumente koji zvuče "naučno", i izgledaju na prvi pogled legitimno - bar dovoljno da zbune protivnike, i da navedu ljude da pomisle da tu možda i ima nečega.
Problem sa kreacionističkim argumentima je pritom veoma prost: oni jednostavno nisu tačni. Neki se zasnivaju na izvrtanjima istine, neki na (često katastrofalno smešnom) neznanju, a mnogi su prosto čiste izmišljotine.
Najzanimljiviji od svega je izvor iz koga ovi argumenti dolaze. Naime, negde sredinom dvadesetog veka, nekolicina preduzimljivih Amerikanaca je našla dodatan izvor prihoda, pišući kreacionističke knjige za neobrazovanu publiku. Današnji profesionalni kreacionisti zarađjuju stotine hiljada, pa čak i milione dolara, pišući knjige koje je često moguće pročitati od korica do korica a da se pritom ne naiđe ni na jednu jedinu istinitu tvrdnju.
Kreacionistički pristup se, na žalost, pokazao relativno efikasnim u praksi. Kada se susretnu sa nekim ko poznaje nauku, kreacionisti refleksno izrecituju listu "dokaza" protiv evolucije koju su pročitali u nekoj knjizi. Zastupnik nauke se tako nađe u poziciji da mora na celu tu listu da odgovori, što znači da mora a) da unapred poznaje sve kreacionističke argumente, i b) mora da ima dovoljno vremena da na njih sve odgovori (dovoljno je deset sekundi da se izrekne neistina, dok treba mnogo više vremena da bi se izneli dokazi koji tu neistinu razotkrivaju). S obzirom da profesionalni kreacionisti stalno smišljaju nove "dokaze protiv evolucije", retko ko može to da prati, a retko kada postoji i prilika da se na ogromnu količinu ovih tvrdnji detaljno odgovori.
Ovde ćemo iskoristiti priliku da navedemo neke od stvari koje kreacionisti pokušavaju da poture kao nauku, kao i objašnjenja gde se u njima nalaze greške. Treba obratiti pažnju na jednu zanimljivu činjenicu: pogrešnost ovih argumenata je nezavisna od evolucije. Ako je evolucija tačna, oni nisu tačni; ako je evolucija netačna, oni i dalje nisu tačni. Laž ostaje laž, čak i kada onaj koji je izgovara misli da to radi u ime religije.
Pošto ovakvih "argumenata" ima mnogo, podelićemo ih na tri generalne kategorije:

Generalni pseudonaučni argumenti - česte pseudonaučne neistine koje se pojavljuju u kreacionističkoj literaturi.

Starost Zemlje - pseudonaučne tvrdnje u vezi starosti Zemlje i naučnih podataka o toj starosti.

Sveopšti Potop - pseudonaučne i pseudoteološke tvrdnje o globalnom Potopu kao realnom, fizičkom događaju.

Generalni pseudonaučni argumenti

• “Evolucija je samo teorija. Da je dokazana, onda bi bila zakon.”

• “Svi fosili se pojavljuju odjednom u Kambrijskom sloju, potpuno oformljeni. Ovo dokazuje da je život nastao odjednom.”

• “Ne postoje prelazni fosili između glavnih grupa živih organizama. Fosili za koje evolucionisti tvrde da su prelazni, u stvari su samo izumrli predstavnici današnjih vrsta.”

• “Ako su ljudi nastali od majmuna, kako to da danas i dalje postoje majmuni?”

• “Nikada nije u prirodi viđeno da od jedne vrste nastaje druga. Evolucija je zasnovana na praznoj priči.”

• “Mutacije su veoma retke.”

• “Mutacije su uvek štetne.”

• “Mutacije mogu samo da unište informacije, ne mogu da stvore nove informacije.”

• “Evolucionisti su tvrdili da je Piltdaunski čovek nedostajuća veza sa majmunima, ali se onda ispostavilo da se radi o falsifikatu. Slično se posle dogodilo sa Archaeoraptorom. Zatim, tu je i zub iz Nebraske. Evolucija je puna prevara i grešaka!”

• “U nekoliko kreacionistčkih knjiga piše da je šansa da život nastane sam od sebe jedan prema broju sa više od sto nula. Evolucija je statistički nemoguća! ”

• “Drugi zakon termodinamike kaže da se količina neuređenosti u univerzumu u svakom procesu uvek povećava. U procesu evolucije se stvaraju nove informacije, i povećava se kompleksnost organizma, što znači povećanje uređenosti. Znači, evolucija je protivna drugom zakonu termodinamike!”

• “Naučnici veruju u evoluciju zato što su ih tako naučili u školi.”

• “Naučnici nikada ne odustaju od evolucije zato što žele da zaobiđu Boga.”

• “Naučnici ignorišu očigledne dokaze koji pokazuju da je evolucija nemoguća.”

• “Naučnici se ne usuđuju da se usprotive teoriji evolucije pošto bi ih onda njihove kolege napale, pa bi izgubili posao i ne bi mogli da objave svoje tekstove.”

Tvrdnja : “Evolucija je samo teorija. Da je dokazana, onda bi bila zakon.”

Odgovor : U nauci, reč “teorija” označava model kojim se objašnjava neki skup prirodnih fenomena. Tako imamo teoriju gravitacije, teoriju kvantne mehanike, mikrobiološku teoriju , itd. Sve su to veoma dobro dokazane i istražene oblasti, ali su u nauci i dalje teorije. U nauci, takođe, reč “zakon” označava kratak opis nekog aspekta teorije, a ne nešto što je dokazano. Zakon gravitacije, recimo, samo je matematička formula koja opisuje jedan aspekt teorije gravitacije. Mnogi zakoni (recimo Bojlov zakon širenja gasova) nikada ne daju potpuno tačne rezultate, već predstavljaju samo stvari koje su otprilike tačne u određenim uslovima.

Evolucija je teorija i činjenica. U prirodi postoji činjenica evolucije: sistema koji kroz selekciju nad genetskom raznolikošću izazvanu mutacijama, izaziva promene u osobinama živih bića. Jedan aspekt evolucije koga smo bolno svesni je, na primer, rapidna evolucija HIV virusa koji razvija otpornost na lekove koje proizvodimo, ili evolucija otpornosti na antibiotike kod bakterija.

Teorija evolucije je stvorena da objasni činjenicu evolucije i da nam omogući model pomoću koga možemo da proračunamo dalje razvoje živih organizama, kao i da otkrijemo način na koji su nastali.

Tvrdnja : “Svi fosili se pojavljuju odjednom u Kambrijskom sloju, potpuno oformljeni. Ovo dokazuje da je život nastao odjednom.”

Odgovor : Prvi lako vidljivi fosili se pojavljuju u Kambrijskom periodu, pošto je to period kada su se razvili prva okoštala tkiva koja se lako fosilizuju. Pre ovog perioda, kada nijedan organizam nije imao okoštala tkiva, fosilizacija je bila još ređa nego danas.

Međutim, stariji fosili u dubljim slojevima itekako postoje. Fosili prekambrijskih organizama su nađeni na mnogo mesta u svetu, i pokazuju prve korake u lancu koji je doveo do trilobita i kambrijske eksplozije života. Ovi fosili su nazvani Ediakaranska fauna, po prvom nalazištu na kome su identifikovani, u Ediakara brdima u Australiji.

Postoje i mnogi stariji fosili. U dubljim slojevima postoje tragovi prvih višećelijskih algi i cijanobakterija, a u još dubljim slojevima se mogu naći (retki, ali postojeći) mikrofosili raznih prastarih jednoćelijskih organizama i njihovih kolonija.

Tvrdnja : “Ne postoje prelazni fosili između glavnih grupa živih organizama. Fosili za koje evolucionisti tvrde da su prelazni, u stvari su samo izumrli predstavnici današnjih vrsta.”

Odgovor : Postoji na desetine hiljada prelaznih fosila. U nekim slučajevima, fosila ima toliko da je veoma teško odrediti gde jedna vrsta prestaje a druga počinje, kao što je na primer slučaj sa samim čovekom i granicom između Homo erectusa i arhaičnog Homo sapiensa (detalji se mogu videti u tekstu o evoluciji čoveka).

Kreacionistički argumenti na ovom polju se uglavnom sastoje od dva različita pravca napada. Prvi je selektivno citiranje naučnih tekstova: kreacionisti izaberu rečenice iz dužeg teksta o evoluciji, izvuku ih iz konteksta i izbace poneku reč, tako da na kraju izvrnu značenje u nešto potpuno suprotno od onoga što je pisalo u originalnom tekstu. Ovi citati su najčešće izvučeni iz tekstova pisanih pre trideset, pedeset ili više godina, da bi se od čitaoca sakrilo postojanje fosila otkrivenih u tom periodu.

Drugi pravac je napad na neki od poznatijih fosila. Tako, recimo, kreacionisti napadaju Lusi, prvi otkriveni fosil Australopitekusa i pokušavaju da dokažu da se radi ili o majmunu, ili o nekom deformisanom čoveku. Archaeopteryx je takođe česta meta napada kroz koje kreacionisti pokušavaju da dokažu da je u pitanju obična ptica. Ideja je da se ignorišu svi drugi fosili (do danas je nadjeno preko 250 fosila australopitekusa), i da se stvori iluzija da se evolucija zasniva na jednom ili najviše dva fosila.

Za podatke o prelaznim fosilima, čitaoci mogu da pogledaju ceo tekst na tu temu ovde.

Tvrdnja : “Ako su ljudi nastali od majmuna, kako to da danas i dalje postoje majmuni?”

Odgovor : Prvo, ljudi nisu nastali od majmuna, već ljudi i majmuni imaju zajedničkog pretka.

Drugo, najbolji odgovor na ovu tvrdnju je čitanje uvodnog teksta o evoluciji koga možete naći ovde. Kratak odgovor bi bio kontrapitanje: ako sam ja nastao od mojih roditelja, kako to da moja sestra i dalje postoji?

Evolucija nije proces koji uhvati vrstu, pa je promeni tako da majmuni počnu da rađaju ljude. Ono što se najverovatnije dogodilo je da se jedna grupa primata podelila na dve grupe koje su naselile različita staništa. Jedna grupa se naselila u džunglama, i njihovi potomci su današnje šimpanze. Druga grupa je naselila ivicu stepa, gde je postojao jak pritisak da se isprave i hodaju na dve noge (da bi mogli brže i bolje da trče, i da bi mogli da vide iznad visoke trave). Njihovi potomci su postali Australopitekusi, a šta je sa sa njima bilo kasnije može da se pročita u tekstu o evoluciji čoveka.

Tvrdnja : “Nikada nije u prirodi viđeno da od jedne vrste nastaje druga. Evolucija je zasnovana na praznoj priči.”

Odgovor : Evolucija je veoma spor proces, i potrebno je mnogo vremena da bi došlo do očigledno vidljivih razlika između dve vrste. Nove osobine moraju da se ustale u populaciji, moraju da se stabilizuju, i mora postojati nešto što odvaja deo vrste u kome se ova promena događa od ostatka populacije. Usled toga, potrebne su hiljade i desetine hiljada godina da bi proces značajno odmakao, stotine hiljada i milioni da bi se razvile velike morfološke razlike.

Uz sve to, u zadnjih stotinjak godina je nekoliko puta u prirodi viđen nastanak novih vrsta. Neke primere možete da vidite ovde (tekst na engleskom).

Tvrdnja : “Mutacije su veoma retke.”

Odgovor : Mnogi kreacionisti navode preciznost genetskog sistema kao 10-7, misleći da to znači da se samo jedna mutacija odigrava u deset miliona jedinki. Ovo je dvostruko netačno. Cifra 10-7 potiče od jednog starog merenja preciznosti kopiranja gena u bakterijama, i odnosi se na broj grešaka po iskopiranom nukleotidu; kasnije se ispostavilo da to merenje nije ispravno, i da je prava cifra negde oko 10-9 grešaka po nukleotidu.

Ključna reč ovde je “po nukleotidu”, tj. po jednom baznom paru u okviru DNK. Takođe, ovo ignoriše rekombinaciju, DNK popravke, i druge mehanizme koji proizvode ili potiskuju mutacije. Ljudska DNK sadrži oko tri milijarde baznih parova, što znači da se greške pri čistom kopiranju događaju otprilike tri puta u svakom deljenju ćelije.

U praksi, količine mutacija među organizmima variraju, ali nigde nisu retke. Svako ljudsko dete, recimo, ima oko 150 novih mutacija u poređenju sa genima svojih roditelja. S obzirom na rekombinaciju i prisustvo dve kopije svakog gena (jedan od majke i jedan od oca), ovo znači da će se stotine novih mutacija nakupiti u roku od samo par generacija.

Bakterije, koje se razmnožavaju ogromnom brzinom (u mnogim slučajevima brzina množenja je jedna generacija na svakih 30min), živi su dokaz za prethodno tvrđenje. Izlaganje bakterija antibioticima dovodi do toga da one rapidno razvijaju različite sisteme otpornosti prema antibiotiku. Uzmimo za primer penicilin. Penicilin funkcioniše tako što blokira važan bakterijski enzim koji učestvuje u formiranju bakterijskih zidova. Bakterije se razmnožavaju tako što neprestano rastu dok se ne podele na dve ćelije, pa njihovi ćelijski zidovi moraju stalno da prate ovaj rast; u prisustvu penicilina, enzim biva blokiran, bakterija raste ali njen zid ostaje isti, dok se na kraju ćelija bukvalno ne raspadne.

Međutim, nekritička upotreba penicilina je dovela do toga da ljudi ne uzimaju dovoljne količine da pobiju sve bakterije u telu. Ovo znači da su bakterije imale priliku da životare u okolini u kojoj ima dovoljno penicilina da ih povredi, ali ne i dovoljno da ih ubije. U takvoj okolini, postoji selektivni pritisak za mutacije koje čine bakterije otpornijim na ovaj antibiotik. Neke bakterije dožive mutacije na enzimu, tako da on i dalje može da proizvodi zidove, ali penicilin više ne utiče na njega. Kod drugih bakterija, mutacije na nekim drugim proteinima promene njihovu funkciju, tako da ti proteini počnu da uništavaju penicilin direktno. Kod trećih, drugi strukturalni geni mutiraju tako da se struktura spoljnog zida ćelije menja... Eksperimentalno je pokazano da ista vrsta bakterije može da razvije nekoliko različitih sistema otpornosti na antibiotike!

Ovo je samo jedan od mnogih primera koliko su mutacije česte, i koliko brzo mogu da dovedu do novih osobina pozitivnih za organizam u kome se događaju.

Tvrdnja : “Mutacije su uvek štetne.”

Odgovor : Mutacije su najčešće neutralne. Zbog prirode genetskog koda, mnoge mutacije nemaju apsolutno nikakav efekt. Čak i kada se efekti pojave, oni su često nemerljivo mali.

Među mutacijama koje imaju vidljive efekte, efekti su mnogo češće negativni nego pozitivni, pošto je lakše oštetiti sistem, nego slučajno pogoditi novu dobitnu kombinaciju. Ipak, činjenica je da se pozitivne mutacije itekako događaju.

Jedan primer pozitivne mutacije možete da nađete u odgovoru na tvrdnju o retkosti mutacija. Otpornost na antibiotike je sasvim sigurno pozitivna mutacija za bakteriju (mada se to nama ne sviđa). Drugi sličan primer je najlonaza: jedna vrsta bakterija je razvila kompleksan enzim koji joj omogućava da bukvalno jede najlon, veštački materijal koga su ljudi proizveli, i koji nikada ranije nije postojao u prirodi.

No, primera ima na sve strane. U Italiji, naučnici se upinju da nauče kako mutacija na jednom lipoproteinu (proteinu koji prenosi masti kroz krv) štiti od srčanih udara. Gen sa ovom pozitivnom mutacijom je nastao kod jednog čoveka pre četiri generacije, i poseduju ga za sada samo njegovi potomci. Mutacija koja čini kosti mnogo snažnijim nego što je normalno je isto tako nastala u Americi, i širi se među pripadnicima jedne šire porodice.

Jedna vrsta kukuruznog moljca koja je dugo bila potisnuta sa polja, pre deset godina se vratila nakon što je razvila otpornost na najčešće korišćen insekticid. Poljoprivrednici su reagovali tako što su višestruko povećali količinu insekticida. Moljac je nakon toga razvio sposobnost da se hrani ovim insekticidom. Kako su povećavane količine insekticida, tako su se pojavljivale verzije moljca sa više kopija gena koji im omogućava da jede insekticid. Danas se zna za neke grupe moljaca koje imaju i do dvadeset kopija istog gena!

Tvrdnja : “Mutacije mogu samo da unište informacije, ne mogu da stvore nove informacije.”

Odgovor : Činjenično netačna izjava. Čest oblik mutacije je duplikacija, u kojoj se neki već postojeći gen (ili grupa gena) kopira dvaput umesto samo jednom. Ovo rezultuje u organizmu koji ima više kopija istog gena.

Zašto je ovo važno? Zamislimo da postoji neki gen X, koji obavlja neku funkciju važnu za preživljavanje. Ako taj gen mutira u nešto drugo, organizam će umreti. Ako, međutim, taj gen bude dupliran, onda postoje dve kopije. Jedna može da mutira u nešto drugo, dok prva ostaje da vrši svoju originalnu funkciju.

Da se novi geni i funkcije javljaju, i da se količina informacija u genomu može povećati kroz slučajne mutacije, jesu činjenice potvrđene i laboratorijskim eksperimentima i posmatranjem u prirodi.

Tvrdnja : “Evolucionisti su tvrdili da je Piltdaunski čovek nedostajuća veza sa majmunima, ali se onda ispostavilo da se radi o falsifikatu. Slično se posle dogodilo sa Archaeoraptorom. Zatim, tu je i zub iz Nebraske. Evolucija je puna prevara i grešaka!”

Odgovor : U zadnjih sto pedeset godina, na teoriji evolucije je radilo više stotina hiljada naučnika. Bilo bi krajnje neverovatno da se među stotinama hiljada ljudi ne nađe i po koji prevarant i više njih koji se daju prevariti. Među milionima fosila koji su do danas nađeni i klasifikovani, dogodile su se tri stvari koje kreacionisti koriste kao argument da ništa u evoluciji nije tačno (pošto je normalno zaključiti da tri pogrešne stvari u nekoliko miliona znači da ništa od tih miliona nije ispravno). Međutim, od ovih stvari dve nisu uopšte greške nauke, već greške popularnih novina; jedina bitna greška u istoriji paleontologije je velika prevara Piltdaunskog čoveka.

Ova prevara je u određenom smislu učinila veliku uslugu paleontologiji. Pre Piltdaunskog fijaska, paleontolozi su težili da jedni drugima veruju na reč. Nakon ovoga, svako paleontološko otkriće je moralo da prođe kroz nizove fizičkih testova i provera pre nego što bi ga naučnici prihvatili. Ne zaboravimo: da je Piltdaunski čovek prevara nisu otkrili kreacionisti, već evolucioni biolozi.

U toku zadnjih sto pedeset godina, paleontolozi su otkrili i klasifikovali preko hiljadu fosila ljudskih predaka, koji su svi testirani metodama šest nauka (paleontologije, geologije, hemije, fiziologije, morfologije, i fizike). Naši zaključci o ljudskoj evoluciji su izvučeni na osnovu tih fosila. Piltdaunski čovek je uspeo da neke naučnike pre više od pedeset godina navede da gube vreme proučavajući lažne dokaze, ali to je bila jedina šteta u dugom roku. Drugi ljudski fosili koje danas imamo nisu predmet sumnje, i ideja koju imamo o evoluciji čoveka nije umrljana netačnim zaključcima na osnovu Piltdauna.

Archaeoraptor je primer druge vrste problema sa kojima se naučnici susreću. U Kini, lov na fosile je profitabilan posao. Nađeni fosili se ne prodaju naučnicima, već bogatim kolekcionarima, i vrede ogromne količine novca po kineskim merilima. Ovo je veliki problem za nauku, pošto značajni fosili ne bivaju istraženi od strane naučnika, već završe u ormanima kolekcionara.

Neki kineski lovac na fosile je našao dva prava fosila pra-ptica (ima preko petnaest poznatih prelaznih fosila između dinosaurusa i ptica, činjenica koja često iznenađuje kreacioniste koji su ubeđeni da je Archaeopteryx jedini koji postoji). Međutim, oba fosila su bila nekompletna. Sa jedne strane, lovac je imao telo Yanornis martini , jedne izumrle vrste ptice. Sa druge strane, našao je rep koji pripada vrsti Microraptor zhaoianus , jednoj od prelaznih vrsta između dinosaurusa i ptica (više detalja ovde). Pošto kompletni fosili vrede mnogo više nego nepotpuni, on ih je sastavio u jednu celinu.

Fosili su kupljeni za velike pare i njihovo otkriće je objavljeno... u popularnoj štampi. Naime, naučnici su odbili da komentarišu, a najveći naučni časopisi Science i Nature su odbili da objave otkriće dok autentičnost fosila ne bude proverena. Urednici ovih časopisa su čak napomenuli da fotografije fosila koje su primili pokazuju tragove manipulacije fosilima. Popularni časopis National Geographic je, međutim, požurio da brže-bolje objavi vest i stavio je Archaeoraptora na naslovnu stranu.

Tri dana nakon toga, fosil je došao do prvog tima naučnika, koji su odmah objavili da je reč o kompozitnom fosilu. National Geographic se žestoko osramotio zbog svoje žurbe – ali naučnici su se ponašali tačno kako treba, koristeći opreznost naučenu posle Piltdaunskog fijaska. Drugim rečima, Archaeoraptor nije dokaz da su fosili loše provereni, već upravo suprotno, da je jako teško ili čak nemoguće provući lažan fosil kao pravi.

Zub iz Nebraske je treća stvar koju kreacionisti često koriste. Ovde je, međutim, opet sve išlo tačno onako kao što u nauci i treba da se odvija. Radi se o zubu svinje za koga je paleontolog Henri Ozborn mislio da možda pripada nekoj izumrloj vrsti majmuna, a možda čak i nekoj izumrloj vrsti praljudi. Ovo je sve što je on rekao na tu temu.

Popularne novine pod nazivom “Ilustrovane londonske vesti” napravile su grešku: objavile su sliku majmunolikog čoveka u okviru vesti o pronalasku zuba. A čak i ove novine su ispod slike odštampale sledeći tekst: “Gospodin Forestie je nacrtao ovu sliku da ilustruje neke mogućnosti koje ovo otkriće predlaže. Pošto ne znamo ništa o obliku ovog stvorenja, njegova rekonstrukcija je samo primer umetnikove briljantne mašte.”

Paleontolozi tog perioda nisu prihvatili da je zub iz Nebraske ljudski. Recimo, u jednoj od najznačajnijih paleontoloških knjiga tog perioda, Ljudsko poreklo , paleonotolog Džordž MekKurdi je napisao sledeće o zubu iz Nebraske: “Ozborn je otkrio dva zuba iz doba Pliocena u Nebraski, i predložio je da oni pripadaju čovekolikom primatu koga je nazvao Hesperopithecus . Ovi zubi nisu dobro očuvani, tako da tačnost Ozbornovog tumačenja nije generalno prihvaćena.”

Sa dolaskom novih metoda pomoću kojih je mogao da se ustanovi izvor čak i veoma oštećenih kostiju, nađeno je da zubi iz Nebraske pripadaju vrsti izumrlih pekarija (vrsta divlje svinje). Kreacionistima ovo izgleda beskrajno smešno, ali ovde se u stvari nije desilo ništa što bi bio problem za nauku. Pronađeno je nešto što je na prvi pogled moglo biti važno, nalaz je pomenut u literaturi. Pošto nije bilo dovoljno podataka i pošto je nalaz bio lošeg kvaliteta, niko mu nije pridavao važnost – on bi postao važniji da je bilo dodatnih nalaza u Nebraski, u kom slučaju bi naučnici krenuli da istraže da li se radi o povezanim stvarima. Kada je nađen metod kojim se može i na nalazu tako lošeg kvaliteta ustanoviti istina, on je proveren i prebačen tamo gde mu je mesto, iz evolucije ljudi u evoluciju svinja.

Ovakve stvari se događaju relativno često u paleontologiji sa fragmentarnim fosilima ili fosilima lošeg kvaliteta. Iz ovog razloga, nijedan ozbiljan paleontolog neće davati definitivne izjave na osnovu takvih nalaza. Značajni zaključci se formiraju na osnovu većih i kompletnijih nalaza (recimo, trenutni pogled na ljudsku evoluciju je zasnovan na stotinama fosila, među kojima je više desetina kompletnih skeleta).

Tvrdnja : “U nekoliko kreacionistčkih knjiga piše da je šansa da život nastane sam od sebe jedan prema broju sa više od sto nula. Evolucija je statistički nemoguća!”

Odgovor : Kao i mnoge druge stvari koje pišu u kreacionističkim knjigama, i ova je prosto netačna. S obzirom da niko ne zna kako je život nastao (za detalje o onome što se zna pogledajte tekst o abiogenezi), niko ne može ni da izračuna verovatnoću njegovog nastanka.

Mnoge kreacionističke knjige "uprošćavaju" stvar tvrdeći da se radi o verovatnoći da neki protein nastane slučajno. Pritom, genetičari i molekularni biolozi neprestano prate nastanak novih proteina. Bolnice imaju problem sa bakterijama koje su samo u zadnjih par decenija razvile nove proteine koji im omogućavaju da postanu otporne na antibiotike. Mnogi naučnici čak koriste veštačku evoluciju (vršeći veštačku selekciju nad bakterijama) da proizvedu potpuno nove proteine koji ranije uopšte nisu postojali u prirodi.

Kao i kod mnogih drugih "argumenata", i ovaj se zasniva na veoma jednostavnoj činjenici: profesionalni kreacionisti koji pišu ovakve knjige znaju da skoro niko od njihove publike neće ni pokušati da proveri bilo šta od rečenog, pa ni verodostojnost ove brojke.

Tvrdnja : “Drugi zakon termodinamike kaže da se količina neuređenosti u univerzumu u svakom procesu uvek povećava. U procesu evolucije se stvaraju nove informacije, i povećava se kompleksnost organizma, što znači povećanje uređenosti. Znači, evolucija je protivna drugom zakonu termodinamike!”

Odgovor : Da drugi zakon termodinamike funkcioniše onako kako kreacionisti misle, onda niko od nas ne bi postojao. Svi smo počeli kao fetusi u materici naših majki, i onda smo odrasli u mnogo veće i kompleksnije organizme. Da li život onda krši drugi zakon termodinamike?

Do sada u univerzumu nije nađen nijedan proces koji krši drugi zakon termodinamike, koji se svodi na ideju da energija ne može doći niodakle, i da nijedan proces prenosa energije nije savršen, uvek postoji neki gubitak energije. S obzirom da se ta izgubljena energija manifestuje kao kidanje hemijskih veza ili biva oslobođena u vidu toplote, i s obzirom da oba ta procesa povećavaju neuređenost univerzuma (entropiju), drugi zakon se može formulisati rečima: “Ukupna entropija univerzuma u svakom procesu može da ostane ista ili da poraste, ali ne može da se smanji”.

Kako ovo funkcioniše u praksi? Uzmimo primer bebe koja se razvija u materici od jajne ćelije. Da bi se beba razvila, potrebna joj je energija. Ta energija dolazi od majke, koja opet dobija energiju iz hrane. Majka uzima složene molekule, šećere, masti i proteine, i dobija energiju iz njih tako što ih oksidiše na mnogo veći broj manjih molekula (ugljen-dioksid, vodu, ureu...). Ako izračunamo koliko se količina uređenosti univerzuma povećala kroz rast bebe, a koliko se smanjila kroz razgradnju hrane, videli bi smo drugi zakon termodinamike u akciji: majka će razgraditi mnogo veću količinu kompleksnih molekula nego što će takvih molekula biti stvoreno u toku bebinog rasta. Time se neuređenost univerzuma povećava.

Ali odakle uređenost hrane? Majka može da jede životinjske ili biljne proizvode. Pošto rast životinja prati ista pravila (svaka životinja razgradi više kompleksnih molekula nego što izgradi), kod životinja se postavlja isto pitanje. Ako pratimo lanac, na kraju se sve svodi na biljke. Biljke i fotosintetičke bakterije su jedina živa bića na ovoj planeti koja uzimaju male molekule, i od njih prave kompleksne, naizgled narušavajući drugi zakon termodinamike. Kako je to moguće?

Biljke nisu izolovan sistem: one svoju energiju dobijaju od Sunca. U Suncu se odigrava proces nuklearne fuzije, u kome materija biva konvertovana u energiju, što od svih procesa za koje znamo proizvodi najviše entropije (umesto jedne čestice, odjednom su tu gomile neutrina, toplotnih zraka, fotona, itd.). Prema tome, porast reda u biljkama je balansiran ogromnim porastom neuređenosti koga zrači Sunce.

U ukupnoj jednačini, Sunce i Zemlja čine jedan kompletan sistem, u kome Sunce proizvodi ogromne količine entropije, što omogućava bilo kakav porast reda na Zemlji. Ovo važi kako za evoluciju, tako i za procese rasta i razvoja živih organizama, pa čak i za procese kao što je pravljenje kola, ili kucanje ovog teksta. Sva energija za to je došla, ranije ili sada, iz Sunca, i najveći deo nje biva žrtvovan entropiji u normalnom životu.

Tvrdnja : “Naučnici veruju u evoluciju zato što su ih tako naučili u školi.”

Odgovor : Teorija evolucije je davno prestala da bude “samo teorija”. Ona povezuje biologiju, hemiju i fiziku u jednu celinu i današnja medicinska i biohemijska istraživanja su nemoguća bez nje. Počev od običnog poređenja dva slična proteina u različitim organizmima, do analize virusa koji prelaze sa vrste na vrstu (grip, SARS, sida) sve je zasnovano na čvrstoj evolucionoj teoriji. Evoluciona genetika se do danas toliko razvila da se njene precizne matematičke kalkulacije koriste da na osnovu simptoma u laboratorijskim životinjama otkriju gene koji izazivaju bolesti u čoveku. Usmerena evolucija se koristi da stvori nove proteine i ribozime. Sa sve većim brojem poznatih trodimenzionalnih struktura proteina u toku zadnje decenije nastala je čitava nova grana nauke – strukturalna evolucija. Teško je naći izdanje nekog značajnog naučnog časopisa u kome nema bar dva ili tri teksta koji dotiču evoluciju. I sve ovo je samo mali deo čitave slike...

U mnogim granama nauke (informatika, čista praktična medicina, neorganska hemija...) mogu se naći stručnjaci koji veruju u teoriju evolucije zato što veruju nauci (što zasigurno i nije tako loš razlog). Ali, u granama nauke koje evolucija dotiče direktno, to nije pitanje izbora ili nametanja: nemoguće je baviti se naukom bez detaljnog poznavanja teorije evolucije, baš kao što je nemoguće biti matematičar a ne poznavati množenje. Po svemu što znamo o genetici, fizici i hemiji, populacija organizama ne može da živi, a da pritom ne evoluira.

Tvrdnja : “Naučnici nikada ne odustaju od evolucije zato što žele da zaobiđu Boga.”

Odgovor : detaljan odgovor na ovu tvrdnju dat je u tekstu o evoluciji i religiji.

Tvrdnja : “Naučnici ignorišu očigledne dokaze koji pokazuju da je evolucija nemoguća.”

Odgovor : Kao što se između ostalog može videti i na ovom sajtu, kreacionistički argumenti su ne samo netačni, već su u većini slučajeva zasnovani na potpunom nerazumevanju nekih osnovnih naučnih činjenica. Jedan spektakularan primer je teorija “vodenog omota” koja pokušava da naučno objasni Nojev potop, pritom potpuno ignorišući najosnovnije fizičke činjenice o pritisku ili promeni agregatnog stanja.

Naučnici ignorišu kreacionističke dokaze zato što su oni netačni . Ova netačnost je činjenična, i nema veze sa teorijom evolucije. Ako bi nauka sutra otkrila da je teorija evolucije neispravna, i ako bi teorija evolucije bila odbačena – kreacionistički argumenti i dalje ne bi bili istiniti .

Tvrdnja : “Naučnici se ne usuđuju da se usprotive teoriji evolucije pošto bi ih onda njihove kolege napale, pa bi izgubili posao i ne bi mogli da objave svoje tekstove.”

Odgovor : U nauci se prevrati događaju često, sa ogromnim posledicama. Ajnštajn je preokrenuo fiziku naglavačke sa teorijom relativnosti, i mnogi fizičari su bili potpuno nespremni da prihvate njegove zaključke. Međutim, on je imao stvarne dokaze za svoju teoriju, i ona je morala biti prihvaćena. Samo nekoliko godina kasnije, grupa mladih fizičara je otkrila kvantnu mehaniku, koja se direktno suprotstavila mnogim zaključcima Ajnštajnove teorije. Mnogi fizičari su im se opirali godinama, uključujući tu i samog Ajnštajna, koji nije hteo da prihvati njihove argumente. Ipak, i ovog puta fizički dokazi su potvrdili verodostojnost kvantne mehanike, i ona je danas centralni deo fizike.

Iste vrste prevrata se događaju u svim granama nauke. Recimo, RNK kataliza, o kojoj možete više pročitati u tekstu o abiogenezi, bila je potpuno neprihvatljiva za biohemičare kada je prvi put otkrivena... ali dokazi su je podržali, i nijedna grupa naučnika ne može da se suprotstavi dokazima.

U svim slučajevima, naučnik koji otkrije nešto što obori neku uvreženu teoriju – postaje slavan. Ne samo što se naučnici ne bi bojali da objave dokaze protiv evolucije, već bi otkriće takvog dokaza sigurno vodilo do Nobelove nagrade.

Zašto onda nigde nema dokaza protiv evolucije u naučnom štivu? Zato što niko do danas nije uspeo da pronađe ijedan takav dokaz. Sve što smo do sada otkrili u fizici, biohemiji, astrofizici i geologiji potvrđuje teoriju evolucije.

Kreacionizam i starost Zemlje

Mada većina današnjih kreacionista prihvata da je Zemlja stara oko četiri i po milijarde godina, mnogi insistiraju na doslovnom čitanju Biblije čak i po tom pitanju. Po njihovom shvatanju stvari, Biblija je apsolutno i potpuno istinita u doslovnom smislu; u njoj piše sve što se dogodilo, i nisu moguće nikakve interpretacije ili mogućnosti da možda u njoj nije baš sve zapisano (ili, možda, da su priče u Bibliji pisane sa duhovnom poentom, ne sa ciljem da služe kao udžbenik nauke). Kada se saberu imena i životni vekovi ljudi pomenutih na stranicama Biblije, dolazi se do cifre po kojoj je Adam stvoren oko 4000 godina pre naše ere, i ovi kreacionisti ovu cifru, mrtvi ozbiljni, uzimaju kao datum stvaranja sveta.
Naravno, ovo uverenje se direktno suprotstavlja masivnoj količini naučnih nalaza koji pokazuju mnogo veću starost sveta. Koristeći isti pristup kao i kod teorije evolucije, američki profesionalni kreacionisti su, da bi uspešno prodali svoje knjige ovoj grupi ljudi, prosto izmislili gomilu argumenata i "dokaza" da je Zemlja mnogo mlađa nego "što naučnici misle".
Ovi argumenti su popularni i među kreacionistima koji ne veruju baš u doslovnu starost Zemlje od šest hiljada godina (tj. u datum stvaranja od 4000g. pne.). Pošto mehanizmi evolucije zahtevaju milijarde godina da proizvedu nivo kompleksnosti koga vidimo kod današnjih organizama, ako kreacionisti uspeju da dokažu da je Zemlja mnogo mlađa, to bi bio ozbiljan problem za evoluciju.
Iz ovih razloga, retko kada se može naći kreacionista koji neće u svoju listu "dokaza protiv evolucije" ubaciti i par argumenata da je Zemlja nedavno stvorena, i da za evoluciju nije bilo dovoljno vremena. Vredi pomenuti neke od češćih.

• “Radiometrijsko datiranje je netačno i uvek daje neprecizne datume. Svaka vrsta datiranja se može prevariti ili dati netačne rezultate.”

• “Brzina raspada radioaktivnih materijala se možda usporila kroz vreme. Ako su se radioaktivni elementi raspadali brže u prošlosti a sporije danas, to bi proizvelo iluziju starosti, zar ne?”

• “Zemljino magnetno polje je bilo snažnije u prošlosti, tako da je količina proizvedenog izotopa 14C bila manja nego danas. Prema tome, radiokarbonsko datiranje ne može biti tačno.”

• “Polonijumske aure (polonijumski oreoli) koje je otkrio Robert Džentri (Robert Gentry) dokazuju da su stene stvorene trenutno, pošto bi se radioaktivni elementi koji uzrokuju takve aure raspali veoma brzo nakon stvaranja stene.”

• “Magnetno polje Zemlje konstantno slabi, što znači da je bilo na vrhuncu snage pre samo nekoliko hiljada godina.”

• “Suviše mala količina helijuma u atmosferi dokazuje da je Zemlja mlada.”

• “Veća količina soli i sedimenata se sliva u okeane nego što iz njih izlazi. Prema tome, salinitet okeana se stalno povećava i kada bi okeani bili stari milionima godina oni bi sadržali mnogo više soli i drugih rastvorenih minerala.”

• “Kosmička prašina neprestano pada na Zemlju i Mesec. Da su Zemlja i Mesec stari milionima godina, bili bi zatrpani kilometrima prašine.”

• “Da je Zemlja zaista stara milione i milione godine, erozija bi do danas izravnala sve kontinente, ili bi bar odnela sve površinske slojeve. Takođe, materijal koji erozija odnese sa kontinenata bi se nakupio na dnu okeana, stvarajući mnogo veće naslage od onih koje tamo nalazimo danas.”

• “Debljina tla nije dovoljna, niti ima dovoljno slojevitog tla.”

• “Izdizanje planina je suviše brzo, pa ako je Zemlja stara danas bi planine trebalo da budu mnogo više nego što jesu.”

• “Količina vulkanskog materijala izbačenog tokom miliona i milijardi godina bila bi tolika da bi Zemljina kora morala biti mnogo deblja nego što jeste.”

• “Postoje komete koje obilaze oko Sunca svakih nekoliko desetina ili stotina godina. Svaki put, te komete gube masu, dok se na kraju ne raspadnu. Ako je Zemlja zaista stara više milijardi godina, sve takve komete bi se do sada raspale. Pošto komete postoje i danas, to je dokaz da je Sunčev sistem mlad.”

• “Sunce se sažima za jednu desetinu procenta na svakih sto godina. Ovo znači da Sunčev sistem mora biti mlad, pošto bi inače Sunce bilo suviše veliko i suviše blizu Zemlji da život bude moguć.”

• “Danas ljudsko stanovništvo raste za 2% godišnje. Ako su ljudi stari milionima godina, onda bi danas trebalo da postoje milijarde milijardi ljudi na svetu. Očigledno, svet mora biti mlad.”

• “U Teksasu, blizu mesta Paluksi, nađeni su tragovi dinosaurusa neposredno pored tragova čoveka. Ovo dokazuje da su ljudi i dinosaurusi živeli u isto vreme!”

• “U formacijama kod Paluksija su nađeni zubi nekog dečaka ili devojčice, neposredno pored tragova dinosaurusa. Urađena je analiza tih zuba, poprečni preseci, elektronska mikroskopija, i nedvosmisleno je potvrđeno da su u pitanju zubi ljudske dece.”

Tvrdnja : “Radiometrijsko datiranje je netačno i uvek daje neprecizne datume. Svaka vrsta datiranja se može prevariti ili dati netačne rezultate.”

Odgovor : Radiometrijsko datiranje je veoma precizan metod, koji retko greši. Kada se koristi jedan metod datiranja greške su moguće. Iz ovog razloga, većina stena i fosila se datira koristeći više različitih metoda. Razlog za ovo je jednostavan: jedan ili dva rezultata mogu biti netačni, ali su male šanse da će biti netačni na isti način.

Ako se, recimo, starost neke stene meri pomoću tri različita metoda datiranja, greška u jednom metodu može da prikaže stenu sto miliona godina mlađom, dok je greška u drugom metodu prikaže kao tri stotine miliona godina starijom. Ukoliko se datumi dobijeni različitim metodima ne slažu, naučnik zna da je uzorak koga meri kontaminiran. Da bi tri različita metoda napravila istu grešku i prikazala isti datum, trebalo bi dodati ili oduzeti šest u atom precizno izmerenih količina šest različitih izotopa, i to bez narušavanja kristala u okviru kamena – poduhvat nemoguć čak i najboljom danas postojećom tehnologijom, kamoli slučajem u prirodi.

Ovde se nalazi tekst koji detaljno obrađuje radiometrijsko datiranje, objašnjava kako se ono izvodi, gde i kada su moguće greške, kako se te greške izbegavaju, uz podatke o svim trenutno postojećim metodama datiranja.

Tvrdnja : “Brzina raspada radioaktivnih materijala se možda usporila kroz vreme. Ako su se radioaktivni elementi raspadali brže u prošlosti a sporije danas, to bi proizvelo iluziju starosti, zar ne?”

Odgovor : Brzina raspada radioaktivnih elemenata zavisi od dve fundamentalne sile prirode, takozvane jake nuklearne i slabe nuklearne sile. Da bi raspad bio brži u prošlosti, te dve sile bi morale biti značajno drugačije nego što su danas. Međutim, bilo kakva značajna promena u snazi tih sila bi učinila univerzum potpuno drugačijim: planete bi se raspadale na komade, sudari između komada običnog kamena bi proizvodili eksplozije, hemijske reakcije uopšte ne bi ličile na one koje poznajemo...

Takođe, različiti elementi imaju različite brzine poluraspada. Da je došlo do usporenja poluraspada, različite metode datiranja bi davale potpuno različite podatke o starosti istog uzorka. Drugim rečima, bilo bi neophodno da različite brzine poluraspada budu svaka ponaosob ubrzane u prošlosti, sa različitom vrednošću ubrzanja, da bi danas moglo doći do slaganja rezultata različitih merenja.

Tvrdnja : “Zemljino magnetno polje je bilo snažnije u prošlosti, tako da je količina proizvedenog izotopa 14 C bila manja nego danas. Prema tome, radiokarbonsko datiranje ne može biti tačno.”

Odgovor : Radiokarbonsko datiranje je česta meta kreacionističkih napada, pošto je ovo jedina vrsta datiranja kod koje moramo da znamo koliko je ovog materijala originalno bilo u uzorku, što je često teško ustanoviti.

Ono što kreacionisti, međutim, izbegavaju da kažu jeste da se radiokarbonsko datiranje koristi samo za zadnjih 50.000 godina, i to samo na uzorcima organskog porekla. Otud je nemoguće upotrebiti ovaj način datiranja na fosile i stene, a vremenski period je svakako suviše kratak da bi ovakvo datiranje moglo da se upotrebi za ustanovljavanje starosti zemlje. Prema tome, datiranje uz pomoć ugljenika-14 je potpuno neupotrebljivo što se tiče geologije, nalaženja starosti zemlje i evolucije. Jedini razlog što ga kreacionisti pominju je to što žele da zavaraju svoju publiku, dajući im utisak da “evolucionisti” koriste nepouzdane metode datiranja.

Ovo datiranje se koristi uglavnom u arheologiji, da ustanovi datume nastanka određenih predmeta koji su pronađeni u iskopinama. Arheolozi i fizičari koji se bave ovom vrstom datiranja do danas su razvili više tehnika pomoću kojih su izmerili količinu ugljenika-14 u ranijoj atmosferi. Za ove potrebe, koriste se prstenovi u drveću i prstenaste naslage leda na severnom i južnom polu. Ovakvi datumi, takozvani kalibrisani datumi, pokazali su se veoma preciznim u merenju starosti arheoloških nalaza.

Tvrdnja : “Polonijumske aure (polonijumski oreoli) koje je otkrio Robert Džentri (Robert Gentry) dokazuju da su stene stvorene trenutno, pošto bi se radioaktivni elementi koji uzrokuju takve aure raspali veoma brzo nakon stvaranja stene.”

Odgovor : Aure u stenama se javljaju kada mala količina radioaktivnog elementa bude uključena u kristalnu strukturu kamena. Radioaktivni element oslobađa visokoenergetske čestice (radijaciju) koje razaraju kristal u njegovoj blizini, i stvaraju kružni pojas u kome su boja i struktura kamena promenjene. U slučaju određenih čestica, dolazi do takozvanog “Brag efekta”, u kome se najveći deo oštećenja događa na samom kraju puta čestice, što umesto okrugle fleke stvara prstenasti trag oko centralnog mesta na kome se nalazi radioaktivni materijal.

Džentri je kao dokaz naglog stvaranja Zemlje ni iz čega ukazao na neke od takvih prstenova, tvrdeći da su radioaktivne materije koje su uzrokovale te prstenove u stvari izotopi polonijuma (210Po, 214Po, i 218Po). Pošto ti izotopi imaju kratke periode poluraspada i brzo nestaju, Džentrijev zaključak je da granit nije nastao sporim hlađenjem lave, već odjednom, zajedno sa polonijumom koji je ostavio tragove.

Nekoliko geologa je proverilo Džentrijeve nalaze i našlo je da je situacija znatno drugačija od one koju je Džentri predložio. Naime, polonijumske aure se mogu naći samo i jedino u oblastima u kojima okolne stene sadrže značajne količine uranijuma. Polonijumske aure, pritom, pripadaju samo izotopima polonijuma koji nastaju raspadom urana-238. Aure koje pripadaju izotopima polonijuma koji nastaju raspadom mnogo češćih elemenata kao što su uranijum-235 i torijum-232. Polonijumske aure se takođe mogu naći u nekoliko vrsta kamena iz različitih izvora, uključujući i nevulkanske izvore; drugim rečima, postojanje aura nije određeno vrstom kamena, već njegovim geografskim položajem. Konačno, polonijumske aure se nikada ne pojavljuju u stenama koje nisu bile izložene vodi.

Ukupni zaključak geologa je da se uzrok polonijumskih aura nalazi u rastvorenom radijumu koji nastaje kroz raspadanje uranijuma-238. Kada se ovaj izotop u rastvoru raspadne do polonijuma, nerastvorljive soli polonijuma bivaju apsorbovane u rastućim kristalima biotita i fluorita, gde formiraju mikrogranule koje onda služe kao izvor za polonijumske aure. Sam uranijum nikada ne dolazi do kristala, tako da se ne može detektovati analizom sastava stena neposredno oko same aure.

Još o polonijumskim aurama
S obzirom da se ovaj kreacionistički argument veoma često navodi kao "dokaz protiv evolucije", u ovoj e-knjizi se nalazi prevod geološkog teksta Dr. Lorenca Kolinsa, u kome se navodi detaljna analiza razloga zbog kojih Džentrijevi zaključci nisu tačni. Ovaj duži tekst nalazi se ovde.

Mada Džentri do današnjeg dana odbija da prihvati ove nalaze, njegovoj teoriji je konačni udarac zadalo otkriće polonijumskih aura u mladim granitnim stenama. Naime, nađene su stene koje su sadržale u sebi fragmente sedimentnih stena, sa tragovima mikrofosila. Drugim rečima, lava je smrvila i prekrila sedimentnu stenu sa mikrofosilima, i komadi te stene su ostali zarobljeni unutar lave. Lava se zatim ohladila, i postala granit, ali komadi sedimentnih stena su ostali kao inkluzije u okviru tog granita. Pošto u ovom granitu nalazimo polonijumske aure, znamo da polonijumske aure mogu nastati u okviru granita koji je stvoren hlađenjem obične lave, i to relativno skoro u geološkoj istoriji, znatno nakon nastanka života.

Tvrdnja : “Magnetno polje Zemlje konstantno slabi, što znači da je bilo na vrhuncu snage pre samo nekoliko hiljada godina.”

Odgovor : Snaga magnetnog polja Zemlje je u konstantnom cikličnom procesu opadanja i rasta. Magnetne stene na Zemlji nedvosmisleno pokazuju tragove ovih promena. Dno Atlantskog okeana, stvoreno sporim razmicanjem kontinentalnih ploča Amerike sa jedne strane, i Evrope i Afrike sa druge strane, sadrži linije na kojima se vide ciklusi promene pravca magnetnog polja kroz istoriju. Nemajući objašnjenje za ovakve globalne dokaze, kreacionisti tvrde da su neki drugi, nepoznati procesi odgovorni za ove tragove; međutim, nijedan kreacionista do danas nije uspeo da smisli neki proces koji bi mogao da proizvede promenu orjentacije kristala u stenama istovremeno na celoj planeti.

U svojim teorijama o opadanju magnetnog polja Zemlje, kreacionisti prave još jednu činjeničnu grešku, tvrdeći da je opadanje eksponencijalno. Tragovi u stenama, međutim, pokazuju linearne promene u snazi magnetnog polja, a direktna merenja tokom zadnjih 150 godina (što je veoma kratak period da bi se pokušalo izračunavanje tačne funkcije koja upravlja ovim promenama) potvrđuju da je u pitanju linearan raspad. Èak i ako ignorišemo dokaze o ciklusima u magnetnom polju, linearni raspad daje starost Zemlje koja je daleko veća od one koju kreacionisti predlažu.

Tvrdnja : “Suviše mala količina helijuma u atmosferi dokazuje da je Zemlja mlada.”

Odgovor : Helijum je jedan od najlakših elemenata koji u gornjim slojevima atmosfere običnim termalnim ubrzanjem dobija dovoljnu brzinu da napusti Zemlju. Takođe, na polovima heliljum biva jonizovan, i joni izleću iz atmosfere prateći linije Zemljinog magnetnog polja.

Satelitske stanice danas precizno mere količinu helijuma koji napušta Zemljinu atmosferu. Merenja se savršeno slažu sa vrednostima koje su očekivane u skladu sa ostalim geološkim dokazima i starošću Zemlje od preko četiri milijarde godina.

Tvrdnja : “Veća količina soli i sedimenata se sliva u okeane nego što iz njih izlazi. Prema tome, salinitet okeana se stalno povećava i kada bi okeani bili stari milionima godina oni bi sadržali mnogo više soli i drugih rastvorenih minerala.”

Odgovor : Postoji više hiljada mehanizama kojima so i ostali rastvoreni minerali napuštaju okeane. Na primer, veliki deo kalcijuma pokupe diatomi i drugi organizmi koji koriste kalcijum za svoje kostane delove. Velike količine soli nestaju iz vode u procesu modifikacije bazalta. Pažljiva merenja količine soli u okeanima u trajanju od preko sto godina, pokazuju da se okeani nalaze u stanju ekvilibrijuma: količina soli koja pridolazi je ista kao količina soli koja različitim procesima napušta vodu.

Zanimljiva napomena 1 : Kada pričaju o mineralima koji bivaju sprani u vodu, kreacionisti nikada ne pominju aluminijum. Ako na aluminijumu isprobamo metode merenja i formule koje kreacionisti koriste na drugim mineralima, dobijamo računicu po kojoj je Zemlja stara manje od sto godina.

Zanimljiva napomena 2 : Većina organizama koji žive u okeanima adaptirana je na život u slanoj vodi. Mnogi imaju organe ili sisteme organa koji uopšte ne mogu da funkcionišu u slatkoj vodi. Ako je verovati ovom kreacionističkom argumentu, okeani su ranije bili puni slatke vode, tako da ovi organizmi nisu mogli da obitavaju u njima, već su morali da nastanu relativno skoro, u zadnjih hiljadu do dve hiljade godina.

Tvrdnja : “Kosmička prašina neprestano pada na Zemlju i Mesec. Da su Zemlja i Mesec stari milionima godina, bili bi zatrpani kilometrima prašine.”

Odgovor : Ovaj argument je zasnovan na netačnim merenjima meteorske prašine u atmosferi koja je obavio Hans Peterson. On je na vrhu planine koristio uređaj za merenje količine smoga i zatim je merenjem količine nikla u sakupljenim česticama pokušao da izračuna količinu meteorske prašine. Cifra do koje je došao je 15 miliona tona godišnje, mada je Peterson smatrao da je ovo verovatno previše i da je prava cifra bliže 5 miliona tona godišnje.

Peterson je, međutim, pogrešio u svojoj hipotezi da je sav nikl u atmosferi uzrokovan meteorskom prašinom, a njegova neprecizna mašina je dovela do dodatnih grešaka. Od Petersonovog vremena do danas, nekoliko različitih sistema merenja meteorske prašine je uvedeno – ova merenja su veoma važna za naučnike koji izučavaju meteorologiju i atmosfersku hemiju, a u moderno doba su postala još važnija pošto utiču na životni vek komunikacionih i drugih satelita u nižim orbitama.

Najpreciznija merenja, na samim satelitima u orbiti Zemlje, pokazuju da količina prašine koja pada na Zemlju varira između 18 i 25 hiljada tona godišnje. Količina prašine pomešana sa zemljištem, kao i količina prašine na Mesecu, savršeno se poklapaju sa starošću od preko četiri milijarde godina.

Zanimljiva napomena 1 : Najveće kreacionističke organizacije su još pre više od deset godina priznale da količina prašine na Mesecu nije dokaz za mladost Meseca. Međutim, postoji još jedan problem. Količina prašine je previše mala da bi se za samo šest hiljada godina nakupilo onoliko prašine koliko danas vidimo na Mesecu i Zemlji.

Zanimljiva napomena 2 : Peterson nije bio kreacionista. Prvi kreacionista koji je pokušao da upotrebi Petersonove nalaze da “dokaže” mladost Zemlje bio je Henri Moris, u svojoj knjizi “Naučni kreacionizam”. Ta knjiga je objavljena 1974, nekoliko godina nakon što su sprovedena preciznija merenja meteorske prašine u atmosferi i pošto su Petersonova merenja zvanično označena kao pogrešna. Drugim rečima, Moris je namerno upotrebio merenje za koje je znao da je pogrešno da bi zavarao svoju publiku. Koliko je ova laž bila uspešna, može da se vidi iz činjenice da se njegov argument pominje i dan danas na mnogim kreacionističkim sajtovima.

Tvrdnja : “Da je Zemlja zaista stara milione i milione godine, erozija bi do danas izravnala sve kontinente, ili bi bar odnela sve površinske slojeve. Takođe, materijal koji erozija odnese sa kontinenata bi se nakupio na dnu okeana, stvarajući mnogo veće naslage od onih koje tamo nalazimo danas.”

Odgovor : Ovo je tipičan primer izvrtanja naučnih dokaza tako što se merenja koja važe za neku određenu oblast pod određenim uslovima primeni na ceo svet. Razni geološki procesi neprestano izdižu delove kontinenata (recimo, vulkanska aktivnost koja izdiže Siciliju, ili sudar kontinentalnih ploča koji izdiže Alpe i Himalaje). Izdignuti materijal eroduje i nakuplja se na nižim mestima, koja sporije eroduju. Erozija sa tih nižih nivoa se opet nakuplja na još nižim, i tako se ciklus ponavlja sve dok ne dođe do okeana. Najveći deo materijala koji stigne do okeana se nakuplja na ivicama kontinentalnih ploča, što izaziva rast kontinenata u širinu (spektakularan primer ovakvog rasta je delta Misisipija), a ne njihovo smanjenje.

Količina sedimenata na dnu okeana varira . Na primer, na sredini Atlantskog okeana uopšte nema sedimenata. Ovo je mesto na kome se tektonske ploče kontinenata razdvajaju, sveža magma ključa iz centra zemlje i proizvodi novo okeansko dno. Količina sedimenata polako raste kako se približavamo ivicama kontinenata, da bi na kraju došla do najdebljih slojeva odmah uz kontinente. Ako izmerimo brzinu erozije i taj podatak upotrebimo da bismo izračunali koliko vremena treba da se stvore tako debeli slojevi kakve nalazimo odmah uz ova dva kontinenta, nalazimo da je potrebno oko 120 miliona godina.

Ako izmerimo brzinu kojom se danas Atlantik širi, nalazimo da su Južnoamerički kontinent i Afrika bili spojeni, ali su se razdvojili pre oko 120 miliona godina. Ovo odgovara tektonskoj teoriji kontinentalnih ploča, i potvrđeno je linijama ruda i minerala koje se prekidaju u Africi i nastavljaju u Južnoj Americi, kao i oblikom samih kontinenata. Ako radio-datiramo naslage u blizini kontinenata, dobijamo da su najstarije stvorene pre oko 120 miliona godina.

Prema kreacionističkim tvrdnjama, ova tri sasvim različita i nezavisna načina merenja, slučajno daju istovetan datum. Po svim naučnim dokazima, međutim, ovo potvrđuje starost Zemlje i tektonsku teoriju.

Tvrdnja : “Debljina tla nije dovoljna, niti ima dovoljno slojevitog tla.”

Odgovor : Ovaj kreacionistički argument, verovatno jedan od najsmešnijih, zasniva se na ideji da bi posle x miliona godina, na Zemlji tlo trebalo da bude kilometrima duboko. Kao što svako ko je ikada kopao iole dublju rupu zna, zemljište ima ograničenu dubinu u zavisnosti od tipa. Kada pređe tu dubinu, dublji slojevi bivaju kompresovani i skupljaju sediment, pretvarajući se polako u sedimentne stene.

Neki kreacionisti kao argument pominju i nedostatak “bioturbacije” (promena izazvanih prisustvom živih bića) u sedimentnim slojevima. Pre svega, tragovi i ostaci bioturbacije - u vidu životinjskih tragova, rupa, gnezda i drugih ostataka - su jasno vidljivi u sedimentnom stenju na svim dubinama. Ono čega nema je direktna bioturbacija (nema samog korenja ili direktnog kopanja rupa kroz ove slojeve). Razlog za ovo su osnovne osobine zemljišta. Korenje biljaka ide samo do određene dubine, a nešto dublje i kiseonik prestaje da bude dostupan, što sprečava opstanak složenijih organizama. Na još većim dubinama proces mineralizacije i pritisak gornjih slojeva pretvara tlo u sedimentni kamen, koji je previše čvrst za bioturbaciju.

Tvrdnja : “Izdizanje planina je suviše brzo, pa ako je Zemlja stara danas bi planine trebalo da budu mnogo više nego što jesu.”

Odgovor : Još jedan od mnogih kreacionističkih argumenata koji zavaravaju publiku tako što koriste merenja iz nekih određenih oblasti i onda ih primenjuju na ceo svet. Izdizanje planina nije suviše brzo. Neke planine (Himalaji, npr.) danas se izdižu mnogo brže nego što eroduju, što je i razlog njihove visine. Ovo, međutim, ne važi za sve planine. Neki planinski lanci se, u stvari, smanjuju, neki rastu sve brže i brže, a neki rastu, ali sve sporije i sporije. Zemljina površina je raznolika sredina, i njeni sastavni delovi su u različitim stadijumima.

Tvrdnja : “Količina vulkanskog materijala izbačenog tokom miliona i milijardi godina bila bi tolika da bi Zemljina kora morala biti mnogo deblja nego što jeste.”

Odgovor : Geološki dokazi pokazuju da su postojali periodi u istoriji Zemlje kada je količina izbačene lave bila neuporedivo veća nego danas, kao i da su postojali periodi kada je količina izbačene lave bila neuporedivo manja. Pošto kreacionisti koriste današnje vrednosti izbacivanja lave kao konstantu za celu istoriju Zemlje, njihova izračunavanja nisu tačna.

Zatim, tu su tektonski pokreti. Kada jedna tektonska ploča naleti na drugu, ona je preklopi i potisne u dubinu zemlje, gde je visoke temperature pretvore u magmu. Time se deo izbačenog materijala sa površine vraća ponovo u dubinu Zemlje.

Konačno, centralni deo argumenta je zasnovan na katastrofalnom neznanju. Zemljina kora ima generalno konstantnu debljinu. Ako bi se na površinu Zemlje nabacalo još dodatnog materijala, pritisak i temperatura u donjim delovima kore bi porasli i istopili koru u magmu – ukupna debljina ubrzo bi se vratila na istu vrednost.

Tvrdnja : “Postoje komete koje obilaze oko Sunca svakih nekoliko desetina ili stotina godina. Svaki put, te komete gube masu, dok se na kraju ne raspadnu. Ako je Zemlja zaista stara više milijardi godina, sve takve komete bi se do sada raspale. Pošto komete postoje i danas, to je dokaz da je Sunčev sistem mlad.”

Odgovor : Nove komete dolaze iz dva izvora: Ortovog oblaka i Kuiperovog pojasa. Mnogi kreacionisti navode da su ovo izmišljene tvorevine koje su “evolucionisti” smislili da bi zaobišli ovaj kreacionistčki argument. Istina je, kao i obično, drugačija.

Većina kometa kratkog perioda ima ukupan životni vek od samo par hiljada godina. Prema tome, bez izvora novih kometa, čak i ako je Zemlja stara samo šest hiljada godina, do danas ne bi trebalo da ih bude skoro uopšte (bilo bi samo par zaista velikih kometa, kao što je Halejeva). Međutim, astronomi danas prate na desetine kometa godišnje, od kojih su mnoge mlade i netaknute, sa površinom koja pokazuje da one nikada ranije nisu prošle pored Sunca. Orbitalna izračunavanja pokazuju da ove komete nisu mogle doći iz međuzvezdanog prostora. Odakle su onda došle?

Ovo je dugo bila misterija. Jan Ort je sredinom prošlog veka predložio postojanje oblaka objekata koji se nalazi u okolini Sunčevog sistema, dovoljno daleko od planeta da ne bude pokupljen i usisan njihovom gravitacijom, ali dovoljno blizu da i dalje bude vezan za Sunce. Povremenim perturbacijama pojedinačne komete bi bile izbačene iz ovog oblaka i privučene ka Suncu. Ova konstrukcija je nazvana Ortov oblak, i kreacionisti prigovaraju da za nju nema dovoljno dokaza.

Astronomija nije stala kod Orta. Osmatranja su pokazala da se van orbite Neptuna, poslednje velike planete u Sunčevom sistemu, nalazi pojas prepun objekata sličnih kometama i drugih malih tela. Na stotine ovih objekata je posmatrano do danas i proračuni pokazuju da se oni uklapaju u orbite kometa kratkog perioda. Ovaj pojas, nazvan Kuiperov pojas, u modernoj astronomiji smatra se najverovatnijim izvorom većine kometa kratkog perioda.

Postojanje Ortovog oblaka je u toku zadnjih godina prešlo sa nivoa hipoteze na nivo dokazane naučne činjenice. Masa objekata koje pripadaju ovom oblaku su obzervirani, a neki su uključeni i u skup planeta Sunčevog sistema (na primer, Sedna).

Tvrdnja : “Sunce se sažima za jednu desetinu procenta na svakih sto godina. Ovo znači da Sunčev sistem mora biti mlad, pošto bi inače Sunce bilo suviše veliko i suviše blizu Zemlji da život bude moguć.”

Odgovor : Sunce se ne sažima za jednu desetinu procenta na svakih sto godina, niti se u stvari sažima uopšte. Sunce gubi masu kroz proces nuklearne fuzije i kroz solarni vetar, ali je taj gubitak veoma mali u poredenju sa ukupnom masom Sunca (u toku zadnje četiri milijarde godina, Sunce je na ovaj nacin izgubilo oko 0.008% svoje ukupne mase).
Kreacionisticki argument o sažimanju Sunca potiče od teorije da Sunce proizvodi energiju kroz gravitacioni kolaps, koju je smislio Helmholc sredinom devetnaestog veka. Ova teorija je davno odbačena, pošto se ne uklapa u opservacije. Kao i druge zvezde, Sunce proizvodi energiju kroz nuklearnu fuziju. Prateći stanja drugih zvezda, astronomi su do danas osmatrali sve stadijume u razvoju zvezda i svi nalazi podržavaju ideju nuklearne fuzije kao centralnog izvora energije.

Modernija tvrdnja : “U procesu fuzije, oslobađaju se parovi čestica poznatih kao neutrini. Kada su naučnici izmerili količinu neutrina koji dolaze iz Sunca, ustanovili su da ih nema onoliko koliko bi trebalo ako se fuzija odigrava onoliko snažno koliko naučnici misle. Prema tome, Sunce dobija energiju kroz gravitacioni kolaps, prema tome Sunce se sažima, prema tome Sunčev sistem mora biti mlad!”

Odgovor : Greška u argumentu se nalazi u prvom koraku. Naučnici jesu ustanovili da količina neutrina koji dolaze iz Sunca nije dovoljna. Međutim, to ne znači da Sunce dobija energiju gravitacionim kolapsom. Gravitacioni kolaps je ideja koja je oborena kako osmatranjima, tako istom teorijom koja predviđa koliko neutrina treba da bude oslobođeno fuzijom. Sunce se ne sažima, niti je “sažimanje” viđeno na bilo kojoj drugoj zvezdi u kosmosu. Takođe, gravitacioni kolaps bi podrazumevao da se u centru Sunca atomi sabijaju tako gusto da bi na kraju nastao materijal poznat kao neutronijum. Njegovo stvaranje izazvalo bi veoma upečatljive efekte, među kojima bi bili i talasi visokoenergetske radijacije koja bi spržila sav život na Zemlji.

Kada su naučnici otkrili da količina neutrina ne odgovara teoriji (detektovano je između 1/3 i 1/2 predviđenog broja neutrina), oni su zaključili da nešto ne valja u njihovim pretpostavkama: ili se reakcije unutar Sunca ne odvijaju onako kako su mislili, ili nešto nije u redu sa teorijom na osnovu koje su izračunali koliko neutrina biva proizvedeno prilikom fuzije. Nakon dve decenije rada, otkriveno je da je reč o nečem trećem i da su njihovi proračuni svo vreme bili tačni.

Naime, postoje tri različite vrste neutrina: elektron-neutrino, muon-neutrino i tau-neutrino (obično označeni kao e-, mu- i tau-neutrino). Fuzija koja se događa u Suncu trebalo bi da proizvodi e-neutrine i to su neutrini koje su naučnici brojali. U to vreme, nije bilo sigurno da li neutrini imaju ili nemaju masu, i mnoge od formula u vezi sa njima bile su čisto teoretske.

Prvi trag rešenja se pojavio 1987. godine, kada je praćenje neutrina oslobođenih u supernovi 1987a pokazalo da neutrino možda poseduje masu. Sledeći korak se dogodio 1998. godine, kada su merenja u Super-Kamiokande detektoru neutrina u Japanu pokazala da neutrini zasigurno imaju masu, i kada je ta masa izračunata. Ovo je omogućilo fizičarima da formulišu preciznije jednačine u vezi sa neutrinima, pomoću kojih su otkrili zanimljivu mogućnost: da neutrino, zbog nekih implikacija kvantne mehanike, ima sposobnost da oscilira između svoja tri različita oblika. Ovo znači da bi e-neutrino oslobođen iz Sunca mogao da postane mu- ili tau- neutrino pre nego što stigne do Zemlje.

Konačno rešenje je postignuto 2002. godine, kada su naučnici iz Sadburi Neutrino Opservatorije u Kanadi eksperimentalno potvrdili oscilacije neutrina i izmerili fluks neutrina iz Sunca. Pokazalo se da su oko 35% neutrina koji dolaze iz Sunca e-neutrini, dok su ostali u mu- ili tau- obliku. Drugim rečima, Sunce kroz fuziju oslobađa tačno predviđenu količinu e-neutrina, ali najveći deo njih menja oblik tokom prelaza između Sunca i Zemlje. Kada su naučnici prvi put merili količinu neutrina iz Sunca, merili su samo e-neutrine, kojih nije bilo dovoljno...

Tvrdnja : “Danas ljudsko stanovništvo raste za 2% godišnje. Ako su ljudi stari milionima godina, onda bi danas trebalo da postoje milijarde milijardi ljudi na svetu. Očigledno, svet mora biti mlad.”

Odgovor : Skoro je neshvatljivo da neko može ozbiljno da pomene ovakav “argument”, ali on se sasvim ozbiljno pojavljuje u mnogim kreacionističkim izvorima. Ljudska populacija danas raste ogromnom brzinom zato što moderna medicina omogućava većini rođene dece da prežive i starima da žive duže. Poređenja radi, stopa rasta između 1800. i 1900. godine bila je 0,132%. U pređašnjoj istoriji, bila je još manja, a bolesti, ratovi i nesreće često su desetkovali stanovništvo (Crna Smrt je 1348. godine pobila jednu trećinu ukupnog stanovništva Evrope).

Ukupna svetska populacija se procenjuje na 200-300 miliona ljudi oko 1. godine nove ere. Ukupna populacija je bila oko 508 miliona u 1650. godini što daje rast od 0,032% godišnje tokom tih hiljadu i po godina.

Zanimljiva napomena 1 : Po Bibliji, Mojsije je vodio bar 600.000 ljudi kroz pustinju. Ako ovde primenimo kreacionističku logiku i zamislimo da je njihova populacija rasla stopom od 2% godišnje, danas bi trebalo na svetu da bude približno 6×10^31, tj. šezdeset hiljada milijardi milijardi milijardi Jevreja.

Zanimljiva napomena 2 : Neki kreacionisti insistiraju da je Biblija doslovno tačna i da su se događaji opisani u njoj zaista dogodili. Prema njihovim tvrdnjama, oko 2350. godine p.n.e. dogodio se Potop koji je preživelo samo osmoro ljudi u Nojevoj barci. Ako se Biblija prati dalje, oko 2150. godine dolazi do gradnje Vavilonske kule i razlaza svih nacija i jezika na svetu (pre toga je postojao samo jedan jezik).

Populacioni rast od 2% godišnje je ogroman, i nikada nije viđen ranije u istoriji čovečanstva sve do danas. Međutim, uzmimo da je čovečanstvo raslo ovom stopom u Nojevo doba. To bi značilo da je u doba izgradnje Kule na svetu ukupno postojalo oko 420 ljudi, od kojih bi 200 bilo mlađe od deset godina. Znači, Vavilonsku kulu je gradilo maksimalno 220 odraslih ljudi (i to ako su svi živi odrasli ljudi na svetu u to vreme učestvovali u gradnji Kule).

Tvrdnja : “U Teksasu, blizu mesta Paluksi, nađeni su tragovi dinosaurusa neposredno pored tragova čoveka. Ovo dokazuje da su ljudi i dinosaurusi živeli u isto vreme!”

Odgovor : Paluksi tragovi se sastoje od niza tragova teropoda, troprstih dinosaurusa čiji su potomci preživeli do danas u obliku ptica. Pored ovih tragova, nalazi se nekoliko tragova koje je erozija proširila, i koji na prvi pogled liče na tragove gigantskog čoveka.

Prva grupa koja je ispitala ovaj nalaz je bila, ironično, grupa kreacionista sa Loma Linda univerziteta (tim su činili Berni Njufeld, Lionard Brend, i Art Čedvik). S obzirom da su poznavali osnove geologije, ova trojica, iako kreacionisti, zaključili su da to nisu “ljudski tragovi”, već da je reč o udubljenjima koje je izazvala erozija. Takođe, za nekoliko tragova se ispostavilo da su isklesani od strane lokalnih farmera, koji su tada zarađivali novac od turista što su dolazili da vide tragove.

Paluksi tragovi su ušli u žižu kreacionističke javnosti nakon što ih je posetio čuveni kreacionista Karl Bou (Carl Bough), početkom osamdesetih. Bou je ne samo ustvrdio da su tragovi sasvim sigurno ljudski, već je u njihovoj blizini našao i dva fosilizovana “ljudska zuba”, fosilizovani “prst”, i još mnogo dodatnih tragova za koje ni prethodne ekspedicije nisu znale.

Nakon njegovih izjava, kreacionisti su požurili da objave knjige i filmove o Paluksi tragovima kao čvrstim dokazima koegzistencije ljudi i dinosaurusa. Među najznačajnijima, Pol Tejlor je objavio film pod nazivom “Stope u kamenu”, a Džon Moris je znatno popularizovao knjigu zasnovanu na ovim tragovima koju je ranije napisao njegov otac, Henri Moris (“The Genesis Flood”). U nekim kreacionističkim knjigama su se čak pojavile i falsifikovane slike savršenih otisaka ljudske noge (sa svih pet prstiju, vidljivim oblikom stopala i petom), kakvih nema nigde na Paluksiju.

Nažalost, Bauovo znanje geologije i paleontologije bilo je nedovoljno. Ispostavilo se da su Bauovi ostaci obično kamenje, osim fosilizovanih zuba, za koje se ispostavilo da su riblji (više detalja se može naći ovde). Neki od Bauovih “tragova” bili su obična udubljenja izazvana erozijom, dok su drugi bili ista ona proširenja tragova dinosaurusa koje je našla još prva kreacionistička ekspedicija sa Loma Linde. Fosilizovani tragovi imaju niz tipičnih karakteristika, koje su sve bile prisutne na tragovima dinosaurusa u Paluksiju, ali koje nisu prisutne na ljudskim tragovima. Zainteresovani za detalje ove analize mogu da pogledaju detaljan pregled sa opisom zaključaka ovde (tekst na engleskom).

Geolozi koji su obavili analizu, u oktobru 1985. godine pozvali su tadašnje najveće kreacioniste i pokazali im svoje dokaze. Dokazi su bili toliko jasni i neopozivi, da su kreacionisti priznali grešku, što je inače nečuvena stvar. Tejlor je u roku od nekoliko dana prestao da prodaje svoj film, a Moris je nekoliko meseci kasnije prestao sa prodajom knjige (zlobnici kažu da se to desilo nakon što su rasprodane kopije koje je imao na lageru).

Nijedna kreacionistička organizacija danas više ne tvrdi da su Paluksi tragovi stvarni. Naprotiv, neki kreacionisti i organizacije (uključujući i jednu od najvećih, Answers in Genesis) pominju Paluksi tragove na svojim listama argumenata koje kreacionisti ne treba da koriste.

Tvrdnja : “U formacijama kod Paluksija su nađeni zubi nekog dečaka ili devojčice, neposredno pored tragova dinosaurusa. Urađena je analiza tih zuba, poprečni preseci, elektronska mikroskopija, i nedvosmisleno je potvrđeno da su u pitanju zubi ljudske dece.”

Odgovor : Jedna od Paluksi tvrdnji Karla Baua (za druge detalje o Paluksiju vidi ovde) je da su pored tragova nađeni i mlečni zubi koji su pripadali ljudskoj deci.

Analiza ovih zuba je zaista urađena, u tri različite laboratorije. Sve tri laboratorije su potvrdile da se radi o ribljem zubu. Jedna od laboratorija je čak uspela da identifikuje i verovatnu vrstu, apiknodont (apycnodont).

Uveren da naučnici nisu u pravu, Bau je odneo zube u Nacionalni Muzej Prirodne Istorije da ih tamo pogledaju stručnjaci. Tamo su zubi opet označeni kao riblji, ali je Bau saznao da su riblji zubi često slični ljudskim. Ovo je za njega bilo dovoljno da smatra da su identifikacije i dalje pogrešne, pa je poslao zube na dodatne analize.

Mikroskopska analiza elektronskom mikroskopijom je izvedena na poprečnim presecima Bauovih zuba. Ova analiza definitivno pravi razliku između ljudskih i ribljih zuba, pošto je struktura drugačija i pošto ljudski zubi sadrže gleđ koju ribe nemaju. Analizu je izvršio Dejvid Menton, sa Medicinskog Fakulteta Univerziteta u Vašingtonu. Menton je ubeđeni kreacionista i član upravnog odbora Instituta za istraživanje stvaranja (ICR), najveće američke kreacionističke organizacije.

Mentonova analiza je nedvosmisleno pokazala da su zubi nađeni kod Paluksija riblji, i da su šanse da se radi o oštećenim ljudskim zubima krajnje male. Jedan od navećih kreacionista u Americi je obavio analizu i ustanovio da je nalaz lažan!

Bau, međutim, i dalje nije hteo da odustane: njegove knjige su postale hit među američkim kreacionistima i pozivi da drži predavanja su pljuštali kao kiša. Insistirajući da zub mora da bude ljudski, poslao ga je na još jedan konačni test: imunološku analizu koja upoređuje samu strukturu kolagena, proteina koji vezuje zub u celinu. Uzorci su takođe poslati i na mikrografiju, analizu fine strukture koja se razlikuje u ljudskim i ribljim zubima.

Rezultati ovih istraživanja su stigli u decembru 1988. godine, i bili su nedvosmisleni. Imunoanaliza nije uspela, pošto u uzorku nije ostalo dovoljno proteina. Mikrografija je, međutim, pokazala strukturu tipičnu za ribe, koja se kod ljudi nikada ni pod kojim uslovima ne može pojaviti.

Bau je konačno kapitulirao 28. februara 1989, nakon što je dve godine proveo izvlačeći novac od naivnih kreacionista. U seminaru održanom na taj dan, Bau i njegove kolege su priznale da su zubi riblji, i proveli su ostatak večeri hvaleći sami sebe kako je ovo, eto, dokaz da su i kreacionisti u stanju da prihvate naučne dokaze kada oni idu protiv njih. Kada se postavilo pitanje zašto su Bau i njegova grupa stalno govorili kako sigurno znaju da su zubi ljudski i pored toga što im je svaki test govorio da nisu, jedan od glavnih Bauovih saradnika, Don Paton, je priznao da su celo vreme mislili da ih naučnici lažu, i da nisu hteli da odustanu od ideje dok nisu iscrpli sve moguće izvore. Dakle, Bau i Paton su unapred odlučili da se radi o ljudskom zubu, i nisu bili spremni da odustanu od toga dok im baš svaki mogući test nije pokazao da nisu u pravu! Fantastično.

Sveopšti Potop

Više od polovine kreacionističkih sajtova i knjiga sadrži, između ostalih, i argumente koji pokušavaju da dokažu da se Nojev Potop zaista desio onako kako je to opisano u Bibliji. Verovanje u doslovnost Biblijskih tekstova je glavni razlog za ovo, ali postoje i drugi razlozi: kreacionisti misle da mogu Nojev Potop da iskoriste kao objašnjenje za postojanje fosila, uglja, nafte, i drugih slicnih stvari, kao i da objasne šta se desilo sa izumrlim vrstama (potop ih je naglo zakopao pod naslagama mulja).
Mada su argumenti iz ove oblasti kreacionizma većinom toliko smešni da jedva zavređuju ikakvu pažnju, oni se toliko često pojavljuju u kreacionističkoj literaturi da ih moramo ovde obraditi zbog potpunosti (i radi demonstracije u šta su ljudi sve u stanju da poveruju kada ne proveravaju svoje izvore informacija).

Neki problemi sa idejom Potopa i Nojeve barke

• Sama barka

• Skupljanje životinja

• Smeštanje životinja na brod, i njihovo održavanje

• Posledice potopa

• Kako su bolesti preživele?

• Geološki zapis

• “Polistratski fosili pokazuju da su šume bile zatrpane katastrofom. To je dokaz da se Potop zaista desio.”

• “Ugalj se često pronalazi sa glinenim razdeljcima i pokazuje tragove strukture čitavog drveća. Ovo pokazuje da je katastrofa slična Potopu izazvala nastanak uglja, naglo zatrpavajući čitave šume.”

• “Voda za Potop je došla iz vodenog omota oko Zemlje. Taj omot je takođe činio Zemljinu površinu rajski plodnom, i štitio ju je od kosmičkog zračenja, što je omogućavalo ljudima da žive mnogo duže i zdravije nego danas.”

• “Naučnici su ustanovili da je nemoguće da fosili nastanu sporim procesima, već moraju uvek biti naglo zakopani i zaštićeni od živih bića. Ovo je dokaz da su fosili nastali naglim potopom.”

• “Na jednom univerzitetu su inženjeri tražili najstabilnije proporcije broda, i ustanovili da su to proporcije Nojeve barke. Ovo pokazuje da je ona mogla da plovi”

• “U Sibiru su nađeni mamuti koji su tako brzo zamrznuti da je nesvarena hrana i dalje bila prisutna u njihovom stomaku. Oni su tako brzo zaleđeni usled katastrofa koje su pratile Potop!”

Sama barka

Nojeva barka je, po Bibliji, bila dugačka oko 140m, i napravljena u potpunosti od drveta, u periodu ranog Bronzanog doba, sa primitivnim alatkama. Drvo nije dobar materijal za pravljenje velikih brodova, pošto ne postoji mogućnost dobre izolacije. Najduži drveni brod ikada napravljen, bio je dugačak 115m. Održavan je na okupu pomoću devedeset čeličnih obruča i zahtevao je da posada od deset ljudi danonoćno ispumpava vodu koja je curela u brod. Ovo je bio brod, da se podsetimo, napravljen najboljom tehnologijom koju su ljudi ikada posedovali, i nakon hiljada godina iskustva u brodogradnji.

More je moralo da bude veoma mirno, pošto bi bilo kakva žešća bura i praznu barku polomila na komade. Ako je bila opterećena životinjama teškim više stotina tona ukupno, čak i mala bura koju bi ribarski čamac mogao da preživi bez problema, raznela bi barku na komade.

Skupljanje životinja

Skupljanje životinja je takođe veoma zanimljiva ideja. Australijske koale i Južnoamerički lenjivci, recimo, putuju veoma sporo i zahtevaju specifičnu hranu (koale jedu samo eukaliptusovo lišće). Bili bi potrebni vekovi da one dođu od Australije do Izraela. Kako su ponele svaka svoju specifičnu hranu? Kako su organizmi prilagođeni različitim klimama uspeli da prežive ovo putovanje? Kako su ostrvske vrste uspele da preplivaju mora i da dođu do barke? Mnoge pećinske vrste ne mogu da opstanu bez nivoa vlažnosti i tame, koja postoji samo u tropskim pećinama; kako su one stigle do barke?

Neki kreacionisti kažu da su sve životinje nekada ranije živele u Nojevoj blizini, i da su sve razlike nastale kasnije. Vrlo zanimljiva tvrdnja, pošto bi nastanak takvih razlika zahtevao evoluciju ogromnom brzinom u prethodnih četiri hiljade godina. Takođe, kako to da te vrste nisu ostavile nikakvog traga u Izraelu? Postoji nekoliko hiljada vrsta životinja koje žive samo u Australiji, ili samo na određenim ostrvima, ili samo u Americi. Na tim kontinentima nalazimo i fosile njihovih predaka. Zašto ni traga takvih fosila nema nigde u Evropi, Aziji ili Africi? Kako to da, recimo, nema tragova kengurima i njihovim precima nigde osim u Australiji...?

Takođe, u ekosistemu postoje pozicije koje drži po jedna vrsta. Mešanje vrsta iz različitih ekosistema vodi u katastrofu, pošto će jedna vrsta potisnuti drugu ili čak oboriti ceo ekosistem. Ovo je danas veliki problem, pošto avioni i brodovi prenose živa bića sa jednog kontinenta na drugi, gde upadnu u ekosistem i ponekad ga potpuno unište. Sve vrste (čak i redukovane na način opisan u sledećem pasusu) nikada ne bi mogle da opstanu živeći na istom području.

Smeštanje životinja na brod, i njihovo održavanje

I kreacionisti priznaju da je barka suviše mala da bi u nju stale sve životinjske vrste. Zbog toga su izmislili čitav sistem “tipova” (kinds) umesto “vrsta” (species). Po ovom predlogu, na barci su bili samo predstavnici osnovnih tipova životinja, koje su posle potopa postale različite i pretvorile se u raznoliki svet koga danas vidimo. Recimo, na barci je bila samo jedna pra-mačka, od koje su onda nastale današnje mačke, tigrovi, jaguari, lavovi...

Ovaj argument potiče iz kreacionističkog nepoznavanja fiziologije i biohemije. Mada neke životinje spolja izgledaju slično, njihove unutrašnje razlike mogu biti ogromne. Razlike između jaguara i tigrova su, recimo, tolike da bi bila potrebna rapidna i veoma korenita evolucija da bi razdvojila ove vrste u roku od samo nekoliko vekova. Zanimljivo je primetiti da ako upotrebimo samu Bibliju kao merilo, možemo da datiramo neke događaje u Egiptu i Vavilonu na više od dve hiljade godina p.n.e., samo par vekova nakon potopa. Egipćanski i Vavilonski spisi pominju, recimo, mačke i lavove kao odvojene vrste, kao i konje, kamile i magarce, pse i vukove... Prema tome, ova diferencijacija između vrsta je morala da se odigra u roku od samo dva ili tri veka, počevši od samo jednog para (znači od nultog nivoa genetske raznovrsnosti)!

No, uzmimo – šale radi – da su kreacionisti ovde u pravu. Čak i ako smanjimo broj vrsta na apsolutni minimum, to i dalje ostavlja preko petnaest hiljada životinjskih “tipova”. Dalja smanjenja podrazumevaju da se “istima” smatraju životinje među kojima su fiziološke i biohemijske razlike veće od razlike između šimpanze i čoveka. Pošto je, po kreacionistima, nemoguća veza između šimpanza i ljudi, onda takve veze moraju biti nemoguće i između drugih životinja.

Ovih petnaest hiljada tipova važi ako računamo vrste koje danas postoje. Po Bibliji, Bog je zapovedio Noju da uzme parove svih životinja koje po Zemlji hodaju. Ako je verovati kreacionistima, dinosaurusi i ostale vrste su postojale istovremeno sa ljudima, i tek ih je Potop uništio. Prema tome, Noje je na svoju barku morao da ugura i parove svih dinosaurusa i svih ostalih izumrlih vrsta koje danas poznajemo iz fosila. Ovo povećava broj vrsta na barci na par stotina hiljada. Budimo ovde ljubazni prema kreacionistima, zažmurimo, i zadržimo se samo na onih petnaest hiljada koje su morale da budu da bi danas postojale sve vrste za koje znamo. I toliki broj je prevelik da bi se ugurao na barku.

Veliki deo životinja zahteva svežu hranu. Recimo, mnoge zmije jedu samo živ plen. Mnogi insekti biljožderi ne jedu biljke direktno, već isisavaju sok iz njih, za šta biljka mora biti i dalje živa. Kako je Noje održavao zalihe sveže hrane i odakle je nalazio živ plen za sve životinje koje su ga zahtevale. Ventilacija bi takođe bila ogroman problem sa tolikim brojem životinja, a osmoro ljudi ne bi moglo da pomisli ni o opskrbljivanju hranom i vodom jedne dvadesetine ukupnog broja životinja, a kamoli kada dođe do potrebe potrebe za, recimo, izbacivanjem desetina tona otpada koje bi one proizvodile svakodnevno.

Posledice potopa

Globalni potop bi morao da ostavi ogromne i vidljive tragove. Takvih tragova, međutim, nigde nema.

Različite stare planine pokazuju različite nivoe erozije. Ako su te planine stvorene istovremeno, i ako su erodovane globalnom poplavom, zašto nisu sve iste?

Kako to da postoji polarni led? Ako bi more prekrilo celu Zemlju, led sa polova bi se izlomio, otplivao na površinu i tamo se brzo rastopio. U klimi kakva je postojala u zadnje tri hiljade godina ni blizu dovoljno leda ne bi moglo da se skupi na polovima za ovako kratak period (pogotovo ne na Južnom polu, gde sav led mora da padne u obliku kiše i snega).

Novi sneg se skuplja svake godine na Grenlandu, onda se delimično topi preko leta, i zatim ponovo zamrzava tokom zime, stvarajući slojevit led, svake godine dodajući po jedan sloj. Izbrojano je preko 40.000 ovih slojeva. Èak i ako zaboravimo na trenutak da je ovo mnogo veća starost od ukupne starosti Zemlje po nekim kreacionistima, kako je ovaj led preživeo potop?

Kako to da su biljke preživele potop? Najveći deo kopnenih biljaka na svetu bi uginuo posle samo par meseci pod vodom, uključujući i njihovo seme. Biljke i seme koje bi preživelo, bili bi zakopani ispod mnogo desetina metara, ili čak kilometara sedimenta, što bi ih uništilo. Mnoge biljke zavise od semenki koje rastu tek posle vatre, ili tek nakon što prođu kroz creva životinja; oba ova događaja ne bi postojala posle Potopa.

Noje nije mogao da ponese seme sa sobom, pošto mnoge biljke ne proizvode seme, a i veliki deo semena ne može da preživi godinu dana. Takođe, mnoge biljke rastu samo na određenim ostrvima ili delovima kontinenata. Noje nije mogao da obiđe svet i zasadi svaku semenku tamo gde treba.

Kako su sve ribe preživele? Nekim ribama je potrebna hladna voda, nekima topla, nekima slana, nekima slatka... U situaciji kada su sve vode sveta izmešane, mnoge vrste riba koje danas postoje bi bile uništene.

Kako su korali preživeli? U Potopu, korali i mnogi drugi organizmi koji opstaju samo u plitkoj vodi našli bi se na dubini koju ne bi mogli da prežive.

Kako su bolesti preživele?

Mnogi mikroorganizmi koji izazivaju bolesti mogu da postoje samo u živim ljudima i nigde drugde. Mnoge druge bolesti mogu da prežive samo u ljudima i komarcima. Èak i one bolesti koje mogu da opstanu u mrtvim telima ne bi preživele, pošto posle godinu dana od tih tela ništa ne bi ostalo. Noje i njegova porodica su, dakle, morali da nose u sebi mikroorganizme tifusa, malih i velikih boginja, polia, gonoreje, sifilisa, side... A par komaraca koje je Noje poveo sa sobom su morali da nose u sebi sve ljudske parazite (malarija, nilski virus, spavajuća bolest...), mnoge od kojih nekim čudom danas nalazimo samo na izolovanim mestima na svetu.

Kako su preživele vrste koje kratko žive? Voćne mušice, recimo, žive samo dva dana, a da bi se nove rodile, potrebna je bara plitke, slatke vode. Vilini konjici bi zahtevali ne samo baru sa tihom slatkom vodom, već i velike organizme u toj bari koje bi njihove larve mogle da love.

Kako su preživeli mesožderi? Mesožderi su morali da gladuju nekoliko godina dok se biljožderi ne bi dovoljno namnožili.

Kako je bilo šta preživelo? Ekolozi koji se danas bore da očuvaju nestajuće vrste su ustanovili da retko koja vrsta koja bude svedena na manje od 20 jedinki može da preživi čak i kada veliki broj ljudi ulaže ogromnu energiju u njihovo očuvanje.

Kako su se životinje vratile do svojih staništa? Recimo, šume sekvoje imaju specifične parazite koji žive pod njihovom korom. Kako su ti paraziti stigli do Severne Amerike? Kako su se očuvale fini mehanizmi koji postoje u ekosistemima?

Kako je ljudska populacija tako brzo obnovljenja? Sama Biblija pominje gradnju Vavilonske kule nekih 150 godina nakon Potopa, i grad oko Kule. Ali, odakle su došli ljudi koji su naselili Ameriku, izgradili Piramide, stare grobnice po Kini, dolini Inda...?

Kako to da postoje zapisi u Indiji i Kini koji datiraju u doba Potopa? Kinezi i Indijci nisu primetili da se odjednom nalaze ispod nekoliko kilometara vode?

Geološki zapis

Neki kreacionisti tvrde da su fosili nastali u toku Potopa. Kako to da su fosili tako dobro sortirani? Kako to da, recimo, nigde ne nalazimo dinosaurusa u istom sloju kao i ostatke bilo kog razvijenog sisara? Kako to da se neke vrste, recimo školjke, nalaze u svim slojevima, dok se druge vrste iako iste veličine i generalnog oblika tela, na primer trilobiti, nalaze samo u određenim slojevima. Zašto ovaj redosled naizgled prati evolucioni razvoj? Zašto je čak i fosilni polen sortiran tako da se polen primitivnijih biljaka nalazi u nižim, a polen modernih biljaka u višim slojevima?

Ukopani duboko u Zemlji, nalaze se tragovi događaja koji su se morali odigrati na površini, ali u više slojeva. Recimo, tragovi dinosaurusa na sloju iznad slojeva uglja. Ili fosili trilobita ispod fosila pustinjskih dina, koji su opet ispod fosila riba, koji su opet ispod fosila dinosaurusa. Kada na osnovu takvih tragova rekonstruišemo istoriju Zemlje, klimu, nivo vode, temperaturu, položaj mora, pustinja i okeana... i to uradimo na osnovu više stotina ili hiljada takvih nalaza širom sveta, oni se svi uklapaju jedni sa drugima. Kako je to moguće?

Kako su formirane doline i planine? Vrh Everesta se sastoji od morskog krečnjaka, sve sa fosilima sa morskog dna. Kako je krečnjak uspeo tako brzo da se formira, i kako je Everest mogao da iskoči od morskog dna do devet kilometara visine u roku od četiri hiljade godina?

Kako je granit erodovao? Ogromne formacije koje se sastoje od erodovanog granita su prisutne na mnogim mestima na svetu. Brzina erozije granita je veoma mala, i nije bilo vremena da se to desi u samo nekoliko hiljada godina.

Kako su nastale slojevite šume? Na više mesta u svetu postoje čitave fosilne šume, jedna iznad druge. Na jednom takvom mestu, u zalivu Fundi, postoji slojevita šuma debela skoro tri kilometra. Svaki sloj se sastoji od odraslih stabala, sa korenjem i granama, i fosilima potpuno razvijenog zemljišta, i čak tragovima šumskih vatri. Sa stanovišta moderne geologije, ovakve šume su nastale kroz niz vulkanskih erupcija. Šuma bi izrasla, postojala neko vreme, onda bi bila prekrivena pepelom i lavom. Zemljište bi se polako obnovilo preko nekoliko hiljada godina, i nova šuma bi izrasla. Ali kako ovo objasniti sa stanovišta kreacionizma? Po kreacionistima, Zemlja nije dovoljno stara da bi čak i deset takvih slojeva moglo da nastane...

Otkud kreda? Vode Potopa nisu mogle da deponuju čestice krede, koja sedimentira brzinom od 0,0000154 milimetra u sekundi. Potop dug godinu dana bi mogao da sedimentira oko pola metra krede; postoje naslage debele kilometrima. Ako je Zemlja mlada, kada su svi životinje čiji su skeleti postali kreda uspele da se rode, odrastu i umru?

Gde su bile sve te životinje pre Potopa? Samo Karu formacija u Africi sadrži ostatke preko osam stotina milijardi kičmenjaka . Ukupni brojevi svih životinja koje su ostavile tragove u fosilnom zapisu, astronomski je veliki. Ako su fosili nastali onako kako nauka smatra, tokom stotina miliona godina, sa ovim nema problema. Ako su kreacionisti u pravu i ako je život stvoren nedavno, nije bilo dovoljno vremena da se sve te životinje rode, odrastu, umru, i ostave svoje kosti za fosilizaciju.

Ovo su, da ponovimo, samo neki od problema sa idejom Potopa.

Tvrdnja : “Polistratski fosili pokazuju da su šume bile zatrpane katastrofom. To je dokaz da se Potop zaista desio.”

Odgovor : Nijedan geolog ne tvrdi da se katastofe nikada ne dešavaju. Povremeno dolazi do naglih odrona, poplava i bujica, koje naglo zatrpaju žive organizme. Takođe, događa se i da dugi, čvrsti predmeti kao što su stabla drveća, bivaju “zakucani” u zemlju kroz dva ili više slojeva.

Postoje dva razloga zbog kojih ovo nisu dokazi za Potop. Prvi je to što su ovakvi događaji retki i ostavljaju tragove u geološkoj strukturi područja. Velika većina fosilnih nalaza ne pokazuje nikakve tragove nagle smrti i naglog zakopavanja.

Drugi razlog je to što nije potreban Potop da bi se tako nešto dogodilo. Situacije koje stvaraju polistratske fosile se dešavaju i dan danas. Recimo, u okolini reke Jahtse na Aljasci nalazi se šuma koja je opustošena vulkanskom erupcijom, zakopana do pola u pepelu, pa zatim prekrivena sa više slojeva gustog blata. Ako to mesto ne bude uznemiravano i ako erozija ne odnese slojeve koji prekrivaju stabla, kroz nekoliko miliona godina tu će se nalaziti fosilizovana stabla koja prolaze kroz dva različita sloja kamena.

Tvrdnja : “Ugalj se često pronalazi sa glinenim razdeljcima i pokazuje tragove strukture čitavog drveća. Ovo pokazuje da je katastrofa slična Potopu izazvala nastanak uglja, naglo zatrpavajući čitave šume.”

Odgovor : Ugalj, u stvari, dokazuje da je Zemlja mnogo starija nego što kreacionisti tvrde. Pošto standardni model nastanka uglja zahteva mnogo vremena, kreacionisti su se uvek upinjali da nađu načine na koje je ugalj mogao nastati brže. Po nekim kreacionističkim tvrdnjama, zalihe uglja su nastale tako što su u toku Potopa šume naglo zatrpane. Po drugim, vulkani su imali učešće.

Obe grupe, međutim, zaboravljaju mnogo važniju stvar: količinu uglja na svetu. I posle stotina godina ljudske upotrebe, procenjuje se da na svetu ima preko deset triliona tona uglja, koji je sav nastao od drveta. Da bi se ovo dogodilo, potrebna je ogromna količina drveća koje bi moralo da potone pod zemlju i da se tamo, na koji god bilo način, brzo ili sporo, pretvori u ugalj.

Ovo znači da je drveće moralo da izraste, da bude zatrpano na neki način. Zatim, novo drveće bi ponovo moralo da izraste i da bude zatrpano. I taj proces bi morao da se ponovi vise stotina puta da bi se nakupilo dovoljno zakopanog drveća da stvori zalihe uglja koje danas postoje. Osim ako je drveće pre Potopa raslo desetinama puta brže nego danas, za ovo je potrebno mnogo više od šest hiljada godina, sve i da se drveće pretvara u ugalj odmah, bez potrebe za dodatnim vremenom.

Tvrdnja : “Voda za Potop je došla iz vodenog omota oko Zemlje. Taj omot je takođe činio Zemljinu površinu rajski plodnom, i štitio ju je od kosmičkog zračenja, što je omogućavalo ljudima da žive mnogo duže i zdravije nego danas.”

Odgovor : Ovaj kreacionistički “argument” je stvoren kao odgovor na pitanje odakle je došla voda neophodna za Potop. Sa tipičnim dubokim neznanjem o osnovnim naučnim činjenicama, kreacionisti su smislili ideju vodenog omota, sloja atmosfere koji je sadržao dovoljno vodene pare da potopi čitav svet. Ta ideja je onda razvijena u kreacionističkoj literaturi, i ovom sloju su date razne magične osobine – zaštita od kosmičkog zračenja, duži životni vek ljudi koji su živeli pod njim, itd. Ovde ćemo pomenuti samo nekoliko većih problema sa ovom “teorijom”.

Potop je, po opisu u Bibliji, prekrio sve planine na Zemlji. Ovo bi danas zahtevalo da visina vode bude devet kilometara veća nego danas. Neki kreacionisti, međutim, kažu da su planine danas više nego što su nekada bile. Diskusije radi, uzmimo da je planina Ararat, na kojoj se po legendi zaustavila Nojeva barka, u ono vreme bila najviša planina na Zemlji. Ararat se izdiže više od pet kilometara iznad današnjeg nivoa mora.

Prema tome, u “vodenom omotu” Zemlje moralo bi da bude dovoljno vodene pare da pokrije celu planetu vodenim slojem debljine pet kilometara. Pogledajmo sada šta ovo tačno znači za planetu ispod takvog omotača.

Standardni vazdušni pritisak na nivou mora danas iznosi približno 10 Njutna po kvadratnom centimetru (10N/cm^2 ). Uzrok ovog pritiska je težina samog vazduha. Ako na obali mora iscrtamo kvadrat površine 1 cm^2 , skupimo sav vazduh koji se nalazi iznad tog kvadrata od površine Zemlje do ivice atmosfere, pa izmerimo težinu tog sakupljenog vazduha, težina bi bila oko 10N (na površini Zemlje to odgovara masi od približno 1kg). Iz ovog razloga planinari imaju problem sa niskim pritiskom na vrhovima planina: pošto su se popeli iznad dobrog dela atmosfere, manje vazduha je ostalo iznad njih da ih pritiska.

Kada voda ispari i postane vodena para, ona postane ređa, ali i dalje ima istu težinu. Ako bi se u atmosferu ubacila količina vode kakva je potrebna da pokrije čitav svet omotom debelim pet kilometara, atmosferski pritisak bi bio oko 500 puta veći nego danas. Ovakvi pritisci bi bukvalno smrvili ljude, njihove zgrade i alatke.

Isparavanje svih tečnosti, pa i vode, zavisi od pritiska. Na obali mora, voda će ključati na 100oC. Na vrhu Everesta, pritisak vazduha je nizak, i na njemu voda ključa (pretvara se od tečnosti u paru) na temperaturi od 72oC. Ako se poveća pritisak, vodena para sama od sebe prelazi u tečno agregatno stanje ako se pritom ne poveća i temperatura. Da bi voda ostala u gasovitom stanju na ovim pritiscima, temperatura vodenog omotača oko Zemlje bi morala da bude 15500oC. Na ovoj temperaturi, kamenje i metali bili bi ne samo istopljeni, već bi većina njih bila pretvorena u ultravrelu paru.

Pretvaranjem pare u tečnost oslobađa se energija. Oblaci i kiša nastaju tako što talas vlažnog vazduha naleti na talas hladnog vazduha. Toplotna energija u vodenoj pari pređe na hladan vazduh i zagreje ga, ali pritom se vodena para ohladi ispod potrebne temperature da ostane u gasovitom stanju, i pređe u tečnost – otud nastaje kiša. U slučaju potopa, vodena para koja se pretvara u vodu bi svoju toplotnu energiju oslobodila na površini Zemlje. Povećanje nivoa vode na celoj Zemlji za 50cm iz vodene pare bi oslobodilo dovoljno energije da podigne temperaturu svih mora do ključanja. Gvožđe bi počelo da se topi u trenutku povećanja nivoa mora za samo sto metara. Termalna energija oslobođena prilikom kondenzacije dovoljne količine vode da potopi celu Zemlju slojem debljine pet kilometara je više nego dovoljna da istopi celu Zemljinu koru; a Noje ne bi plovio po moru, već kroz oblake ultravrele pare.

Kreacionisti kažu da bi vodeni omotač štitio Zemlju od kosmičkih zraka. U pravu su. Omotač koji bi sadržao ovoliku količinu vode bi zaustavio sve kosmičke zrake, uključujući tu i svetlost. Površina Zemlje bi bila u konstantnom mraku.

Infracrveni zraci koji nose toplotu bi, međutim, mogli da prođu, i da budu zadržani efektom staklene bašte, što bi izazvalo topliju klimu. Ako bi vodeni omotač bio dovoljno debeo da prekrije celu Zemlju sa samo 30cm vode, klima bi bila zaista tropska: temperatura bi bila veća od 100oC.

Neki kreacionisti su pokušali da naprave “moderniju verziju” ovog argumenta, tvrdeći da je voda možda bila u orbiti Zemlje, u vidu komada i čestica leda, koji su se kod Potopa obrušili na Zemlju, isparili u atmosferi, i izazvali potop. Zakon konzervacije energije, međutim, ne da se tako lako zaobići: gravitaciona potencijalna energija bi bila pretvorena u toplotnu, dižući temperaturu na površini Zemlje na hiljade stepeni.

Od svih takozvanih argumenata za mladu Zemlju, ovaj argument je verovatno koštao kreacioniste najviše sramote.

Zanimljivo pitanje : Gde su se vode povukle nakon Potopa?

Tvrdnja : “Naučnici su ustanovili da je nemoguće da fosili nastanu sporim procesima, već moraju uvek biti naglo zakopani i zaštićeni od živih bića. Ovo je dokaz da su fosili nastali naglim potopom.”

Odgovor : Prvi deo tvrdnje je delimično tačan. Fosilizacija je redak proces, zbog čega je od ogromnog broja životinja ostalo tako malo fosila, i zbog čega je naučnicima bilo potrebno toliko vremena da nađu ključne fosile. Neki fosili su sasvim sigurno nastali kroz lokalne katastrofe: recimo, fosil jedne pra-ptice sa glavom zavučenom ispod krila. Nije teško zamisliti pticu kako spava, kada joj se na glavu (usled zemljotresa ili odrona) obrušila gomila zemlje, i zatrpala je.

Međutim, najveći deo fosila je ipak nastao sporom sedimentacijom. Kako to znamo? Većina fosila je nekompletna, a veoma veliki deo pokazuje tragove zuba ili lomove na kostima: upravo ono što se događa sa ostacima živih bića u prirodi. Takođe, količina kostiju koje danas nalazimo u močvarnom mulju i u sedimentnim nanosima, omogućava nam da procenimo koliku količinu fosila možemo da očekujemo iz tih izvora.

Konačno, postoji jedna velika rupa u ideji da su fosili uzrokovani Potopom. Ako krenemo kroz zemlju i brojimo koliko fosila se nalazi po kvadratnom metru, i ako smatramo da su svi ti fosili nastali u Potopu, jedini zaključak do koga možemo da dođemo je da je u trenutku Potopa na zemlji živelo oko 210 životinja po kvadratnom metru, a da su biljke rasle bukvalno jedna na drugoj.

Zanimljiva napomena : Količina fosilnih ostataka na planeti je, ukupno gledano, ogromna. Recimo, diatomi i druge mikroživotinje imaju skelete bogate kalcijumom. Posle smrti, ovi skeleti padaju na dno okeana, gde kroz pritisak i vreme postaju karbonatne stene. Danas postoje čitavi planinski lanci sastavljeni velikim delom od karbonatnih stena, i to nakon što je većina karbonatnih stena ponovo vraćena u ekosistem kroz eroziju.

Da bi se nakupile tolike količine kostiju i ostataka, potrebno je mnogo više vremena od kreacionističkih deset hiljada godina, osim ako su životinje “pre Potopa” rasle i razvijale se stotinama puta brže nego danas...

Tvrdnja : “Na jednom univerzitetu su inženjeri tražili najstabilnije proporcije broda, i ustanovili da su to proporcije Nojeve barke. Ovo pokazuje da je ona mogla da plovi”

Odgovor : Ovo je izmišljena priča koja se godinama pojavljuje na Internetu. Proporcije barke uzete same po sebi su sasvim OK, ali nisu ni po čemu posebne. Takođe, geometrija broda (recimo, zakrivljenost dna) važnija je za stabilnost od proporcija.

Tvrdnja : “U Sibiru su nađeni mamuti koji su tako brzo zamrznuti da je nesvarena hrana i dalje bila prisutna u njihovom stomaku. Oni su tako brzo zaleđeni usled katastrofa koje su pratile Potop!”

Odgovor : Izveštaji o očuvanosti ovih mamuta su daleko preuveličani. Delovi njihovih tela su zaista dobro očuvani, ali je najveći deo istrulio, uključujući tu i većinu unutrašnjih organa. Svi mamuti pokazuju znakove sporog truljenja, koje je sporo zamrzavanje na kraju zaustavilo. Najbolje očuvan primerak je “Dima”, mladunče čije se malo telo brže smrzlo i time brže zaustavilo truljenje. Èak i preostalo tkivo je mumifikovano, proces koji ne može da se dogodi sa trenutno zamrznutim tkivom.

Dokazi ukazuju da je krdo mamuta ili bilo zatrpano naglim odronom zemlje i blata, ili su propali kroz led u blatnjavu baru. Ledeno blato ih je zatim polako smrzlo, i zaštitilo od truljenja.

Ovaj argument je do te mere diskreditovan da čak i kreacionističke organizacije ICR i “Answers in Genesis” priznaju njegovu netačnost i upozoravaju svoje članove da ga ne koriste.

Veliku količinu dodatnih informacija o biologiji i evoluciji možete naći na sledećim mestima:

TalkOrigins

TalkOrigins je najopširniji izvor podataka o evoluciji sa stanovišta konflikta između evolucije i kreacionizma. Na ovom sajtu možete naći opširan tekst sa desetinama dokaza za makroevoluciju, najveći indeks kreacionistièkih tvrdnji zajedno sa odgovorima na svaku pojedinačno, i ogromnu količinu drugih materijala na ovu temu.

TalkDesign

Stranica posvećena novijoj vrsti kreacionizma poznatoj pod nazivom "Inteligentni Dizajn". Detaljne analize i odgovori na tvrdnje pristalica ID-a, uključujući tu i objašnjenja nastanaka kompleksnih bioloških sistema kao što su ljudski imuni sistem ili bakterijski flagelum.

Palaeos

Fantastičan izvor informacija o fosilima, razvoju života na zemlji, sa detaljnim prikazima i analizama svakog koraka. Možda i najpregledniji izvor podataka o evoluciji i kladistici kičmenjaka, sa slikama i objašnjenjima razvoja.

Tree of Life

Podela i grananje života na Zemlji, sa detaljnim listama naučnih tekstova na kojima se ona zasniva. Najdetaljniji sajt o kladistici, sa uvidima u sva najnovija istraživanja.

Digimorph

Digitalna morfologija - kompjuterizovani trodimenzionalni modeli fosila i kostiju današnjih životinja, sa mogućnošću da se vide i najsitniji detalji. Omogućava praćenje promena kroz evoluciju, kao i analizu morfologije skeleta i organa živih organizama.

Pored gorenavedenih internacionalnih sajtova, postoji i mnogo izvora informacija na našem jeziku:

Elementarijum

Elementarijum je projekt Centra za Promociju Nauke, koji korisnicima nudi veliku arhivu popularno-naučnih tekstova, sa mnogo propratnog audio i video sadržaja.

Svet Nauke

Sajt sa gomilom informacija iz raznih oblasti nauke, uglavnom fokusiran na fiziku i astronomiju.

eAkademik

Generalno-naučni portal, sa kratkim vestima iz mnogih oblasti nauke.

MDExplorer

MDExplorer je specijalizovani biomedicinski portal, namenjen lekarima, stručnjacima i drugim ljudima sa visokim nivoom naučnog obrazovanja.

Ako želite da postavite grafički link prema sajtu TeorijaEvolucije.com, možete upotrebiti jedan od sledećih banera:

Table of Contents

Teorija evolucije

- Info

Korišćenje i kopiranje tekstova iz ove e-knjige

Šta evolucija jeste a šta nije?

- 1. Šta je uopšte evolucija

- 2. Evolucija danas: mutacije i nastanak informacija

- 3. Evolucija danas: selekcija i širenje informacija kroz populaciju

- 4. Evolucija danas: prirodna selekcija, geni i populacije

- 5. Teorija evolucije života na Zemlji

- 6. Dokazi: Evoluciona istorija i ugnježdena hijerarhija

- 6.1 Šta je to ugnježdena hijerarhija?

- 6.2 Život je organizovan u vidu ugnježdene hijerarhije

- 7. Dokazi: Genetika, genomika i tragovi evolucije

- 8. Dokazi: Fosilni zapis i razvoj života

- Proces fosilizacije, i razlozi za retkost fosila

- Lobanje ljudskih predaka

- 9. Dokazi: Razvojni i fiziološki tragovi

- 10. Zakoni prirode ili slučajna konfluenca dokaza?

- Završna napomena

Evolucija Čoveka

- I Uvod

- a) Fosili

- b) Prvi pogled na stablo razvoja čoveka

- II Magloviti početak
- III Australopithecus i Paranthropus
- IV Rani Homo
- V Homo ergaster
- VI Homo erectus
- VII Homo sapiens
- VIII Opšti pregled

- IX Dodatak: Homo floresiensis, zloupotreba medija, i politika fosilizacije

Prelazni Fosili

- Uvod: Kako fosili nastaju u prirodi?

- U kakvom stanju se nalazi većina fosila?

- Kakve fosilne nalaze predviđa teorija evolucije?

- Koji redosled fosila možemo da očekujemo?

- Koliko su stabilne naše interpretacije fosilnih dokaza?

- Napomena: označavanje “dubokog vremena”

- 1. Razvoj višećelijskih organizama i Kambrijska eksplozija

- 2. Tehnička diskusija: Razlog za eksploziju
- 3. Razvoj kičmenjaka
- 4. Od riba do vodozemaca

- 5. Od vodozemaca do reptila (gmizavaca)

- Od anapsida do arhosaurusa

- 6. Od reptila do sisara

- Kratak pregled razvoja sisara

- Od sisara do hominida

- Napomena 1: Slušni aparat i reptilska vilica

- Napomena 2: Krzno

- 7. Od reptila do ptica

- 8. Kratak pregled evolucije biljaka

- Izlazak biljaka na kopno
- Spermatophyta, biljke sa semenom
- Angiosperme

- 9. Žirafe, kitovi, konji i druge napomene

- Vrat žirafe
- Prsti konja
- Vodene krave, doslovno
- Otkud glodari?

Radiometrijske metode datiranja

- Predgovor
- Uvod
- Opšti pregled
- Radiometrijski časovnici

- Primeri radiometrijskih metoda datiranja koje se koriste na vulkanskim stenama

- Metoda kalijum-argon
- Metoda argon-argon
- Metoda rubidijum-stroncijum

- Metode samarijum-neodimijum, lutecijum-hafnijum i renijum-osmijum

- Uran-olovo i srodne metode

- Starost Zemlje

- Nestali izotopi – iscureli pešcanici

- Kosmički radionuklidi: ugljenik-14, berilijum-10, hlor-36

- Radiometrijsko datiranje geološki mladih uzoraka (< 100,000 godina)

- Neradiometrijske metode datiranja za periode od poslednjih 100,000 godina

- Koliko su pouzdane postojeće metode određivanja starosti?

- Sumnjičavci ne odustaju
- Prividna starost?
- Pravilno tumačenje Istine

- Dodatak: Najčešće zablude u vezi sa radiometrijskim metodama datiranja

- Napomena čitaocu
- Beleška o autoru
- Rečnik pojmova

Abiogeneza

- 1. Šta je to organizam?
- 2. Sastavni delovi
- 3. Koji delovi su neophodni?
- 4. RNK svet
- 5. Zaključak

- 6. Dodatna napomena: zašto nauka ne traži Boga?

Da li postoji sukob između evolucije i religije?

Dodatni tekstovi o Teoriji evolucije

“Samo teorija”?

- O dogmatskom pogledu na ulogu teorije u nauci

- 1. Uvod: “Samo teorija”?

- 2. Bavi li se nauka činjenicama?

- 3. Kako upokojiti vampira?

- 4. Historia universal de la infamia (“opšta povest gadosti”)

- Izbor iz literature

Geološki Stub

- Šta geološki nalazi stvarno govore o starosti i poreklu Zemlje

Evolucija, rasizam i nacizam

- I – Evolucija, kreacionizam i rasizam
- II – Hitler, Darvin i evolucija
- III – Socijalni darvinizam
- IV – Moderna evolucija i rasizam

Evolucija oka i spontanost evolucije

- 1. Da li evolucija ima cilj?

- 2. Evolucija oka

- 3. Šta sa nervima?

Poreklo informacija i kompleksnost života

- 1. Elektronegativnost, voda, i priroda hidrofobičnosti

- 2. Proteini, njihovo savijanje, i njihova struktura

- 3. Funkcija proteina

- 4. Gde se nalazi kompleksnost života?

Polonijumske aure i mirmekit u pegmatitu i granitu

- Uvod
- Novi dokazi protiv Džentrijeve hipoteze
- Neobične okolnosti
- Kako polonijumski oreoli zaista nastaju
- Probni slučaj: Bakhorn pegmatit
- Objašnjenje polonijumskih aura
- Reference

Šta su to mutacije?

- Kratak pogled na osnove genetike

- Šta su onda mutacije?

- Zašto je većina mutacija neutralna?

Drugi mehanizmi genetske promene

Ugnježdena hijerarhija ljudske vrste

Šta je to nekodirajuća DNK?

- Šta je sa otpadnom (džank) DNK?

- Šta sa cifrom od "genom 80% funkcionalan" koja se pojavila u medijima?

Evolucija ptičjih pluća

Kreacionistička pseudonauka

- Generalni pseudonaučni argumenti
- Kreacionizam i starost Zemlje
- Sveopšti Potop