Darwin, actualizat: biologii revin la teoria biologului Jean-Baptiste Lamarck pentru a explica anomaliile evoluției

Viermele C. elegans, cu o lungime de 1 mm, este una dintre numeroasele viețuitoare ale căror trăsături nu se încadrează ușor în darwinism.
Credit: Sander van den Heuvel și colab., CC BY.

Evoluția este un fapt al vieții. Într-o asemenea măsură, încât chiar și teoria evoluției evoluează. În ultima vreme, o idee veche de câteva secole, cândva discreditată, revine puternic în atenție. Ea ne ajută să explicăm observații științifice care, potrivit teoriei evoluționiste standard, ar trebui să fie imposibile.

Mă refer la lamarckism, denumit astfel după ipotezele teoretice formulate în 1809 de biologul francez Jean-Baptiste Lamarck. Lamarckismul desemnează ipoteza potrivit căreia părinții unui anumit organism pot dobândi sau îmbunătăți, în timpul vieții, anumite caracteristici, ca răspuns la cerințele mediului. Apoi, într-un fel sau altul, transmit aceste caracteristici descendenților, care devin astfel mai bine pregătiți pentru a face față acelorași cerințe.

Lamarck a încercat să explice de ce organismele sunt atât de bine adaptate mediilor în care trăiesc și cum se modifică acestea de-a lungul timpului, așa cum arată fosilele. Desigur, o explicație diferită a fost oferită o jumătate de secol mai târziu de Charles Darwin și de alți cercetători. Ideile lui Darwin se bazau pe selecția naturală, conform căreia unii indivizi ai unei specii se nasc cu diferențe care le permit să se descurce mai bine și, prin urmare, să se reproducă mai mult decât alții.

Darwin a susținut că, dacă aceste diferențe se pot transmite de la părinți la urmași, generația următoare va conține, proporțional, mai mulți indivizi cu performanțe superioare. Cu alte cuvinte, generația următoare va fi mai bine adaptată mediului.

În timp, ideea lui Lamarck a fost discreditată. Un moment esențial a fost un experiment efectuat în 1904 de germanul August Weismann. El a îndepărtat chirurgical cozile unor șobolani adulți înainte de a-i lăsa să se reproducă, așteptându-se să vadă această modificare moștenită de urmași. Dar acest lucru nu s-a întâmplat niciodată, deși Weismann a tăiat cozile șobolanilor timp de numeroase generații. Lamarckismul, așa cum era înțeles la vremea respectivă, ar fi prezis că urmașii trebuiau să se nască fără coadă. Prin urmare, vreme de mulți ani, manualele de biologie au prezentat teoria lui Lamarck drept o ipoteză infirmată definitiv.

Limitele darwinismului

Ideile lui Lamarck nu erau însă în întregime greșite. Să luăm, de exemplu, micul vierme C. elegans. Atunci când un vierme adult este expus unor stimuli externi, precum infecțiile virale sau bacteriene, înfometarea ori temperaturile stresante, el se poate adapta în timp pentru a le face față mai bine. În mod surprinzător, urmașii săi se descurcă și ei mai bine încă din momentul în care se nasc, iar același lucru este valabil și pentru generațiile următoare.

S-a constatat că acest fenomen are loc prin moștenirea unor molecule asemănătoare ADN-ului, numite ARN-uri mici, adică acizi ribonucleici. Atunci când viermii adulți sunt supuși stresului, ei produc aceste molecule de ARN pentru a regla cu precizie activitatea genelor și pentru a genera un răspuns eficient. Când viermii se reproduc, anumite proteine transferă aceste ARN-uri mici în ovule, ceea ce înseamnă că urmașii se nasc beneficiind deja de avantajele oferite de ele.

Este ca și cum o persoană ar primi un vaccin împotriva gripei sau rujeolei, ar dezvolta imunitate ca răspuns, iar apoi toți copiii și chiar nepoții săi nou-născuți ar fi, la rândul lor, imuni. Anterior, se credea că asemenea marcaje moleculare epigenetice sunt întotdeauna șterse în timpul reproducerii, ceea ce însemna că urmașii trebuie să își construiască propriul răspuns de la zero. Faptul că trăsăturile dobândite pot fi, în realitate, moștenite reprezintă în mod evident o manifestare practică a lamarckismului.

Fenomenul este, de asemenea, departe de a fi unic. Există în prezent zeci, dacă nu sute de studii care demonstrează efecte asemănătoare la tot felul de specii, de la bacterii și plante până la animale. Atunci când plantele de orez sunt expuse frigului, de exemplu, ele dezvoltă o rezistență aparent permanentă prin adăugarea unor marcaje chimice pe gene. Acest lucru le-a permis să se răspândească spre nord, pornind din regiunile tropicale de origine.

Dincolo de epigenetică, transmiterea deprinderilor învățate de la o generație la alta reprezintă, de asemenea, o formă de lamarckism. Atunci când femelele de orcă dobândesc abilitatea de a vâna un alt tip de pradă — de exemplu, foci în loc de somoni — această abilitate este imitată de urmașii lor. Transmiterea ei s-a dovedit atât de constantă de-a lungul generațiilor și atât de profundă, încât pare să fi determinat chiar apariția unor specii diferite de orci.

Înseamnă aceasta că darwinismul este greșit? Nu. Selecția naturală continuă să explice corect procesele evolutive în foarte multe situații. Dar, așa cum susțin în noua mea carte, The Selective Organism: An Expanded Theory of Adaptive Evolution („Organismul selectiv: o teorie extinsă a evoluției adaptative”), dobândirea lamarckiană a trăsăturilor ar putea fi considerată un al doilea motor al evoluției, care acționează alături de selecția naturală.

În timp ce, în evoluția darwiniană, indivizii unei specii sunt ținta selecției naturale, trăsăturile lor fiind testate de mediu, în evoluția lamarckiană aceștia devin agenți ai selecției, dezvoltând anumite trăsături dintr-un ansamblu mai larg de posibilități. De exemplu, viermele C. elegans ar putea produce mai multe tipuri de molecule de ARN sau ar putea să nu producă niciuna. În funcție de mediul în care se află, el selectează moleculele care îl ajută să supraviețuiască. În acest sens, dobândirea lamarckiană poate fi privită și ea ca o formă de selecție.

Cum se combină cele două teorii

În cartea mea formulez și un alt argument. Atunci când o plantă sau un animal poate transmite urmașilor trăsături benefice dobândite, așa cum prevede lamarckismul, acest lucru ar trebui să crească șansele urmașilor de a supraviețui și de a se reproduce ulterior.

Dacă așa stau lucrurile, capacitatea respectivă ar trebui să fie favorizată și de selecția naturală. Cu alte cuvinte, darwinismul prezice de fapt că această capacitate lamarckiană ar trebui să evolueze. Aceasta înseamnă că cele două teorii nu sunt concurente, ci compatibile și că, luate împreună, oferă cea mai bună explicație pentru transformările evolutive ale organismelor.

Evoluția prin selecție naturală a fost numită „cea mai bună idee pe care a avut-o vreodată cineva”. Pe lângă explicarea lumii naturale, ea a avut numeroase aplicații în alte domenii. Ne-a ajutat, de exemplu, să îmbunătățim modul în care selecționăm plantele și animalele și felul în care combatem evoluția rezistenței microbilor la antibiotice.

Dimensiunea lamarckiană nu poate decât să îmbunătățească și mai mult aceste aplicații. Dacă expunerea organismelor la anumite tipuri de sol, climă, paraziți sau prădători poate aduce beneficii urmașilor lor, ar putea exista noi modalități de a îmbunătăți producția agricolă. Același lucru este valabil și pentru conservarea naturii: oamenii de știință din Australia expun deja coralii la stres termic în laborator, pentru a declanșa răspunsuri epigenetice care îi fac mai rezistenți la valurile de căldură.

Iar dacă, în fapt, comportamentele părinților pot influența obezitatea sau dependențele copiilor lor, atunci programele de prevenire nu îi ajută doar pe cei care participă la ele, ci și generațiile viitoare.

Prin urmare, după mai bine de 200 de ani, a sosit momentul să acceptăm din nou lamarckismul și să îl includem într-o versiune actualizată și îmbunătățită a teoriei evoluționiste standard.