Specii

0

Conceptul de specie este un element esențial al cunoașterii biologice. Naivii care reprezintă vasta majoritate, consideră că trebuie să fie simplu să definești acest concept. Ei nu au auzit niciodată de complexe de specii criptice, specii inelare, limitele mai clare sau mai fuzzy ale speciilor, de fluxuri genetice orizontale, hibridizare și alte realități biologice evolutive aflate în derulare. Identificarea, definirea și denumirea de specii este denumită Alfa-taxonomie. Nu fac aici referire la problema cunoașterii caracteristicilor taxonomice pe baza cărora se pot determina indivizii, ca aparținând unei specii sau alteia, ci rămâne să analizăm situația în care se află azi conceptul de specie.

 

de Peter Lengyel

 

 

33

 

Indivizii aparțin diferitelor specii: fag, molid, barză albă, om șamd, și orice măgar vede asta. În principiu, aceste entități supraindividuale sunt izolate reproductiv între ele; doar indivizii din interiorul unei anumite specii pot produce urmași fertili. Au fost scrise multe cărți groase, care stau prăfuite în ceva biblioteci mucegăite, altele sunt roase de molii; altele au devenit fosilizate în esența lor, în măsura în care la vremea scrierii lor nu existau datele-ideile care să permită analizele ce se pot face azi. Avalanșa recentă de sute și mii de articole care se ocupă de ideea de specie, permite conturarea unei înțelegeri despre complexitatea acestui subiect, în sensurile lui mai profunde și actualizate.

 

DSC_1117

DSC_1126

 

Diversitatea organismelor vii este uluitoare, atât la nivelul biodiversității actuale din diferite zone geografice și variate medii de viață, cât și pe direcția temporală, pe parcursul istoriei naturale. De la unicelulare la coloși de genul balenelor sau dinosaurilor, de la libelule la mamuți și oameni… avem vietăți de diferite feluri. Biodiversitatea este “extravagantă” în păduri tropicale, în adâncurile apelor marine/ oceanice, diversitatea micro-organismelor eucariote din apele bălților sau din soluri, a paraziților externi și interni, universul bacteriilor… iar omul a devenit conștient că Ecosfera este plină de viață, până și locurile care nu par prielnice vieții fiind populate de diferite organisme extremofile. Conform lucrării din 2013 a lui M. J. Costello et al., Can We Name Earth’s Species Before They Go Extinct?, Science 339 (6118): 413–416, au fost descrise până acum 1,5 milioane de specii de eucariote. La rata actuală de extincție produsă de devastarea peisajului de către activitatea umană, ajung să dispară înainte de a ajunge descrise de careva specialist-savant, multe specii-necunoscute despre care știm că în principiu ele există în peisaj (pe baza extrapolării situației speciilor nou-descrise din zone similare unde se fac cercetări).

 

DSC_1108

DSC_1109

DSC_1045

DSC_1054

DSC_1063

 

Conform lui Ernst Mayr, la pg. 135 în The Growth of Biological Thought – Diversity, Evolution and Inheritance, Harvard University Press, 1982, în zonele tropicale cunoaștem circa 10-20% dintre specii; la pg. 246, Mayr scrie ca în timpurile noastre anual sunt descrise circa 10.000 de noi specii de animale, și chiar dacă am lua cele mai reținute aproximări, ar mai fi nevoie de 200 de ani doar pentru a da un nume speciilor existente. Cât despre fosile, la pg. 139, Mayr zice că o evaluare a numărului de specii fosile de un miliard (1.000.000.000 specii fosile) este o estimare destul de reținută, iar revărsarea descrierilor științifice de noi genuri, specii, ordine șamd pare de nestăvilit. Cum se poate aplica conceptul de specie biologică unor fosile la care izolarea reproductivă față de forme asemănătoare este imposibil de stabilit? Nicicum, avem deci niște specii delimitate pe baze morfologice.

 

DSC_1135

DSC_1136

DSC_1145

 

Un mare rol în dezvoltarea taxonomiei/ sistematicii a avut crearea de colecții, atât botanice (ierbare), cât și zoologice (insectare, colecții de scoici, melci, colecții de mamifere și păsări împăiate, colecții de fosile etc). Fără aceste colecții care să pună împreună mari cantități de organisme diferite, care să poată fi studiate comparativ… reușita sistematicii biologice ar fi fost mult mai precară. Conceptul de specie a fost conturat de John Ray în 1686. Linne, botanist suedez, ‘a făcut ordine’ și a clasificat circa 4.000 de specii de animale și circa 6.000 specii de plante, o reușită extraordinară pentru secolul 18; el credea în existența unor specii fixe, o teorie care azi este privită ca fiind naivă. Era o vreme când anumite exemplare considerate ca fiind perfect reprezentative pentru o specie, erau descrise cu mare atenție la detalii… rezultând niște specii tipologice/ morfologice. A urmat o avalanșă de ‘descrieri de specii’, multe dintre acestea prezentând diferite variații individuale, neavând nici o relație cu conceptul de specie biologică a zoologului francez Buffon, care în 1753 a definit specia ca fiind formată din suma indivizilor capabili de a produce urmași fertili. Speciile au fost numite binominal (nume de gen și nume de specie) începând cu Linne (spre exemplu omul: Homo sapiens). Speciile pot prezenta diferențieri în subspecii cu caracteristici aparte, ceea ce a dus la apariția nomenclaturii trimonimale, abordare începută de Schlegel în 1844 (spre exemplu omul recent: Homo sapiens sapiens).

 

DSC_1090

DSC_1036

DSC_1038

 

Sistematicienii preocupați de organismele actuale, comparau indivizi din colecție, pentru a găsi caractere generale, de specie. Criteriile pentru alegerea caracterelor şi stabilirea gradului de deosebire necesar şi suficient pentru ca grupele de indivizi să fie considerate specii aparte, erau subiective, arbitrare, dependente de experienţa, intuiţia şi bunul plac al specialistului. Astfel, rangul taxonomic al unei anumite forme, depinde în mare măsură de părerea personală a sistematicianului. Încrederea în caracterul morfologic identic al indivizilor dintr-o specie, a dus la sub-fărâmiţarea şi mărunţirea grupelor considerate anterior “o singură specie”. Ulterior, reunificarea acestor fragmente ale “speciei”, a fost realizată atunci când a fost constatat că în natură specia este politipică, fiind o unitate cu legături interne care cimentează diverse subtipuri, diferite genetic (forme, varietăţi, subspecii etc.). Continuă și azi distracția-taxonomică în care se contrazic unificările și fragmentările la care se atașează câte o denumire de specie. Este destul de dură formularea lui N. Bonde, în Cladistic classification as applied to vertebrates, In M. K. Hecht et al., Major Patterns in Vertebrate Evolution, Plenum Press, New York, 1977, pp. 741–804: “An important aspect of any species definition whether in neontology or palaeontology is that any statement that particular individuals (or fragmentary specimens) belong to a certain species is an hypothesis (not a fact).” Asta arată că ceea ce acum este definit ca fiind o anumită specie, poate ca în viitor odată cu avansarea cunoașterii să fie unificat cu altele pentru ca împreună să formeze o specie recunoscută în acea perioadă… sau este posibil ca ceea ce azi este considerat o specie să fie divizat în mai multe, când o să fie înțeleasă mai bine situația acelor organisme…

 

DSC_1000

384

388

449

453

3

4

7

72

20

DSC_1073

DSC_5671

DSC_5698

DSC_5707

DSC_5716

DSC_5761

DSC_5770

DSC_5788

DSC_5806

 

Ideea de specie biologică definește un sistem relativ izolat spre exterior prin sterilitate, iar reproducerea din care rezultă urmaşi fertili se realizează în limitele sistemului care-şi păstrează caracteristicile esenţiale. Dar de la această abordare teoretică la necesitatea practică de a descrie specii, calea este lungă și nu de puține ori, imposibilă. Când vezi niște organisme aparent asemănătoare – uscate în ceva colecție, cum ești capabil să definești dacă ele pot să aibă urmași fertili sau nu? Cu toate că acesta, acest caracter este esențialul care desparte o specie de alta… Astfel, limitele dintre “specii” sunt intuitive, deoarece niciodată nu vom cunoaște exact care “specie” poate produce urmași fertili cu “careva specie înrudită”… mai ales în cazul unor organisme mai greu de studiat care trăiesc în medii aparte unde nu ajunge expertul nici măcar în visele lui. Speciile pot fi caracterizate doar printr-un complex de criterii, neexistând nici un criteriu unic care să fie suficient pentru a le delimita între ele. Speciile din diferite linii evolutive nu sunt echivalente, neexistând un standard de delimitabilitate valabil pentru toate cazurile. Greu se poate realiza o echivalenţă între 1. specii slab-mobile care au un areal extins, în interiorul căruia ele prezintă o mare variabilitate intraspecifică, cu speciile 2. neo-endemice sau 3. relictare izolate, cu areale mărunte.

 

DSC_1129

91

94

106

 

Deși pare simplu să faci diferența între un tigru (Panthera tigris) și un leu (Panthera leo), totuși, dacă te interesează subiectul, ajungi să conștientizezi problematicile complicate date de realitățile biologice & evolutive aflate în derulare. Culmea este că organisme din specii care în natură nu ar avea niciodată urmași, dacă sunt închise împreună (spre exemplu în grădini zoologice), pot ajunge să se hibridizeze și să producă exemplare intermediare: între leu și tigru apare liger și tigon, iar dintre acești hibrizi unii pot să fie fertili și să se reproducă cu succes, așa cum a fost constatat în Zoo la Munchen și la Novosibirsk. Când oamenii moderni (Homo sapiens sapiens) au ajuns în Europa, s-au hibridizat (parțial) cu oamenii de Neanderthal, o subspecie au o specie umană separată (Homo neandethalensis/ Homo sapiens neandethalensis), ființe care trăiau în Europa de o vreme. Cât de mult există bariere reproductive între specii înrudite, în afara celor comportamentale, este o chestiune doar parțial elucidată. Totodată, hibridizarea cu producere de urmași fertili poate să fie un fenomen marginal în natură, care nu afectează existența a două fluxuri evolutive reprezentativ-distincte.

 

DSC_1153

433

410

417

422

430

21

23

 

În cele mai multe cazuri, cel puțin la organismele macroscopice, pare că speciile sunt realități obiective, definibile şi distincte, cu limite clar conturate/ delimitabile, entități realmente existente în natură. Specia este formată dintr-un număr mare de organisme individuale, genetic asemănătoare (implicit asemănătoare biochimic, fiziologic, morfologic, comportamental etc.), care ocupă un anumit areal şi o anumită nişă ecologică, formând o unitate autoreproducătoare ce-şi păstrează particularităţile specifice în natură, închisă din punct de vedere sexual, delimitată faţă de alte specii. Specia este formată din indivizi care se reproduc faptic sau potenţial între ei, aceștia fiind potenţial capabili de a da naştere la urmaşi fertili, astfel “încrucişarea” acţionând ca un factor integrator, consolidând specia într-o unitate biologică autentică, izolată de alte grupuri echivalente. O specie nu este doar o sumă de indivizi, aşa cum un organism nu este o sumă de organe, sistemele având noi caracteristici. Specia este o entitate supraindividuală capabilă să se autoreproducă un timp nedefinit şi să evolueze relativ independent, o entitate biologică în dezvoltare, rezultată prin evoluţie şi continuând acum şi în viitor să se transforme evolutiv. Dar, inter-fertilitatea exemplarelor dintr-o specie nu este absolută, existând grade diferite de interfertilitate/ izolare reproductivă a unor populații, până la lipsa totală a șansei de a avea urmași fertili comuni și apariția unor specii distincte. Din cauza fenomenelor evolutive aflate în derulare și azi, există destule situații în care a deosebi clar linii filetice aflate în variate stadii de diferențiere, izolare reproductivă mai mult sau mai puțin avansată… devine evident o abordare lipsită de substrat real.

 

80

49

50

76

DSC_5646

 

Variații clinale se manifestă atât spațial cât și temporal prin diferențe graduale de ordin genetic (schimbări în frecvența alelelor) și/ sau fenotipice… Un caz special este cel al clinelor în care cele două extreme se suprapun… iar aici ele se comportă ca specii diferite: cazul speciilor inelare.

 

DSC_6256

DSC_6041

DSC_5977

 

Speciile inelare (ring species) au populații consecutive care sunt interfertile, dar în zona unde cercul se închide, aceste populații se comportă ca specii diferite… și nu se reproduc. Faptul că indivizii dintr-o populație (B) sunt apți de a produce urmași fertili atât cu indivizii dintr-o populație vecină (A) cât și cu altă populație vecină (C), în timp ce indivizii din populațiile A și C nu produc urmași viabili… arată că limitele dintre specii și izolarea reproductivă nu este atât de clară “precum ar fi de dorit”… ci este un fenomen fuzzy. Din punct de vedere al unei logici mai matematizate, dacă populația A se reproduce cu B și B se reproduce cu C, ar trebui să rezulte că A se poate reproduce cu C… dar în realitatea biologică a populațiilor asta nu este neapărat așa. Avem astfel o serie de populații învecinate interconectate, în care fiecare individ poate să aibă urmași fertili cu exemplare din propria populație și cu cei din populații învecinate… dar în această serie există și populații extreme ale căror indivizi sunt atât de diferențiați genetic unii față de ceilalți încât ei nu produc urmași fertili, fiind deci din specii diferite. Aceste populații extreme pot coexista într-un anume teritoriu, fiind izolate reproductiv; culmea este că fluxul de gene se poate realiza între aceste două populații extreme, prin intermediul populațiilor interconectate, dar nu direct… Aceste specii inelare prezintă cazuri spectaculoase ale diferențierii, iar dacă dispar câteva din populațiile intermediare și fluxul de gene este întrerupt, atunci cele de la extremele inelului se comportă ca specii diferite – totalmente izolate.

 

DSC_5905

123

127

DSC_0982

108

109

111

112

115

117

122

 

Exemplul cel mai cunoscut este al unor pescăruși (Larus sp.), la care în 1925 J. Dwight a constatat existența unei serii de variații în jurul Cercului Polar Arctic: Larus fuscus, L. heuglini, L. vegae, L. smithsonianus, L. argentatus care se hibridizează între ele, în afară de zona de suprapunere din Europa, unde ele se comportă ca specii diferite. Relațiile taxonomice legate de acest subiect se complică cu variate subspecii, precum și relațiile cu “speciile” Larus michahellis, L. cachinnans, L. hyperboreus. Au apărut dezbateri interminabile, inclusiv contestarea acestei situații ca fiind un caz de specie inelară… ci o situație și mai complicată: D. Liebers et al., The herring gull complex is not a ring species, Proceedings of the Royal Society, 2004, 271 (1542), pp. 893–901. Cazuri de specii inelare mai sunt printre plante, păsări, spre exemplu pitulicea din “specia” asiatică Phylloscopus trochiloides… analizată în 1938 de T. B. Ticehurst, salamandrele Ensatina din California, cercetate în anii 1940 de R. C. Stebbins șamd. Analiza teoretică a conceptului de specie inelară a fost realizată de Ernst Mayr, în cartea Systematics and the Origin of Species from the Viewpoint of a Zoologist, 1942. Despre speciile inelare, Richard Dawkins scrie în The Ancestor’s Tale, 2004: “are only showing us in the spatial dimension something that must always happen in the time dimension.” Aceste cazuri prezintă problema evidentă de “a descrie” întregul complex circular ca o singură specie, sau ca cel puțin două specii, un paradox aparent, dar nicidecum surprinzător pentru oamenii care înțeleg ceva din biologia modernă, eminamente evoluționistă.

 

DSC_5726

311

 

Speciile gemene (sibling species) sunt atât de apropiate morfologic încât multă vreme au fost considerate ca fiind o singură specie, dar cercetări mai aprofundate arată că există izolare reproductivă între două (sau mai multe) specii biologic-distincte; așa au fost ‘împărțite’ spre exemplu dintre organismele care trăiesc și pe la noi: o ‘specie’ de pitulice din genul Phylloscopus în 3 specii biologice în 1768; o ‘specie’ de cojoaică (Certhia) împărțită în 2 specii biologice de Ch. L. Brehm în 1820 – pe baza studiilor bioacustice, șamd. La liliecii de pe la noi, este emblematic complexul de specii de lilieci pitici din genul Pipistrellus, speciile gemene precum liliecii urecheați Plecotus auritus/ P. austriacus, sau perechi de specii gemene din genul Myotis: M. myotis/ M. blythii, Myotis mystacinus/ M. brandtii etc.

 

DSC_5887

DSC_5915

DSC_5941

DSC_6094

DSC_6131

DSC_6219

DSC_6230

DSC_6231

62

64

70

85

87

 

Variatele cazuri de specii criptice, cu similarități atât de mari încât este dificilă diferențierea acestor specii de către cercetătorii specializați pe studierea lor, sunt consecința fenomenelor evolutive recente, aflate și acum în derulare, care au dus la scindarea unor linii filetice în ramuri oarecum diferențiate și izolate reproductiv între ele. Există cazuri când studiile arată că sub o denumire de specie, se ascund mai multe specii biologice distincte. Investigații genetice au dus la constatarea a numeroase astfel de complexe de specii, de la insecte la mamifere și nevertebrate marine… Țânțarul anofel Anopheles gambiae este un complex de cel puțin 7 specii care nu se pot distinge pe baze morfologice, dar care au comportamente și afinități diferite, ceea ce contează mult pentru oameni – când este vorba de transmiterea malariei; o analiză actualizată este prezentată de M. K. Lawniczak et al. în articolul Widespread divergence between incipient Anopheles gambiae species revealed by whole genome sequences, Science, New York, N.Y., 2010, 330 (6003): 512–514. La briozoarul marin Celleporella hyalina teste de interfecunditate a entităților diferențiate genetic au dus la constatarea existenței a peste 10 specii distincte ecologic și care au evoluție separată de mai multe milioane de ani: Gómez Africa et al., Mating trials validate the use of DNA barcoding to reveal cryptic speciation of a marine bryozoan taxon, Proceedings, Biological Sciences/ the Royal Society, 2007, 274 (1607): 199–207. Complexele de specii criptice sunt formate din organisme foarte apropiat înrudite – dar diferențiate în specii separate, între care nu mai există schimb de gene; pe baza unor caractere morfologice, încadrarea exemplarelor la o specie sau alta este destul de greu de realizat (sau imposibil) din lipsa unor caractere morfologice care să le diferențieze la un mod evident (dar pot exista alte diferențieri, spre exemplu voce diferită, comportament, diferențiere genetică etc). Multe dintre aceste complexe de specii criptice sunt considerate “superspecii”. Dacă astfel de cazuri cu complexe de specii diferențiabile mai ales genetic se dovedesc a fi larg răspândite, atunci numărul speciilor existente pe Planetă (estimat teoretic) poate să cerească cu un ordin de mărime.

 

DSC_5898

DSC_5925

 

În cartea The Blind Watchmaker: Why the Evidence of Evolution Reveals a Universe without Design, Norton & Company, Inc 1986, la pg. 118 Richard Dawkins definește apartenența la aceeași specie ca fiind dată de un număr similar de cromosomi și număr similar de nucleotide pe acești cromosomi (adică o suprapunere perfectă). Totuși, specii de broaște din genul Leiopelma din Noua Zeelandă au genom format din invariabili cromosomi “principali” precum și cromosomi “accesorii” aflați în număr variabil în diferite populații… iar aceste exemplare diferite, totuși produc urmași fertili și se comportă ca o unitate evolutivă coerentă. Exemplarele pot avea 5, 9 sau 10 cromosomi supranumerari, conform lui D. M. Green et al., Supernumerary chromosome variation and heterochromatin distribution in the endemic New Zealand frog Leiopelma hochstetteri, Chromosoma, 1987, 95 (5): 339-344. Se constată și pe acest palier, cât de aparte pot să fie realitățile biologice.

 

DSC_5950

DSC_5959

DSC_5968

DSC_5986

DSC_5987

DSC_5988

DSC_6058

 

Speciile cu reproducere sexuată (biparentală, amfimictică) sunt fundamental diferite de cele care se reproduc preponderent sau exclusiv pe cale asexuată (apomictice), vegetativ, prin partenogeneză sau autofecundare. La speciile de animale, reproducerea lipsită de sexualitate este rară, dar printre plante acest fenomen este foarte frecvent. Speciile cu reproducere asexuată, autopolenizatoare, cu reproducere vegetativă, sunt grupuri însumate de linii distincte, care evoluează paralel, izolate între ele; cândva ele erau specii cu reproducere sexuată. La speciile apomictice, cu reproducere asexuată şi la speciile agame, cu reproducere vegetativă, unitatea autoreproducătoare este individul. Descendenţii genetic uniformi ai unui individ sunt numite clone; acestea pot să existe ca linii clonale, de la o generație al alta păstrând genotip identic. În cazul acelor plante, animale etc, la care reproducerea este asexuată, este greu de aplicat conceptul de specie biologică… având de a face aici cu linii clonale care nu interferează prin reproducere… Roiurile liniilor clonale, aceste sume ale indivizilor care se autoreproduc, pot fi caracterizate ca “specii” doar pe baza similarităților ecologice a indivizilor/ clonelor, prin gradul de asemănare-deosebire existent la nivel morfologic și fiziologic (un fel de amintire din perioada când acestea formau o specie cu reproducere sexuată). Interesantă este descrierea ideii în cartea lui Bănărescu P., Boşcaiu N., Biogeografie – perspectivă genetică și istorică, Ed. Științifică, București 1973: “Plantele care au pierdut capacitatea reproducerii sexuate se numesc apomictice (apogame). În cadrul apomixiei se întâlnesc atât reproducerea vegetativă cât şi agamospermia (producerea seminţelor fără o prealabilă fecundare a ovulelor). Agamospermia este cunoscută în special la genurile “polimorfe”, ca Hieracium, Taraxacum, Alchemilla, Rubus, etc. În cadrul speciilor apomictice se întâlnesc în aceeaşi localitate nenumărate variante greu de delimitat una de cealaltă, denumite varietate, subvarietate, formă, subformă, etc.”

 

687

684

 

Cât de mare este oare suprapunerea 1. speciilor descrise de oameni de știință cu 2. entități realmente existente în Natură? Un articol scris de L. H. Rieseberg et al., The nature of plant species, Nature 2006, 440 (524–527) zice: “We show that although discrete phenotypic clusters exist in most [plant]genera (>80%), the correspondence of taxonomic species to these clusters is poor (<60%) and no different between plants and animals. (…) Contrary to conventional wisdom, plant species are more likely than animal species to represent reproductively independent lineages.”

 

458

460

 

Cazuri de hibridizare, poliploidie mai adaugă la această complexitate oricum destul de mare, ceea ce face posibilă apariția cazurilor “fuzzy”, în care conceptul teoretic de specie biologică este evident falimentar. Plantele poliploide prezintă situații ciudate, când unele exemplare dintr-o “unitate evolutivă” pot avea urmași fertili cu anumite alte exemplare, iar cu altele nu (producând urmași sterili sau inapți de viață), totuși fiind împreună parte dintr-un gene pool comun. Deoarece în cazul plantelor se constată o mare variabilitate a realității ‘speciilor’, Mayr scrie la pg. 278 în The Growth of Biological Thought – Diversity, Evolution and Inheritance, Harvard University Press, 1982: ‘It is not only the immobility of plant individuals, favouring the formation of ecotypes, that lead to the complications but also the widespread occurrence of polyploidy, hybridization, and various forms of asexuality and self-fertilization. Certain botanists, not without justification, have raised the question whether the wide spectrum of breeding systems that can be found in plants can all be subsumed under the single concept (and term) ‘species’.’ La pagina 285, Mayr scrie: ‘However, there may be plant genera, like Rubus, Crataegus, or Taraxacum, without discrete species. (…) To be sure, there are ‘messy’ situations, (…) but I am far more impressed by the clear distinction of most ‘kinds’ of plants I encounter in nature then by occasional messes.’

 

378

381

 

Din anii 1930, microscopul electronic a permis studierea în detaliu a bacteriilor, poate chiar și a virusurilor aflate la limita existenței viului. Probleme de diferențiere sunt mari dacă se compară limitele speciei la micro-organisme cu cele de la vertebrate şi plante superioare: definirea speciilor la procariote este mai greu de realizat decât la eucariote; mai mult decât atât, unii ar zice că este imposibil, pentru că ele nu există de facto. În microbiologie, conceptul de specie este vag și inadecvat realităților biologice aflate în derulare. Cei care studiază aceste organisme… constată că genele pot să fie relativ liber transferate între linii filetice bacteriene distante între ele, cu înrudire vagă, astfel încât există un mare gene pool comun al bacteriilor. A trasa limite este posibil mai ales artificial, spre exemplu prin hibridizare ADN-ADN și definirea suprapunerii. În lucrarea lui E. Stackebrandt et al., Taxonomic note: a place for DNA-DNA reassociation and 16S rRNA sequence analysis in the present species definition in bacteriology, Int. J. Syst. Bacteriol., 1994, 44 (4): 846–849, a fost stabilită o limită artificială pentru definirea de “specii” bacteriene, pe baza similarității secvenței genetice a 16S r RNA; în interiorul unei “specii” trebuie să fie o similaritate de peste 97% a acestei secvențe. Apoi, limita a fost mutată la o similaritate de 98,7% în lucrarea lui E. Stackebrandt E., et al., Taxonomic parameters revisited: tarnished gold standards, Microbiol. Today, 2006, 33: 152–155. Acestea sunt abordări care înceară extrapolarea ideii de specie în zone ale realităților biologice unde conceptul cu greu face față, în interferențe și continuumuri ale fluxurilor de informație genetică. A studia diversitatea sușelor de bacterii este dificilă: pe lângă aspectele anterior menționate, a realiza culturi bacteriene care să fie apoi supuse studiului, este o problemă care limitează viteza în acest domeniu de cercetare… mai ales dacă iei în calcul analiza variatelor bacterii din medii marine ori endoparazite la nenumărate specii de plante ori animale. În privința bacteriilor, numărul de “specii” este estimat de variați experți – ca ordin de mărime de la zeci de mii la miliarde… iar estimarea diversității biologice a arhebacteriilor este atât de vagă încât “acuratețea estimării” este aproape totalmente inexistentă.

 

372

 

Pentru ca lucrurile să fie și mai complicate, există informații despre transferuri de gene nu doar între variate linii de procariote, dar uneori și între eucariote; spre exemplu, transferuri de gene între crustacee și echinoderme sunt menționate de David I. Williamson, The Origins of Larvae, Kluwer, 2003.

 

357

366

 

Au existat biologi, mai ales cei preocupați de aspecte moleculare, care aveau mari speranțe ca odată cu avansarea studiilor la nivel genetic/ proteic șamd, va exista la îndemâna taxonomiei o modalitate oarecum automatizată de delimitare a speciilor-biologice. Totuși, ideea că se pot separa specii pe baza unui anumit procent de deosebire în materialul genetic nu a avut rezultatele practice sperate naiv de către entuziaști “biologi-moleculari” care erau rupți de realitatea naturală. De la entuziasm revoluționar la critica dură, opiniile sunt variate. A face diferențiere de specii macroscopice pe baza diferențelor din secvențe de nucleotide prezintă niște capcane mari. Spre exemplu, mari diferențe între secvențele de nucleotide pot reprezenta variații în zone redundante din genom, lipsite de orice semnificație fenotipică; totodată, mici schimbări pot avea efecte radicale asupra fenotipului, în măsura în care ele produc schimbări în caracteristicile esențiale ale acelor organisme. Deși studiile de taxonomie moleculară au dus la înțelegerea legăturilor filogenetice între clase, ordine etc, situația a fost oarecum dezamăgitoare la nivel de specii, producând chiar “concluzii” care induceau în eroare: cazul analizei ADN mitocondrial la două specii de păsări, dintre skua sau lupi de mare (Stercorarius pomarinus și Stercorarius skua) a arătat similaritate mai mare decât similaritatea prezentă între indivizi conspecifici din specii larg răspândite.

 

DSC_6534

DSC_6536

156

 

Filogenia moleculară are scopul de a clarifica relații filogenetice între diferiți taxoni, dar acum nu despre asta vorbim. Diferită de ea este utilizarea analizei unei anumite secvențe de ADN (un scurt marker, în general din ADN-ul mitocondrial) pentru a determina apartenența unui exemplar la o anumită specie – denumită DNA barcoding; este o metodă de identificare taxonomică așa cum arată Paul Hebert et al., Biological identification through DNA barcodes, Proceedings of the Royal Society, 2003, 270: 313–321. Un articol relevant este cel al lui Renaud Lahaye et al., DNA barcoding the floras of biodiversity hotspots, Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 2008, 105 (8): 2923–2928. Până acum, în septembrie 2013, Bardode of Life Datasystems (BOLD) http://www.boldsystems.org/ are incluse peste 2,4 milioane de secvențe, din peste 190.000 de specii, mare parte animale, dar și plante, ciuperci etc. În cazul unor “specii” de insecte polifage au fost identificate numeroase specii criptice specializate; un exemplu este lucrarea lui M. A. Smith et al., DNA barcodes reveal cryptic host-specificity within presomed polyphagous members of a genus of parasitoid flies (Diptera: Tachinidae), Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A., 2006, 103 (10) pg. 3657–3662. Pentru ca realitățile biologice să fie și mai greu de analizat, este prezentat cum o astfel de analiză duce la subestimarea numărului de specii din genul în cauză, cu 75%, existând și caz când indivizi din 4 specii aveau coduri identice: în lucrarea lui T. L. Whitworth el al., DNA barcoding cannot reliably identify species of the blowfly genus Protocalliphora (Diptera: Calliphoridae), Proceedings of the Royal Society, July 2007, 274 (1619): 1731–1739 scrie: “we conclude that identification at the species level based on mitochondrial sequence might not be possible for many insects.” În principiu, se poate ca metode genetice să poată să fie utilizabile în studii de biodiversitate, dar la modul real încă suntem departe de o largă utilizare a acestor tehnici (și constatăm și probleme mai esențiale).

 

DSC_6484

DSC_6498

DSC_6507

DSC_6515

 

A utiliza tehnici de analize genetice este desigur în ajutorul înțelegerii, dar gândirea naturalistică rațională-evoluționistă-critică, are valoare mai mare decât orice aparat automatizat (chiar dacă acel aparat este un modern “genetician-molecular”). La pg. 240 în The Growth of Biological Thought – Diversity, Evolution and Inheritance, Harvard University Press, 1982, Mayr scrie: ‘A molecular taxonomist, for instance, can place Pan (chimpanzee) and Homo in the same family, owing to the similarity of their macromolecules, while Julian Huxley proposed to rise man to the rank of a separate kingdom (Psychozoa), owing to the unique characteristics of man with respect to his central nervous system and its capacities. There are no firm rules as how to resolve such conflicts, except to say that one should look for overall balance in the system, and adopt a scale of ranking that will permit the most useful generalizations.’

 

642

659

 

Cât de operațional, cât de util este câte un concept de specie în contextul concret al biologului? Conceptul de specie actualmente mai răspândit este în bună parte tributar lui Ernst Mayr, unul dintre principalii arhitecți ai sintezei moderne (cartea The Evolutionary Synthesis – Perspectives on the Unification of Biology, scrisă împreună cu William B. Provine și publicată în 1980). De la “teoretisme” la abordări practice… avem o problemă de rezolvat; așa a apărut conceptul de specie biologică (interfecunditate), specie filogenetică (potențial evolutiv), specie cladistică (cladograme), specie genetică (similaritate ADN sau ARN)… iar în conservarea biodiversității este utilizat conceptul Unitate Evolutivă Semnificativă (Evolutionary Significant Unit – ESU), care poate defini o specie biologică sau o subspecie, ori chiar o populație. Așa cum zicea Darwin, ideea de specie este utilă pentru a desemna grupuri de indivizi care interacționează evolutiv: “I look at the term species as one arbitrarily given for the sake of convenience to a set of individuals closely resembling each other.”

 

DSC_6462

324

330

337

348

354

42

43

51

52

 

Variatele definiții ale speciilor sunt adecvate pentru nevoile pe care le are cercetătorul biolog, atât cel pragmatic și practic, cât și cel hiperteoretician. Te poți întreba, cum de există zeci de definiții care încearcă să prindă esența ideii de specie? Cea mai răspândită la momentul actual este cea dată de Ernst Mayr în care specia este definită ca fiind “groups of actually or potentially interbreeding natural populations, which are reproductively isolated from other such groups”. Aceste “probleme cu speciile” sunt rezultatul direct al proceselor evolutive aflate în derulare în cadrul variatelor linii filetice, diferențieri mai mult sau mai puțin consistente, izolare reproductivă de variate grade șamd. Variați biologi au concepte diferite de specii, situație remarcată de Ernst Mayr în Systematics and the Origin of Species from the Viewpoint of a Zoologist, Columbia University Press, New York, 1942. De la 5 concepte de specie menționate de Mayr în 1942… dintre care el susține BSC – Biological Species Concept, se ajunge la 26 în 2006: articolul lui John S. Wilkins, A List of 26 Species Concepts. Se poate ajunge și la formularea ideii că nu este posibilă definirea singulară a conceptului de specie: J. Dupré, On the impossibility of a monistic account of species, In R. A. Wilson, Species: New Interdisciplinary Essays, MA: MIT Press, pp. 3–22, Cambridge 1999. În timpurile mai recente, odată cu înțelegerea mai bună a realităților naturale, speciile au devenit privite mai mult ca “fenomene statistice”, câte un flux de gene care evoluează împreună.

 

DSC_6328

DSC_6354

DSC_6426

DSC_6438

129

130

132

135

 

Culmea este cât de actuală rămâne formularea lui Darwin din 1859, în Originea Speciilor la pg. 48: “I was much struck how entirely vague and arbitrary is the distinction between species and varieties”. Această situație absolut incredibilă este menționată de H. A. Nicholson, în A Manual of Zoology, Appleton and Company, New York 1872: “No term is more difficult to define than “species,” and on no point are zoologists more divided than as to what should be understood by this word”. Au trecut decenii și secole de cercetare, au fost publicate nenumărate articole și problema asta ce pare elementară pentru naivi, persistă și se complică și mai tare; așa cum zice J. Hey în articolul The mind of the species problem, Trends in Ecology and Evolution, July 2001, 16 (7): 326–329: “The species problem is the long-standing failure of biologists to agree on how we should identify species and how we should define the word ‘species’.” Cât de filosofică a devenit problematica aceasta a definirii termenului și a conceptului de specie, este bine prins în formularea lui M. Pigliucci, în lucrarea Species as family resemblance concepts: The (dis-)solution of the species problem?, BioEssays, June 2003, 25 (6): 596–602: “First, the species problem is not primarily an empirical one, but it is rather fraught with philosophical questions that require – but cannot be settled by – empirical evidence.”

 

DSC_6022

DSC_6031

DSC_6040

9

 

Aspecte mai filosofice apar când unii ajung să se întrebe de existența obiectivă a speciilor… sau ele sunt mai mult dependente de dorința observatorului uman de “a pune ordine”? Totodată, în dezbaterea realism/ nominalism, se pune sub semnul întrebării existența speciilor, cât timp ele sunt reprezentate de indivizi biologici care desigur că există la modul real (la fel cum se poate pune întrebarea dacă există realmente un popor sau există doar oamenii-indivizi). Pentru detalii, se poate consulta articolul lui B. H. Burma, Reality, existence, and classification: A discussion of the species problem, In Slobodchikoff, CN. Concepts of species, Stroudsburg, PA: Dowden, Hutchinson & Ross., 1954, pp. 193–209. Speciile sunt doar abstractizări mentale conform lui J. B. S. Haldane, Can a species concept be justified?, In Sylvester-Bradley, PC., The species concept in paleontology, Systematics Association, London 1956, pp. 95–96,: “The concept of a species is a concession to our linguistic habits and neurological mechanisms”. Mai interesant poate, Michel T. Ghiselin consideră specia ca o entitate reală, ca o individualitate evolutivă, care există indiferent de faptul că este sau nu observată de oameni, această idee fiind exprimată în două lucrări, una din 1974, A radical solution to the species problem, Systematic Zoology, Society of Systematic Biologists 23 (4): 536–544 și alta din 1997, Metaphysics and the origin of species, Albany, NY, State University of New York Press.

© dr. Peter Lengyel

 

Urmăriți restul materialului pe blogul biologului Peter Lengyel.


Leave A Reply

Advertisment ad adsense adlogger