Agyő, Világ! (200)

Gondoljunk például a zuzmóra. A zuzmó a Föld egyik legszívósabb látható élőlénye, ugyanakkor az egyik legkevésbé törekvő lény is. Boldogan nő a napos sírkertben, de szépen terjed minden olyan környezetben, ami senki másnak nem lenne ínyére: szeles hegycsúcsokon, sarkvidéki törmeléken, akárhol, ahol a sziklákon szinte semmi nem él meg, eső és hideg van – e területeken szinte nem is akad vetélytársa. Az Antarktisz olyan területein, ahol gyakorlatilag semmi más növény nem él meg, rengeteg zuzmót találunk, körülbelül négyszázfélét, amelyek hűségesen tapadnak a szélfútta kövekre.

Az emberek sokáig nem tudták, hogyan képes erre ez a növény. Mivel a zuzmó a csupasz sziklákon él, szemmel láthatóan nem vesz magához táplálékot, és nem hoz magot. Sokan – iskolázott emberek is – úgy gondolták, hogy köveket látnak, amelyek éppen most változnak növénnyé. Egy megfigyelő, dr. Hornschuh 1819-ben így írt erről: „A szervetlen kő magától élő növénnyé válik!”

Ha a zuzmót közelebbről vizsgáljuk, látni fogjuk, hogy a jelenség inkább érdekes, mint varázslatos. A zuzmó egy gombafaj és egy moszatfaj együttélése. A gomba olyan savat termel, amely feloldja a kő felszínét, és ezzel felszabadulnak az ásványok, amelyeket a moszat mindkettőjük számára értékes táplálékká alakít. Az elrendezés nem túl izgalmas, de nyilvánvalóan sikeres. A világon több mint húszezer zuzmófaj él.

...

Könnyen elsiklunk afelett, hogy az élet egyszerűen van. Emberként úgy érezhetjük, mindennek kell hogy célja legyen. Terveink, törekvéseink, vágyaink vannak. A lehető legteljesebb mértékben, állandóan ki akarjuk használni a részegítő létezést, amit ajándékba kaptunk. De miből áll egy zuzmó élete? Élni akarása mégis éppolyan erős, mint a miénk, sőt, jó érveim vannak rá, hogy kijelenthessem: még erősebb. Ha nekem évtizedeket kellene töltenem bolyhos kinövésként egy kövön az erdőben, nem hiszem, hogy sok kedvem lenne így folytatni. A zuzmók viszont így élnek. Mint majdnem minden élőlény, minden nehézséget elviselnek, minden törődést eltűrnek csak azért, hogy egy pillanattal tovább éljenek. Az élet tehát élni akar. De – és ez érdekes – sokszor ennél többet nem is akar.

...

Ha a Föld négy és fél milliárd éves történelmét egyetlen napba sűrítenénk, azt látnánk, hogy az élet nagyon korán kezdődött, körülbelül hajnali négykor; ekkor fejlődtek ki az első egysejtűek. Ennél aztán nem is jutott tovább a következő tizenhat óra alatt. Este fél kilenckor, amikor a napnak már csak egyhatoda volt hátra, a Földön semmi különös látnivaló nem volt, csak mikrobák. Ekkor megjelentek az első tengeri növények, majd húsz perccel később az első medúzák, és a rejtélyes állatvilág, aminek a nyomát először Reginald Sprigg találta meg Ausztráliában. Kilenc után négy perccel megjelennek a színen a háromkaréjú rákok, nem sokkal utánuk pedig a Burgess-pala formás állatai. Este tíz előtt valamivel a szárazföldön is növények jelentek meg. Nem sokkal később, amikor már két óra sincsen hátra a napból, a szárazföldön is állatok tűntek fel.

Mintegy tízpercnyi enyhe idő következett, ezért 10:24-re a Földet ellepték a nagy, karbontartalmú erdők, amelyek maradványaiból nyerjük ma a szenet, és megjelentek az első szárnyas rovarok. A dinoszauruszok éjjel, valamivel tizenegy előtt jelentek meg a színen, és vagy háromnegyed órán keresztül ők uralták a Földet. Huszonegy perccel éjfél előtt eltűntek, és megkezdődött az emlősök kora. Az ember éjfél előtt egy perccel és tizenhét másodperccel bukkant elő. Teljes írásos történelmünk beleférne egy pár másodpercbe, egy ember élete pedig csak egy pillanat lenne. Ezen a hihetetlen gyorsasággal lepörgő napon a szárazföldek folyamatosan csúszkálnak és ütköznek. Hegyek emelkednek ki és tűnnek el, óceánmedencék jönnek-mennek, jégtakarók terjeszkednek és olvadnak. Az egész folyamat során, percenként körülbelül háromszor a bolygón felvillan egy-egy pont, ami a Manson méretű vagy ennél nagyobb meteorok becsapódását jelzi. Csoda, hogy bármi is túléli ezt a barátságtalan, bizonytalan környezetet. Valójában nem sok minden éli túl sokáig.

Az élet megy tovább (194)

Számunkra, akik csak néhány évtizedet töltünk a Földön, szinte lehetetlen felfogni, mennyi idő telt el a kambriumi robbanás óta. Ha másodpercenként egy évvel visszaforgathatnánk az idő kerekét, körülbelül fél óra alatt érnénk el Krisztus születéséhez, és három hét után az emberi élet kezdeteihez. A kambrium kor kezdetéhez viszont húsz évet kellene visszamennünk. Nagyon régen volt tehát, amikor a világ még egészen másképpen nézett ki, mint ma.

...

A legmeglepőbb mindenesetre az volt, hogy ennyiféle testszerkezetről derült ki, hogy nem alkalmas; itt azokra gondolok, amelyeknek nincsenek mai leszármazottjai. Gould szerint a Burgess-pala állatai közül tizenöt vagy akár húsz olyan törzs is van, amelyhez tartozó fajok nincsenek jelen a ma élő állatok között. (Ez a szám néhány „ismeretterjesztő” cikknek köszönhetően hamarosan százra nőtt, de ennyiről soha nem volt szó.) – Az élet története – ahogy Gould írta – nagy fajkihalások és a megmaradó törzsek differenciálódásának váltakozása, nem pedig, ahogyan sokan képzelik, folyamatos tökéletesedés, bonyolódás és sokféleség. – 

Kicsi világ (187)

Mivel nagyon sok minden van a világban, ami bánthat minket, testünkben sokféle védő fehérvérsejt van, összesen több tíz millió fajta, és mindegyik alkalmas egy bizonyos kórokozó elpusztítására. Lehetetlen feladat tíz millió hadtestet egyszerre készültségben tartani, ezért mindegyik fehérvérsejttípusból egyszerre csak néhány aktív. Amikor egy kórokozó, más szóval antigén vagy ellenanyagképző a testünkbe jut, az aktív fehérvérsejtek azonosítják a támadót és megfelelő fajtájú erősítést kérnek. Amikor testünk elkezdi ezeket „gyártani”, rosszul érezhetjük magunkat. Állapotunk akkor kezd jobbra fordulni, amikor az új hadtestek csatasorba állnak, és megkezdik a támadást.

Kicsi világ (185)

Meg kell mondanunk, hogy a baktériumok és az archeák közötti különbségek legfeljebb egy biológus számára izgalmasak. A legnagyobb különbség abban áll, hogy másmilyenek a lipidjeik, és az archeákban nincsen egy peptidoglikán nevű anyag. Működésük azonban nagyon is eltérő. Az ősbaktériumok jobban különböznek a baktériumoktól, mint az ember a ráktól vagy a póktól. Woese egyedül fedezte fel az élőlények felosztásának új módját, amely olyan alapvető, hogy az országok szintje felett áll az élőlények rendszerének csúcsán.

1976-ban azzal lepte meg a világot – vagy legalábbis azt a kis részét, amelyet a téma érdekelt –, hogy az élőlények rendszerét nem öt, hanem huszonhárom fő részre osztotta. Ezek három fő kategóriába sorolhatók: a baktériumok, az ősbaktériumok és az eukarióták; ezeket ő tartományoknak nevezte. Az új rendszertani egységek csoportosítása a következő:

• Baktériumok: cianobaktériumok, bíbor baktériumok (Rhodospirilli-neae), Gram-pozitív baktériumok, zöld nem kénes baktériumok (Chloroflexaceae), flavobaktériumok és thermotogalék;
• Ősbaktériumok: halofil ősbaktériumok, methanosarcina, methano-bacterium, mechanococcus, thermoceler, thermoproteus és pyrodictium;
• Eukarióták: diplomadok, mikrospórások, trichomonasok, ostorosok, entamőba, nyálkagombák, csillósok, növények, gombák és állatok.

Woese új felosztása nem kavarta fel a biológusok világát. Egyesek azért vetették el a rendszert, mert az túlságosan előnyben részesíti a mikrobákat. Mások egyszerűen nem foglalkoztak vele. Frances Ashcroft szerint Woese „keserűen csalódott”. A mikrobiológusok később lassanként kezdték elfogadni az új szemléletet, a botanikusoknak és zoológusoknak azonban ez nem ment ilyen könnyedén, ami nem csoda. Woese modelljében az állat– és növénytan az eukarióta ág két külső nyúlványa. Minden más helyet az egysejtűek foglalnak el.

Kicsi világ (184)

1969-ben, amikor a Cornell Egyetem egyik ökológusa, R. H. Whittaker megkísérelt rendet teremteni az egyre bonyolódó osztályozásban, a Science magazinban megjelent cikkében azt javasolta, hogy az élőlényeket öt fő ágra – országra – kellene osztani: állatok (Animalia), növények (Plantae), gombák (Fungi), egysejtű eukarióták (Protista) és prokarióták (Monera). A Protista a régebbi Protista kifejezés helyett szerepel, amelyet egy évszázaddal korábban talált ki John Hogg skót biológus minden olyan élőlényre, amely sem növény, sem állat.

Az élet keletkezése (179)

A légkör oxigénszintje körülbelül kétmilliárd év, tehát a Föld történetének mintegy 40%-a alatt érte el nagyjából a mai szintet. De amikor ez bekövetkezett, hirtelen egészen másféle sejtek jöttek létre: olyanok, amelyeknek már sejtmagja és sejtszervecskéi voltak (más szóval organellek, ami a görög kis eszköz jelentésű szóból származik). A folyamat valószínűleg akkor kezdődött, amikor egy hebehurgya vagy kalandvágyó baktérium elfogott egy másikat (vagy a másik őt), és kiderült, hogy a helyzet mindkettőjüknek megfelel. Az elfogott baktérium lett a mitokondrium. Ez a mitokondriális bekebelezés (vagy más szóval: endoszimbiotikus esemény) tette lehetővé a többsejtű állatok kialakulását. (A növények esetében hasonló bekebelezés eredményeképpen jöttek létre a kloroplasztiszok, amelyek lehetővé teszik a fotoszintézist.)

A mitokondriumok az oxigén segítségével energiát nyernek a táplálékból. E nélkül a szellemes trükk nélkül a földi élet még mindig csak a mikrobákra korlátozódna. A mitokondriumok nagyon kicsik – egy homokszemcsébe milliárdnyi is beleférne –, ugyanakkor nagyon éhesek. Majdnem minden táplálék, amit magunkhoz veszünk, keresztülmegy rajtuk. Két percig sem élnénk nélkülük, a mitokondriumok mégis, kétmilliárd év után is úgy viselkednek, mintha semmi közünk sem lenne egymáshoz. Saját DNS-ük, RNS-ük és riboszómáik vannak. Máskor szaporodnak, mint az őket befogadó sejtek. Úgy néznek ki és úgy osztódnak, mint a baktériumok, sőt néha úgy hatnak rájuk az antibiotikumok is, mint a baktériumokra. De még csak nem is azon a genetikai nyelven beszélnek, mint a sejt, amelyben élnek. Olyan, mintha a házunkban egy mindig útra kész idegen lenne, aki azonban már évmilliárdok óta velünk lakik.

Az új sejttípus neve: eukarióta (jelentése: valódi sejtmagvas), a régi egysejtűeket pedig prokariótáknak nevezik (jelentése: előmagvas), és a fosszíliák tanúsága szerint hirtelen jelentek meg. A ma ismert legrégebbi eukarióta a Grypania, amelyet Michigan államban, vasas üledékben találtak 1992-ben. Csak egy ilyen őskövületet találtak, és a következő legrégebbi ennél ötszázmillió évvel újabb.

Prokarióta és eukarióta sejt

A Föld tehát megtette az első lépést, hogy valóban érdekes bolygóvá váljon. Az eukariótákhoz képest a prokarióták igazából csak vegyületcsomagok voltak, hogy Stephen Drury angol geológus kifejezését használjam. Az eukarióták nagyobbak – akár tízezerszer is nagyobbak –, mint egyszerűbb rokonaik, és akár ezerszer annyi DNS-t is hordozhatnak. Az ilyen áttöréseknek köszönhetően az élet egyre összetettebb lett, és kétféle élőlény alakult ki: az oxigént kibocsátók (mint a növények), és az oxigént magukhoz vevők (mint az olvasó és én).

Az egysejtű eukariótákat régebben protozoáknak, vagyis előállatoknak vagy véglényeknek nevezték, de ma már inkább az egysejtű vagy protista kifejezés használatos. Az új egysejtűek a baktériumokhoz képest csodálatosan bonyolultak és kifinomultak voltak. Az egyszerű amőba, amely egyetlen sejtből áll, és megelégszik a puszta létezéssel, négyszázmillió genetikai információdarabkát hordoz DNS-ében – Carl Sagan szerint ez nyolcvan ötszáz oldalas kötetet töltene meg.

Végül az eukarióták megtanultak egy még különlegesebb trükköt. Hosszú időbe – vagy egymilliárd évbe – telt, de nagyon hasznosnak bizonyult. Megtanultak összetett, többsejtű lényként együtt élni. Ennek az újításnak köszönhető, hogy ma olyan nagy, bonyolult, látható élőlények lehetnek, amilyenek mi is vagyunk. A Föld bolygó készen állt a következő nagy változásra.

Az élet keletkezése (178)

Az archaikumban nem volt sok változatosság. Körülbelül kétmilliárd éven keresztül az egyetlen életforma a baktériumok voltak. Éltek, szaporodtak, rajzottak, de nem mutatták a legkisebb jelét is, hogy valamiféle fejlettebb, érdekesebb létformára törekednének. De valami mégis történt: a cianobaktériumok, esetleg a kékeszöld moszatok, megtanultak kihasználni egy rendelkezésre álló erőforrást, a hidrogént, amely szinte végtelen mennyiségben megtalálható a vízben. Vízmolekulákat vettek fel, beépítették a hidrogént és kiengedték a számukra használhatatlan oxigént – feltalálták a fotoszintézist. {szerintem ez inkább kemoszintézis, mintsem fotoszintézis...} Margulis és Sagan szerint a fotoszintézis „kétségkívül az élet történetének legfontosabb, anyagcserével kapcsolatos találmánya”, és még csak nem is növényektől származik, hanem egy egyszerű baktériumtól.

A cianobaktériumok burjánzásával egyre több O₂ lett a világban, ami nagy sokk volt az olyan élőlényeknek, amelyek számára mérgező, akkoriban pedig nem is volt másféle élőlény. Egy anaerob (oxigént nem használó) világban az oxigén rendkívül mérgező hatású. Fehérvérsejtjeink oxigénnel harcolnak a szervezetünket támadó baktériumok ellen. Az oxigén alapvetően mérgező természete meglepheti azokat, akik meg vannak győződve a gázélethez elengedhetetlen mivoltáról, de ez csak azért van, mert fejlődésünk során megtanultuk, hogyan használjuk. Másoknak az oxigén szörnyűség. Tőle avasodik meg a vaj, és tőle rozsdásodik a vas. Még az ember is csak bizonyos mértékig viseli el. Sejtjeink oxigénszintje körülbelül egytizede a légkör oxigénszintjének.

Az új oxigénhasznosító élőlényeknek két előnye volt. Az oxigénnel jobban lehetett energiát termelni, és legyőzte a konkurens élőlényeket. Ezek közül egyesek visszahúzódtak a mocsarak és tófenekek nyúlós, levegőtlen világába. Mások is így tettek először, de később (sokkal később) utat találtak az emésztőcsatornáinkba. Ezen ősi lények nagy tömege él bennünk, segítve az emésztésünket, de elpusztulnának, ha oxigén érné őket. És sok olyan anaerob élőlény is volt, amely nem tudott alkalmazkodni az új körülményekhez, és kipusztult.

A cianobaktériumok megjelenése hatalmas siker volt. Az általuk termelt többletoxigén először nem gyűlt össze a légkörben, hanem vas-oxidokat képezett, és az őstengerek fenekére süllyedt. A világ évmilliókon keresztül csak rozsdásodott – a jelenség tanúi a ma is fellelhető vasércrétegek, amelyekből az általunk használt vasat bányásszák. Sok tízmillió éven keresztül más nem is igen történt. Ha visszamennénk a proterozoikumba, nem sokkal látnánk ígéretesebbnek a helyzetet az élet szempontjából, mint előző látogatásunkkor. Lehet, hogy egy-egy védettebb vízben találnánk egy kevés élő tajtékot, vagy esetleg némi fényes zöld vagy barna bevonatot a part menti köveken, de ez minden. Az élet még láthatatlan.