Wiadomo, że życie na Ziemi istnieje w różnych środowiskach i ekosystemach – od tych najpopularniejszych i najbardziej oczywistych, aż po ekstremalnie trudne w ocenie człowieka. Ewolucja przystosowała zwierzęta do życia zarówno w tych nieprzyjaznych światach, jak i w warunkach prawie idealnych. Każde środowisko kształtuje stworzenia nieco pod innym kątem. Ciemne jaskinie, mroczne głębiny oceanów, a nawet codzienne życie na powierzchni Ziemi wymagają indywidualnego podejścia każdego z gatunków do kwestii przetrwania w danym otoczeniu. Przyjrzyjmy się niektórym z nich.

Suche i gorące piaski pustyni, ekstremalnie zimne wnętrza lodowca czy mroczne głębiny mórz i oceanów to tylko niektóre wyjątkowo trudne do życia środowiska, jakie istnieją na naszej planecie. Mimo surowych warunków, które wystawiły na próbę życie ziemskie, istnieje ono nadal w niesamowitej różnorodności. Przez wiele lat ewolucji również organizmy eukariotyczne rozwinęły cechy, które pozwoliły im zasiedlić różne tereny na Ziemi. Warunki środowiska, w których żyją organizmy, określiły przebieg ewolucji i rozwój gatunków istniejących na świecie.

Jaskinie

Jednym z przykładów trudnych siedlisk, które obrazują sukces ewolucji w przystosowaniu organizmów, są jaskinie. Charakteryzują się wiecznymi ciemnościami, co prowadzi do ograniczeń w dostępności pożywienia, problemów z orientacją przestrzenną czy reprodukcją zwierząt. Organizmy, które zamieszkały takie tereny, musiały wytworzyć różne mechanizmy, dzięki którym przetrwały i dostosowały się do panujących warunków. Do tych cech należy m.in. wydłużenie życia, wyczulenie zmysłu węchu, przebudowa zmysłu smaku czy wyspecjalizowanie niektórych narządów. Za modelowy organizm do badań biologicznych i ewolucyjnych uważa się np. ryby jaskiniowe z gatunku Astyanax mexicanus. Ich historia ewolucji została oszacowana na 10 000 do miliona lat. Zmiany przystosowawcze obejmują m.in. budowę szczęk, kubków smakowych i zębów, których jest więcej, jeśli porównamy ryby jaskiniowe do ich kuzynów zamieszkujących powierzchnię. Różnią się również innymi szczegółami budowy, jak np. budową szkieletu. Występuje u nich zjawisko ewolucji wstecznej, która obejmuje zarówno cechy zachowawcze, jak agresywność czy rytm dobowy, oraz cechy budowy, jak degenerację oka czy brak pigmentu. Wiele gatunków ewoluowało w sposób niezależny od siebie, co wskazuje na silny wpływ środowiska.

Echolokacja

Innym powstałym w wyniku ewolucji przystosowaniem do życia jest zjawisko echolokacji, które wytworzyły i wykorzystują niezależnie od siebie różne gatunki zwierząt, w tym m.in. nietoperze, delfiny i niektóre gatunki ptaków. Jest to przykład ewolucji konwergentnej (czyli procesu, w którym w grupach organizmów odlegle spokrewnionych powstają niezależnie podobne cechy morfologiczne i funkcjonalne). Echolokacja pomaga nietoperzom i ptakom w orientacji w ciemnościach. Głównie mierzą one czas upływający od wydania dźwięku do jego powrotu i na tej podstawie zbierają informacje o otaczającym je środowisku. Nietoperze używają w tym celu ultradźwięków, natomiast ptaki korzystają z dźwięków słyszanych przez człowieka. Delfiny wydają sekwencje wysokich, szybkich pisków częściowo słyszanych przez człowieka, częściowo ultradźwięków. Tak jak w przypadku nietoperzy, częstotliwość wydawania dźwięków wzrasta, gdy zwierzę dogania ofiarę.

W głębinach

Kolejnym organizmem, który w wyniku ewolucji wytworzył specjalne techniki do przetrwania w swoim środowisku, jest ślimak Crysomallon squamiferum. Zamieszkuje on gorące głębinowe kominy hydrotermalne. Ewolucja wyposażyła go w bardzo odporny trójwarstwowy pancerz, który wyróżnia go wśród innych mięczaków. Gruba organiczna powłoka znajduje się między dwoma sztywniejszymi mineralnymi warstwami: zewnętrzną zbudowaną z siarczku żelaza i wewnętrzną zwapniałą muszlą. Każda z warstw odgrywa ważną rolę ochronną przed mechanicznymi uszkodzeniami. Tak odporna skorupa została wytworzona przez ślimaka jako odpowiedź na zagrożenia środowiska, w którym żyje. Chroni go przed atakami drapieżników, np. krabów, które zgniatają lub rozrywają skorupy ślimaków za pomocą szczypiec.

Symbioza

Wartą uwagi wypracowaną w toku ewolucji strategią przetrwania organizmów jest symbioza. Często w sposób kooperatywny współpracują ze sobą zwierzęta i bakterie, a często nawet różne gatunki bakterii. Badania wykazały, że gospodarz takiego związku nie rozwija się prawidłowo bez substancji dostarczanych przez symbionta, a także że bakteria uczestniczy w dojrzewaniu tkanek gospodarza, z którymi jest blisko związana. Specyficznym rodzajem symbiozy jest syntrofia, czyli wzajemne żywienie organizmów. Takie stosunki mają miejsce wśród grzybów: wzrost Mucor ramanniasnus i drożdży Rhodotorula rubra zależy od obecności witaminy B1 (tiaminy). Witamina składa się z dwóch części: pirymidynowej i tiazolowej. Grzyb Mucor może syntetyzować składnik pirymidynowy tej witaminy, ale nie produkować części tiazolowej; drożdże natomiast odwrotnie – syntetyzują tiazol, ale nie pirymidynę. Podczas wspólnego wzrostu grzyb wydziela do podłoża składnik pirymidynowy, a drożdże tiazolowy. W ten sposób zapotrzebowania pokarmowe obu partnerów zostają zaspokojone.

Ważnym przykładem ścisłej symbiozy są porosty. W tym przypadku grzyb i glon (którym mogą być sinice lub zielenice) żyją powiązane do takiego stopnia, że tworzą jeden organizm wegetatywny. Kształt porostu określa zawsze składnik grzybowy, który dodatkowo dostarcza glonowi soli mineralnych i chroni go przed niekorzystnymi warunkami środowiska. W zamian za to otrzymuje od glonu organiczne składniki pokarmowe (produkty wiązania dwutlenku węgla CO2).

Jak widać, świat zwierząt, dzięki ewolucji, stał się bardzo zróżnicowany i bardzo dobrze przystosowany do życia na naszej planecie. Poznawanie ewolucji dostarcza wielu wskazówek odnośnie istnienia człowieka na Ziemi, a także pomaga szukać odpowiedzi na pytania dotyczące życia w innych częściach Wszechświata.

Artykuł autorstwa Joanny Marii Więckowskiej ukazał się w Miesięczniku Studentów Politechniki Wrocławskiej ŻAK.