Charles Darwin's evidence for evolution

Dr. Niles Eldredge

Charles Darwin was only 22 years old in 1831 when he sailed as ship's naturalist on the H.M.S. Beagle on what would turn out to be a five-year voyage circumnavigating the globe. A hunter and specimen collector (he especially liked rocks and minerals—and beetles), Darwin was an all-around outdoorsman. He had not especially liked school, though by the time he left England on the Beagle he had taken the botany course taught by Prof. John Stevens Henslow at Cambridge University three times. He had also profited from a short excursion to learn the rudiments of field geology from Prof. Adam Sedgwick only a few months earlier. But Darwin was far from a highly trained or seasoned scientist.

In those early days of professional science in England, many believed that the idea of "transmutation" was false and anti-religious. Transmutation was the contemporary term for what we now call "evolution," or the idea that all species now and formerly alive are descended from a single common ancestor that lived in the remote geological past. The concept was more widely accepted on the continent by scientists such as the well-known biologist Jean-Baptiste Lamarck and by Etienne Geoffroy, who worked at the natural history museum in Paris. In England, the tendency was still to reconcile the findings of natural history—primarily geology, paleontology, botany, and zoology—with a literal reading of the biblical account of creation. Thus, most people in England—scientists, clergy, and the public at large—were creationists. They believed that God had created each species separately, in more or less its present form, no more than 10,000 years ago.

Ale było kilka wyjątków. Własny dziadek Darwina, wzięty lekarz Erasmus Darwin, napisał Zoonomię, książkę na temat fizjologii i medycyny, która zawierała przemyślenia na temat ewolucji. I kiedy ojciec Darwina (który również był lekarzem) posłał syna by studiował on medycynę w Edynburgu, we wrażliwym wieku 16 lat, Karol poznał młodego zoologa Roberta Granta, wielbiciela ewolucyjnej koncepcji Lamarcka, a także fana dziadka Darwina. Lata później, w swojej Autobiografii, Darwin napisał, że nie sądził iż zarówno poglądy jego dziadka jak i Granta miały duży "wpływ na jego myśli", jednak przyznał, że idee tak ważnych osób w jego życiu musiały coś dla niego znaczyć!

Kiedy Darwin wyruszył w rejs, wtedy, jako absolwent uniwersytetu w Cambridge oraz jako ostrożny i młody mężczyzna, był kreacjonistą, ale takim który już słyszał argumenty na rzecz transmutacji, tj.przemiany jednych układów w inne. Trudno dokładnie powiedzieć kiedy zdecydował się na ewolucji, pewne jest, że już kiedy dotarł do domu jesienią, był już na nią kierowany. Kilka czynników połączonych razem—to co Darwin zobaczył podczas podróży, to jak godził swoje doświadczenia z czytaniem na pokładzie, oraz inteligencja i ambicja młodego mężczyzny, któremu bardzo zależało na pozostawieniu śladu w świecie nauk przyrodniczych—doprowadziło go do wniosku, że pochodzenie nowych gatunków może być wytłumaczone prawami natury.

Jaki był temat doświadczeń Darwina, które ostatecznie doprowadziły go do zmiany punktu widzenia, zakorzenionego mu przez jego mentorów i rówieśników — a także przekonań religijnych, prawie wszystkich jego rodaków? Po pierwsze, młody naukowiec prowadzący przez pięć lat podróży dokładne, nieustanne, prawie obsesyjne badania terenowe. Darwin zaobserwował i zebrał wszystko wszystko to co było pod ręką wszędzie gdzie był: w jednym miejscu były to skamieliny, w innym były to ptaki, lokalna geologia w miejscach, w których była dobrze eksponowana. Kilku z jego poprzedników kiedykolwiek miało tak duże i tak długotrwałe doświadczenie w tej dziedzinie.

Paradoksalnie, w 1830 dla biologów i paleontologów frazesem było to co obecnie możemy nazwać terminami "filogentycznymi", terminami, które odzwierciedlają ewolucyjny rozwój organizmów. Cofając się do poprzedniego stulecia, ludzie, podobnie jak Linneusz, zauważyli, niezależnie od tego czy byli oni ewolucjonistami czy kreacjonistami, istnienie "grup naturalnych" oraz odpowiednio dokonywali klasyfikacji organizmów. Widzieli także powiązania pomiędzy gatunkami. Na przykład, Darwin otwarcie napisał do swojego mentora Henslow'a, będącego kreacjonistą, o pośrednich cechach charakterystycznych węży, które zebrał: w żararakach z rodzaju Bothrops z ogonem zakończonym twardą strukturą upatrywał stadium pośrednie między żmiją zygzakowatą o prostym ogonie, a w pełni rozwiniętymi grzechotkami grzechotników— które uważał za " bardziej doskonały" narząd. Lecz, takie teksty były powszechne, i same w sobie nie "ewolucyjne."

Darwin przeczytał książki o anty-ewolucyjnych poglądach zarówno Francuza Geogres'a Cuvier, który wierzył w liczne oddzielne akty stworzenia oraz następujące po nich wymierania, a także jego rodaka Charles'a Lyell, który został zapamiętany jako twórca współczesnej geologii. Podstawy geologii Lyell'a zostały wydane w trzech tomach. Darwin miał styczność z pierwszym tomem jeszcze przed wyrsuszeniem w rejs dzięki kapitanowi Beagle'a, Robertowi FitzRoy. Drugi tom wysłał do Darwina, gdy był już na morzu, była to diatryba przeciwko poglądowi przemian Lamarcka. Darwin zawsze widział siebie zawsze i głównie jako geologa, a praca Lyell'a zainspirowała go do pracy nad zrozumieniem geologii Południowej Ameryki. Lecz ataki Lyell'a na ewolucję prawdopodobnie zainspirowały Darwina do pójścia w dokładnie przeciwnym kierunku.

Zarówno Lyell i Cuvier, który zapamiętany został jako "ojciec anatomii porównawczej", dyskutowali na temat wymierania i pojawiania się nowych gatunków. Obydwaj myśleli w zakresie migracji zwierząt. W dodatku Lyell miał wyróżniający się (a raczej genialny) talent ekologiczny. Twierdził on, że nowe gatunki tworzone są z powodu pełnionej roli w ekosystemie: nowe gatunki mięsożerców nie powstaną dopóty, dopóki odpowiednie gatunki ofiar nie będą obecne na danym terenie.

Bynajmniej Darwin, który koncentrował się na pojawianiu się nowych gatunków w miejsce gatunków wymarłych tej samej grupy naturalnej. Na pierwszego postoju na St. Jago w archipelagu Wysp Kanaryjskich, zaobserwował on, że bezkręgowce znajdujące się w pokładach skalnych na plaży są tymi samymi, których muszle zaściełają plażę. Obserwacje te w nawiązaniu do jego przeszkolenia w geologii i paleontologii z Sedgwick'em, jego znajomość Lyell'a, oraz jego skupienie się na porównaniu skamieniałości i współczesnych gatunków tych samych grup biologicznych.

W 1823, podczas gdy Beagle badał Bahia Blanca wzdłuż wybrzeża Argentyny. Darwin odkrył kości kopalnych ssaków w dwóch miejscowościach. W miejscu, w którym pancerniki występowały w dużej ilości, szczególnie wywarło na nim wrażenie to, co przypominało zewnętrzną powłokę wymarłej formy pancernika. W innym miejscu znalazł kości wymarłych olbrzymich leniwców naziemnych. (Pancerniki i leniwce należą do rzędu szczerbaków - Edentata, prymitywnej grupy ssaków ograniczonej do kontynentu Południowo-Amerykańskiego). Zastanawiał się, dlaczego szczątki kopalne i współczesne gatunki znajdowane na tym samym kontynencie, tak bardzo są do siebie podobne?

Ten dowód zróżnicowania od szczątków kopalnych ssaków doprowadził Darwina do spekulacji nad przyczynami wymierania i przyłożenia szczególnej uwagi do gatunków endemicznych, lub takich gatunków, które należą do grup, które nie występują nigdzie indziej na świecie. Przez skupienie się na gatunkach endemicznych, wyeliminował możliwość, że gatunki te mogą migrować gdzie indziej. Cokolwiek było przyczyn tworzenia nowych gatunków, które zastępowały inne miało miejsce właśnie tam, w Południowej Ameryce.

Darwin został również zafascynowany przez drugi wzór. W różnych częściach Południowej Ameryki, wiele gatunków zdawało się być zastępowanych przez gatunki, które były podobne lecz zarazem odmienne. Na przykład nandu szare, ptak podobny do strusia, którego Darwin badał— a nawet jadł— w północnej Argentynie, jest zastępowany na południe od rzeki Rio Negro przez mniejszy, brązowy gatunek nandu. W tym przypadku, Darwin skupił się na "gatunkach pokrewnych", które zastępują się w ujęciu geograficznym — czyli w ujęciu przestrzeni a nie czasu.

Beagle dotarł do Wysp Galápagos jesienią 1835. Tam też Darwin zobaczył te same schematy, które napotkał już na kontynencie Północnoamerykańskim, lecz na mniejszą i bardziej wyrafinowaną skalę. Mimo tego że jest znany nie z tego że skupił się na ptakach, które są znane jako zięby Darwina, obserwował on, że na wyspach występują odległe formy zwierząt podobnych pod różnymi względami. Na przykład, były tam trzy lub cztery odległe "odmiany" przedrzeźniaczy na różnych wyspach, wszystkie blisko "spokrewnione" nie tylko względem siebie, ale także względem tych kontynentalnych. Jego uwagę przykuły także różnice w kształcie muszli olbrzymich żółwi, na poszczególnych wyspach miały nieco inne formy.

Latem 1836 Darwin napisał szczegółowe uwagi na temat okazów które zebrał. Doszedł do wniosku, że wzór różnic pomiędzy blisko spokrewnionymi formami na różnych wyspach, a także pomiędzy tymi z wysp a tymi z kontynentu, mają duże znaczenie. Zauważył nieznaczne różnice między formami przedrzeźniaczy i żółwi na różnych wyspach jako początkowe stadium w rozwoju nowych gatunków od wspólnego przodka. Napisał: "Jeżeli są najmniejsze podstawy pod te uwagi na temat fauny Archipelagów że będą dość warte zbadania; takie fakty (mogą) podważać stabilność gatunku." W ostrożny sposób pozostał charakterystyczne dla niego dopóki nie został w końcu namówiony do opublikowania jego pomysłów ewolucji w 1859, Darwin wrócił i usunął słowo "mogą." Tym niemniej, nie ma rzeczywistych dowodów, ale w czasie pisania tych słów Darwin stał się zagorzałym transumtacjonalistą.

W ten sposób, trzy wzory— zastępowanie gatunków wymarłych przez współczesne (jak w przypadku pancerników i leniwców olbrzymich); zastępowanie geograficzne jednych gatunków przez inne w dużej części kontynentu Południowoamerykańskiego (nandu); oraz wersja mikro wzoru geograficznego zastępowania na różnych wyspach w archipelagach (przedrzeźniacze i żółwie)— doprowadziły Darwina do przedstawienia a następnie zaakceptowania teorii ewolucji. Jego skupienie się na gatunkach endemicznych w "grupach spokrewnionych" które odróżniają go do tych, które nie mogą— lub prawdopodobnie nie mogą— ulegać przekształceniu.

Kiedy wrócił do domu w 1836, Darwin natychmiast zaczął szukać mechanizmu, które może powodować zmiany ewolucyjne. Po kilku nieudanych początkach, Darwin wpadł na pomysł doboru naturalnego, który w połączeniu z jego wiedzą na temat zmienności i dziedziczenia oraz uświadomieniu wypływającym po przeczytaniu ekonomisty Thomas'a Malthus'a: więcej organizmów rodzi się w każdym pokoleniu, niż może przeżyć i rozmnożyć się. Organizmy z dziedzicznymi zmianami, która czynią je lepiej przystosowanymi do przeżycia, są bardziej możliwe do wydania potomstwa— i przekazania następnym pokoleniom ich "przepisu na sukces" . Kiedy zmieni się środowisko, różne warianty będą preferowane, i nastąpią zmiany ewolucyjne.

Darwin had arrived at a complete theory of evolution by 1839, but it was to be another 20 years before he published his ideas of evolution through natural selection in his epochal book On the Origin of Species by Means of Natural Selection.