Naujausiame tyrime, publikuotame paleontologijos leidinyje „Paleobiology“, Vilniaus universiteto (VU) profesorius Andrejus Spiridonovas ir vienas žinomiausių dabarties evoliucionistų, Amerikos gamtos istorijos muziejaus kuratorius profesorius Nilesas Eldredge‘as pateikė įrodymų, kad biologinius reiškinius ir esinius galima organizuoti į naują, trečiąją, jungtinę gyvybės ir geologijos hierarchiją. Iki šiol tradiciškai buvo skiriamos dvi hierarchijos.

„Gyvybė Žemėje egzistuoja mažiausiai 3,8 milijardo metų. Jai evoliucionuojant atsirado daugybė formų, šiuo metu matomų mūsų planetoje, tokių kaip sudėtingi augalai ir gyvūnai. Pagrindiniai gyvybės padaliniai sudaro gerai žinomą Linėjaus hierarchiją, kuri apima visas praeities ir dabarties gyvybės formas. Taigi tradiciškai buvo pripažįstami du būdai, rodantys, kad gyvybė vienu metu gali būti organizuojama į genealogines ir į ekologines hierarchines sistemas“, – aiškina prof. A. Spiridonovas.

Pateikta įrodymų apie trečiąją gyvybės ir geologijos hierarchiją

Naujame tyrime „The Bretskyan Hierarchy, Multiscale Allopatry, and Geobiomes – On the Nature of Evolutionary Things“ („Bretskio hierarchija, daugialygė alopatrija ir geobiomai – apie evoliucinių esinių prigimtį“) prof. A. Spiridonovas ir prof. N. Eldredge‘as pateikė įrodymų, kad biologinius reiškinius ir esinius galima organizuoti į trečiąją jungtinę gyvybės ir geologijos hierarchiją, sujungiančią genetinės informacijos perdavimo ypatybes (Linnaean hierarchija), ekonominę hierarchiją, aprašančią energijos ir materijos organizaciją (Vernadskio hierarchija), ir geologijos struktūrų ir barjerų hierarchiją.

„Paleobiology“ publikuotame straipsnyje mokslininkai įrodė, kad biologiniai objektai, kuriuose vyksta ir genealoginės, ir ekologinės funkcijos, tokie kaip, pvz., žmogaus organizmas ar biogeografinės provincijos, dabar laikomi visiškai atskiros, trečiosios, Bretskio hierarchijos nariais. Ši hierarchija taip pavadinta pagerbiant žymų amerikiečių paleontologą Peterį Bretsky, kuris prieš kelis dešimtmečius išskyrė didžiąsias globalaus lygio paleozojaus eros jūrines evoliucines faunas.

Mokslo publikacijoje pateikta koncepcinė analizė ir dėsningumų sintezė, apimanti daugybę erdvinių ir laiko skalių, kuri rodo, kad simbiotinių evoliucionuojančių sistemų atsiradimo pagrindas yra ribų, jas atskiriančių nuo išorinio pasaulio, buvimas.

Mažuose masteliuose Bretskio hierarchiją lemia biologija, o dideliuose – geologija

Pasak straipsnio autorių, mažiausių erdvės ir laiko mastelių bendrijos, arba holobiontai, gali integruoti individus dėl biologinių sąveikų aktyviai kuriant barjerus, tokius kaip išorinės ląstelių membranos (vienaląsčiuose) arba oda (daugialąsčiuose, tokiuose kaip žmonės). Bendrijoms augant ir didėjant sąveikaujančių rūšių įvairovei, biotinis bendrijų susiskaidymas ir jų individualizacija vyksta kaip šalutinis išorinių geologinių, klimatinių ar geocheminių barjerų efektas – taip atsiranda geobiomai. Didžiausias geobiomas yra Gaja – gyvybės ir su ja susijusių geologinių procesų visuma, atskirta nuo išorinio pasaulio galingiausiu fiziniu barjeru – Žemę supančia kosmine erdve.

Holobiontai ir geobiomai sudaro savo atskirą – Bretskio – bendrijų-individų hierarchiją, kur mažuose masteliuose ribas ir individualumą daugiausia lemia biologija, o dideliuose laiko ir erdvės masteliuose – geologija. Šios hierarchijos pripažinimas leidžia konceptualiai pakeisti mūsų supratimą apie evoliucinius priežastinius ryšius visuose laiko ir erdvės masteliuose. Barjerai suskirsto biotas ir nulemia jų koevoliuciją ir vidinę integraciją, taip iš esmės lokalizuodami evoliucines sąveikas. Be to, pačios kliūtys keičiasi ir taip sukelia geobiomų dalijimąsi ir susiliejimą, o tai, be individualizacijos, kontroliuoja keitimąsi evoliucinėmis inovacijomis, kurios atsirado geobiomuose.

„Žinomas geologiškai nesenas didelio masto geobiomų susiliejimo pavyzdys galėtų būti vadinamasis Didysis Amerikų Apsikeitimo Įvykis, išsirutuliojęs maždaug prieš 3 milijonus metų, kai judant tektoninėms plokštėms viena su kita susidūrė Šiaurės ir Pietų Amerikos, dėl to šiauriniai žvėrys, tokie kaip kardadantės katės ir lokiai, nukeliavo į pietus, o pietų žinduoliai, šarvuočiai ir oposumai, atsidūrė šiaurėje. Iki šio įvykio abi Amerikos viena nuo kitos buvo beveik visiškai izoliuotos“, – teigia prof. A. Spiridonovas.

Autoriai aiškina, kad bendrijos tam tikra prasme yra evoliuciniai individai, kurie atrodo kaip erdvėje ir laike vingiuojančios, išsišakojančios ir susiliejančios filogenetinės linijos. Manoma, kad geografinis filogenetinių linijų atskyrimas, arba alopatrija, yra pagrindinis rūšių atsiradimo veiksnys, kai santykinai trumpais laiko intervalais rūšys įgyja naujų bruožų ir vėliau mažai keičiasi, kaip numato N. Eldredge‘o ir jo Harvardo kolegos a. a. prof. Stepheno Jay‘aus Gouldo prieš penkiasdešimt metų paskelbta ir paleontologijos bei evoliucijos pasaulį pakeitusi pertrauktų pusiausvyrų teorija. Labai panašus procesas, kurį prof. A. Spiridonovas ir N. Eldredge’as vadina „daugialyge alopatrija“, individualizuoja ištisus geobiomus, ir tai vyksta daug platesniame erdvės ir laiko mastelių diapazone nei klasikinių rūšiadarų atveju. Kiekvienas toks alopatrijos įvykis individualizuoja geobiomą iki jo suskaidymo į mažesnius geobiomus, susiliejimo su kitais geobiomais arba išnykimo dėl įvairių fizinių veiksnių.

Ši siūloma biologijos pasaulėžiūra rodo didelę geologinių procesų svarbą palaikant biotines struktūras ir kontroliuojant evoliucijos proceso erdvinio ir laikinio atsitiktinumo ir aplinkybiškumo mastą. Evoliucija vyksta kiekviename pasaulio taške, tačiau geologinės, klimatinės ar kitokios fizinės ribos suskirsto evoliucijos procesą į erdvinius paketus – geobiomus.

Tyrimas buvo parengtas projekto S-MIP-21-9 „Didieji perėjimai makroevoliucijoje – erdvinės struktūrizacijos vaidmuo“ lėšomis.