91

Razvoj sožitij in družbenih skupnostiAndrej Gogala

Darwinov nauk o razvoju življenja z naravnim odbiranjem mnogi razumejo kot neizpro-sno tekmovanje vsakogar z vsakim, v katerem preživijo le največji in najmočnejši. A če pogledamo v naravo, vidimo vsepovsod tudi sodelovanje. Primerki iste vrste lahko so-delujejo pri lovu in vzgoji mladičev, razvile so se tudi zapletene družbene skupnosti, v katerih si družbene vloge deli več tisoč osebkov. V sožitjih živijo med seboj zelo različna bitja in pogosto ne morejo preživeti brez svojega življenjskega partnerja. Takšen primer so lišaji, skupnosti gliv in enoceličnih alg. Gliva je sposobna topiti kamen in iz njega pri-dobivati minerale, ki jih za rast potrebujejo alge. Alge pa s pomočjo fotosinteze ogljikov dioksid iz zraka pretvarjajo v sladkor, ki hrani tudi glivo.

Tudi v človeškem telesu je več tujih kot lastnih celic in več kilogramov manjših bitij, ki nam pomagajo prebavljati hrano, zagotavljajo življenjsko potrebne snovi ali prepreču-jejo usodne okužbe. Tudi telo večceličnega organizma je družbena skupnost, podrob-no uravnavana z medsebojnimi sporočili med celicami v obliki iz celic izločenih snovi. Nobena izmed celic se ne sme razmnoževati in rasti po svoje. Če se to zgodi, nastane rakava bolezen.

Zaradi sožitja glive in alge lahko lišaji rastejo na golem kamnu in so prva živa bitja, ki poselijo polja lave po vulkanskem izbruhu. Lišaji na sliki rastejo na skalah vulkanskega izvora na gori Komen med Ljubnim ob Savinji in Črno na Koroškem. Fotografija: Andrej Gogala

92

SOŽITJE V VSAKI CELICI

Andrej Gogala

Celo vsaka posamezna celica v našem telesu je skupnost več različnih bitij, ki jih je v nedeljivo celoto povezal dolgotrajni skupni razvoj. Celični organeli mitohondriji so se razvili iz nekoč samostojnih bitij, o čemer priča njihova lastna dedna snov. Njihova DNK je v obliki obročastega kromosoma, kakršnega imajo bakterije. Izmed bakterij so mitohondrijem najbolj sorodne rikecije. Nekoč v davni preteklosti so jih večji enoceličarji zajeli vase, da bi jih prebavili, a so nekako preživeli; ali pa so bili zajedavci. Razvilo se je sožitje, tako kot pri mnogih morskih organizmih in lišajih, ki v svojem tkivu gostijo enocelične alge. Vsak osebek svoje mitohondrije podeduje po materi. V rastlinskih celicah pa so poleg njih tudi kloroplasti, nastali iz avtotrof-nih simbiontov, ki so sposobni svetlobno energijo uporabljati za tvorbo hranilnih snovi.

Mitohondriji v epitelijskih celicah črevesa navadnega prašička (Porcellio scaber) skrbijo za pridobivanje energije v celici. Imajo svoj dedni zapis, ki priča, da so bili njihovi predniki nekoč samostojna bitja. Vir: Oddelek za biologijo BF, laboratorij za elektronsko mikroskopijo, vodja: prof. Jasna Štrus, posnetek: dr. Magda Tušek Žnidarič

Razvoj sožitij in družbenih skupnosti 93

Večji in močnejši osebki se laže branijo pred plenilci in imajo prednost v boju s tekmeci pri iskanju spolnega partner-ja. Zato se osebki mnogih vrst z razvojem povečujejo. Primerov za to je veliko. Fosilni ostanki nam dobro prikazujejo razvoj konja od prednikov pasje velikosti do današnjih živali, največji pa so v razvoju postali sloni, dinozavri in kiti. Ker ima vsaka vrsta le omejen prostor, ki ga naseljuje, in omejeno količino hrane, ki je v njem na voljo vsem pripadnikom vrste skupaj, povečevanje osebkov privede do zmanjševanja števila osebkov te vrste. Medtem ko medved potrebuje za preživetje skoraj 100 km2 ozemlja, lahko živi več milijonov bakterij v kapljici vode, mleka ali krvi. Dokler so razmere v okolju ustaljene, lahko vrsta z velikimi osebki kljub njihovi maloštevilnosti dobro uspeva. Ko pa se razmere spremenijo, lahko preživijo le osebki z lastnostmi, ki jim omogočajo preživetje v spremenjenem podnebju, ob pojavu novih bole-zni ali drugih nevarnostih. Vrsta z večjim številom osebkov tedaj laže preživi, saj je več verjetnosti, da so med osebki tudi taki, ki lahko preživijo v novih razmerah. Spremembe v dednini so namreč naključne. Več ko je osebkov, več je sprememb dednine in več možnosti, da so med njimi tudi take, ki omogočajo preživetje v spremenjenih razmerah. Pri vrsti z majhnim številom (večjih) osebkov je pomembna izguba vsakega osebka, zato tako vrsto ali populacijo hitreje prizadenejo bolezni ali plenjenje novega plenilca. Preden je človek naselil ameriško celino, je tam živelo več velikih rastlinojedov. Po njegovem prihodu pa je večina izumrla, domnevno zaradi lova.

Vrste imajo torej več možnosti za dolgotrajno preživetje, če njihovi osebki ostajajo manjši in s tem njihova številčnost večja. Da bi bili kljub majhnosti konkurenčni v boju s tekmeci, se lahko povezujejo med seboj ali z drugimi vrstami. Vsak pobalin ve, da lahko pomanjkanje telesne moči nadomesti z druženjem s prijatelji, torej s številčno premočjo. Vojska mravelj lahko med pohodom obvlada in razkosa veliko večje živali in jih po delih znosi v mravljišče.

Brazdasti kit, katerega okostje je na ogled v Prirodoslovnem muzeju Slovenije, je za sinjim kitom druga največja žival, ki je kadarkoli živela na svetu. Človek je te velike sesalce zaradi lova spravil na rob izumrtja. Fotografija: Ciril Mlinar Cic

94

Kemično določanje vlog v skupnosti je zelo podobno določanju vlog in dejavnosti telesnih celic v večceličnem organizmu. Čeprav imajo vse celice enak genski zapis, se v razvoju zarodka oblikujejo različne celice na pod-lagi sporazumevanja med njimi. Vsaka vrsta celic izloča svoje kemične snovi, ki pospešujejo ali zavirajo rast ce-lic druge vrste. Le počasi se povečuje naše poznavanje

Prva stopnja v razvoju skupnosti je sprememba vedenja do sovrstnikov. Pri samotarskih vrstah se osebki med se-boj ne trpijo, medtem ko sodelovanje zahteva sprejema-nje drugih osebkov. Samotarsko živeče čebele stopijo na pot družbenega razvoja, če dopuščajo, da druge samice uporabljajo skupno gnezdo za graditev svojih zarodnih celic. S tem povečajo možnost preživetja tudi svojim po-tomcem, saj ostaja gnezdo manj časa nebranjeno, izpo-stavljeno plenjenju in zajedavcem. Tolerantni vedenjski vzorec omogoča tudi skupno življenje staršev s potomci, kar je pogoj za razvoj prave družbene skupnosti, v kateri živijo osebki vsaj dveh generacij. Ko se to zgodi, ponava-di pride do delitve na spolne osebke, ki se razmnožujejo, in na večinoma mlajše osebke, ki skupnosti pomagajo z drugimi dejavnostmi. Taka vloga je lahko začasna, kot v tropu volkov, lahko pa so osebki vse življenje delavci ozi-roma delavke, kot pri skupnostih mravelj, čebel, os in ter-mitov. Pogosto je za njihovo usodo odločilno, ali se spa-rijo z nasprotnim spolom ali ne. Če se sparijo, zasnujejo lastno gnezdo, drugače pa ostanejo v rodnem gnezdu in pomagajo pri vzgoji svojih sester in bratov. Takih skupno-sti je pri kožekrilcih veliko zato, ker lahko samica med iz-leganjem jajčec odloča o njihovem spolu. Če vsa jajčeca oplodi s semenom, ki ga ima shranjenega na zalogo, se razvijejo le samice. Te ne najdejo samcev, zato postanejo delavke v rodnih gnezdih. Ko doseže skupnost določeno število članov, pa začne matica odlagati tudi neoplojena jajčeca, iz katerih se razvijejo samci, ki oplodijo bodoče nove matice. Način določanja spola, ki je posebnost ko-žekrilcev, je torej olajšal razvoj pravih družbenih skupno-sti, zadrug (imenovanih tudi družine ali države), vendar so se te razvile tudi pri drugih žuželkah, kot so termiti, in celo pri sesalcih slepih kužetih.

Mravlje (Formica cunicularia) pri lovu na stonogo. Čeprav je veliko večja od njih, jo obvladajo zaradi medsebojne pomoči v skupinskem lovu. Fotografija Andrej Gogala

Razvoj sožitij in družbenih skupnosti 95

NADORGANIZEM

Andrej Gogala

Če v skupnosti le določeni osebki prenašajo gene na potomstvo, se lahko zgodi, da se začnejo nespol-ni osebki tudi telesno, ne le vedenjsko, razlikovati od spolnih. Lahko se začnejo oblikovati celo kaste nespolnih osebkov z določenimi zadolžitvami v skupnosti, ki se razlikujejo po velikosti in razvito-sti telesnih delov. Vsi osebki so nosilci enake gen-ske zasnove, vendar pa se pri spolnih in nespolnih osebkih različnih kast izražajo le geni, ki usmerjajo razvoj v eno ali drugo smer. Izražanje genov uravna-vajo feromoni, kemične snovi, ki jih izločajo osebki v skupnosti, pri skupnostih na začetnih stopnjah ra-zvoja pa odloča tudi starost osebkov ali njihova ve-likost. Najstarejša ali največja samica v skupnosti po-stane matica, medtem ko druge postanejo delavke.

Delavke mravelj (Crematogaster schmidti) nabirajo koščke lesne glive. Njihovo vedenje določajo geni matice, ki edina prenaša dedni zapis v naslednjo generacijo. Zato v skupnostih mravelj ni nasprotij, kakršne poznamo v naši družbi. Njihova skupnost je pravzaprav nadorganizem, delavke in matica pa so njegovi organi. Fotografija: Andrej Gogala

zapletenega kemičnega sporazumevanja celic, ki omo-goča rast in delovanje organizma, kakršno je naše lastno telo. Vsaka napaka v sporazumevanju lahko vodi v bo-lezen ali je celo usodna za obstanek organizma. Nekoč smo mislili, da telesne celice med razvojem v celice dolo-čenega organa izgubijo sposobnost matičnih celic, ki se lahko razvijejo v celice različnih zvrsti. Danes pa že zna-mo kožnim celicam povrniti lastnosti matičnih celic in jih uporabiti pri tvorbi novega tkiva ali celotnega organizma.

Mnogi raziskovalci so se spraševali, kaj vodi delavke druž-benih vrst žuželk, da pomagajo pri razmnoževanju star-šev in se odpovejo lastnemu potomstvu. Domnevali so, da je morda odločilna tesna sorodnost osebkov v sku-pnosti in delavke s pomočjo sorodnim maticam skrbijo za razmnoževanje genov, ki so v veliki meri enaki njiho-vim. Vendar delavke nimajo vpliva na evolucijo svoje vr-ste, saj ne zapuščajo potomcev. Matica je edina samica v skupnosti, ki se razmnožuje. Vedenje delavk določajo geni, te pa so prejele od matere matice in očeta. Za ma-tico je koristno, če ji številne hčere pomagajo pri skrbi za gnezdo in zarod. S pomočjo lahko matica zaplodi več spolnih osebkov in prispeva več potomcev v novo ge-neracijo svoje vrste. Zato se ohranijo geni, ki vedenje in telesni ustroj delavk prilagajajo potrebam skupnosti. Izra-zijo se le pod vplivom feromonov matice ali manjše koli-čine in kvalitete hrane med razvojem. Ob drugačni vzgoji se ličinke razvijejo v mlade spolne osebke, ki zasnujejo nove družine.

96

VIRI:

ljudje. Nekaj misli o evoluciji, sožitjih in čmrljih…Ob 200. obletnici rojstva Charlesa Darwina. Kras, 95/96: str. 76-77.

150-155.

evolution at levels higher than selfish genes and fertile individuals? Scien-tific American, January 2009, 300 (1): str. 37.

Human Behaviour or Why We Need Each Other to Succeed. Canongate Books Ltd., Edinburgh, 330 str.

sociobiology. The Quarterly Review of Biology, 82 (4): str. 327-348.

SMO SEBIČNA ALI SOČUTNA BITJA?

Andrej Gogala

V skupnostih, v katerih je večina osebkov spolno dejavnih in ima potomce, pa si stalno stojijo naspro-ti koristi osebka kot posameznika in skupnosti kot celote. Za posameznika je koristno, če živi na račun drugih članov skupnosti. Če goljufa in od drugih je-mlje več, kot jim vrača s svojim prispevkom, pove-čuje svojo uspešnost. A skupnosti z velikim deležem družbenih zajedavcev so v tekmovanju z drugimi skupnostmi manj uspešne in lahko propadejo. V tem primeru propadejo tudi vsi goljufi v takih sku-pnostih. Govorimo o izboru, ki deluje na več ravneh. Osebki so uspešnejši, če se vedejo sebično, vendar s tem ogrožajo skupnost, od katere je dolgoročno odvisen njihov lastni obstanek. Naravno odbiranje osebkov spodbuja sebičnost, medtem ko naravno odbiranje skupnosti spodbuja altruizem (nesebič-nost). Nekaj časa je morda bolje biti sebičen, vendar se dolgoročno bolje obnese nesebičnost. V skupno-stih spolno enako dejavnih članov se torej ohranjajo geni, ki spodbujajo sebično vedenje, kot tudi geni, ki omogočajo sožitje z nesebično pomočjo med osebki. Taki razdvojeni posamezniki smo tudi ljudje. Pri nekaterih prevlada sebična in pri drugih nesebič-na plat osebnosti, ki se je oblikovala v evoluciji.

Mati Tereza, katere kip stoji v Kolkati (Kalkuti), je morda najbolj znana oseba, ki je svoje življenje posvetila skrbi za druge. Vir: Shutterstock

Odbiranje na več ravneh, ki na osebni ravni spodbuja se-bičnost, na ravni skupnosti pa nesebičnost, deluje celo pri tako preprostih bitjih, kot so bakterije. Vrsta Pseudo-monas fluorescens s pomočjo kisika razgrajuje organske snovi. Živi lahko tudi v vodi, a le, če so med bakterijskimi celicami-osebki tudi take, ki imajo gen za izločanje poli-merne snovi, ki celice zlepi med seboj v prevleko, ki pla-va na vodni površini. Le tako celice dobijo dovolj kisika iz zraka. Bakterijske celice, ki izločajo polimer, za izdelavo te snovi porabijo veliko energije, zato rastejo počasneje kot celice, ki so brez gena zanj. V bakterijski populaciji torej sčasoma prevladajo sebične celice, ki ne izločajo polime-ra. Vendar bakterijska prevleka plava na površini le, dokler je dovolj polimera, ki jih povezuje. Če je med njimi pre-malo nesebičnih celic, ki ga izločajo, celotna prevleka po-tone in propade skupaj s sebičnimi celicami. Dolgoročno preživijo le skupnosti bakterij, ki med seboj vzdržujejo dovolj celic z genom za polimer. To pa je možno le, če se celice kemično sporazumevajo in omejujejo rast z izloče-nimi kemičnimi snovmi.

V skupnostih s hierarhičnim ustrojem, torej v takih, kjer se osebki prepoznavajo in razporejajo po družbenem polo-žaju, je zelo pomemben ugled. Osebki z večjim ugledom imajo več možnosti za vzpon po družbeni lestvici, imajo več možnosti za razmnoževanje in prejmejo več pomo-či drugih članov skupnosti. Osebki, ki drugim ne vračajo uslug, pa izgubijo ugled in pomoč. Tako se skupnost bra-ni pred goljufi in drugimi zajedavci.