Evoluční myšlenka a její vliv na křesťanskou spiritualitu Jenom bych si přál, aby prvním opravdu užitečným objevem vědy bylo poznání, že je třeba bojovat právě o pochopení neměřitelného a že měřitelné je jen jeho sluhou; že vše, co člověk dělá, musí být v zásadě neměřitelné Architekt Louis Isidor Kahn Evoluční myšlenka a její vliv na křesťanskou spiritualitu Biskupské gymnázium Brno 23. února 2004

Názory před Darwinem Plato (427 – 347 př. Kr) – jsou dva světy: jeden je reálný a dokonalý a věčný; druhý je iluzorní a nedokonalý – ten vnímáme smysly a žijeme v něm Aristoteles (384 – 322 př. Kr) – všechny organismy je možno umístit na žebřík, od jednoduchých ke složitým (scale of nature), kde má každý své stálé a neměnné místo Bible: Země je stará 6 000 let = druhy jsou stálé, dokonalé a nevyvíjí se

Názory před Darwinem Carolus Linnaeus (1707 – 1778) zakladatel taxonomie Binomická nomenklatura = každý organismus získává rodové a druhové jméno (Např. Pěnkava obecná, Fringilla coelebs) Hledal řád v přírodě „pro větší slávu Boží“

Názory před Darwinem Georges Cuvier (1769 – 1832) teorie kataklyzmat (katastrofismu); nalézá fosílie v různých geologických vrstvách James Hutton (1726 – 1797) vysvětluje současný geologický stav Země teorií gradualismu: velké změny jsou výsledkem malých ale nepřetržitých procesů

Dějinný kontext

Názory před Darwinem Charles Lyell (1797 – 1875) teorie uniformitarianismu: geologické procesy v minulosti byly tytéž jako ty dnešní Závěr z úvah Huttona a Lyella 1. Země musí být mnohem starší než 6000 let 2. Velmi pomalé a nepatrně malé procesy mohou za dlouhou dobu vyústit do velkých a podstatných změn

Názory před Darwinem Jean Baptiste Lamarck (1744 – 1829) 1809: evoluce existuje; dědičnost užívaného a neužívaného; dědičnost získaných vlastností (dlouhý krk žirafy vznikl jako výsledek mnoha generací natahování krků po listech) Přínos Lamarcka: myšlenka, že evoluce je nejlepší vysvětlení fosílií a současné rozrůzněnosti života; rozpoznal velké stáří Země; zdůrazňuje adaptaci k prostředí jako primární produkt evoluce

Charles Darwin (1809 – 1882) Charles Darwin v roce 1837 ve svých 28 letech po skončení cesty lodi Beagle

Charles Darwin (1809 – 1882) Darwin v roce 1854 ve svých 45 letech Darwin v 60 letech

1859: vychází O původu druhů přírodním výběrem Alfred Russel Wallace

1859: vychází O původu druhů přírodním výběrem První překlad „O původu druhů do francouzštiny, 1862, Clémence Boyer v předmluvě: „La doctrine de Darwin, c´est la révélation rationelle du progręs se pasant en antagonisme logique avec la révélation irrationelle de la chute. Ce sont deux principes, deux religions en lutte. C´est un oui ou un non bien catégorique entre lesquelles il faut choisir, et quiconque se déclare pour l´un est contre l´autre.“

Caspar David Friedrich Dva muži pozorující měsíc

Caspar David Friedrich Mnich na břehu moře

Plavba lodi Beagle 1831 – 1836

Plavba lodi Beagle (Darwinovy postřehy) Druhy obývající mírné oblasti Jižní Ameriky se více podobají druhům tropických oblastí Jižní Ameriky než druhům mírných oblastí jiných kontinentů Nálezy fosilních organismů v Jižní Americe jsou podobné recentním druhům Jižní Ameriky víc než současným druhům jiných kontinentů

Umělý výběr (artificial selection)

Umělý výběr (artificial selection)

Galapágy Galapágy jsou vzdáleny 900 km na západ od Ekvádoru.

Darwinovy pěnkavy Na Galapágách žije celkem 13 druhů těchto endemických pěnkav

Darwinovy pěnkavy

Darwinovy pěnkavy

Šatovníci na Havaji Tito šatovníci představují rovněž krásný obraz adaptivní radiace. Bohužel, některé druhy této skupiny již vyhynuly.

Šatovníci na Havaji

Užitečné termíny (používané Darwinem) Struggle for life = úsilí pro život Descent with modification = původ postupnou úpravou Natural selection = přírodní (přirozený) výběr

Podstata Darwinovy teorie (podle Ernsta Mayra) Všechny druhy mají tak velký rozmnožovací potenciál, že kdyby se všichni mohli úspěšně množit, velikost populace by rostla exponenciálně Populace mají tendenci mít stabilní velikost Zdroje prostředí jsou limitovány Produkce více potomků než může prostředí unést vede k boji o existenci mezi jedinci v populaci, jen zlomek z celkového počtu přežije; rovněž počet jejich vlastních potomků je různý

Podstata Darwinovy teorie (podle Ernsta Mayra) Jedinci v populaci se od sebe odlišují, žádní dva nejsou úplně stejní Mnohé z těchto odlišností jsou dědičné Přežití v boji o existenci není náhodné; částečně závisí na zděděných vlastnostech. Jedinci, kteří zdědili vlastnosti, které nejlépe odpovídají na nároky prostředí pravděpodobně zanechají víc potomků než ostatní Tato nestejná schopnost jedinců přežít a zanechat potomstvo povede k postupným změnám v populaci; vhodné vlastnosti se budou v průběhu generací akumulovat

Shrnutí Přírodní výběr (natural selection) = odlišná rozmnožovací úspěšnost Přírodní výběr se objevuje jako interakce mezi prostředím a odlišnými jedinci v populaci Výsledkem přírodního výběru je adaptace jedinců populace k nárokům prostředí

Shrnutí Darwinismu: změna a selekce

Marc Chagall Stvoření člověka

Přírodní výběr (Biston betularia) Průmyslový melanismus

Přírodní výběr Geospiza fortis

Mikroevoluce = změna v genetické struktuře populace Prostředí netvoří zobáky specializované na malá či velká semena Prostředí pouze vybírá optimální variantu

Mikroevoluce příklad rezistence bakterií k antibiotikům

Rezistence bakterií k antibiotikům

Rezistence k pesticidům

Evoluce viru HIV Užití antivirového léku 3TC T buňka infikovaná virem HIV Na začátku léčby není téměř žádný HIV odolný. Po několika týdnech má rezistenci 100% virionů

Pohlavní výběr

Pohlavní výběr

Auguste Rodin Myšlenka

Auguste Rodin Žena kentaur (Mysl a tělo)

Evoluce není darwinismus Evoluce = změna genofondu populace v průběhu času Lamarckismus, darwinismus, neodarwinismus = pokusy o interpretaci jevu evoluce Syntetická teorie evoluce = neodarwinismus = Darwin (přírodní výběr) + Mendel(zákony dědičnosti) + genetika populací + molekulární biologie + statistika

Doklady, že evoluce existuje Biogeografie Fosilní nálezy Srovnávací anatomie Srovnávací embryologie Molekulární biologie

Biogeografie Druhy obývající ostrovy jsou často endemické ale zjevně příbuzné druhům nejbližšího kontinentu Převaha vačnatců v Austrálii, ačkoli by se placentálům v Austrálii zjevně dařilo (králík) Současná fauna daného kontinentu vykazuje příbuznost s fosilními nálezy v kontinentu

Wegenerova teorie

Fosilní nálezy Nejstarší nalezené fosílie jsou prokaryota V geologických vrstvách nalézáme nejníže ryby, následují obojživelníci následováni plazy, potom se objevují savci a ptáci Nachází se mezičlánky mezi moderními formami a jejich předky

Archaeopteryx

Tento tvor uchovaný v jantaru v sobě nese současně znaky mravenců a vos

Evoluce velryb

Evoluce velryb Mezonychid Rodhocetus Basilosaurus Ambulocetus

„Missing links“

Ve fosilních nálezech často chybí mezičlánky

Gradualismus a teorie přerušovaných rovnováh

Srovnávací anatomie Anatomické podobnosti u příbuzných skupin Křídla, přední nohy, ploutve a paže různých skupin savců jsou variace na stejné strukturální téma Nejpravděpodobnější vysvětlení je původ těchto organismů ze společného předka

Srovnávací anatomie

Homologické a analogické orgány Homologické orgány = stejný původ, různá funkce Analogické orgány = různý původ, stejná funkce

Homologické a analogické orgány Homologické orgány Analogické orgány

Konvergentní evoluce vede a analogickým strukturám

Konvergentní evoluce vede a analogickým strukturám

„Vestigial organs“

Srovnávací embryologie Podobností mezi embryi různých skupin je víc než rozdílů mezi nimi Haeckelovo pravidlo „ontogeneze je zkráceným opakováním fylogeneze“ je ovšem silně přehnané

Srovnávací embryologie

Velrybí embryo

Molekulární biologie Všechny organismy sdílejí (téměř) stejný genetický kód Řada proteinů je stejných (velmi podobných) i u tak vzdálených skupin jako je bakterie a člověk (hemoglobin, cytochrom c)

Odlišnost v genu pro cytochrom c

Shoda v aminokyselinové sekvenci hemoglobinového polypeptidu

Claude Monet Impression, soleil levant

Darwin si představuje rozrůzněnost života jako strom s mnoha větvemi Taxonomické kategorie: (doména), říše, kmen, třída, řád, čeleď, rod, druh

Společný předek starší představa

Dnešní představa - horizontální přenos genů

Evoluce nepostupuje cíleně

Evoluce nepostupuje cíleně

Mikroevoluce a makroevoluce Mikroevoluce = malé změny v genofondu populace v průběhu několika generací v rámci jednoho druhu (rasy psů, Biston, Brassica, zobáky pěnkav, rezistence k pesticidům) Makroevoluce = velké změny v genofondu populace, v průběhu mnoha generací vyúsťující ve vzniku nového druhu; akumulace mikroevolučních změn

Co je to druh? = populace nebo skupina populací, jejíž členové se mohou alespoň potenciálně mezi sebou křížit a produkují zdatné (viable) a plodné potomky, ale kteří nemohou produkovat zdatné a životaschopné potomky s příslušníky jiných druhů Linné přihlížel především k morfologii dnes rovněž anatomie, biochemie, podobnost genomu, chování (etologie)

Příslušníci jednoho druhu

Dva odlišné druhy Sturnella magna (vlevo) a Sturnella neglecta (vpravo)

Budníčci Budníček lesní (Phylloscopus sibilatrix) Budníček větší (Phylloscopus trochilus) Budníček menší (Phylloscopus collybita)

Koncept biologického druhu nefunguje za všech okolností – Peromyscus maniculatus

Allopatrická speciace Vlevo Ammospermophilus harrisii, vpravo A. leucurus

Sciurus aberti kaibabensis (vpravo) se stala geograficky isolovaná od společného předka se svou nejbližší příbuznou Sciurus aberti aberti na severním okraji Grand canyonu asi před 10 000 lety. Od té doby se postupně vyvinuly některé odlišné znaky, jako je černé břicho a tmavé přední nohy

Odlišné zbarvení Erebia epiphorn v různých evropských horách. Odlišné zbarvení odlišuje odlišné rasy nebo formy. Všimněte si, že se tyto rasy vyvinuly v geografické isolaci, jedná se tedy o allopatrickou speciaci.

Koncept biologického druhu nefunguje za všech okolností U fosílií musíme posuzovat pouze morfologii Koncept nefunguje u asexuálních organismů: všechna archea a eubakteria, mnozí z protist, některé fungi a dokonce některé rostliny a živočichové Kojot s vlkem nebo psem dává zdatné a plně plodné potomky

Cirkumpolární (=kolem pólu) rozšíření skupiny Larus argentatus Cirkumpolární (=kolem pólu) rozšíření skupiny Larus argentatus. Populace jdoucí z Evropy na východ se mohou volně křížit, ale v severní Evropě, kde se okruh směrem od západu uzavírá, jsou dva druhy (Larus argentatus A2 a Larus fuscus B3, B4) které jsou reprodukčně isolovány. Mluvíme o „ring species (kruhový druh)

Ring species Larus argentatus Larus fuscus

Pokud se dvě populace vyvíjely v geografické isolaci a později se dostanou do kontaktu, mohou se mezi sebou křížit, ale genový tok může být velmi omezený, záleží na dosaženém stupni genetické odlišnosti. V Evropě vrána obecná šedá Corvus corone cornix a vrána obecná černá Corvus corone corone jsou dva poddruhy stejného druhu, ale hybridní zóna je velmi úzká Vrána obecná černá Vrána obecná šedá

Pleistocenní zalednění Kuňka obecná (Bombina bombina) Kuňka žlutobřichá (Bombina variegata)

Pleistocenní zalednění Skokan krátkonohý (Rana lessonae) Skokan skřehotavý (Rana ridibunda) Klepton Skokan zelený (Rana esculenta)

Vincent van Gogh Vrby v zapadajícím slunci

Vincent van Gogh Pšeničné pole s vránami

Spory Kreacionismus x evoluce Vysvětluje neodarwinismus evoluci uspokojivě? (Neo)darwinismus jako náboženství; protažení teorie až na molekulární úroveň na jedné straně a do sociobiologie na straně druhé

Spory Vysvětluje neodarwinismus evoluci uspokojivě? 1. Neredukovatelně komplexní systémy – bylo dost času na to, aby vznikly náhodou? 2. Adaptovanější neznamená komplexnější 3. Příliš mnoho hypotéz ad hoc. Teorie je nefalsifikovatelná Existence vědomí u člověka – má myšlenka hmotnou povahu? Zdá se, že přírodní výběr je jen jeden z mnoha mechanismů kterým evoluce funguje

Alternativní teorie Neutrální teorie evoluce většina evolučních změn a značná část variability uvnitř druhu není na molekulární úrovni způsobena pozitivní selekcí výhodných alel, které jsou neutrální Téměř neutrální teorie evoluce většina mutací není neutrální, ale téměř neutrálních, tedy slabě škodlivé nebo slabě výhodné

Stanovisko katolické církve Pius XII (encyklika Humani generis )1950: evoluční teorie je „vážná hypotéza, hodná dalšího zkoumání a reflexe“ Jan Pavel II. v projevu k členům Papežské akademie věd 1996: „místo o jedné evoluční teorii bychom měli mluvit o několika evolučních teoriích. Tato pluralita na jedné straně souvisí s různými výklady mechanismů evoluce, na druhé straně s různými filosofiemi, na nichž se zakládá. Tak existuje interpretace materialistická, redukcionistická a spiritualistická.“

Stanovisko katolické církve - vznik člověka Pius XII.: „Jestliže lidské tělo má svůj původ v preexistující živé hmotě, duchová duše je stvořena bezprostředně Bohem“ Jan Pavel II.: „Ty evoluční teorie, které podle filosofií, jimiž se inspirují, učí, že duch se vynořuje ze sil živé hmoty nebo že je pouhým epifenoménem hmoty, nejsou slučitelné s pravdou týkající se člověka“

Ovlivnění křesťanské spirituality neukončenost stvoření: ve hmotě je potenciálně nekonečné bohatství druhů biologická náhodnost naší existence na Zemi x prozřetelnost

Vývoj života mohl jít mnoha různými cestami Burgess shale ( 540 mil let) asi 15 - 20 druhů nemůže být přiřazeno k žádné známé skupině živočichů asi 20 - 30 členovců nemůže být přiřazeno k žádné známé skupině Arthropod Anomalocaris canadensis

Burgess shale Anomalocaris (až 80 cm) Opahinia Hallucigenia

Zánik dinosaurů před 65 miliony lety zřejmě způsobil dopad meteoritu na Yucatánský poloostrov... …čímž byla umožněna radiace savců

Ovlivnění křesťanské spirituality přírodní vědy jako součást teologie dvě knihy sv. Augustina, z kterých můžeme dospět k existenci Boha: Písmo Svaté a Kniha stvoření Teilhard de Chardin: cesta k bodu omega

Ovlivnění křesťanské spirituality Nesamozřejmost existence života na zemi

Dokonalé ochranné zbarvení kudlanek (Mantodea) vzniklo zřejmě jako výsledek působení přírodního výběru

Paul Gaugin Odkud jsme přišli? Kdo jsme? Kam jdeme?

mnoho radosti z poznání Děkuji za pozornost a přeji všem studentům mnoho radosti z poznání Orko Tato přednáška je k dispozici na http://orko.strma.net