Darwin Day - Charles R. Darwin születésnapja

1809 február 12-én született született Charles Robert Darwin, a legszélesebb körben ismert valaha élt biológus. Mondhatjuk, hogy „egyidős a biológiával”, mert ugyanabban az évben látta meg a napvilágot, mint amikor az evolúciós elmélet egyik „előfutára” Jean-Baptist Lamarck először használta a biológia kifejezést. Darwin legnagyobb hatású műve, „A fajok eredete” a tudomány határain messze túllépve ismertté tette a nevét, mint úttörő evolúcióbiológusét. Darwin neve a köztudatban leginkább állatokkal kapcsolódik össze (például a Darwin-pintyekkel), de méltatták már utazóként, geográfusként, geológusként is. Ám munkásságának növénytani vonatkozásait viszonylag kevesen ismerik, pedig azok önmagukban is nagyon jelentősek. Nagyon valószínű, hogy a botanika terén szerzett érdemei csupán az életmű többi részének a társadalomra gyakorolt roppant nagy jelentősége miatt szorultak háttérbe. 

 

Darwinnak a természet iránti érdeklődése nagyon hamar megmutatkozott: kora gyermekkorától rengeteg időt töltött a természetben való kóborlással, rovarok és kövek gyűjtögetésével, horgászással. Nagyon szerette a kutyákat, a növényeket és a vadászatot. A görög- és latin nyelv oktatását előtérbe helyező iskolában viszont egyáltalán nem jeleskedett, emiatt családja nem jósolt neki nagy jövőt. Darwin maga felnőtt korában úgy vélekedett: „Azt hiszem, hogy sok tekintetben haszontalan kölyök voltam.” Pedig tulajdonképpen arról van szó, hogy már ekkor megmutatkoztak az olyan, a későbbi életében igen fontosnak bizonyult tulajdonságai, mint az élőlények iránti szinte rajongásnak nevezhető érdeklődés, a gyűjtőszenvedély, a megfigyelésre való hajlam valamint a bátorság, amely ahhoz szükséges, hogy szabadon gondolkodhasson és szembehelyezkedhessen egyes konvenciókkal.

 

Darwin már gyermekkorában megmutatkozó növények iránti vonzalmáról beszédesen tanúskodik Ellen Sharples 1816-ban készült festménye, amely őt 6 évesen, Catherine nevű húgával együtt ábrázolja: az ifjú Charles kezében egy cserepet tart, benne három apró termetű, virágzó Aloë-növénnyel.

 

Volt honnan örökölnie a növények iránti érdeklődését: apai nagyapja, Erasmus Darwin (1731–1802), aki orvos, természettudós, filozófus és költő is volt egy személyben szenvedélyesen szerette a növényeket. Könyvet is írt A Botanic Garden (Egy botanikuskert) címmel, amelynek második része a The Loves of the Plants (A növények szeretete) címet viselte. Őszinte híve volt Carl Linnének, aki egy évszázaddal korábban éppolyan rovarokat-köveket-növényeket gyűjtő „haszontalan és csavargó” gyerek volt, mint Charles Darwin. Apja, Shrewsbury köztiszteletben álló orvosa szintén kedvelte a növényeket, hatalmas kertjében rengeteg időt töltött Darwin gyermekkorában. Egyik anyai nagybátyja (a Wedgwood-családból) pedig alapító tagja volt a neves Királyi Kertészeti Társaságnak (Royal Horticultural Society).

Edinburgh egyetemén az elsősorban édesapja hatására elkezdett orvosi tanulmányait – az akkoriban még érzéstelenítés nélkül végzett műtétek miatt – félbehagyta és 1827-ben Cambridge-ben kezdett teológiai tanulmányokba. Már a következő évben eldöntötte, hogy nem lép be az egyházba, de három éven át látogatta John Stevens Henslow, a jeles botanikus-tiszteletes növénytani óráit, akitől nagyon alapos botanikai alapképzést kapott. Adam Sedgwick geológus mellett Henslow volt a cambridge-i tanulmányai alatt Darwinra a legnagyobb hatással: felhívta a figyelmét a növényföldrajz megalapítójának tekintett Alexander von Humboldt műveire, meghívta a házába és rendszeresen magával vitte gyűjtőútjaira is. (Darwin hálás tanítványként halála után azt írta róla, hogy „nem járt nála jobb ember a földön.”) Henslow ajánlotta Darwint, mint fiatal természettudóst a páratlan jelentőségű, öt évig tartó világ körüli hajóútra, amelyre a Beagle nevű hajó fedélzetén indult 1831-ben. Az öt éves útról egész életét és a tudomány későbbi alakulását meghatározó megfigyelésekkel és értékes gyűjteménnyel tért haza. 1839-ben megnősült és kiadta az utazásáról írt könyvét, amelyből képet kaphatunk Darwinról, mint flórakutatóról is. Szorgalmas és eredményes gyűjtőmunkáját és szerénységét egyaránt tükrözik a Galápagos-szigeteken írt sorai „Noha szorgalmasan igyekeztem annyi növényt gyűjteni, amennyit csak lehet, csak nagyon kevésre tettem szert ....” Majd néhány oldallal később: „A szigetcsoport növényvilága legalább annyira érdekes, mint az állatvilága. … A virágos növények közül jelenlegi ismereteink szerint 185 faj ismert és 40 virágtalan faj, összesen tehát 225 faj. Olyan szerencsés voltam, hogy közülük 193-at hozhattam haza. A virágos növények közül 100 faj új és valószínűleg csak e szigetcsoporton fordul elő.”

 

Darwin 41 éves korában

Darwin tehát a számára korábban teljesen ismeretlen területen viszonylag rövid tartózkodás alatt  – az igen részletes madártani, herpetológiai és geológiai megfigyelések és a szegényes eredménnyel járó rovartani gyűjtés mellett – megalapozta a szigetcsoport flórájának ismeretét. Saját – kétségkívül őszintén szerény – véleményével szemben az akkoriban ismert növényfajok döntő többségének megtalálását és mintegy 100 új, endemikus faj első példányainak begyűjtését nem lehet kizárólag a szerencsével magyarázni... Vérbeli gyűjtő és elsőrangú megfigyelő volt, aki a rendszerezéshez és a leíró taxonómiához viszont nem vonzódott. Préselt növényeit átadta Henslow-nak, Hooker-nek, a virágtalanokat pedig J. M. Berkeley tiszteletesnek, hogy azokat azonosítsák, az újnak bizonyult taxonokat leírják és az eredményeket nyomtatásban megjelentessék.

A Beagle útjáról írott műve több kiadást ért meg és a sikerének következtében 1842-től családjával együtt anyagi biztonságban élhetett down-i házukban, London közelében. Darwin ettől kezdve egész életében nyugodtan végezhette aprólékos és időigényes kísérleteit és megfigyeléseit a legkülönbözőbb témákban a kacslábú rákoktól a földigilisztákig, és dolgozhatott könyvein. Hatalmas kertjében nagy sétákat tett és üvegházaiban kedvére „pepecselhetett” kedvenc orchideáival és rovaremésztő növényeivel. 1861-től már szinte csak növénytani megfigyeléseket végzett.

A Down House, Darwin népes családjának békés lakhelye, valamint évtizedeken keresztül végzett megfigyeléseinek színhelye

 

Részlet Darwin üvegházából: az előtérben rovaremésztő növények, a háttérben, a kertben másik fontos vizsgálati objektuma: az önmegporzást egyenlőtlen porzóhosszúsággal elkerülő réti füzény lila virágzatai díszlenek

 

A rejtélyes és különlegesen hosszú sarkantyúval rendelkező madagaszkári orchidea, az Angraecum sesquipedale és annak Darwin által megjósult megporzója

A növények közül az orchideák voltak Darwin kedvencei. És – jellemző módon – nem elsősorban virágaik sokak által megcsodált különleges szépsége miatt, hanem sokkal inkább azért, mert e rovarmegporzásra specializálódott család fajai esetében egy sor nagyon különleges alkalmazkodást találunk, amelyek a rovarok csalogatására, a virágporcsomag a rovar különböző testrészeire rögzítésére szolgálnak. 1862-ben jelent meg a könyve az orchideák megporzásáról (On the Various Contrivances by which British and Foreign Orchids are Fertilised by Insects címen, azaz magyarul: „Azokról a fortélyos szerkezetekről, amelyeknek segítségével a brit és a külföldi orchideák a rovarok révén megtermékenyülnek”). A műben aprólékos és időigényes vizsgálatai segítségével számos orchidea megporzásbiológiáját tisztázta. A könyv Darwinra talán legjellemzőbb momentuma viszont egy részletes vizsgálatokon alapuló feltételezés, amely jól példázza gondolkodás- és közelítésmódját. Darwin a híres orchideagyűjtőtől, Bateman ezredestől kapott a  Madagaszkáron honos fánlakó Angraecum sesquipedale nevű orchideából legalább egy példányt. E faj fehér virágainak feltűnően hosszú, mintegy 25–30 cm-es sarkantyúja van, amelynek csak legvégében található nektár. Akkoriban a faj megporzója még nem volt ismert, de Darwin többek között a következőket írta: „Madagaszkáron kell lennie olyan lepkének, amelyek szájszerve kinyújtva 10–11 hüvelyk hosszúságot is el kell érnie!” Darwin nem tudta pontosan, hogy milyen rokonsági körből kerül ki a megporzó, de valószínűsítette, hogy szenderek (Sphingidae) közül. Jóslata teljes mértékben beigazolódott: a növény megporzója valóban egy éjszakai életmódú szender, amelynek mintegy 4–5 centiméteres testhosszához képest óriási a kinyújtott állapotban kb. 20-30 centiméteres pödörnyelve. Ezt a szenderfajt Walker 1856-ban írta le Macrosila morgani néven, de csak 1903-ban ismerte fel Rothschild és Jordan hogy ehhez a fajhoz tartozik a Darwin által megjósolt rejtélyes megporzó. Az állatot átsorolták a Xanthopan génuszba és a madagaszkári alakot új alfajként írták le Xanthopan morgani praedicta néven. Az alfaji jelző „megjövendölt”-et jelent és Darwin előrelátására utal. Bár az alfaj rendszertani különállása később nem igazolódott, mindez semmit nem von le Darwin érdemeiből.

 

A méhbangó önmegporzási mechanizmusa Darwin könyvéből és fényképeken. E fajról már korábban tudták, hogy virágai önmegporzók és azt feltételezték, hogy ez a nemzetség minden tagjára igaz. Darwin pontosan leírta a jelenség mechanizmusát és tisztázta, hogy a rokon fajok nem önmegporzók.

Darwin számos olyan megfigyelést tett, amelyre ő maga nem talált magyarázatot. Ilyen például, hogy a nőszőfűnek (Epipactis) nevezett, Európában is előforduló orchideák fajainak virágait társas darazsak látogatják és porozzák meg és más, potenciális megporzó rovarok szinte ügyet sem vetnek rájuk. Egy németországi kutatócsoportnak (Brodman et al. 2008) analitikai-kémiai és etológiai kísérletekkel csak most sikerült a másfél évszázada ismert jelenségre megtalálnia a magyarázatot. Ezek az orchideák virágzáskor olyan illékony anyagokat bocsátanak ki magukból, amelyeket a hernyók által megtámadott, sérült növények. Ezek a szaganyagok vonzzák a ragadozó – és hernyókat rendszeresen zsákmányoló – darazsakat, de nem hatnak például a méhekre, poszméhekre és kétszárnyúakra. A nőszőfüvön az odacsábított darazsak hiába kutatnak hernyók után, de rábukkannak a virágok által termelt nektárra, amelyet szintén nem vetnek meg. A felfedezés nyomán a kutatók már dolgoznak egy új típusú darázs-csapdán is.

Annak ellenére, hogy előtte is számos igen sokoldalú természetkutató figyelme terjedt ki több élőlénycsoportra egyidejűleg, de ők – talán rendszerező elvektől vezetve – külön-külön szemlélték a különböző élőlénycsoportok tagjait. Míg Linné, valamint kortársai és követői elsősorban a „Mi ez?”, „Hol él?”, „Hova tartozik?” és „Mire használható?” típusú kérdésekre keresték a választ, addig Darwint sokkal inkább a „Miért” és „Hogyan? típusú kérdések foglalkoztatták. A különböző fajok alaktani- és anatómiai sajátosságait nem csupán jellegzetességnek vagy határozóbélyegnek tekintette, hanem a környezethez (benne más élőlényekhez) történő alkalmazkodás legszembetűnőbb megjelenési formáinak. Ennek érzékletes megfogalmazása olvasható a legismertebb művében, A fajok eredete című könyvben:

„Mindenki elismeri, hogy például az orchideák virágai különös képződmények sokaságát mutatják fel, amelyeket még pár éve is külön funkció nélküli morfológiai különbségeknek tartottak volna. Ma azonban tudjuk, hogy a lehető legnagyobb jelentőséggel rendelkeznek azzal kapcsolatban, hogy az illető fajokat a rovarok megtermékenyítsék, és ezért valószínűleg természetes kiválasztással keletkeztek. Nemrég senki sem hitte volna azt sem, hogy a két- és háromalakú fajoknál a porzók és a termők különböző hossza és elrendezése valamilyen haszonnal járhat, de ma már tudjuk, hogy ez is így van.”

  

A füzény (Lythrum) virágainak eltérő porzóhosszúsága.  A Darwin művéből származó grafikán oldalnézetben (a szirmoktól megfosztva), a színes fényképen pedig felülnézetben látszik egy-egy hosszú bibeszállal (a), közepes méretű bibeszállal (b) és rövid bibeszállal (c) rendelkező virág

Utóbbi témáról egy külön könyvet is írt The Different Forms of Flowers on Plants of the Same Species (Egyazon növényfaj virágainak különböző formáiról) címen, amely 1877-ben jelent meg. Az eltérő porzóhosszúság (heterostylia) néven ismertté vált jelenség több különböző növénycsoportban, a genetikai szempontból az utódokra nézve hátrányos önmegporzás elkerülése érdekében alakult ki, amelyet elsőként Darwin figyelt meg és ismertetett részletesen. Leírta, hogy a füzények (Lythrum) körében három különböző hosszúságú porzó és termő fordul elő, de egy egyeden mindig csak az adott termő hosszúságától különböző két porzó. Ezáltal a virágot látogató rovaroknak három különböző testtájára tapadhat a pollen, de a virág csak más példányról származó pollennel porzódhat meg. Ezáltal biztosítja a növény a genetikai szempontból előnyös idegenmegporzást. Hasonló mechanizmust figyelt meg a kankalinok körében is (Primula), de ott két különböző hosszúságú porzó és termő van. Egy kankalinvirág lehet rövid bibeszálú és ezesetben a porzók a pártacső felső részén erednek vagy hosszú bibeszálú és ekkor a porzók a pártacső alsó részén találhatók. Szintén említésre méltó az 1876-ban megjelent kötete a keresztező és önmegporzás hatásáról (The Effect of Cross and Self-Fertilisation in the Vegetable Kingdom) is.

Az orchideák mellett Darwint a növényvilág tagjai közül kétségkívül azok a fajok nyűgözték le leginkább, amelyek állatokat (főként ízeltlábúakat) képesek csapdába ejteni, megemészteni és hasznosítani testük anyagainak egy részét. A rovaremésztő növényekről írt könyve (Insectivorous Plants) 1875-ben jelent meg, amelyet a kúszónövények mozgásairól és életmódjáról írt The Movements and Habits of Climbing Plants című, 1877-ben írt műve követett.

 

Darwin egyik kedvence, a Vénusz légycsapója (Dionaea muscipula). Ezt a rovaremésztő növényt – sok más „húsevő” fajjal együtt – behatóan tanulmányozta. Csapdájának ereje és gyorsasága miatt azt írta róla: „egyike a legcsodálatosabbaknak a világon”

 

 Darwin részletesen ismertette a kereklevelű harmatfű nevű rovaremésztő növény leveleinek működését is

A növények mozgásjelenségei igencsak foglalkoztatták, erre a témakör valószínűleg kedvencei: az orchideák, a „húsevő” és a kúszó növények kapcsán figyelt fel. A növények mozgásképessége című könyve 1880-ban jelent meg és ebben számolt be egy a növényélettan terén roppant jelentős felfedezéséről. Francis fiával közösen a kanáriköles (Phalaris canariensis) csíranövényeinek pozitív geotropizmusát (a fény felé irányuló helyzetváltoztató mozgását) tanulmányozták. Megfigyelték, hogy a koleoptil (rügyhüvely a hajtáscsúcson) egyoldali megvilágítás hatására a fény felé görbül, de ha a koleoptil csúcsát letakarták a görbülés elmarad. A csíranövény alsó részeinek eltakarása viszont nem befolyásolja a fény felé görbülést. E megfigyelésekből arra lehet következtetni, hogy az árnyékos oldal intenzívebb megnyúlása valamely anyagnak a csúcsból lefelé történő aszimmetrikus szállításával magyarázható. Későbbi kutatások – köztük a magyar Paál Árpád kísérletei – tisztázták, hogy a fény felé görbülést a hajtáscsúcsban termelődő növényi növekedési hormon egyenlőtlen eloszlása okozza. Ez a később auxinnak elnevezett anyag serkenti a sejtek megnyúlását. Egyenlőtlen eloszlását – és emiatt a fény felé görbülést – az okozza, hogy a fénynek kitett oldalon az auxint bontani képes enzimek aktivitása megnövekszik, ezért az árnyékos oldalon nagyobb lesz az auxin koncentrációja és ennek az oldalnak intenzívebben nyúlnak meg a sejtjei. Az auxin az első megismert növényi hormon, amelynek felfedezését  jelentős mértékben segítették Darwin kísérletei.

 

Darwin magyarázattal szolgált a legkülönbözőbb kúszónövények kialakulására. Eszerint őseik valamely mozgási képesség eleinte haszontalan melléktermékével: enyhe, szabálytalan csavarodó mozgásokkal rendelkeztek, amelyeket – bizonyos élőhelyekhez való alkalmazkodás során – a természetes szelekció felerősített és kúszó mozgássá alakított.

Darwin nem tartotta saját magát botanikusnak, növénytani vizsgálódásait pihentető kedvtelésnek tekintette.  Hogy erről így vélekedett annak szerénységén kívül talán az lehet az oka, hogy a 19. század második felében a klasszikus botanikával foglalkozó kutatók egészen másként közelítettek a növényekhez, mint ő. Azt a tényt, hogy a növénytanban elért eredményei milyen jelentősek, mutatja például, hogy 1878-ban a párizsi Tudományos Akadémia kifejezetten botanikai tárgyú munkái elismeréseként választotta tagjává. Darwint azonban aligha sajátíthatja ki bármely szűkebb tudományterület magának, és természetesen a növénytan sem. Legjelentősebb eredményeit éppen annak köszönheti, hogy megfigyeléseit számos különböző tudományág eredményeit együttesen ismerve és alkalmazva értékelte, úgy, hogy túl tudott lépni egyes diszciplínák merev gondolkodási béklyóin.

Darwin komplex természetszemléletében a növények ugyanolyan alapvetően fontos – de nem kizárólagos – szerepet kaptak, mint a természetes életközösségekben, ahol élnek.