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.