„A lehetetlennel határos”

Podani János biológus az evolúcióról és a növények rendszerezéséről

Tudomány

A rendszertanról szóló, többször újrafogalmazott könyve szinte átírja a növényvilág osztályozását, cikkeit világszerte idézik – nekünk többek között az evolúciós gondolkodás jelentőségéről, a megszokott fogalmak feloldódásáról és Darwin máig tartó hatásáról mesélt.

Magyar Narancs: Városban nőtt fel, mikor, minek hatására döntötte el, hogy biológus lesz? Honnan az indíttatás?

Podani János: A főváros V. kerületében nőttem fel, s a Szemere Utcai Általános Iskolában a felső tagozatban egy kis verseny alakult ki közöttünk, hogy ki tud többet biológiából. Egymást leptük meg azzal, milyen új könyveket fedeztünk fel – mondjuk az Erdő-mező virágait. Először én is növényeket gyűjtöttem, még most is megvan itt a szobában a herbáriumom érdekesebb része. A növénygyűjteménnyel azonban sok a macera, törékeny is, a múzeumbogarak is könnyen ráfanyalodnak, jobban kell rá vigyázni, mint mondjuk a csigaházakra, kagylóhéjakra.

MN: A 70-es, 80-as években több népszerű ismeretterjesztő könyvet írt: nálam is ott figyelt a könyvespolcon a Tengeri állatok 1. című, még a 70-es évek végén megjelent Búvár zsebkönyv…

PJ: Akkoriban már elég sokan nyaraltak például az Adriai- vagy a Fekete-tenger partján és különböző tengeri mütyüröket hoztak haza, tengeri csillagokat, sünöket is. Ezek azonosításához, osztályozásához nem állt rendelkezésre nálunk semmiféle szakirodalom, még ismeretterjesztő szinten sem – legalábbis 1945 utáni kiadvány biztosan nem. Végül a kiadó két kötetben adta ki a tengeri állatokról szóló ismertetést: a gerinctelenekről szólót írtam meg én, a halas részeket pedig Pénzes Bethen. Ezek ma már szinte hihetetlen mennyiségben fogytak, kötetenként több százezer példányt is kinyomtattak belőlük. Aztán írtam egy kis könyvet a trópusok csigáiról és kagylóiról is, ennek is nagyon örültek a kiadónál.

MN: Az egyetemen hogy találta meg azt a területet, amit kutatni szeretne? Kik voltak a meghatározó tanárai, professzorai?

PJ: Már középiskolát is a biológiai érdeklődésemet követve választottam, a László Gimnáziumba jártam biológia–kémia tagozatra. Végül az ELTE TTK-n biológia–kémia szakos tanárként végeztem, és nem biológusként. Úgy gondoltam, nem baj, ha kémiából is kapok egy kicsit erősebb hátteret. Akkor kezdett felfutni a biokémia és a molekuláris biológia, szinte mindennap nyilvánosságra került a molekuláris genetika egy-egy meglepő eredménye. Megerősödött bennem a biológiai sokféleség iránti gyerekkori érdeklődés – amit ma csinálok, az már gyakorlatilag a negyed-ötödévtől kialakult bennem. Mindezt egyértelműen professzorom és mesterem, Juhász-Nagy Pál hatásának tudom be. Ő adta a döntő lökést ahhoz, hogy a rendszertannal és ökológiával, általában a szupraindividuális biológiával foglalkozzak. Ő győzött meg arról is, hogy bár a hagyományos kvalitatív szemlélet, a „natural history” látásmód is fontos, de ahhoz, hogy ismereteinkből és adatainkból további érdekes, kevéssé nyilvánvaló információt is kihámozzunk, kvantitatív szemlélet kell. Ez pedig nem megy matematikai módszerek nélkül.

MN: Mennyivel lehet többet megtudni a matematikai-statisztikai alapon kinyert, számítógépen feldolgozott adatok révén növényekről, növénycsaládokról?

PJ: Rengeteg példát tudnék mondani. A növények, illetve az élővilág rendszerezésének kérdése, a fajok leírása, osztályozása sok száz éven át a biológusok egyik fő tevékenysége volt – s mind a mai napig jelentős kutatási terület, hisz egyáltalán nincs arról szó, hogy minden állatot és növényt ismernénk, amelyek a földünkön élnek. Még eddig ismeretlen emlősök és madarak is felbukkannak, de az ízeltlábúak köréből évente akár ezer új faj is előkerülhet.

MN: Csak külső, morfológiai jegyek alapján írták le ezeket?

PJ: Az osztályozás jó ideig szubjektív megítélésen alapult, máshogy nem is történhetett, hiszen a küllemi bélyegek alapján volt csak lehetőség valamiféle rendet teremteni az akkor ismert sokféleségben. Ez még nem lett volna baj. Linné a maga korában, a 18. században már legalább 7-8000 növényfajról tudott, ezeket valahogyan osztályozni kellett. A növények estében Linné úgy döntött, hogy a virágot, azon belül elsősorban a porzók számát és elrendezését veszi alapul az osztályok elkülönítéséhez. Az osztályokon belül már a virágok női részének, a termőnek az alakulását nézte. Így alakult ki az ő mesterséges rendszere, amibe már könnyen be lehetett illeszteni az új fajokat: csupán azt kellett megvizsgálni, hogyan alakulnak a virágban ezek a számok, és már meg is volt a megfelelő hely az osztályozásban. Linné kortársai, elsősorban francia botanikusok felismerték annak a szükségszerűségét, hogy inkább természetes módon kellene osztályozni, ami alatt ők azt értették, hogy a külső, alaktani hasonlatosságot kell figyelembe venni – de nemcsak néhány bélyeget kiemelve, mint Linné tette. Ez a természetesség, ami még mindig szubjektív alapon ítéltetett meg, egészen a 20. század utolsó harmadáig, a 60-as évek elejéig az alapvető rendszerezési elv volt. Ekkor kezdték használni az első, még igen kis teljesítményű számítógépeket, amelyek viszont már elég sokat tudtak ahhoz, hogy a biológia továbblépjen, és a szubjektív információfeldolgozást felváltsa az objektívebb, számítógépen elvégzett adatelemzés. Ez volt a numerikus taxonómiai irányzat, ami megpróbálta a megfigyelhető morfológiai sajátságokat számok formájában kódolni, majd megfelelő algoritmusok segítségével osztályozni az élő szervezeteket. Ám kiderült, hogy a morfológiai adatok még ilyen objektív módszerek alkalmazásával sem elégségesek ahhoz, hogy az osztályozás evolúciós alapokra helyeződjön, vagyis ahhoz, hogy egy csoportba azokat a szervezeteket tegyük, amelyek közös leszármazásúak.

MN: Ha jól értem, a korábbi statikus modellhez képest ez jelentős szemléleti változás volt.

PJ: Így van. A numerikus taxonómiával párhuzamosan kezdett kialakulni egy másik irányzat, melynek elveit már maga Darwin is kifejtette. Szerinte a legtermészetesebb osztályozás az, amiben egy csoportban – például családban – azok a szervezetek találhatók, melyek ugyanarra a közös ősre vezethetők vissza. Ezt az elvet pontosították később oly módon, hogy mindegyiknek ott kell lennie az adott csoportban, amelyeknek ugyanaz a közös ősük. Ezt a numerikus taxonómiával párhuzamosan fejlődő másik irányzatot kladisztikának nevezték el a görög ’ág’, klád szóból. Az élővilág sokszorosan túlburjánzó fáján kell felismernünk ezeket a csoportokat, kládokat – és nem morfológiai, hanem molekuláris alapon. Mert a morfológia kevés! Az élővilág csodálatos abban az értelemben is, hogy ha egészen más leszármazású szervezetek közel azonos körülmények közé kerülnek, akkor azok egyes tulajdonságaikban idővel hasonlóvá válnak egymáshoz.

MN: Ez volna a konvergens evolúció?

PJ: Pontosan. Majdnem azt mondtam az előbb, hogy hasonló tulajdonságokat kezdenek kifejleszteni, de ez antropomorf megfogalmazás lenne…

MN: Meg van benne némi, az evolúció logikájától idegen teleológia is…

PJ: Valóban van, és én mindig küzdök az ilyen megfogalmazások ellen. Mindenesetre az evolúció ilyenkor úgy működik, hogy a távoli rokonok végül sok szempontból hasonlatosakká válnak egymáshoz. Például a pozsgás növények nem mindegyike kaktusz. Nagyon sok növénycsaládban kialakulhat ez a jelleg száraz, félsivatagos, sivatagos környezet hatására, ahol ez a túlélés biztosítéka a növény számára. A konvergenciát a numerikus taxonómia nem tudta kezelni, ráadásul amúgy sincs annyi alaktani sajátság, hogy megbízható, robusztus eredményeket kaphassunk. A molekuláris biológia ezzel szemben a 60-as évektől szinte exponenciálisan növekvő mennyiségű adatot szolgáltat.

MN: Egy korábbi interjújában, a Magyar Tudományban úgy fogalmazott, hogy alapvető az ellentét, a feszültség a többé-kevésbé folyamatos változást jelentő evolúció és az állandóságon, a stabilitáson nyugvó taxonómia között.

PJ: A mostani kutatási területem is az, hogy micsoda feszültség húzódik a két szemlélet között: ha csak a ma élő szervezeteket ismerjük és vesszük számításba, illetve ha a múltból megmaradt szervezeteket is figyelembe akarjuk venni. Sokak szerint ez utóbbi esetben a linnéi rendszer nem használható. Ha csak a jelen, vagy általában bármely idősík élő szervezeteit osztályozzuk, akkor kisebb-nagyobb nehézségekkel, de működik.

MN: Azaz ha szinkron metszetben nézzük az élővilágot…

PJ: Ez az, ami összeomlik, ha a múltba visszamegyünk. Az éles határok, amelyeket ma két nagyobb csoport, mondjuk az egyszikűek és a kétszikűek, vagy a madarak és hüllők között látunk, a múltban elmosódik. Ha sok őslénytani adatunk van – és gerincesekről viszonylag sok van –, már nehezen oldható meg, hogy az ismert fosszíliákat és a ma élő fajokat a linné-i rendszerbe soroljuk be. Ez nem Linné bírálata, hiszen 260 évvel ezelőtt, a maga korában az ő felfogása egyenesen forradalminak számított. Hatalmasat lépett előre ahhoz a sok ezer éves, még Arisztotelészhez visszavezethető, az agyunkban mind a mai napig jelenlévő szemlélethez viszonyítva, amely szerint a természetben vannak alacsonyabb rendű, magasabb és még magasabb rendű dolgok, amelyek lépcsőzetesen rendeződnek el.

MN: Márpedig ha van lépcső, akkor azon el akarunk jutni valahová – azaz ez a szemlélet valamely célt is hozzárendel a felosztáshoz.

PJ: És még csak nem is az ember állt a legfelsőbb fokon, hanem utána még természetfeletti lények is következtek. Valójában a tűztől, víztől, földtől, levegőtől kezdődően minden természeti és természetfölötti objektum egy lineáris sorba rendeződött, ami automatikusan hozta azt a gondolkodásmódot, hogy van felsőbbrendű meg alsóbbrendű, mint ahogyan az egyházi hierarchiában, a kasztrendszerben vagy a katonaságnál. Ezt a nézetet a természettel kapcsolatban nem kellene fenntartani, ez a mi gondolkodásmódunk ráerőltetése az élő és élettelen világra. Linné szabadult meg ettől elsőként: az ő osztályozásában ilyen fokozatok nincsenek.

MN: Már nála is mellérendelten vannak a csoportok?

PJ: Igen. Egy rendbe tartoznak a bogarak, egy másik rendbe a lepkék, de a növényeket is éppen így rendekbe sorolta. Az ő idejében már az is forradalmi gondolatnak számított, hogy az élő szervezetek egyáltalán változnak. Linné tisztában volt a fajok hibridizációjával, de úgy vélte, hogy csupán egy nemzetségen belül lehetséges némi változás, maguk a nemzetségek már rögzített tulajdonságkombinációval jellemezhetők.

MN: Hová rakta Linné a gombákat: a növények vagy az állatok közé?

PJ: A gombák egyértelműen a növények között szerepeltek, elég sokáig, bár volt egy – Linnéhez hasonlóan – svéd gombász, Elias Fries, aki már a 19. század elején felvetette, hogy a gombákat külön kellene kezelni. Szavai egy jó időn át nem találtak meghallgatásra. A klasszikus növény-állat szembeállítást először Haeckelnek sikerült megtörnie: az ő törzsfáján, amit 1866-ban rajzolt meg, növények, állatok és egysejtű szervezetek szerepelnek három teljesen egyenrangú, egyforma fontosságú ágon.

MN: Ma hány ilyen főbb csoport létezik?

PJ: Sok minden változott Haeckel óta. A legdöntőbb az volt, hogy észrevették a prokarióta (bakteriális, sejtmag nélküli – a szerk.) és eukarióta (sejtmagvas) szerveződési szintek közötti különbséget. Ezeket genetikailag is, rendszertanilag is másképpen kell kezelni. A sejtmagvas organizmusok között ma már a növények viszonylag kisebb csoportnak számítanak, növénynek ugyanis csak azokat a szervezeteket tekintjük, amelyek őseiben a fotoszintetizáló sejtszervecske, azaz a kloroplasztisz egy cianobaktériummal létrejött szimbiózis eredményeként közvetlenül alakult ki. Egy ősi eukarióta sejt fotoszintetizálásra képes prokarióta cianobaktériumot kebelezett be, és véglegesen befogadta. Ennek utódai a zöld növények és a vörösmoszatok. Más fotoszintetizáló szervezetek nem ilyen formában jutottak a klo­roplasz­tiszhoz, hanem egy másik, már fotoszintetizáló eukarióta sejt bekebelezésével szerezték meg, vagyis másodlagosan – mint például a kovamoszatok vagy a zöld szemes­ostoros. E folyamatok hosszú évmilliók alatt zajlottak, s arra vezettek, hogy az egyik szervezet a másik rabszolgájaként végzi tovább a funkcióját, s genomjától jórészt megszabadulva, de egy minimális saját DNS-állományt megtartva működik tovább.

MN: A klasszikus növényrendszertant mennyiben írta felül ez az evolúciós alapú, részben molekuláris biológiai, idővel genetikai alapú szemlélet?

PJ: Mindjárt az elején felülírta azt, hogy mit tekintünk növénynek – ezek köre, mint mondtam, leszűkült. A klasszikus növényrendszertanból jól ismert csoportok is megváltoztak vagy akár el is tűntek…

MN: Például az is, hogy vannak a mohák, a harasztok és zsurlók, a nyitvatermők, a zárvatermők, a kétszikűek, az egyszikűek…?

PJ: Pontosan. E csoportok tartalma és értelmezése eltér a korábbitól, és a kapcsolataikat is más szemmel nézzük. Ha azt mondom: mohák, harasztok, nyitvatermők, zárvatermők, akkor ezzel mintha a természet lépcsőjét szentesíteném. Ezek valóban felismerhető szerveződési fokozatok, de a zárvatermőket kivéve egyik sem tekinthető manapság rendszertani kategóriának. Mégpedig a fent említett okokból: a mohák közös őse egyúttal a harasztok és a többiek közös őse is volt. Az új felfogás szerint ezek mind az úgynevezett embriós növények nagy kládjába tartoznak. Ezt nem nevezzük se törzsnek, se osztálynak, ez egy nagy, közös leszármazású, természetes eredetű csoport. Erről a mohák három csoportja korán leválik, és marad egy másik klád, a hajtásos növények. Ezen belül, kisebb leágazások után következik a magvas növények kládja. Benne sok nyitvatermő klád fedezhető fel, majd jönnek a termést fejlesztő növények, a zárvatermők. A régi kategóriák egymásutániságot képviseltek, most pedig egymásba ágyazott kategóriákat használunk, és nem egymást kizáróakat.

MN: De van-e e mögött mégis egy időbeli sorrend, hogy mikor jelennek meg, melyik földtörténeti periódusban az egyes kládok?

PJ: Van, mert először valóban az embrió jelent meg, azután a hajtás, majd a mag, utána a termés, végül a zárvatermőkön belül egy sziklevél váltotta fel a kettőt. Ezek múltbeli események, de a ma élő szervezetekre ez a kronológia már nem érvényes – már csak az információ esetlegessége miatt sem. A kihalt szervezetekről jóformán csak pillanatfelvételeink vannak: kevés jó lelőhelyen maradt meg sok fosszília. Többnyire csak olyan élőlényeké, melyek maradványai jól megőrződnek. Csigahéjak, kagylóhéjak, növényeknél magvak vagy a fák egyes részei. Ilyen apró részletekből kell összeállítani azt a képet, amit az evolúcióról nagy léptékben mondani szeretnénk. Van erre egy köznapi hasonlatom. Képzeljük el, hogy tudjuk egy kézilabdameccs végeredményét, de arról, hogyan alakult ez ki, csupán véletlenszerű pillanatfelvételek állnak rendelkezésre a pálya különböző részeiről a meccs teljes időtartamából. Ezekből kellene rekonstruálni a mérkőzés teljes menetét – vagyis egy filmet. A lehetetlennel határos feladat, nem?

MN: Mennyire lazította fel a faj fogalmát az evolúciós látásmód, és ezek a kutatások?

PJ: A faj kategóriája mindig is vitatott volt, ez az egyik legnehezebben megragadható fogalom a biológiában. Nagyon sok definíciója van, amelyek közül a legnevezetesebb talán az, mely szerint az a faj, amit az adott csoporthoz értő szakember annak tart. Ezen a kicsit tréfás megfogalmazáson kívül sokan megpróbálkoztak már egy szabatos fajkoncepció kimunkálásával. Ezek közül a Linné-féle nagyjából a morfológiai fajkoncepciónak felel meg, tehát a külső hasonlóságot veszi alapul, és egy fajhoz azokat a szervezeteket sorolja, amelyek egymáshoz sokkal hasonlóbbak, mint bármely máshoz. Ehhez képest a biológiai faj fogalma már többet mond, hiszen szaporodási közösséget tételez fel: azok tartoznak egy fajba, amelyek egymással szaporodni képesek. Ezt azonban nagyon nehéz igazolni – sok fajból például csak pár példányt ismerünk, szaporodási szokásaikról pedig semmit sem tudunk.

MN: Az öné az egyik legtöbbet idézett könyv a magyar nyelvű Wikipédián: nincs olyan növényrendszertani szócikk, ahol ne hivatkoznának A szárazföldi növények evolúciója és rendszertana c. művére. Hányszor kellett ezt már újraírni, frissíteni?

PJ: Az ismeretek bővülése ezen a területen nem záródik le – nem is csoda, hogy már harmadszor írtam át a könyvet. Az első kettő még megpróbálta ezt a két szemléletet, a linnéi statikus világképet és az evolúciós, dinamikus felfogást valahogy összhangba hozni, de a tavaly megjelent harmadik kiadásban már nem próbálkoztam tovább, a csoportosító elv tisztán evolúciós. A változások elfogadtatása nem könnyű. Számomra sem egyszerű feladat figyelmen kívül hagyni a linnéi felosztást, hiszen magam is ebbe nőttem bele, gyerekkorom óta erről olvastam, és ezt sulykolta mindvégig az iskolai és egyetemi tananyag is.

MN: Viszont Darwinhoz vissza lehet nyúlni, ő most is aktuális, nem?

PJ: Általában igen, hiszen Darwin zseniálisan összegezte és a jövőbe mutatóan fogalmazta meg azt, amit a maga korában tudhatott. A fajfogalomnál viszont látszólagos ellentmondásba ütközünk. Darwin leghíresebb művének címében a faj mint kulcsszó szerepel. De Darwin több helyen is megfogalmazza, hogy a faj kategóriája nem igazán megfogható, és leginkább az ember kreálta annak érdekében, hogy a szervezeteket osztályozni tudja. Ez valóban így van: a fajok közötti határok sokszor elmosódottak, ha azok evolúciós szempontból még nem különültek el egymástól. Darwin maga sem tudott történetileg mit kezdeni a faj fogalmával, és híres rajzán, A fajok eredete egyedüli ábráján sem kísérelte meg a fajok időbeli elkülönítését. Univerzális, a teljes élővilágra általánosan érvényes fajfogalom tehát már csak ezért sem létezik. Ugyanakkor mégis lényeges egy technikai jellegű fajkategória alkalmazása, mert nélküle a biológiai sokféleség nem vizsgálható.

MN: De hát ezeket amúgy is a rendrakás vágya szülte!

PJ: A rendrakás szüli, az viszont egy más kérdés, hogy mennyire működik. Az ember például egy „jó faj” – mi egyértelműen elkülönülünk a legközelebbi rokonainktól, az emberszabású majmoktól. Ebben, gondolom, mindenki egyetért. Elkülönülésünk a genom szintjén viszont nem is olyan erőteljes, hiszen génállományunk a csimpánzétól csupán 1,2, a gorilláétól pedig 1,6 százalékban tér el. Ha a közös ősöket meg tudnánk vizsgálni ebből a szempontból, akkor talán még érdekesebb állításokat fogalmazhatnánk meg. Itt is felmerül a múltról alkotott ismeretek fontossága. Ahogy Darwin kifejtette, az itt mutatkozó hatalmas lyukak teszik lehetővé a múltbéli és a mai szervezetek együttes rendszerezését. A Linné-féle osztályozás létjogosultsága tehát a régmúlt ismeretének korlátosságától függ. De miért ne próbálnánk meg az osztályozást inkább az ismert tényekre alapozni – mégpedig a legfontosabb magyarázó elv, az evolúció fényében vizsgálódva?

Névjegy

Podani János (1952) fő kutatási területe a numerikus ökológia, a sokváltozós biológiai adatok osztályozásának módszertana és az evolúciós alapú rendszertan. Jelenleg az ELTE TTK Növényrendszertani, Ökológiai és Elméleti Biológiai Tanszékének egyetemi tanára, a Magyar Tudományos Akadémia rendes tagja.

 

 

 

 

 

 

A Narancs nagy magyar tudósokat bemutató sorozatát a Volvo Autó Hungária támogatja.

Neked ajánljuk