AI jest jak stałocieplność u zwierząt – kosztowna energetycznie

Słusznie obawiamy się, że powszechne korzystanie z AI to rosnące zużycie energii elektrycznej. A tego cennego zasobu nie warto zużywać na błahe sprawy. Tak jak i inne technologie (od samochodu po pralkę i komputer) AI wymaga energii elektrycznej. Ułatwia nam pracę, czasem daje rozrywkę, ale niesie spore koszty energetyczne. W niniejszym artykule chciałbym porównać AI do stałocieplności zwierząt. Bo stałocieplność też jest kosztowna energetycznie.

Od czasu do czasu pojawiają się w ewolucji rozwiązania, które na pierwszy rzut oka mogą się wydać nierozsądne. Są kosztowne, wymagają ogromnych nakładów energii i sprawiają wrażenie biologicznej rozrzutności. A jednak to właśnie one zmieniają reguły gry. Jednym z takich wynalazków była stałocieplność ssaków i ptaków. Drugim – być może – jest współczesna sztuczna inteligencja. Z biologii można jeszcze podać przykład ludzkiego narządu – mózgu. To bardzo energochłonny narząd. Jakie daje korzyści, skoro jest kosztowny energetycznie i sprawia kłopoty przy narodzinach? Na pierwszy rzut oka porównanie biologii z informatyką wydaje się karkołomne. Jednak gdy spojrzymy na oba zjawiska przez pryzmat ekonomii energii, podobieństwa okazują się zaskakująco głębokie.

Przez większą część historii życia na Ziemi dominowały zwierzęta zmiennocieplne. Bezkręgowce, gady, płazy, ryby nie produkują dużych ilości ciepła własnym metabolizmem. Są rozsądnie oszczędne, dostosowują się do temperatury otoczenia. Gdy robi się chłodno, ich metabolizm zwalnia. Kiedy wyjdzie słońce, ożywają. Ich organizmy przypominają niezwykle oszczędne samochody – spalają niewiele paliwa, ale osiągi zależą od warunków zewnętrznych. Taka strategia ma ogromne zalety. Zmiennocieplny wąż czy krokodyl może przez wiele dni obyć się bez jedzenia. Krokodyl po obfitym posiłku potrafi nie polować przez tygodnie. W świecie, gdzie zdobycie pokarmu jest niepewne, oszczędność energii staje się wielką zaletą. Nieprzypadkowo właśnie zmiennocieplność dominuje wśród współczesnych gatunków zwierząt. Wyobraźmy sobie siebie samych – obfity posiłek na Boże Narodzenie i Święta Wielkanocne, a potem nic. Ileż odeszłoby pracy i ile uwolnilibyśmy czasu!

Jednak oszczędność ma swoją cenę. Gdy temperatura otoczenia spada, spada również wydajność mięśni i tempo reakcji enzymatycznych. Zmiennocieplny organizm staje się zakładnikiem pogody. Nie może polować zimą, trudno mu być aktywnym nocą, a zasiedlanie chłodniejszych obszarów staje się poważnym wyzwaniem. Stąd popadanie w stan odrętwienia czy anabiozy.

Około dwustu milionów lat temu, w filogenezie zwierząt powstały organizmy, które przestały polegać na cieple otoczenia. Zaczęły same produkować ciepło, spalając duże ilości energii. Narodziła się stałocieplność. Z punktu widzenia rachunku energetycznego był to krok ryzykowny. Ssaki i ptaki potrzebują wielokrotnie więcej pokarmu niż gady o podobnej masie ciała. Ich serca biją szybciej, płuca pracują intensywniej, a mitochondria nieustannie produkują ATP, którego znaczna część zamienia się po prostu w ciepło. Organizm inwestuje energię nie tylko w ruch, wzrost czy rozmnażanie, ale również w utrzymanie stałej temperatury. A przy stałej temperaturze powstają enzymy, które działają optymalnie w określonej temperaturze. Jednym z zysków jest optymalizacja.

Dlaczego dobór naturalny nie odrzucił tak kosztownego rozwiązania? Bo koszt okazał się inwestycją. Stałocieplność pozwoliła uniezależnić aktywność od temperatury otoczenia. Ssaki mogły polować zimą, ptaki latać o świcie, a wiele gatunków prowadzić nocny tryb życia w chłodniejszych regionach świata. Mogły zasiedlać chłodne regiony, wysokie góry i obszary polarne. Ich mięśnie pracowały z pełną wydajnością niezależnie od pogody. W świecie, gdzie liczy się szybkość reakcji, długotrwała aktywność i zdolność eksplorowania nowych środowisk, wyższy rachunek energetyczny okazał się ceną wartą zapłacenia.

Dobrym przykładem przewagi stałocieplności może być porównanie ssaka pustynnego i pustynnej jaszczurki. Oba organizmy żyją w tym samym środowisku, ale zupełnie inaczej gospodarują energią. Pustynia w ciągu dnia jest miejscem skrajności. Rozgrzany piasek i skały osiągają temperatury, przy których trudno utrzymać aktywność, natomiast nocą ta sama pustynia gwałtownie się wychładza. Dla jaszczurki oznacza to konieczność ciągłego dostosowywania się do warunków zewnętrznych. Wieczorem jej metabolizm zwalnia, a nocny chłód niemal zatrzymuje aktywność. Rankiem zwierzę musi najpierw znaleźć odpowiednio nasłonecznione miejsce i cierpliwie czekać, aż promienie słońca podniosą temperaturę jego ciała. Dopiero wtedy mięśnie zaczynają pracować z pełną wydajnością, a polowanie staje się możliwe.

Ssak pustynny funkcjonuje inaczej. Gdy nocą temperatura spada, jego organizm nie czeka na zewnętrzne źródło energii. Nadal utrzymuje stałą temperaturę, a jego mięśnie i układ nerwowy pozostają gotowe do działania. O świcie, kiedy jaszczurka dopiero zaczyna "uruchamiać swoje systemy", ssak może już od dawna przemierzać teren w poszukiwaniu pożywienia. Nie musi czekać na odpowiedni moment. Jego wewnętrzny metabolizm działa jak nieustannie pracujący silnik. Ale za tę gotowość trzeba zapłacić. Ssak musi zdobywać znacznie więcej energii niż jaszczurka. I ma kłopoty przy wyższej temperaturze z pozbywaniem się nadmiaru ciepła. Każdy dzień oznacza większe zapotrzebowanie na pokarm. Organizm stałocieplny przypomina samochód, który nie tylko musi dojechać do celu, ale również przez całą noc utrzymywać pracujący silnik. Można wyobrazić sobie zimowy poranek i samochód z niesprawnym akumulatorem. Kierowca wie, że rano może pojawić się problem z uruchomieniem silnika. Jednym ze sposobów rozwiązania problemu byłoby pozostawienie samochodu z włączonym silnikiem przez całą noc. Rano samochód na pewno ruszy bo silnik jest już rozgrzany, wszystkie układy działają, nie ma ryzyka zimnego startu. Ceną za tę niezawodność jest jednak duże zużycie paliwa.

Stałocieplność działa na podobnej zasadzie. Zwierzę płaci energetyczny "rachunek za gotowość". Nie oszczędza tak jak jaszczurka, która wyłącza niemal cały kosztowny metabolizm i korzysta z darmowego ogrzewania słonecznego. W zamian ssak otrzymuje coś niezwykle cennego czyli możliwość działania wtedy, gdy środowisko nie jest sprzyjające. To właśnie jest jedna z największych zalet kosztownych rozwiązań ewolucyjnych: nie zawsze są tańsze, ale bywają bardziej niezawodne.

Podobny mechanizm obserwujemy w przypadku sztucznej inteligencji. Serwery i obwody potrzebują ogromnej ilości energii, specjalistycznej infrastruktury i ciągłego "metabolicznego podtrzymywania życia" w centrach danych. Jednak dzięki temu jest zawsze gotowa do działania, może przetwarzać informacje niezależnie od chwili i warunków oraz wykonywać zadania wymagające ogromnej złożoności. Jest jak nasz duży kosztowny mózg – szybko analizuje dużo danych i ułatwia szybkie dostosowanie się do aktualnej sytuacja. Po prostu uczy się, w przeciwieństwie do wolniej działającego mechanizmu selekcji naturalnej. Ale w większości czasu nasz mózg zajmuje się zdawałoby się próżną zabawą. Niby jałowy bieg, bezproduktywny dla ewolucyjnego i ekologicznego dostosowania się. Bo po co tracić energię na zabawę czy jałowe gadanie?

Tak jak ssak nie czeka rano na słońce, aby rozpocząć aktywność, tak system sztucznej inteligencji nie zaczyna każdego zadania od zera. Dysponuje wytrenowanymi modelami, infrastrukturą i zdolnością błyskawicznego reagowania. Oczywiście cena pozostaje wysoka. Tak jak pustynny ssak musi codziennie zdobyć więcej pokarmu niż jaszczurka, tak sztuczna inteligencja wymaga większych nakładów energetycznych niż tradycyjne algorytmy czy myślenie analogowe. Pytanie nie brzmi jednak wyłącznie: "ile energii zużywa?". Pytanie brzmi: "co otrzymujemy w zamian za tę energię?". W ewolucji odpowiedzią była większa niezależność i zdolność zajmowania nowych nisz. W technologii odpowiedzią może być większa zdolność rozwiązywania problemów, szybsza analiza informacji i tworzenie narzędzi, które wcześniej były poza zasięgiem przeciętnego człowieka.

Energia jest kosztem. Ale czasem jest również inwestycją w nowe możliwości. Tak właśnie było wtedy, gdy pierwsze ssaki zaczęły ogrzewać własne ciała. I być może podobnie jest dzisiaj, gdy człowiek buduje maszyny, które zaczynają "utrzymywać własną temperaturę intelektualną".

Wróćmy na chwilę jeszcze do biologicznej stałocieplności zwierząt. Nie oznacza to, że stałocieplność jest rozwiązaniem uniwersalnie lepszym. W wielu środowiskach i sytuacjach ekologicznych zmiennocieplność często wygrywa. Gdy zasoby są ograniczone, organizm spalający niewiele energii ma większe szanse przetrwania. W biologii nie istnieją rozwiązania idealne. Istnieją jedynie rozwiązania lepiej lub gorzej dopasowane do określonych warunków.

Ta lekcja ewolucji okazuje się zaskakująco aktualna, gdy spojrzymy na rozwój sztucznej inteligencji. Dzisiejsze modele sztucznej inteligencji, wymagają dużej ilości procesorów i pamięci danych a więc dużo sprzętu i dużo energii. Przypominają raczej organizmy stałocieplne. Nieustannie przetwarzają ogromne ilości informacji, wymagają potężnych procesorów i centrów danych zużywających ogromne ilości energii elektrycznej. I albo trzeba tę energią zabrać z innych procesów cywilizacyjnych albo wyprodukować jej więcej niż dotychczas. I jeszcze potrzebna woda do chłodzenia...

Wytrenowanie dużego modelu językowego pochłania energię, która jeszcze kilkanaście lat temu wydawałaby się niewyobrażalna dla pojedynczego programu komputerowego. Do tego dochodzi energia potrzebna do jego codziennego działania oraz woda do chłodzenia serwerów. Co ciekawe, podobnie jak u ssaków znaczna część tej energii zamienia się po prostu w ciepło, które trzeba skutecznie odprowadzić. Serwerownie przypominają pod tym względem żywe organizmy. Mają własne systemy chłodzenia, obiegi cieczy, wymienniki ciepła i skomplikowane mechanizmy utrzymujące odpowiednią temperaturę pracy. Tak jak organizm ssaka nie może dopuścić do przegrzania mózgu, tak centrum danych nie może pozwolić na przegrzanie procesorów.

Czy oznacza to, że sztuczna inteligencja jest energetycznie nieefektywna? To zależy od punktu widzenia. Jeżeli mierzymy jedynie zużycie energii, odpowiedź brzmi: tak. Jeżeli jednak mierzymy zdolność rozwiązywania problemów, szybkość analizy danych, tworzenia nowych rozwiązań czy wspomagania człowieka w pracy intelektualnej, obraz staje się znacznie bardziej złożony. Podobnie jak stałocieplność, wykorzystując AI płacimy wysoki rachunek za uzyskanie większej niezależności od ograniczeń środowiska. AI potrafi analizować miliony dokumentów, tłumaczyć teksty, wspierać lekarzy, projektować białka czy pomagać naukowcom w odkrywaniu nowych zależności. Wszystko to odbywa się kosztem energii. Energii, które zabraknie na inne procesy gospodarcze lub aktywność człowieka. Lub musimy zwiększyć produkcję energii a to oznacza kolejne nakłady inwestycyjne i być może także emisję gazów cieplarnianych. A na pewno oznacza to przekształcanie środowiska Ziemi.

Historia biologii podpowiada jednak coś jeszcze. Ewolucja nigdy nie kończy się na pierwszym, mało ekonomicznym rozwiązaniu. Ptaki należą dziś do najbardziej wydajnych energetycznie organizmów o wysokim metabolizmie. Ich układ oddechowy i krwionośny osiągnął sprawność, o której inżynierowie mogą tylko marzyć. Być może podobna droga czeka sztuczną inteligencję. Dzisiejsze modele są energochłonne, ale kolejne generacje mogą wykonywać te same zadania znacznie mniejszym kosztem.

Być może za kilkadziesiąt lat będziemy patrzeć na współczesne centra danych tak, jak biolog patrzy dziś na pierwsze stałocieplne ssaki – jako na etap przejściowy. Kosztowny, nieco niezdarny, ale otwierający drogę do kolejnego skoku ewolucyjnego. Bo zarówno w przyrodzie, jak i w technice, postęp rzadko polega na minimalizacji kosztów. Częściej polega na znalezieniu takiego poziomu inwestycji energetycznej, który otwiera możliwości wcześniej niedostępne. Energia nie jest tylko wydatkiem. Jest walutą, za którą można kupić niezależność, elastyczność i zdolność przekraczania ograniczeń. A to właśnie te cechy najczęściej decydują o sukcesie – zarówno organizmów żywych, jak i technologii tworzonych przez człowieka.

Podsumowaniem może być zwrot „rachunek za gotowość” - ssak płaci energią za to, że rano nie musi czekać na słońce, a AI płaci energią za to, że nie musi za każdym razem zaczynać myślenia od zera. Serwery ciągle są w działaniu. Bo i ciągle ktoś z AI korzysta. To w pewnym sensie łączy biologię z filozofią techniki. Na koniec wato postawić sobie pytanie, czy i co zyskujemy przez powszechne używanie AI? Czy ten zysk warto okupić dużym i stałym wydatkiem energetycznym?

Gniewosz czy żmija, czyli dlaczego sztuczna inteligencja i ludzki mózg lubią zbyt szybko wiedzieć

Młoda żmija zygzakowata, miedziana forma barwna, okolice Olsztyna, fot. Tomasz Szmitkowski.

Z zainteresowaniem śledzę dyskusję na Facebooku pod zdjęciem i zapytaniem czy to gniewosz plamisty. Zaczęło się od krótkiego pytania na profilu Restauracji Cudne Manowce "Wieczorny obchód ogrodu i taki gość na liściach nagietka. Szefowa zapowiedziała, że w tym roku kwiatów już zbierać nie będzie. Mamy nadzieję, że to tylko młody, niegroźny gniewosz plamisty.". Są ludzie, którzy w ogóle wszelkiej "gadziny" się boją. To ponoć jest genetycznie uwarunkowane i dawno temu miało znaczenie przystosowawcze. Odpowiedziałem z pewną ostrożnością, że to raczej żmija zygzakowata. Sprawdziłem w swoich dwóch atlasach z krajowymi gadami. Potem pojawiły się także głosy specjalistów-herpetologów. Ale wcześniej zaczęły spływać jedna po drugiej lakoniczne odpowiedzi. Dominował gniewosz. Niektóre komentarze były tak stanowcze, że można było odnieść wrażenie, iż ich autorzy od trzydziestu lat badają gady, publikują atlasy i zimują razem z herpetologami. Potem odezwali się specjaliści. Zwrócili uwagę, że to jednak młoda żmija zygzakowata w miedzianej odmianie barwnej. Nietypowa, ale jak najbardziej mieszcząca się w granicach zmienności gatunku.

Sam potem spróbowałem dociec głosów za gniewoszem. Wykorzystałem rozpoznawanie obrazów przez AI. Wyszukiwarka Bing wskazywała na różne gatunki amerykańskie, Google Lens głownie na gniewosza ale były niżej i wskazania na żmije zygzakowatą. Rozumiem wiec, skąd wzięły się tak liczne głosy, wskazujące na gniewosza. Nie zdziwiło mnie, że sztuczna inteligencja wskazała gniewosza (poza wskazaniami przeglądarki Bing na różne amerykańskie gatunki). Algorytm rozpoznaje przede wszystkim podobieństwa. Nie zna pojęcia „rzadki przypadek”, nie zachwyca się ewolucją i nie wzrusza ramionami, mówiąc: „To ciekawe, muszę sprawdzić jeszcze kilka cech”. Liczy prawdopodobieństwa. Gdy widzi coś podobnego do tysięcy wcześniejszych obrazów, wybiera najbardziej prawdopodobną odpowiedź.

To działa znakomicie. Dopóki natura nie postanowi być sobą. A natura wręcz uwielbia wyjątki. Gdyby wszystkie żmije wyglądały identycznie, ewolucja byłaby najnudniejszym procesem we Wszechświecie. Tymczasem zmienność jest jej podstawowym tworzywem. Nie ma dwóch identycznych liści, dwóch identycznych chrząszczy ani dwóch identycznych ludzi. Dobór naturalny nie produkuje kopii. Produkuje różnorodność i dopiero z niej wybiera to, co okaże się korzystne. Biolog uczy się tego od pierwszych zajęć terenowych. W przyrodzie słowo „zawsze” należy stosować z najwyższą ostrożnością.

Najbardziej zaciekawili mnie jednak nie autorzy algorytmów, lecz autorzy komentarzy. Wielu wypowiadało się z pełnym przekonaniem. Im mniej argumentów, tym więcej pewności. To zjawisko nie jest nowe. Psychologowie opisują je od lat, a ewolucja prawdopodobnie przygotowała dla niego całkiem rozsądne uzasadnienie. Nasi przodkowie często musieli podejmować decyzje natychmiast. Czy ten szelest oznacza drapieżnika? Czy te owoce są jadalne? Czy uciekać, czy zostać? Nadmierne analizowanie mogło kosztować życie. Mózg ewoluował więc nie po to, by zawsze mieć rację, lecz by szybko podejmować decyzje. Lepiej sto razy pomylić wiatr z tygrysem niż raz pomylić tygrysa z wiatrem. Ten sam mechanizm działa do dziś. Nasz mózg nie przepada za niepewnością. Uwielbia domykać historie, uzupełniać brakujące informacje i szybko mówić: „Już wiem.”

Nauka działa dokładnie odwrotnie. Im dłużej zajmuję się biologią, tym częściej wypowiadam słowa, których kiedyś używałem znacznie rzadziej: „to zależy”, „nie mam pewności”, „potrzeba lepszego zdjęcia”, „sprawdźmy jeszcze jedną cechę”. Paradoksalnie wiedza nie daje wszechwiedzy. Daje świadomość własnych ograniczeń. Dobry specjalista nie jest człowiekiem, który nigdy się nie myli. To człowiek, który wie, kiedy może się mylić. Sztuczna inteligencja ma z tym pewien problem. Owszem, potrafi obliczyć prawdopodobieństwo odpowiedzi, ale sposób, w jaki komunikuje wynik, często brzmi jak kategoryczny werdykt. A użytkownik bardzo chętnie zamienia wysokie prawdopodobieństwo na stuprocentową pewność. W ten sposób powstaje zaskakujący sojusz dwóch różnych systemów poznawczych. Algorytm z natury upraszcza rzeczywistość, a ludzki mózg z natury nie lubi wątpliwości. Razem tworzą mieszankę wyjątkowo przekonaną o swojej nieomylności.

Ale istnieje jeszcze trzeci uczestnik tej gry. To sama przyroda. Od setek milionów lat z cierpliwością podsuwa nam organizmy, które nie pasują do schematów. Miedziana żmija wyglądająca jak gniewosz. Owad, który udaje gałązkę. Storczyk przypominający owada. Ryba, która chodzi po lądzie. Grzyb sterujący zachowaniem mrówki. Ewolucja nieustannie przypomina, że świat jest bogatszy od naszych kategorii.

Dlatego coraz bardziej dochodzę do wniosku, że największą kompetencją XXI wieku nie będzie umiejętność korzystania ze sztucznej inteligencji. To stanie się równie powszechne jak obsługa wyszukiwarki internetowej. Znacznie cenniejsza będzie umiejętność powiedzenia: „Nie wiem. Sprawdźmy jeszcze raz.” To krótkie zdanie odróżnia naukę od wiary we własną nieomylność. I, jak pokazuje historia z facebookowym wężem (a raczej żmiją), pozostaje najlepszym narzędziem zarówno dla biologa, jak i dla użytkownika sztucznej inteligencji.

A facebookowa przygoda z rozpoznawaniem obrazów i identyfikacja gatunku jest dobrym pretekstem by co nieco opowiedzieć i o samym gniewoszu i o żmii zygzakowatej. Zapraszam do lektury.  

Gniewosz plamisty (Coronella austriaca) to zwierzę, które w opowieściach przyrodników pojawia się jak gość z innego czasu bo jest nieagresywny, skryty i wyspecjalizowany. Dorasta zwykle do 60–75 cm, ma smukłą sylwetkę, okrągłe źrenice i charakterystyczną ciemną plamę na karku. Te cechy pomagają odróżnić go od żmii, choć mylony bywa często z powodu podobnej kolorystyki. Jest niejadowity i unika konfrontacji z człowiekiem.

Gniewosz nie jest zwierzęciem pospolitym. To gatunek o wyspowym rozmieszczeniu w Polsce, związany z suchymi, nasłonecznionymi mozaikami siedlisk: kamieniołomy, skarpy, ruiny, nasypy kolejowe, hałdy i polany z krzewami. W takich miejscach samice i młode znajdują ciepłe kryjówki, a samce przemieszczają się w poszukiwaniu partnerów. Populacje bywają lecz ogólnie rzadkie, rozproszone  i wrażliwe na zmiany krajobrazu.

Czy można go spotkać na Warmii i Mazurach? Tak, ale niezwykle rzadko. Warmia i Mazury to region znany z jezior i lasów, ale także z fragmentów krajobrazu antropogenicznego i suchych nasypów, które miejscami przypominają siedliska gniewosza. Zatem spotkanie gniewosza w tym regionie jest teoretycznie możliwe, zwłaszcza tam, gdzie występują ciepłe, kamieniste lub ruderalne miejsca. Jednak prawdopodobieństwo jest niskie, bo większość potwierdzonych stanowisk w Polsce koncentruje się na południu i zachodzie, a na północy wystąpienia mają charakter rozproszony i rzadki.

Gniewosz jest objęty ochroną ścisłą; przy spotkaniu warto zachować dystans, zrobić zdjęcie i zgłosić obserwację do lokalnej organizacji przyrodniczej lub Regionalnej Dyrekcji Ochrony Środowiska. Dane te są cenne dla monitoringu i ochrony. Badania terenowe pokazują, że monitoring przy użyciu sztucznych kryjówek i modelowania siedlisk pomaga zrozumieć potrzeby gatunku i wskazać miejsca, gdzie ochrona powinna być priorytetowa. Gniewosz pozostaje symbolem delikatnej równowagi między człowiekiem a przyrodą: bywa blisko nas, gdy krajobraz tworzy dla niego nisze, ale jego obecność przypomina, że ciepłe skrawki natury trzeba chronić, jeśli chcemy nadal mieć szansę go spotkać.

Żmija zygzakowata (Vipera berus) to jedyny jadowity wąż w Polsce;. Występuje na Warmii i Mazurach i można ją tam spotkać, zwłaszcza na obrzeżach lasów, torfowiskach i wilgotnych łąkach, choć zwykle unika kontaktu z ludźmi. Zanim przejdę do opowieści, warto mieć na uwadze trzy kluczowe kwestie: rozpoznać żmiję po zygzakowatym wzorze i pionowej źrenicy, rozumieć że to gatunek płochliwy i rzadko atakujący, oraz wiedzieć, jak zachować się przy spotkaniu. Najlepiej spokojnie się wycofać i nie prowokować zwierzęcia. Te punkty pomogą czytelnikowi bezpiecznie poruszać się po warmińsko‑mazurskich lasach i łąkach.

Żmija zygzakowata w krajobrazie opowiada historię gatunku dobrze przystosowanego do chłodniejszego klimatu i mozaik siedlisk. Ma krępą sylwetkę, zwykle osiąga 50–80 cm długości, a jej najbardziej rozpoznawalnym znakiem jest ciemny zygzak biegnący wzdłuż grzbietu. Istnieją też odmiany melanistyczne, które bywają jednolicie ciemne. Takie prawie czarne żmije przypominają zaskrońca. Najczęściej spotykamy odmianę czarno-szarą z wyraźnym zygzakiem na grzbiecie. Ale są też formy miedziane, tak jak ta na zdjęciu wyżej. Jest to gatunek jadowity, ale jego zachowanie jest ostrożne — woli uciekać niż atakować, a ukąszenia zdarzają się najczęściej przy przypadkowym nadepnięciu.

Na Warmii i Mazurach żmija znajduje swoje miejsca tam, gdzie krajobraz łączy wilgotne łąki, torfowiska, skraje lasów i polany. A więc siedliska, które zapewniają zarówno kryjówki, jak i dostęp do drobnych gryzoni będących jej pokarmem. Region nasz, choć znany z jezior i lasów, ma wiele takich fragmentów, dlatego obecność żmii w tym regionie jest dobrze udokumentowana i stosunkowo częsta w porównaniu z innymi częściami kraju. Sezonowość życia żmii jest wyraźna. Budzi się z hibernacji wczesną wiosną, najbardziej aktywna jest w okresie godowym w kwietniu‑maju, a w cieplejsze dni często można ją zobaczyć wygrzewającą się na kamieniu lub pniu. Spotkanie najczęściej ma miejsce rano lub przedpołudniem. Wieczorem i w nocy żmije są mniej aktywne.

Jeśli natkniesz się na żmiję, zachowaj spokój: oddal się powoli, nie próbuj jej łapać ani zabijać, zrób zdjęcie z bezpiecznej odległości i jeśli to istotne dla ochrony przyrody zgłoś obserwację lokalnym służbom ochrony środowiska. Pamiętaj, że żmija jest gatunkiem chronionym i jej obecność świadczy o względnie naturalnym stanie ekosystemu.

Żmija zygzakowata pozostaje postacią, która budzi respekt, ale nie panikę, Jej obecność na Warmii i Mazurach jest realna i częstsza niż wielu się wydaje, a znajomość jej zwyczajów i zasad postępowania minimalizuje ryzyko i pozwala cieszyć się spotkaniem z dziką naturą.

O traszce z Lasu Miejskiego w Olsztynie

Samiec traszki zwyczajnej.

 

Pod koniec marca wybrałem się do Lasu Miejskiego w Olsztynie by zobaczyć czy a jeśli tak to ile wody zebrało się w tamtejszych małych zbiornikach okresowych. Woda była, ale nie we wszystkich, nie było prawie wcale w moim ulubionym dziwogłówkowym (tam, gdzie utrzymywała się dziwogłówka wiosenna). I nie był to poziom maksymalny, jaki znałem z dawniejszych lat. Życie dopiero się budziło po zimie. Żab moczarowych jeszcze nie widziałem, były za to planktoniczne skorupiaki – oczliki. Oraz małe larwy komarów (ci szybcy kolonizatorzy już rozpoczęli cykl życiowy). Łatwo było zauważyć także czerwone wodopójki. Larw chruścików jeszcze nie widziałem, ani z rodzaju Limnephilus ani Glyphotaelius pellucidus. W niektórych zbiornikach był jeszcze lód i śnieg (zdjęcie niżej). Może gdyby jeszcze teraz popadało, to wody by przybyło. Strumyk łączący zbiorniczki był suchy. Na końcu tego strumienia, przepływającego przez kilka zbiorników okresowych, znajduje się wspomniany zbiornik dziwogłówkowy. Ale skoro woda nie spływa, to on pozostaje praktycznie suchy. Nawet jak woda się pojawi to szybko będzie coraz cieplej, a dziwogłówki zginą, gdy woda będzie miała powyżej 10 stopni. To relikty polodowcowe.

Spotkałem natomiast samca traszki zwyczajnej, co mnie bardzo ucieszyło. Traszki te w zbiornikach wodnych pojawiają się już w marcu. I co ciekawe. Samce docierają średnio o 7 dni wcześniej od samiczek (zimują bliżej by być pierwszymi). I takiego właśnie samca spotkałem w jednym ze zbiorników. Ucieszyłem, że są, że przetrwały. Oczywiście po przezimowaniu osobniki dorosłe wchodzą do wody w zależności od pogody. Czasem już w lutym a sporadycznie nawet w czerwcu.

Zbiorniki w Lesie Miejskim obserwuję już od ponad 40 lat, koncentrując się głównie na chruścikach. Ale bohaterem niniejszego artykuliku jest traszka zwyczajna. Dawniej traszki zwane były trytonami. Tryton w mitologii greckiej był półczłowiekiem–półrybą, istotą wodną. Traszki, jako płazy prowadzące wodno‑lądowy tryb życia, kojarzono z tym mitycznym wizerunkiem. Nazwa ta zachowała się w nazwie rodzajowej naszych traszek – Triturus i Lissotriton (a dawniej także nazwa rodzajowa Triton). W starych książkach znaleźć można również nazwy: trzaska ora salamandra wodna.

Moje pierwsze spotkania z traszkami miały miejsce wtedy, gdy byłem małych chłopcem. Widywałem je w maleńkich zbiornikach, także tych zasypywanych gruzem i śmieciami. Trwały jak ostatni Mohikanie w zanikającym środowisku. Potem założyłem akwarium na balkonie do hodowli rodzimych gatunków owadów wodnych. Przynosiłem różne skorupiaki, dafnie, oczliku i rośliny wodne. Pewnego razu zobaczyłem dziwne małe zwierzę w moim akwarium. Trochę czasu zajęło mi odkrycie, że to larwa traszki. Żyła i rosła na moich oczach. Najpewniej niechcący przyniosłem jajo traszki na jakiejś roślinie wodnej. Samica składa jaja pojedynczo i zawija je fragmentem liścia. Dzięki temu jest niewidoczne dla potencjalnych drapieżników.

Potem już w pracy zawodowej, wielokrotnie traszki widywałem w czasie moich badań hydrobiologicznych, zarówno dorosłe jak i larwy. Widywałem je także na chodniku, gdy idąc do pracy przechodziłem obok dawnego jeziora Płociduga Mała. Niektóre były martwe, zapewne niechcący rozdeptane przez pieszych. Ale kiedy na żądanie dewelopera osuszono odnawiające się jeziorko i wszystko wyschło na kilka lat, to traszki zniknęły razem z żabami. Zrobiło się cicho i smutno. Niedawno osiedliły się tu bobry i woda powróciła. Ale płazów jeszcze nie widać. Drogi i chodniki wokół jeziorka są bardzo szczelnymi barierami, utrudniającymi rekolonizację. Łatwo zniszczyć, naprawić jest dużo trudniej. Bobry robią swoje, ale bariery w migracji są ogromne, bo miasto się rozrasta. Co raz się przez głupotę i pazerność straci, potem bardzo trudno odzyskać.

W krainie tysiąca jezior, gdzie wilgotne olsy i śródleśne oczka wodne tworzą unikalny mikroklimat, żyje jeden z najbardziej niedocenianych architektów lokalnej bioróżnorodności – traszka zwyczajna (Lissotriton vulgaris starszy synonim - Triturus vulgaris). Choć na pierwszy rzut oka może wydawać się skromnym, brązowawym stworzeniem, przemykającym w ściółce, jej biologia to fascynujące studium adaptacji, które czyni ją biologicznym łącznikiem między światem wody a lądu. To stworzenie o dwóch naturach, które co roku przechodzi metamorfozę godną mitycznych opowieści, dostosowując swój organizm do skrajnie różnych warunków środowiskowych.

Życie traszki zwyczajnej jest nierozerwalnie związane z rytmem pór roku, co w surowszym klimacie północno-wschodniej Polski jest szczególnie widoczne. Wiosną, gdy lody na warmińskich i mazurskich rozlewiskach puszczają, traszki budzą się z zimowego letargu w podziemnych norkach i ruszają w stronę wody. To właśnie wtedy następuje najbardziej spektakularny etap ich biologii. Samiec, dotąd niepozorny, przeobraża się w "wodnego smoka" – wykształca wysoki, pofałdowany grzebień godowy, a jego podbrzusze nabiera intensywnie pomarańczowej barwy z wyraźnymi, ciemnymi plamami. Czasem niektórzy ludzie pytają czy u nas życia salamandry plamiste. Nie, to nasze zwyczajne traszki w szacie godowej.

Ta przemiana nie jest jedynie estetyczna; silnie unaczyniony grzebień zwiększa powierzchnię wymiany gazowej, pozwalając zwierzęciu dłużej przebywać pod wodą podczas skomplikowanych tańców godowych. Samiec nie posiada narządu kopulacyjnego, więc zapłodnienie odbywa się poprzez przekazanie spermatoforu, który samica podejmuje po serii rytualnych uderzeń ogonem, nasycających wodę feromonami.

Ekologia tego gatunku opiera się na balansie między czystością wód a strukturą lasu. Samica wykazuje niezwykłą precyzję podczas składania jaj, każde z osobna zawijając w liść rośliny wodnej, co chroni embrion przed promieniowaniem UV i drapieżnikami. Z jaj wykluwają się larwy wyposażone w pierzaste skrzela zewnętrzne, przypominające miniaturowe pióropusze. Larwa wygląda jak miniaturowy aksolotl. Przez kilka miesięcy te drapieżne larwy pełnią ważną rolę w ekosystemie, kontrolując populacje larw komarów i drobnych skorupiaków. Jednak wraz z końcem lata następuje kolejna transformacja – skrzela zanikają, skóra grubieje, a młode traszki, opuszczają wodę, by rozpocząć skryte życie lądowe w wilgotnych mchach i pod spróchniałymi kłodami w lasach i parkach.

Niestety, mimo swojej nazwy, traszka zwyczajna staje się w polskim krajobrazie coraz mniej zwyczajna, coraz mniej powszechna. Jej przetrwanie nie tylko na Warmii i Mazurach jest bezpośrednio zagrożone przez osuszanie małych zbiorników wodnych oraz zarybianie niewielkich oczek, gdzie ryby szybko eliminują populację płazów. Jako bioindykator, traszka swoją obecnością świadczy o wysokiej jakości środowiska i zachowaniu naturalnych korytarzy ekologicznych. Zrozumienie, że ten mały płaz jest kluczowym ogniwem w łańcuchu pokarmowym, łączącym energię ekosystemów wodnych z lądowymi, pozwala nam spojrzeć na mazurskie mokradła nie tylko jako na malowniczy krajobraz, ale jako na precyzyjnie nastrojoną maszynerię życia, w której każdy "zwyczajny" mieszkaniec pełni nadzwyczajną rolę. Trzeba tylko odrobiny uważności i wyobraźni by to dostrzec.

Ochrona traszki zwyczajnej w województwie warmińsko-mazurskim to zadanie o tyle wdzięczne, co wymagające, ponieważ region ten dysponuje ogromnym potencjałem siedliskowym, który jednak ulega fragmentacji. Działania ochronne muszą skupiać się na dwóch filarach: zachowaniu czystych, małych zbiorników wodnych oraz zapewnieniu bezpiecznych korytarzy migracyjnych na lądzie.

Traszki nie potrzebują wielkich jezior, lecz płytkich, nasłonecznionych oczek wodnych, które szybko się nagrzewają. Zawsze są to wody stojące i przynajmniej częściowo nasłonecznione. Można je spotkać w wiosennych zbiornikach okresowych, torfiankach, gliniankach, zbiornikach powyrobiskowych w żwirowniach. Także w zbiornikach utworzonych przez bobry. Wszędzie tam, gdzie nie ma ryb. Nawet w przydomowych oczkach wodnych. Warto więc o takie zadbać i cieszyć się widokiem płazów oraz owadów wodnych. Rzadziej można je spotkać w starorzeczach czy małych stawach rybnych.

Traszki, tak jak wszystkie płazy, są zwierzętami dwuśrodowiskowymi. Rozwój następuje w wodze a dorosłe żyją na lądzie. Wraz z globalnym ociepleniem oraz antropogenicznym przekształcaniem krajobrazu znikają ich siedliska rozrodu. Należy zatem powstrzymać zasypywanie śródpolnych i śródleśnych zagłębień terenu wypełnionych wodą. Nawet okresowe kałuże czy głębokie koleiny na polnych i leśnych drogach, które trzymają wodę do lipca, mogą być kluczowymi miejscami rozrodu dla traszek.

Najlepiej rozwijają się w zbiornikach bez ryb, zatem jeśli nie suwanie ryb, to przynajmniej nie wprowadzanie ich do kolejnych zbiorników. Ryby (szczególnie gatunki inwazyjne jak karaś srebrzysty) zjadają skrzek i larwy traszek. Zbiornik "bezrybny" to dla płazów bezpieczna przystań. Larwy traszek są drapieżnikami, zjadają głównie larwy owadów i planktoniczne skorupiaki (w tym larwy komarów). Larwy przeobrażają się w drugiej połowie lata. Dojrzałość płciową osiągają po pierwszym lub drugim zimowaniu. Przez dwa-cztery lata żyją w środowisku lądowym. Czasem larwy zimują  w środowisku wodnym. Wtedy mogą osiągną duże rozmiary. Osobniki dorosłe opuszczają zbiorniki wodne po rozrodzie z końcem czerwca lub w lipcu i żyją na lądzie. Prowadzą nocny tryb życia i preferują siedliska wilgotne. Zimę spędzają w kryjówkach ziemnych, czasem nawet gromadnie. Traszka w środowisku naturalnym może dożyć nawet 9 lat.

Jeśli chcemy by w naszej okolicy żyły traszki i mamy mały zbiornik ogrodowy, to wokół zbiornika należy zostawić pas nieskoszonej trawy i krzewów o szerokości co najmniej 5–10 metrów. Chroni to wodę przed spływem nawozów sztucznych i pestycydów z pól, które są zabójcze dla delikatnej skóry płazów.

Modne są hotele dla owadów to teraz pora na wylansowanie mniej widowiskowych lecz bardzo potrzebnych "lądowych hoteli dla traszek". Dorosła traszka spędza większość roku na lądzie, gdzie szuka wilgoci i schronienia przed słońcem oraz drapieżnikami. Spróchniałe kłody, sterty gałęzi czy kupa kamieni to dla traszek dobre miejsca do bytowania i zimowania. W ogrodach i lasach warto tworzyć tzw. pryzmy ekologiczne. Trawnik krótko przystrzyżony jak pole golfowe jest dla traszki barierą trudną do przebycia (ryzyko wyschnięcia i ataków ptaków). Tworzenie "dzikich zakątków" pozwala im bezpiecznie przemieszczać się między wodą a kryjówką. To są korytarze ekologiczne niezbędne do migracji tych zwierząt.

Dla wszystkich płazów, w tym i traszek, dużym problemem jest przecięcie szlaków migracyjnych drogami asfaltowymi. Problemem jest także zwiększony ruch pojazdów kołowych. W miejscach masowych wędrówek płazów (zauważalnych wiosną po opadach deszczu) warto wnioskować do lokalnych zarządów dróg o montaż stałych wygrodzeń i przepustów pod jezdnią. Studzienki kanalizacyjne, piwnice i niezabezpieczone wykopy często stają się dla traszek (oraz innych małych zwierząt) śmiertelną pułapką. Proste rozwiązanie to montaż drobnych siatek na wpustach deszczowych lub umieszczanie "drabin" (pochylonych desek, gałęzi) w zagłębieniach, by zwierzęta mogły samodzielnie wyjść.

Wiele szkód dla lokalnej bioróżnorodności wynika z niewiedzy, a nie ze złej woli. Każdy z nas może coś zrobić. Zachęcam do zgłaszania stanowisk traszek do regionalnych dyrekcji ochrony środowiska (RDOŚ), bo to pomaga uwzględnić te tereny w planach zagospodarowania przestrzennego. Przydadzą się także społeczne kampanie informacyjne. Uświadamianie, że traszka jest naturalnym sojusznikiem w walce z komarami (jedna larwa traszki zjada setki larw komarów), drastycznie zmienia nastawienie lokalnych społeczności do ochrony podmokłych terenów.

Z pomocą AI przygotowałem instrukcję budowy „Hotelu dla płazów”, czyli bezpiecznego zimowiska i schronienia lądowego, które pomoże traszkom przetrwać najtrudniejszy czas. Najlepszym terminem na budowę jest późne lato lub wczesna jesień, zanim płazy zaczną szukać miejsc do hibernacji (zwykle to przełom września i października).

Wybierz najchłodniejszy, najwilgotniejszy kąt ogrodu lub działki. Idealnie, jeśli jest to miejsce blisko oczka wodnego, kępy paproci lub gęstych krzewów. Miejsce nie powinno być przekopywane ani intensywnie użytkowane. Wykop dół o głębokości ok. 30–50 cm i powierzchni ok. 1 m². Głębokość jest kluczowa – poniżej linii przemarzania gruntu traszki są bezpieczne zimą. Następnie wypełnij dno warstwą grubego żwiru lub tłucznia (ok. 10 cm), aby woda nie stała wewnątrz schronienia. Do dołu wrzuć duże kamienie, kawałki cegieł, potłuczone donice ceramiczne i grube gałęzie lub kawałki drewna (najlepiej dębowego lub olchowego, które wolno próchnieją). Układaj je luźno! Kluczem są szczeliny i korytarze między elementami. To tam traszki będą się wciskać, by znaleźć stałą temperaturę. Wolne przestrzenie między większymi elementami wypełnij mniejszymi gałązkami, suchymi liśćmi (najlepiej dębowymi lub bukowymi, bo nie gniją tak szybko) oraz mchem. To stworzy warstwę „kołdry”, która zatrzyma ciepło ziemi. Całość przykryj wykopaną wcześniej ziemią (nie ubijaj jej zbyt mocno!). Na wierzchu ułóż darń, posadź rośliny cieniolubne (np. dąbrówkę rozłogową lub paprocie) lub po prostu przykryj grubą warstwą kory i liści. Zostaw kilka bocznych wejść – małych otworów między kamieniami, przez które traszki dostaną się do środka.

Drewno, użyte do wypełnienia zagłębienia, musi być surowe. Nigdy nie używaj podkładów kolejowych (zawierają toksyczny kreozot) ani drewna impregnowanego chemicznie. Teraz będzie potrzebna cierpliwość. Płazy mogą nie zasiedlić hotelu pierwszej nocy. Raz zbudowanego schronienia nie rozbieraj, by sprawdzić, czy ktoś tam jest – szczególnie od listopada do marca, gdy płazy są w stanie odrętwienia. Takie schronienie to nie tylko dom dla traszek, ale też dla ropuch, jaszczurek, a nawet owadów i jeży. Takiego hotelu nie widać ale jest bardzo użyteczny.

Koniec marca, jeszcze miejscami utrzymuje się lód. Ale już traszki zasiedlają ten zbiornik.

Poszerzona wersja felietonu radiowego z cyklu "Tłumaczymy świat". Zebrane felietony Radiowe: https://radioolsztyn.pl/tlumaczymy-swiat-felietony-stanislawa-czachorowskiego/01778309
Na antenie Radia Olsztyn w środy o godz.. ok. 9.40, powtórka o ok. 18.40.

Ciało wie lepiej - książka o systemie immunologicznym

Ciało wie lepiej.

Przewodnik po nowoczesnej nauce o odporności.

Lubię czerpać wiedzę z pierwszej ręki czyli prosto od naukowców. Podstawy działania układu odpornościowego poznałem już w szkole średniej, potem poszerzałem na zajęciach na studiach biologicznych. Sporo w mojej głowie zostało, ale dużo informacji już uleciało. A jeszcze więcej nigdy nie poznałem. Dlatego z dużą ciekawością sięgnąłem po „Ciało wie lepiej” Johna Trowsdale. Książka, która właśnie się ukazała. Jest obszerna, akurat ją czytam. I jestem bardzo zadowolony sposobem opowiadania. Autor nie tylko przejrzyście wyjaśnia, ale i odwołuje się do historii odkryć. Jest to więc nie tylko aktualna wiedza ale i opowieść o tym, jak ludzkość odkrywała system odpornościowy. Wiedza rzetelna z pierwszej ręki od naukowca, który sam w takich badaniach przez wiele lat uczestniczył.

Książka Johna Trowsdale’a to jeden z tych tytułów, które czyta się z rosnącym zdumieniem, jakby ktoś uchylił drzwi do tajnego laboratorium, w którym od milionów lat trwa nieprzerwana, cicha praca - praca naszego własnego układu odpornościowego. Ciało wie lepiej jest opowieścią o systemie, który nie tylko broni, ale przede wszystkim rozpoznaje, interpretuje, pamięta i uczy się. A robi to z finezją, której nie powstydziłby się najlepszy biologiczny strateg lub profesor biologii.

Trowsdale pisze jak naukowiec, który całe życie spędził, zaglądając w molekularne zakamarki odporności, ale jednocześnie jak narrator, który potrafi zawiłe procesy przełożyć na obrazy i historie. Historie odkryć naukowych. Nie ma tu suchego wykładu. Zamiast tego dostajemy intrygującą podróż po świecie biologii i organizmu, od pierwszych ewolucyjnych prób odróżnienia swojego od obcego, przez subtelne mechanizmy działania limfocytów, aż po współczesne wyzwania: choroby autoimmunologiczne, nowotwory, pandemie i starzenie się organizmu. Autor nie ucieka od trudnych tematów, ale też nie popada w katastrofizm. Raczej pokazuje, jak niezwykle złożony i jednocześnie kruchy jest system, który codziennie utrzymuje nas przy życiu.

Największą siłą tej książki jest sposób, w jaki łączy precyzję naukową z ludzką ciekawością. Trowsdale nie tylko tłumaczy, jak działają komórki odpornościowe. On opowiada o ich „motywacjach”, ich „logice”, ich ewolucyjnych kompromisach. Dzięki temu czytelnik zaczyna patrzeć na własne ciało jak na dynamiczny ekosystem, w którym nic nie dzieje się przypadkiem. Wiele elementów powiązanych ze sobą wieloma zależnościami. Bo wszystko ze wszystkim jest powiązane i wszystko ze wszystkiego powstaje. To perspektywa, która szczególnie mocno wybrzmiewa po doświadczeniach pandemii COVID-19, gdy immunologia nagle stała się tematem codziennych rozmów, często pełnych uproszczeń i mitów. Ta książka jest świetnym antidotum na powierzchowne myślenie o odporności. Oraz na różne teorie spiskowe.

Polskie wydanie z 2026 roku ma jeszcze jedną zaletę: trafia do czytelnika w momencie, gdy rośnie potrzeba rzetelnej, ale przystępnej wiedzy biologicznej. To lektura, która może zainspirować studentów, nauczycieli, licealistów ale też każdego, kto po prostu chce zrozumieć otaczający nas świat. Dlaczego czasem chorujemy, a czasem nie? I dlaczego odpowiedź na to pytanie jest znacznie bardziej fascynująca, niż mogłoby się wydawać w pierwszej chwili

To książka, którą warto mieć na półce (albo wypożyczyć z biblioteki), ale przede wszystkim warto ją przeczytać. Bo po lekturze zaczyna się patrzeć na własne ciało z nowym rodzajem szacunku, jak na sprytnego, doświadczonego sojusznika, który naprawdę wie lepiej. Oczywiście taki sposób pisania to antropomorfizm narracyjny. To zabieg literacki a nie sposób myślenia o świecie. Z tymi antropomorfizmami po prostu łatwiej jest drugiemu człowiekowi wyjaśnić zawiłe zależności naszego organizmu i naszego systemu odpornościowego.

Trowsdale prowadzi czytelnika przez układ odpornościowy tak, jakby oprowadzał po ogromnym, tętniącym życiem mieście, którego mieszkańców zwykle nie zauważamy. A przecież to właśnie one - komórki, białka, sygnały chemiczne  -  codziennie decydują o naszym zdrowiu. Lub o chorobie. Kiedy czytamy, że odporności nie da się zobaczyć ani dotknąć, a mimo to działa nieprzerwanie, zaczynamy rozumieć, jak niezwykły jest to system. Właśnie ta niewidzialność sprawia, że immunologia wydaje się niezrozumiała magią, dopóki ktoś nie pokaże nam przejrzystych praw i zależności. Trowsdale robi to z precyzją badacza i lekkością popularyzatora. Nauka nie jest magią choć jest fascynująca i zadziwiająca. Uwielbiam literaturę faktu, w tym biologiczne książki popularnonaukowe. I czytam je "do poduszki".

Autor zaczyna od podstaw: skąd układ odpornościowy wie, kiedy wkroczyć do akcji, jak rozpoznaje wrogów i dlaczego czasem się myli. W jego opowieści limfocyty nie są już anonimowymi komórkami, lecz bohaterami o wyraźnych rolach i zadaniach. Zrozumienie ich działania nie wymaga specjalistycznego przygotowania. Wystarczy zwykła, ludzka ciekawość. Choć trzeba się liczyć z dużą porcją całkiem nowych informacji. 

Pierwsza część książki to fascynujący spacer po mechanizmach obronnych, które działają szybciej, sprawniej i inteligentniej, niż moglibyśmy przypuszczać. Trowsdale pokazuje, jak odporność radzi sobie z bakteriami, wirusami, pasożytami, a nawet z komórkami nowotworowymi, które próbują ukryć się wśród „swoich”. I wyjaśnia skąd się bierze sepsa.

Druga część jest bardziej refleksyjna, bo dotyczy momentów, w których ten niesamowity system zaczyna działać przeciwko nam. Choroby autoimmunologiczne, przewlekłe stany zapalne, wpływ starzenia, otyłości i stresu - wszystko to autor tłumaczy z naukową rzetelnością. Szczególnie interesujące są fragmenty o tym, czego nauczyliśmy się, badając inne gatunki. Trowsdale przypomina, że odporność nie jest wynalazkiem człowieka, lecz efektem milionów lat ewolucji biologicznej, a mikroorganizmy bywają naszymi najlepszymi nauczycielami.

W tle pobrzmiewa echo pandemii COVID‑19, która sprawiła, że immunologia trafiła na pierwsze strony gazet, ale też stała się polem nieporozumień i uproszczeń. Trowsdale nie moralizuje, nie straszy, nie obiecuje cudownych recept. Zamiast tego daje czytelnikowi narzędzia do myślenia oraz pokazuje, jak działa system, który potrafi uczyć się i zapamiętywać. Pokazuje jak niewielka liczba genów może wygenerować miliardy przeciwciał oraz jak ciało (nasz złożony organizm) samo się naprawia. To wiedza, która porządkuje chaos i pozwala zrozumieć, dlaczego czasem chorujemy, a czasem nie.

Recenzenci - od profesorów immunologii po praktykujących lekarzy - podkreślają, że ta książka „układa odporność w głowie”. I rzeczywiście, po lekturze nagle wszystko zaczyna mieć sens. Choć trzeba zapamiętać wiele faktów i całkiem nowych nazw. Infekcje, stany zapalne, pomyłki układu odpornościowego, to już nie tajemnicze zjawiska, lecz elementy większej, logicznej całości. Trowsdale nie tylko tłumaczy, ale też przywraca zaufanie do własnego ciała. Pokazuje, że w większości sytuacji naprawdę „wie lepiej”. Bo przyroda to sprawny system, doskonalony przez setki milionów lat ewolucji.

To jedna z tych książek, które czyta się z przyjemnością, a odkłada się ją z poczuciem, że świat, nawet ten mikroskopijny, stał się bardziej zrozumiały. Jeśli interesujesz się biologią, medycyną, zdrowiem albo po prostu chcesz wiedzieć, jak działa ludzki organizm, ta książka będzie dla Ciebie jak rozmowa z mądrym, cierpliwym przewodnikiem. I nie będzie to krótka rozmowa. Bo opisywane pozycja liczy 472 strony (łącznie z przypisami) małego formatu. A jeśli uczysz, popularyzujesz naukę lub pracujesz ze studentami, znajdziesz tu nie tylko wiedzę, ale i inspirację jak te złożone zjawiska opowiedzieć prościej.

To lektura, która nie tylko informuje, ale też zachwyca. Układ odpornościowy po tej książce przestaje być abstrakcją - staje się bohaterem codziennego życia. I trudno się nie zgodzić z Trowsdale’em, gdy mówi: „Cudowne jest to, że nasze ciało samo się naprawia”.

Ciało wie lepiej. Przewodnik po nowoczesnej nauce o odporności. Autor  John Trowsdale. Wydawnictwo Sensus, wydana w 2026 roku, premiera 10 marca.

Czy prototaksyty to kolejna i nieznana grupa wielokomórkowych eukariontów?

Grafika wygenerowana przez AI. Fałszywy jest obraz w tle, bo widać tam współczesny las. Lądowe bezkręgowce można uznać za poprawne. 

W tle tej opowieści będzie przewijało się pytanie o kierunkowość i przypadek w ewolucji. Życia biologicznego. Na ląd także wielokomórkowce wychodziły kilkukrotnie i niezależnie od siebie. W morzach eksplozja wielokomórkowej różnorodności zaczęła się wraz z fauna ediakarską a potem była eksplozja kambryjska. A na lądzie? Rośliny, grzyby i zwierzęta. To znamy od dawna. Jednakże za sprawą prototaksytów zastanawiamy się czy było coś jeszcze? Jakaś nieznana do tej pory linia eukariontów. I czy warto w biologii śmielej myśleć nie tylko o gatunkach i osobnikach ale holobiontach, takich organizmalnych mini-ekosystemach. Ze środowiska wodnego znamy stromatolity. Biologia nieustannie zaskakuje. Prototaksyty znane są od Ponad 150 lat a ciągle nie wiadomo co to było. Dyskusja nieustannie trwa.

Gdybyśmy mogli cofnąć się o czterysta milionów lat, nie znaleźlibyśmy na lądzie niczego, co przypomina dzisiejsze lasy. Nie byłoby szumu liści, nie byłoby cienia rzucanego przez korony drzew, nie byłoby nawet zapachu żywicy. A jednak… byłby „las”. Tylko taki, o jakim nie śniło się botanikom.

Wyobraź sobie równinę dewońską: wilgotną, ciepłą, pełną mgieł unoszących się nad płytkimi strumieniami, rzekami lub dolinnymi zbiornikami okresowymi. Ziemię porastają niskie rośliny – prymitywne, kruche, ledwie kilkucentymetrowe. Mszaki i pierwsze rośliny telomowe w postaci psylofitów. Wśród nich pełzają pierwsze stawonogi, niepewne, czy to wszystko nie jest jakimś eksperymentem, który zaraz się skończy. A potem podnosisz wzrok. I widzisz je. Kolumny. Być może szare, masywne, gładkie. A może z jakimiś fotosyntetyzującymi symbiontami? Może nie z chlorofilem tylko innymi barwnikami, a wiec wcale nie zielone? Wyrastają z ziemi jak obeliski ustawione przez kogoś, kto nie znał pojęcia „umiar”. Najwyższe mają osiem metrów. W tym dawny, sylurskim lub dewońskim świecie, gdzie większość życia nie przekracza wysokości kolana, to jak wieżowce. To Prototaxites – największe organizmy lądowe swoich czasów. Nie drzewa, choć wyglądają jak pnie. Nie rośliny, choć stoją pionowo i dominują krajobraz. Najprawdopodobniej gigantyczne grzyby, które postanowiły wyrosnąć tak wysoko, jak tylko pozwalała im ówczesna atmosfera.

"Las" prototaksytowy nie szumi. Nie pachnie igliwiem. Nie daje cienia innego niż cień prostej kolumny. Jest cichy jak kamienny krąg, choć żywy. W jego wnętrzu panuje półmrok, ale nie dlatego, że coś zasłania słońce – raczej dlatego, że powietrze jest ciężkie od wilgoci, a światło rozprasza się na mglistych oparach. Na powierzchni tych kolumn osiadają glony i bakterie, tworząc nieregularne wzory, jakby ktoś malował je pędzlem zrobionym z mchu. Między tymi prototaksytowymi kolumnami rosną pierwsze rośliny naczyniowe, nieśmiałe pionierki przyszłych lasów. Ich cienkie łodygi drżą przy każdym podmuchu wiatru, jakby bały się, że te gigantyczne sąsiedztwa je przygniotą. A jednak to właśnie w cieniu Prototaxites rodzi się przyszłość – gleba powoli wzbogaca się o materię organiczną, a świat "uczy się", jak wygląda życie na lądzie. Językiem biologicznym napisalibyśmy: świat biologiczny kolonizuje środowisko lądowe. 

Gdy patrzysz na ten las, masz wrażenie, że trafiłeś do świata, który dopiero się zastanawia, czym chce być. Jakby ewolucja próbowała różnych pomysłów, nie przejmując się tym, czy są praktyczne, czy estetyczne. Prototaxites jest jednym z tych pomysłów – śmiałym, dziwnym, niepowtarzalnym. Oczywiście, zawarte w tekście antropomorfizowanie ewolucji (a wiec procesu) jest tylko literackim zabiegiem dla urozmaicenia narracji a nie oddaniem rzeczywistości. A potem, po kilkudziesięciu milionach lat, ten prototaksytowy świat znika. Chyba bez potomków, bez kontynuacji. Jakby był tylko szkicem, próbą, notatką na marginesie historii życia. Zostają po nim skamieniałe fragmenty – przekroje pełne rurek, które bardziej przypominają strukturę grzybni niż cokolwiek roślinnego. I zostaje wyobraźnia, która próbuje odtworzyć ten niezwykły krajobraz: las bez drzew, cień bez liści, kolumny bez architekta. Las prototaksytowy. Pierwszy las, który nie był lasem. I jeden z najpiękniejszych dowodów na to, że procesy ewolucyjne bioróżnorodności ziemskiej biosfery potrafią być bardziej kreatywne i zaskakujące, niż nam się wydaje.

Dewon, około 400 milionów lat temu. Spacerujesz sobie po równinach Laurosji. Zero drzew, żadnej trawy, a tu nagle wyrasta przed Tobą coś wielkiego o kształcie... powiedzmy kaktusa. Ma metr średnicy i prawie 8-9 metrów wysokości. Oto Prototaksyt. Największy organizm jaki można było spotkać na powierzchni ziemskich lądów 410-370 milionów lat temu. Skamieniałości tych organicznych wieżowców znajdujemy od dawna, ale badacze wciąż nie są pewni ich charakteru. Znamy ale ciągle nie rozumiemy. Przez długi czas Prototaksyty traktowano w kategorii gigantycznego pra-grzyba. Argumentem miała być rurkowata budowa wewnętrzna, brak struktur koniecznych do fotosyntezy oraz cudzożywność. Jednak nowa publikacja z "Science Advances" komplikuje ten obraz. Biolodzy z Edynburga przeanalizowali skamieniałość Prototaxites taiti, znalezioną w północno-wschodniej Szkocji. To o tyle istotne, że badacze pracujący przy stanowisku Rhynie Chert, mieli możliwość bezpośredniego porównania zagadkowego organizmu właśnie z dawnymi grzybami, które w podobnym czasie występowały na tym samym obszarze. Więcej danych do porównań i dlatego nowe wnioski, nowe hipotezy. 

Wynik okazał się negatywny. Anatomicznie i chemicznie prototaksyty nie przypominają dewońskich grzybów. Albo więc jest to dziwaczny przykład gatunku, który wyjątkowo nie chce przyznać się do swojego pochodzenia, albo mamy do czynienia z zupełnie inną, nieznaną i już wymarłą gałęzią życia eukariotycznego. Czegoś, co nie było grzybem, rośliną, ani zwierzęciem i nie ma dziś żadnych potomków. A przynajmniej jeszcze nie zidentyfikowaliśmy tych potomków. Jak to pięknie ujęła współautorka publikacji, Laura Cooper: "Prototaksyty stanowią niezależny eksperyment, przeprowadzony przez życie, w celu zbudowania dużych, złożonych organizmów, o czym możemy się dowiedzieć jedynie dzięki wyjątkowo dobrze zachowanym skamieniałościom".

Prototaxites to jeden z najbardziej zagadkowych organizmów paleozoicznych. I nic dziwnego, że fascynuje kogoś, kto lubi pogranicza biologii, historii życia i dziwnych form przejściowych. To klasyczny przykład „paleontologicznej zagadki”, która przez ponad 150 lat była interpretowana na różne sposoby. Od ponad 150 lat nauka zastanawia się, co to właściwie było? Prototaxites żyły w okresie środkowego i późnego dewonu (ok. 420–370 mln lat temu). Występowały na lądach, które dopiero zaczynały się zielenić pierwszymi roślinami lądowymi, zanim pojawiły się duże drzewa i złożone ekosystemy leśne. Najbardziej uderzającą ich cecha to wysokość do 8 metrów, średnica do 1 metra, kształt przypominający pionowy pień lub walec. Choć są i interpretacje, że wcale nie były to pionowe kolumny tylko leżące struktury, czerpiące wodę ze zbiorników dla jeszcze większej siatki komórek czy to grzybowych, czy jeszcze czegoś innego. Po tylu milionach lat trudno zrekonstruować te organizmy (a może holobionty?) na podstawie skamieniałości. W świecie, gdzie najwyższe rośliny miały 1–2 metry, prototaksyty był gigantami.

Co o nich wiemy z budowy odszyfrowanej w skamieniałościach? Przekroje skamieniałości pokazują: sieć rurek o różnej średnicy, brak typowych tkanek roślinnych (brak naczyń, brak liści, brak korzeni), strukturę przypominającą plechę grzybową lub porostową. To właśnie ta nietypowa anatomia sprawiła, że interpretacje były tak rozbieżne. Obraz prototaksytów nie pasuje do znanego nam świata. Tak jak kiedyś fauna ediakarska. Ale lata badań i nowych odkryć pozwoliły nam zrozumieć faunę ediakarska i powiązać z poznanymi już elementami dawnej i współczesnej ziemskiej bioróżnorodności. Może niebawem i tak będzie z tymi tajemniczymi prototaksytami?

Przez lata proponowano różne hipotezy w odniesieniu do protaksytów. Sugerowano, że to gigantyczny glon lub roślina zarodnikowa. W XIX wieku uważano go za przodka iglastych (stąd nazwa Prototaxites – „pierwszy cis”). Ta interpretacja jest dziś odrzucona. To może gigantyczny grzyb? To najbardziej znana hipoteza i ta, która zdobyła najwięcej zwolenników. Argumentami za taką rekonstrukcją są następujące: budowa przypomina strzępki grzybni, brak tkanek przypominających znane struktury roślinne, Na dodatek izotopy węgla wskazują na heterotroficzny tryb życia analizowanego organizmo. A może to gigantyczny porost (symbioza grzyba i glonu)? Hologenom? To hipoteza z lat 2000., oparta na strukturze przypominającej plechę porostową. Zwolennicy argumentują, że porosty dobrze radzą sobie w ubogich, wczesnych ekosystemach lądowych, Być może w sylurze i dewonie mogły tworzyć duże, stabilne lądowe konstrukcje.

To co ważne to to, że najnowsze analizy izotopowe sugerują, że prototaksyty nie były autotrofami. Pobierały materię organiczną z otoczenia, miały zmienny skład izotopowy, typowy dla organizmów saprotroficznych. To mocno wspiera interpretację grzybową.

W dewonie ląd był jeszcze „surowy” - niskie rośliny, brak dużych drzew, cienkie gleby. Prototaksyty mogły pełnić funkcję dominującego destruenta, stabilizatora gleby oraz pioniera kolonizacji lądu. Tu warto wspomnieć o rybikach i pierwszych lądowych stawonogach lądowych. One dopiero się pojawiały na lądzie. I być może dopiero później owady stały się liderem w dekompozycji martwej materii organicznej na lądzie.

Prototaksyty były prawdopodobnie jednym z największych organizmów lądowych swoich czasów. Dewońscy giganci. Wyobraź sobie dewoński brzeg rzeki: niskie rośliny przypominające mchy i ryniofity. Ryniofity, (Rhyniophyta) to pierwotne, pionierskie rośliny lądowe, przodkowie roślin naczyniowych i znanych nam leśnych drzew. Pojawiły się w sylurze a wymarły pod koniec dewonu. A skoro wspominałem już o psylofitach to warto przypomnieć, że współcześnie uważa się psylofity za takson polifiletyczny, obejmujący trzy niespokrewnione bliżej ze sobą gromady: ryniofity, trymerofity i zosterofilofity. W okresie dewonu żyły ryniofity dorastające do pół metra wysokości. Na lądzie brak było zwierząt większych niż 50 cm, a pośród tego wyrastały kilkumetrowe, szare, walcowate kolumny. To musiał być widok bardziej surrealistyczny niż jakikolwiek współczesny las. Ale kiedyś morska fauna ediakarska też nam się wydawała surrealistyczna. Nauką krok po kroku rozjaśnia nam mroki dawnych er i dziwacznej z pozoru bioróżnorodnosci.

Dlaczego prototaksyty tak fascynują? Bo były zbyt duże jak na grzyby, zbyt dziwne jak na rośliny, zbyt regularne jak na przypadkową strukturę. I pojawiły się na Ziemi w momencie, gdy życie dopiero eksperymentuje z formami lądowymi. To idealny przykład, jak procesy ewolucji potrafią tworzyć formy, które nie mieszczą się w naszych współczesnych kategoriach. Podkreślę kolejny raz - na razie nam się nie mieszczą w dotychczasowych kategoriach. Przypomnijmy, bo to ważne. Prototaksyty były pierwszymi olbrzymimi organizmami, które zamieszkiwały powierzchnię lądową Ziemi. Pojawiły się w późnym sylurze i dewonie, około 420–370 milionów lat temu. Organizmy te, znane z kolumnowych skamieniałości, mogły osiągać długość (wysokość?) do 8 m, dominowały we wczesnych ekosystemach lądowych na długo przed pojawieniem się drzew. Prototaksyty były szeroko rozpowszechnione w starożytnych środowiskach lądowych i najprawdopodobniej były zjadane przez ówczesne lądowe stawonogi. Odegrały znaczącą rolę ekologiczną w kluczowej fazie kolonizacji lądu. Jednak mimo ponad 165 lat badań, ich biologiczna tożsamość nadal nie została rozstrzygnięta, a paleontolodzy spierają się, czy były to grzyby, czy też przedstawiciele całkowicie wymarłej linii złożonego, wielokomórkowego życia eukariotycznego.

W nowym badania dr Corentin Loron wraz z zespołem skupili się na Prototaxites taiti, gatunku zachowanym w wyjątkowych trójwymiarowych szczegółach w liczącym 407 milionów lat czercie Rhynie w Aberdeenshire w Szkocji. Jest to jeden z najstarszych znanych do tej pory skamieniałych ekosystemów lądowych. Skamieniałości te odznaczają się ponadto bardzo dobrym stanem zachowania oraz dużą różnorodnością zachowanych tam organizmów. W badaniach tych wykorzystano zupełnie nowatorskie podejście z wykorzystaniem technologii komputerowych bazujących na danych molekularnych dotyczących skamieniałości. Udało się w ten sposób zobaczy to, co do tej pory nie było widoczne. To jeszcze jeden przykład tego, że postęp w nauce następuje także za sprawą nowych metod badawczych. We wspomnianych już badaniach naukowcy zbadali nowy okaz Prototaxites taiti, będący największym znanym okazem gatunku z tego stanowiska. Pozwoliło na szczegółowe porównanie jego cech anatomicznych i molekularnych z grzybami kopalnymi zachowanymi w tej samej skale. Badania mikroskopowe ujawniły złożoną strukturę wewnętrzną, niespotykaną u żadnego znanego grzyba.

Skamieniałość składa się z trzech odrębnych typów rurek, w tym dużych, grubościennych rurek z pierścieniowymi pasmami i gęstymi kulistymi obszarami znanymi jako plamki rdzeniowe. Plamy te składają się ze skomplikowanych, trójwymiarowych sieci połączonych ze sobą rurek, tworząc rozgałęziony wzór, który zdaniem naukowców nie ma sobie równych w biologii grzybów. Wykorzystując spektroskopię w podczerwieni i klasyfikację opartą na uczeniu maszynowym, autorzy porównali odcisk „palca molekularnego” (nawiązanie do terminów znanych z detektywistyki – odcisk palca) prototaksytów z analogicznymi a danymi, dotyczącymi kopalnych grzybów, stawonogów, roślin i bakterii, zachowanych w skamieniałościach z Rhynie. Skamieniałości grzybów z tego stanowiska zachowały charakterystyczne sygnatury chemiczne związane ze ścianami komórkowymi bogatymi w chitynę, ale sygnatury te nie występowały u prototaksytów. To by wykluczało grzybowa przynależność prototaksytów. Zebrane dowody strukturalne, chemiczne i biomarkerowe podważają tezę, że Prototaxites należały do jakiejkolwiek grupy grzybów, w tym do wczesnych krewnych współczesnych grzybów. Prototaksyty wykazują cechy anatomiczne i chemiczne odmienne od grzybów i roślin, a zatem można z dużą dozą pewności przyjąć, że należały do całkowicie wymarłej ewolucyjnie gałęzi życia. Z pewnością były organizmami eukariontycznymi. 

Prototaksyty stanowią zatem niezależny ewolucyjny eksperyment, w wyniku którego życie stworzyło duże, złożone, wielokomórkowe organizmy. Na razie są niewiadomą, tak jak jeszcze do niedawna była fauna ediakarska. Czekamy więc na kolejne odkrycia i być może kolejne zwroty akcji w tej niesamowitej przygodzie poznawania życia na Ziemi. Bo na razie, w tej ponad półtora wiekowej dyskusji były już przodkami cisów, pierwszych roślin, grzybów i porostów.

Niech Czytelnicy wybaczą kilka powtórzeń, które znalazły się w tekście. Ale dyskusje nad prototaksytami trwały ponad półtora wieku! A nowe dane i nowe argumenty pojawiały sie stosunkowo wolno. To zupełnie inny świat niż newsy w mediach społecznościowych. :Liczę, że te cyklicznie nawracające w tekście powtórzenia pozwoliły lepiej zapamiętać istotę niezwykłości tych organizmów. 

Biologia jest tak niesamowicie fascynująca przygodą w nieustannym odkrywaniu i z zaskakującymi zwrotami akcji. Jest jeszcze tyle do odkrycia! I dla Ciebie tez coś zostało. Więc czytaj, powtarzaj, analizuj i szukaj nowych metod badawczych. 

Znacznie bardziej prawdopodobna wizualizacja krajobrazu z prototaksytami z artykułu popularnonaukowego na stronie internetowej.

Czy rzeczywiście zanikają na uczelniach wydziały biologii?

Zdjęcie z muzeum przyrodniczego, kolekcje zwierząt.

 

Kiedy kilkanaście lat temu po raz pierwszy natknąłem się na artykuł, wieszczący schyłek klasycznych wydziałów biologii w Stanach Zjednoczonych, przyjąłem to z niedowierzaniem, ale i z refleksyjnym zainteresowaniem. Oczywiście dotyczyło to znikania nazw wydziałów a nie badań biologicznych i kształcenia w zakresie nauk biologicznych. Czyli dotyczy to bardziej rearanżacji w ramach uczelni niż zaniku samej biologii. Dziś, patrząc na tabliczkę na drzwiach mojego własnego miejsca pracy, widzę napis: „Wydział Biologii i Biotechnologii”. Ta drobna zmiana spójnika jest symbolem dużej transformacji, której jesteśmy uczestnikami i świadkami od kilkudziesięciu lat. Jedyne co pewne to zmiana. Dawniej nie było biologii, była jedynie botanika i zoologia. Dopiero potem dostrzeżono coś bardziej ogólnego czyli biologię, naukę o życiu. Tak więc biologia pojawiła się jako nauka "interdyscyplinarna" (łącząc np. botanikę i zoologię) i kolejna naukowa synteza. Ten proces zapewne trwa, co znajduje swoje odzwierciedlenie w strukturze uczelni.

Piszę o zanikaniu wydziałów biologii, by zrozumieć proces, a nie by się użalać. Wisły kijem się nie zawróci by płynęła w innym kierunku. Na przykład do Krakowa. Musimy jasno sobie powiedzieć: biologia nie znika. Ona zmienia swoją swoje miejsce w systemie nauk nowożytnych i w dydaktyce. Zupełnie tak jak w czasie remontu mieszkania – stare meble nie są wyrzucane na śmietnik, znajdują tylko nowe miejsce w zmienianym układzie pomieszczeń. Czasem po renowacji zmieniają swoje funkcje, ale dalej są użytkowane.

Także w dydaktyce zmiana wynika z przekształceń cywilizacyjnych. Bo jaką pracę może znaleźć biolog? Jako nauczyciel biologii? Ale i tu zachodzą spore zmiany w systemie edukacji i nie wystarczy być samym biologiem, np. ucząc przyrody czy innych przedmiotów przyrodniczych. W parkach narodowych i krajobrazowych jako specjalista biolog środowiskowy? Tak, ale ile miejsc pracy generują te instytucje? Niemniej zapotrzebowanie na kompetencje biologiczne i rozumienie nauk biologicznych jest duże. Tyle tylko, że w coraz bardziej zmieniającym się krajobrazie kulturowym i rynku pracy. Pamiętam czasy, gdy biologia była jednym z kierunków na Wydziale Matematyczno-Przyrodniczym. Kierunki były odzwierciedleniem przedmiotów szkolnych, bo była to Wyższa Szkoła Pedagogiczna w Olsztynie. Po powstaniu Uniwersytetu Warmińsko-Mazurskiego połączono dwa kierunki „biologia” w jeden (biologia z ART i biologia z WSP). Wtedy studentów biologii było wielu, około 150 na jednym roku. Potem Wydział Biologii uruchomił kolejny kierunek – biotechnologia. Był uzupełniający. Ale z biegiem czasu wydział zmienił nazwę na Wydział Biologii i Biotechnologii a liczba studentów biotechnologii jest dużo większa niż tych, studiujących biologię. Pojawił się także kierunek międzywydziałowy – mikrobiologia. Spośród trzech kierunków kształcenie akurat biologia jest najmniej licznym. Dodać warto, że przez kilka lat, wspólnie z Wydziałem Humanistycznym mój wydział prowadził kierunek interdyscyplinarny: dziedzictwo kulturowe i przyrodnicze. Była tam i biologia, choć nie w nazwie kierunku.

Dziś to właśnie „czysta” biologia jest u nas kierunkiem najmniej licznym, niemal elitarnym pod względem liczby studentów, choć paradoksalnie bardzo potrzebnym. Liczba katedr uległa zmniejszeniu lecz wynikało to ze względów organizacyjnych i zmniejszania kosztów administracyjnych. Jednak jako zoolog, patrzę na to zjawisko bez defetyzmu. Moja praca nie ogranicza się już do jednej sali wykładowej. Prowadzę zajęcia dla biologów, biotechnologów, mikrobiologów, a nawet wychodzę poza mury nauk ścisłych i prowadzę swoje ekologiczno-biologiczne zajęcia dla pedagogów na Wydziale Nauk Społecznych oraz dla kierunku „kreowanie trendów” na Wydziale Nauk Ekonomicznych. To dowód na to, że biologia w jakimś sensie rozlała się po uniwersytecie, stała się tkanką łączną dla innych dyscyplin. Znikanie wydziałów w ich tradycyjnej formie to nie anihilacja, lecz przejście w stan interdyscyplinarności. I swoistej rearanżacji samych dyscyplin jak i budowania kierunków kształcenia z nowymi efektami kształcenia i dostosowaniami do rynku pracy.

Pytanie czym jest życie i na czym polega nabiera zupełnie nowego wymiaru w czasach sztucznej inteligencji i wypraw kosmicznych. Jakie jest podobieństwo procesów zachodzących w sieciach neuronowych sztucznej inteligencji do procesów życia biologicznego? Czy zachodzi właśnie na Ziemi nowa symbiogeneza i powstawanie nowego poziomu organizacji? Jakaś Gaja, Noosfera czy różnorodne holotechnobionty? Pytania jak najbardziej aktualne. Biologia to nauka o organizacji (a w zasadzie samoorganizacji).

Nie mogę jednak uciec od gorzkiej refleksji nad losem biologii środowiskowej. Druga połowa XX wieku była złotą erą ekologii. Czuliśmy, że rozumiemy mechanizmy rządzące światem na poziomie ekosystemów. To nauki środowiskowe napędzały zieloną rewolucję i zwiększenie produkcji żywności, opisywały funkcjonowanie ekosystemów i skutki zanieczyszczenia środowiska. Dziś ekologia i zoologia systematyczna bywają spychane do narożnika, uznawane za „niemodne” lub „niedochodowe”. Dominuje paradygmat molekularny i aplikacyjny. Często słyszę szeptane na korytarzach pytania: „Czy w biologii środowiskowej nie odkryto już wszystkiego? Czy to nie czas, by zostawić to hobbystom i wolontariuszom?” To niebezpieczna iluzja. Jeśli zamienimy biologię wyłącznie w naukę o cząsteczkach i procedurach laboratoryjnych, stracimy z oczu organizm jako całość. Kto nauczy kolejne pokolenia rozpoznawania gatunków i rozumienia ich subtelnych powiązań? Sztuczna inteligencja? Czy wiedza o tym, jak funkcjonuje jezioro, ma pozostać jedynie na poziomie podręcznika do szkoły podstawowej? Kto zajmie się opisywaniem zmian biosfery w czasie globalnego ocieplenia klimatu i antropogenicznego zanikania różnorodności biologicznej? Poznać, zrozumieć, przeciwdziałać, to ciągle aktualne i potrzebne.

W środowisku akademickim określa się te zmiany czasem mianem "kryzysu biologii organizmalnej" lub szerzej – restrukturyzacją nauk przyrodniczych. Nie jest to proces nagłego znikania nauki jako takiej, a raczej jej głębokiej transformacji (i czasem marginalizacji klasycznych dyscyplin). Wiele tradycyjnych wydziałów biologii jest dzielonych lub wchłanianych przez jednostki zajmujące się biologią molekularną, genetyką czy biotechnologią. Powodem są pieniądze – badania nad nowymi lekami czy inżynierią genetyczną przyciągają ogromne granty, podczas gdy klasyczna taksonomia czy zoologia często uchodzą za "niedochodowe".

Uniwersytety coraz częściej łączą wydziały biologii z chemią, fizyką lub medycyną, tworząc centra typu Life Sciences. Z perspektywy administracyjnej to oszczędność, ale z perspektywy nauki często oznacza to utratę autonomii biologów i skupienie się wyłącznie na aspektach użytkowych (biomedycznych). Znikają tradycyjne katedry, takie jak botanika czy entomologia. Ich miejsce zajmują programy interdyscyplinarne. Problem polega na tym, że zaczyna brakować specjalistów potrafiących rozpoznać gatunki w terenie, co w dobie kryzysu bioróżnorodności jest paradoksalne. Czy zoologia lub entomologia staną się jedynie dydaktyką a nie programami badawczymi? Czy już opisały różnorodność biologiczną i nie ma w tym zakresie nic do zrobienia? Podobnie było z fizyką pod koniec wieku XIX, gdy ogłoszono, że w fizyce już wszystko odkryto. Niedługo później rozkwitła fizyka kwantowa.

Liczby bywają bardziej bezwzględne. W dobie „grantozy” i parametryzacji nauki, biologia środowiskowa często przegrywa starcie z biologią molekularną już na etapie planowania budżetu. Główne przyczyny tego zjawiska to: finansowanie grantowe, prestiż technologii i reedukacja kosztów. System punktowy i finansowy faworyzuje badania o szybkim przełożeniu na przemysł. Biologia molekularna jest postrzegana jako bardziej nowoczesna niż "tradycyjne" bieganie z siatką na motyle. Utrzymanie zielników, muzeów zoologicznych i infrastruktury terenowej jest droższe niż postawienie kilku sekwenatorów DNA w jednym laboratorium. Dlatego znikają bezpowrotnie cenne kolekcje naukowe botaniczne i zoologiczne. A przecież mógłby to być rezerwuar genów do badań molekularnych. Tym bardziej, że wiele gatunków znika z powierzchni Ziemi.


Tabela. 1. Robocze porównanie finansowania i priorytetów badawczych

Kryterium	Biologia molekularna i biotechnologia	Biologia środowiskowa i zoologia
Potencjał aplikacyjny	Wysoki i szybki. Patenty, nowe leki, technologie CRISPR. Bezpośrednie przełożenie na zysk przemysłowy.	Niski lub długofalowy. Ochrona ekosystemów nie przynosi dywidend w krótkim terminie; to „usługa publiczna”.
Koszt aparatury	Bardzo wysoki. Sekwenatory, wirówki, mikroskopy konfokalne – generują potrzebę stałych, dużych dotacji.	Relatywnie niski. Sprzęt terenowy, lornetki, analiza danych. Paradoksalnie, niskie koszty mogą oznaczać mniejsze granty.
Wskaźnik cytowań (IF)	Wysoki. Czasopisma molekularne mają ogromną cytowalność, co przekłada się na prestiż i punkty dla uczelni.	Specyficzny. Prace taksonomiczne są cytowane dekadami, ale rzadko „wybuchają” cytowaniami w pierwszym roku.
Współpraca z biznesem	Naturalna. Przemysł farmaceutyczny, rolniczy i chemiczny chętnie finansuje laboratoria.	Utrudniona. Finansowanie zależy głównie od funduszy państwowych, NGO i grantów z zakresu ochrony przyrody.

Zjawisko, o którym wspomniałem – spychanie biologii środowiskowej do domeny wolontariatu – jest groźne. Podczas gdy biologia molekularna jest traktowana jako profesjonalny zawód przyszłości, zoologia czy botanika stają się „hobby”. I bardziej rozwijają się w regionalnych towarzystwach naukowych i organizacjach pozarządowych jako citizen science niż w dobrze finansowanych strukturach uniwersyteckich.

Możemy to nazwać paradoksem finansowym ochrony przyrody: wydajemy miliony na sekwencjonowanie genomów rzadkich gatunków (biologia molekularna) a brakuje nam jednak tysięcy na etaty dla specjalistów, którzy wiedzieliby, jak te gatunki chronić w ich naturalnym środowisku (biologia środowiskowa). W rezultacie mamy genialną bibliotekę „kodów życia”, ale nikt już nie wie, jak te książki wyglądają na półce w lesie, jak pachną i jaką rolę pełnią w ekosystemie. Bez profesjonalnych kadr akademickich, wiedza ta zostanie spłycona do amatorskiego przyrodoznawstwa, a uniwersytety stracą status ośrodków opiniotwórczych w kwestiach klimatycznych i bioróżnorodności funkcjonalnej.

Znajdujemy się w punkcie zwrotnym (być może krytycznym). Żyjemy w epoce szóstego wielkiego wymierania gatunków na Ziemi, globalnych zmian klimatu i dramatycznego spadku bioróżnorodności na wszystkich poziomach organizacji. Jak mamy zrozumieć te procesy i im przeciwdziałać, jeśli systematycznie osłabiamy jednostki zajmujące się biologią organizmalną? Laboratoria biotechnologiczne dają nam narzędzia, ale to klasyczna biologia daje nam kontekst. Bez umiejętności „czytania przyrody” w skali makro, będziemy jak genialni lingwiści, którzy potrafią rozebrać zdanie na czynniki pierwsze, ale nie rozumieją sensu czytanej powieści.

Znikające wydziały biologii to wyzwanie do redefinicji naszej roli jako biologów. Musimy walczyć o to, by w nowym, interdyscyplinarnym układzie sił, głos biologa terenowego, zoologa i ekologa brzmiał równie donośnie, co głos inżyniera genetycznego. Bo o ile biotechnologia może nam pomóc przetrwać, to tylko biologia pozwoli nam zrozumieć, co tak naprawdę próbujemy ocalić. Stoimy dziś na rozdrożu, gdzie biologia – nauka o życiu w całym jego bogactwie – ryzykuje utratę swojej tożsamości na rzecz czystej technologii. Proces zanikania klasycznych wydziałów nie jest jedynie zmianą administracyjną, to symptom głębokiego zachwiania równowagi między tym, co potrafimy zmierzyć w probówce, a tym, co musimy zrozumieć w biosferze.

Obecna konfiguracja akademicka, faworyzująca badania molekularne i aplikacyjne, jest zrozumiała z perspektywy rynkowej, ale krótkowzroczna z perspektywy cywilizacyjnej. Mechanizmy finansowania, oparte na szybkim zysku i wysokich wskaźnikach cytowań, stworzyły niebezpieczną lukę kompetencyjną. Jeśli pozwolimy, by biologia środowiskowa stała się jedynie domeną wolontariuszy, stracimy profesjonalne narzędzia do walki z globalnym wymieraniem gatunków i zmianami klimatu. Jak możemy chronić świat, którego nie potrafimy już nazwać ani rozpoznać w jego pełnej złożoności?

Apeluję zatem nie o powrót do przeszłości i zamykanie się w zakurzonych gablotach zoologicznych, lecz o wypracowanie modelu biologii integralnej. Nowoczesny biolog musi być specjalistą dwóch światów: sprawnie operować metodami molekularnymi, ale jednocześnie rozumieć organizm i jego miejsce w ekosystemie. Jeśli się nie da pojedynczo, to można to osiągnąć zespołowo. Kluczem jest wspołpraca.

Uniwersytet nie może być tylko inkubatorem technologii. Powinien pozostać strażnikiem całościowego rozumienia natury. Przywrócenie równowagi w kształceniu to nie kwestia akademickiego sentymentu – to nasz obowiązek wobec przyszłych pokoleń, które będą musiały zarządzać planetą w stanie kryzysu. Musimy kształcić ludzi, którzy nie tylko potrafią sekwencjonować geny, ale wiedzą, dlaczego warto walczyć o przetrwanie gatunku, w którym te geny trwają. Bo ostatecznie, bez biologii środowiskowej, biotechnologia stanie się jedynie zaawansowaną instrukcją obsługi pustego laboratorium.

Niezwykłe ewolucyjne i biologiczne wynalazki żaby Rheobatrachus silus z Australii i projekt Lazarus

Grafika wygenerowana przez AI (Copilot). Jest to więc tylko wyobrażenie żaby gęborodnej.

Biologia jest niezwykle różnorodna. Mnóstwo różnych planów budowy i niezwykłych cyklów życiowych, miliardy różnych przystosować. Jak to spamiętać? Biologia, mimo bogatej faktografii, nie jest nauką pamięciową. Tu też obowiązują uniwersalne prawa przyrody. I to ich zrozumienie jest najważniejsze. Na przykład dwie duże teorie: ewolucji i ekologii, ujawniają sens tak wielkiej różnorodności biologicznej na różnych poziomach organizacji. Wiele razy podejmowany był temat przypadku czy konieczności. I oba elementy w biologii są widoczne. Możemy wskazać bardzo dużo przykładów przypadkowych koincydencji w przebiegu filogenezy, np. zachodzące katastrofy w postaci uderzenia planetoidy. A jednocześnie możemy wskazać wiele przykładów kierunkowego rozwoju. Na przykład konwergencja budowy i dużych nektonicznych zwierząt morskich: rekiny, ichtiozaury, delfiny – mimo różnego pochodzenia osiągnęły podobny kształt i zewnętrzną budowę. To prawa fizyki narzuciły kierunek przypadkowym zmianom i adaptacjom. Podobnie wiele razy niezależnie zwierzęta osiągnęły zdolność lotu. Tak jakby istniała jakaś dolina adaptacji, kierująca tam różnorodne organizmy o ile tylko nisza pozostaje wolna.

Im więcej szukamy i poznajemy, tym więcej dostrzegamy wyjątków. Na przykład szkolny przykład płazów, których stadia młodociane rozwijają się w wodzie (np. kijanki i larwy traszek). Taki cykl życiowy znamy z Europy. Ale poznając ogromy świat przyrody znajdujemy wiele wyjątków. Pozornych. Bo nie wszystkie płazy rozwijają się z wodną kijanką w środowisku poza organizmem matki.

Płazy podawane są za pierwsze kręgowce, które „wyszły” na ląd i przystosowały się przynajmniej do okresowego przebywania poza wodą. Ale nie tylko ryby trzonopłetwe "wyszły na ląd" i dały początek lądowym kręgowcom. Drugim przykładem są ryby dwudyszne (przykładem życia na lądzie a nie filogenezy lądowych kręgowców). A i we współcześnie żyjących rybach znajdziemy przykłady poruszania się po lądzie, np. węgorze. Na dłużej przebywa poza wodą poskoczek mułowy z lasów mangrowych. Innym przykładem jest sumik marmurkowy (Clarias batrachus) znany z "wędrówek" po lądzie. Posiada narząd oddechowy umożliwiający oddychanie powietrzem. Tak więc kilka niezależnych od siebie "wynalazków" ryb do oddychania powietrzem atmosferycznym.

Ale wróćmy do płazów. Płazy wyszły z wody… by do niej szybko powrócić. Oddychanie płucne, wykorzystujące tlen w powietrzu oraz kroczne kończyny służyły pierwszym płazom głównie jako adaptacje do… dyspersji i przemieszczania się po lądzie między izolowanymi zbiornikami wodnymi. Wysychające od czasu do czasu zbiorniki lub te w pełni izolowane wolne były od typowych kręgowcowych mieszkańców wód, jakimi są ryby. Czyli wyjście na ląd jako w pierwszym rzędzie dyspersja i docieranie do zasobnych siedlisk wolnych od drapieżników i konkurentów. Relatywnie małe i izolowane czasowo zbiorniki śródlądowe były atrakcyjne siedliskowo i wolne od konkurentów. Tak ewolucyjnie skolonizowały te zbiorniki owady (i nauczyły się przy okazji fruwać) oraz płazy. Część jednak płazów trwalej skolonizowała suche lądy. Ograniczeniem w cyklu życiowym było uzależnienie rozrodu od środowiska wodnego. I takich procesów uniezależniania się od wody w rozrodzie obserwowaliśmy w filogenezie kilkukrotnie. Wymuszało to m.in. zmianę cyklu życiowego i rezygnację z rozwoju larwalnego (młodzieńczego) w zbiornikach wodnych. Cykl życiowy się uprościł a zbiornik wodny… został zamknięty w jaju (mały, izolowany "zbiornik wodny"). Z czasem ssaki jeszcze bardziej się uniezależniły i przeszły na żyworodność (choć żyworodność występuje także u naszej salamandry plamistej). Już nie jajo rozwijające się poza organizmem, ale pełna „jajożyworodność” (bo taka znana jest u gadów). Owodniowce to grupa kręgowców lądowych (wywodząca się od ziemnowodnych płazów), która wykształciła owodnię – błonę płodową otaczającą zarodek (niejako zamykająca zarodek w małym zbiorniczku wodnym). Ta innowacja biologiczna otworzyła drogę do pełnego uniezależnienia się od wody podczas rozmnażania. Owodniowce (Amniota) to kręgowce, których zarodek rozwija się w jaju lub macicy, otoczony trzema błonami płodowymi: owodnią (amnion) – chroni zarodek przed wysychaniem i urazami, omocznią (allantois) – magazynuje produkty przemiany materii, kosmówką (chorion) – uczestniczy w wymianie gazowej. Do owodniowców należą gady, ptaki oraz ssaki.

Płazy nie tylko jeden raz szukały ewolucyjnego uniezależnienia się od rozrodu w wodzie. Kilka powszechnej znanych przykładów pojawi się na końcu niniejszego tekstu. Na razie chciałbym opisać niezwykły przypadek australijskiego płaza bezogonowego Rheobatrachus silus (możemy roboczo nazwać go żabą). Rheobatrachus silus to żaba, która zamieniła żołądek w kołyskę (ujmując to w dużej przenośni). W świecie płazów, pełnym zadziwiających strategii życia, Rheobatrachus silus zajmuje miejsce absolutnie wyjątkowe. Choć gatunek ten wymarł w latach 80. XX wieku, jego biologia wciąż fascynuje biologów, lekarzy i ekologów. To jeden z najbardziej niezwykłych przykładów ewolucyjnej kreatywności, jaki kiedykolwiek opisano. Na dodatek płaz ten stał sie zaczynem dla niezwykłego projektu naukowego o znamiennej nazwie Lazarus.

Zanim opiszę fenomen naszej bohaterki, przypomnę „standardowy” scenariusz życia płazów. Większość z nich – od naszych rodzimych żab trawnych po rzekotki – prowadzi życie dwuśrodowiskowe, ziemno-wodne. Samica składa jaja w wodzie (stawie, kałuży, wolno płynącym strumieniu). Z jaj wykluwają się kijanki. To małe, wodne organizmy intensywnie się odżywiające, które oddychają skrzelami i poruszają się za pomocą ogona (tak jak ryba). Przeobrażenie czyli metamorfoza zachodzi w czasie opuszczania środowiska wodnego i przejścia do życia na lądzie. W trakcie skomplikowanych przemian hormonalnych kijanka traci ogon, wykształca płuca oraz kończyny, by ostatecznie wyjść na ląd jako dorosły osobnik, oddychający powietrzem atmosferycznym i poruszająca się na czterech kończynach.

Taki cykl życiowy ma jednak pewną wadę: jaja i kijanki, rozwijające się w środowisku wodnym, są narażane na zjadanie przez wodne drapieżniki oraz na wysychanie zbiorników wodnych czy nawet na nagłe zmiany temperatury. Czy można inaczej sobie poradzić niż owodniowce (zamknięcie jaja w otoczce, chroniącej przed wysychaniem)?

Na pierwszy rzut oka Rheobatrachus silus (żaba żołądkorodna, żaba gęborodna) nie wyróżniała się szczególnie: niewielka, brunatna, zamieszkująca chłodne, wilgotne strumienie i lasy deszczowe południowego Queensland. Jednak jej cykl życiowy był tak niezwykły, że przez lata uważano go za biologiczną anomalię. Jak większość żab gatunek ten rozmnażał się poprzez zapłodnienie zewnętrzne. Samiec obejmował samicę w ampleksusie, a jaja były zapładniane w wodzie. I tu kończyły się podobieństwa do innych płazów.

Po zapłodnieniu jaj przez samca, samica połykała je. W tym momencie działo się coś, co z punktu widzenia fizjologii znacząco odbiega od powszechnych schematów. Normalnie żołądek to środowisko skrajnie wrogie – wypełnione kwasem solnym (HCl) i enzymami, które rozkładają białka. Służy do trawienia połkniętych zwierząt (bo płazy są drapieżne). Jak to się dzieje, że żaba żołądkorodna nie trawi własnych, połkniętych jaj a potem rozwijających się zarodków? Rozwijające się jaja, a później kijanki, wydzielały prostaglandyny (hormony). Te związki chemiczne wysyłały sygnał do żołądka matki: „Przestań produkować kwas!”. Takie nietypowe rozwiązanie wymusza długotrwały post i korzystanie przez matkę z wcześniej zmagazynowanych zasobów pokarmowych. Przez około 6-7 tygodni inkubacji samica całkowicie przestawała jeść. Jej żołądek przestał pełnić funkcję trawienną, stając się bezpiecznym, ciepłym inkubatorem. Niejako na nowo wynalezioną niby-owodnię

W miarę jak kijanki rosły, żołądek samicy powiększał się do nieprawdopodobnych rozmiarów. Pod koniec procesu wypełniał on niemal całą jamę ciała, spychając inne narządy na bok i uciskając płuca. Samica musiała wtedy polegać niemal wyłącznie na wymianie gazowej przez skórę. Na koniec tej dziwnej „ciąży” samica szeroko otwierała pysk, a z jej wnętrza wyskakiwały w pełni uformowane, miniaturowe żabki. Gdy młode osiągały stadium miniaturowych żab, samica regurgitowała je, a one opuszczały jej ciało przez pysk. To jedyny znany przypadek u kręgowców, w którym cały rozwój odbywa się w żołądku, a poród następuje przez jamę ustną. Dlaczego piszę w czasie przeszłym o żabie gęborodnej? Bo gatunek ten najpewniej już wyginął.

Dlaczego przypadek Rheobatrachus jest tak ważny dla biologów? Ponieważ stanowi dowód na to, że wyjście kręgowców na ląd nie było jednorazowym aktem, który zakończył się miliony lat temu. To trwający proces, a ewolucja ciągle „szuka” nowych sposobów na całkowite uniezależnienie się od wody. U żab żołądkorodnych widzimy próbę ominięcia niebezpiecznego stadium wolnożyjącej kijanki. Zamiast zostawiać dzieci w niebezpiecznym strumieniu, matka zamieniła się w mobilny, lądowy inkubator. Choć gatunek ten uznaje się dziś za wymarły (prawdopodobnie przez grzyba Batrachochytrium dendrobatidis), pozostaje on dla nas lekcją, że życie potrafi zaadaptować nawet najbardziej nieoczywiste narządy do nowych funkcji zyciowych.

Płazy znane są z różnorodności strategii rozrodczych: od noszenia jaj na plecach po inkubację w workach skórnych. Jednak Rheobatrachus silus wyróżnia się na kilka sposobów. Żaden inny płaz nie wykorzystuje żołądka jako miejsca rozwoju potomstwa, żaden inny kręgowiec nie potrafi czasowo wyłączyć trawienia na taką skalę oraz żaden inny gatunek nie rodzi młodych przez pysk po pełnym rozwoju larwalnym.

Na koniec warto wspomnieć o innych gatunkach płazów, które rozmnażają się przynajmniej częściowo poza typowymi zbiornikami wodnymi.

1. Alytes obstetricans – pętówka babienica. Samiec owija jaja wokół tylnych nóg i nosi je aż do wyklucia. Wylęg jaj następuje w wodzie. Nazwa pętówka pochodzi stąd, że samiec, opiekując się potomstwem, owija dookoła tylnych nóg złożony przez samicę skrzek, który ma postać sznura. W okresie opieki nad potomstwem samiec jest więc jakby „spętany”.

2. Rhinoderma darwinii – gardłoród Darwina. Samiec połyka kijanki i inkubuje je w workach głosowych (ale nie w żołądku!). Samica składa kilka dużych jaj a samiec je połyka. Jaja (z reguły dwa) umieszczane są w workach rezonacyjnych. Tam wykluwają się i przechodzą metamorfozę kijanki, a schronienie opuszczają mierzące prawie centymetr żabki. Podobieństwem do australijskiej żaby żołądkorodnej jest to, że gardłoród Darwina też żyje w wodach płynących. Tak więc sposób wychowu potomstwa stanowi przystosowanie do skrajnego dla płazów środowiska. Kijanki nie miałyby szans rozwoju w szybko płynącej wodzie. Może więc oba gatunki płazów ze swą niezwykłą strategią rozrodczą to przystosowanie do życia w wodach bieżących a nie środowiska lądowego jako takiego?

3. Pipa pipa – grzbietoród amerykański, żaba szponiasta. Samica nosi jaja w zagłębieniach skóry na grzbiecie. Samica umieszcza zapłodnione jaja na swoim grzbiecie. Nabrzmiała skóra, bogata w naczynia krwionośne, tworzy wokół przyklejonych jaj specjalne jamki. Już po 10 dniach po jajach nie ma śladu bo skóra całkowicie je obrasta. Rozwój jaj jest długi, w międzyczasie rozwijają się kijanki, które jednak nadal żyją w skórze samicy. Wreszcie po 3-4 miesiącach młode, świeżo przeobrażone grzbietorody opuszczają jamki w skórze samicy i rozpoczynają samodzielne życie. Wkrótce samica przechodzi wylinkę i jej skóra znów staje się gładka.

4. Eleutherodactylus coqui – żaba coqui. Żaby coqui należą do rodzaju płazów bezogoniastych, które nie posiadają stadium kijanki i dlatego nie wymagają zbiornika wodnego do rozmnażania. Samica składa jaja na wilgotnym mchu lub ściółce, albo wewnątrz zwiniętego lub złożonego liścia, a jajami opiekuje się samiec, który utrzymuje je w wilgoci aż do wyklucia. Wylęgają się od razu małe żabki

5. Hemiphractus fasciatus – żaba drzewna pręgowana lub ropucha hełmiasta (bogactwo płazów bezogoniastych jest ogromne i brakuje nam polskich odpowiedników, stąd wszystkie nazywamy żabami, ropuchami, rzekotkami). Samica tego płaza nosi jaja w kapsule skórnej na grzbiecie aż do wyklucia się. Rozwój jest prosty, a młode osobniki wyłaniają się jako w pełni rozwinięte żabki.

6. Drzewołazy (Dendrobatidae). Słynne kolorowe żaby z lasów tropikalnych unikają dużych zbiorników wodnych (pełnych drapieżników), wybierają mikro-akweny. Samica składa jaja w wilgotnym miejscu na lądzie. Gdy wyklują się kijanki, rodzic (często samiec) pozwala im wejść na swój grzbiet. Specjalny śluz sprawia, że młode trzymają się mocno jak w plecaku. Rodzic transportuje je wysoko w korony drzew, gdzie w kątach liści roślin (np. bromelii) gromadzi się woda deszczowa. Każda kijanka dostaje własny „basen”. Takie zbiorniczki roślinne nazywamy fytotelmami. Korzystają z nich także różne owady o wodnych stadium rozwojowym. Ponieważ w takiej małej roślinnej „kałuży” (fytotelmie) zazwyczaj nie ma jedzenia (lub jest bardzo mało), samica regularnie odwiedza swoje dzieci i składa im do wody niezapłodnione jaja, które służą kijankom za wysokobiałkowy pokarm. Taki analog ssaczego mleka do karmienia młodych. 

Z punktu widzenia biologii, każda z tych strategii to inwestycja typu "jakość ponad ilość" (w ekologii używa sie terminów strategia K i r lub oportuniści i specjalisci). Klasyczne żaby składają tysiące jaj, licząc na to, że przeżyje chociaż kilka. Płazy takie jak Pipa pipa czy żaby Darwina składają ich znacznie mniej, ale dzięki opiece nad potomstwem zwiększają szansę każdego osobnika na przetrwanie. Podobnie jest z owodniowcami, gady i ptaki składają zazwyczaj niewiele jaj. A u ssaków jednorazowa ciąża obejmuje zazwyczaj najwyżej kilka płodów.

Ląd był dla płazów wyzwaniem, które wymusiło na nich stanie się troskliwymi rodzicami. A ewolucyjnie zaowocowało to znacznie liczniejszymi lądowymi gatunkami gadów, ptaków i płazów. Co nie przekreśliło kolejnych prób uniezależniania się od środowiska wodnego w rozwoju osobniczym.

Historia Rheobatrachus silus to nie tylko opowieść o niezwykłej biologii. To także przypomnienie, jak łatwo można utracić unikatowe linie ewolucyjne. Każdy gatunek płaza, który znika, zabiera ze sobą niepowtarzalny zestaw adaptacji – często takich, których nie potrafimy nawet w pełni zrozumieć.

Jak już wspomniałem Rheobatrachus silus, to płaz, który najprawdopodobniej wyginął z powodu chorobotwórczego grzyba. Ta sama przyczyna zagraża i płazom w wielu innych miejscach świata. Pora więc przejść do niezwykłego projektu badawczego o jakże znamiennej nazwie. Projekt Lazarus (nazwany na cześć biblijnego Łazarza) to jedna z najbardziej ambitnych prób tzw. de-extinction, czyli „wskrzeszenia” wymarłego gatunku. Zespół naukowców pod kierunkiem profesora Mike'a Archera z University of New South Wales w Australii próbuje przywrócić przyrodzie i ludzkości utracone dziedzictwo różnorodności biologicznej.

Kluczem do całego projektu był przypadek i dalekowzroczność biologa Mike'a Tylera. Zanim Rheobatrachus silus ostatecznie wyginęła w latach 80., Tyler zamroził tkanki kilku osobników w temperaturze -196°C. Choć komórki były martwe, ich DNA przetrwało w stanie nienaruszonym przez ponad 30 lat. Naukowcy nie posiadają żywych plemników ani jajeczek żaby żołądkorodnej, więc muszą posłużyć się techniką, która dała nam owieczkę Dolly. Proces wygląda następująco. Naukowcy biorą jaja od żyjącego, dalekiego krewnego, np. żaby z gatunku Mixophyes fasciolatus (żaba wielka). Z jaja tejże żaby usuwa się jego własne jądro komórkowe (czyli usuwa się „oprogramowanie” żyjącego gatunku). Do tak przygotowanego pustego jaja wstrzykuje się jądro komórkowe pobrane z rozmrożonej tkanki wymarłej Rheobatrachus silus. Po setkach prób, w 2013 roku zespół ogłosił sukces: jajo zaczęło się dzielić! Powstał embrion, który zawierał genetyczne DNA wyłącznie wymarłej żaby. Naukowcy obserwowali pod mikroskopem, jak formuje się blastula. To był pierwszy raz w historii, kiedy udało się zmusić martwe DNA wymarłego gatunku do ponownej aktywności i podziałów komórkowych.

Mimo że udało się stworzyć embriony, żaden z nich nie dotrwał do stadium kijanki. Proces zatrzymuje się na wczesnym etapie rozwoju zarodkowego. Dlaczego? Jajo żaby-gospodarza (cytoplazma i mitochondria) może nie „rozumieć” wszystkich instrukcji przesyłanych przez DNA wymarłej żaby. To zwykła niekompatybilność materiału genetycznego z jądra z zawartością cytoplazmy i mitochondriów „dawcy”. Ponadto nawet w zamrażarce DNA z czasem ulega drobnej fragmentacji, co może blokować krytyczne etapy rozwoju.

Projekt Lazarus budzi kontrowersje, ale naukowcy argumentują, że mamy wobec tej żaby dług moralny. To człowiek (poprzez zawleczenie chorobotwórczego grzyba i niszczenie siedlisk) doprowadził do jej wyginięcia. Jeśli uda się wskrzesić Rheobatrachus silus, zyskamy nie tylko unikalne zwierzę, ale też zrozumiemy, jak żaba wyłącza kwas żołądkowy, mogłoby zrewolucjonizować leczenie wrzodów u ludzi. Ponadto technikę tę można by stosować do ratowania gatunków, które są na krawędzi wymarcia dziś, mając jeszcze "świeży" materiał genetyczny.

Projekt Lazarus trwa nadal i z każdą próbą naukowcy są o krok bliżej momentu, w którym z ust matki-zastępczej wyskoczy pierwsza od lat żabka żołądkorodna. Trzeba także zaprojektować taki inkubator, naśladujący żołądek żaby Rheobatrachus silus. Czy na płazach się skończy?

Grafika z publikacji. Też jak widać generowana przez AI lub malowana przez człowieka. Pierwszą nierealnością jest stanie na wodzie (lustracja z prawej), drugą zjadanie zapłodnionych jaj (jest ich zbyt dużo i część odpływa wraz z nurtem rzeki). Autor grafiki - Christophe Avon. Jest to współczesna rekonstrukcja oparta na starszych danych naukowych.