Fantastyczna Piątka, czyli jak budować wiedzę o stanie Przyrody

Widziane z morza

Dziś nawet wykształcony „fizyk” nie może powiedzieć, że rozumie to wszystko, co mieści się w pojęciu „fizyka”. Tymczasem, w porównaniu z biologią, fizyka jest prosta, bo ilość „stopni swobody” możliwych interakcji między żywymi strukturami, począwszy od białek w komórce do zbiorowisk organizmów jest niemożliwa do objęcia rozumem.

Zapotrzebowanie na praktyczne odpowiedzi dla społeczeństw zaniepokojonych stanem biosfery rosło szybko po 1964 r. (apel U’Thanta o globalną ochronę przyrody) i oczywiście zwrócono się najpierw do tych co znają się na zwierzętach i roślinach – biologów systematycznych (taksonomów). Ku rozczarowaniu publiczności okazali się beznadziejnymi ekspertami w zakresie odpowiedzi na pytanie: „jaki jest stan środowiska?”. Dlatego, że to naukowcy o wąskiej specjalności, którą buduje się tylko przez wiele lat praktyki, pracuje się bardzo powoli, i w końcu, jest się ekspertem od jednej rodziny chrząszczy czy skorupiaków. Najpierw na pomoc przyszli chemicy – stwierdzono, że badania biologiczne są zbyt pracochłonne, a analiza chemiczna w wynalezionych wówczas analizatorach pozwoli na szybką ocenę stanu środowiska. Wskaźniki chemiczne szybko weszły do prawodawstwa i wiele z nich obowiązuje do dziś – np. w zakresie oceny czystości wody. Malkontenci zauważyli jednak, że wskaźniki chemiczne mają się nijak do zachowania biosfery – czasem gatunki układają się według „chemii”, ale najczęściej wcale nie. Wąskim gardłem stała się sprawa identyfikacji gatunku, ponieważ bardzo podobne do siebie gatunki różnie reagują na fizyko-chemiczny stan środowiska. Niebawem na pomoc przybyła biologia molekularna – genetycy, którzy w ostatnim dziesięcioleciu dorobili się przełomowych odkryć i technologii badawczej. Ogłoszono koniec dawnych kłopotów, nie trzeba posyłać próbki organizmów do eksperta w muzeum, żeby uzyskać odpowiedź, „co to za gatunek”. W ratowanie naszej wiedzy o stanie środowiska włączyły się takie sławy jak Craig Venter, który ogłosił, że z pomocą nowych technik w ciągu kilku lat oceni, jaki jest stan różnorodności biologicznej planety. Rozpoczął od wyprawy na Morze Sargassowe, gdzie z kilku litrów wody odfiltrował i zanalizował DNA, kilkunastu tysięcy „obiektów”. Kłopot w tym, że nie wiadomo czego – istniejących realnie gatunków, szczątków nieżywych organizmów, niezwiązanych z niczym fragmentów DNA…? Do interpretacji tego rodzaju danych potrzebna jest biblioteka genomów – czyli danych o DNA znanych już, i opisanych przez mikroskopowych biologów stworzeń. Jakość uzyskanej informacji można porównać z krytykiem literackim, który o nowej książce może powiedzieć tylko ile ma znaków w druku, jak często występuje litera „a” albo „r”, w jakie układają się sekwencje, oraz rozpoznać jak często pojawiły się już znane słowa takie, jak: „karteczka” albo „helmet”.

Entuzjazm dla nowej techniki nie gaśnie, czego dowodem jest bardzo medialnie rozpropagowana ekspedycja francuskiego jachtu „TARA” wokół globu, która ogłosiła, że zbadała różnorodność oceanicznego planktonu metodami genomiki. Ponieważ problem „co właściwie dzieje się z biosferą” jest dalej nierozwiązany, na pomoc przyszła nowa dziedzina wiedzy, analitycy tzw. „Big Data”. Nowe programy komputerowe i powstające dostępne publicznie banki danych wreszcie pozwoliły na gromadzenie, nie jednostkowych obserwacji, ale danych idących w setki tysięcy i miliony z równie wielu miejsc na globie. Specjaliści od big data – matematycy (statystycy) i informatycy wykonali fantastyczną pracę – powiązali informacje geograficzne z danymi o organizmach, wrzucili do baz danych o środowisku chemię, genetykę, fizykę i co kto sobie tylko życzy. Od kilku lat jesteśmy zasypywani efektami ich pracy, które czytane nieuważnie wprowadzają więcej chaosu niż zrozumienia. Te wszystkie prognozy, że za dekadę wymrze połowa istniejących gatunków na planecie albo że za kilka lat nie będzie już w morzach dużych ryb to wszystko robota statystyków, którzy, podobnie jak genetycy czy chemicy nie widzieli na własne oczy tego co badają, i nie odróżniliby jednej sikorki od drugiej, nawet martwej na stole.

Nie piszę tego, żeby dyskredytować pracę wymienionych powyżej specjalistów – ich osiągnięcia są fantastyczne, metody znakomite, niesłychanie potrzebne, ale jeżeli mają służyć naszej wiedzy o otaczającym świecie, muszą dogadać się z kimś, kto w tym świecie jest zorientowany. Z biologiem terenowym, który leży w trzcinach pół dnia, żeby zobaczyć o jakiej porze zimorodek przynosi pokarm do gniazda, z gościem od mrówek, który rozumie jak funkcjonuje kolonia społecznych owadów etc.

Na razie mamy ogromny deficyt wiedzy o Przyrodzie i chcemy wyciągać ostateczne wnioski z pośrednich i niepełnych informacji. Potrzebujemy pracującej zgodnie i wspólne Fantastycznej Piątki: • Analityka Środowiska (chemika, fizyka), który wyjaśni fizyczne granice i ich zmienność, • Genetyka, który oceni prawdziwą różnorodność Życia i przyklei ostateczną etykietkę identyfikacyjną, • Biologa terenowego, który rozumie zmienność gatunków w środowisku, ich funkcjonowanie, • Biologa systematycznego, który zidentyfikuje gatunek, wykaże jego ewolucyjne ułożenie i zmienność, • Statystyka, który potrafi pokazać tendencje i związki pomiędzy zjawiskami zebranymi z ogromnej liczbie obserwacji.

Obywatelowi, zatroskanemu stanem planety potrzebna jest świadomość, że świat żywy jest bardzo złożony i jednoosobowo nie da się go objaśnić. Trzeba jeszcze dodać kogoś od mediów, kto przekaże w zrozumiały sposób informację, oraz działacza NGO, który zaangażuje się, by wiedza o Przyrodzie nie pozostała tylko gazetową ciekawostką.

Prof. Jan Marcin Węsławski