Mitu miljonit liiki?
Minu töö Gunung Mulus andis tillukese osa, et vastata ühele kõige põhilisemale elurikkusega seotud küsimusele: kui palju leidub meie planeedil looma-, taime- ja seeneliike? Paljudele lugejatele on ehk üllatus, et me ei tea seda vastust kuigi hästi. Meil on pelgalt ligikaudsed hinnangud. Aga enne kui nende juurde tulla, küsigem üks pealtnäha lihtne küsimus: mis on liik? Vastus on taas üllatus: bioloogid pole suutnud ammendavat määratlust esitada. Põhjus ei ole selles, et nad poleks proovinud või et nad oleksid ebakompetentsed – liigi mõiste üle on juba pikka aega tuliselt vaieldud. Põhjus, miks ei ole sellele küsimusele lihtsat vastust, on evolutsioon: liigid arenevad ja muutuvad pidevalt ning peale selle põlvnevad kõik elusolendid ühisest eellasest. Nii et kui meil oleksid täielikud andmed iga elusolendi kohta, kes on iial meie planeedil elanud, saaksime kokku panna tohutu suure sugupuu, mis ulatuks tuhandete aastate taha. Ja kui me seda sugupuud uuriksime, ei suudaks me kuidagi öelda, kus üks liik lõpeb ja uus liik algab, isegi kui eellased näeksid selle sama haru tänapäevaste esindajatega võrreldes küllaltki teistsugused välja. Mõningad erandid siiski on: näiteks mõnes taimerühmas võib uus liik tekkida hetkega, kui kahe olemasoleva liigi indiviidid ristuvad ja moodustub hübriid, millel säilivad mõlema vanema kõik kromosoomid – see mitmekordse kromosoomistikuga ehk polüploidne indiviid moodustabki ühe põlvkonnavahetusega uue liigi. Ent kui mõtleme kõikidele praegusaegsetele liikidele üldiselt, ei ole üllatav, kui erineval määral liigid üksteisest erinevad ja et kohati on keeruline määrata, kas mõni teatud piirkonna populatsioon kvalifitseerub iseseisvaks liigiks. Evolutsiooni kulgemisele mõeldes ei tohiks meid üllatada, et eri liigid on distinktseteks liikideks saamise teel väga erinevates arengujärkudes. Põhjalikumalt käsitlen liikide arengut 2. peatükis, kuid mõelgem siinkohal praktilistele probleemidele.
Liikide eristamisel ja nimetamisel on raskustest hoolimata bioloogias ja kõigis selle rakendustes fundamentaalne tähtsus. Sestap on nende küsimustega tegelemiseks lausa eraldiseisev teadusharu: taksonoomia. Kui me käsitleksime elurikkust ühe suure ja vormitu elusolendite puntrana, ei saaks me vastuseid otsida enamikule meid huvitavatele küsimustele. Me eristame liike ka igapäevaelus, kuigi siinses kontekstis pole see argument kuigi oluline. Mõelge näiteks teile tuttavatele suurtele imetajatele. Me teame nende liiginimesid, oskame liike üksteisest eristada ja teame üht-teist ka nende bioloogia kohta, mis mõjutab seda, kuidas me vastavatest liikidest mõtleme. Me suudame neist liikidest rääkida teiste inimestega, kuna nemadki eristavad suuri imetajaid samamoodi, lähtudes nende väljanägemisest. Elukutselised bioloogid tuginevad samamoodi elusolendite väljanägemisele, mida nimetatakse fenotüübiks ja mis korreleerub enamasti liikide olemuse kõige olulisemaga – genotüübi ehk sellega, milliseid geene vastav isend kannab. Põhiline kriteerium, mille abil eristada suguliselt sigivaid liike, on see, kas meid huvitavad isendid ristuvad üksteisega looduses vabalt või mitte; kui jah, ning nad saavad seejuures ka elujõulisi järglasi, siis kuuluvad nad bioloogilise liigi mõiste kohaselt samasse liiki; kui ei, siis kuuluvad nad eri liikidesse. Olukorra muudab keerulisemaks muu hulgas see, et isegi kui mõned isendid kuuluvad ilmselgelt eri liikidesse, on nad võimelised andma ristudes elujõulisi järglasi ja sel moel kandma geneetilist materjali ühelt liigilt teisele. Nõnda juhtus ligikaudu 50 000 aastat tagasi ka neandertallaste ja meie endi liigiga. Sedasorti liikide ristumine ehk hübriidumine toimub enamasti siis, kui liigid on veel noored ja pole ühisest eellasest põlvnemise järel jõudnud geneetiliselt väga suurel määral eristuda. Kui hübriidumine on väga tavaline, võivad näiteks liigid, mis on levikumuutuste tagajärjel sattunud asustama samu paiku, sulanduda aja jooksul üheks liigiks. Aga kui hübriidumist tuleb ette harva, näiteks seepärast, et liikide erinev ökoloogia ei võimalda neil ristuda, jäävad need liigid eraldiseisvateks ka siis, kui nad asustatakse samasse paika. Kusjuures aja jooksul muutuvad nad tõenäoliselt veelgi erinevamateks. Vähene hübriidumine võib evolutsioonilisi muutusi suisa kiirendada, sest see lisab aja jooksul geneetilist varieeruvust, mis on loodusliku valiku toormaterjal (vaata 2. peatükki).
Imetajate, lindude, kalade ja teiste selgroogsete loomade, mardikate ja paljude teiste putukate ning enamiku taimede liike saab välimuse põhjal väga hästi eristada. Kuid üldiselt on nii, et mida väiksem elusolend, seda lihtsam on ta kehaehitus ja seda vähem on ka silmaga nähtavaid tunnuseid, mille põhjal liike eristada. Võtkem näiteks nematoodid ehk ümarussid, keda leidub ohtralt kõikides ökosüsteemides: järvedes, meredes ja maismaal, polaaraladel ja troopikas, parasiteerimas taimedel ja loomadel. Enamik ümarusse on mikroskoopilised ja neil pole eriti ka väliseid tunnuseid, mille põhjal liike eristada. Seni on kirjeldatud üle 20 000 nematoodiliigi, kuid teadlased usuvad, et neid võib olla miljon. Vaevalt suudetaks kogu ümarusside liigirikkus välja selgitada, kui tugineda üksnes välistele tunnustele, eriti seepärast, et inimestena oleme harjunud väliste tunnustena käsitlema üksnes väljanägemist, samal ajal kui teistele elusolenditele on olulised ka haistmise, kuulmise ja muude meelte abil hoomatavad tunnused. Õnneks on kõikidel elusolenditel alates bakteritest kuni primaatideni üks omadus, mille põhjal on võimalik väga tõhusalt liike eristada. Nimelt tohutult pikk makromolekul nimega DNA (desoksüribonukleiinhape), millesse on kodeeritud kogu geneetiline info, mis on iga elusolendi kujunemise ja funktsioneerimise alus. Teadlased suudavad lugeda kõiki neid miljoneid nukleotiidideks nimetatavaid tähti, mille ahelatest DNA koosneb. Seega pole praktilisi piiranguid, kuidas DNA põhjal entiteete (näiteks liike) üksteisest eristada – olgu neid kui palju tahes –, kui nendes täheridades leidub erinevusi. Ja neid leidub alati, olgugi et DNA ahelad koosnevad üksnes neljast eri tähest. Rakkude paljunemise käigus DNA replitseeritakse ja kui selles protsessis tekib mõni viga (mutatsioon) ning üks täht asendub teisega, siis kandub see muteerunud koht edasi ka järglastele. Mõned mutatsioonid on äärmiselt kahjulikud ning looduslik valik praagib need kiiresti välja, ent teised ei muuda elusolendi heaolu ja paljunemist peaaegu üldse. Pika aja vältel kogunevad sugupuu eri harudesse erinevad mutatsioonid ehk teisisõnu muutuvad eri harud süstemaatiliselt erinevamaks. Samasse bioloogilisse liiki kuuluvatel isenditel on paljuski sarnane geneetiline taust, kuna nad ristuvad eelkõige omavahel. Seega ei saa neid isendeid jaotada geneetilise info põhjal selgelt eristuvatesse rühmadesse. Samal ajal jagunevad eri liikidesse kuuluvad isendid selgelt eri rühmadesse, sest nad ei kipu omavahel ristuma, mistõttu sisaldab nende geneetiline info pika aja jooksul kogunenud eriomaseid mutatsioone. Kui liik kohastub keskkonnaga, mõjutab looduslik valik mõnd DNA juppi (geeni) rohkem, samal ajal kui teised DNA jupid on välismõjude suhtes enam-vähem neutraalsed. Kuigi aja jooksul muutuvad ka viimati mainitud jupid, kuhjuvad uued mutatsioonid seal juhuslikult ja neid protsesse looduslik valik ei mõjuta. See sobib teadlastele väga hästi, sest sääraste mutatsioonide kuhjumise määr on suhteliselt konstantne, nii et mida rohkem isendid üksteisest neutraalse DNA seisukohast erinevad, seda rohkem aega on möödunud nende ühisest eellasest –