Pippuriperhonen (Biston botularia ) on Geometridae-heimon huomaamaton jäsen, yöllä lentävä laji, jonka uskotaan viettävän päivänsä lepäämällä naamioituneena puiden rungoilla kasvavien jäkälien seassa. Perhosen vallitsevalla muodolla on valkoiset siivet, joissa on mustia pilkkuja tai heikkoja mustia viivoja, jotka sulautuvat täydellisesti puun kuoriympäristöönsä. Harvinaisempi muunnos, carbonaria, on mustasiipinen koiperhonen, jonka lisääntynyt melaniinipitoisuus (musta pigmentti) aiheuttaa värimuutoksen. Pippurikoi on tullut merkittävään rooliin kahdessa tärkeässä tieteellisessä tarinassa.
Vuonna 1859 brittiläinen luonnontieteilijä Charles Darwin esitti evoluutioteorian kirjassaan Lajien synty. Hän perusti teoriansa kolmeen havaintoon, joita hän teki kerätessään tietoja kasveista ja eläimistä viisi vuotta kestäneen maailmanympärimatkansa aikana tutkimusalus Beaglella: elävät olennot vaihtelevat, ne voivat siirtää ominaispiirteitään ja ne käyvät eloonjäämiskamppailua, joka suosii geneettisiä mutaatioita, jotka sopeutuvat paremmin ympäristöönsä.
Fossiilitietueet ovat kutkuttavan täynnä sellaisia, jotka näyttäisivät olevan asteittaisia muutoksia mineralisoituneesta luurangosta seuraavaan, ja ne kartoittavat lajien evoluutiota. Darwinin teorian ainoa ongelma oli se, että luonnonvalinnasta ei ollut todisteita. Sitten 1800-luvun puolivälissä tapahtui ilmiö, joka näytti kiistatta todistavan luonnonvalinnan. Pieni perhonen, jota kutsutaan yleisesti pippuriperhoseksi ja joka on yleinen brittiläisissä metsissä, muuttui dramaattisesti väriltään saasteiden aiheuttaman pimenevän taivaan myötä. Kun teollinen vallankumous eteni Britanniassa ja peitti kaupungit ja maaseudun noella, mustutti puiden rungot ja tappoi jäkälät, koiperhosen melanic- eli musta laji lisääntyi ja alkuperäinen pippurinen laji lähes hävisi. Valokuvat kahdesta perhostyypistä nokisen ja puhtaan puun kuorella olivat dramaattinen todiste naamioitumisen voimasta, ja kokeet osoittivat selvästi, että linnut saalistivat naamioitumattomia perhosia, kun niille annettiin mahdollisuus valita. Teollinen melanismi oli nimi, joka annettiin tälle esimerkille evolutiivisesta sopeutumisesta savuiseen ilmaan.
Oxfordin yliopiston biologi H. B. D. Kettlewell kasvatti 1950-luvulla laboratoriossa pippuriperhosia ja vapautti lähes tuhat yksilöä saastuneisiin ja saastumattomiin metsiin. Kun koiperhosia pyydystettiin uudelleen useita öitä myöhemmin, havaittiin selvä korrelaatio: pimeässä metsässä oli enemmän mustia koiperhosia ja puhtaassa metsässä enemmän valkoisia. Kettlewell vapautti lisäksi satoja yöperhosia tummien ja vaaleiden puiden kuoreen aamuyöllä ja kuvasi lintuja, jotka söivät silmiinpistävämpiä lajeja. Hän päätteli: ”Luonnollisen valinnan vaikutuksia teolliseen melanismiin krypsiä (naamioitumista) varten tällaisilla alueilla ei voida enää kiistää. Linnut toimivat valintatekijöinä, kuten evoluutioteoriassa esitetään. Jos Darwin olisi havainnut teollista melanismia, hän olisi nähnyt evoluution tapahtuvan tuhansien vuosien sijasta tuhansissa päivissä.” (Holdrege 1999, s. 66) 1970-luvulle tultaessa, kun puhtaamman ilman aikaansaamiseksi annettiin lainsäädäntöä, tummien koiperhosten populaatio väheni ja vaaleat koiperhoset tekivät dramaattisen paluun. Tämä näytti olevan todiste luonnonvalinnasta.
Niin ikään 1970-luvulla brittiläinen biologi Cyril Clarke esitteli yllättäviä todisteita, jotka kyseenalaistivat osan aiemmista pippuriperhosta koskevista tutkimuksista. Kahdenkymmenenviiden vuoden aikana, jolloin hän oli tutkinut pippurikoiraa, Clarke löysi päivänvalossa vain kaksi. Pippurikoiraa on tunnetusti vaikea paikantaa, eikä kukaan itse asiassa tiedä, missä se elää päivällä, mutta se ei ainakaan ole puiden alarungoilla. Pippurikoira on yöeläin, ja sen tärkeimmät saalistajat ovat lepakot. Kaikki kokeissa käytetyt pippuriperhoset oli kerätty pyydyksiin yöllä, ja monet puunrungoista syödyistä perhosista oli liimattu puihin, joista opportunistiset linnut olivat löytäneet ne. Ne, joita ei ollut liimattu, oli vapautettu aikaisin aamulla, jolloin ne yleensä nukahtivat kuoreen. Aikaisempaa tutkimusta hämmensi entisestään havainto, että sekä Liverpoolin että Detroitin, Michiganin osavaltiossa alkuperäisen pippurikoi-lajin lisääntyminen tapahtui, vaikka niiden piilopaikaksi oletetut tummat jäkälät eivät lisääntyneet.
Pippurikoi-tutkimuksen historia on muistutus siitä, miten vahvasti ihmiset näkevät sen, mitä he etsivät. Kettlewellin kenttäkokeet osoittivat, että linnut syövät puunrunkoihin päästettyjä yöperhosia mieluiten naamioitumisasteen mukaan. Koska perhosia ei tavallisesti tavata päivällä matalammilla puunrungoilla, tässä kokeessa luotiin, kuten kaikissa kokeissa, keinotekoinen tilanne ja näytettiin sitten todistavan hypoteesi. Jotkut evoluutiotutkijat, kuten Stephen Jay Gould, suhtautuvat erittäin kriittisesti tutkijoiden haluttomuuteen harkita vaihtoehtoisia käsitteitä. Jos Kettlewell ei olisi ollut niin vakuuttunut lintujen saalistuksen totuudesta, hän olisi ehkä ollut halukkaampi kyseenalaistamaan tuloksiaan. Kun tutkijat hyväksyvät kritiikittömästi tietyn teorian, on todellinen vaara, että näkee, mihin uskoo, ja tekee tieteestä dogmin. Dogmaattinen tieto, joka opettaa sen, mikä on vain mielipide, absoluuttisena tosiasiana, on vastakohta tieteen perusperiaatteelle, joka perustuu havainnointiin ja kyseenalaistamiseen.
Biologi Craig Holdrege uskoo, että sen sijaan, että tiedemiehet käyttäisivät kokeita keinona todistaa tai kumota jokin ajatus, he voisivat ryhtyä näkemään ne tapana olla vuorovaikutuksessa ilmiöiden kanssa. Jotta tiede pysyisi hengissä, tutkijoiden on muistettava olla tietoisia omista ennakkokäsityksistään ja varottava vetämästä yleisiä johtopäätöksiä erityisestä ja keinotekoisesta tapahtumasta. Kokeet auttavat tutkijoita selventämään ajatuksia ja muotoilemaan uusia kysymyksiä. Sellaisenaan niistä tulee enemmänkin lähtökohta kuin päätepiste. Pippuriperhosen tarina osoittaa, että luonnonhistoriallista havainnointia on lisättävä huomattavasti, niin vaikeaa kuin se onkin. Missä yöperhonen lepää päivisin? Kuinka kauas se lentää? Mitä toukat syövät, ja voisiko melanismi olla toukkien ruokavalion muutoksen seuraus?
Pippurikoi on muistutus siitä, että tiede on kehittyvä prosessi. Elinvoima syntyy epäilemällä perinteisiä dogmeja, tekemällä uusia havaintoja ja ajattelemalla omaperäisesti. Tiede on jatkuvaa ideoiden tutkimista ja uudistamista. Aivan kuten Darwinin hypoteesit lisäsivät tieteellisen ajattelun rikkautta, pippurikoirasta kertova tarina on erinomainen opettaja tieteellisen prosessin kehittymisestä.
katso myös Camouflage; Geneettinen variaatio populaatiossa; Valikoiva jalostus.
Nancy Weaver
Bibliografia
Burton, tohtori Maurice ja Robert Burton, toim. International Wildlife Encyclopedia, Vol. 13. New York: Marshall Cavendish, 1969.
Holdrege, Craig. ”The Case of the Peppered Moth Illusion”. Whole Earth Spring (1999):66.