The peppered moth (Biston botularia ) jest niepozorny członek rodziny Geometridae, nocnych gatunków latających, że spędza swoje dni odpoczynku zakamuflowane wśród porostów, które rosną na pniach drzew. Dominująca forma ćmy ma białe skrzydła, „pieprzone” z czarnymi plamkami lub słabymi czarnymi liniami, idealne do wtopienia się w środowisko kory drzew. Mniej powszechna jest odmiana, carbonaria, która jest ćmą o czarnych skrzydłach, z podwyższonym poziomem melaniny (czarny pigment) powodującym zmianę koloru. The peppered moth ma przyjść do odgrywania znaczącej roli w dwóch ważnych historii w science.
W 1859 brytyjski przyrodnik Karol Darwin zaproponował teorię ewolucji w swojej książce O pochodzeniu gatunków. Oparł swoją teorię na trzech obserwacjach, które poczynił zbierając dane o roślinach i zwierzętach podczas pięcioletniej podróży dookoła świata na statku badawczym Beagle: że żywe istoty różnią się między sobą, że mogą przekazywać swoje cechy i że są zaangażowane w walkę o przetrwanie, która sprzyja mutacjom genetycznym, które są lepiej przystosowane do środowiska.
Zapis kopalny jest tantalizująco pełen tego, co wydaje się być stopniowymi zmianami od jednego zmineralizowanego szkieletu do następnego, co obrazuje ewolucję gatunków. Jedyny problem z teorią Darwina polegał na tym, że nie było dowodów na działanie doboru naturalnego. Wtedy, w połowie XIX wieku, wystąpiło zjawisko, które zdawało się bezspornie dowodzić naturalnej selekcji. Mała ćma, powszechnie występująca w brytyjskich lasach, zwana ćmą pieprzową, przeszła dramatyczną zmianę koloru wraz z nadejściem zaciemnionego zanieczyszczeniami nieba. W miarę jak rewolucja przemysłowa postępowała w Wielkiej Brytanii, pokrywając miasta i wsie sadzą, czerniejąc pnie drzew i zabijając porosty, melaniczna lub czarna odmiana ćmy zwiększyła swoją liczebność, a oryginalna odmiana pieprzowa prawie zniknęła. Fotografie dwóch rodzajów ćmy na sadze i czystej korze drzew były dramatycznym dowodem na moc kamuflażu, a eksperymenty wyraźnie pokazywały, że ptaki drapieżnie wybierały nie zamaskowane ćmy, gdy miały wybór. Industrial melanizm był nazwa nadana do tego przykładu ewolucyjnej adaptacji do dymu air.
W 1950s, Oxford University biolog H. B. D. Kettlewell hodowane pieprzone ćmy w laboratorium i zwolniony blisko do tysiąca z nich w zanieczyszczonych i nie zanieczyszczonych lasów. Kiedy ćmy zostały odzyskane kilka nocy później, nie było wyraźnej korelacji więcej czarnych ćmy w ciemnym lesie i więcej białych w czystym. Kettlewell następnie uwolnił setki ćmy na korze ciemnych i jasnych drzew o świcie i sfotografował ptaki jedzące bardziej rzucające się w oczy gatunki. Stwierdził: „Efekty naturalnej selekcji na melanizm przemysłowy dla crypsis (kamuflaż) w takich obszarach nie mogą być już kwestionowane. Ptaki działają jako czynniki selektywne, jak postuluje teoria ewolucji. Gdyby Darwin obserwował melanizm przemysłowy, widziałby ewolucję zachodzącą nie w ciągu tysięcy lat, ale w ciągu tysięcy dni.” (Holdrege 1999, str. 66) W latach 70-tych, po wprowadzeniu przepisów, które spowodowały czystsze powietrze, populacja ciemnych ćm zmniejszyła się, a jasne gwałtownie powróciły. To wydawało się dostarczać dowód naturalnej selekcji.
Również w latach 70-tych, niektóre zaskakujące dowody zostały wprowadzone przez brytyjskiego biologa Cyrila Clarke’a, który zakwestionował niektóre z poprzednich badań dotyczących ćmy pieprzowej. W ciągu dwudziestu pięciu lat studiowania ćmy pieprzowej, Clarke znalazł tylko dwa w świetle dziennym. Ćma jest notorycznie trudne do zlokalizowania i w rzeczywistości nikt nie wie, gdzie mieszka w dzień, ale na pewno nie jest na niższych pniach drzew. Pieprzona ćma jest nocturnal i jej głównymi drapieżnikami są nietoperze. Wszystkie ćmy pieprzowe, z którymi eksperymentowano, zostały zebrane w pułapki w nocy, a wiele z tych zjedzonych z pni drzew zostało przyklejonych do drzew, gdzie zostały znalezione przez oportunistyczne ptaki. Te, które nie zostały przyklejone, zostały wypuszczone wczesnym rankiem, kiedy zazwyczaj zasypiały na korze. Dalsze mylące wcześniejszych badań było odkrycie, że wzrost w oryginalnej odmiany pieprzowej wokół zarówno Liverpool i Detroit, Michigan, wystąpił pomimo braku wzrostu w ciemnych porostów zakładanych być ich hide place.
Historia badań ćmy pieprzowej jest przypomnieniem, jak mocno ludzie widzą to, czego szukają. Eksperymenty terenowe Kettlewell wykazały, że ptaki żywią się ćmami uwolnionymi na pniach drzew preferencyjnie przez stopień kamuflażu. Ponieważ ćmy nie są zwykle spotykane na niższych pniach drzew w ciągu dnia, eksperyment ten stworzył, jak wszystkie eksperymenty, sztuczną sytuację, a następnie okazał się udowodnić hipotezę. Niektórzy ewolucjoniści, tacy jak Stephen Jay Gould, są bardzo krytyczni wobec niechęci badaczy do rozważania alternatywnych koncepcji. Gdyby Kettlewell nie był tak przekonany o prawdziwości ptasiego drapieżnictwa, być może byłby bardziej skłonny do kwestionowania swoich wyników. Gdy naukowcy bezkrytycznie akceptują pewną teorię, istnieje realne niebezpieczeństwo widzenia tego, w co się wierzy i przekształcenia nauki w dogmat. Dogmatyczna wiedza, nauczanie tego, co jest tylko opinią jako absolutny fakt, jest antytezą podstawowego dogmatu nauki, jakim jest obserwacja i kwestionowanie.
Biolog Craig Holdrege uważa, że zamiast używać eksperymentów jako sposobu na udowodnienie lub obalenie idei, naukowcy mogliby zacząć postrzegać je jako sposób na interakcję ze zjawiskami. Aby utrzymać naukę przy życiu, naukowcy muszą pamiętać, by być świadomi własnych uprzedzeń i ostrożni w wyciąganiu ogólnych wniosków z konkretnych i wymyślonych wydarzeń. Eksperymenty pomagają naukowcom wyjaśniać pomysły i formułować nowe pytania. Jako takie, stają się bardziej punktem wyjścia niż celem. Historia ćmy pieprzowej wskazuje na potrzebę znacznie większej podstawowej obserwacji przyrodniczej, choć jest to trudne. Gdzie ćma odpoczywa w ciągu dnia? Jak daleko lata? Co jedzą larwy i czy melanizm może być efektem zmiany w diecie larwy?
Pieprzona ćma jest przypomnieniem, że nauka jest procesem ewoluującym. Witalność pochodzi z kwestionowania konwencjonalnych dogmatów, dokonywania nowych obserwacji i myślenia z oryginalnością. Nauka jest ciągłym odkrywaniem i odnawianiem pomysłów. Tak jak hipotezy Darwina dodały do bogactwa myśli naukowej, tak historia ćmy pieprzowej jest doskonałym nauczycielem ewolucji procesu naukowego.
zobacz też: Camouflage; Genetic Variation in a Population; Selective Breeding.
Nancy Weaver
Bibliografia
Burton, Dr. Maurice, and Robert Burton, eds. International Wildlife Encyclopedia, Vol. 13. New York: Marshall Cavendish, 1969.
Holdrege, Craig. „The Case of the Peppered Moth Illusion.” Whole Earth Spring (1999):66.
Holdrege, Craig.