BioCentrum Edukacji Naukowej Śladami ewolucji Instrukcja do gry planszowej Autor: Grzegorz Papaj Ilustrował: Jacek Lilpop Cel gry Celem gry jest wyewoluowanie w organizm współczesny, startując od ostatniego wspólnego przodka wszystkich żyjących organizmów, LUCA (Last Universal Common Ancestor). Aby wygrać, musisz ewoluować szybciej niż inni gracze. Nie jest istotnym czy ukończysz grę jako kangur, krzak jałowca czy jako pająk ważne abyś przed innymi ukończył(a) walkę o przetrwanie. Wymagania W grę może grać jednocześnie od dwóch do sześciu osób. Każdy z graczy powinien mieć inny pionek, służący do wskazywania jego pozycji na planszy. Konieczna jest przynajmniej jedna kostka do gry, ale znacznie wygodniej jest grać, używając trzech. Czasami bardzo wygodnie jest zaznaczać na planszy jak daleko powinien dojść gracz, jeszcze zanim rozpocznie on swój ruch. Można w tym celu wykorzystać na przykład ołówek lub inny podobny przedmiot. Prowadzący Zalecamy, aby gracze wybrali spośród siebie prowadzącego. Nie jest to obowiązkowe, lecz czyni rozgrywkę znacznie łatwiejszą. Prowadzący może (a nawet powinien) także uczestniczyć w grze tak jak zwykły gracz, jednakże ma kilka dodatkowych obowiązków. Jest mianowicie odpowiedzialny za przestrzeganie zasad a ponadto odczytuje na głos opisy i instrukcje. Jeśli zdecydujecie się grać bez prowadzącego, każdy z graczy powinien sam czytać opisy. Zachęcamy do odczytywania ich na głos, aby pozostali uczestnicy wiedzieli przed jakim wyborem stoi gracz oraz jakie są jego ewolucyjne konsekwencje. Przebieg gry Na początku wszyscy gracze umieszczają swoje pionki na obszarze oznaczonym jako LUCA. Następnie kolejno rzucają kostkami i poruszają się po planszy zgodnie z poniższymi zasadami: 1 Aby przestawić swój pionek, grasz rzuca jedną kostką. Liczba oczek wskazuje, ile pól naprzód gracz może przemieścić swój pionek. 2 Jeśli gracz w trakcie ruchu dotrze do czarnego pola z numerem, oznacza to szczególne zdarzenie ewolucyjne. Opisy takich zdarzeń podane są w dalszej części niniejszej instrukcji. Rezultaty zdarzeń, reprezentowane przez kierunek kolejnego ruchu, określa się na podstawie wyniku kolejnego rzutu kostkami; w tym wypadku rzuca się jedną kostką lub większą ich liczbą. Symbole kostki (.) oznaczają, ilu kostek należy użyć na każdym polu oznaczonym odpowiednim numerem; strzałki (, lub ü) wskazują kierunek kolejnego ruchu. Kiedy gracz dotrze do czarnego pola, prowadzący odczytuje, iloma kostkami musi rzucić gracz. W zależności od liczby oczek uzyskanych w sumie na wszystkich kostkach, prowadzący określa, czy gracz skręca w prawo czy w lewo, a następnie odczytuje głośno odpowiedni opis szczególnego zdarzenia ewolucyjnego. 3 Gracz powinien powtórzyć procedurę opisaną w punkcie powyżej za każdym razem, kiedy dotrze do czarnego pola, nawet kilka razy w tej samej turze.
Szczególne zdarzenia ewolucyjne Zaczynasz grę jako ostatni wspólny przodek wszystkich żyjących organizmów prosta (chemo) autotroficzna komórka, uzyskująca energię poprzez utlenianie substratów nieorganicznych. Na swej drodze do czasów współczesnych doświadczysz kilku Szczególnych zdarzeń ewolucyjnych. 1 Archaea czy bakterie?. Kumulacja drobnych różnic w rrna oraz w niektórych enzymach sprawia, że wkraczasz na ścieżkę ewolucyjną prowadzącą do Archaea. Pozostajesz w klasycznej bakteryjnej linii rozwojowej. 2 Fotosynteza. Jeśli uzyskasz sześć: Wykształcasz zdolność do produkcji chlorofilu i przeprowadzania procesu fotosyntezy, zamiany energii ze światła słonecznego na energię chemiczną [sinice]. Pozostajesz w klasycznej linii rozwojowej bakterii. 3 Mitochondria.. Zostałeś pożarty przez organizm jednokomórkowy, ale udało Ci się uniknąć strawienia. Nawiązałeś współpracę ze swym nowym gospodarzem, produkując dla niego energię jako endosymbiont (mitochondrium). Od tej pory Twoje losy toczą się wspólnie z losami Eukaryota. ü Pozostajesz w klasycznej linii rozwojowej bakterii. 4 Chloroplasty. Zostałeś pożarty przez jednokomórkowy organizm eukariotyczny, ale udało Ci się uniknąć strawienia. Nawiązałeś współpracę ze swym nowym gospodarzem, produkując dla niego energię ze światła słonecznego (chloroplast). Od tej pory Twoje losy toczą się wspólnie z losami roślinnych Eukaryota. ü Pozostajesz w klasycznej linii rozwojowej sinic. 5 Jądro i tubulina.. Zaczynasz organizować swój materiał genetyczny w nowy sposób, w postaci chromosomów, zamkniętych w nowym, utworzonym z błon, tworze w jądrze komórkowym. Wynalezienie tubuliny pozawala Ci na tworzenie wrzeciona cytokinetycznego i podział mitotyczny. Uzyskujesz także zdolność ruchu ameboidalnego i fagocytozy [Eukaryota]. Pozostajesz w klasycznej linii rozwojowej Archaea. 6 Rzęski.. Pozostajesz w klasycznej linii rozwojowej Eukaryota. Rozwijasz nowy sposób organizacji materiału genetycznego, polegający na wydzieleniu części używanej tylko przy rozmnażaniu (mikronukleus) i części wykorzystywanej wyłącznie do produkcji białek (makronukleus). Z biegiem czasu wytwarzasz na całej powierzchni komórki synchronicznie pracujące, zredukowane wici rzęski [orzęski].
7 Wici.. Pozostajesz w klasycznej linii rozwojowej Eukaryota. Tracisz zdolność do odżywiania poprzez fagocytozę. Wykształcasz dwie wici napędowe z przodu komórki [wiciowce]. 8 Ściana komórkowa i wić.. Jeśli uzyskasz dziesięć lub więcej: Wykształcasz celulozową ścianę komórkową [glony/rośliny]. Jeśli uzyskasz mniej niż dziesięć: Wykształcasz pojedynczą wić napędową z tyłu komórki [grzyby/zwierzęta]. opanowujesz środowisko lądowe [grzyby]. 10 Wytwarzanie zarodników. Ze zwartych strzępek zaczynasz formować złożone struktury w postaci podstawek, które służące utrzymywaniu organów rozmnażania generatywnego [podstawczaki]. Nabywasz zdolności wytwarzania spor o charakterze zarodników przetrwalnikowych zygospor [sprzężniaki]. 11 Dwie warstwy komórek i gąbki... Wytworzenie błony podstawnej pozwala komórkom Twojego ciała organizować się w dwie warstwy tkanek [zwierzęta właściwe] Przechodzisz na osiadły tryb życia. Dla ochrony przed drapieżnikami wykształcasz szkielet 9 Zwierzęta i grzyby... Jeśli uzyskasz siedem lub więcej: Uzyskujesz zdolność do produkcji kolagenu, który tworzy skomplikowane sieci białkowe, usztywniające błonę komórkową. Z czasem tworzysz z innymi podobnymi Tobie skupiska komórek, które wkrótce zaczynają się specjalizować w wypełnianiu określonej funkcji [zwierzęta]. Jeśli uzyskasz mniej niż siedem: Zaczynasz wytwarzać chitynową ścianę komórkową i nitkowate struktury wielokomórkowe. Z czasem wewnętrzny w postaci sklerytów igieł z węglanu wapnia [gąbki]. 12 Trzy warstwy komórek i parzydełkowce... Uzyskujesz symetrię dwuboczną, a Twoje komórki organizują się w trzy warstwy [zwierzęta pierwotnie dwubocznie symetryczne]. Niektóre z Twoich komórek zaczynają wytwarzać parzydełka, służące do polowania i obrony. Twój cykl rozwojowy ulega komplikacji występuje
13 Ochronny oskórek?... Jeśli uzyskasz dziesięć lub więcej: Tracisz zdolność syntezy chityny [płazińce/ wtórouste]. Jeśli uzyskasz mniej niż dziesięć: Nabywasz zdolności wytwarzania bezpostaciowej ochronnej substancji (oskórek, kutykula) [obleńce/ stawonogi/pierścienice/mięczaki]. 16 Pierścienice i mięczaki. Uzyskujesz płaszcz, który chroni Twe narządy wewnętrzne oraz wytwarza wapienny szkielet zewnętrzny w postaci muszli. Pomocą w odżywianiu staje się radula chitynowa tarkę w jamie gębowej [mięczaki]. Jeśli uzyskasz jeden lub dwa: Twoje ciało staje się segmentowane (metameria). Z czasem poszczególne segmenty nabywają wyspecjalizowanej funkcji [pierścienice]. 14 Linienie. Jeśli uzyskasz pięć lub więcej: Pozostajesz w klasycznej linii rozwojowej pełzających po morskim dnie bezkręgowców. [pierścienice/mięczaki]. Jeśli uzyskasz mniej niż pięć: W miarę jak Twoja kutikula staje się twardsza, musisz linieć aby rosnąć [stawonogi/obleńce]. 15 Stawonogi. Wytwarzasz chitynowy szkielet zewnętrzny oraz liczne odnóża zbudowane z wielu członów połączonych stawami [stawonogi]. Pozostajesz w klasycznej linii rozwojowej liniejących bezkręgowców [obleńce]. 17 Płazińce.. Wytwarzasz nowy otwór gębowy, stary natomiast (pragęba) staje się otworem odbytowym [wtórouste]. Pozostajesz w klasycznej linii rozwojowej bezkręgowców niezdolnych do syntezy chityny [płazińce]. 18 Skorupiaki i pajęczaki.. [skorupiaki/tchawkowce]. Kolonizujesz środowisko lądowe i redukujesz liczbę odnóży do czterech par. Twoje segmenty głowowe i tułowiowe zlewają się w głowotułów. Uzyskujesz gruczoły przędne i kądziołki [pajęczaki].
19 Owady i skorupiaki. Kolonizujesz środowisko lądowe i redukujesz liczbę odnóży do trzech par. Zaczynasz oddychać za pomocą tchawek. Z czasem wykształcasz dwie pary przydatków, pozwalających na aktywny lot (skrzydła) [owady]. Jeśli uzyskasz mniej niż trzy: Pozostajesz w środowisku wodnym, a Twoje segmenty głowy i tułowia zlewają się w głowotułów. Stopniowo nabierasz zdolności życia na lądzie, ale nigdy nie oddalasz się zbytnio od wody [skorupiaki]. 20 Chrząszcze i błonkówki. Z pierwszej pary skrzydeł tworzysz twarde skorupy ochronne [chrząszcze]. Zaczynasz życie w społecznościach [błonkówki]. 21 Małże i ślimaki. Stopniowo przestajesz używać swej raduli i przechodzisz na filtracyjny sposób odżywiania. Wykształcasz muszlę złożoną z połączonych zawiasowo dwóch części [małże]. Stopniowo Twoja muszla ulega asymetrycznemu skręceniu i powoli zaczynasz opanowywać środowisko lądowe [ślimaki]. 23 Ryby chrzęstno- i kostnoszkieletowe... Wytwarzasz szkielet kostny [ryby kostnopromieniste]. Pozostajesz w klasycznej linii rozwojowej ryb [ryby chrzęstnoszkieletowe]. 24 Płazy i ryby kostnoszkieletowe... Zaczynasz wypełzać na ląd. Wykształcasz płuca i przekształcasz płetwy w kończyny kroczne [płazy]. Uzyskujesz narząd pozwalający na regulację poziomu zanurzenia oraz pokrywy skrzelowe [ryby kostnoszkieletowe]. 22 Kręgowce i szkarłupnie... Uzyskujesz siedem szczelin skrzelowych i elastyczny pręt wspomagający pracę rozmieszczonych bocznie mięśni (struna grzbietowa). Z czasem wytwarzasz złożony szkielet wewnętrzny, który usztywnia ciało i pozwala na rozwinięcie płetw i szczęk. Wytwarzasz łuski [kręgowce]. Twoje ciało przyjmuje symetrię pięciopromienistą [szkarłupnie].
25 Gady i płazy... Wytwarzasz nieprzepuszczalną dla wody skórę z łuskami i dwukomorowe serce. Uniezależniasz się od środowiska wodnego poprzez produkcję pokrytych skórzastą lub wapienną otoczką i zaopatrzonych w owodnię jaj [gady]. Pozostajesz w klasycznej linii rozwojowej płazów. 28 Naczelne i nietoperze. Wykształcasz przeciwstawny kciuk, który ułatwia Ci chwytanie gałęzi. Twoje oczy przesuwają się na przód głowy, co pozwala widzieć stereoskopowo. Stopniowo rozwija Ci się mózg. Przechodzisz na dwunożność, uwalniając kończyny przednie, dzięki czemu możesz manipulować obiektami z użyciem rąk. Rozwój krtani natomiast pozwala złożoną wokalizację i w efekcie mowę. Z czasem zaczynasz wytwarzać narzędzia i zaczynasz używać abstrakcyjnych pojęć [naczelne]. 26 Ssaki. Pozostajesz w klasycznej linii rozwojowej gadów. Jeśli uzyskasz mniej niż trzy: Twoje kończyny przemieściły się pod spód ciała. Twoje zęby zaczynają się różnicować w zależności od pełnionej funkcji. Wytwarzasz sierść, pozwalającą na utrzymywanie stałej temperatury ciała. Zaczynasz karmić swe młode wydzieliną z gruczołów na skórze [ssaki]. Rozwijasz fałd skórny między kończynami, umożliwiający szybowanie w pogoni za owadami. Z czasem rozwijasz zdolność aktywnego lotu i słuch umożliwiający precyzyjnie orientować się w przestrzeni (echolokacja) [nietoperze]. 27 Łożyskowce czy torbacze?. Okres Twojej ciąży ulega wydłużeniu. Wykształcasz wyspecjalizowany organ, pozwalający na wymianę substancji pokarmowych i gazów między matką a nienarodzonym potomstwem (łożysko) [łożyskowce]. Jeśli uzyskasz mniej niż trzy: Wytwarzasz fałd skórny do przenoszenia młodych [torbacze]. 29 Żółwie. Pozostajesz w klasycznej linii rozwojowej gadów. Z żeber, wyrostków kręgów oraz obojczyka wywarzasz kostny pancerz [żółwie].
30 Krokodyle i łuskonośne. Wykształcasz pełną przegrodę komory sercowej [krokodyle]. Jeśli uzyskasz jeden lub dwa: Rozwijasz nowy sposób poruszania się poprzez wyginanie ciała na boki, co przydaje Ci zwinności i szybkości [łuskonośne]. 34 Glony i rośliny. Jeśli uzyskasz sześć: Pozostajesz w klasycznej linii rozwojowej zielenic. Z czasem uzyskujesz formy wielokomórkowe. Twoje stadium haploidalne przybiera postać płożącej się po podłożu liściastej plechy z chwytnikami na stronie spodniej oraz z wielokomórkowymi narządami reprodukcyjnymi na stronie wierzchniej. Tam też rozwija się stadium diploidalne [rośliny]. 31 Węże. Twoje ciało znacznie się wydłuża. Rezygnujesz z posiadania kończyn na rzecz sprawnego pełzania. Twoje szczęki zmieniają się tak, że możesz z łatwością połknąć nawet bardzo dużą ofiarę [węże]. Pozostajesz w klasycznej linii rozwojowej jaszczurek. 35 Rośliny naczyniowe i mszaki. W Twoim cyklu życiowym dominującą rolę przejmuje stadium diploidalne (sporofit). Wynalezienie ligniny pozwala Ci na usztywnienie długich rurek, budujących tkanki przewodzące, co pozwala Ci osiągnąć znaczne rozmiary. Stopniowo wytwarzasz korzenie i pędy [rośliny naczyniowe]. W Twoim cyklu życiowym zaczyna dominować stadium haploidalne (gametofit). Podejmujesz próbę podbicia środowiska lądowego, wykształcając łodyżkę i listki oraz ryzoidy [mszaki]. 32 Krokodyle i ptaki. Jeśli uzyskasz pięć lub więcej: Wracasz do wodno-lądowego trybu życia. Uzyskujesz masywny ogon, służący jako płetwa napędowa [krokodyle]. Jeśli uzyskasz mniej niż pięć: Twoje kończyny przednie przekształcają się w skrzydła, a łuski przekształcają się w pióra. Skierowane do tyłu kości łonowe pozwalają Ci na składanie dużych jaj [ptaki]. 33 Sowy i pingwiny. Doskonalisz zdolność aktywnego lotu. Dzięki przemieszczeniu oczu na przód głowy uzyskujesz zdolność widzenia stereoskopowego. Doskonalisz także zmysł słuchu [sowy]. Porzucasz latanie, lecz rozwijasz zdolność pływania i nurkowania. Twoje skrzydła przekształcają się w doskonałe wiosła [pingwiny].
36 Paprocie i skrzypy. Zlewające się rozgałęzienia Twoich pędów stają się blaszkami liściowymi, na których powstają sporangia (zarodnie). Z czasem wytwarzasz złożony system rozmnażania, obejmujący mikro- i makrosporangia [paprocie]. Twoje sporangia grupują się w sporangioforach, mieszczących się w szyszkokształtnych kłosach zarodnionośnych, a małe liście grupują się w okółkach osadzonych na pustej, członowanej łodydze [skrzypowe]. 40 Jednoliścienne. Redukujesz liczbę liścieni w zalążku do jednego [jednoliścienne]. Pozostajesz w klasycznej linii rozwojowej okrytonasiennych. 37 Rośliny nasienne. Redukujesz gametofity męskie, a ich zmniejszona masa i wytworzenie pęcherzyków powietrznych umożliwia ich przenoszenie przez wiatr (pyłek). Czyni to zapłodnienie niezależnym od wody. Wytwarzasz łupinę nasienną, pod którą z haploidalnej tkanki gametofitu żeńskiego powstaje tkanka odżywcza dla rozwijającego się zarodka [rośliny nasienne]. Pozostajesz w klasycznej linii rozwojowej paprotników. 38 Miłorzębowe.. Pozostajesz w klasycznej linii rozwojowej nasiennych. Tworzysz widlasto podzielone, płatkowate liście płonne [miłorzębowate]. 39 Rośliny okrytonasienne. Wytwarzasz obupłciowe kwiaty z powabniami, pozwalające na wykorzystanie owadów do zapylenia. Tworzysz owoce, które ułatwiają rozprzestrzenianie nasion na duże odległości za pomocą zwierząt [rośliny okrytonasienne]. Jeśli uzyskasz jeden lub dwa: Pozostajesz w klasycznej linii rozwojowej nasiennych. 41 Zielenice i brunatnice.. Jeśli uzyskasz jedenaście lub dwanaście: Oprócz chlorofilu a zaczynasz stosować chlorofil c, laminaryna zaś staje się Twoim głównym materiałem zapasowym [brunatnice]. Jeśli uzyskasz dziesięć lub mniej: Oprócz chlorofilu a zaczynasz stosować chlorofil b, skrobia zaś staje się Twoim głównym materiałem zapasowym [zielenice]. 42 Chloroplasty.. ü Pozostajesz w klasycznej linii rozwojowej zielenic. Zostałeś pożarty przez jednokomórkowy organizm eukariotyczny obdarzony wiciami, ale udało Ci się uniknąć strawienia. Nawiązałeś współpracę ze swym nowym gospodarzem, pozwalając mu czerpać energię ze światła słonecznego w drodze fotosyntezy. 43 Skrętnice. Pozostajesz w klasycznej linii rozwojowej zielenic. Łączysz się z podobnymi Tobie, tworząc nitkowate kolonie [skrętnice].
Od autora Tworząc grę ewolucyjną miałem nadzieję na uświadomienie uczniom (a może nie tylko uczniom) kilku istotnych aspektów ewolucji, które są pomijane lub niedostatecznie podkreślane w programie edukacji szkolnej. Jednakże forma gry sama w sobie podlega różnorakim ograniczeniom i jako taka jest również niedoskonała, przez co może wprowadzać pewne błędne odczucia, które pragnę tu krótko skomentować. W pierwszym rzędzie muszę podkreślić, że przedstawione w grze drzewo ewolucyjne w żadnym wypadku nie jest jedynym słusznym. W chwili obecnej, mimo zaawansowanych metod molekularnych i ogromnej (choć wciąż niewystarczającej) liczby materiałów kopalnych, poglądy na topologię drzew, a szczególnie ich niższych gałęzi, nie są ustalone i podlegają nieustannym zmianom. Pragnę zwrócić uwagę, że z powyższych powodów mogą wystąpić pewne rozbieżności pomiędzy danymi prezentowanymi w grze i informacjami zawartymi w innych publikacjach. Nie znaczy to, że jedno ze źródeł podaje błędne informacje. Raczej należy przyjąć, że ocieramy się o granicę ludzkiej wiedzy. W grze, choć sam nierzadko zajmuję się filogenetyką molekularną, przyjąłem za wzorzec drzewo oparte o źródła kopalne. Głównym powodem tej decyzji był fakt, że takie drzewa siłą rzeczy powiązane są z historią Ziemi i łatwo je można podzielić na okresy czasowe, takie jak przedstawione w grze ery geologiczne. Należy podkreślić, że gra nie obejmuje wszystkich grup organizmów żywych. Skupiłem się na taksonach omawianych podczas realizowania programu nauczania, pomijając przy tym całą gamę innych grup, często niezwykle istotnych i interesujących z ewolucyjnego punktu widzenia. Pełna reprezentacja naszej wiedzy o ewolucji życia na Ziemi nie byłaby możliwa w takiej formie. Istotny jest również fakt, ze w żaden sposób nie jest przedstawiona liczność poszczególnych grup organizmów. Powodowałoby to ogromne dysproporcje w reprezentacji, wysuwając na pierwszy plan dominujące taksony (jak na przykład stawonogi, czy ryby wśród kręgowców) i spychając na margines gatunki współcześnie mniej licznie reprezentowane, lecz mimo to składające się na pełen obraz różnorodności życia. Ponadto wpłynęłoby negatywnie na grywalność, powodując, że 90% graczy wyewoluowałoby do owadów. Przedstawione w grze cechy organizmów, powodujące wyodrębnianie się kolejnych grup rozwojowych, przedstawione są w dużym uproszczeniu. Z całą pewnością nie przedstawiono wszystkich cech składających się na końcowe gatunki, a jedynie część z tych kluczowych, ze szczególnym naciskiem na elementy ujęte w programie nauczania. Wartym podkreślenia jest, że niektóre z tych cech były uzyskiwane stopniowo, nierzadko przez miliony lat. Gatunek jest pojęciem rozmytym i niejednokrotnie nawet wśród współczesnych form nie jest możliwym postawienia wyraźnej kreski między dwoma gatunkami. Mechanizm przedstawiony w grze jest olbrzymim uproszczeniem, narzuconym przez formę. Należy zaznaczyć, że specjacja nie jest udziałem pojedynczych osobników lecz całej populacji danego gatunku. I choć informacje w grze skierowane są do gracza jako jednostki, należy je utożsamiać z komentarzami dotyczącymi większej grupy. Mam nadzieję, że pomimo wszystkich przedstawionych nieścisłości gra stanie się nie tylko źródłem wiedzy, ale i da uczniom wiele dobrej zabawy. Gra wydana przez Fundację BioEdukacji ul. Księcia Trojdena 4, 02-109 Warszawa E-mail: biocen@iimcb.gov.pl Autor: Grzegorz Papaj Ilustrował: Jacek Lilpop Wszelkie prawa zastrzeżone. Niniejsze materiały podlegają licencji Creative Commons: Uznanie autorstwa Użycie niekomercyjne Bez utworów zależnych 3.0 Polska. Niniejsze materiały wolno kopiować i rozpowszechniać wyłącznie niekomercyjnie w celach edukacyjnych, pod warunkiem umieszczenia na kopiach logo Fundacji BioEdukacji i BioCentrum Edukacji Naukowej oraz informacji o autorach. Nie zezwala się na zmiany ani przekształcenia. W przypadku innych zastosowań lub zmian materiałów niezbędna jest zgoda Fundacji BioEdukacji (www.bioedukacja.org.pl).