Ja paskatāmies apkārt, bez īpašas piepūles saprotam, ka viss nepārtraukti mainās; nekas ne dabas, ne kultūras vidē nav statisks. Dažas pārmaiņas notiek lēnāk nekā citas, bet viss, absolūti viss, atrodas nepārtrauktā kustībā. transformācija un adaptācija.
No šīs realitātes bioloģiskās sugas neizbēgNo mūsu perspektīvas, balstoties uz mūsu izpratni, jo tā mēs tos esam redzējuši un pazīstam, var šķist, ka tie visu mūsu dzīvi paliek nemainīgi. Tomēr tie, kas veltī sevi to rūpīgai izpētei ar zinātnisku metodoloģiju, zina, ka katra no dzīvajām sugām, ko mēs pazīstam un kas mūs ieskauj, ir ilgstošas… kumulatīvās izmaiņas laika gaitā Un tas turpinās mainīties tik ilgi, kamēr vien uz Zemes pastāvēs dzīvība. Jo dzīvība pēc savas būtības ir nepārtraukta bioloģiskā evolūcija.
Kopš cilvēces pirmsākumiem ir notikušas spekulācijas par milzīgo dzīvo organismu daudzveidību, kas pastāv uz Zemes, un mums sev jāuzdod jautājums: kādi mehānismi ir atbildīgi par formu un funkciju daudzveidību, ko pieņem dažādas sugas? Vai arī kā cilvēki iederas šajā lielajā dzīves posmā? Lai atbildētu uz šiem jautājumiem, ir jāsaprot gan ideju vēsture par evolūciju kā mūsdienīgi mehānismi kas to izskaidro.
Nedaudz apskatīsim vēsturi
Lielākā daļa agrīno ideju par dzīvības izcelsmi bija saistītas ar maģiju vai reliģiju. Daudzas senās tautas dzīvo būtņu parādīšanos attiecināja uz tiešu darbību. dabas stihija vai par radītāju dievībām. Šajā kontekstā radās priekšstati, kurus mēs tagad zinām kā kļūdainus, bet kuriem gadsimtiem ilgi bija liela ietekme.
Daži senie filozofi uzskatīja, ka organismi veidojas no inertas organiskas vielas. Šīs teorijas par spontāna paaudze Šīs idejas aizsākās jau kopš tādiem grieķu domātājiem kā Anaksimandrs un Aristotelis. Piemēram, daudziem cilvēkiem šķita acīmredzams, ka mušu kāpuri spontāni rodas no pūstošas gaļas. Vēl nebija skaidrs, vai tās ir pieaugušu mušu dētas olas.
Līdz ar zinātnes attīstību un kontrolētu eksperimentu izmantošanu tika pārbaudīta spontānas ģenerācijas teorija. Franču ķīmiķis un bakteriologs Louis Pasteur Viņš veica eksperimentus (ap 1861. gadu), kas pierādīja, ka mikroorganismi nerodas no nekā, bet gan ir cēlušies no citiem dzīviem organismiem. Tādā veidā pakāpeniski tika atmesta ideja, ka dzīvība parastos apstākļos spontāni rodas no inertas matērijas.
Gadsimtu gaitā reliģijai ir bijusi izšķiroša ietekme uz sabiedrību pasaules uzskatu: ticīgie uzskatīja organismu radīšanu par tieša Dieva vai dievu darbībaPiemēram, jūdu-kristiešu sabiedrības pieņēma radīšanas stāsta patiesumu, kā tas ir aprakstīts Vecās Derības 1. Mozus grāmatā. Šī pārliecība, kas pazīstama kā kreacionismsViņš apgalvo, ka dažādās dzīvo organismu sugas to pašreizējā formā radīja Dievs un ka šīs formas laika gaitā nevar mainīties.
Saistīts ar kreacionismu, ideja par fiksētismsUzskats, ka sugas ir nemainīgas, paliekot identiskas no to izcelsmes līdz mūsdienām. Vēl 19. gadsimtā lielākā daļa Eiropas un Rietumu zinātnieku atbalstīja šo uzskatu, un daudzi reliģiozi cilvēki joprojām ievēro burtisku šo tekstu interpretāciju. Tomēr zinātniskais viedoklis mainījās, ņemot vērā ievērojamos atklājumus, ko veica dabaszinātnieki un ģeologi laika gaitā.
No klasifikācijas līdz fiksisma apšaubīšanai
Ap 1730. gadiem zviedru dabaszinātnieks Karols Linnejs (Carl von Linné), angliski Linneo, uzsāka novatorisku uzdevumu: noteikt dažādu sugu afinitātes, sistemātiski sakārtojot tās grupās, attīstot to, ko mēs šodien pazīstam kā TaksonomijaLinnejs ieviesa sistēmu, binomiālā nomenklatūrakur katrai sugai tiek dots latīņu nosaukums, kas sastāv no ģints un sugas (piemēram, Homo sapiens).
Lai gan Linnejs bija fiksētājs un uzskatīja, ka sugas ir radītas, viņam tās novērojot, viņa darbs noveda pie rūpīgākas izpētes. līdzības un atšķirības starp noteiktām sugām. Anatomiskie pētījumi sāka atklāt, kā organismiem, kas no pirmā acu uzmetiena šķiet ļoti atšķirīgi, var būt dziļas kopīgas strukturālas īpašības, kas noved pie spekulācijām par kaut kādu radniecību vai izcelsmes attiecībām starp tiem.
Attīstoties taksonomijai, radās arī citas idejas, lai izskaidrotu fosilijas, kuras sāka atklāt arvien biežāk. Viena no šīm pieejām bija katastrofuŠo teoriju, ko aizstāvēja dabaszinātnieks Žoržs Kivjē, kuru uzskata par vienu no paleontoloģijas tēviem, pieņēma fosiliju liecībās redzamu izmirušu sugu eksistenci, taču apgalvoja, ka to izzušana ir saistīta ar lielām kataklizmām. dabas katastrofas (plūdi, zemestrīces utt.), kas iznīcināja dzīvību noteiktos reģionos.
Saskaņā ar katastrofismu, pēc katras lielas katastrofas Dievs radīja jaunas sugas, lai atjaunotu Zemes apdzīvotību. Tādā veidā Kivjē atpazina fosilijas kā iepriekšējo dzīvības formu paliekas, bet turpināja aizstāvēt katra radīšanas cikla fiksētībaSugas nemainījās pakāpeniski, bet pēc dramatiskiem notikumiem tās aizstāja jaunas. Lai gan šī teorija bija tuvāka fosiliju pierādījumiem nekā klasiskais fiksisms, tā joprojām neizskaidroja progresīva transformācija no vienas sugas uz otru.
Ģeoloģiskā nospieduma un fosiliju liecību reģistrs
Ģeologi atklāja, ka Zemes garozas ieži satur dažādus slāņus vai slāņiŠie iežu slāņi, kas veidojušies dažādos periodos, datējami ar ļoti seniem laikiem, ilgi pirms jebkura reliģisko tradīciju noteikta pasaules radīšanas datuma.
Daži slāņi bija dzīvnieku un augu fosilās atliekas kas bija dzīvojuši periodā, kad veidojās klints. Daudzas no šīm fosilijām piederēja organismiem, kas mūsdienu pasaulē nav zināmi, kas norāda uz pilnībā izzudušiem radījumiem. Secīgu slāņu fosilijās varēja izdalīt strukturālas līdzības, kas pārstāvēja organismus, kas bija dzīvojuši secīgos pagātnes periodos.
Jo vecāki bija ieži, kuros tie tika atrasti, jo vienkāršākas un primitīvākas dzīvības formas parādījās. Jaunākajos slāņos parādījās organismi ar sarežģītākām struktūrām. Šī vertikālā secība liecināja par pakāpenisku pārmaiņu vēsture dzīvības formās visā ģeoloģiskajā laikmetā.
Tas viss liecināja, ka mūsdienu organismi ir cēlušies no primitīvām dzīvības formām, kas ir piedzīvojušas kumulatīvu pārmaiņu procesu, tas ir, bioloģiskā evolūcijaFosilie atradumi kļuva par vienu no spēcīgākajiem pierādījumiem par labu evolūcijai, parādot radniecīgu sugu sērijas, starpformu parādīšanos un faunas un floras secību senos laikos.
Papildus fosilijām, arī citi pierādījumi sāka atbalstīt ideju par dzīvo organismu kopīgu izcelsmi: salīdzinošā anatomija atklāja homologus orgānus (līdzīgas struktūras ar atšķirīgām funkcijām), embrioloģija Tas uzrādīja pārsteidzošas līdzības ļoti dažādu dzīvnieku attīstības sākumposmā un vēlāk arī bioģeogrāfija un bioķīmija Viņi vēl vairāk nostiprināja šo vienoto dzīves redzējumu.
Evolūcijas teorijas: no agrīnajām idejām līdz pašreizējiem modeļiem
Sākumā pasaulei nebija viegli pieņemt evolūcijas pierādījumus, neskatoties uz to, ka tie kļuva arvien skaidrāki. Ilgu laiku baznīca un fiksisma atbalstītāji, kuriem nebija pamatotu zinātnisku argumentu vai datu, lai atspēkotu fosiliju atradumu patiesumu, pat apgalvoja, ka Dievs radīšanas laikā iežos ievietoja fosilijas ar mērķi... pārbaudīt ticību ticīgo. Šis nezinātniskais skaidrojums sāka zaudēt spēku, jo uzkrājās pierādījumi par labu bioloģiskajām pārmaiņām.
Šajā intelektuālo debašu kontekstā radās pirmās formālās evolūcijas teorijas. Galvenā persona bija Erasmus DarwinErasms, britu ārsts, filozofs un dzejnieks, Čārlza Darvina vectēvs. Viņš ir vienas no agrākajām evolūcijas teorijām autors, kurā tiek ieteikts, ka dzīvība ir attīstījusies no viena pirmatnēja avota, un uzsvērta tās nozīme. cīņa par dzīvību un seksuālā atlase kā pārmaiņu mehānismi. Daudzas viņa idejas dziļi ietekmēja viņa mazdēlu, kurš gadus vēlāk formulēja daudz pilnīgāku teoriju.
Tomēr pirmās patiesi vispārīgās evolūcijas teorijas autors bija franču dabaszinātnieks Žans Batists de LamarksViņa idejas veido pirmo sistemātisko modeli, kas izskaidro, kā viena suga paaudžu paaudžu laikā var pārveidoties par citu.
Žans Batists Lamarks un iegūto īpašību mantošana
Žans Baptists Pjērs Antuāns de Monē, šavaljē de Lamarks, savā laikā bija cienījama, bet arī pretrunīga personība. Viņam tiek piedēvēta vārda dāvināšana zinātnei... bioloģija Viņš bija populārs Francijas floras pētījumu autors. Viņš arī sarakstīja traktātu par septiņi sējumi Viņa darbs bija vērsts uz "bezmugurkaulniekiem" — terminu, ko viņš ieviesa, lai aprakstītu dzīvniekus bez mugurkaula. Viņa intereses paplašinājās uz citām jomām, tostarp ģeoloģiju un fosiliju izpēti (paleontoloģiju). Lai gan sākotnēji viņš uzskatīja, ka sugas paliek nemainīgas, līdz 1790. gadiem viņš bija pievērsies bioloģiskās evolūcijas teorijai.
Lamarks pārliecinājās, ka organismi, evolūcijas gaitā, kļūst arvien sarežģītāki. Viņš arī secināja, ka it kā izmirušās fosiliju sugas nav izzudušas, bet vienkārši ir attīstījušās. pārveidots modernākās formāsun ka bioloģiskā evolūcija ir pakāpenisks process. Lai izskaidrotu, kā šīs izmaiņas notika, viņš ierosināja divus galvenos principus: lietošanas un nelietošanas likums un iegūto īpašību mantošana.
Saskaņā ar lietošanas-nelietošanas hipotēzi, ķermeņa struktūras tiek stiprinātas un attīstītas, pateicoties to atkārtota lietošanasavukārt mazāk izmantotās daļas vājinās vai samazinās. Līdzīgi Lamarks uzskatīja, ka organisma dzīves laikā iegūtās izmaiņas varētu būt nodots saviem pēcnācējiemŠī ideja, kas pazīstama kā lamarckisms vai iegūto īpašību mantojuma teorija, gadu desmitiem bija ļoti ietekmīga.
Populārs šīs teorijas piemērs ir žirafes garais kakls. Saskaņā ar lamarkisma teoriju, žirafes centieni aizsniegt lapas uz augstiem zariem izraisītu tās kakla izstiepšanos. Šis nedaudz garākais kakls būtu iegūta īpašība, kas tiktu nodota indivīda dzīves laikā un tiktu nodota tā pēcnācējiem, kuri piedzimtu ar nedaudz garākiem kakliem. Laika gaitā un daudzu paaudžu stiepšanās un mantošanas rezultātā būtu attīstījusies garkakla žirafu populācija.
Lamarks savā darbā publicēja savu evolūcijas teoriju. Zooloģijas filozofijaTajā viņš aizstāvēja vispārēju uzskatu par sugu transformāciju. Lai gan daudzi viņa laikabiedri viņu asi kritizēja, viņa priekšlikumam bija tāda priekšrocība, ka tas pirmo reizi ierosināja, ka Evolūcija ir universāla parādība kas ietekmē visas dzīvās būtnes, ne tikai atsevišķus gadījumus.
Laika gaitā Lamarka vārds tika saistīts, diezgan negodīgi, gandrīz tikai ar diskreditēto priekšstatu par iegūto īpašību mantošanu. Šī pieeja, lamarkisms, tika apšaubīta, īpaši pēc mūsdienu ģenētikas attīstības. Pat Čārlzs Darvins sākotnēji ierosināja līdzīgu mantošanas mehānismu, ko viņš nosauca par Panģenēzekur gametās uzkrājās mazas daļiņas (gemmules) no visām ķermeņa daļām. Tikai pēc atkārtotas atklāšanas Mendela vadošie ģenētiskie eksperimenti 1900. gadā, kad sāka parādīties daudz precīzāks mantojuma priekšstats.
Tagad ir zināms, ka pazīmes, ko pēcnācēji manto no vecākiem, tiek noteiktas apaugļošanās brīdī. Iedzimtā informācija tiek nodota šādā veidā: gēniTie ir DNS segmenti, kas atrodas gametu (olšūnas un spermas) hromosomās. Šo ģenētisko informāciju neietekmē organisma dzīvesveids visā tā pastāvēšanas laikā; tas ir, neatkarīgi no tā, vai indivīds attīsta muskuļu masu vingrošanas laikā, zaudē ekstremitāti vai maina savu uzvedību, tas nemaina gēnus, ko tas nodos saviem pēcnācējiem.
Lai gan DNS var mainīt dažādi veidi mutācijas Un vides faktoru, piemēram, jonizējošā starojuma vai noteiktu ķīmisku vielu, ietekmē šīs izmaiņas nenotiek kā tieša reakcija uz orgāna lietošanu vai nelietošanu, bet lielā mērā ir nejaušsTāpēc iegūto īpašību mantošana, kā to formulēja Lamarks, mūsdienu evolūcijas bioloģijā netiek pieņemta. Tomēr viņa intuīcija, ka sugas laika gaitā mainās, bija būtiska citiem zinātniekiem, piemēram, Darvinam un Vollesam, lai izstrādātu stabilākus modeļus.
Darvinisms: dabiskā atlase kā pārmaiņu virzītājspēks
Intensīvi vērojot dabu, divi dabaszinātnieki neatkarīgi nonāca pie vienas un tās pašas galvenās idejas: sugas laika gaitā mainās, jo katrā paaudzē tikai dažiem īpatņiem izdodas izdzīvot un vairoties. Šie zinātnieki bija Čārlzs Darvins y Alfred Russel Wallace.
Volless veica plašus lauka pētījumus Malajas arhipelāgā, mūsdienu Indonēzijas teritorijā. Viņš novēroja, ka Āzijas sugas šajā reģionā evolūcijas ziņā šķiet attīstītākas nekā daudzas Austrālijas sugas, un ieteica, ka tās ir attīstījās pēc kontinentu atdalīšanāsBalstoties uz šiem novērojumiem, Volless uzrakstīja manuskriptu ar nosaukumu "Par šķirņu tieksmi bezgalīgi novirzīties no sākotnējā tipa" un nosūtīja to Darvinam, kurš jau gadiem ilgi bija izstrādājis savas idejas par evolūciju.
Darvins bija pārsteigts, atklājot, ka Volless bija nonācis gandrīz pie tādiem pašiem vispārīgiem secinājumiem kā par sugu izcelsmi. Viņu raksti tika kopīgi prezentēti Londonas Linneja biedrības sanāksmē, lai gan tolaik tie neizraisīja lielu sabiedrības interesi. Tomēr tas pamudināja Darvinu publicēt plašāku darbu, kurā viņš detalizēti izskaidrotu savu teoriju.
1859. gada novembrī Darvins publicēja darbu Sugu izcelsme dabiskās atlases ceļā vai labvēlīgu rasu saglabāšana cīņā par dzīvībukam bija milzīga ietekme uz bioloģiju. Tajā Darvins nepārprotami atzina, ka Volless neatkarīgi nonācis pie idejām, kas ir ļoti tuvas viņa paša idejām. Kopš tā brīža Darvinisms Tas kļuva par mūsdienu evolūcijas teorijas pamatu.
Darvina teorija par dabiskā izlase To var apkopot vairākos pamatpunktos, kas joprojām ir spēkā arī mūsdienās (lai gan tos ir pilnveidojusi ģenētika):
- Starp jebkuras sugas īpatņiem var atrast pārmantojamas variācijas pēc formas, izmēra, krāsas un daudzām citām īpašībām. Ne visi populācijas locekļi ir identiski.
- Sugām, kas vairojas dzimumceļā, parasti ir vairāk pēcnācēju no tiem, kas nepieciešami, lai saglabātu populācijas lielumu. Ja viņi visi izdzīvotu, populācija nekontrolējami pieaugtu.
- Vidēji jebkuram indivīdam ir tikai niecīgas izredzes izdzīvot līdz dzimumbriedumam un radīt pēcnācējus. Pastāv pastāvīga cīņa par izdzīvošanuvai nu barības, pajumtes, partnera dēļ, vai lai izvairītos no plēsējiem.
- Izdzīvošanas varbūtība var būt lielāka, ja indivīdam piemīt noteiktas lieluma, formas, krāsas, fizioloģijas vai uzvedības īpašības, kas palielina tā izdzīvošanas iespējamību. labāk pielāgojies savai videiTad tiek teikts, ka tai ir selektīva priekšrocība salīdzinājumā ar vienaudžiem.
- Indivīdiem, kas ir vislabāk sagatavoti izdzīvošanai savā vidē līdz dzimumbriedumam, būs lielākas iespējas vairoties un nodot saviem pēcnācējiem labvēlīgās īpašības, kas tām piemīt.
- Un otrādi, tiem indivīdiem, kuru īpašības dod zemāku izdzīvošanas varbūtību, būs mazāk pēcnācēju, un tāpēc... to iezīmes mēdz izzust vai samazināt biežumu populācijā.
- Pēc daudzām paaudzēm pēcnācēju skaits ar labvēlīgām īpašībām palielināsies, savukārt to skaits ar nelabvēlīgām īpašībām samazināsies. Tādējādi ilgtermiņā populācija maina savu ģenētisko sastāvu un var radīt jaunas sugas.
Darvina grāmata izraisīja skandālu, un tās autoru cenzēja konservatīvākie slāņi. Viens no galvenajiem iebildumiem bija tāds, ka viņa teorija netieši norādīja, ka starp cilvēkiem un "zemākiem" dzīvniekiem nav būtiskas atšķirības. Pēc Darvina domām, cilvēki vienkārši bija attīstītāki nekā citi primāti, piemēram, lemuri, pērtiķi un cilvēkpērtiķi, taču viņiem bija kopīga iezīme ar tiem. kopīgs sencisTolaik šī ideja bija tiešā pretrunā ar valdošajiem reliģiskajiem principiem.
Neskatoties uz kritiku, Darvinu stingri atbalstīja ievērojama zinātnieku grupa. Darvina idejas laika gaitā guva virsroku un guva plašu atzinību. Mūsdienās ir plaši atzīts, ka mūsdienu cilvēki (Homo sapiens) attīstījās no pērtiķiem līdzīgiem senčiem primātu līnijas sarežģītās evolūcijas vēstures ietvaros.
Dabiskā atlase darbībā un citi evolūcijas mehānismi
Dzīvo sugu dabiskās atlases un evolūcijas izpētes grūtības slēpjas apstāklī, ka pakāpenisks raksturs daudzu procesu rezultātā. Tomēr dažas īpašības, kas ietekmē izdzīvošanas varbūtību, var mainīties relatīvi ātri. Evolūcijai ne vienmēr ir nepieciešami miljoniem gadu, lai radītu novērojamas sekas.
Piemēram, sugas, kuras ļoti apdraud plēsēji, dabiskās atlases ceļā var strauji attīstīties, samazinot iespējamību tikt notvertām. Tās var attīstīties maskēšanās krāsas, aizsardzības struktūras (mugurkauli, toksīni), efektīvāka bēgšanas uzvedība vai fizioloģiskas modifikācijas, kas palielina to izdzīvošanu.
Dabisko atlasi ir vieglāk pētīt organismos, kas īss paaudzes laiksPiemēram, baktērijas var vairoties dažu minūšu vai stundu laikā; dažām sugām paaudzes laiks ir tikai 20 MinutosTādējādi dabiskā atlase var radīt ievērojamas izmaiņas relatīvi īsā laika periodā. Antibiotiku rezistentu baktēriju parādīšanās ir klasisks piemērs tam, kā tikai dažu paaudžu laikā populācija var kļūt gandrīz pilnībā rezistenta, pateicoties... prioritāte izdzīvošanai variantu ar labvēlīgām mutācijām.
Tomēr dabiskā atlase nav vienīgais mehānisms, ar kuru populācijas attīstās. Mūsdienu evolūcijas teorija atzīst četrus fundamentālus procesus, kas pazīstami kā evolūcijas mehānismi:
- Dabiskā atlase
- Ģenētiskā novirze
- Mutācija
- Gēnu migrācija vai plūsma
Viņi visi rīkojas saskaņā ar ģenētiskā mainīgums populāciju, laika gaitā mainot dažādu alēļu (viena un tā paša gēna versiju) biežumu un līdz ar to organismu grupu ģenētisko sastāvu.
Bioloģiskās evolūcijas mehānismi
Evolūcijas mehānismi izskaidro, kā rodas, tiek saglabātas vai izzūd atšķirības starp organismiem un populācijām. To izpratne ļauj mums izprast tādas parādības kā pielāgošanās videi, jaunu sugu rašanās un citu izzušana.
Dabiskā atlase
La dabiskā izlase Tas ir mehānisms, ar kuru vides apstākļi veicina vai kavē vislabāk adaptēto īpatņu izdzīvošanu un vairošanos populācijā. Tas darbojas kā filtrs: tas pats par sevi nerada variācijas, bet gan Izvēlieties Starp esošajām variācijām tās, kas nodrošina lielākus reproduktīvos panākumus.
Piemēram, dzīvnieku kopienā cīņa par barību nosaka, ka spēcīgākie, ātrākie vai resursu ziņā visprasmīgākie īpatņi dominēs pār saviem konkurentiem un iegūs vairāk resursu. Šiem īpatņiem vidēji būs vairāk pēcnācēju. Kaut kas līdzīgs notiek mikroskopiskajā pasaulē: šūnas un mikroorganismi konkurē par būtiskas uzturvielas piemēram, dzelzs, slāpeklis vai fosfors.
Ilustrējošs piemērs ir baktērijas, kurām daudzu olbaltumvielu darbībai nepieciešams dzelzs. Lai gan dzelzs ir plaši izplatīts elements uz Zemes, liela daļa no tā ir ķīmiskā formā, kas slikti šķīst un ir grūti izmantojama. Baktērijas ir izstrādājušas īpašas molekulas, ko sauc par sideroforikas tiek izvadīti vidē, lai uztvertu pieejamo dzelzi. Infekcijas laikā baktērijām, kas ražo visefektīvākos sideroforus, ir nepārprotama priekšrocība: tās iegūst vairāk dzelzs, vairojas ātrāk un izspiež mazāk efektīvās. Tādā veidā šūnu un molekulārā līmenī princips “cīņa par pārtiku".
Dabiskā atlase var ietekmēt populāciju dažādos veidos:
- Virziena izvēle: dod priekšroku vienam variācijas diapazona galējībai (piemēram, lielākiem vai mazākiem īpatņiem), nobīdot populācijas vidējo vērtību uz šo pusi.
- Stabilizējoša atlaseTas dod priekšroku starpposma fenotipiem un izslēdz galējības, saglabājot pastāvība noteiktu īpašību.
- Traucējoša atlaseTas vienlaikus dod priekšroku indivīdiem abos variācijas diapazona galos, kas var novest pie atšķirības populācijas un veicina jaunu sugu veidošanos.
Ģenētiskā novirze
La ģenētiskā novirze Tas ir atšķirīgs evolūcijas mehānisms nekā dabiskā atlase. Tas sastāv no nejaušām izmaiņām populācijas alēļu biežumā, kas ir īpaši pamanāmas mazas populācijasAtšķirībā no atlases, ko vada pielāgošanās videi, dreifs ir nejaušības rezultāts: daži indivīdi atstāj vairāk pēcnācēju nekā citi vienkārši nejauši, nevis tāpēc, ka viņi ir labāk pielāgojušies.
Laika gaitā ģenētiskā novirze var novest pie noteiktu alēļu kļūšanas par labot (sasniedz 100% biežumu) vai tiek pilnībā izzuduši, pat ja tie nav īpaši izdevīgi vai neizdevīgi. Šis process var samazināt populācijas ģenētisko mainīgumu un padarīt to neaizsargātāku pret vides izmaiņām.
Divas ar ģenētisko novirzi saistītas parādības ir:
- Dibinātāja efektsKad neliela indivīdu grupa atdalās no galvenās populācijas un izveido jaunu populāciju, alēles, kas atrodas šajos nedaudzajos kolonizētājos, var precīzi neatspoguļot sākotnējo daudzveidību. Jaunajai populācijai var būt ļoti atšķirīgas gēnu frekvences tiem, kas pieder viņu izcelsmes iedzīvotājiem.
- Iedzīvotāju skaita sašaurinājumsKad katastrofas, slimības vai vides pārmaiņu dēļ populācijas lielums krasi samazinās, daži izdzīvojušie veido nākotnes populācijas ģenētisko pamatu. Tas var būtiski mainīt alēļu frekvences un mazināt daudzveidību.
Mutācija
the mutācijas Mutācijas ir izmaiņas DNS secībā. Tās var rasties kļūdu dēļ ģenētiskā materiāla replikācijas laikā, ķīmisku vielu iedarbības, starojuma vai citu šūnu procesu rezultātā. visas ģenētiskās mainības galvenais avots, jo tie ģenerē jaunas alēles, kas iepriekš populācijā nepastāvēja.
Organismos, kas vairojas aseksuāli, mutācijas ir praktiski vienīgais veids, kā ieviest jaunu ģenētisko variāciju. Organismos, kas vairojas dzimumceļā, mainīgumu palielina arī... ģenētiskā rekombinācija kas notiek gametu veidošanās laikā (hromosomu krustošanās, neatkarīga assortimentācija utt.).
Lai gan vārds “mutācija” bieži tiek saistīts ar kaut ko negatīvu, lielākā daļa mutāciju ir neitrāla (Tie nerada ievērojamas izmaiņas organismā) vai tiem ir viegla ietekme. Tikai daļa no tiem ir nepārprotami kaitīgi, bet cita mazākuma daļa noteiktā vidē var būt labvēlīga. Evolūcija ir iespējama, pateicoties šīm nejaušajām mutācijām, uz kurām pēc tam iedarbojas dabiskā atlase, dreifs un citi mehānismi.
Gēnu migrācija vai plūsma
La migrācijaGēnu plūsma, ko sauc arī par ģenētisko pieplūdumu, ir indivīdu pārvietošanās no vienas populācijas uz citu. Kad indivīdi migrē un vairojas dažādās populācijās, viņi nes sev līdzi savus alēļus un veicina ģenētiskās daudzveidības evolūciju. sajauciet ģenētisko materiālu starp grupām.
Gēnu plūsma mēdz homogenizēt populācijassamazinot ģenētiskās atšķirības starp tām. Ja plūsma ir ļoti intensīva, tā var kavēt populāciju diferenciāciju, lai radītu jaunas sugas. Un otrādi, ja pastāv šķēršļi gēnu plūsmai (ģeogrāfiski, ekoloģiski vai reproduktīvi), populācijas var atšķirties un sekot dažādiem evolūcijas ceļiem.
Mūsdienu teorija: neodarvinisms vai mūsdienu sintēze
Darvina teorijas mūsdienu versija, kas pazīstama kā neodarvinismsMūsdienu sintēze jeb sintētiskā teorija apvieno dabiskās atlases idejas ar zināšanām par ģenētika, paleontoloģija, bioķīmija, ekoloģija un it īpaši populācijas ģenētikaŠī sintēze tika izstrādāta, pateicoties daudziem pētniekiem, kuri sniedza galvenos ieguldījumus vienotā modelī.
Pētījumi par gēnu uzvedību populācijās, kā arī pašreizējās evolūcijas analīzes ir atkārtoti apstiprinājušas dabiskās atlases centrālo nozīmi, taču kā būtiskus procesus ir iekļauta arī ģenētiskā novirze, mutācija un gēnu plūsma. Paleontoloģijā šī sintētiskā pieeja ir sniegusi informāciju par Bioloģiskās evolūcijas ritmi visā ģeoloģiskajā laikā, ļaujot fosiliju ierakstu interpretēt ar stabilu ģenētisko pamatu.
Starp neodarvinisma pamatprincipiem izceļas šādi punkti:
- Tas nav pieņemts iegūto īpašību mantošana kā formulējis Lamarks. Mendeļa ģenētika pierādīja, ka tiek mantotas tikai tās pazīmes, kuru informācija atrodas gēnos, un ka dzīves laikā iegūtās somatiskās izmaiņas nemaina gametu DNS.
- Bezdzimumorganismos vienīgais ģenētiskās mainības avots ir parādīšanās mutācijasSeksuāli vairojošos organismos mainīgumu rada gan mutācijas, gan gēnu rekombinācijaUn tieši dabiskā atlase (kopā ar citiem faktoriem) ietekmē šo mainīgumu.
- Dabiskā atlase noved pie izmaiņām populācijas alēļu kopaAlēles, kas piešķir labvēlīgu fenotipu indivīdiem, kuri tās nes, laika gaitā palielinās, savukārt nelabvēlīgo alēļu biežums mēdz samazināties.
- Ne jau indivīds attīstās, bet gan PoblacionIndivīdi piedzimst ar noteiktu gēnu komplektu, bet evolūcija izpaužas kā izmaiņas alēļu frekvences starp paaudzēm.
- Evolūcija parasti ir process pakāpeniskiTas notiek nelielu, kumulatīvu alēļu biežuma izmaiņu rezultātā, kas ilgstošā laika periodā var izraisīt jaunu sugu rašanos. Tomēr šo izmaiņu ātrums var atšķirties atkarībā no ekoloģiskā un ģenētiskā konteksta.
- La sugu veidošanās (Jaunu sugu rašanās) notiek, kad starp vienas sugas populācijām rodas reproduktīvā izolācija. Kad gēnu plūsma starp tām tiek pārtraukta, populācijas var atšķirties, līdz tās kļūst ģenētiski nesaderīgas.
Mūsdienu teorijā ir izstrādātas arī perspektīvas, kas koncentrējas uz gēnu kā atlases pamatvienību nozīmi. Viens no darbiem, kam bija liela ietekme, bija egoistiskais gēnsRičards Dokinss popularizēja ideju, ka galvenie atlases "aģenti" ir gēni, nevis indivīdi vai sugas. Šī interpretācija, lai arī metaforiska, uzsver, ka gēni, kas visvieglāk replicējas, mēdz saglabāties un izplatīties populācijās.
Bioloģiskās evolūcijas pierādījumi
Evolūcijas teorija nebalstās tikai uz teorētiskiem modeļiem; tai ir daudz pierādījumi no dažādām bioloģijas nozarēm kas pierāda, ka dzīvajām būtnēm ir kopīga izcelsme un tās laika gaitā ir mainījušās. Starp galvenajiem pierādījumiem ir:
- anatomiskie testiViņi salīdzina dažādu organismu ķermeņa struktūras, lai noteiktu iespējamās radniecības attiecības. Homologiem orgāniem (piemēram, zirga kājai, sikspārņa spārnam un cilvēka rokai) ir vienāds struktūras plāns, lai gan tie veic dažādas funkcijas, kas liecina par kopīga evolūcijas izcelsme.
- Paleontoloģiski pierādījumiTie ir balstīti uz fosiliju pētījumiem. Daudzas fosilijas ir ļoti līdzīgas mūsdienu sugām vai pārstāv starpformas starp dažādām grupām (piemēram, Archaeopteryx(kurai piemīt rāpuļu un putnu iezīmes). Šīs pārejas formas apstiprina ideju, ka lielas organismu grupas ir pakāpeniski pārveidojušās.
- Embrioloģiskie testiViņi salīdzina ļoti dažādu dzīvnieku embrionālo attīstību. Agrīnās stadijās daudziem mugurkaulniekiem ir novērojama līdzīgas struktūras (astes, žaunu spraugas utt.), kas norāda, ka tiem ir kopīgi attīstības gēni, kas mantoti no kopīga senča.
- Bioģeogrāfiskie pierādījumiViņi pēta sugu ģeogrāfisko izplatību. Evolūcijas teorija paredz, ka organismi, kas dzīvo kopā vienā apgabalā, mēdz būt saistītsLai gan populācijas, kuras atdala ģeogrāfiskas barjeras, attīstās dažādos veidos. Tas ir novērots, piemēram, pērtiķiem no Āfrikas, Dienvidamerikas un Āzijas vai unikālajā salu, piemēram, Galapagu salu, faunā.
- Bioķīmiskie un molekulārie testiViņi salīdzina dažādas sugas DNS, olbaltumvielu un citu molekulāro komponentu līmenī. Jo līdzīgākas ir sugas, jo labāk. DNS un aminoskābju sekvencesJo tuvāk sugai, jo lielāka ir evolūcijas radniecība starp divām sugām. Pateicoties šiem salīdzinājumiem, ir izveidoti filoģenētiskie koki, kas attēlo attiecības starp dzīvajām būtnēm.
Visi šie pierādījumi noved pie viena un tā paša secinājuma: dzīvības daudzveidība, ko mēs novērojam šodien, ir ilgstoša procesa rezultāts. kumulatīvās izmaiņaskur sugām ir kopīgi senči un tās ir gājušas atšķirīgus evolūcijas ceļus mutāciju, dabiskās atlases, ģenētiskās novirzes un migrācijas kombinētā iedarbībā.
Bioloģiskā evolūcija un tās mehānismi izskaidro gan pašreizējo dzīvības formu sarežģītību, gan kopīgu iezīmju klātbūtni ļoti atšķirīgām būtnēm. Šī procesa izpratne ne tikai noskaidro mūsu vietu dabā, bet arī ļauj mums risināt praktiskas problēmas, piemēram, antibiotiku rezistence, apdraudēto sugu saglabāšanu vai noteiktu ģenētisko slimību izcelsmi, kas parāda, ka dzīvības vēsture turpina tikt rakstīta no paaudzes paaudzē.