Ewolucja biologiczna

Ewolucja jest procesem biologicznym, który sprawia, że żywe istoty zmieniają się przez długi czas. Wyjaśnienie, jak ten proces działa i jak żywe istoty stały się takie, jak są nazywane teorią ewolucji.

Ziemia jest bardzo stara. Badając warstwy skał, które tworzą skorupę ziemską, naukowcy mogą dowiedzieć się o jej przeszłości. Ten rodzaj badań nazywany jest geologią historyczną.

Wiadomo, że żywe istoty zmieniły się w czasie, ponieważ ich szczątki można zobaczyć w skałach. Te szczątki nazywane są "skamieniałościami". Dowodzi to, że dzisiejsze zwierzęta i rośliny różnią się od tych sprzed lat. Im starsze są skamieniałości, tym większe są różnice w stosunku do współczesnych form. Jak to się stało? Dokonała się ewolucja. To, że ewolucja miała miejsce, jest faktem, ponieważ jest ona poparta wieloma liniami dowodowymi. Jednocześnie pytania ewolucyjne są nadal aktywnie badane przez biologów.

Porównanie sekwencji DNA pozwala na grupowanie organizmów według stopnia podobieństwa ich sekwencji. W 2010 roku analiza porównała sekwencje do drzew filogenetycznych i poparła ideę wspólnego opadania. Obecnie istnieje "silne wsparcie ilościowe, poprzez formalny test", dla jedności życia.

Teoria ewolucji jest podstawą współczesnej biologii. Theodosius Dobżański, znany biolog ewolucyjny, powiedział: "Nic w biologii nie ma sensu, chyba że w świetle ewolucji".

Drzewo życia ukazujące trzy dziedziny życia na Ziemi.Zoom
Drzewo życia ukazujące trzy dziedziny życia na Ziemi.

Teoria Darwina

Pochodzenie gatunków Darwina ma dwa tematy: dowody na ewolucję oraz jego wyobrażenia o tym, jak przebiegała ewolucja. Ten rozdział dotyczy drugiego tematu.

Zmiana

Dwa pierwsze rozdziały Pochodzenia dotyczą zmienności roślin i zwierząt udomowionych oraz zmienności charakteru.

Wszystkie żyjące rzeczy wykazują różnice. Każda badana populacja pokazuje, że zwierzęta i rośliny różnią się tak samo jak ludzie. p90 Jest to wielki fakt natury, a bez niego ewolucja nie nastąpiłaby. Darwin powiedział, że tak jak człowiek wybiera to, co chce w swoich zwierzętach gospodarskich, tak i w naturze różnice pozwalają na to, aby naturalna selekcja działała.

Na cechy jednostki wpływają dwie rzeczy, dziedziczność i środowisko. Po pierwsze, rozwój jest kontrolowany przez geny odziedziczone po rodzicach. Po drugie, życie przynosi swoje własne wpływy. Niektóre rzeczy są całkowicie dziedziczone, inne częściowo, a jeszcze inne w ogóle nie.

Kolor oczu jest w całości odziedziczony; są one cechą genetyczną. Wzrost lub waga są tylko częściowo dziedziczone, a język w ogóle nie jest dziedziczony. Aby było jasne: fakt, że człowiek może mówić jest dziedziczny, ale to, jakim językiem się mówi, zależy od tego, gdzie mieszka i czego się go uczy. Inny przykład: osoba dziedziczy mózg o nieco zmiennej wydajności. To, co dzieje się po urodzeniu, zależy od wielu rzeczy, takich jak środowisko domowe, edukacja i inne doświadczenia. Kiedy osoba jest dorosła, jej mózg jest tym, co udało jej się odziedziczyć i przeżyć życiowych.

Ewolucja dotyczy tylko tych cech, które mogą być dziedziczone, w całości lub częściowo. Cechy dziedziczne są przekazywane z pokolenia na pokolenie poprzez geny. W genach danej osoby znajdują się wszystkie cechy, które odziedziczyła ona po swoich rodzicach. Wypadki życiowe nie są przekazywane dalej. Oczywiście, każdy człowiek prowadzi nieco inne życie: to zwiększa różnice.

Organizmy w każdej populacji różnią się pod względem powodzenia reprodukcyjnego. p81 Z punktu widzenia ewolucji "powodzenie reprodukcyjne" oznacza całkowitą liczbę potomstwa, które żyje, aby się rozmnażać i pozostawić je samym sobie.

Odziedziczona zmienność

Zmiany mogą mieć wpływ na przyszłe pokolenia tylko wtedy, gdy są one dziedziczone. Z powodu pracy Gregora Mendla wiemy, że wiele zmian jest dziedziczonych. Czynniki Mendla są teraz nazywane genami. Badania wykazały, że prawie każdy osobnik w gatunku rozmnażającym się płciowo jest genetycznie unikalny. p204

Zróżnicowanie genetyczne jest zwiększone przez mutacje genowe. DNA nie zawsze dokładnie się rozmnaża. Rzadkie zmiany zachodzą, a te mogą być dziedziczone. Wiele zmian w DNA powoduje wady; niektóre z nich są neutralne lub nawet korzystne. Daje to początek genetycznej zmienności, która jest ziarnistą kukurydzą ewolucji. Rozmnażanie płciowe, poprzez krzyżowanie chromosomów podczas mejozy, rozprzestrzenia zmiany w całej populacji. Inne zdarzenia, takie jak selekcja naturalna i dryfowanie, zmniejszają zmienność. Tak więc populacja w naturze zawsze ma zmienność, ale szczegóły zawsze się zmieniają. p90

Wybór naturalny

Ewolucja działa głównie poprzez selekcję naturalną. Co to oznacza? Zwierzęta i rośliny, które są najlepiej przystosowane do swojego środowiska, przetrwają średnio lepiej. Toczy się walka o egzystencję. Ci, którzy przeżyją, będą produkować następne pokolenie. Ich geny będą przekazywane dalej, a geny tych, którzy się nie rozmnażali, nie będą. Jest to podstawowy mechanizm, który zmienia populację i powoduje ewolucję.

Naturalna selekcja wyjaśnia, dlaczego żywe organizmy zmieniają się z czasem, aby mieć anatomię, funkcje i zachowania, które posiadają. To działa w ten sposób:

  1. Wszystkie żywe istoty mają taką płodność, że ich populacja może gwałtownie wzrosnąć na zawsze.
  2. Widzimy, że wielkość populacji nie zwiększa się do tego stopnia. W większości przypadków liczby pozostają mniej więcej takie same.
  3. Żywność i inne zasoby są ograniczone. W związku z tym istnieje konkurencja o żywność i zasoby.
  4. Nie ma dwóch takich samych osób. Dlatego nie będą miały takich samych szans na życie i rozmnażanie się.
  5. Duża część tej odmiany może być dziedziczona. Rodzice przekazują dzieciom takie cechy poprzez swoje geny.
  6. Następne pokolenie może pochodzić tylko od tych, którzy przeżyją i będą się rozmnażać. Po wielu pokoleniach tego ludność będzie miała bardziej pomocne różnice genetyczne, a mniej szkodliwe. Selekcja naturalna jest tak naprawdę procesem eliminacji. p117 Eliminacja jest spowodowana względnym dopasowaniem jednostek do środowiska, w którym żyją.

Selekcja w populacjach naturalnych

Obecnie istnieje wiele przypadków, w których wykazano, że selekcja naturalna występuje w dzikich populacjach. Prawie każdy badany przypadek kamuflażu, mimikry i polimorfizmu wykazał silne efekty selekcji.

Siła selekcji może być znacznie silniejsza, niż myśleli wczesni genetykowie populacji. Odporność na pestycydy szybko wzrosła. Odporność na warfarynę u szczurów norweskich (Rattus norvegicus) szybko rosła, ponieważ te, które przeżyły, stanowiły coraz większą część populacji. Badania wykazały, że przy braku warfaryny oporna homozygota była w 54% mniej odporna niż normalna homozygota typu dzikiego. p182 Ta wielka wada została szybko przezwyciężona przez selekcję na oporność na warfarynę.

Ssaki normalnie nie mogą pić mleka jak dorośli, ale ludzie są wyjątkiem. Mleko jest trawione przez enzym laktaza, który wyłącza się, gdy ssaki przestają pobierać mleko od swoich matek. Zdolność człowieka do picia mleka w dorosłym życiu jest wspierana przez mutację laktazy, która zapobiega temu wyłączeniu. Populacje ludzkie mają wysoki udział tej mutacji wszędzie tam, gdzie mleko jest ważne w diecie. Rozpowszechnianiu się tej "tolerancji na mleko" sprzyja naturalna selekcja, ponieważ pomaga ona ludziom przetrwać tam, gdzie mleko jest dostępne. Badania genetyczne sugerują, że najstarsze mutacje powodujące utrzymywanie się laktazy osiągnęły wysoki poziom w populacjach ludzkich dopiero w ciągu ostatnich dziesięciu tysięcy lat. Dlatego też trwałość laktazy jest często wymieniana jako przykład niedawnej ewolucji człowieka. Ponieważ trwałość laktazy jest cechą genetyczną, ale hodowla zwierząt jest cechą kulturową, jest to koewolucja genowo-kulturowa.

Adaptacja

Adaptacja jest jednym z podstawowych zjawisk biologii. Poprzez proces adaptacji organizm staje się lepiej przystosowany do swojego siedliska.

Adaptacja jest jednym z dwóch głównych procesów wyjaśniających różnorodność gatunków, które widzimy w biologii. Drugim jest specjacja (podział na gatunki lub cladogeneza). Ulubionym przykładem wykorzystywanym dziś do badania wzajemnego oddziaływania adaptacji i specjacji jest ewolucja pielęgnicowatych w afrykańskich rzekach i jeziorach.

Kiedy ludzie mówią o adaptacji, często mają na myśli coś, co pomaga przetrwać zwierzęciu lub roślinie. Jedną z najbardziej rozpowszechnionych adaptacji u zwierząt jest ewolucja oka. Innym przykładem jest adaptacja zębów koni do mielenia trawy. Kolejną adaptacją jest kamuflaż, podobnie jak mimika. Zwierzęta lepiej przystosowane mają największe szanse na przetrwanie i pomyślne rozmnażanie się (selekcja naturalna).

Dobrym przykładem jest pasożyt wewnętrzny (np. grypa): ma bardzo prostą budowę ciała, ale mimo to organizm jest bardzo dobrze przystosowany do swojego szczególnego środowiska. Z tego wynika, że adaptacja nie jest tylko kwestią widocznych cech: u takich pasożytów krytyczne adaptacje zachodzą w cyklu życia, który często jest dość złożony.

Ograniczenia

Nie wszystkie cechy organizmu są adaptacjami. p251 Adaptacje mają tendencję do odzwierciedlania przeszłego życia danego gatunku. Jeśli gatunek ostatnio zmienił swój styl życia, raz cenna adaptacja może stać się bezużyteczna, a w końcu stać się malejącym śladem.

Adaptacje nigdy nie są idealne. Zawsze istnieją kompromisy pomiędzy różnymi funkcjami i strukturami w organizmie. Jest to organizm jako całość, który żyje i rozmnaża się, dlatego jest to kompletny zestaw adaptacji, który jest przekazywany kolejnym pokoleniom.

Dryf genetyczny i jego efekt

W populacjach występują siły, które zwiększają zmienność populacji (np. mutacja), oraz siły, które ją usuwają. Dryf genetyczny to nazwa nadana przypadkowym zmianom, które usuwają zmienność z populacji. Dryft genetyczny usuwa zmienność w tempie 1/(2N) gdzie N = wielkość populacji. p29 Jest to zatem "bardzo słaba siła ewolucyjna w dużych populacjach". p55

Dryf genetyczny wyjaśnia, jak przypadkowa szansa może wpływać na ewolucję w zaskakująco duży sposób, ale tylko wtedy, gdy populacje są dość małe. Ogólnie rzecz biorąc, jego działanie polega na tym, aby jednostki były bardziej do siebie podobne, a tym samym bardziej podatne na choroby lub zdarzenia losowe w ich środowisku.

  1. Dryf ogranicza zmienność genetyczną populacji, potencjalnie zmniejszając zdolność danej populacji do przetrwania nowych presji selektywnych.
  2. Dryf genetyczny działa szybciej i ma bardziej drastyczne skutki w mniejszych populacjach. Małe populacje zwykle wymierają.
  3. Dryf genetyczny może przyczynić się do specjacji, jeśli mała grupa przeżyje.
  4. Wąskie gardło: gdy duża populacja zostanie nagle i drastycznie zmniejszona przez jakieś wydarzenie, odmiana genetyczna zostanie bardzo zredukowana. Infekcje i ekstremalne zjawiska klimatyczne są częstymi przyczynami. Czasami inwazja bardziej konkurencyjnych gatunków może być niszczycielska.
    ♦ W latach 1880/90 polowanie zmniejszyło liczebność północnej słoniowatej foki do zaledwie około 20 osobników. Mimo że populacja ta odbudowała się, jej zmienność genetyczna jest znacznie mniejsza niż u słoniowców z południa.
    Gepardy mają bardzo małą zmienność. Uważamy, że gatunek ten został zredukowany do niewielkiej liczby w ostatnim czasie. Ponieważ brakuje mu zróżnicowania genetycznego, jest on zagrożony chorobami zakaźnymi.
  5. Imprezy założycielskie: mają miejsce, gdy mała grupa pączków odchodzi od większej populacji. Mała grupa żyje wtedy oddzielnie od głównej populacji. Gatunek ludzki jest często cytowany jako przechodzący przez takie stadia. Na przykład, gdy grupy opuszczają Afrykę, aby osiedlić się gdzie indziej (patrz ewolucja człowieka). Najwyraźniej mamy mniejsze zróżnicowanie, niż można by się spodziewać po naszej globalnej dystrybucji.
    Grupy, które przybywają na wyspy z dala od lądu stałego są również dobrym przykładem. Grupy te, ze względu na swoje niewielkie rozmiary, nie mogą nosić pełnej gamy
    alleli występujących w populacji rodziców.

Gatunek

To, jak tworzą się gatunki, jest główną częścią biologii ewolucyjnej. Darwin zinterpretował "ewolucję" (słowa, którego na początku nie używał) jako dotyczącą specjacji. Dlatego też nazwał swoją słynną książkę "O pochodzeniu gatunków".

Darwin uważał, że większość gatunków powstała bezpośrednio z wcześniej istniejących gatunków. Nazywa się to anagenezą: nowe gatunki przez zmieniające się starsze gatunki. Teraz uważamy, że większość gatunków powstaje w wyniku podziału wcześniejszych gatunków: cladogeneza.

Rozszczepienie gatunku

Dwie grupy, które zaczynają to samo, mogą również bardzo się różnić, jeśli mieszkają w różnych miejscach. Kiedy gatunek zostaje podzielony na dwa regiony geograficzne, rozpoczyna się proces. Każdy z nich dostosowuje się do swojej własnej sytuacji. Po pewnym czasie osobniki z jednej grupy nie mogą już rozmnażać się z drugą. Z jednego z nich wyewoluowały dwa dobre gatunki.

Niemiecki odkrywca, Moritz Wagner, podczas swoich trzech lat w Algierii w latach trzydziestych XIX wieku, studiował chrząszcze bez lotów. Każdy gatunek jest ograniczony do odcinka północnego wybrzeża pomiędzy rzekami, które schodzą z gór Atlasu do Morza Śródziemnego. Gdy tylko przekroczy się rzekę, pojawia się inny, ale ściśle związany z nią gatunek. Pisał później:

"...nowy gatunek pojawi się tylko wtedy, gdy kilka osobników przekroczy granice swojego zasięgu...powstanie nowej rasy nigdy nie zakończy się sukcesem...bez długotrwałego oddzielania się kolonistów od innych członków ich gatunku".

Było to wczesne uświadomienie sobie znaczenia separacji geograficznej. Innym biologiem, który uważał separację geograficzną za krytyczną, był Ernst Mayr.

Jednym z przykładów naturalnej specjacji jest ciernikowaty ciernik, ryba morska, która po ostatniej epoce lodowcowej zaatakowała słodką wodę i założyła kolonie w odosobnionych jeziorach i strumieniach. Ponad 10.000 pokoleń, ciernikowate wykazują duże różnice, w tym różnice w płetwach, zmiany w liczbie lub wielkości ich płyt kostnych, zmienną strukturę szczęk i różnice w kolorze.

Wombaty w Australii dzielą się na dwie główne grupy: wombaty pospolite i wombaty owłosione. Te dwa typy wyglądają bardzo podobnie, oprócz owłosienia ich nosów. Są one jednak przystosowane do różnych środowisk. Wombaty zwyczajne żyją na terenach zalesionych i spożywają głównie zielone pokarmy z dużą ilością wilgoci. Często żerują w ciągu dnia. Włosowate wombaty żyją na gorących, suchych równinach, gdzie jedzą suchą trawę z bardzo małą ilością wody lub dobra. Ich system metaboliczny jest powolny i śpią większość dnia pod ziemią.

Kiedy dwie grupy, które zaczęły to samo, stają się wystarczająco różne, wtedy stają się dwoma różnymi gatunkami. Częścią teorii ewolucji jest to, że wszystkie żywe rzeczy zaczęły się od tego samego, ale potem rozdzieliły się na różne grupy w ciągu miliardów lat.

Członkowie tej rodziny są podobni pod pewnymi względami, różniący się w innychZoom
Członkowie tej rodziny są podobni pod pewnymi względami, różniący się w innych

Wariacja . Kwiat po prawej stronie ma inny kolor.Zoom
Wariacja . Kwiat po prawej stronie ma inny kolor.

Kliknij na działanie W tej symulacji, jest utrwalenie niebieskiego "allelu" w pięciu pokoleniach.Zoom
Kliknij na działanie W tej symulacji, jest utrwalenie niebieskiego "allelu" w pięciu pokoleniach.

Trójkołowy ciernik (Gasterosteus aculeatus)Zoom
Trójkołowy ciernik (Gasterosteus aculeatus)

Współczesna synteza ewolucyjna

Był to ważny ruch w biologii ewolucyjnej, który rozpoczął się w latach 30. i zakończył w latach 50. ubiegłego wieku. Od tego czasu jest on regularnie aktualizowany. Synteza wyjaśnia, jak idee Karola Darwina pasują do odkryć Gregora Mendla, który dowiedział się, jak dziedziczymy nasze geny. Nowoczesna synteza unowocześniła idee Darwina. Przełamała ona przepaść między różnymi typami biologów: genetyków, przyrodników i paleontologów.

Kiedy opracowano teorię ewolucji, nie było jasne, czy selekcja naturalna i genetyka działają razem. Ale Ronald Fisher pokazał, że selekcja naturalna będzie działać na rzecz zmiany gatunku. Sewall Wright wyjaśnił dryf genetyczny w 1931 roku.

  • Ewolucja i genetyka: ewolucję można wyjaśnić tym, co wiemy o genetyce i tym, co widzimy o zwierzętach i roślinach żyjących na wolności.
  • Ważne jest myślenie w kategoriach populacji, a nie jednostek. Odmiana genetyczna istniejąca w naturalnych populacjach jest kluczowym czynnikiem w ewolucji.
  • Ewolucja i skamieliny: te same czynniki, które działają dziś, działały również w przeszłości.
  • Gradualizm: ewolucja jest stopniowa i zazwyczaj odbywa się małymi krokami. Są od tego pewne wyjątki, zwłaszcza poliploidalność, zwłaszcza u roślin.
  • Selekcja naturalna: walka o istnienie zwierząt i roślin na wolności powoduje selekcję naturalną. Siła selekcji naturalnej w naturze była większa, niż nawet Darwin się spodziewał.
  • Dryf genetyczny może być ważny w małych populacjach.
  • Tempo ewolucji może być różne. Istnieją bardzo dobre dowody pochodzące ze skamieniałości, że różne grupy mogą ewoluować w różnym tempie i że różne części zwierząt mogą ewoluować w różnym tempie. p292, 397

Niektóre obszary badań

Współewolucja

Współewolucja to sytuacja, w której istnienie jednego gatunku jest ściśle związane z życiem jednego lub kilku innych gatunków.

Po nowych lub "ulepszonych" adaptacjach, które występują u jednego gatunku, często następuje pojawienie się i rozprzestrzenienie się powiązanych cech u drugiego gatunku. Życie i śmierć żywych istot jest ściśle związane nie tylko ze środowiskiem fizycznym, ale także z życiem innych gatunków.

Relacje te mogą trwać przez miliony lat, jak to ma miejsce w zapylaniu roślin kwitnących przez owady. Zawartość jelit, struktury skrzydeł i części pyska skamieniałych chrząszczy i much sugerują, że działały one jako wczesne zapylacze. Związek chrząszczy i okrytozalążkowych w okresie dolnej kredy doprowadził do równoległego przenikania okrytozalążkowych i owadów do późnej kredy. Ewolucja nektarników w kwiatach górnej kredy sygnalizuje początek wzajemności między błonkoskrzydłami a okrytozalążkowymi.

Drzewo życia

Charles Darwin był pierwszym, który użył tej metafory w biologii. Drzewo ewolucyjne ukazuje związki pomiędzy różnymi grupami biologicznymi. Zawiera dane z analizy DNA, RNA i białka. Drzewo życia jest produktem tradycyjnej anatomii porównawczej, a także współczesnej ewolucji molekularnej i badań zegara molekularnego.

Główną postacią w tym dziele jest Carl Woese, który zdefiniował Archaea, trzecią domenę (lub królestwo) życia. Poniżej znajduje się uproszczona wersja współczesnego rozumienia.

Simplified universal phylogenetic tree

Makroewolucja

Makroewolucja: badanie zmian powyżej poziomu gatunku i sposobu ich przeprowadzania. Podstawowymi danymi do takich badań są skamieniałości (paleontologia) oraz rekonstrukcja dawnych środowisk. Niektóre podmioty, których badania mieszczą się w zakresie makroewolucji:

  • Adaptacyjne promieniowanie, takie jak kambryjskie wybuchy.
  • Zmiany w różnorodności biologicznej w czasie.
  • Masowe wyginięcia.
  • Specyfikacja i wskaźniki wymierania.
  • Debata pomiędzy równowagą punktową a stopniowością.
  • Rola rozwoju w kształtowaniu ewolucji: heterochronia; geny hox.
  • Pochodzenie głównych kategorii: jajo klipsoidalne; pochodzenie ptaków.

Jest to pojęcie wygody: dla większości biologów nie sugeruje ono żadnych zmian w procesie ewolucji. p87 Dla niektórych paleontologów to, co widzą w zapisie skamieniałości, nie może być wyjaśnione jedynie przez stopniową syntezę ewolucyjną. Są oni w mniejszości.

Altruizm i selekcja grupowa

Altruizm - gotowość jednych do poświęcenia się dla innych - jest powszechny u zwierząt społecznych. Jak wyjaśniono powyżej, następne pokolenie może pochodzić tylko od tych, którzy przeżywają i rozmnażają się. Niektórzy biolodzy uważali, że oznacza to, iż altruizm nie może ewoluować w wyniku normalnego procesu selekcji. Zamiast tego zaproponowano proces zwany "selekcją grupową". Selekcja grupowa odnosi się do idei, że allele mogą stać się stałe lub rozprzestrzeniać się w populacji ze względu na korzyści, jakie dają one grupom, niezależnie od wpływu alleli na kondycję jednostek w tej grupie.

Od kilkudziesięciu lat krytycy poddają w wątpliwość wybór grupy jako głównego mechanizmu ewolucji.

W prostych przypadkach od razu widać, że wystarczy tradycyjna selekcja. Na przykład, jeśli jedno z rodzeństwa poświęci się za trzy rodzeństwa, genetyczna dyspozycja do tego czynu zostanie zwiększona. Dzieje się tak dlatego, że rodzeństwo ma średnio 50% udziału w swoim dziedzictwie genetycznym, a akt poświęcenia doprowadził do większej reprezentacji genów w następnym pokoleniu.

Altruizm jest obecnie powszechnie postrzegany jako wynik standardowej selekcji. Zarówno notatka ostrzegawcza Ernsta Mayra, jak i praca Williama Hamiltona są ważne dla tej dyskusji.

Równanie Hamiltona

Równanie Hamiltona opisuje, czy gen dla zachowań altruistycznych rozprzestrzeni się w danej populacji czy nie. Gen będzie się rozprzestrzeniał, jeśli rxb jest większy od c:

r b > c {\i1}displaystyle rb>c\i0} {\displaystyle rb>c\ }

Gdzie:

  • {\displaystyle c\ }to koszt reprodukcyjny dla altruisty,
  • b{\displaystyle b\ } {\i1}jest korzyścią reprodukcyjną dla odbiorcy altruistycznego zachowania, oraz
  • r{\displaystyle r\ } {\i1}jest prawdopodobieństwem, powyżej średniej populacji, osobników posiadających gen altruistyczny - "stopień pokrewieństwa".

Rozmnażanie seksualne

Na początku, reprodukcja seksualna może wydawać się niekorzystna w porównaniu z reprodukcją aseksualną. Rozmnażanie seksualne (zapłodnienie krzyżowe), aby było korzystne, musi przezwyciężyć podwójną wadę (do rozmnażania potrzeba dwóch) plus trudności w znalezieniu partnera. Dlaczego więc seks jest tak niemal uniwersalny wśród eukariontów? Jest to jedno z najstarszych pytań w biologii.

Odpowiedź jest udzielana od czasów Darwina: ponieważ populacje seksualne lepiej dostosowują się do zmieniających się okoliczności. Ostatni eksperyment laboratoryjny sugeruje, że jest to rzeczywiście właściwe wyjaśnienie.

"Gdy populacje są przekreślone, rekombinacja genetyczna zachodzi między różnymi genomami rodzicielskimi. Pozwala to korzystnym mutacjom uciec przed szkodliwymi allelami na ich pierwotnym podłożu i łączyć się z innymi korzystnymi allelami, które powstają w innych częściach populacji. W populacjach autochtonicznych osobniki są w dużej mierze homozygotyczne, a rekombinacja nie ma żadnego wpływu".

W głównym eksperymencie robaki nicieni zostały podzielone na dwie grupy. Jedna grupa była całkowicie przekorna, druga była całkowicie egoistyczna. Grupy te zostały poddane nierównemu terenowi i wielokrotnie poddane działaniu mutagenu. Po 50 pokoleniach, populacja samosiewów wykazywała znaczny spadek sprawności (= przeżycia), natomiast populacja outcrossingowa nie wykazywała spadku. Jest to jedno z wielu badań, które pokazują, że seksualność ma prawdziwą przewagę nad nieseksualnymi typami rozmnażania.

Stałość zapylacza : te dwie pszczoły miodne, aktywne w tym samym czasie i miejscu, selektywnie odwiedzają kwiaty tylko jednego gatunku, co widać po kolorze pyłku w ich koszykachZoom
Stałość zapylacza : te dwie pszczoły miodne, aktywne w tym samym czasie i miejscu, selektywnie odwiedzają kwiaty tylko jednego gatunku, co widać po kolorze pyłku w ich koszykach

Do czego służy dziś ewolucja

Ważną działalnością jest sztuczna selekcja w celu udomowienia. To właśnie wtedy ludzie wybierają, z których zwierząt mają się rozmnażać, na podstawie ich cech. Ludzie używają tego od tysięcy lat do udomawiania roślin i zwierząt.

Ostatnio możliwe stało się wykorzystanie inżynierii genetycznej. Obecnie dostępne są nowe techniki, takie jak "ukierunkowanie na geny". Celem jest wprowadzenie nowych genów lub wybijanie starych genów z genomu rośliny lub zwierzęcia. Za tę pracę przyznano już szereg nagród Nobla.

Jednak prawdziwym celem badania ewolucji jest wyjaśnienie i pomoc w zrozumieniu biologii. W końcu jest to pierwsze dobre wyjaśnienie tego, w jaki sposób żywe istoty stały się takie, jakie są. To jest wielkie osiągnięcie. Praktyczne rzeczy pochodzą głównie z genetyki, nauki zapoczątkowanej przez Gregora Mendla oraz z biologii molekularnej i komórkowej.

Klejnoty ewolucji

W 2010 roku dziennik Nature wybrał 15 tematów jako "Klejnoty ewolucji". Były to:

Klejnoty z płyty kopalnej

  1. Żyjący na lądzie przodkowie wielorybów
  2. Od wody do lądu (patrz tetrapod)
  3. Pochodzenie piór (patrz pochodzenie ptaków)
  4. Historia ewolucji zębów
  5. Pochodzenie szkieletu kręgowców

Klejnoty z siedlisk

  1. Naturalna selekcja w specjacji
  2. Selekcja naturalna u jaszczurek
  3. Przypadek co-adaptacji
  4. Różnicowe rozproszenie u dzikiego ptactwa
  5. Selektywne przetrwanie u dzikich gupików
  6. Historia ewolucyjna ma znaczenie

Klejnoty z procesów molekularnych

  1. Darwin's Galapagos zięby
  2. Mikroewolucja spotyka się z makroewolucją
  3. Odporność na toksyny w wężach i małżach
  4. Zmiany w stosunku do stabilności
  • Przyroda jest najstarszym naukowym tygodnikiem. Link do pobrania w postaci bezpłatnego pliku tekstowego, wraz z referencjami. Chodzi o to, aby udostępnić te informacje nauczycielom.

Odpowiedzi na ideę ewolucji

Debaty o fakcie ewolucji

Idea, że całe życie ewoluowało, została zaproponowana przed opublikowaniem przez Charlesa Darwina O pochodzeniu gatunków. Nawet dziś niektórzy nadal dyskutują o koncepcji ewolucji i o tym, co ona dla nich oznacza, o ich filozofii i religii. Ewolucja wyjaśnia pewne rzeczy na temat naszej ludzkiej natury. Ludzie mówią również o społecznych implikacjach ewolucji, na przykład w socjobiologii.

Niektórzy ludzie mają religijne przekonanie, że życie na Ziemi zostało stworzone przez boga. Aby wpasować się w ideę ewolucji z tym przekonaniem, ludzie użyli takich idei jak ewolucja kierowana lub ewolucja teistyczna. Mówią, że ewolucja jest prawdziwa, ale jest kierowana w jakiś sposób.

Istnieje wiele różnych koncepcji ewolucji teologicznej. Wielu kreacjonistów uważa, że mit o stworzeniu zawarty w ich religii jest sprzeczny z ideą ewolucji. Jak Darwin zdał sobie sprawę, najbardziej kontrowersyjną częścią myśli ewolucyjnej jest to, co ona oznacza dla pochodzenia ludzkiego.

W niektórych krajach, zwłaszcza w Stanach Zjednoczonych, istnieje napięcie między ludźmi, którzy akceptują ideę ewolucji, a tymi, którzy jej nie akceptują. Debata dotyczy głównie tego, czy i w jaki sposób ewolucja powinna być nauczana w szkołach.

Inne dziedziny, takie jak kosmologia i nauka o ziemi również nie pokrywają się z oryginalnymi pismami wielu tekstów religijnych. Niegdyś idee te również były zaciekle przeciwstawiane. Śmierć za herezję była zagrożona dla tych, którzy pisali przeciwko idei, że Ziemia jest centrum wszechświata.

Biologia ewolucyjna to nowszy pomysł. Niektóre grupy religijne sprzeciwiają się tej idei bardziej niż inne grupy religijne. Na przykład, Kościół rzymskokatolicki ma obecnie następujące stanowisko w sprawie ewolucji: Papież Pius XII powiedział w swojej encyklice Humani Generis wydanej w latach pięćdziesiątych XX wieku:

"Kościół nie zabrania (...) prowadzenia badań i dyskusji (...) nad doktryną ewolucji, o ile bada ona pochodzenie ciała ludzkiego jako pochodzącego z materii wcześniejszej i żywej", Papież Pius XII Humani Generis

Papież Jan Paweł II zaktualizował to stanowisko w 1996 roku. Powiedział, że ewolucja jest "czymś więcej niż tylko hipotezą":

"W swojej encyklice Humani Generis, mój poprzednik Pius XII powiedział już, że nie ma konfliktu między ewolucją a doktryną wiary dotyczącą człowieka i jego powołania. (...) Dziś, ponad pół wieku po (...) tej encyklice, pewne nowe odkrycia prowadzą nas do uznania ewolucji za coś więcej niż hipotezę. W rzeczywistości jest rzeczą niezwykłą, że teoria ta miała stopniowo coraz większy wpływ na ducha badaczy, po serii odkryć w różnych dyscyplinach naukowych" - powiedział Jan Paweł II przemawiając do Papieskiej Akademii Nauk.

Wspólnota Anglikańska nie sprzeciwia się również naukowemu opisowi ewolucji.

Wykorzystanie ewolucji do innych celów

Wielu z tych, którzy zaakceptowali ewolucję, nie interesowało się zbytnio biologią. Byli oni zainteresowani wykorzystaniem tej teorii do wspierania własnych idei dotyczących społeczeństwa.

Rasizm

Niektórzy ludzie próbowali wykorzystać ewolucję do wspierania rasizmu. Ludzie chcący usprawiedliwić rasizm twierdzili, że pewne grupy, takie jak czarni, są gorsze. W przyrodzie niektóre zwierzęta przeżywają lepiej niż inne, co prowadzi do tego, że zwierzęta są lepiej przystosowane do swoich warunków. W przypadku grup ludzkich z różnych części świata, cała ewolucja może powiedzieć, że każda grupa jest prawdopodobnie dobrze przystosowana do swojej pierwotnej sytuacji. Ewolucja nie ocenia ani lepiej, ani gorzej. Nie mówi, że jakakolwiek grupa ludzka jest lepsza od jakiejkolwiek innej.

Eugenika

Ten niesamowity pomysł na eugenikę był raczej inny. Dwie rzeczy zostały zauważone już w XVIII wieku. Jedną z nich był wielki sukces rolników w hodowli bydła i roślin uprawnych. Czynili to poprzez selekcję, które zwierzęta lub rośliny będą produkować następne pokolenie (sztuczna selekcja). Drugą obserwacją było to, że ludzie z niższej klasy mieli więcej dzieci niż ludzie z wyższej klasy. Jeśli (i jest to duże, jeśli) klasy wyższe były tam na poziomie merytorycznym, to ich brak dzieci był dokładnym przeciwieństwem tego, co powinno się dziać. Szybsza hodowla w klasach niższych prowadziłaby do pogorszenia się sytuacji społecznej.

Idea ulepszania gatunku ludzkiego poprzez selektywną hodowlę nazywana jest eugeniką. Nazwa ta została zaproponowana przez Francisa Galtona, bystrego naukowca, który chciał czynić dobro. Powiedział on, że ludzki gatunek (pulę genów) należy ulepszać poprzez politykę selektywnej hodowli. Oznaczałoby to, że ci, którzy zostali uznani za "dobry inwentarz", otrzymaliby nagrodę, gdyby się rozmnażali. Inni ludzie sugerowali jednak, że ci, których uznano za "zły inwentarz", musieliby przejść obowiązkową sterylizację, badania prenatalne i kontrolę urodzeń. Niemiecki rząd nazistowski (1933-1945) wykorzystywał eugenikę jako przykrywkę dla swojej ekstremalnej polityki rasowej, co przyniosło okropne rezultaty.

Problem z pomysłem Galtona polega na tym, jak zdecydować, które cechy wybrać. Jest tak wiele różnych umiejętności, że nie można było się zgodzić, kto był "dobrym magazynem", a kto "złym magazynem". Było raczej więcej zgody co do tego, kto nie powinien być hodowcą. Kilka krajów przyjęło ustawy o obowiązkowej sterylizacji grup niepożądanych. Większość z tych ustaw została uchwalona między 1900 a 1940 rokiem. Po II wojnie światowej obrzydzenie wobec tego, co zrobili naziści, zdusiło kolejne próby eugeniki.

Projektowanie algorytmów

Niektóre równania mogą być rozwiązane za pomocą algorytmów symulujących ewolucję. Algorytmy ewolucyjne działają w ten sposób.

Darwinizm społeczny

Innym przykładem wykorzystania pomysłów na ewolucję do wspierania działań społecznych jest darwinizm społeczny. Darwinizm społeczny to termin nadany ideom XIX-wiecznego filozofa społecznego Herberta Spencera. Spencer uważał, że przetrwanie najsilniejszych może i powinno być stosowane w handlu i społeczeństwach ludzkich jako całości.

Ponownie, niektóre osoby wykorzystały te pomysły, aby twierdzić, że rasizm i bezwzględna polityka gospodarcza były uzasadnione. Dziś większość biologów i filozofów twierdzi, że teoria ewolucji nie powinna być stosowana do polityki społecznej.

Kontrowersje

Niektórzy ludzie nie zgadzają się z ideą ewolucji. Nie zgadzają się z nią z wielu powodów. Najczęściej przyczyny te są pod wpływem lub na podstawie ich przekonań religijnych. Ludzie, którzy nie zgadzają się z ewolucją, zazwyczaj wierzą w kreacjonizm lub inteligentny projekt.

Mimo to, ewolucja jest jedną z najbardziej udanych teorii w nauce. Ludzie odkryli, że jest ona przydatna w różnych rodzajach badań. Żadna z innych sugestii nie wyjaśnia również rzeczy, takich jak zapisy kopalne. Tak więc, dla prawie wszystkich naukowców, ewolucja nie jest wątpliwa.

Wraz z przyjęciem darwinizmu w latach 70-tych XIX wieku karykatury Karola Darwina z ciałem małpy symbolizowały ewolucję.Zoom
Wraz z przyjęciem darwinizmu w latach 70-tych XIX wieku karykatury Karola Darwina z ciałem małpy symbolizowały ewolucję.

Powiązane strony

Pytania i odpowiedzi

P: Co to jest ewolucja?
O: Ewolucja to proces biologiczny, w którym żywe organizmy zmieniają się w czasie i powstają nowe gatunki.

P: Kto powiedział, że "nic w biologii nie ma sensu, jeśli nie jest rozpatrywane w świetle ewolucji"?
O: Theodosius Dobzhansky, znany biolog ewolucyjny, powiedział: "Nic w biologii nie ma sensu, jak tylko w świetle ewolucji".

P: Co powoduje ewolucję?
O: Ewolucja jest spowodowana głównie przez dobór naturalny. Istoty żywe mają różne cechy, które ułatwiają im przetrwanie i rozmnażanie, a różnice te utrzymują się w czasie, prowadząc do zmian, dzięki którym powstają nowe gatunki.

P: Skąd wiadomo, że życie zmieniało się w czasie?
O: Dowody na to, że życie zmieniało się w czasie, możemy zobaczyć w skamieniałościach znalezionych w skałach. Skamieniałości te pokazują nam, że zwierzęta i rośliny z dawnych czasów różnią się od tych dzisiejszych, co dowodzi, że nastąpiła ewolucja.

P: Jak udowodniono, że wszystkie organizmy mają wspólne pochodzenie?
O: W 2010 roku przeprowadzono analizę, w której porównano sekwencje DNA między organizmami z drzewami filogenetycznymi, dostarczając silnego ilościowego wsparcia dla idei wspólnego pochodzenia.

P: Co oznacza drzewo filogenetyczne?
O: Drzewo filogenetyczne to diagram używany do przedstawiania relacji pomiędzy różnymi grupami organizmów na podstawie ich historii ewolucyjnej. Pokazuje, jak blisko są one spokrewnione poprzez prześledzenie ich wspólnych przodków.

AlegsaOnline.com - 2020 / 2022 - License CC3