Biologinė evoliucija reiškia natūralų gyvų organizmų vystymąsi, kurį lydi populiacijų genetinės sudėties pokyčiai, taip pat prisitaikymo savybių padidėjimas, naujų rūšių atsiradimas ir senųjų išnykimas. Visi šie veiksniai laikui bėgant keičia ir ekosistemą, ir visą biosferą.
Pagrindinė teorija
Yra kelios versijos, paaiškinančios mechanizmus, kuriais grindžiamas evoliucijos procesas. Dauguma mokslininkų dabar yra pasiryžę sintetinei evoliucijos teorijai (STE), pagrįstai populiacijos genetikos ir darvinizmo sinteze. Sintetinė teorija paaiškina ryšį tarp genetinių mutacijų, tai yra evoliucijos medžiagos, ir natūralios atrankos (evoliucijos mechanizmo). Evoliucinis procesas pagal šią teoriją yra įvairių genų alelių dažnių keitimas rūšių populiacijose per kelias kartas.
Evoliucijos modeliai ir taisyklės
Evoliucija yra negrįžtamas procesas. Kiekvienas organizmas, kuris, sukaupęs teigiamų mutacijų, sugebėjo prisitaikyti prie naujų sąlygų, grįždamas į ankstesnę aplinką, turės vėl eiti adaptacijos keliu. Be to, negalima visiškai nustatyti jokių biologinių rūšių,Charlesas Darwinas rašė, kad net jei buveinė taps tokia pati, kaip ir anksčiau, išsivysčiusi rūšis negalės grįžti į buvusią būseną. Tai yra, gyvūnai galės prisitaikyti prie senų sąlygų sugrįžimo, bet ne „senais“būdais.
Tai galima lengvai pastebėti delfinų atveju. Vidinė jų pelekų struktūra (kartu su banginių šeimos gyvūnais) išlaiko žinduolių galūnių ypatybes. Mutacijos atnaujina kartos genofondą, todėl niekada nesikartoja. Nepaisant to, kad delfinai ir banginiai pakeitė savo buveinę, o penkių pirštų galūnes pakeitė pelekai, jie vis dar yra žinduoliai. Lygiai taip pat, kaip ropliai tam tikru etapu išsivystė iš varliagyvių, bet net grįžę į ankstesnę aplinką, jie negalės sukelti varliagyvių.
Kitas šios evoliucinės taisyklės pavyzdys: visžalis krūmas Ruscus. Ant jo stiebo yra blizgūs, dideli ir stori lapai, kurie iš tikrųjų yra modifikuotos šakos. Tikrieji lapai yra žvynuoti ir yra šių „stiebų“centre. Ankstyvą pavasarį iš žvyno sinuso atsiranda gėlė, iš kurios vėliau išsivystys vaisiai. Mėsininko adata evoliucijos procese atsikratė lapų, dėl to sugebėjo prisitaikyti prie sausros, bet vėliau vėl pateko į vandens aplinką, tačiau vietoj tikros lapijos atsirado modifikuoti stiebai.
Heterogeniškumas
Evoliucijos taisyklės teigia, kad procesas yra labai nevienalytis ir jo nenulemia astronominis laikas. Pavyzdžiui, yra gyvūnų, kurie egzistavonepakito šimtus milijonų metų. Tai skiltelinės žuvys, tuatara ir kardauodega yra gyvos fosilijos. Tačiau pasitaiko, kad specifikacija ir modifikavimas įvyksta labai greitai. Per pastaruosius 800 tūkstančių metų Australijoje ir Filipinuose atsirado naujų rūšių graužikų, o Baikalo ežeras per pastaruosius 20 milijonų metų praturtėjo 240 vėžių rūšių, kurios suskirstytos į 34 naujas gentis. Rūšies atsiradimas ar pasikeitimas nepriklauso nuo laiko kaip tokio, o lemia tinkamumo stoka ir kartų skaičius. Tai yra, kuo greičiau rūšis dauginasi, tuo didesnis evoliucijos greitis.
Uždaros sistemos
Tokie procesai kaip evoliucija, natūrali atranka ir mutacija gali vykti daug greičiau. Taip atsitinka, kai aplinkos sąlygos yra nestabilios. Tačiau giliuose vandenynuose, urvų vandenyse, salose ir kitose izoliuotose vietovėse evoliucija, natūrali atranka ir specifika vyksta labai lėtai. Tai paaiškina faktą, kad skiltelinės žuvys išlieka nepakitusios tiek daug milijonų metų.
Atsekti evoliucijos priklausomybę nuo natūralios atrankos greičio vabzdžiams gana paprasta. Praėjusio amžiaus trečiajame dešimtmetyje nuo kenkėjų buvo pradėti naudoti nuodingi vaistai, tačiau po kelerių metų atsirado rūšių, kurios prisitaikė prie vaisto veikimo. Šios formos užėmė dominuojančią padėtį ir greitai išplito visoje planetoje.
Daugeliui ligų gydyti dažnai buvo naudojami stiprūs antibiotikai – penicilinas, streptomicinas, gramicidinas. Įsigaliojo evoliucijos taisyklės: jau ketvirtajame dešimtmetyjemokslininkai pastebėjo mikroorganizmų, atsparių šiems vaistams, atsiradimą.
Raštai
Yra trys pagrindinės evoliucijos kryptys: konvergencija, divergencija ir paralelizmas. Divergencijos metu pastebimas laipsniškas intraspecifinių charakterių išsiskyrimas, kuris ilgainiui lemia naujas individų grupes. Vis labiau ryškėjant sandaros ir maisto gavimo būdo skirtumams, grupuotės pradeda sklaidytis į kitas teritorijas. Jei vienoje teritorijoje gyvena gyvūnai, kuriems reikalingi vienodi maisto poreikiai, tai laikui bėgant, kai maisto atsargos sumažės, jie turės palikti teritoriją ir prisitaikyti prie skirtingų sąlygų. Jei toje pačioje teritorijoje yra skirtingų poreikių turinčių rūšių, konkurencija tarp jų yra daug mažesnė.
Ryškus pavyzdys, kaip vyksta evoliucinis skirtumo procesas, yra 7 tarpusavyje susijusios elnių rūšys: šiaurės elniai, maralas, briedis, sika elniai, danieliai, muskuso elniai ir stirnos.
Rūšys, kurios labai skiriasi, gali palikti didelius palikuonis ir mažiau konkuruoti tarpusavyje. Sustiprėjus bruožų skirtumui, populiacija skirstoma į porūšius, kurie dėl natūralios atrankos ilgainiui gali virsti atskiromis rūšimis.
Bendruomenė
Konvergencija dar vadinama gyvų sistemų evoliucija, dėl kurios nesusijusios rūšys turi bendrų bruožų. Konvergencijos pavyzdys yra kūno formos panašumasdelfinai (žinduoliai), rykliai (žuvys) ir ichtiozaurai (ropliai). Tai egzistavimo toje pačioje buveinėje ir tomis pačiomis gyvenimo sąlygomis rezultatas. Laipiojanti agama ir chameleonas taip pat nesusiję, tačiau savo išvaizda labai panašūs. Sparnai taip pat yra konvergencijos pavyzdys. Šikšnosparniams ir paukščiams jos atsirado keičiantis priekinėms galūnėms, o drugelyje – kūno išaugos. Konvergencija yra labai paplitusi tarp planetos rūšių įvairovės.
Paralelizmas
Šis terminas kilęs iš graikų kalbos „parallelos“, reiškiančio „vaikščioti šalia“, ir šis vertimas puikiai paaiškina jo reikšmę. Lygiagretumas yra savarankiško panašių struktūrinių bruožų įgijimo tarp glaudžiai susijusių genetinių grupių procesas, atsirandantis dėl savybių, paveldėtų iš bendrų protėvių. Šis evoliucijos tipas yra plačiai paplitęs gamtoje. To pavyzdys yra plekšnių atsiradimas kaip prisitaikymas prie vandens aplinkos, kuris vėplių, ausų ruonių ir tikrų ruonių formavosi lygiagrečiai. Be to, tarp daugelio sparnuotų vabzdžių buvo priekinių sparnų perėjimas prie elytros. Skiltelinės žuvys turi varliagyvių požymių, o gyvuliniai driežai turi žinduolių požymių. Lygiagretumo buvimas liudija ne tik rūšių kilmės vienovę, bet ir panašias egzistavimo sąlygas.
