Ewolucja

Co to jest ewolucja?

To ciągły proces, polegający na stopniowych zmianach cech gatunkowych kolejnych pokoleń wskutek eliminacji przez dobór naturalny lub sztuczny części osobników (genotypów) z bieżącej populacji. Wraz z nowymi mutacjami wpływa to w sposób ciągły na bieżącą pulę genową populacji, a przez to w każdym momencie kształtuje jej przeciętny fenotyp. Zależnie od siły doboru oraz szybkości wymiany pokoleń, po krótszym lub dłuższym czasie, w stosunku do stanu populacji wyjściowej powstają tak duże różnice, że można mówić o odrębnych gatunkach.

Różne znaczenia terminu ewolucja w biologii

procesu ewolucji jako takiego. W biologii i naukach przyrodniczych terminu "ewolucja" często odnosi się do kilku pojęć związanych z procesem ewolucji: procesu ewolucji jako takiego. teorii ewolucji – teorii naukowej opisującej mechanizmy procesu ewolucji. Jedną z teorii ewolucji jest na przykład syntetyczna teoria ewolucji nazywana także neodarwinizmem, która wywodzi się od teorii zaproponowanej przez Karola Darwina w książce O powstawaniu gatunków i niezależnie przez Alfreda R. Wallace'a, włączając późniejsze odkrycia (głównie z dziedziny genetyki i ekologii). Poza syntetyczną teorią ewolucji dawniej i współcześnie sformułowane zostały inne teorie ewolucji (zob. np. symbiogeneza Lynn Margulis). Teorie ewolucji, mimo różnic w opisywaniu mechanizmów procesu ewolucji biologicznej, przyjmują proces ewolucji za fakt (lub założenie niewymagające dowodzenia). .

Często spotyka się również terminy mikroewolucja oraz makroewolucja Często spotyka się również terminy mikroewolucja oraz makroewolucja. Terminem "mikroewolucja" określa się współcześnie obserwowane zmiany ewolucyjne, podczas gdy termin makroewolucja określa historię procesu ewolucji w geologicznej skali czasu. Należy jednak pamiętać, że mikro- i makroewolucja są jednym i tym samym procesem, obserwowanym w różnych skalach czasowych.

Zmienność a dziedziczenie.

U podłoża ewolucji znajduje się zmienność, czasami utożsamiana wyłącznie ze zmiennością genów. Geny są podstawą dziedziczności, nowy organizm otrzymuje z reguły po połowie genów od swoich rodziców. Proces dziedziczenia genów wyjaśnia więc, dlaczego potomstwo jest podobne do rodziców. To że różne osobniki wyglądają nieco inaczej jest spowodowane istnieniem różnych wersji genów determinujących dane cechy.

Pewne grupy osobników (populacje) charakteryzuje przewaga pewnych cech (np. Skandynawowie mają często włosy blond, podczas gdy jasne włosy są cechą rzadko występującą w Azji). Jest to spowodowane różnicami w allelach i różnym udziale poszczególnych alleli w danej populacji. Z pokolenia na pokolenie częstość występowania danych alleli (a co za tym idzie – determinowanej przez nie cechy) może podlegać zmianom. Zmiana częstości występowania poszczególnych alleli jest jednym z czynników ewolucji biologicznej.

W przypadków braku stymulacji zmiany takie będą wynikiem losowych zdarzeń. Taki przebieg ewolucji nazywamy ewolucją neutralną. Niekiedy pewne allele mogą warunkować cechy, które będą korzystniejsze w pewnych warunkach środowiska niż cechy determinowane przez inne allele. Na przykład futro jest korzystniejsze w zimnym klimacie, gdyż zmniejsza straty ciepła i dostarcza zapasu kalorii. W gorącym klimacie natomiast będzie utrudniać chłodzenie organizmu. Takie różnice spowodują selektywną eliminację osobników o cechach mniej korzystnych, a co za tym idzie zmniejszenie się częstości warunkującego allelu, czasem aż do całkowitej jego eliminacji. Nawet jeśli różnice w przeżywalności są minimalne, eliminacja allelu niekorzystnego zachodzi stosunkowo szybko, dzięki zjawisku kumulacji, podobnie jak w przypadku oszczędzania z procentem składanym. Taką ukierunkowaną zmianę częstości alleli nazywamy doborem. Dobór jest odpowiedzialny za przystosowanie organizmów do środowiska.

Teoria ewolucji

Teoria ewolucji wyjaśnia mechanizm i przebieg procesu ewolucji biologicznej. Według współczesnej teorii ewolucji główne czynniki wpływające na ewolucję to: Dziedziczność – organizmy dziedziczą cechy swoich przodków, zgodnie z zasadami genetyki. Zmienność – proces dziedziczności nie jest absolutnie dokładny i wprowadza przypadkowe zmiany zwane mutacjami. Dodatkowymi źródłami zmienności są rekombinacja i poziomy transfer genów. Ograniczone zasoby – organizmy muszą konkurować o te same zasoby środowiska Dostosowanie [ang. fitness] – pewne cechy ułatwiają konkurencję o zasoby, są korzystniejsze w danych warunkach środowiska niż inne cechy. Różnicowa przeżywalność – osobniki bardziej dostosowane mają większe szanse przeżycia i wydania na świat potomstwa niż osobniki mniej dostosowane.

Mechanizmy ewolucji

Mechanizmami ewolucji określa się procesy prowadzące do zmiany częstości alleli w populacji. Najogólniej można wyróżnić dwa typy mechanizmów ewolucji: mechanizmy ukierunkowane zwane doborem [ang. selection], gdzie kierunek ewolucji jest określony koniecznością wynikającą z dostosowania fenotypu; mechanizmy neutralne, o całkowicie losowym podłożu, zwane ogólnie ewolucją neutralną.

Powstawanie gatunków

Z ewolucją związane jest zagadnienie powstawania nowych gatunków czyli procesu specjacji. Nowy gatunek powstaje na skutek powstania bariery reprodukcyjnej pomiędzy wyjściowymi populacjami. Jeśli bariera ma charakter geograficzny mówimy o specjacji allopatrycznej.

Jeśli wyjściowe populacje współwystępują w tym samym środowisku, mówi się o specjacji sympatrycznej, gdzie bariera reprodukcyjna może mieć charakter zapobiegający parzeniu się osobników (bariera pregamiczna), bądź też uniemożliwiający rozwój prawidłowego organizmu z zygoty (bariera postgamiczna). W przypadku specjacji sympatrycznej bariera nie musi być kompletna. Dobór naturalny może wzmocnić barierę, ponieważ osobniki, które nie marnują czasu na produkcję hybryd o obniżonej płodności/przeżywalności będą bardziej dostosowane. Jeśli bariera ma charakter ekologiczny (np. różne okresy aktywności) czasami używa się terminu specjacja parapatryczna.

Szczególnym przypadkiem specjacji sympatrycznej jest specjacja przez hybrydyzację. Jeśli u hybrydy międzygatunkowej nastąpi spontaniczne podwojenie liczby chromosomów, to może one uzyskać zdolność do rozmnażania oraz natychmiastową izolację postgamiczną od gatunków wyjściowych. Ponieważ przebieg takiej specjacji jest szczególnie dramatyczny i powtarzalny eksperymentalnie, jest to najczęściej obserwowany typ specjacji.

Po utworzeniu się bariery nowo powstałe gatunki, mając odrębne historie, nagromadzają niezależne zmiany w puli genowej. Pojęcie specjacji jest związane z tzw. biologiczną definicją gatunku, wprowadzoną do biologii przez Ernsta Mayra. Ponieważ definicja ta dotyczy tylko organizmów rozmnażających się płciowo dokumentacja specjacji wśród organizmów rozmnażających się bezpłciowo jest problematyczna.