Evolūcija

Darvina teorija

Darvina darbam "Par sugu rašanos" ir divas tēmas: evolūcijas pierādījumi un viņa idejas par to, kā notika evolūcija. Šajā nodaļā aplūkots otrais jautājums.

Variācija

Pirmajās divās "Izcelsmes" nodaļās ir aplūkotas variācijas pieradinātos augos un dzīvniekos un variācijas dabā.

Visām dzīvajām būtnēm ir atšķirības. Visas pētītās populācijas liecina, ka dzīvnieki un augi atšķiras tikpat lielā mērā kā cilvēki. ^p90 Tas ir liels dabas fakts, un bez tā evolūcija nenotiktu. Darvins teica, ka tāpat kā cilvēks izvēlas to, ko viņš vēlas savos lauksaimniecības dzīvniekos, arī dabā variācijas ļauj darboties dabiskajai atlasei.

Indivīda iezīmes ietekmē divas lietas - iedzimtība un vide. Pirmkārt, attīstību kontrolē no vecākiem mantotie gēni. Otrkārt, dzīve rada savu ietekmi. Dažas lietas ir pilnībā pārmantojamas, citas daļēji, bet dažas nav pārmantojamas vispār.

Acu krāsa ir pilnībā iedzimta, tā ir ģenētiska iezīme. Augstums vai svars ir tikai daļēji pārmantojams, bet valoda nav pārmantojama vispār. Lai būtu skaidrs: tas, ka cilvēks spēj runāt, ir iedzimts, bet tas, kādā valodā runā, ir atkarīgs no tā, kur cilvēks dzīvo un ko viņam māca. Cits piemērs: cilvēks manto smadzenes ar nedaudz mainīgu jaudu. Tas, kas notiek pēc dzimšanas, ir atkarīgs no daudzām lietām, piemēram, no mājas vides, izglītības un citas pieredzes. Kad cilvēks ir pieaudzis, viņa smadzenes ir tādas, kādas tās ir izveidojušas mantojums un dzīves pieredze.

Evolūcija attiecas tikai uz iezīmēm, kuras var pilnībā vai daļēji pārmantot. Iedzimtas iezīmes tiek nodotas no paaudzes paaudzei ar gēnu starpniecību. Cilvēka gēnos ir visas iezīmes, ko viņš pārmanto no saviem vecākiem. Dzīves nejaušības netiek nodotas tālāk. Turklāt, protams, katrs cilvēks dzīvo nedaudz atšķirīgu dzīvi: tas palielina atšķirības.

Jebkuras populācijas organismi atšķiras pēc reproduktīvajiem panākumiem. ^{81. lpp. No} evolūcijas viedokļa "reproduktīvie panākumi" nozīmē to pēcnācēju kopskaitu, kuri dzīvo, lai vairotos un atstātu pēcnācējus.

Pārmantotās variācijas

Izmaiņas var ietekmēt nākamās paaudzes tikai tad, ja tās tiek pārmantotas. Pateicoties Gregora Mendeļa darbam, mēs zinām, ka liela daļa variāciju tiek pārmantotas. Mendeļa "faktorus" tagad sauc par gēniem. Pētījumi ir pierādījuši, ka gandrīz katrs indivīds dzimumvairošanās ceļā dzīvojošās sugā ir ģenētiski unikāls. ^{204. lpp.}

Ģenētisko mainību palielina gēnu mutācijas. DNS ne vienmēr reproducējas precīzi. Rodas retas izmaiņas, un šīs izmaiņas var tikt pārmantotas. Daudzas izmaiņas DNS izraisa kļūdas; dažas ir neitrālas vai pat labvēlīgas. Tā rodas ģenētiskās variācijas, kas ir evolūcijas pamats. Seksuālā vairošanās, meiozes laikā krustojot hromosomas, veicina variāciju izplatīšanos populācijā. Citi notikumi, piemēram, dabiskā atlase un dreifs, samazina variāciju. Tādējādi savvaļas populācijā vienmēr ir variācijas, bet detaļas vienmēr mainās. ^{90. lpp.}

Dabiskā atlase

Evolūcija galvenokārt notiek dabiskās atlases ceļā. Ko tas nozīmē? Dzīvnieki un augi, kas ir vislabāk piemēroti videi, vidēji izdzīvo labāk. Notiek cīņa par eksistenci. Tie, kas izdzīvos, radīs nākamo paaudzi. Viņu gēni tiks nodoti tālāk, bet to gēni, kuri nav vairojušies, netiks nodoti tālāk. Tas ir pamatmehānisms, kas maina populāciju un izraisa evolūciju.

Dabiskā atlase izskaidro, kāpēc dzīvie organismi laika gaitā mainās un iegūst tādu anatomiju, funkcijas un uzvedību, kāda tiem ir. Tā darbojas šādi:

1. Visām dzīvajām būtnēm piemīt tāda auglība, ka to populācija var strauji palielināties mūžīgi.
2. Mēs redzam, ka populāciju lielums nepalielinās līdz šādam līmenim. Pārsvarā to skaits saglabājas apmēram tāds pats.
3. Pārtikas un citi resursi ir ierobežoti. Tāpēc pastāv konkurence par pārtiku un resursiem.
4. Nav divu vienādu cilvēku. Tāpēc viņiem nebūs vienādu iespēju dzīvot un vairoties.
5. Liela daļa no šīm variācijām var būt pārmantotas. Vecāki ar saviem gēniem nodod šādas iezīmes bērniem.
6. Nākamā paaudze var nākt tikai no tiem, kas izdzīvo un vairojas. Pēc daudzām šādām paaudzēm populācijā būs vairāk noderīgu ģenētisko atšķirību un mazāk kaitīgu. Dabiskā atlase patiesībā ir izslēgšanas process. ^{117. lpp.} Izslēgšanu izraisa relatīvā atbilstība starp indivīdiem un vidi, kurā tie dzīvo.

Atlase dabiskās populācijās

Tagad ir pierādīti daudzi gadījumi, kad savvaļas populācijās ir notikusi dabiskā atlase. Gandrīz visos pētītajos maskēšanās, imitācijas un polimorfisma gadījumos ir konstatēta spēcīga selekcijas ietekme.

Selekcijas spēks var būt daudz spēcīgāks, nekā uzskatīja pirmie populāciju ģenētiķi. Rezistence pret pesticīdiem ir strauji augusi. Norvēģijas žurku (Rattus norvegicus) rezistence pret varfarīnu strauji pieauga, jo izdzīvojušie veidoja arvien lielāku populācijas daļu. Pētījumi parādīja, ka bez varfarīna rezistentais homozigots bija 54 % neizdevīgākā stāvoklī nekā normālais savvaļas tipa homozigots. ^p182 Šo lielo neizdevīgumu ātri pārvarēja pret varfarīna rezistenci veicināta selekcija.

Zīdītāji parasti nevar dzert pienu pieauguši, bet cilvēki ir izņēmums. Pienu šķeļ enzīms laktāze, kas izslēdzas, kad zīdītāji pārstāj lietot pienu no mātēm. Cilvēka spēju dzert pienu pieaugušā vecumā nodrošina laktāzes mutācija, kas novērš šo izslēgšanos. Cilvēku populācijās, kur pienam ir liela nozīme uzturā, ir augsts šīs mutācijas īpatsvars. Šīs "piena tolerances" izplatību veicina dabiskā atlase, jo tā palīdz cilvēkiem izdzīvot tur, kur piens ir pieejams. Ģenētiskie pētījumi liecina, ka senākās mutācijas, kas izraisa laktāzes noturību, cilvēku populācijās sasniedza augstu līmeni tikai pēdējo desmit tūkstošu gadu laikā. Tāpēc laktāzes noturība bieži tiek minēta kā nesenās cilvēka evolūcijas piemērs. Tā kā laktāzes noturība ir ģenētiska, bet lopkopība - kultūras iezīme, tā ir gēnu un kultūras koevolūcija.

Pielāgošana

Pielāgošanās ir viena no bioloģijas pamatparādībām. Adaptācijas procesā organisms kļūst labāk piemērots savai dzīves videi.

Pielāgošanās ir viens no diviem galvenajiem procesiem, kas izskaidro bioloģijā sastopamo sugu daudzveidību. Otrs ir sugu dalīšanās (sugu sadalīšanās jeb kladoģenēze). Mūsdienās iecienīts piemērs, ko izmanto, lai pētītu adaptācijas un sugu veidošanās mijiedarbību, ir cichlid zivju evolūcija Āfrikas upēs un ezeros.

Kad cilvēki runā par pielāgošanos, viņi bieži vien ar to saprot kaut ko tādu, kas palīdz dzīvniekam vai augam izdzīvot. Viena no izplatītākajām dzīvnieku adaptācijām ir acs evolūcija. Cits piemērs ir zirgu zobu pielāgošanās zāles malšanai. Vēl viena adaptācija ir maskēšanās, kā arī mīmikrija. Labāk pielāgojušies dzīvnieki visdrīzāk izdzīvos un veiksmīgi vairosies (dabiskā izlase).

Labs piemērs ir iekšējais parazīts (piemēram, sēnīte) - tā ķermeņa uzbūve ir ļoti vienkārša, taču organisms ir ļoti labi pielāgojies konkrētajai videi. No tā mēs redzam, ka adaptācija nav tikai redzamu pazīmju jautājums: šādiem parazītiem kritiski svarīgas adaptācijas notiek dzīves ciklā, kas bieži vien ir diezgan sarežģīts.

Ierobežojumi

Ne visas organisma iezīmes ir adaptācijas. ^p251 Adaptācijas parasti atspoguļo sugas iepriekšējo dzīvi. Ja suga nesen ir mainījusi savu dzīvesveidu, kādreiz vērtīga adaptācija var kļūt nederīga un galu galā kļūt par izzūdošu atlieku.

Adaptācijas nekad nav perfektas. Starp dažādām ķermeņa funkcijām un struktūrām vienmēr pastāv kompromisi. Dzīvot un vairoties spēj organisms kopumā, tāpēc nākamajām paaudzēm tiek nodots pilns pielāgojumu kopums.

Ģenētiskais dreifs un tā ietekme

Populācijās ir spēki, kas papildina populācijas variācijas (piemēram, mutācijas), un spēki, kas tās likvidē. Ģenētiskais dreifs ir apzīmējums nejaušām pārmaiņām, kas no populācijas noņem variācijas. Ģenētiskais dreifs atbrīvo no variācijām ar ātrumu 1/(2N), kur N = populācijas lielums. ^{29. lpp.} Tāpēc tas ir "ļoti vājš evolūcijas spēks lielās populācijās". ^{55. lpp.}

Ģenētiskais dreifs izskaidro, kā nejaušība var pārsteidzoši lielā mērā ietekmēt evolūciju, taču tikai tad, ja populācijas ir diezgan mazas. Kopumā tā iedarbība ir tāda, ka indivīdi kļūst līdzīgāki cits citam un līdz ar to neaizsargātāki pret slimībām vai nejaušiem notikumiem vidē.

1. Drifts samazina populāciju ģenētisko mainību, tādējādi potenciāli samazinot populācijas spēju izdzīvot zem jauna selektīvā spiediena.
2. Ģenētiskais dreifs darbojas ātrāk, un mazākās populācijās tam ir krasākas sekas. Mazas populācijas parasti izmirst.
3. Ģenētiskais dreifs var veicināt sugas veidošanos, ja maza grupa izdzīvo.
4. Bottleneck notikumi: ja kāda notikuma rezultātā pēkšņi un krasi samazinās lielas populācijas lielums, ģenētiskā daudzveidība ļoti samazinās. Infekcijas un ekstrēmi klimatiskie apstākļi ir bieži sastopami iemesli. Reizēm postošas var būt konkurētspējīgāku sugu invāzijas.
   ♦ 20. gadsimta 80./90. gados medību rezultātā ziemeļu ziloņragu skaits samazinājās līdz aptuveni 20 īpatņiem. Lai gan populācija ir atjaunojusies, tās ģenētiskā mainība ir daudz mazāka nekā dienvidu ziloņtārpiem.
   ♦ Gepardu ģenētiskā mainība ir ļoti maza. Mēs domājam, ka suga nesenā pagātnē tika samazināta līdz nelielam skaitam. Tā kā tai trūkst ģenētiskās dažādības, to apdraud infekcijas slimības.
5. Dibinātāja notikumi: tie notiek, kad no lielākas populācijas izveidojas neliela grupa. Pēc tam šī mazā grupa dzīvo atsevišķi no galvenās populācijas. Bieži tiek minēts, ka cilvēku suga ir izgājusi šādus posmus. Piemēram, kad grupas pameta Āfriku, lai apmestos citur (sk. Cilvēka evolūcija). Acīmredzot mums ir mazāk variāciju, nekā varētu gaidīt pēc mūsu izplatības visā pasaulē.
   Labs piemērs ir arī grupas, kas ierodas salās, kas atrodas tālu no kontinenta. Šīm grupām to nelielā izmēra dēļ nav iespējams pārnēsāt visu alēļu klāstu, kas sastopams mātes populācijā.

Sugas

Tas, kā veidojas sugas, ir galvenā evolūcijas bioloģijas daļa. Darvins interpretēja "evolūciju" (šo vārdu viņš sākumā nelietoja) kā sugu veidošanos. Tāpēc viņš savu slaveno grāmatu "Par sugu rašanos" nosauca par "Sugu rašanos".

Darvins uzskatīja, ka lielākā daļa sugu radās tieši no jau eksistējošām sugām. To sauc par anagenēzi: jaunas sugas, mainoties vecākām sugām. Tagad mēs domājam, ka lielākā daļa sugu rodas, sadaloties iepriekšējām sugām - kladoģenēze.

Sugu sadalīšana

Divas grupas, kas sākumā ir vienādas, var kļūt ļoti atšķirīgas, ja tās dzīvo dažādās vietās. Kad suga sadalās divos ģeogrāfiskajos reģionos, sākas process. Katra no tām pielāgojas savai situācijai. Pēc kāda laika vienas grupas indivīdi vairs nevar vairoties ar otru grupu. No vienas sugas ir izveidojušās divas labas sugas.

Vācu pētnieks Morics Vāgners 1830. gados, trīs gadus pavadot Alžīrijā, pētīja nelidojošās vaboles. Katra suga ir sastopama tikai vienā ziemeļu piekrastes posmā starp upēm, kas no Atlasa kalniem nolaižas līdz Vidusjūrai. Tiklīdz tiek šķērsota kāda upe, parādās cita, bet tuvu radniecīga suga. Vēlāk viņš rakstīja:

"... [jauna] suga [radīsies] tikai tad, kad daži indivīdi [šķērsos] savas izplatības robežas... jaunas rases veidošanās nekad neizdosies... bez ilgstošas kolonistu nošķirtības no citiem savas sugas pārstāvjiem".

Tas bija agrīns ģeogrāfiskās nošķirtības nozīmes izklāsts. Vēl viens biologs, kurš uzskatīja, ka ģeogrāfiskā nošķirtība ir ļoti svarīga, bija Ernsts Mairs.

Viens no dabiskās sugu veidošanās piemēriem ir trīsspuru līdaka - jūras zivs, kas pēc pēdējā ledus laikmeta iebruka saldūdeņos un izveidoja kolonijas izolētos ezeros un strautos. Aptuveni 10 000 paaudžu laikā nīlzirgi ievērojami atšķīrās, tostarp mainījās spuras, kaulu plākšņu skaits un izmērs, mainījās žokļu uzbūve un krāsa.

Austrālijas vombati iedalās divās galvenajās grupās: parastie vombati un vombati ar matiņiem. Abi veidi izskatās ļoti līdzīgi, ja neskaita to degunu apmatojumu. Tomēr tie ir pielāgojušies atšķirīgai videi. Parastie vombati dzīvo mežu apvidos un barojas galvenokārt ar zaļu barību, kurā ir daudz mitruma. Tie bieži barojas dienas laikā. Spurainie vombati dzīvo karstās un sausās līdzenumos, kur tie ēd sausu zāli, kurā ir ļoti maz ūdens vai labuma. To vielmaiņas sistēma ir lēna, un lielāko dienas daļu tie guļ pazemē.

Kad divas grupas, kas sākumā bija vienādas, kļūst pietiekami atšķirīgas, tad tās kļūst par divām dažādām sugām. Daļa no evolūcijas teorijas paredz, ka visas dzīvās radības sākumā bija vienādas, bet pēc tam miljardiem gadu laikā sadalījās dažādās grupās.

Šīs ģimenes locekļi dažos aspektos ir līdzīgi, citos - atšķirīgi.


Izmaiņas . Ziedam labajā pusē ir cita krāsa.


Noklikšķiniet, lai veiktu darbību Šajā simulācijā piecu paaudžu laikā notiek zilās "alēles" fiksācija.


Trīspirkstu dzelkšķis (Gasterosteus aculeatus)

Mūsdienu evolūcijas sintēze

Tā bija nozīmīga kustība evolūcijas bioloģijā, kas aizsākās 20. gadsimta 30. gados un noslēdzās 50. gados. Kopš tā laika tā regulāri tiek atjaunināta. Sintezē skaidrots, kā Čārlza Darvina idejas saskan ar Gregora Mendeļa atklājumiem, kurš atklāja, kā mēs pārmantojam savus gēnus. Modernajā sintēzē Darvina idejas tika aktualizētas. Tā pārvarēja plaisu starp dažādiem biologu veidiem: ģenētiķiem, dabaszinātniekiem un paleontologiem.

Kad tika izstrādāta evolūcijas teorija, nebija skaidrs, ka dabiskā atlase un ģenētika darbojas kopā. Taču Ronalds Fišers pierādīja, ka dabiskā atlase darbojas, lai mainītu sugas. Sevols Raits 1931. gadā izskaidroja ģenētisko dreifu.

• Evolūcija un ģenētika: evolūciju var izskaidrot ar to, ko mēs zinām par ģenētiku, un ar to, ko mēs redzam savvaļā dzīvojošos dzīvniekus un augus.
• Svarīgi ir domāt nevis par indivīdiem, bet gan par populācijām. Dabiskajās populācijās pastāvošā ģenētiskā daudzveidība ir galvenais evolūcijas faktors.
• Evolūcija un fosilijas: tie paši faktori, kas darbojas šodien, darbojās arī pagātnē.
• Graduālisms: evolūcija ir pakāpeniska un parasti notiek maziem soļiem. Ir daži izņēmumi, jo īpaši poliploīdija, īpaši augos.
• Dabiskā atlase: dzīvnieku un augu cīņa par eksistenci savvaļā izraisa dabisko atlasi. Dabiskās atlases spēks savvaļā bija lielāks, nekā pat Darvins gaidīja.
• Ģenētiskais dreifs var būt nozīmīgs mazās populācijās.
• Attīstības ātrums var atšķirties. Fosilijas ļoti labi pierāda, ka dažādas grupas var attīstīties dažādos tempos un ka dažādas dzīvnieka daļas var attīstīties dažādos tempos. ^{292., 397. lpp.}

Dažas pētniecības jomas

Koevolūcija

Koevolūcija notiek tad, ja vienas sugas pastāvēšana ir cieši saistīta ar vienas vai vairāku citu sugu dzīvi.

Jaunām vai "uzlabotām" adaptācijām, kas parādās vienā sugā, bieži seko radniecīgu iezīmju parādīšanās un izplatīšanās citās sugās. Dzīvo būtņu dzīve un nāve ir cieši saistīta ne tikai ar fizisko vidi, bet arī ar citu sugu dzīvi.

Šīs attiecības var turpināties miljoniem gadu, līdzīgi kā tas ir noticis ar ziedošu augu apputeksnēšanu, ko veic kukaiņi. Fosilizēto vaboļu un mušu zarnu saturs, spārnu struktūras un mutes daļas liecina, ka tās darbojušās kā agrīnie apputeksnētāji. Vaboļu un skrejvaboļu saistība ar skrejvaboļu dzimtas augiem zemākās krītas periodā noveda pie paralēlas skrejvaboļu un kukaiņu radiācijas vēlā krīta periodā. Augškrīdas ziedu nektāriju evolūcija liecina par himenopteru un angiospermu savstarpējās mijiedarbības sākumu.

Dzīvības koks

Čārlzs Darvins bija pirmais, kurš izmantoja šo metaforu bioloģijā. Evolūcijas koks parāda dažādu bioloģisko grupu savstarpējās attiecības. Tas ietver DNS, RNS un olbaltumvielu analīzes datus. Dzīvības koka darbs ir tradicionālās salīdzinošās anatomijas un mūsdienu molekulārās evolūcijas un molekulārā pulksteņa pētījumu rezultāts.

Galvenais šī darba autors ir Kārlis Vūss (Carl Woese), kurš definēja arhejas - trešo dzīvības sfēru (vai valstību). Zemāk ir sniegta vienkāršota mūsdienu izpratnes versija.

Makroevolūcija

Makroevolūcija: pētījums par izmaiņām, kas pārsniedz sugas līmeni, un to, kā tās notiek. Šāda pētījuma pamatdati ir fosilijas (paleontoloģija) un senās vides rekonstrukcija. Daži priekšmeti, kuru izpēte ietilpst makroevolūcijas jomā:

• Adaptīvā radiācija, piemēram, Kambrijas sprādziens.
• Bioloģiskās daudzveidības izmaiņas laika gaitā.
• Masveida izmiršana.
• Sugu veidošanās un izmiršanas ātrums.
• Debates starp punktēto līdzsvaru un graduālismu.
• Attīstības loma evolūcijas veidošanā: heterohronija; hox gēni.
• Galveno kategoriju izcelsme: cleidoic ola; putnu izcelsme.

Tas ir ērts termins: lielākajai daļai biologu tas neliecina par pārmaiņām evolūcijas procesā. ^p87 Dažiem paleontologiem tas, ko viņi redz fosiliju liecībās, nav izskaidrojams tikai ar graduālistisko evolūcijas sintēzi. Viņi ir mazākumā.

Altruisms un grupu atlase

Altruisms - dažu cilvēku gatavība upurēt sevi citu labā - ir plaši izplatīts sociālo dzīvnieku vidū. Kā paskaidrots iepriekš, nākamā paaudze var nākt tikai no tiem, kas izdzīvo un vairojas. Daži biologi uzskatīja, ka tas nozīmē, ka altruisms nevar attīstīties parastā selekcijas procesā. Tā vietā tika ierosināts process, ko sauc par "grupu selekciju". Grupu selekcija attiecas uz ideju, ka alēles var nostiprināties vai izplatīties populācijā, jo tās dod labumu grupām neatkarīgi no alēļu ietekmes uz indivīdu fitnesu šīs grupas ietvaros.

Vairākas desmitgades kritika nopietni apšaubīja grupu atlasi kā galveno evolūcijas mehānismu.

Vienkāršos gadījumos uzreiz var redzēt, ka pietiek ar tradicionālo atlasi. Piemēram, ja viens brālis vai māsa upurē sevi par trim brāļiem vai māsām, palielināsies ģenētiskā nosliece uz šādu rīcību. Tas ir tāpēc, ka brāļi un māsas dalās vidēji 50 % no ģenētiskā mantojuma, un upurēšanas akts ir veicinājis lielāku gēnu pārstāvību nākamajā paaudzē.

Altruisms tagad parasti tiek uzskatīts par standarta atlases rezultātu. Šajā diskusijā ir svarīgi gan Ernsta Maira brīdinājums, gan Viljama Hamiltona darbs.

Hamiltona vienādojums

Hamiltona vienādojums apraksta, vai altruistiskas uzvedības gēns izplatīsies populācijā. Gēns izplatīsies, ja rxb būs lielāks par c:

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

kur:

• c {\displaystyle c\ } ir altruista reproduktīvās izmaksas,
• b {\displaystyle b\ } ir altruistiskās uzvedības saņēmēja reproduktīvais ieguvums, un
• r {\displaystyle r\ } ir varbūtība, ka indivīdiem ir kopīgs altruisma gēns, kas pārsniedz populācijas vidējo rādītāju - "radniecības pakāpe".

Seksuālā vairošanās

Sākumā var šķist, ka dzimumvairošanās ir neizdevīgākā stāvoklī salīdzinājumā ar bezdzimumvairošanos. Lai dzimumvairošanās (krusteniskā apaugļošanās) būtu izdevīga, tai ir jāpārvar divkāršs trūkums (lai vairotos, vajadzīgi divi) un grūtības atrast partneri. Kāpēc tad dzimums ir tik izplatīts eikariontu vidū? Tas ir viens no senākajiem bioloģijas jautājumiem.

Atbilde ir dota jau kopš Darvina laikiem: tāpēc, ka seksuālās populācijas labāk pielāgojas mainīgajiem apstākļiem. Nesen veikts laboratorijas eksperiments liecina, ka tas patiešām ir pareizs skaidrojums.

"Kad populācijas tiek krustotas, starp dažādiem vecāku genomiem notiek ģenētiskā rekombinācija. Tas ļauj labvēlīgajām mutācijām izvairīties no kaitīgajām alēlēm savā sākotnējā fonā un apvienoties ar citām labvēlīgajām alēlēm, kas rodas citur populācijā. Pašpiedzimšanas populācijās indivīdi lielākoties ir homozigoti, un rekombinācijai nav nekādas ietekmes".

Galvenajā eksperimentā nematodes tārpus sadalīja divās grupās. Vienā grupā tika veikta tikai outcrossing, bet otrā - tikai selfing. Grupas tika pakļautas nelīdzenam apvidum un vairākkārt pakļautas mutagēna iedarbībai. Pēc 50 paaudzēm pašpiedzimšanas populācijā ievērojami samazinājās tās piemērotība (= izdzīvošana), savukārt nekrustojošās populācijas piemērotība nesamazinājās. Šis ir viens no vairākiem pētījumiem, kas pierāda, ka dzimumdzimšanai ir reālas priekšrocības salīdzinājumā ar neseksuāliem vairošanās veidiem.

apputeksnētāju pastāvība : šīs divas medus bites, kas darbojas vienā un tajā pašā laikā un vietā, selektīvi apmeklē tikai vienas sugas ziedus, par ko liecina ziedputekšņu krāsa to grozos.

Kādam nolūkam šodien izmanto evolūciju

Nozīmīga darbība ir mākslīgā selekcija, lai pieradinātu. Tā ir cilvēku izvēle, kurus dzīvniekus audzēt, pamatojoties uz to īpašībām. Cilvēki to ir izmantojuši tūkstošiem gadu, lai pieradinātu augus un dzīvniekus.

Pavisam nesen ir radusies iespēja izmantot gēnu inženieriju. Tagad ir pieejamas jaunas metodes, piemēram, "gēnu mērķēšana". Tās mērķis ir ievietot jaunus gēnus vai izslēgt vecos gēnus no augu vai dzīvnieku genoma. Par šo darbu jau ir piešķirtas vairākas Nobela prēmijas.

Tomēr patiesais evolūcijas izpētes mērķis ir izskaidrot un palīdzēt mums izprast bioloģiju. Galu galā tas ir pirmais labais skaidrojums tam, kā dzīvās radības ir kļuvušas tādas, kādas tās ir. Tas ir liels sasniegums. Praktiskās lietas galvenokārt nāk no ģenētikas, Gregora Mendeļa aizsāktās zinātnes, kā arī no molekulārās un šūnu bioloģijas.

Evolūcijas dārgakmeņi

2010. gadā žurnāls Nature izvēlējās 15 tēmas kā "evolūcijas dārgakmeņus". Tās bija:

Dārgakmeņi no fosiliju liecībām

1. Uz sauszemes dzīvojošie vaļu priekšteči
2. No ūdens uz sauszemi (skatīt tetrapodus)
3. Spalvu izcelsme (skatīt putnu izcelsmi)
4. Zobu evolūcijas vēsture
5. Par mugurkaulnieku skeleta izcelsmi

Dārgakmeņi no biotopiem

1. Dabiskā atlase sugu veidošanās procesā
2. Dabiskā atlase ķirzakām
3. Līdzadaptācijas gadījums
4. Savvaļas putnu diferenciāla izkliedēšanās
5. Savvaļas gupiju selektīva izdzīvošana
6. Evolūcijas vēsturei ir nozīme

Dārgakmeņi no molekulāriem procesiem

1. Darvina Galapagu salu spuras
2. Mikroevolūcija un makroevolūcija
3. Čūsku un gliemju rezistence pret toksīniem
4. Izmaiņas pret stabilitāti

• Nature ir vecākais zinātniskais nedēļas žurnāls. Šī saite ir lejupielādējama kā bezmaksas teksta datne, kurā ir atsauces. Mērķis ir padarīt informāciju pieejamu skolotājiem.

Atbildes uz evolūcijas ideju

Debates par evolūcijas faktu

Ideja, ka visa dzīvība ir attīstījusies, tika izvirzīta, pirms Čārlzs Darvins publicēja darbu "Par sugu izcelšanos". Vēl šodien daži cilvēki joprojām diskutē par evolūcijas jēdzienu un to, ko tas nozīmē viņiem, viņu filozofijai un reliģijai. Evolūcija izskaidro dažas lietas par mūsu cilvēcisko dabu. Cilvēki runā arī par evolūcijas sociālo ietekmi, piemēram, sociobioloģijā.

Dažiem cilvēkiem ir reliģiska pārliecība, ka dzīvību uz Zemes ir radījis dievs. Lai evolūcijas ideju saskaņotu ar šo ticību, cilvēki ir izmantojuši tādas idejas kā vadītā evolūcija vai teistiskā evolūcija. Tās apgalvo, ka evolūcija ir reāla, bet tā tiek vadīta.

Teistiskā evolūcija ir daudz dažādu koncepciju. Daudzi radīšanas piekritēji uzskata, ka viņu reliģijā ietvertais radīšanas mīts ir pretrunā ar evolūcijas ideju. Kā saprata Darvins, vispretrunīgākais evolūcijas domas aspekts ir tas, ko tā nozīmē attiecībā uz cilvēka izcelsmi.

Dažās valstīs, jo īpaši ASV, pastāv spriedze starp cilvēkiem, kuri pieņem evolūcijas ideju, un tiem, kuri to nepieņem. Debates galvenokārt notiek par to, vai evolūcija būtu jāmāca skolās un kādā veidā tas būtu jādara.

Arī citas jomas, piemēram, kosmoloģija un zemes zinātne, neatbilst daudzu reliģisko tekstu oriģinālajiem rakstiem. Arī šīs idejas savulaik tika dedzīgi apkarotas. Tiem, kas rakstīja pret ideju, ka Zeme ir Visuma centrs, draudēja nāve par ķecerību.

Evolūcijas bioloģija ir jaunāka ideja. Dažas reliģiskās grupas iebilst pret evolūcijas ideju vairāk nekā citas reliģiskās grupas. Piemēram, Romas Katoļu baznīcai ir šāda nostāja par evolūciju: Pāvests Pijs XII savā 1950. gados publicētajā enciklikā Humani Generis sacīja:

"Baznīca neaizliedz (...) veikt pētījumus un diskusijas (...) par evolūcijas mācību, ciktāl tā pēta cilvēka ķermeņa izcelsmi, kas radusies no iepriekš eksistējošas un dzīvas matērijas," pāvests Pijs XII Humani Generis.

Pāvests Jānis Pāvils II 1996. gadā aktualizēja šo nostāju. Viņš teica, ka evolūcija ir "vairāk nekā hipotēze":

"Jau mans priekšgājējs Pijs XII savā enciklikā Humani Generis [teica], ka starp evolūciju un ticības mācību par cilvēku un viņa aicinājumu nav pretrunu. (...) Šodien, vairāk nekā pusgadsimtu pēc (...) šīs enciklikas, daži jauni atklājumi mūs vedina uz evolūcijas kā kaut kā vairāk nekā hipotēzes atzīšanu. Patiesībā ir zīmīgi, ka šai teorijai ir bijusi arvien lielāka ietekme uz pētnieku garu, sekojot virknei atklājumu dažādās zinātniskajās disciplīnās," pāvests Jānis Pāvils II, uzrunājot Pontifikālo zinātņu akadēmiju

Anglikāņu draudze arī neiebilst pret evolūcijas zinātnisko skaidrojumu.

Evolūcijas izmantošana citiem mērķiem

Daudzi no tiem, kas atzina evolūciju, īpaši neinteresējās par bioloģiju. Viņi bija ieinteresēti izmantot šo teoriju, lai atbalstītu savas idejas par sabiedrību.

Rasisms

Daži cilvēki ir mēģinājuši izmantot evolūciju, lai atbalstītu rasismu. Cilvēki, kas vēlējās attaisnot rasismu, apgalvoja, ka noteiktas grupas, piemēram, melnādainie cilvēki, ir mazvērtīgākas. Dabā daži dzīvnieki izdzīvo labāk nekā citi, un tas noved pie tā, ka dzīvnieki labāk pielāgojas apstākļiem. Attiecībā uz cilvēku grupām no dažādām pasaules daļām evolūcija var pateikt tikai to, ka katra grupa, iespējams, ir labi pielāgojusies savai sākotnējai situācijai. Evolūcija nespriež par labāku vai sliktāku. Tā nesaka, ka kāda cilvēku grupa ir pārāka par kādu citu.

Eigēnika

Šī pārsteidzošā eigēnikas ideja bija diezgan atšķirīga. Jau 18. gadsimtā tika pamanītas divas lietas. Viena bija lauksaimnieku lielie panākumi liellopu un kultūraugu selekcijā. Viņi to darīja, atlasot dzīvniekus vai augus, no kuriem veidosies nākamā paaudze (mākslīgā selekcija). Otrs novērojums bija tāds, ka zemākās šķiras cilvēkiem bija vairāk bērnu nekā augstākās šķiras cilvēkiem. Ja (un tas ir liels "ja") augstāko šķiru pārstāvji tur bija nonākuši pēc nopelniem, tad viņu bērnu trūkums bija tieši pretējs tam, kam būtu jānotiek. Straujāka dzimstība zemākajās šķirās novestu pie tā, ka sabiedrība kļūtu sliktāka.

Ideju par cilvēku sugas uzlabošanu ar selektīvas selekcijas palīdzību sauc par eigeniku. Šo nosaukumu ierosināja Frānsiss Galtons, spožs zinātnieks, kurš vēlējās darīt labu. Viņš apgalvoja, ka cilvēku populācija (genofonds) jāuzlabo, izmantojot selektīvas selekcijas politiku. Tas nozīmētu, ka tie, kas tiktu uzskatīti par "labiem", saņemtu atlīdzību, ja viņi vairotos. Tomēr citi cilvēki ierosināja, ka tiem, kurus uzskatīja par "sliktajiem", būtu jāveic obligāta sterilizācija, prenatālā testēšana un dzimstības kontrole. Vācijas nacistu valdība (1933-1945) izmantoja eigeniku kā aizsegu savai ekstrēmai rasu politikai, un tās rezultāti bija briesmīgi.

Galtona idejas problēma ir tā, kā izlemt, kuras iezīmes izvēlēties. Cilvēkiem varētu būt tik daudz dažādu prasmju, ka nevarētu vienoties, kurš ir "laba un kurš slikta paaudze". Drīzāk bija lielāka vienprātība par to, ko nevajadzētu audzēt. Vairākās valstīs tika pieņemti likumi par nevēlamo grupu obligātu sterilizāciju. Lielākā daļa šo likumu tika pieņemti laikā no 1900. līdz 1940. gadam. Pēc Otrā pasaules kara riebums par nacistu nodarīto apspieda jebkādus turpmākus eigēnikas mēģinājumus.

Algoritma izstrāde

Dažus vienādojumus var atrisināt, izmantojot algoritmus, kas simulē evolūciju. Šādi darbojas evolūcijas algoritmi.

Sociālais darvinisms

Vēl viens piemērs, kad evolūcijas idejas tiek izmantotas, lai atbalstītu sociālo rīcību, ir sociālais darvinisms. Sociālais darvinisms ir 19. gadsimta sociālā filozofa Herberta Spensera ideju apzīmējums. Spensers uzskatīja, ka spēcīgāko izdzīvošanas principu var un vajag piemērot tirdzniecībai un cilvēku sabiedrībām kopumā.

Daži cilvēki atkal izmantoja šīs idejas, lai apgalvotu, ka rasisms un nežēlīga ekonomiskā politika ir attaisnojama. Mūsdienās lielākā daļa biologu un filozofu apgalvo, ka evolūcijas teoriju nevajadzētu piemērot sociālajā politikā.

Pretrunas

Daži cilvēki nepiekrīt evolūcijas idejai. Viņi tam nepiekrīt vairāku iemeslu dēļ. Visbiežāk šos iemeslus ietekmē vai pamato viņu reliģiskā pārliecība. Cilvēki, kuri nepiekrīt evolūcijai, parasti tic radīšanas vai inteliģenta dizaina idejām.

Neraugoties uz to, evolūcija ir viena no veiksmīgākajām teorijām zinātnē. Cilvēki ir atklājuši, ka tā ir noderīga dažādiem pētījumiem. Neviens no pārējiem pieņēmumiem tik labi neizskaidro tādas lietas kā, piemēram, fosiliju liecības. Tāpēc gandrīz visiem zinātniekiem evolūcija nerada šaubas.

Kad 1870. gados darvinisms kļuva atzīts, evolūciju simbolizēja Čārlza Darvina karikatūras ar pērtiķa ķermeni.

Saistītās lapas

• Cilvēka evolūcija