Megaevolūcija: definīcija, piemēri un galvenie pārejas posmi

Megaevolūcija: definīcija, spilgti piemēri un Maynard Smith & Szathmáry galvenie pārejas posmi — no molekulām un šūnām līdz dzīvības milzīgajām pārmaiņām.

Megaevolūcija ir termins, ar ko parasti apzīmē ļoti plašas, visdramatiskākās evolūcijas pārmaiņas, kas rada jaunas bioloģiskās struktūras, jaunas organizācijas līmeņus vai pavisam jaunas dzīvības formas. Šajā nozīmē tas nav tikai cita veida evolūcija, bet gan akcentētas izmaiņas ar milzīgu ietekmi. Jāuzsver, ka tas nenozīmē — un nereti arī nenozīmē —, ka šie procesi būtu fundamentāli atšķirīgi no parastās evolūcijas; bieži vien tos var saprast kā pakāpenisku procesu kumulatīvu rezultātu. Tā kā vārdu "makroevolūcija" var attiecināt uz salīdzinoši nelielām izmaiņām sugu un ģinšu līmenī, vārdu "megaevolūcija" lieto attiecībā uz patiešām milzīgām un transformējošām izmaiņām.

Piemēri, kas bieži tiek saukti par megaevolūcijas epizodēm, ir, piemēram: Putnu adaptīvā starojācija krīta periodā, teleostu attīstība krīta periodā, ziedaugu attīstība krīta periodā, zīdītāju attīstība eocēnā un tauriņu attīstība krīta periodā. Katrs no šiem piemēriem ietvēra milzīgas morfoloģiskas, funkcionālas un ekoloģiskas pārmaiņas, kas atvēra jaunas evolūcijas iespējas (piemēram, jaunas barošanās stratēģijas, locomocijas veidi vai apputeksnēšanas mehānismi).

Tomēr dzīvības vēsturē ir arī vēl fundamentālāki pārejas posmi — tie, kas radīja pilnīgi jaunus organizācijas līmeņus vai jaunu informācijas glabāšanas un nodošanas veidu. Interesantu sarakstu ar šādiem notikumiem sagatavoja Meinards Smits un Šatmarijs (Maynard Smith and Szathmáry), kurus viņi nosauca par galvenajiem pārejas posmiem evolūcijā. Viņi šo sarakstu sastādīja divas reizes un plaši apsprieda šo pāreju bioloģiskās un teorētiskās nozīmes.

1999. gada saraksts

1. Molekulu pavairošana: izmaiņas molekulu populācijās protošūnās (pavairošana). Tas attiecas uz to, kā molekulas sāka reproducēties un konkurēt, radot selekciju jau pašos dzīves pirmsākumos.
2. Neatkarīgi replikatori, kuru rezultātā rodas hromosomas: pāreja no atsevišķiem replikatoriem uz lielākām, stabilākām informācijas vienībām (hromosomām), kas ļāva ģenētiskajai informācijai darboties kopumā un izveidot sarežģītākas funkcijas.
3. RNS kā gēnu un enzīmu maiņa pret DNS gēniem un olbaltumvielu enzīmiem: pāreja no RNS-dominētas pasaules uz DNS/olbaltumvielu sistēmu, kas nodrošināja robustāku informācijas uzglabāšanu un efektīvāku enzimātisku funkciju sadalījumu.
4. Baktēriju šūnas (prokariotes), kas noved pie šūnām ar kodoliem un organelām (eikariotes): eikariotiskās šūnas rašanās, iespējams saistīta ar prokariotu savstarpēju simbiozi (piem., endosimbiozes teorija par mitohondriju un plastīdu izcelsmi), kas mainīja šūnu iekšējo organizāciju un metabolisma iespējas.
5. Aseksuāli kloni, kuru rezultātā veidojas seksuālas populācijas: pāreja pie seksuālās reprodukcijas, kas mainīja ģenētiskās variācijas radīšanas un saglabāšanas dinamiku, paātrinot adaptāciju un izvairoties no genētiskā sloga.
6. Vienšūnas organismi, kas noved pie sēnēm, augiem un dzīvniekiem: daudzšūnu organisma attīstība, kurā atsevišķas šūnas specializējas un sadarbojas, radot daudz sarežģītāku funkcionālo organizāciju.
7. Vientuļi indivīdi, kas noved pie kolonijām ar neatjaunojošām kastām (termīti, skudras un bites). Šī pāreja radīja sociālās organizācijas ar dalītu reproduktīvo lomu — būtisku soli sociālo insektu sugu evolūcijā.
8. Primātu sabiedrības, kas noveda pie cilvēku sabiedrībām ar valodu: sociālā un kognitīvā attīstība, kura noveda pie sarežģītām komunikācijas sistēmām un kultūras nodošanas starp paaudzēm.

Dažas no šīm tēmām jau ir apspriestas iepriekš.

Ko nozīmē šīs pārejas un kāpēc tās ir svarīgas

Saraksta pirmais līdz sestais numurs attiecas uz notikumiem, kuriem ir milzīga nozīme, bet par kuriem mēs zinām salīdzinoši maz. Visi tie ir notikuši pirms fosilās liecības (un lielākoties daudz pirms tās sākās) vai vismaz pirms fanerozoja eona. Šī iemesla dēļ tie ir grūti izpētāmi — par tiem var spriest galvenokārt, balstoties uz molekulāriem datiem, biheiviorālām salīdzināšanām un teorētisku analīzi.

Saraksta septītais un astotais numurs atšķiras no pirmajiem sešiem, un citi autori tos parasti neņem vērā tajā pašā kategorijā. Piemēram, ceturtais skaitlis — eikariotisko šūnu izcelsme — ietver procesu, uz kuru tradicionālā evolūcijas teorija (t.i., ģenētiskā selekcija) var nebūt pilnībā piemērojama bez simbiozes idejas: eikariotiskās šūnas, iespējams, radās no ilgstošas prokariotu sadarbības vai iekļaušanas, kas ir īpašs evolūcijas ceļš un, šķiet, ir bijis reti atkārtojams notikums.

Teorētiskā un empīriskā jēga

Maynard Smith un Szathmáry uzsvēra, ka galvenās pārejas raksturo ne tikai morfoloģiskas izmaiņas, bet arī būtiskas pārmaiņas informācijas uzglabāšanā un nodošanā (piem., no individuāla līdz kolektīvam līmenim), kā arī izmaiņas «individuālitātes» līmenī — kas ir selekcijas subjekts. Šīs pārmaiņas bieži nozīmē jaunu hierarhisku organizāciju, piemēram, no gēniem uz hromosomām, no šūnām uz daudzšūnu organismiem, no indivīdiem uz sociālām grupām.

Lieku akcentu vērts pievērst tam, ka daudzi no šiem pārejas posmiem joprojām ir aktīvu pētījumu priekšmets. Molekulārās paleontoloģijas, salīdzinošās genomikas un laboratorijas evolūcijas pētījumi sniedz arvien jaunas liecības, kas palīdz atklāt, kā tieši notika pārejas un kādi faktori tās veicināja.

Secinājumā — ar terminu megaevolūcija apzīmējam tās evolūcijas epizodes, kas radīja jaunas organizācijas pakāpes vai fundamentāli pārkārtoja dzīvi uz Zemes. Šo pāreju izpratne palīdz saprast, kā no vienkāršiem sākumiem izauga bioloģiskā daudzveidība un organizatoriskā sarežģītība, kādu mēs novērojam mūsdienās.

Piemērs

Kambrijas sprādziens jeb Kambrijas starojums bija relatīvi strauja lielākās dzīvnieku dzimtas parādīšanās fosiliju liecībās pirms aptuveni 530 miljoniem gadu (mya). Tas ir klasisks megaevolūcijas piemērs. "Fosiliju liecības dokumentē divus savstarpēji izslēdzošus makroevolūcijas režīmus, kurus atdala pārejas periods Ediacarānā".

Šķiet, ka pirms aptuveni 580 mija lielākā daļa organismu bija vienkārši. Tie bija veidoti no atsevišķām šūnām, kas reizēm veidoja kolonijas. Turpmāko 70 vai 80 miljonu gadu laikā evolūcijas temps paātrinājās par veselu kārtu. Parasti evolūcijas tempus mēra pēc sugu izzušanas un rašanās ātruma, bet šajā gadījumā mēs varam teikt, ka līdz kembrija beigām pastāvēja visi vai gandrīz visi filofāti.

Dzīvības daudzveidība sāka līdzināties mūsdienām.

Kembrija sprādziens ir izraisījis daudz zinātnisku diskusiju. Šķietami straujā fosiliju parādīšanās "pirmatnējos slāņos" tika pamanīta jau 19. gadsimta vidū, un Čārlzs Darvins to uzskatīja par vienu no galvenajiem iebildumiem pret savu evolūcijas dabiskās izlases ceļā teoriju.

Fosilizēts trilobīts. Šajā Olenoides serratus eksemplārā no Burgesa slānekļa ir saglabājušās "mīkstās daļas" - antenas un kājas.


Dickinsonia , Ediacaran dzīvnieks, ar stepētu izskatu.


Opabinia deva lielu ieguldījumu interesē par Kambrijas sprādzienu.


Ediakāra laika fosilijas, kas radušās, organismam iegrimstot zem mikrobiālā paklāja.


Šis Marrella paraugs parāda, cik skaidras un detalizētas ir fosilijas no Burgess Shale lagerstätte.

Jautājumi un atbildes

J: Kas ir megaevolūcija?

J: Ko Meinards Smits (Maynard Smith) un Šatmarijs (Szathmáry) minēja kā galvenās pārmaiņas evolūcijā?

J. Vai tradicionālā evolūcijas teorija var izskaidrot eikariotisko šūnu rašanos?

Vai visi astoņi sarakstā minētie priekšmeti ir radušies pirms fosiliju rašanās?

Vai "megaevolūcija" attiecas tikai uz milzīgām pārmaiņām?

Vai ir kādi makroevolūcijas piemēri?

Meklēt pēc burta