Todisteet evoluutiosta: Kasvien, eläinten ja sienien alkuperä

1800-luku oli uraauurtavia tieteellisiä löytöjä, jotka kannattivat monia aikaisemmin maapallon ja ihmiskunnan alkuperää koskevia teorioita. Vuonna 1855 Alfred Russell Wallace julkaisi ehdotuksen evoluutioteoriasta luonnollisen valinnan kautta, jonka jälkeen julkaisi Charles Darwinin vuonna 1859 julkaistu teos Lajien alkuperästä.

Vuosien työ keräsi pakottavia todisteita, jotka johtivat ohjelman laajaan hyväksymiseen evoluutioteoria tutkijat ympäri maailmaa.

Luonnontieteilijä Charles Darwin vietti vuosia analysoimalla evoluution todisteita ennen kuin julkaisi havainnot. Hänen ajatteluunsa vaikuttivat voimakkaasti aikansa samanmieliset tutkijat, erityisesti Alfred Russell Wallace, James Hutton, Thomas Malthus ja Charles Lyell.

Evoluutioteorian mukaan organismit muuttuvat ja sopeutuvat ympäristöönsä perittyjen fyysisten ja käyttäytymisominaisuuksien seurauksena, jotka siirtyvät vanhemmilta jälkeläisille.

Darwinin evoluution määritelmä keskittyi ajatukseen hitaasta ja asteittaisesta muutoksesta toistuvien sukupolvien aikana, jota hän kutsui

Todiste evoluution määritelmästä perustuu vahvasti Amazonin sademetsän Wallacen biogeografisiin tutkimuksiin ja Darwinin havaintoihin koskemattomiin Galapagos-saariin. Molemmat tutkijat määrittelivät evoluutiotodisteet todisteeksi yhteydestä elävien organismien ja heidän yhteisen esi-isänsä välillä.

Jännittävät löydöt Galapagos-saarilla antoivat Darwinille vankan perustan evoluution ja luonnollisen valinnan ajatuksen painostamiselle. Esimerkiksi Darwin havaitsi erilaisia ​​nokan vaihteluita Galapagosin peippojen luonnollisessa populaatiossa ja myöhemmin ymmärsi havaintojensa merkityksen. Darwin huomasi, että erilaiset peippilajit polveutuivat Etelä-Amerikan lajeista, jotka olivat muuttaneet Galapagosiin.

Darwinin johtopäätökset vahvistettiin kliimatologien Peter ja Rosemary Grantin tekemissä viimeaikaisissa tutkimuksissa. Apurahat matkustivat Galapagos-saarille ja dokumentoivat, kuinka lämpötilan muutokset muuttivat ruoantarjontaa. Tämän seurauksena tietyntyyppiset lajit kuolivat, kun taas toiset selviytyivät väestön erityispiirteiden vuoksi, kuten pitkät koelaskut hyönteisten saavuttamiseksi.

Luonnonvalinta johtaa sopivimpien selviytymiseen, mikä tarkoittaa, että paremmin sopeutuneet organismit syrjäyttävät vähemmän sopeutuneet lajit. Esimerkkejä valintapaineista ovat:

• Saatavilla olevan ruoan määrä
• Suoja
• Ilmastonmuutos 
• Petoeläinten lukumäärä 

Perinnölliset muutokset kertyvät ja voivat johtaa uuden lajin syntymiseen. Darwin väitti, että kaikki elävät olennot polveutuivat yhteiseltä esi-isältä miljoonien vuosien ajan.

1. Fossiiliset todisteet

Paleoantropologit ovat jäljittäneet ihmisen evoluution historiaa analysoimalla kivettyneitä luita, jotka osoittavat, kuinka aivojen koko ja fyysinen ulkonäkö muuttuvat hitaasti. Smithsonianin kansallisen luonnonhistoriallisen museon mukaan Homo sapiens (nykyaikaiset ihmiset) ovat kädellisiä läheisesti sukua Afrikan suurille apinoille, ja heillä on yhteinen esi-isä, joka oli olemassa noin 6–8 miljoonaa vuotta sitten.

Fossiiliset tietueet voivat päivittää organismeja tietyiltä ajanjaksoilta ja osoittaa eri lajien evoluution yhteisestä esi-isästä. Fossiiliset tietueet Fossiileja verrataan usein tiedossa oleviin tietoihin sen alueen geologiasta, jolla fossiilit sijaitsevat.

2. Esivanhempien lajien löytäminen

Darwinin fossiilien metsästysretket tarjosivat huomattavaa näyttöä evoluutiosta ja sukupuuttoon kuolleiden esi-isien olemassaolosta. Tutkiessaan Etelä-Amerikkaa Darwin löysi sammutetun hevosen jäänteitä.

Nykyaikaisten amerikkalaisten hevosten esi-isät olivat pieniä laiduntavia eläimiä, joilla oli varpaat jaloillaan ja joilla oli yhteinen esi-isä sarvikuonon kanssa. Miljoonien vuosien ajan sopeutumiseen sisältyi litteät hampaat ruohon pureskelemiseen, kasvanut koko ja kaviot nopeaan juosta saalistajilta.

Siirtymäkauden fossiilit voi paljastaa puuttuvia linkkejä evoluutioketjussa. Esimerkiksi Tiktaalik-suvun löytäminen osoittaa kalojen evoluution maaeläimiksi neljällä raajalla. Sen lisäksi, että esi-isä Tikaalik on siirtolaji, jolla on kiduksia, on myös esimerkki siitä mosaiikin evoluutio, mikä tarkoittaa, että sen ruumiinosat kehittyivät eri nopeuksilla sopeutuessaan vedestä maahan.

3. Kasvien monimutkaisuuden lisääminen

Ruoho, puut ja mahtavat tammet kehittyivät vihreistä levistä ja sammaleista, jotka sopeutuivat maahan noin 410 miljoonaa vuotta sitten. Fossiiliset itiöt viittaavat siihen, että primitiiviset levät sopeutuvat kuivaan ilmaan kehittämällä kasville ja itiöille suojaavan kynsinauhapinnoitteen.

Lopulta maanpäälliset kasvit kehittivät verisuonijärjestelmän ja flavonoidipigmentit UV-suojaksi auringolta. Monisoluisten kasvien ja sienien lisääntymiselinkierto muuttui monimutkaisemmaksi.

4. Samankaltainen Anatomiset ominaisuudet

Evoluutioteoriaa tukee evoluutio homologiset rakenteet, jotka ovat yhteisiä fyysisiä piirteitä useiden lajien välillä, mikä osoittaa, että ne ovat polveutuneet yhteisestä esi-isästä.

Lähes kaikilla raajoilla eläimillä on sama rakenne, mikä viittaa yhteisiin piirteisiin ennen kuin monipuolistuu yhteisestä esi-isästä. Vastaavasti hyönteiset kaikki alkavat vatsalla, kuudella jalalla ja antennilla, mutta monipuolistuvat sieltä valtavaksi määräksi lajeja.

5. Gills ihmisalkioissa

Embryologia tarjoaa vahvaa näyttöä evoluutioteorian tukemisesta. Elävien organismien jakama alkionrakenne on käytännössä identtinen lajien välillä, jotka palaavat yhteiseen esi-isään.

Esimerkiksi selkärankaisten alkioissa, mukaan lukien ihmiset, on kaulassa kidemaiset rakenteet, jotka ovat homologisia kalojen kidusten kanssa. Tietyt esi-isien ominaisuudet, kuten alkion kanan kidukset, eivät kuitenkaan kehity varsinaisiksi elimiksi tai lisäyksiksi.

Embryologia tarjoaa voimakasta näyttöä evoluutioteorian tukemisesta. Elävien organismien jakama alkionrakenne on käytännössä identtinen lajien välillä, jotka palaavat yhteiseen esi-isään.

Esimerkiksi selkärankaisten alkioissa, mukaan lukien ihmiset, on kaulassa kidemaiset rakenteet, jotka ovat homologisia kalojen kidusten kanssa. Tietyt esi-isien ominaisuudet, kuten alkion kanan kidukset, eivät kuitenkaan kehity varsinaisiksi elimiksi tai lisäyksiksi.

6. Odd Vestigial Rakenteet

Vestigiaaliset rakenteet ovat evoluutiojäännöksiä, jotka palvelivat tarkoitusta yhteiselle esi-isälle. Esimerkiksi ihmisalkioilla on pyrstö kehityksen alkuvaiheessa. Hännästä tulee erottamaton hännäluu, koska hännällä ei olisi ihmisille mitään hyödyllistä tarkoitusta. Muiden eläinten hännät auttavat heitä erilaisissa toiminnoissa, kuten tasapainossa ja kärpänen lyönnissä.

Boa-kuristimien takajalan luiden jäänteet ovat todisteita liskojen kehittymisestä käärmeiksi. Joissakin elinympäristöissä liskot, joilla on lyhyimmät jalat, olisivat olleet liikkuvampia ja vaikeampia nähdä. Miljoonien vuosien aikana jalat lyhenivät vieläkin, ja niitä ei ollut lainkaan. Yleinen lause "Käytä sitä tai menetä" koskee myös evoluutiomuutosta.

7. Biogeografian tutkimus

Biogeografia on biologian haara, joka tukee Darwinin evoluutioteoriaa. Biogeografiassa tarkastellaan, kuinka organismien maantieteellinen jakauma ympäri maailmaa sopeutuu erilaisiin ympäristöihin.

Maantiedellä on keskeinen rooli lajittelussa. Darwinin peippoja on monipuolistettu mantereiden esi-isiltä mantereella ja Galapagos-saarten välillä nykyisen ympäristönsä mukaan. Esivanhemmat peippilajit olivat siementen syöjiä, jotka pesivät maassa; Darwinin löytämät peippot pesivät kuitenkin eri paikoissa ja ruokkivat kaktusta, siemeniä ja hyönteisiä. Nokka koko ja muoto liittyvät suoraan toimintaan.

Kengurusaari lähellä Australiaa on yksi harvoista paikoista maapallolla, jossa pussieläimet kukoistavat yhdessä istukan nisäkkäiden ja munivien yksitahojen kanssa. Kuten nimestä voi päätellä, puskurit, kuten kengurut ja koaalat, menestyvät ja ylittävät huomattavasti ihmisasukkaat.

Sen jälkeen kun saari on erotettu Australian mantereesta, kasvisto ja eläimistö kehittyvät alalajeiksi, joita eläinsaalistajat tai kolonisaatio häiritsevät 1800-luvulle saakka. Tutkijat vertaavat ja vertaavat mantereen kasveja, eläimiä ja sieniä Kenguru-saarella oleviin kasveihin, eläimiin ja sieniin saadakseen lisätietoja sopeutumisesta, luonnollisesta valinnasta ja evoluutiomuutoksesta.

Satunnaiset vaihtelut kasveissa ja sienissä tekivät joistakin organismeista paremmin sopivia uuden alueen siirtokunnaksi ja kulkemaan geneettistä koodiaan pitkin, mikä tukee Darwinin luonnollisen valinnan teoriaa.

8. Analoginen sopeutuminen

Vastaava sopeutuminen tukee luonnollisen valinnan prosessia ja evoluutioteoriaa. Analogiset mukautukset ovat selviytymismekanismeja, joita sopeuttamattomat organismit kohtaavat samanlaisissa selektiopaineissa.

Etuyhteydettömät arktiset ketut ja ptarmigan (napalintu) käyvät läpi kausiluonteisia värimuutoksia. Pohjoisella ketulla ja ptarmiganilla on geenivaihtelu, jonka avulla ne voivat kehittää vaaleamman värin talvi sulautumaan lumeen ja välttää nälkäiset saalistajat, mutta se ei tarkoita yhteistä esi-isää.

9. Mukautuva säteily

Havaiji on saariketju, josta löytyy monia upeita lintuja ja eläimiä, joiden uskotaan olevan peräisin Itä-Aasiasta tai Pohjois-Amerikasta.

Noin 56 erilaista havaijilaista hunajakäärmettä kehittyi vain yhdestä tai kahdesta lajista, jotka sitten asettuivat eri mikroklimaatteihin saarella prosessissa, jota kutsutaan adaptiiviseksi säteilyksi. Havaijilaisten hunajakennojen muunnelmat osoittavat monia samantyyppisiä nokan mukautuksia kuin Darwinin peippo.

10. Pangean jälkeiset lajit eroavat toisistaan

Miljoonia vuosia sitten maapallon mantereet olivat lähellä toisiaan ja muodostivat Pangea -nimisen mantereen. Vastaavia organismeja voi löytyä kaikkialta maailmasta. Maankuoren siirtyvät levyt saivat Pangean ajautumaan erilleen.

Kasvisto ja eläimistö kehittyivät eri tavalla. Alkuperäisen maaperän kasvit, eläimet ja sienet kehittyivät eri tavoin vasta muodostuneilla mantereilla. Esivanhempien sukutaulut kehittyivät uusiksi Pangean jälkeen organismeina, jotka ovat sopeutuneet maantieteellisiin muutoksiin.

11. DNA-todiste

Kaikki elävät organismit koostuvat soluista, jotka kasvavat, metaboloituvat ja lisääntyvät geneettisen koodinsa mukaisesti. Koko organismin ainutlaatuinen suunnitelma sisältyy solun ytimeen deoksiribonukleiinihappo (DNA). Eläinten, kasvien ja sienien aminohappojen ja geenimuunnelmien DNA-sekvenssien tutkiminen antaa vihjeitä esi-isien sukuun ja yhteiseen esi-isään.

DNA-sarjat voivat paljastaa syntyperän ja tunnistaa kauan kadoksissa olleet sukulaiset geneettisen materiaalin vertailun perusteella toimitetuissa sylki- tai poskipyyhkeissä. Geneettinen varianssi luonnollisessa populaatiossa on seurausta normaalista geenien sekoittumisesta seksuaalisen lisääntymisen ja satunnaisten mutaatioiden aikana solujen jakautumisen aikana. Korjaamattomat virheet voivat aiheuttaa ongelmia, kuten liian monta tai liian vähän kromosomeja, mikä johtaa geneettisiin häiriöihin.

Useammin, mutaatiot ovat merkityksettömiä eivätkä vaikuta geenien säätelyyn tai proteiinisynteesiin. Toisinaan mutaatio voi osoittautua edulliseksi sopeutumiseksi.

Elävien organismien, mukaan lukien ihmisen alkuperä, evoluutiohistoria juontaa juurensa miljooniin vuosiin. Voit kuitenkin löytää todisteita eri lajien nopeasta ja nopeasta evoluutiosta. Esimerkiksi bakteerit lisääntyvät nopeasti ja kehittyvät antibioottiresistenssigeeneinä.

Hyönteiset, jotka pystyvät vastustamaan paremmin torjunta-aineita, selviävät ja lisääntyvät nopeammin.

Esimerkkejä luonnollisesta valinnasta voidaan tunnistaa reaaliajassa. Esimerkiksi vaaleat kenttähiiret havaitaan helposti viljapellolla ja saalistajat syövät niitä. Ruskeanharmaat hiiret pystyvät sulautumaan paremmin ympäristöönsä. Naamioitu väritys parantaa selviytymistä ja lisääntymistä.

Evoluutioteorialla on hyödyllisiä sovelluksia maataloudessa. Jo ennen geenien ja DNA-molekyylien löytämistä viljelijät käyttivät valikoivaa jalostusta kasvien tai karjan parantamiseksi. Keinotekoisen valintaprosessin kautta ylitettiin ja ylitetään ylivoimaisilla ominaisuuksilla varustetut kasvit, eläimet ja sienet kokonaispopulaation parantamiseksi ja ihanteellisten hybridien luomiseksi.

Hybrideillä on kuitenkin vain vähän vaihtelua, mikä uhkaa lajin selviytymistä, jos ympäristöolosuhteet muuttuvat tai tauti iskee.