XIX wiek był czasem przełomowych odkryć naukowych, które obaliły wiele wcześniejszych teorii na temat pochodzenia Ziemi i ludzkości. W 1855 r. Alfred Russell Wallace opublikował swoją propozycję teorii ewolucji na drodze doboru naturalnego, a następnie opublikowano pracę Karola Darwina z 1859 r. O pochodzeniu gatunku.
Lata pracy zgromadziły przekonujące dowody, które doprowadziły do szerokiej akceptacji teoria ewolucji przez naukowców z całego świata.
Teoria ewolucji Darwina
Przyrodnik Charles Darwin spędził lata analizując dowody ewolucji, zanim opublikował swoje odkrycia. Jego teoria była pod silnym wpływem podobnie myślących uczonych tamtych czasów, w szczególności Alfreda Russella Wallace'a, Jamesa Huttona, Tomasz Malthus i Charles Lyell.
Zgodnie z teorią ewolucji organizmy zmieniają się i przystosowują do swojego środowiska w wyniku odziedziczonych cech fizycznych i behawioralnych przekazywanych z rodziców na potomstwo.
Definicja ewolucji Darwina koncentrowała się na idei powolnej i stopniowej zmiany w powtarzających się pokoleniach, którą nazwał „
zejście z modyfikacją”. Zaproponował, że mechanizmem ewolucji jest dobór naturalny. Obserwacje Darwina doprowadziły go do wniosku, że zmienność cech w obrębie populacji zapewnia niektórym żywym organizmom przewagę konkurencyjną w zakresie przetrwania i reprodukcji.Co to są dowody ewolucyjne?
Dowód definicji ewolucji czerpie w dużej mierze z badań biogeograficznych Wallace'a w amazońskim lesie deszczowym i obserwacji Darwina na dziewiczych Wyspach Galapagos. Obaj badacze zdefiniowali dowody ewolucyjne jako dowód na związek między żywymi organizmami a ich wspólnym przodkiem.
Ekscytujące odkrycia na Wyspach Galapagos dostarczyły Darwinowi solidnych podstaw do propagowania idei ewolucji i doboru naturalnego. Na przykład Darwin zauważył różne różnice w dziobie w naturalnej populacji zięb z Galapagos, a później zrozumiał znaczenie swoich odkryć. Darwin zauważył, że różne gatunki zięb pochodzą od gatunku południowoamerykańskiego, który migrował na Galapagos.
Wnioski Darwina zostały potwierdzone w ostatnich badaniach przeprowadzonych przez klimatologów Petera i Rosemary Grant. Granty udali się na Wyspy Galapagos i udokumentowali, w jaki sposób zmiany temperatury zmieniły zaopatrzenie w żywność. W konsekwencji niektóre gatunki wymarły, podczas gdy inne przeżyły, dzięki szczególnym zróżnicowaniu cech w populacji, takim jak długie sondowanie dziobów w celu dotarcia do owadów.
Co to jest dobór naturalny?
Naturalna selekcja prowadzi do przetrwania najlepiej przystosowanych, co oznacza, że lepiej przystosowane organizmy wypierają mniej przystosowane gatunki. Przykłady nacisków selekcyjnych obejmują:
- Ilość dostępnego jedzenia
- Schronienie
- Zmiana klimatu
- Liczba drapieżników
Odziedziczone modyfikacje kumulują się i mogą skutkować pojawieniem się nowego gatunku. Darwin twierdził, że wszystkie żywe istoty pochodzą od wspólnego przodka przez miliony lat.
Jedenaście powodów, dla których ewolucja jest prawdziwa
1. Dowody kopalne
Paleoantropolodzy prześledzili historię ewolucji człowieka, analizując skamieniałe kości, które pokazują, jak powoli zmieniał się rozmiar mózgu i wygląd fizyczny. Według Smithsonian National Museum of Natural History, Homo sapiens (współcześni ludzie) to naczelne blisko spokrewniony z wielkimi małpami człekokształtnymi Afryki i ma wspólnego przodka, który istniał około 6 do 8 milionów lat temu.
Zapisy kopalne mogą datować organizmy z określonych okresów i pokazywać ewolucję różnych gatunków od wspólnego przodka. Zapisy kopalne są często porównywane ze znanymi faktami dotyczącymi geologii obszaru, na którym znajdowały się skamieniałości.
2. Odkrycie gatunków przodków
Wędrówki Darwina w poszukiwaniu skamielin dostarczyły istotnych dowodów na ewolucję i istnienie wymarłych gatunków przodków. Podczas eksploracji Ameryki Południowej Darwin znalazł szczątki wymarłego gatunku konia.
Przodkowie współczesnych koni amerykańskich to małe pasące się zwierzęta z palcami u stóp, które miały wspólnego przodka z nosorożcem. Adaptacje na przestrzeni milionów lat obejmowały płaskie zęby do żucia trawy, zwiększony rozmiar i kopyta do szybkiego biegania przed drapieżnikami.
Skamieniałości przejściowe może ujawnić brakujące ogniwa w łańcuchu ewolucyjnym. Na przykład odkrycie rodzaju Tiktaalik potencjalnie pokazuje ewolucję ryb w zwierzęta lądowe o czterech kończynach. Oprócz tego, że jest gatunkiem przejściowym ze skrzela, przodek Tikaalik jest również przykładem example ewolucja mozaikowa, co oznacza, że jego części ciała ewoluowały w różnym tempie podczas adaptacji z wody na ląd.
3. Rosnąca złożoność roślin
Trawa, drzewa i potężne dęby wyewoluowały z rodzaju zielonych alg i mszaków, które przystosowały się do lądu około 410 milionów lat temu. Zarodniki skamieniałości sugerują, że prymitywne glony przystosowały się do suchego powietrza, tworząc ochronną powłokę naskórka dla rośliny i zarodników.
W końcu rośliny lądowe opracowały układ naczyniowy i pigmenty flawonoidowe chroniące przed promieniowaniem UV przed słońcem. Reprodukcyjny cykl życiowy roślin wielokomórkowych i grzybów stał się bardziej złożony.
4. Podobny Cechy anatomiczne
Teorię ewolucji wspiera istnienie struktury homologiczne, które mają wspólne cechy fizyczne wielu gatunków, pokazując, że pochodzą od wspólnego przodka.
Prawie wszystkie zwierzęta o kończynach mają tę samą budowę, co sugeruje wspólne cechy przed różnicowaniem się od wspólnego przodka. Podobnie, wszystkie owady zaczynają od odwłoka, sześciu nóg i czułków, ale stamtąd różnicują się w ogromną liczbę gatunków.
5. Skrzela w ludzkich embrionach
Embriologia dostarcza potężnych dowodów wspierających teorię ewolucji. Struktura embrionalna, którą dzielą żywe organizmy, jest praktycznie identyczna między gatunkami od wspólnego przodka.
Na przykład embriony kręgowców, w tym ludzi, mają w szyi struktury podobne do skrzeli, które są homologiczne do skrzeli ryb. Niektóre cechy przodków, takie jak skrzela u embrionalnego kurczaka, nie rozwijają się jednak w rzeczywisty narząd lub wyrostek robaczkowy.
Embriologia dostarcza potężnych dowodów wspierających teorię ewolucji. Struktura embrionalna, którą dzielą żywe organizmy, jest praktycznie identyczna między gatunkami od wspólnego przodka.
Na przykład embriony kręgowców, w tym ludzi, mają w szyi struktury podobne do skrzeli, które są homologiczne do skrzeli ryb. Niektóre cechy przodków, takie jak skrzela u embrionalnego kurczaka, nie rozwijają się jednak w rzeczywisty narząd lub wyrostek robaczkowy.
6. Dziwne struktury szczątkowe
Struktury szczątkowe to ewolucyjne resztki, które służyły wspólnemu przodkowi. Na przykład ludzkie embriony mają ogon we wczesnych stadiach rozwoju. Ogon staje się nieodróżnialną kością ogonową, ponieważ posiadanie ogona nie służyłoby ludziom. Ogony innych zwierząt pomagają im w różnych funkcjach, takich jak równowaga i poganianie much.
Ślady kości tylnych nóg u dusicieli boa są dowodem ewolucji jaszczurek w węże. W niektórych siedliskach jaszczurki o najkrótszych nogach byłyby bardziej ruchliwe i trudniejsze do zauważenia. Przez miliony lat nogi stały się jeszcze krótsze i prawie nie istniały. Powszechne zdanie „Użyj lub strać” odnosi się również do zmiany ewolucyjnej.
7. Badania w biogeografii
Biogeografia jest gałęzią biologii, która wspiera teorię ewolucji Darwina. Biogeografia analizuje, w jaki sposób rozkład geograficzny organizmów na całym świecie dostosowuje się do różnych środowisk.
Geografia odgrywa kluczową rolę w specjacji. Łuszczaki Darwina różniły się od przodków zięb na kontynencie i między Wyspami Galapagos, aby pasowały do ich obecnego otoczenia. Gatunki przodków zięb były zjadaczami nasion, które gnieździły się na ziemi; jednak zięby odkryte przez Darwina gniazdowały w różnych miejscach i żywiły się kaktusami, nasionami i owadami. Rozmiar i kształt dzioba bezpośrednio związany z funkcją.
Wyspa Kangurów w pobliżu Australii jest jednym z niewielu miejsc na Ziemi, gdzie oprócz ssaków łożyskowych i stekowców znoszących jaja rozwijają się torbacze. Jak sama nazwa wskazuje, torbacze, takie jak kangury i koale, rozwijają się i znacznie przewyższają liczebnie ludzkość.
Po oddzieleniu wyspy od kontynentu australijskiego flora i fauna przekształciła się w podgatunki niezakłócone przez drapieżniki zwierzęce ani kolonizację aż do XIX wieku. Naukowcy porównują i kontrastują rośliny, zwierzęta i grzyby z kontynentu z roślinami występującymi na Wyspie Kangura, aby dowiedzieć się więcej o adaptacji, doborze naturalnym i zmianach ewolucyjnych.
Przypadkowe zmiany roślin i grzybów sprawiły, że niektóre organizmy lepiej nadawały się do kolonizacji nowego obszaru i przekazywania swojego kodu genetycznego, tym samym wspierając teorię doboru naturalnego Darwina.
8. Adaptacja analogiczna
Analogiczna adaptacja wspiera proces doboru naturalnego i teorię ewolucji. Analogiczne adaptacje to mechanizmy przetrwania zaadaptowane przez niespokrewnione organizmy, które stoją w obliczu podobnych presji selekcyjnych.
Niespokrewniony lis polarny i pardwa (ptak polarny) przechodzą sezonowe zmiany barwy. Lis polarny i pardwa mają zmienność genów, która pozwala im rozwinąć jaśniejszy kolor w zimę, aby wtopić się w śnieg i uniknąć głodnych drapieżników, ale to nie wskazuje na wspólnego przodka.
9. Radiacja adaptacyjna
Hawaje to łańcuch wysp, na których można znaleźć wiele spektakularnych ptaków i zwierząt, które, jak się uważa, pochodzą z Azji Wschodniej lub Ameryki Północnej.
Około 56 różnych gatunków hawajskich pszczeli wyewoluowało z jednego lub dwóch gatunków, które następnie osiedliły się na wyspie w różnych mikroklimatach w procesie zwanym promieniowaniem adaptacyjnym. Odmiany hawajskich pnączy wykazują wiele tego samego typu adaptacji dzioba, co zięby Darwina.
10. Rozbieżność gatunków po pangaea
Miliony lat temu kontynenty Ziemi były blisko siebie i utworzyły superkontynent zwany Pangeą. Podobne organizmy można znaleźć na całym świecie. Przesuwające się płyty skorupy ziemskiej spowodowały, że Pangea oddaliła się.
Inaczej ewoluowała flora i fauna. Rośliny, zwierzęta i grzyby z pierwotnego lądu ewoluowały inaczej na nowo powstałych kontynentach. Rodowód przodków ewoluował w nowe rody post-Pangea jako organizmy przystosowane do zmian geograficznych.
11. Dowód DNA
Wszystkie żywe organizmy składają się z komórek, które rosną, metabolizują i rozmnażają się zgodnie z ich kodem genetycznym. Unikalny plan całego organizmu zawarty jest w jądrze komórki kwas dezoksyrybonukleinowy (DNA). Badanie sekwencji DNA aminokwasów i wariantów genów zwierząt, roślin i grzybów daje wskazówki dotyczące rodowodu i wspólnego przodka.
Zestawy DNA mogą ujawnić pochodzenie i zidentyfikować dawno zaginionych krewnych na podstawie porównania materiału genetycznego w dostarczonych próbkach śliny lub wymazów z policzków. Wariancja genetyczna w naturalnej populacji jest wynikiem normalnego tasowania genów w rozmnażaniu płciowym i przypadkowych mutacji podczas podziału komórki. Nieskorygowane błędy mogą powodować problemy, takie jak zbyt wiele lub zbyt mało chromosomów, co skutkuje zaburzeniami genetycznymi.
Częściej, mutacje są nieistotne i nie wpływają na regulację genów ani syntezę białek. Czasami korzystną adaptacją może okazać się mutacja.
Zobaczyć to uwierzyć
Historia ewolucyjna organizmów żywych, w tym pochodzenie człowieka, sięga milionów lat. Można jednak znaleźć dowody na szybką i szybką ewolucję różnych gatunków. Na przykład bakterie szybko się rozmnażają i ewoluują, aby mieć geny oporności na antybiotyki.
Owady, które są bardziej odporne na pestycydy, przeżywają i rozmnażają się w szybszym tempie.
Przykłady doboru naturalnego są rozpoznawalne w czasie rzeczywistym. Na przykład jasne myszy polne są łatwo zauważane na polu kukurydzy i zjadane przez drapieżniki. Brązowoszare myszy lepiej wtapiają się w otoczenie. Zakamuflowana kolorystyka zwiększa przetrwanie i reprodukcję.
Komercyjne zastosowania teorii Darwina
Teoria ewolucji ma przydatne zastosowania w rolnictwie. Jeszcze przed odkryciem genów i cząsteczek DNA rolnicy stosowali selektywną hodowlę, aby poprawić plony lub stado zwierząt gospodarskich. W procesie sztucznej selekcji krzyżowano i krzyżowano rośliny, zwierzęta i grzyby o doskonałych właściwościach, aby poprawić ogólną populację i stworzyć idealne hybrydy.
Jednak hybrydy często charakteryzują się niewielką zmiennością, co zagraża przetrwaniu gatunku, jeśli zmienią się warunki środowiskowe lub uderzy choroba.