Biologinen evoluutio merkitsee elävien organismien luonnollista kehitystä, johon liittyy muutoksia populaatioiden geneettisessä koostumuksessa, sekä sopeutumisominaisuuksien lisääntyminen, uusien lajien syntyminen ja vanhojen lajien sukupuutto. Kaikki nämä tekijät muuttavat sekä ekosysteemiä että biosfääriä kokonaisuudessaan ajan myötä.
Perusteoria
On olemassa useita versioita, jotka selittävät mekanismeja, joille evoluutioprosessi rakentuu. Suurin osa tiedemiehistä on nyt sitoutunut synteettiseen evoluutioteoriaan (STE), joka perustuu populaatiogenetiikan ja darwinismin fuusioon. Synteettinen teoria selittää geneettisten mutaatioiden eli evoluution materiaalin ja luonnollisen valinnan (evoluutiomekanismin) välisen suhteen. Evoluutioprosessi tämän teorian puitteissa on prosessi, jossa lajipopulaatioiden eri geenien alleelien frekvenssit muuttuvat useiden sukupolvien aikana.
Evoluution mallit ja säännöt
Evoluutio on peruuttamaton prosessi. Kaikki organismit, jotka positiivisten mutaatioiden kertymisen kautta kykeni sopeutumaan uusiin olosuhteisiin palatessaan entiseen ympäristöönsä, joutuvat käymään uudelleen sopeutumispolun. Lisäksi yhtään biologista lajia ei voida täysin vakiinnuttaa,Charles Darwin kirjoitti, että vaikka elinympäristö muuttuisi samaksi kuin ennen, kehittyneet lajit eivät pysty palaamaan entiseen tilaansa. Eli eläimet pystyvät sopeutumaan vanhojen olosuhteiden palautumiseen, mutta eivät "vanhoilla" tavoilla.
Tämä on helposti havaittavissa delfiinien tapauksessa. Niiden evien sisäinen rakenne (yhdessä valaiden kanssa) säilyttää nisäkkäiden raajojen piirteet. Mutaatiot päivittävät sukupolven geenipoolia, joten ne eivät koskaan toistu. Huolimatta siitä, että delfiinit ja valaat ovat vaihtaneet elinympäristöään ja viisisormeiset raajat evät, ne ovat edelleen nisäkkäitä. Aivan kuten matelijat kehittyivät sammakkoeläimistä tietyssä vaiheessa, mutta vaikka ne palaisivat entiseen ympäristöönsä, ne eivät voi synnyttää sammakkoeläimiä.
Toinen esimerkki tästä evoluution säännöstä: ikivihreä pensas Ruscus. Sen varressa on kiiltäviä, suuria ja paksuja lehtiä, jotka ovat itse asiassa muunneltuja oksia. Todelliset lehdet ovat hilseileviä ja sijaitsevat näiden "varsien" keskellä. Varhain keväällä suomun poskiontelosta ilmestyy kukka, josta hedelmä kehittyy myöhemmin. Teurastajan neula pääsi eroon lehdistä evoluutioprosessissa, minkä seurauksena se kykeni sopeutumaan kuivuuteen, mutta putosi sitten taas vesiympäristöön, mutta todellisen lehtien sijaan ilmestyi muunneltuja varsia.
Eterogeenisuus
Evoluution säännöt sanovat, että prosessi on hyvin heterogeeninen eikä tähtitieteellisen ajan määrää. Esimerkiksi on eläimiä, jotka ovat olleet olemassamuuttumattomana satoja miljoonia vuosia. Nämä ovat lohkoeväkaloja, tuatara ja sapelihäntä ovat eläviä fossiileja. Mutta tapahtuu niin, että spesifikaatiota ja modifikaatiota tapahtuu hyvin nopeasti. Viimeisten 800 tuhannen vuoden aikana Australiassa ja Filippiineillä on syntynyt uusia jyrsijälajeja, ja Baikal-järvi on viimeisten 20 miljoonan vuoden aikana rikastunut 240 rapulajilla, jotka on jaettu 34 uuteen sukuun. Lajin ilmaantuminen tai muuttuminen ei riipu ajasta sinänsä, vaan sen määrää kunnon puute ja sukupolvien lukumäärä. Eli mitä nopeammin laji lisääntyy, sitä korkeampi evoluutionopeus.
Suljetut järjestelmät
Prosessit, kuten evoluutio, luonnonvalinta ja mutaatiot voivat edetä paljon nopeammin. Tämä tapahtuu, kun ympäristöolosuhteet ovat epävakaat. Kuitenkin syvillä v altamerillä, luolavesillä, saarilla ja muilla eristyneillä alueilla evoluutio, luonnonvalinta ja lajittelu ovat hyvin hitaita. Tämä selittää sen tosiasian, että lohkoeväkalat pysyvät muuttumattomina niin monta miljoonia vuosia.
Jävitä evoluution riippuvuus luonnonvalinnan nopeudesta on melko yksinkertaista hyönteisille. Viime vuosisadan 30-luvulla myrkyllisiä lääkkeitä alettiin käyttää tuholaisista, mutta muutaman vuoden kuluttua ilmestyi lajeja, jotka mukautuivat lääkkeen toimintaan. Nämä muodot ovat ottaneet hallitsevan aseman ja levinneet nopeasti ympäri planeettaa.
Monien sairauksien hoitoon käytettiin usein vahvoja antibiootteja - penisilliiniä, streptomysiiniä, gramisidiinia. Evoluution säännöt tulivat voimaan: jo 40-luvullatutkijat ovat havainneet näille lääkkeille vastustuskykyisten mikro-organismien ilmaantumisen.
Kuviot
Evoluutiolla on kolme pääsuuntaa: konvergenssi, divergenssi ja rinnakkaisuus. Divergenssin aikana havaitaan lajinsisäisten luonteen asteittaista eroa, joka lopulta johtaa uusiin yksilöryhmittymiin. Kun erot rakenteessa ja ruoan hankintatavassa korostuvat, ryhmittymät alkavat hajaantua muille alueille. Jos yhdellä alueella on eläimiä, joilla on samat ravinnontarpeet, niin ajan myötä, kun ravintotarjonta pienenee, niiden on poistuttava alueelta ja mukauduttava erilaisiin olosuhteisiin. Jos samalla alueella on lajeja, joilla on erilaiset tarpeet, kilpailu niiden välillä on paljon vähäisempää.
Eloisa esimerkki siitä, miten evoluution erilaistuminen tapahtuu, on 7 toisilleen sukua olevaa peuralajia: nämä ovat poro, maraali, hirvi, sikapeura, kuusipeura, myskipeura ja kauri.
Lajeilla, joilla on suuri ero, on kyky jättää suuria jälkeläisiä ja kilpailla vähemmän keskenään. Kun ominaisuuksien erilaisuus vahvistuu, populaatio jakautuu alalajeihin, jotka luonnollisen valinnan seurauksena voivat lopulta muuttua erillisiksi lajeiksi.
Yhteisö
Konvergenssia kutsutaan myös elävien järjestelmien evoluutioksi, jonka seurauksena sukulaislajeissa on yhteisiä piirteitä. Esimerkki konvergenssista on kehon muodon samank altaisuusdelfiinit (nisäkkäät), hait (kalat) ja ikthyosaurust (matelijat). Tämä on seurausta olemassaolosta samassa elinympäristössä ja samoissa elinoloissa. Kiipeävä agama ja kameleontti eivät myöskään ole sukua, mutta ulkonäöltään hyvin samank altaisia. Siivet ovat myös esimerkki lähentymisestä. Lepakoissa ja linnuissa ne syntyivät vaihtamalla eturaajoja, mutta perhosessa ne ovat kehon kasvaimia. Lähentyminen on hyvin yleistä planeetan lajien monimuotoisuuden joukossa.
Parallelismi
Tämä termi tulee kreikan sanasta "parallelos", joka tarkoittaa "kävelyä vieressä", ja tämä käännös selittää hyvin sen merkityksen. Rinnakkaisuus on samank altaisten rakenteellisten piirteiden riippumaton hankkiminen läheisesti sukulaisilta geneettisiltä ryhmiltä, mikä johtuu yhteisiltä esi-isiltä perittyjen piirteiden läsnäolosta. Tämäntyyppinen evoluutio on luonnossa laajalle levinnyt. Esimerkkinä tästä on räpylöiden esiintyminen sopeutumisena vesiympäristöön, joka mursuilla, korvahylkeillä ja todellisilla hylkeillä muodostui rinnakkain. Myös monien siivekkäiden hyönteisten joukossa etusiivet siirtyivät elytraan. Eväeväkaloissa on merkkejä sammakkoeläimistä ja eläinhammasliskoista nisäkkäiden merkkejä. Rinnakkaisuuden läsnäolo ei todista vain lajien alkuperän yhtenäisyyttä, vaan myös samank altaisia olemassaolon olosuhteita.
