Puikus anglų mokslininkas C. Darvinas(1809-1882) sukūrė mokslinė gyvosios gamtos evoliucijos teorija. Pagrindinis Darvino darbas 1859 m - „Rūšių atsiradimas natūralios atrankos būdu arba palankių veislių išsaugojimas kovoje už gyvybę“. Evoliucijos veiksnys yra varomoji jėga, kuri sukelia ir įtvirtina populiacijų, kaip elementarių evoliucijos vienetų, pokyčius.
Darvino istorinis nuopelnas ne tai, kad jis atkreipė dėmesį į biologinės evoliucijos buvimą (daug mąstytojų apie tai kalbėjo jau seniai prieš jį), bet kad jis atskleidė materialius evoliucijos veiksnius (paveldimumą ir kintamumą) ir vieną iš varomųjų veiksnių (natūrali atranka) ir taip atskleidė priežastis. biologinė evoliucija. Evoliucijos veiksniai- Darvino triada - kintamumas ir mutacijos, paveldimumas, natūrali atranka.
Kintamumas- gyvų organizmų gebėjimas keistis, įgyti naujų savybių veikiant išorinėms (nepaveldimas kintamumas) ir vidinei (paveldimas kintamumas) aplinkos sąlygoms. Gali būti paveldimas kintamumas kombinacinis ir mutacinis. Kombinacinis kintamumas yra susijęs su skirtingų alelinių genų kombinacijų (rekombinacijų) atsiradimu. Mutacijos yra stabilūs genetinės medžiagos pokyčiai ir dėl to paveldimas bruožas. Mutacijų rezultatas – dukteriniame organizme atsiranda naujų savybių, kurių nebuvo jo tėvams. Darvinas pasižymėjo tam tikras, neapibrėžtas ir santykinis kintamumas. Tam tikras kintamumas yra naujų savybių įgijimas daugelyje tam tikrai rūšiai priklausančių organizmų, veikiant įvairiems išorinės ir vidinės aplinkos veiksniams. Neaiškus kintamumas – tai atskirų tam tikrai rūšiai priklausančių organizmų naujų savybių įgijimas veikiant išoriniams ir vidiniams aplinkos veiksniams. Koreliacinis kintamumas – tai ryšys tarp skirtingų organų ir organų sistemų įgytų naujų savybių.
Paveldimumas- gyvų organizmų savybė užtikrinti genetiškai užkoduotos informacijos apie bet kokias savybes perdavimą palikuonims. Bendravimas tarp kartų vyksta reprodukcijos būdu. Paveldimos savybės perduodamos iš kartos į kartą per lytines ląsteles (lytinio dauginimosi metu).
Natūrali atranka- pagrindinis evoliucinis veiksnys, skatinantis „palankių“ struktūrinių ypatybių išlikimą ir nepalankių pašalinimą. Asmenų, turinčių paveldimų pokyčių, naudingų tam tikromis aplinkos sąlygomis, išgyvenimo ir vėlesnio jų dauginimosi procesas. Pasirinkimo veiksnys yra aplinkos sąlygos: aukšta arba žema oro temperatūra; drėgmės, šviesos, maisto perteklius arba trūkumas. Paryškinti trys natūralios atrankos formos, dažniausiai pasitaikantis gamtoje: vedantis, arba varomasis (plečia populiacijos paveldimo kintamumo ribas), stabilizuojantis (populiacijas dalija į dalis), ardomasis (populiacijas dalija į dalis). Natūrali atranka nėra atsitiktinis, o visiškai natūralus procesas, kuris suteikia kryptį evoliucijai ir galiausiai sukuria sudėtingas adaptacijas, panašias į „protingo dizaino“ rezultatą.
Šiuolaikinės evoliucijos teorijos vadinimas „darvinizmu“ arba „Darvino teorija“ – ne teisinga, nes nuo pradinės Darvino teorijos biologijos mokslas labai toli suprato evoliuciją. Nauji evoliucijos veiksniai:
Gyventojų bangos– periodiniai gyventojų skaičiaus svyravimai. Pvz.: kiškių skaičius nėra pastovus, kas 4 metus jų būna daug, tada seka skaičiaus mažėjimas. Reikšmė: nuosmukio metu atsiranda genetinis dreifas.
Genetinis dreifas- jei populiacija labai maža (dėl nelaimės, ligos, populiacijos bangos mažėjimo), tai charakteristikos išsaugomos arba išnyksta nepriklausomai nuo jų naudingumo, atsitiktinai.
Izoliacija- evoliucijos proceso veiksnys, turintis įtakos individų kryžminimosi tarpusavyje procesams. Izoliacija skatina savybių skirtumus ir sustiprina atskirtų grupių individų skirtumus. Izoliacijos trukmė turi tam tikrą reikšmę.
Migracijos individai iš populiacijos taip pat yra svarbus populiacijos genetinės įvairovės šaltinis. Dėl laisvo kirtimo migracijos metu genai keičiasi tarp tos pačios rūšies populiacijos individų (genų srautas). Tokiu atveju migruojančių individų genai kryžminimo metu įtraukiami į populiacijų genofondą. Dėl to atnaujinamas populiacijų genofondas.
Evoliucijos varomųjų jėgų tarpusavio ryšys . Nors iš visų elementarių evoliucijos veiksnių pagrindinis vaidmuo evoliucijos procese tenka natūraliai atrankai, ji gali įvykti tik esant mutaciniam kintamumui, kuris sukuria medžiagą atrankai ir yra pagrindinis (bet ne vienintelis) evoliucijos veiksnys. Taigi, mutacijos, rekombinacijos, migracijos, populiacijos bangos, genetinis dreifas ir izoliacija taip pat yra svarbūs nekryptiniai evoliucijos veiksniai. Gamtoje jie veikia kartu, tačiau kiekvieno vaidmuo gali būti sustiprintas konkrečioje aplinkoje. Visi šie veiksniai lemia genetinį populiacijų nevienalytiškumą.
Tarp dirbtinis ir natūralus pasirinkimas nėra neįveikiamos bedugnės: javus su nebyrančiomis sėklomis mes išvedėme nesąmoningai, ir atvirkščiai, termitai ir skruzdėlės turi žemdirbystę su milijonų metų grybų rūšių atranka, kuri nebegali egzistuoti savarankiškai.
Antievoliucionistai klysta kai jie sako, kad dirbtinė atranka nesukūrė nė vienos naujos rūšies. Daugelis laukinių gyvūnų rūšių, priklausančių tai pačiai genčiai, o kartais ir skirtingoms gentims, iš esmės gali susikryžminti ir susilaukti vaisingų palikuonių, tačiau natūraliomis sąlygomis jie to beveik niekada nedaro. Kukurūzai yra vienas ryškiausių gyvų dirbtinės atrankos galios įrodymų. Laukinis kukurūzų protėvis, teosinte augalas, turėjo mažytę ausį su nedideliu skaičiumi mažų. Kelių tūkstančių metų dirbtinė atranka pavertė teosintą kukurūzais.
Charlesas Darwinas pateikia daugybę loginių teiginių, patvirtintų eksperimentais ir kitais tyrimais. Taigi jis įrodė, kad visų tipų gyviems organizmams būdingas individualus paveldimas bet kokių savybių kintamumas; jie visi dauginasi eksponentiškai; rūšių viduje vyksta kova dėl egzistavimo dėl ribotų gyvybinių išteklių; Šioje kovoje išgyvena ir toliau dauginasi tik prisitaikę individai.
3. Natūrali atranka – identifikuoja vienetų išlikimo mechanizmą su būtinais paveldimais pokyčiais ir tolimesniu jų dauginimu. Atranka yra kovos už būvį rezultatas. Išskiriami šie mechanizmai:
a) paveldimų pokyčių formavimasis;
b) individų išlikimas ir išsaugojimas su šiais pokyčiais atitinkamoje buveinėje;
c) šių vienetų dauginimasis, jų skaičiaus augimas ir naudingų paveldimų pokyčių plitimas.
Varomosios evoliucijos jėgos, sąveikaudamos viena su kita, leidžia paaiškinti kitų rūšių susidarymą gamtoje. Įvairiose biologijos šakose sukauptos medžiagos turi logišką išvadą tik tada, kai atitinka evoliucijos principą.
Didelis Charleso Darwino nuopelnas slypi aiškinant rūšių vystymosi ir formavimosi procesą. Būtent dėl to Darvino evoliucijos teorija tapo visuotinai priimta teorija.
Gamtoje nuolat vyksta daugybė įvykių, kurie paveikia bet kurios organizmų populiacijos genofondą. Ir jie visi priklauso evoliucijos varomosioms jėgoms. Charlesas Darwinas išskyrė natūralią atranką ir kovą už būvį.
Šiuolaikiniai biologai mano, kad genetinis dreifas ir mutacijų dažnis yra evoliucijos varomoji jėga. Evoliucijos teorijos patobulinimai ir papildymai tapo įmanomi sukūrus molekulinę biologiją ir iššifravus genomus. Kokie veiksniai yra laikomi varomąja evoliucijos jėgomis, remiantis šiuolaikine sintetikos teorija, mes apsvarstysime šiame straipsnyje.
Paveldimumas: branduolinis ir citoplazminis
Visų gyvų organizmų savybė perduoti savybes iš kartos į kartą (paveldimumas) ne veltui laikoma evoliucijos varomosiomis jėgomis. Būtent paveldimumas užtikrina vertingų adaptacijų rūšių išlikimui, dauginimuisi ir diskretiškumui (individualumui ir įvairovei) tęstinumą ir įtvirtinimą. Evoliucijos medžiaga yra visas chromosomų rinkinys (genotipas) organizmo ląstelės branduolyje. Be to, kai kurios ląstelių organelės turi savo žiedinę DNR, kuri nepriklausomai paveldima iš motinos palikuoniui (augalų plastidai ir visų gyvų organizmų mitochondrijos).
Kintamumas yra raktas į rūšių įvairovę
Varomosios evoliucijos jėgos apima ir palikuonių gebėjimą įgyti savybių, kurių neturėjo tėvinės formos. Tačiau ne visi kintamumai lemia naujų genotipo savybių konsolidavimą. Fenotipinis kintamumas, kaip prisitaikymo prie aplinkos veiksnys, neveikia genų aparato, bet yra genotipo pasireiškimo fenotipe forma ir yra požymio reakcijos normų ribose. Ji nelaikoma viena iš evoliucijos varomųjų jėgų. Mūsų straipsnio kontekste domina genotipinis kintamumas (mutacinis ir kombinuotas) su genotipo pokyčiais.
Kombinuotas kintamumas
Šio tipo kintamumas yra tiesiogiai susijęs su seksualiniu procesu ir yra išreiškiamas nepriklausomu chromosomų skirtumu ir kryžminimo procesais (skyrių pasikeitimas tarp homologinių chromosomų) dėl mejozės formuojantis lytinėms ląstelėms (gametoms). Būtent skirtingi genų ir jų alelių deriniai lytinių ląstelių genome ir lytinio dauginimosi atsiradimas paspartino evoliucinius procesus planetoje ir tapo reikšmingu įsigijimu palengvinant panmiktinių (seksualiai besidauginančių) organizmų prisitaikymą prie aplinkos sąlygų.
Genominio lygio mutacijos
Didžiausia rūšis, kuri pakeičia visą genomą (genų rinkinį), nepaveikdama chromosomų struktūros.
- Poliploidija yra organizmo chromosomų skaičiaus padidėjimas, kuris yra haploidinio (n) rinkinio (3n, 4n, 5n, 6n, 7n ir tt) kartotinis. Šio tipo mutacijos būdingos daugeliui augalų ir paprastų gyvūnų.
- Aneuploidija yra chromosomų padidėjimas arba praradimas dėl mejozės eigos sutrikimų. Dėl to organizmas, turintis visą chromosomų rinkinį (2n), išsivysto monosomija (2n-1), trisomija (2n+1) arba nulisomija (2n-2). Dažniausiai tokie asmenys nėra gyvybingi arba yra sunkių genetinių ligų nešiotojai (Dauno sindromas žmonėms siejamas su trečios chromosomos buvimu 21 poroje).
Chromosomos ir jų mutacijos
Tokiu atveju dėl gametogenezės (lytinių ląstelių susidarymo) sutrikimų vyksta pačių chromosomų struktūros pertvarkymai. Tokios mutacijos pakeičia genų derinių, rečiau – atskirų genų, funkcionavimą, tačiau neturi įtakos chromosomų skaičiaus pokyčiui. Šiame lygyje yra daugybė mutacijų tipų. Vardinsime tik chromosomos srities dubliavimus (dvigubėjimus) ir delecijas (praradimus).
Genų lygio mutacijos
Tai mažiausio masto mutacijos – taškinis vieno geno pasikeitimas. Būtent tokio tipo mutacijos dažniausiai vadinamos varomosiomis evoliucijos jėgomis, nes jos prisideda prie naujų genotipo alelių skaičiaus ir rūšies įvairovės padidėjimo. Pakeitus vieną geną, pasikeičia vienas ar keli (su keliais poveikiais) požymiai, didėja fenotipų kintamumas. Kadangi tokios mutacijos kaupiasi populiacijoje, jos tampa evoliucijos veiksniu.
Skaičių bangos
Staigus individų skaičiaus padidėjimas arba katastrofiškas jo sumažėjimas vadinamas gyvybės bangomis arba populiacijos bangomis. Skaičių pokyčiai gali atsirasti dėl daugelio veiksnių (gaisrų, ugnikalnių, epidemijų, natūralių priešų išnykimo). Bet visi jie yra atsitiktinio pobūdžio ir lemia pokyčius visos populiacijos genofonde, kai priešakyje gali būti pašaliniai asmenys ir atvirkščiai.
Izoliacija kaip biologinės evoliucijos veiksnys ir varomoji jėga
Izoliacija kaip laisvas tos pačios rūšies panmiktinių organizmų populiacijų kirtimas yra aiškus šio evoliucijos veiksnio veikimo požymis. Dauguma rūšių planetoje atsirado dėl populiacijų atsiradimo. Išskiriami šie tipai:
- Erdvinis (geografinis, antropogeninis).
- Biologiniai (ekologiniai, morfologiniai, etologiniai, genetiniai).
Bet kuriuo atveju, kai tarp populiacijų atsiranda laisvo kryžminimosi barjeras, galime kalbėti apie specifikacijos proceso pradžią.
Kova už būvį kaip natūralios atrankos įrankis
Natūralios atrankos instrumentas yra kova už būvį, kai išliks ir paliks vaisingų palikuonių tik labiau prie tam tikrų sąlygų prisitaikęs organizmas. Jų kova už būvį vyksta:
- Viduje – žiauriausia ir nesutaikoma. Konkurencija tarp tos pačios rūšies atstovų dėl maisto išteklių, teritorijos, geresnių gyvenimo sąlygų ir galimybės palikti palikuonių nepalieka jokių šansų silpniems ir neprisitaikusiems individams.
- Tarp skirtingų rūšių atstovų, bet užimančių tą pačią ekologinę nišą. Pavyzdžiui, konkurencija dėl augalinio maisto tarp žirafos ir zebro evoliucijos procese paskatino fiziologines savybes, sumažindama konkurenciją iki minimumo.
Organizmų kova su nepalankiomis sąlygomis. Pavyzdys: kupranugarių kupros ir mėsingi sukulentų lapai kaip prisitaikantys gyvenimo dykumoje mechanizmai. Arba švytintys giliavandenių žuvų organai.
viduryje pasirodžiusi Darvino evoliucinė doktrina nebuvo be problemų, tačiau vis tiek pelnė pasaulio mokslo bendruomenės simpatijas, tapdama populiariausia teorija, aiškinančia žmonių ir kitų rūšių kilmę planetoje. Tačiau reikia pažymėti, kad ši teorija per pusantro savo egzistavimo šimtmečio, spaudžiama kritikos ir problemų dėl trūkstamų elementų, pati patyrė evoliuciją, kad ir kokia tai būtų tautologija.
Pagrindinė šiuolaikinio mokslo kryptis vadinama sintetine evoliucijos teorija. Jis atsirado permąstant daugybę klasikinio darvinizmo teiginių, taip pat įtraukus kai kuriuos pagalbinius mokslus į rūšių kilmės tyrimą: molekulinę biologiją, ekologiją, genetiką, citologiją, paleontologiją ir kitus. Bet ką ji mums sako? Kokios yra evoliucijos varomosios jėgos? Kokios sąlygos padarė pasaulį tokį, kokį jį matome šiandien?
Varomosios evoliucijos jėgos
Dėl daugelio konkrečių priežasčių gyvi organizmai keičiasi. Jie gali būti ir neigiami, ir teigiami. Pastaruoju atveju organizmai geriau nei kiti prisitaiko prie išorinių sąlygų, išstumdami nelaimingus konkurentus iš ekologinės nišos.
Remdamiesi rezultatais galime teigti, kad įvyko evoliuciniai pokyčiai. Šiuolaikiniai mokslininkai išskiria šias pagrindines evoliucijos varomąsias jėgas: kovą už būvį, kaip jos pasekmę – natūralią atranką, ir paskutinę – organizmų kintamumą keičiantis kartų kartai, kurį gali sukelti įvairios mutacijos. Pažvelkime į visas šias priežastis išsamiau: 
Išvada
Taigi evoliucijos varomosios jėgos nulemia gyvų organizmų pasikeitimą planetoje ir pačios gamtos virsmą.
Varomieji evoliucijos veiksniai- veiksniai, nukreipiantys įvairius elementarius pokyčius, atsirandančius dėl mutacijų, link organizmų prisitaikymo prie aplinkos sąlygų pokyčių. Evoliucijos varomoji jėga vadinama natūralia atranka, kuri yra įvairių formų kovos už būvį pasekmė. Neatitikimas tarp populiacijoje pasirodančių individų skaičiaus ir jų gyvenimo priemonių neišvengiamai veda į kovą už būvį. Kova už būvį- sudėtingi ir įvairūs individų santykiai rūšies viduje, tarp rūšių ir su neorganine gamta. Charlesas Darwinas išskyrė tris kovos už būvį formas: 1) intraspecifinius – santykius tarp individų, priklausančių tai pačiai rūšiai; 2) tarprūšiniai - ryšiai tarp individų, priklausančių skirtingoms rūšims; 3) kova su nepalankiomis neorganinės gamtos sąlygomis – organizmų santykis su negyvąja gamta. Kovos už būvį pasekmė – natūrali atranka.
Natūrali atranka - procesas, kurio metu išgyvena ir palieka palikuonis daugiausia asmenys, turintys paveldimų pokyčių, kurie yra naudingi tam tikromis sąlygomis. Šis evoliucijos veiksnys visada yra kryptingo pobūdžio, jis pagerina prisitaikymą prie egzistavimo sąlygų, veikia visus organizmus bet kuriame amžiuje, seka fenotipą ir nusileidžia genotipų atrankai su reakcijos norma, atitinkančia tam tikros aplinkos sąlygas. Natūrali atranka ypač veiksminga prieš dominuojančias mutacijas. Gana dažnai gamtoje tai atliekama heterozigotų naudai (atranka sergant pjautuvine anemija). Priklausomai nuo adaptacinių pokyčių krypties, natūrali atranka gali būti skatinanti, stabilizuojanti arba trikdanti.
Vairavimo pasirinkimas- tai yra atranka, sukelia laipsnišką fenotipo pasikeitimą, sukelia reakcijos greičio pasikeitimą viena konkrečia kryptimi. Tai atliekama naujomis sąlygomis, palankioms šiomis sąlygomis. Vairavimo pasirinkimas siejamas su naujų adaptacijų atsiradimu. Varomosios selekcijos pavyzdžiai yra vabzdžių atsparumo pesticidams formavimas ir beržinių drugių drugių pramoninis melanizmas.
Stabilizuojantis pasirinkimas - Tai yra individų atranka, kuri, esant pastoviam fenotipui, yra lydima reakcijos normos susiaurėjimo ir pašalina nukrypimus nuo jos. Tokia atrankos forma pasireiškia tada, kai aplinkos sąlygos tampa stabilios. Stabilizuojanti atranka užtikrina, kad bus išlaikytas tam tikras fenotipas, kuris geriausiai tinka aplinkai, ir atmeta bet kokius mažiau prisitaikančius pokyčius. Atrankos stabilizavimo veiksmo pavyzdys yra žuvų supaprastintos kūno formos ir gėlių dalių dydžio išsaugojimas.
Plyšimas (trikdantis) pasirinkimas- tai atranka, kuri lemia kelių fenotipų atsiradimą ir yra nukreipta prieš vidutines tarpines formas. Atsiranda, kai aplinkos sąlygos taip pasikeičia, kad didžioji dalis rūšių praranda gebėjimą prisitaikyti, o individai, turintys didelių nukrypimų nuo vidutinės normos, įgyja pranašumų. Ši atrankos forma veda prie polimorfizmas - dviejų ar daugiau formų, turinčių ryškiai skirtingas savybes, egzistavimas populiacijoje. Nenutrūkstamos atrankos veiksmo pavyzdys yra vabzdžių populiacijų su ilgais sparnais ir be sparnų atsiradimas salose, kuriose nuolat pučia stiprūs vėjai.
Pagal sintetinę evoliucijos teoriją natūrali atranka nukreipia įvairius elementarius fenotipų pokyčius, atsirandančius dėl mutacijų, link organizmų prisitaikymo prie aplinkos sąlygų pokyčių formavimosi. Apie tai ir kalbama kūrybinis vaidmuo natūrali atranka, todėl ji vadinama evoliucijos varomoji jėga.
