Mare om de știință englez C. Darwin(1809-1882) dezvoltat teoria științifică a evoluției naturii vii. Lucrarea principală a lui Darwin 1859 - „Originea speciilor prin selecția naturală sau păstrarea raselor favorizate în lupta pentru viață.” Un factor evolutiv este o forță motrice care provoacă și consolidează modificări ale populațiilor ca unități elementare de evoluție.
Meritul istoric al lui Darwin nu că ar fi subliniat prezența evoluției biologice (mulți gânditori au vorbit despre asta cu mult înaintea lui), ci că a dezvăluit factorii materiali ai evoluției (ereditatea și variabilitatea) și unul dintre factorii motrice (selecția naturală) și, prin urmare, a dezvăluit motivele evolutie biologica. Factori de evoluție- Triada lui Darwin - variabilitate și mutații, ereditate, selecție naturală.
Variabilitate- capacitatea organismelor vii de a se schimba, de a dobandi noi caracteristici sub influenta conditiilor de mediu externe (variabilitate neereditara) si interne (variabilitate ereditara). Variabilitatea ereditară poate fi combinativ și mutațional. Variabilitatea combinativă este asociată cu apariția diferitelor combinații de gene alelice (recombinări). Mutațiile sunt modificări stabile ale materialului genetic și, în consecință, o trăsătură moștenită. Rezultatul mutațiilor este apariția unor noi caracteristici în organismul fiică, care erau absente la părinții săi. Darwin distins anumit, variabilitate incertă și relativă. O anumită variabilitate este dobândirea de noi caracteristici la un număr semnificativ de organisme aparținând unei specii date, sub influența diverșilor factori ai mediului extern și intern. Variabilitatea incertă este dobândirea de noi caracteristici de către organismele individuale aparținând unei specii date sub influența factorilor de mediu externi și interni. Variabilitatea corelativă este relația dintre dobândirea de noi caracteristici de către diferite organe și sisteme de organe.
Ereditate- proprietatea organismelor vii de a asigura transmiterea către descendenți a informațiilor codificate genetic despre orice caracteristică. Comunicarea între generații are loc prin reproducere. Proprietățile ereditare se transmit din generație în generație prin celulele germinale (în timpul reproducerii sexuale).
Selecția naturală- principalul factor evolutiv care promovează supravieţuirea caracteristicilor structurale „favorabile” şi eliminarea celor nefavorabile. Procesul de supraviețuire al indivizilor cu modificări ereditare utile în condițiile de mediu date și reproducerea lor ulterioară. Factorul de selecție este condițiile de mediu: temperatura aerului ridicată sau scăzută; exces sau lipsă de umiditate, lumină, alimente. Evidențiați trei forme de selecție naturală, care apar cel mai adesea în natură: conducător, sau de conducere (extinde limitele variabilității ereditare a unei populații), stabilizator (împarte populațiile în părți), perturbator (împarte populațiile în părți). Selecția naturală nu este un proces aleatoriu, ci strict natural, care dă direcția evoluției și în cele din urmă creează adaptări complexe similare cu rezultatul „designului inteligent”.
Numind teoria modernă a evoluției „darwinism” sau „teoria lui Darwin” - nu corect, deoarece știința biologică a ajuns foarte departe în înțelegerea evoluției de la teoria originală a lui Darwin. Noi factori de evoluție:
Valuri de populație– fluctuații periodice ale mărimii populației. De exemplu: numărul de iepuri nu este constant, la fiecare 4 ani sunt foarte mulți, apoi urmează o scădere a numărului. Semnificație: în timpul declinului, are loc o deriva genetică.
Deriva genetică- daca populatia este foarte mica (din cauza unui dezastru, boli, scadere a valului populatiei), atunci caracteristicile se pastreaza sau dispar indiferent de utilitatea lor, intamplator.
Izolare- un factor în procesul evolutiv care influențează procesele de încrucișare a indivizilor între ei. Izolarea promovează divergența caracteristicilor și întărește diferențele dintre indivizii grupurilor izolate. Durata izolării este de o oarecare importanță.
Migrații indivizii de la populație la populație sunt, de asemenea, o sursă importantă de diversitate genetică într-o populație. Datorită încrucișării libere în timpul migrației, genele sunt schimbate între indivizii unei populații din aceeași specie (fluxul genelor).În acest caz, genele indivizilor migratori sunt incluse în grupul de gene al populațiilor în timpul încrucișării. Ca rezultat, fondul genetic al populațiilor este actualizat.
Interrelaţionarea forţelor motrice ale evoluţiei . Deși dintre toți factorii evolutivi elementari rolul principal în procesul evolutiv aparține selecției naturale, aceasta poate apărea numai în prezența variabilității mutaționale care creează material pentru selecție și reprezintă principalul (dar nu singurul) factor de evoluție. Astfel, mutațiile, recombinările, migrațiile, valurile populației, deriva genetică și izolarea sunt, de asemenea, factori evolutivi nedirecționali importanți. În natură, acţionează împreună, dar rolul fiecăruia poate fi sporit într-un mediu specific. Toți acești factori asigură eterogenitatea genetică a populațiilor.
Între artificiale și naturale selecţie nu există prăpastie de netrecut: cerealele cu semințe care nu vărsează au fost crescute de noi în mod inconștient, iar invers, termitele și furnicile au o agricultură cu o selecție de milioane de ani de specii de ciuperci care nu mai pot exista independent.
Antievoluţioniştii greşesc când se spune că selecția artificială nu a creat o singură specie nouă. Multe specii de animale sălbatice aparținând aceluiași gen și, uneori, genurilor diferite, sunt, în principiu, capabile să se înmulțească și să producă descendenți fertili, dar în condiții naturale nu fac aproape niciodată acest lucru. Porumbul este una dintre cele mai clare dovezi vii ale puterii selecției artificiale. Strămoșul sălbatic al porumbului, planta teosinte, avea un spic minuscul cu un număr mic de mici. Câteva mii de ani de selecție artificială au transformat teosinte în porumb.
Charles Darwin se rezumă la o linie de propoziții logice confirmate de experimente și alte cercetări. Astfel, el a demonstrat că toate tipurile de organisme vii se caracterizează prin variabilitate ereditară individuală pentru orice caracteristică; toate se înmulțesc exponențial; în cadrul speciilor există o luptă pentru existență din cauza resurselor vitale limitate; în această luptă, doar indivizii adaptați supraviețuiesc și se reproduc în continuare.
3. Selecția naturală - identifică mecanismul de supraviețuire al unităților cu modificările ereditare necesare și reproducerea lor ulterioară. Selecția este rezultatul luptei pentru existență. Se disting următoarele mecanisme:
a) formarea de modificări ereditare;
b) supraviețuirea și conservarea indivizilor cu aceste modificări în habitatul corespunzător;
c) reproducerea acestor unități, creșterea numărului lor și răspândirea modificărilor ereditare utile.
Forțele motrice ale evoluției, interacționând între ele, fac posibilă explicarea formării altor specii în natură. Materialele acumulate în diferite ramuri ale biologiei au o concluzie logică numai atunci când corespund principiului evoluției.
Marele merit al lui Charles Darwin constă în explicarea procesului de dezvoltare și formare a speciilor. Acest fapt a făcut din teoria evoluționistă a lui Darwin o teorie general acceptată.
În natură, au loc în mod constant o mulțime de evenimente care afectează fondul genetic al oricărei populații de organisme. Și toate aparțin forțelor motrice ale evoluției. În calitatea lor, Charles Darwin a evidențiat selecția naturală și lupta pentru existență.
Biologii moderni consideră deriva genetică și frecvența mutațiilor ca fiind forțele motrice ale evoluției. Rafinamentele și completările la teoria evoluției au devenit posibile după dezvoltarea biologiei moleculare și decodificarea genomilor. Ce factori sunt considerați a fi forțele motrice ale evoluției, conform teoriei sintetice moderne, vom lua în considerare în acest articol.
Ereditatea: nucleară și citoplasmatică
Proprietatea tuturor organismelor vii de a transmite caracteristici din generație în generație (ereditate) nu este în zadar considerată a fi forțele motrice ale evoluției. Ereditatea este cea care asigură continuitatea și consolidarea adaptărilor valoroase pentru supraviețuirea, reproducerea și discreția (individualitatea și diversitatea) speciilor. Materialul pentru evoluție este întregul set de cromozomi (genotip) din nucleul celulei unui organism. În plus, unele organele celulare au propriul lor ADN circular, care este moștenit independent de la mamă la urmaș (plastide în plante și mitocondrii în toate organismele vii).
Variabilitatea este cheia diversității speciilor
Forțele motrice ale evoluției includ și capacitatea descendenților de a dobândi caracteristici pe care formele parentale nu le-au avut. Dar nu toată variabilitatea duce la consolidarea de noi caracteristici în genotip. Variabilitatea fenotipică, ca factor de adaptabilitate la mediu, nu afectează aparatul genic, ci este o formă de manifestare a genotipului în fenotip și se află în limitele normelor de reacție ale trăsăturii. Nu este considerată una dintre forțele motrice ale evoluției. În contextul articolului nostru, este de interes variabilitatea genotipică (mutațională și combinațională), cu modificări ale genotipului.
Variabilitatea combinativă
Acest tip de variabilitate este direct legată de procesul sexual și se exprimă în divergența independentă a cromozomilor și în procesele de încrucișare (schimb de secțiuni între cromozomi omologi) ca urmare a meiozei în timpul formării celulelor sexuale (gameți). Diferitele combinații de gene și alelele lor din genomul gameților și apariția reproducerii sexuale au fost cele care au accelerat procesele evolutive de pe planetă și au devenit o achiziție semnificativă în facilitarea adaptabilității la condițiile de mediu pentru organismele panmictice (se reproduce sexual).
Mutații la nivel genomic
Cea mai mare specie care modifică întregul genom (set de gene) fără a afecta structura cromozomilor.
- Poliploidia este o creștere a multiplilor setului haploid (n) (3n, 4n, 5n, 6n, 7n și așa mai departe) a numărului de cromozomi ai unui organism. Acest tip de mutație este inerent multor plante și animale simple.
- Aneuploidia este apariția unei extra sau pierderi de cromozomi ca urmare a tulburărilor în trecerea meiozei. Ca rezultat, un organism cu un set complet de cromozomi (2n) dezvoltă monosomie (2n-1), trisomie (2n+1) sau nulisomie (2n-2). Cel mai adesea, astfel de indivizi nu sunt viabili sau sunt purtători de boli genetice severe (sindromul Down la om este asociat cu prezența unui al treilea cromozom în perechea 21).
Cromozomii și mutațiile lor
În acest caz, ca urmare a tulburărilor în trecerea gametogenezei (formarea gameților), apar rearanjamente în structura cromozomilor înșiși. Astfel de mutații modifică funcționarea combinațiilor de gene, mai rar gene individuale, dar nu afectează modificarea numărului de cromozomi. Există multe tipuri de mutații la acest nivel. Vom numi doar dublări (dubleri) și ștergeri (pierderi) ale unei regiuni cromozomiale.
Mutații la nivel de gene
Acestea sunt mutații de cea mai mică scară - o schimbare punctuală într-o genă. Acest tip de mutație este cel mai adesea denumit forțele motrice ale evoluției, deoarece contribuie la creșterea numărului de noi alele în genotip și la diversitatea în cadrul speciei. Modificările unei gene duc la modificări ale uneia sau mai multor trăsături (cu efecte multiple), crescând variabilitatea fenotipurilor. Pe măsură ce astfel de mutații se acumulează într-o populație, ele devin un factor de evoluție.
Valuri de numere
O creștere bruscă a numărului de indivizi sau reducerea lui catastrofală se numește valuri de viață sau valuri de populație. Modificări ale numărului pot apărea ca urmare a mai multor factori (incendii, vulcani, epidemii, dispariția inamicilor naturali). Dar toate sunt aleatorii în natură și duc la modificări ale fondului genetic al întregii populații, când străinii pot fi în prim-plan și invers.
Izolarea ca factor și forță motrice a evoluției biologice
Izolarea ca încrucișare liberă între populațiile unei specii de organisme panmictice este un semn clar al acțiunii acestui factor de evoluție. Cele mai multe specii de pe planetă au apărut datorită apariției populațiilor. Se disting următoarele tipuri:
- Spațial (geografic, antropic).
- Biologic (ecologic, morfologic, etologic, genetic).
În orice caz, atunci când între populații apare o barieră a încrucișării libere, putem vorbi despre începutul procesului de speciație.
Lupta pentru existență ca instrument al selecției naturale
Instrumentul selecției naturale este lupta pentru existență, când doar un organism mai adaptat la condițiile date va supraviețui și va lăsa urmași fertili. Lupta lor pentru existență are loc:
- Înăuntru - cel mai crud și ireconciliabil. Competiția dintre reprezentanții aceleiași specii pentru resursele alimentare, teritoriu, condiții mai bune de viață și posibilitatea de a lăsa urmași nu lasă nicio șansă indivizilor slabi și neadaptați.
- Între reprezentanți ai diferitelor specii, dar ocupând aceeași nișă ecologică. De exemplu, competiția pentru hrana vegetală dintre girafă și zebră a condus în procesul de evoluție la caracteristici fiziologice, reducând competiția la minimum.
Lupta organismelor cu condiții nefavorabile. Exemplu: cocoașele grase ale unei cămile și frunzele cărnoase ale suculentelor ca mecanisme adaptative ale vieții în deșert. Sau organele strălucitoare ale peștilor de adâncime.
Doctrina evoluționistă a lui Darwin, apărută la mijlocul secolului al XIX-lea, nu a fost lipsită de probleme, dar a câștigat totuși simpatia comunității științifice mondiale, devenind cea mai populară teorie care explică originea oamenilor și a altor specii de pe planetă. Cu toate acestea, ar fi corect de observat că această teorie, de-a lungul unui secol și jumătate din existența sa, sub presiunea criticii și a problemelor cu elementele lipsă, a cunoscut ea însăși evoluție, indiferent de ce tautologie ar fi aceasta.
Direcția de conducere în știința modernă se numește teoria sintetică a evoluției. Ea a apărut ca urmare a regândirii unui număr de afirmații ale darwinismului clasic, precum și a includerii unor științe auxiliare în studiul originii speciilor: biologie moleculară, ecologie, genetică, citologie, paleontologie și altele. Dar ce ne spune ea? Care sunt forțele motrice ale evoluției? Ce condiții au făcut lumea așa cum o vedem astăzi?
Forțele motrice ale evoluției
Ca urmare a mai multor motive specifice, organismele vii suferă modificări. Ele pot fi atât negative, cât și pozitive. În acest din urmă caz, organismele se adaptează mai bine decât altele la condițiile externe, înlocuind concurenții nefericiți din nișa ecologică.
Pe baza rezultatelor, putem afirma că au avut loc schimbări evolutive. Oamenii de știință moderni identifică următoarele forțe motrice principale ale evoluției: lupta pentru existență, ca urmare a acesteia - selecția naturală, iar ultima - variabilitatea organismelor cu o schimbare a generațiilor, care poate fi cauzată de diferite mutații. Să ne uităm la toate aceste motive mai detaliat: 
Concluzie
Astfel, forțele motrice ale evoluției predetermină schimbarea organismelor vii de pe planetă și transformarea naturii însăși.
Factori determinanți ai evoluției- factori care direcţionează diverse modificări elementare rezultate din mutaţii spre formarea de adaptări ale organismelor la schimbările condiţiilor de mediu. Forța motrice a evoluției se numește selecție naturală, care este o consecință a luptei pentru existență în diferitele sale forme. Discrepanța dintre numărul de indivizi care apar într-o populație și mijloacele de viață ale acestora duce inevitabil la o luptă pentru existență. Luptă pentru existență- relații complexe și diverse ale indivizilor în cadrul speciilor, între specii și cu natura anorganică. Charles Darwin a distins trei forme de luptă pentru existenţă: 1) intraspecifice - relaţii între indivizi aparţinând aceleiaşi specii; 2) interspecific - relații între indivizi aparținând unor specii diferite; 3) lupta împotriva condițiilor nefavorabile de natură anorganică - relația organismelor cu natura neînsuflețită. Consecința luptei pentru existență este selecția naturală.
selecția naturală - un proces în urma căruia supraviețuiesc predominant indivizi cu modificări ereditare care sunt utile în condiții date și lasă în urmă urmași. Acest factor de evoluție este întotdeauna de natură direcțională, îmbunătățește adaptările la condițiile de existență, afectează toate organismele la orice vârstă, urmărește fenotipul și se reduce la selecția genotipurilor cu o normă de reacție corespunzătoare condițiilor unui mediu dat. Selecția naturală este eficientă în special împotriva mutațiilor dominante. Destul de des, în natură, se efectuează în favoarea heterozigoților (selectare pentru anemie falciforme). În funcție de direcția schimbărilor adaptative, selecția naturală poate fi conducătoare, stabilizatoare sau perturbatoare.
Selecția de conducere- aceasta este selecția, provoacă o schimbare treptată a fenotipului, duce la o schimbare a vitezei de reacție într-o direcție specifică. Se desfășoară în condiții noi în favoarea schimbărilor care sunt favorabile în aceste condiții. Selecția de conducere este asociată cu apariția de noi adaptări. Exemple de acțiune de conducere a selecției sunt formarea rezistenței împotriva pesticidelor la insecte și melanismul industrial la fluturii moliei de mesteacăn.
Stabilizare selecție - Aceasta este selecția indivizilor, care, cu un fenotip constant, este însoțită de o îngustare a normei de reacție și elimină abaterile de la aceasta. Această formă de selecție se manifestă atunci când condițiile de mediu devin stabile. Stabilizarea selecției asigură menținerea unui anumit fenotip care se potrivește cel mai bine mediului și respinge orice modificări mai puțin adaptative. Un exemplu de acțiune de stabilizare a selecției este păstrarea formei raționalizate a corpului peștilor și a dimensiunii părților florilor.
Rupere (perturbatoare) selecţie- aceasta este selecția care duce la apariția mai multor fenotipuri și este îndreptată împotriva formelor intermediare medii. Apare atunci când condițiile de mediu s-au schimbat atât de mult încât cea mai mare parte a speciilor își pierde adaptabilitatea, iar indivizii cu abateri extreme de la norma medie câștigă avantaje. Această formă de selecție duce la polimorfism - existența în cadrul unei populații a două sau mai multe forme cu caracteristici net diferite. Un exemplu de acțiune a selecției discontinue este apariția unor populații de insecte cu aripi lungi și fără aripi pe insule în care sufla constant vânturi puternice.
Conform teoriei sintetice a evoluției, selecția naturală direcționează diverse modificări elementare ale fenotipurilor rezultate din mutații spre formarea adaptărilor organismelor la schimbările condițiilor de mediu. Despre asta este vorba rol creativ selecția naturală, motiv pentru care se numește forța motrice a evoluției.
