Veľký anglický vedec C. Darwin(1809-1882) vyvinul vedecká teória evolúcie živej prírody. Darwinovo hlavné dielo 1859 - "Pôvod druhov prostredníctvom prirodzeného výberu alebo zachovanie obľúbených plemien v boji o život." Evolučný faktor je hybnou silou, ktorá spôsobuje a upevňuje zmeny v populáciách ako elementárnych jednotkách evolúcie.
Darwinova historická zásluha nie že by poukázal na prítomnosť biologickej evolúcie (o tom hovorilo veľa mysliteľov dávno pred ním), ale že odhalil materiálne faktory evolúcie (dedičnosť a variabilita) a jeden z hnacích faktorov (prirodzený výber), a tým odhalil dôvody biologická evolúcia. Faktory evolúcie- Darwinova triáda - variabilita a mutácie, dedičnosť, prirodzený výber.
Variabilita- schopnosť živých organizmov meniť sa, nadobúdať nové vlastnosti pod vplyvom vonkajších (nededičná premenlivosť) a vnútorných (dedičná premenlivosť) podmienok prostredia. Dedičná variabilita môže byť kombinačné a mutačné. Kombinačná variabilita je spojená s výskytom rôznych kombinácií alelických génov (rekombinácií). Mutácie sú stabilné zmeny v genetickom materiáli a v dôsledku toho ide o dedičnú vlastnosť. Výsledkom mutácií je objavenie sa nových vlastností v dcérskom organizme, ktoré chýbali u jeho rodičov. Darwin sa vyznamenal istý, neistá a relatívna variabilita. Určitou variabilitou je získanie nových vlastností u značného počtu organizmov patriacich k danému druhu, a to pod vplyvom rôznych faktorov vonkajšieho a vnútorného prostredia. Neistá variabilita je získavanie nových vlastností jednotlivými organizmami patriacimi k danému druhu pod vplyvom vonkajších a vnútorných faktorov prostredia. Korelatívna variabilita je vzťah medzi získavaním nových charakteristík rôznymi orgánmi a orgánovými systémami.
Dedičnosť- vlastnosť živých organizmov zabezpečiť prenos geneticky zakódovaných informácií o akýchkoľvek vlastnostiach na potomstvo. Komunikácia medzi generáciami prebieha prostredníctvom reprodukcie. Dedičné vlastnosti sa prenášajú z generácie na generáciu prostredníctvom zárodočných buniek (pri pohlavnom rozmnožovaní).
Prirodzený výber- hlavný evolučný faktor podporujúci prežitie „priaznivých“ štrukturálnych znakov a elimináciu nepriaznivých. Proces prežívania jedincov s dedičnými zmenami užitočnými v daných podmienkach prostredia a ich následné rozmnožovanie. Faktorom výberu sú podmienky prostredia: vysoká alebo nízka teplota vzduchu; prebytok alebo nedostatok vlhkosti, svetla, jedla. Zlatý klinec tri formy prirodzeného výberu, najčastejšie sa vyskytujúce v prírode: vedúce, alebo hnacie (rozširuje hranice dedičnej variability populácie), stabilizačné (rozdeľuje populácie na časti), rušivé (rozdeľuje populácie na časti). Prírodný výber nie je náhodný, ale striktne prirodzený proces, ktorý udáva smer evolúcii a v konečnom dôsledku vytvára zložité úpravy podobné výsledkom „inteligentného dizajnu“.
Nazvať modernú evolučnú teóriu „darwinizmom“ alebo „darwinovou teóriou“ - nesprávne, pretože biologická veda zašla veľmi ďaleko v chápaní evolúcie od pôvodnej Darwinovej teórie. Nové faktory evolúcie:
Populačné vlny– periodické výkyvy veľkosti populácie. Napríklad: počet zajacov nie je stály, každé 4 roky je ich veľa, potom nasleduje pokles počtu. Význam: Počas poklesu dochádza ku genetickému posunu.
Genetický drift- ak je populácia veľmi malá (v dôsledku katastrofy, choroby, poklesu populačnej vlny), potom sa charakteristiky zachovávajú alebo miznú bez ohľadu na ich užitočnosť, náhodou.
Izolácia- činiteľ evolučného procesu, ktorý ovplyvňuje procesy kríženia jedincov medzi sebou. Izolácia podporuje divergenciu charakteristík a posilňuje rozdiely medzi jednotlivcami izolovaných skupín. Trvanie izolácie má určitý význam.
Migrácie jednotlivci z populácie na populáciu sú tiež dôležitým zdrojom genetickej diverzity v populácii. Vďaka voľnému kríženiu počas migrácie dochádza k výmene génov medzi jedincami populácie rovnakého druhu (tok génov). V tomto prípade sú gény migrujúcich jedincov zaradené do genofondu populácií pri krížení. V dôsledku toho sa aktualizuje genofond populácií.
Vzájomný vzťah hnacích síl evolúcie . Hoci zo všetkých elementárnych evolučných faktorov má vedúcu úlohu v evolučnom procese prirodzený výber, môže sa vyskytnúť len v prítomnosti mutačnej variability, ktorá vytvára materiál pre selekciu a predstavuje hlavný (nie však jediný) faktor evolúcie. Dôležitými nesmerovými evolučnými faktormi sú teda aj mutácie, rekombinácie, migrácie, populačné vlny, genetický drift a izolácia. V prírode konajú spoločne, ale úloha každého z nich môže byť posilnená v špecifickom prostredí. Všetky tieto faktory poskytujú genetickú heterogenitu populácií.
Medzi umelé a prirodzené výber neexistuje žiadna nepriechodná priepasť: obilniny s nesypajúcimi semenami sme vyšľachtili nevedome a naopak, termity a mravce majú poľnohospodárstvo s miliónovým výberom druhov húb, ktoré už nemôžu existovať samostatne.
Antievolucionisti sa mýlia keď hovoria, že umelý výber nevytvoril ani jeden nový druh. Mnoho druhov voľne žijúcich zvierat patriacich do rovnakého rodu a niekedy aj do rôznych rodov je v zásade schopných krížiť sa a produkovať plodné potomstvo, ale v prirodzených podmienkach to takmer nikdy nerobia. Kukurica je jedným z najjasnejších živých dôkazov o sile umelého výberu. Divoký predchodca kukurice, rastlina teosinte, mal malý klas s malým počtom malých. Niekoľko tisíc rokov umelého výberu zmenilo teosinte na kukuricu.
Charles Darwin prichádza na rad logických návrhov potvrdených experimentmi a inými výskumami. Tak dokázal, že všetky druhy živých organizmov sa vyznačujú individuálnou dedičnou variabilitou pre akékoľvek vlastnosti; všetky sa množia exponenciálne; v rámci druhov existuje boj o existenciu kvôli obmedzeným životne dôležitým zdrojom; V tomto boji prežijú a ďalej sa rozmnožujú len prispôsobené jedince.
3. Prirodzený výber – identifikuje mechanizmus prežívania jednotiek s nevyhnutnými dedičnými zmenami a ich ďalším rozmnožovaním. Selekcia je výsledkom boja o existenciu. Rozlišujú sa tieto mechanizmy:
a) tvorba dedičných zmien;
b) prežitie a zachovanie jedincov s týmito zmenami v zodpovedajúcom biotope;
c) rozmnožovanie týchto jednotiek, rast ich počtu a šírenie užitočných dedičných zmien.
Hnacie sily evolúcie, ktoré sa navzájom ovplyvňujú, umožňujú vysvetliť vznik iných druhov v prírode. Materiály nahromadené v rôznych odvetviach biológie majú logický záver len vtedy, keď zodpovedajú princípu evolúcie.
Veľká zásluha Charlesa Darwina spočíva vo vysvetlení procesu vývoja a formovania druhov. Práve tento fakt urobil z Darwinovej evolučnej teórie všeobecne uznávanú teóriu.
V prírode sa neustále vyskytuje veľa udalostí, ktoré ovplyvňujú genofond akejkoľvek populácie organizmov. A všetky patria k hybným silám evolúcie. Vo svojej funkcii Charles Darwin vyzdvihol prirodzený výber a boj o existenciu.
Moderní biológovia považujú genetický drift a frekvenciu mutácií za hnacie sily evolúcie. Spresnenia a doplnky k evolučnej teórii boli možné po rozvoji molekulárnej biológie a dekódovaní genómov. Aké faktory sa podľa modernej syntetickej teórie považujú za hybné sily evolúcie, budeme uvažovať v tomto článku.
Dedičnosť: jadrová a cytoplazmatická
Vlastnosť všetkých živých organizmov prenášať vlastnosti z generácie na generáciu (dedičnosť) sa nie nadarmo považuje za hybné sily evolúcie. Práve dedičnosť zabezpečuje kontinuitu a upevnenie cenných adaptácií na prežitie, rozmnožovanie a diskrétnosť (individuálnosť a diverzitu) druhov. Materiálom pre evolúciu je celý súbor chromozómov (genotyp) v jadre bunky organizmu. Okrem toho majú niektoré bunkové organely svoju vlastnú kruhovú DNA, ktorá sa dedí nezávisle od matky na potomka (plastidy v rastlinách a mitochondrie vo všetkých živých organizmoch).
Variabilita je kľúčom k rozmanitosti druhov
K hnacím silám evolúcie patrí aj schopnosť potomkov nadobúdať vlastnosti, ktoré rodičovské formy nemali. Ale nie každá variabilita vedie ku konsolidácii nových znakov v genotype. Fenotypová variabilita, ako faktor adaptability na prostredie, neovplyvňuje génový aparát, ale je formou prejavu genotypu vo fenotype a je v medziach reakčných noriem znaku. Nepovažuje sa za jednu z hnacích síl evolúcie. V kontexte nášho článku je zaujímavá genotypová variabilita (mutačná a kombinačná) so zmenami v genotype.
Kombinatívna variabilita
Tento typ variability priamo súvisí so sexuálnym procesom a prejavuje sa v nezávislej divergencii chromozómov a procesoch kríženia (výmena úsekov medzi homológnymi chromozómami) v dôsledku meiózy počas tvorby pohlavných buniek (gamét). Boli to práve rôzne kombinácie génov a ich alel v genóme gamét a vznik sexuálneho rozmnožovania, ktoré urýchlili evolučné procesy na planéte a stali sa významnou akvizíciou pri uľahčovaní adaptability na podmienky prostredia pre panmiktické (pohlavne sa rozmnožujúce) organizmy.
Mutácie na genómovej úrovni
Najväčší druh, ktorý mení celý genóm (súbor génov) bez ovplyvnenia štruktúry chromozómov.
- Polyploidia je nárast, ktorý je násobkom haploidného (n) súboru (3n, 4n, 5n, 6n, 7n atď.) počtu chromozómov organizmu. Tento typ mutácie je vlastný mnohým rastlinám a jednoduchým zvieratám.
- Aneuploidia je objavenie sa nadbytočných alebo straty chromozómov v dôsledku porúch v prechode meiózy. Výsledkom je, že organizmus s úplnou sadou chromozómov (2n) vyvinie monozómiu (2n-1), trizómiu (2n+1) alebo nulizómiu (2n-2). Najčastejšie takíto jedinci nie sú životaschopní alebo sú nositeľmi závažných genetických ochorení (Downov syndróm u ľudí súvisí s prítomnosťou tretieho chromozómu v páre 21).
Chromozómy a ich mutácie
V tomto prípade v dôsledku porúch v prechode gametogenézy (tvorba gamét) dochádza k preskupeniam v štruktúre samotných chromozómov. Takéto mutácie menia fungovanie kombinácií génov, menej často jednotlivých génov, ale neovplyvňujú zmenu počtu chromozómov. Na tejto úrovni existuje mnoho typov mutácií. Pomenujeme len duplikácie (zdvojenia) a delécie (straty) chromozómovej oblasti.
Mutácie na úrovni génov
Ide o mutácie najmenšieho rozsahu – bodová zmena v jednom géne. Práve tento typ mutácie sa najčastejšie označuje ako hybné sily evolúcie, pretože prispievajú k zvýšeniu počtu nových alel v genotype a diverzite v rámci druhu. Zmeny v jednom géne vedú k zmenám jedného alebo viacerých (s viacerými účinkami) znakov, čím sa zvyšuje variabilita fenotypov. Keď sa takéto mutácie hromadia v populácii, stávajú sa faktorom evolúcie.
Vlny čísel
Prudký nárast počtu jedincov alebo jeho katastrofálne zníženie sa nazývajú vlny života alebo populačné vlny. Zmeny v počte môžu nastať v dôsledku mnohých faktorov (požiare, sopky, epidémie, miznutie prirodzených nepriateľov). Všetky sú ale náhodného charakteru a vedú k zmenám v genofonde celej populácie, kedy môžu byť outsideri v popredí a naopak.
Izolácia ako faktor a hybná sila biologickej evolúcie
Izolácia ako voľné kríženie medzi populáciami toho istého druhu panmiktických organizmov je jasným znakom pôsobenia tohto evolučného faktora. Väčšina druhov na planéte sa objavila v dôsledku vzniku populácií. Rozlišujú sa tieto typy:
- Priestorové (geografické, antropogénne).
- Biologické (ekologické, morfologické, etologické, genetické).
V každom prípade, keď medzi populáciami vznikne bariéra voľného kríženia, môžeme hovoriť o začiatku procesu speciácie.
Boj o existenciu ako nástroj prirodzeného výberu
Nástrojom prirodzeného výberu je boj o existenciu, kedy prežije a zanechá plodné potomstvo len organizmus prispôsobenejší daným podmienkam. Ich boj o existenciu prebieha:
- Vnútri - najkrutejšie a nezmieriteľné. Súťaž medzi zástupcami toho istého druhu o zdroje potravy, územie, lepšie životné podmienky a možnosť zanechať potomstvo nenecháva žiadnu šancu pre slabé a neprispôsobené jedince.
- Medzi zástupcami rôznych druhov, ktorí však zaberajú rovnakú ekologickú niku. Napríklad súťaž o rastlinnú potravu medzi žirafou a zebrou viedla v procese evolúcie k fyziologickým vlastnostiam, čím sa konkurencia znížila na minimum.
Boj organizmov s nepriaznivými podmienkami. Príklad: tukové hrby ťavy a mäsité listy sukulentov ako adaptívne mechanizmy života v púšti. Alebo rozžiarené orgány hlbokomorských rýb.
Darwinova evolučná doktrína, ktorá sa objavila v polovici 19. storočia, nebola bezproblémová, no napriek tomu si získala sympatie svetovej vedeckej komunity a stala sa najpopulárnejšou teóriou vysvetľujúcou pôvod ľudí a iných druhov na planéte. Treba však poznamenať, že táto teória za poldruha storočia svojej existencie pod tlakom kritiky a problémov s chýbajúcimi prvkami sama zažila evolúciu, nech už ide o akúkoľvek tautológiu.
Vedúci smer v modernej vede sa nazýva syntetická evolučná teória. Vznikla v dôsledku prehodnotenia množstva výrokov klasického darwinizmu, ako aj začlenenia niektorých pomocných vied do skúmania pôvodu druhov: molekulárnej biológie, ekológie, genetiky, cytológie, paleontológie a iných. Ale čo nám hovorí? Aké sú hybné sily evolúcie? Aké podmienky urobili svet takým, akým ho dnes vidíme?
Hnacie sily evolúcie
V dôsledku mnohých špecifických dôvodov prechádzajú živé organizmy zmenami. Môžu byť negatívne aj pozitívne. V druhom prípade sa organizmy prispôsobujú vonkajším podmienkam lepšie ako ostatné, čím vytláčajú nešťastných konkurentov z ekologickej niky.
Na základe výsledkov môžeme konštatovať, že nastali evolučné zmeny. Moderní vedci identifikujú tieto hlavné hnacie sily evolúcie: boj o existenciu ako jeho dôsledok - prirodzený výber a posledný - variabilitu organizmov so zmenou generácií, ktorá môže byť spôsobená rôznymi mutáciami. Pozrime sa na všetky tieto dôvody podrobnejšie: 
Záver
Hnacie sily evolúcie teda predurčujú zmenu živých organizmov na planéte a premenu samotnej prírody.
Hnacie faktory evolúcie- faktory, ktoré usmerňujú rôzne elementárne zmeny vyplývajúce z mutácií smerom k tvorbe adaptácií organizmov na zmeny podmienok prostredia. Hnacou silou evolúcie sa nazýva prírodný výber, ktorý je dôsledkom boja o existenciu v jej rôznych podobách. Rozpor medzi počtom jedincov vyskytujúcich sa v populácii a prostriedkami na ich život nevyhnutne vedie k boju o existenciu. Boj o existenciu- zložité a rôznorodé vzťahy jedincov v rámci druhov, medzi druhmi a s anorganickou prírodou. Charles Darwin rozlišoval tri formy boja o existenciu: 1) vnútrodruhové – vzťahy medzi jedincami patriacimi k rovnakému druhu; 2) medzidruhové – vzťahy medzi jedincami patriacimi k rôznym druhom; 3) boj proti nepriaznivým podmienkam anorganickej prírody – vzťah organizmov k neživej prírode. Dôsledkom boja o existenciu je prirodzený výber.
Prirodzený výber - proces, v dôsledku ktorého prežívajú a zanechávajú potomstvo prevažne jedinci s dedičnými zmenami, ktoré sú za daných podmienok užitočné. Tento faktor evolúcie má vždy smerovú povahu, zlepšuje adaptáciu na podmienky existencie, ovplyvňuje všetky organizmy v akomkoľvek veku, sleduje fenotyp a smeruje k selekcii genotypov s reakčnou normou zodpovedajúcou podmienkam daného prostredia. Prirodzený výber je účinný najmä proti dominantným mutáciám. Pomerne často sa v prírode uskutočňuje v prospech heterozygotov (výber pre kosáčikovitú anémiu). V závislosti od smeru adaptačných zmien môže byť prirodzený výber riadiaci, stabilizujúci alebo rušivý.
Výber jazdy- ide o selekciu, spôsobuje postupnú zmenu fenotypu, vedie k zmene rýchlosti reakcie jedným konkrétnym smerom. Uskutočňuje sa v nových podmienkach v prospech zmien, ktoré sú v týchto podmienkach priaznivé. Výber pohonu je spojený so vznikom nových úprav. Príklady pôsobenia hnacej selekcie sú tvorba rezistencie voči pesticídom u hmyzu a priemyselný melanizmus u motýľov brezových.
Stabilizácia výberu - Ide o selekciu jedincov, ktorá je pri konštantnom fenotype sprevádzaná zúžením reakčnej normy a eliminuje odchýlky od nej. Táto forma selekcie sa prejavuje, keď sa podmienky prostredia ustália. Stabilizačná selekcia zaisťuje zachovanie konkrétneho fenotypu, ktorý najlepšie vyhovuje prostrediu, a odmieta akékoľvek menej adaptívne zmeny. Príkladom pôsobenia stabilizačnej selekcie je zachovanie aerodynamického tvaru tela rýb a veľkosti častí kvetov.
Trhanie (rušivé) výber- ide o selekciu, ktorá vedie k objaveniu sa niekoľkých fenotypov a je zameraná proti priemerným intermediárnym formám. Objavuje sa, keď sa podmienky prostredia natoľko zmenili, že väčšina druhov stráca svoju adaptabilitu a jedinci s extrémnymi odchýlkami od priemernej normy získavajú výhody. Táto forma výberu vedie k polymorfizmus - existencia dvoch alebo viacerých foriem s výrazne odlišnými charakteristikami v rámci populácie. Príkladom pôsobenia diskontinuálnej selekcie je vznik populácií hmyzu s dlhými krídlami a bez krídel na ostrovoch, kde neustále fúka silný vietor.
Podľa syntetickej evolučnej teórie prírodný výber usmerňuje rôzne elementárne zmeny fenotypov vyplývajúce z mutácií smerom k formovaniu adaptácií organizmov na zmeny podmienok prostredia. O toto tu ide tvorivú úlohu prirodzený výber, preto sa nazýva hybnou silou evolúcie.
