4 DOWODY EWOLUCJI ISTOT ŻYWYCH - BIOLOGIA - 2026

Dowody na rzecz ewolucji składa się z serii badań, aby potwierdzić proces zmian w czasie w miarę upływu czasu w populacjach biologicznych. Dowody te pochodzą z różnych dyscyplin, od biologii molekularnej po geologię.

W całej historii biologii opracowano szereg teorii, które próbowały wyjaśnić pochodzenie gatunków. Pierwszą z nich jest teoria fixistów, wymyślona przez wielu myślicieli, pochodząca z czasów Arystotelesa. Zgodnie z tą koncepcją gatunki powstały niezależnie i nie zmieniły się od początku ich powstania.

Źródło: pixabay.com

Następnie opracowano teorię transformistyczną, która, jak sama nazwa wskazuje, sugeruje transformację gatunków w czasie. Według transformistów, chociaż gatunki powstawały w oddzielnych wydarzeniach, zmieniały się z czasem.

Wreszcie, mamy teorię ewolucji, która oprócz twierdzenia, że ​​gatunki zmieniały się w czasie, uwzględnia wspólne pochodzenie.

Te dwa postulaty sformułował brytyjski przyrodnik Karol Darwin, dochodząc do wniosku, że istoty żywe wywodzą się od przodków bardzo różniących się od nich i są ze sobą spokrewnieni przez wspólnych przodków.

Przed czasami Darwina używano głównie teorii fixistów. W tym kontekście adaptacje zwierząt zostały pomyślane jako wytwory boskiego umysłu do określonego celu. Tak więc ptaki miały skrzydła do latania, a krety miały nogi do kopania.

Wraz z przybyciem Darwina wszystkie te idee są odrzucane, a ewolucja zaczyna nabierać sensu w biologii. Następnie wyjaśnimy główne dowody wspierające ewolucję i pomagające wykluczyć stałość i transformizm.

Zapis kopalny i paleontologia

Co to jest skamielina?

Termin skamielina pochodzi od łacińskiego fossilis, co oznacza „z dołu” lub „z ziemi”. Te cenne fragmenty stanowią dla społeczności naukowej wartościowe „spojrzenie w przeszłość”, dosłownie.

Skamieniałościami mogą być szczątki zwierząt lub roślin (lub innego żywego organizmu) lub jakiś ślad lub znak pozostawiony przez osobnika na powierzchni. Typowym przykładem skamieniałości są twarde części zwierzęcia, takie jak muszla lub kości, które zostały przekształcone w skałę w wyniku procesów geologicznych.

W rejestrze można znaleźć również „ślady” organizmów, takie jak nory czy ślady.

W starożytności uważano, że skamieniałości to bardzo szczególny rodzaj skały, która została ukształtowana przez siły środowiska, czy to wodę, czy wiatr, i spontanicznie przypominała żywą istotę.

Wraz z szybkim odkryciem ogromnej liczby skamieniałości stało się jasne, że nie były to tylko skały, a skamieniałości zaczęto uważać za szczątki organizmów, które żyły miliony lat temu.

Pierwsze skamieniałości przedstawiają słynną „faunę Ediacary”. Te skamieniałości pochodzą sprzed około 600 milionów lat.

Jednak większość skamieniałości pochodzi z okresu kambru, około 550 milionów lat temu. W rzeczywistości organizmy tego okresu charakteryzują się głównie ogromną innowacją morfologiczną (na przykład ogromną liczbą skamieniałości znalezionych w łupku Burguess).

Dlaczego skamieniałości są dowodem ewolucji?

Jest zrozumiałe, że zapis kopalny - ogromna karawana o różnorodnych kształtach, której już dziś nie obserwujemy, a niektóre są niezwykle podobne do współczesnych gatunków - przeczy teorii fiksistów.

Chociaż prawdą jest, że zapis jest niekompletny, istnieją pewne bardzo szczególne przypadki, w których znajdujemy formy przejściowe (lub etapy pośrednie) między jedną a drugą formą.

Przykładem niesamowicie zachowanych form w zapisie jest ewolucja waleni. Istnieje szereg skamieniałości, które pokazują stopniowe zmiany, jakie przeszła ta linia z biegiem czasu, zaczynając od czworonożnego zwierzęcia lądowego, a kończąc na ogromnych gatunkach zamieszkujących oceany.

Skamieniałości ukazujące niesamowitą przemianę wielorybów znaleziono w Egipcie i Pakistanie.

Innym przykładem, który reprezentuje ewolucję współczesnego taksonu, jest zapis kopalny grup, z których wywodzą się dzisiejsze konie, z organizmu wielkości psowatego, z zębami do przeglądania.

Podobnie mamy bardzo specyficzne skamieniałości przedstawicieli, którzy mogli być przodkami czworonogów, takich jak Ichthyostega - jeden z najwcześniej znanych płazów.

Homologia: dowód wspólnego pochodzenia

Co to jest homologia?

Homologia jest kluczowym pojęciem w ewolucji i naukach biologicznych. Termin ten został ukuty przez zoologa Richarda Owena i zdefiniował go następująco: „ten sam organ u różnych zwierząt, niezależnie od formy i funkcji”.

Dla Owena podobieństwo między strukturami lub morfologiami organizmów wynikało wyłącznie z faktu, że odpowiadały one temu samemu planowi lub „arotypowi”.

Jednak definicja ta istniała przed erą darwinowską, z tego powodu termin ten jest używany w sposób czysto opisowy. Później, wraz z integracją idei darwinowskich, termin homologia nabiera nowego wyjaśniającego niuansu, a przyczyną tego zjawiska jest ciągłość informacji.

Homologie nie są łatwe do zdiagnozowania. Istnieją jednak pewne dowody, które mówią badaczowi, że ma do czynienia z przypadkiem homologii. Pierwszym jest rozpoznanie, czy istnieje zgodność pod względem położenia przestrzennego konstrukcji.

Na przykład w kończynach górnych czworonogów stosunek kości jest taki sam między osobami w grupie. Znajdujemy kość ramienną, a następnie promień i łokieć. Chociaż struktura może być modyfikowana, kolejność jest taka sama.

Czy wszystkie podobieństwa są homologiami?

W naturze nie wszystkie podobieństwa między dwiema strukturami lub procesami można uznać za homologiczne. Istnieją inne zjawiska, które prowadzą do powstania dwóch organizmów, które nie są ze sobą spokrewnione pod względem morfologii. Są to ewolucyjna zbieżność, równoległość i odwrócenie.

Klasycznym przykładem konwergencji ewolucyjnej jest oko kręgowców i oko głowonogów. Chociaż obie konstrukcje spełniają tę samą funkcję, nie mają wspólnego pochodzenia (wspólny przodek tych dwóch grup nie miał budowy podobnej do oka).

Zatem rozróżnienie między cechami homologicznymi i analogicznymi jest niezbędne do ustalenia relacji między grupami organizmów, ponieważ tylko cechy homologiczne mogą być używane do wnioskowania filogenetycznego.

Dlaczego homologie są dowodem ewolucji?

Homologie są dowodami wspólnego pochodzenia gatunków. Wracając do przykładu quiridium (członek utworzony przez jedną kość w ramieniu, dwie w przedramieniu i paliczkach) u czworonogów, nie ma powodu, dla którego nietoperz i wieloryb mieliby dzielić ten wzór.

Argument ten został użyty przez samego Darwina w The Origin of Species (1859), aby obalić pogląd, że gatunki zostały zaprojektowane. Żaden projektant - nieważne jak niedoświadczony - nie użyłby tego samego wzoru na organizmie latającym i wodnym.

Dlatego możemy wywnioskować, że homologie są dowodami wspólnego pochodzenia, a jedynym prawdopodobnym wyjaśnieniem, które istnieje, aby zinterpretować quiridium w organizmie morskim i innym latającym, jest to, że oba wyewoluowały z organizmu, który już miał taką strukturę.

Co to są homologie molekularne?

Jak dotąd wspomnieliśmy tylko o homologiach morfologicznych. Jednak homologie na poziomie molekularnym służą również jako dowód ewolucji.

Najbardziej oczywistą homologią molekularną jest istnienie kodu genetycznego. Wszystkie informacje niezbędne do budowy organizmu znajdują się w DNA. Staje się to informacyjną cząsteczką RNA, która ostatecznie ulega translacji na białka.

Informacje są zawarte w trzyliterowym kodzie lub kodonach, zwanych kodem genetycznym. Kod jest uniwersalny dla istot żywych, chociaż istnieje zjawisko zwane tendencją do używania kodonów, w którym niektóre gatunki częściej używają określonych kodonów.

Jak można zweryfikować, że kod genetyczny jest uniwersalny? Jeśli wyizolujemy mitochondrialny RNA, który syntetyzuje białko homoglobiny z królika i wprowadzimy je do bakterii, mechanizm prokariota jest w stanie zdekodować wiadomość, chociaż nie wytwarza naturalnie hemoglobiny.

Inne homologie molekularne są reprezentowane przez ogromną liczbę szlaków metabolicznych, które istnieją wspólnie w różnych liniach, szeroko rozdzielonych w czasie. Na przykład rozkład glukozy (glikoliza) występuje praktycznie we wszystkich organizmach.

Czego uczą nas homologie molekularne?

Najbardziej logicznym wyjaśnieniem, dlaczego kod jest uniwersalny, jest przypadek historyczny. Podobnie jak język w populacjach ludzkich, kod genetyczny jest arbitralny.

Nie ma powodu, dla którego termin „tabela” miałby być używany do określenia fizycznego obiektu tabeli. To samo dotyczy każdego terminu (dom, krzesło, komputer itp.).

Z tego powodu, gdy widzimy, że dana osoba używa określonego słowa do oznaczenia przedmiotu, to dlatego, że nauczył się tego od innej osoby - ojca lub matki. A ci z kolei nauczyli się tego od innych ludzi. Oznacza to, że oznacza to wspólnego przodka.

Podobnie, nie ma powodu, aby walina była kodowana przez serie kodonów, które łączą się z tym aminokwasem.

Kiedy ustalono już język dla dwudziestu aminokwasów, utknął. Być może ze względów energetycznych, ponieważ każde odchylenie od kodu może mieć szkodliwe konsekwencje.

Sztuczna selekcja

Dobór sztuczny jest testem wydajności procesu doboru naturalnego. W rzeczywistości zróżnicowanie statusu domowego było kluczowe w teorii Darwina i pierwszy rozdział poświęcony pochodzeniu gatunków jest temu zjawisku.

Najbardziej znanymi przypadkami sztucznej selekcji są gołębie domowe i psy. Ten funkcjonalny proces poprzez działanie człowieka, który wybiórczo wybiera określone warianty z populacji. W ten sposób społeczeństwa ludzkie produkują różne gatunki zwierząt i roślin, które widzimy dzisiaj.

Na przykład cechy, takie jak wielkość krowy, można szybko zmienić, między innymi w celu zwiększenia produkcji mięsa, liczby jaj składanych przez kury i produkcji mleka.

Ponieważ proces ten przebiega szybko, możemy zobaczyć efekt selekcji w krótkim czasie.

Dobór naturalny w populacjach naturalnych

Chociaż ewolucję uważa się za proces trwający tysiące, a w niektórych przypadkach nawet miliony lat, u niektórych gatunków możemy obserwować proces ewolucyjny w akcji.

Odporność na antybiotyki

Sprawą o znaczeniu medycznym jest ewolucja oporności na antybiotyki. Nadmierne i nieodpowiedzialne stosowanie antybiotyków doprowadziło do wzrostu liczby odmian opornych.

Na przykład w latach czterdziestych XX wieku wszystkie odmiany gronkowców można było wyeliminować stosując antybiotyk penicylinę, która hamuje syntezę ściany komórkowej.

Obecnie prawie 95% szczepów Staphylococcus aureus jest odpornych na ten antybiotyk i inne o podobnej budowie.

Ta sama koncepcja dotyczy ewolucji odporności szkodników na działanie pestycydów.

Ćma i rewolucja przemysłowa

Innym bardzo popularnym przykładem w biologii ewolucyjnej jest ćma Biston betularia lub motyl brzozowy. Ta ćma jest polimorficzna pod względem ubarwienia. Ludzki wpływ rewolucji przemysłowej spowodował gwałtowne zmiany w częstości alleli populacji.

Wcześniej dominującym kolorem u ćmy był jasny. Wraz z nadejściem rewolucji zanieczyszczenie osiągnęło zdumiewająco wysoki poziom, przyciemniając korę brzóz.

Wraz z tą zmianą ciemniejsze kolory zaczęły zwiększać swoją liczebność w populacji, gdyż ze względu na kamuflaż były mniej widoczne dla ptaków - ich głównych drapieżników.

Działalność człowieka znacząco wpłynęła na wybór wielu innych gatunków.

Bibliografia

1. Audesirk, T., Audesirk, G. i Byers, BE (2004). Biologia: nauka i przyroda. Edukacja Pearson.
2. Darwin, C. (1859). O pochodzeniu gatunków w drodze doboru naturalnego. Murray.
3. Freeman, S. i Herron, JC (2002). Analiza ewolucyjna. Prentice Hall.
4. Futuyma, DJ (2005). Ewolucja. Sinauer.
5. Soler, M. (2002). Ewolucja: podstawa biologii. Projekt Południowy.