MIKROEWOLUCJA: CHARAKTERYSTYKA I PRZYKŁADY - BIOLOGIA - 2025

Mikroewolucja definiuje się jako rozwój zmienności w obrębie populacji. Podczas tego procesu działają siły ewolucyjne, które prowadzą do powstania nowego gatunku: dobór naturalny, dryf genów, mutacje i migracje. Aby to zbadać, biolodzy ewolucyjni opierają się na zmianach genetycznych zachodzących w populacjach.

Pojęcie to przeciwstawia się makroewolucji, która koncepcyjnie występuje na wysokich poziomach taksonomicznych, nazywamy ją rodzajem, rodzinami, rzędami, klasami itp. Poszukiwanie pomostu między tymi dwoma procesami było szeroko dyskutowane wśród biologów ewolucyjnych.

Przykładem mikroewolucji jest melanizm przemysłowy. Na zdjęciu widać dwie formy - jasną i ciemną - ćmy Biston betularia.
Źródło: Follow, z Wikimedia Commons

Obecnie istnieją bardzo specyficzne przykłady ewolucji na poziomie populacji lub gatunku, takie jak m.in. melanizm przemysłowy, odporność na antybiotyki i pestycydy.

Perspektywa historyczna

Termin mikroewolucja - i razem z nim makroewolucja - wywodzi się z 1930 roku, kiedy Filipchenko użył go po raz pierwszy. W tym kontekście termin ten umożliwia zróżnicowanie procesu ewolucyjnego na poziomie gatunku i powyżej niego.

Prawdopodobnie dla wygody tę terminologię (i związane z nią pierwotne znaczenie) zachował Dobzhansky. Z kolei Goldschmidt argumentuje, że mikroewolucja nie wystarcza do wyjaśnienia makroewolucji, tworząc jedną z najważniejszych debat w biologii ewolucyjnej.

Z punktu widzenia Mayra proces mikroewolucyjny definiuje się jako taki, który zachodzi w stosunkowo krótkich okresach czasu i ma niską kategorię systematyczną, ogólnie na poziomie gatunku.

cechy

Zgodnie z obecną perspektywą mikroewolucja jest procesem zamkniętym w ramach tego, co określamy mianem „gatunku”. Dokładniej, do populacji organizmów.

Uwzględnia również powstawanie i dywergencję nowych gatunków przez siły ewolucyjne, które działają w obrębie populacji organizmów i między nimi. Siły te to dobór naturalny, mutacje, dryf genów i migracje.

Genetyka populacji jest działem biologii odpowiedzialnym za badanie zmian mikroewolucyjnych. Zgodnie z tą dyscypliną ewolucję definiuje się jako zmianę częstotliwości allelicznych w czasie. Pamiętaj, że allel jest wariantem lub formą genu.

Zatem dwie najważniejsze cechy mikroewolucji dotyczą małej skali czasowej, w której ona występuje, oraz niskiego poziomu taksonomicznego - ogólnie niskiego gatunku.

Jednym z najpopularniejszych nieporozumień związanych z ewolucją jest to, że jest ona rozumiana jako proces działający ściśle w ogromnych skalach czasowych, niezauważalny dla naszej krótkiej oczekiwanej długości życia.

Jednak, jak zobaczymy w dalszej części przykładów, są przypadki, w których możemy zobaczyć ewolucję na własne oczy, w minimalnych skalach czasowych.

Makroewolucja a mikroewolucja

Z tego punktu widzenia mikroewolucja jest procesem działającym w małej skali czasu. Niektórzy biolodzy twierdzą, że makroewolucja to po prostu mikroewolucja rozłożona na miliony lub tysiące lat.

Istnieje jednak pogląd przeciwny. W tym przypadku uważa się, że poprzedni postulat jest redukcjonistyczny i proponuje, aby mechanizm makroewolucji był niezależny od mikroewolucji.

Zwolennicy pierwszej wizji nazywani są synteistami, podczas gdy interpunkcjoniści trzymają się „oddzielenia” od obu ewolucyjnych zjawisk.

Przykłady

Poniższe przykłady są szeroko stosowane w literaturze. Aby je zrozumieć, musisz zrozumieć, jak działa dobór naturalny.

Proces ten jest logicznym wynikiem trzech postulatów: osobniki tworzące gatunek są zmienne, niektóre z tych wariacji są przekazywane ich potomkom - to znaczy są dziedziczne, a ostatecznie przeżycie i rozmnażanie się osobników nie jest przypadkowe; te z korzystnymi odmianami są rozmnażane.

Innymi słowy, w populacji, której członkowie są różni, osoby, których szczególne cechy dziedziczne zwiększają ich zdolność do reprodukcji, będą rozmnażać się nieproporcjonalnie.

Melanizm przemysłowy

Najbardziej znanym przykładem ewolucji na poziomie populacji jest niewątpliwie zjawisko zwane „melanizmem przemysłowym” ćmy z rodzaju Biston betularia. Po raz pierwszy zaobserwowano to w Anglii, równolegle z rozwojem rewolucji przemysłowej

W ten sam sposób, w jaki ludzie mogą mieć brązowe lub blond włosy, ćma może przybierać dwie formy, czarną i białą. Oznacza to, że ten sam gatunek ma alternatywne kolory.

Rewolucja przemysłowa charakteryzowała się podniesieniem poziomu zanieczyszczenia w Europie do niezwykłego poziomu. W ten sposób kora drzew, na których spoczywała ćma, zaczęła gromadzić sadzę i przybrała ciemniejszy kolor.

Przed wystąpieniem tego zjawiska forma dominująca w populacji ćmy była najczystszą formą. Po rewolucji i zaczernieniu skorup ciemna forma zaczęła wzrastać, stając się dominującą formą.

Dlaczego nastąpiła ta zmiana? Jedno z najbardziej akceptowanych wyjaśnień głosi, że czarne ćmy były w stanie lepiej ukrywać się przed drapieżnikami, ptakami, w nowej ciemnej korze. Podobnie jaśniejsza wersja tego gatunku była teraz bardziej widoczna dla potencjalnych drapieżników.

Odporność na antybiotyki

Jednym z największych problemów współczesnej medycyny jest oporność na antybiotyki. Po jego odkryciu stosunkowo łatwo było leczyć choroby pochodzenia bakteryjnego, zwiększając oczekiwaną długość życia populacji.

Jednak jego przesadne i masowe stosowanie - w wielu przypadkach niepotrzebne - skomplikowało sytuację.

Obecnie istnieje znaczna liczba bakterii, które są praktycznie oporne na większość powszechnie stosowanych antybiotyków. Fakt ten tłumaczy się zastosowaniem podstawowych zasad ewolucji przez dobór naturalny.

Kiedy antybiotyk jest używany po raz pierwszy, udaje mu się wyeliminować zdecydowaną większość bakterii z systemu. Jednak wśród komórek, które przeżyły, będą warianty odporne na antybiotyk, co jest konsekwencją określonej cechy genomu.

W ten sposób organizmy niosące gen oporności będą generować więcej potomstwa niż podatnych wariantów. W środowisku antybiotykowym oporne bakterie będą się rozmnażać nieproporcjonalnie.

Odporność na pestycydy

Z tego samego rozumowania, którego używamy w przypadku antybiotyków, możemy ekstrapolować populacje owadów uważanych za szkodniki i pestycydy, które są stosowane w celu ich wyeliminowania.

Stosując środek selektywny - pestycyd - sprzyjamy rozmnażaniu się osobników opornych, ponieważ w dużej mierze eliminujemy ich konkurencję, którą tworzą organizmy wrażliwe na pestycydy.

Długotrwałe stosowanie tego samego środka chemicznego będzie nieuchronnie nieskuteczne.

Bibliografia

1. Bell G. (2016). Eksperymentalna makroewolucja. Obrady. Nauki biologiczne, 283 (1822), 20152547.
2. Hendry, AP i Kinnison, MT (red.). (2012). Szybkość mikroewolucji, wzór, proces. Springer Science & Business Media.
3. Jappah, D. (2007). Ewolucja: wielki pomnik ludzkiej głupoty. Lulu Inc.
4. Makinistian, AA (2009). Historyczny rozwój idei i teorii ewolucyjnych. Uniwersytet w Saragossie.
5. Pierce, BA (2009). Genetyka: podejście koncepcyjne. Panamerican Medical Ed.
6. Robinson, R. (2017). Lepidoptera Genetics: International Series of Monographs in Pure and Applied Biology: Zoology. Elsevier.