Teoria ewolucji przez dobór naturalny, sformułowana po raz pierwszy w książce Darwina „O pochodzeniu gatunków” z 1859 roku opisano proces, w którym organizmy zmieniają się w czasie w wyniku zmian dziedzicznych cech fizycznych lub behawioralnych. Zmiany, które pozwalają organizmowi lepiej przystosować się do środowiska, pomogą mu przetrwać i mieć więcej potomstwa.

Ewolucja poprzez dobór naturalny jest jedną z najlepiej uzasadnionych teorii w historii nauki, popartą dowodami z wielu różnych dyscyplin naukowych, w tym paleontologii, geologii, genetyki i rozwoju biologii.

Teoria ma dwa główne punkty, powiedział Brian Richmond, kurator pochodzenia człowieka w American Museum of Natural History w Nowym Jorku. „Całe życie na Ziemi jest połączone i powiązane ze sobą”, a ta różnorodność życia jest wynikiem „modyfikacji populacji w wyniku doboru naturalnego, w których niektóre cechy były faworyzowane i środowisko nad innymi” – powiedział.

Mówiąc prościej, teorię można opisać jako „pochodzenie z modyfikacją” – powiedział Briana Pobiner, antropolog i pedagog z Smithsonian Institution National Museum of Natural History w Waszyngtonie, który specjalizuje się w badaniu pochodzenia człowieka.

Teoria ta jest czasami opisywana jako „przetrwanie najsilniejszych”, ale to może być mylące, powiedział Pobiner. Tutaj „sprawność fizyczna” nie odnosi się do siły organizmu lub zdolności atletycznych, ale raczej do zdolności do przetrwania i rozmnażania się.

Na przykład badanie ewolucji człowieka przeprowadzone na 1900 studentów, opublikowanych online w czasopiśmie Personality and Individual Differences w październiku 2017 r., odkryli, że wiele osób może mieć problemy ze znalezieniem partnera z powodu szybko zmieniającego się postępu społecznego, który ewoluuje szybciej niż ludzie. „Prawie 1 na 2 osoby boryka się z poważnymi trudnościami dziedzina krycia ”- powiedział główny autor badań Menelaos Apostolou, profesor nauk społecznych na Uniwersytecie w Nikozji na Cyprze.„ W większości przypadków te trudności nie są spowodowane czymś złym lub zepsutym, ale są spowodowane ludźmi żyjącymi w środowisku które bardzo różni się od środowiska, w którym ewoluowały, aby funkcjonować. ”

Pochodzenie wielorybów

W pierwszym wydaniu„ O pochodzeniu gatunków ”z 1859 roku Charles Darwin spekulował na temat jak dobór naturalny mógłby spowodować przemianę ssaka lądowego w wieloryba. Jako hipotetyczny przykład Darwin użył czarnych niedźwiedzi z Ameryki Północnej, o których wiadomo było, że łapią owady pływając w wodzie z otwartymi ustami:

” Nie widzę trudności w przekształceniu rasy niedźwiedzi, w wyniku doboru naturalnego, na bardziej wodne w swojej strukturze i nawykach, z coraz większymi ustami, aż powstanie stworzenie tak potworne jak wieloryb ”- spekulował.

Pomysł nie spotkał się z dobrym przyjęciem opinii publicznej. Darwin był tak zawstydzony wyśmiewaniem, które otrzymał, że fragment o pływającym niedźwiedziu został usunięty z późniejszych wydań książki.

Naukowcy wiedzą teraz że Darwin miał dobry pomysł, ale niewłaściwe zwierzę. Zamiast patrzeć na niedźwiedzie, powinien zamiast tego patrzeć na krowy i hipopotamy.

Historia powstania wielorybów jest jedną z najbardziej fascynujących ewolucji opowieści i jeden z najlepszych przykładów doboru naturalnego, jaki mają naukowcy.

Dobór naturalny

Aby zrozumieć pochodzenie wielorybów, konieczne jest posiadanie podstawowej wiedzy jak działa dobór naturalny. Dobór naturalny może zmienić gatunek w niewielkim stopniu, powodując zmianę koloru lub rozmiaru populacji w ciągu kilku pokoleń. Nazywa się to „mikroewolucją”.

Ale dobór naturalny to także zdolnych do znacznie więcej. Biorąc pod uwagę wystarczająco dużo czasu i wystarczająco skumulowanych zmian, dobór naturalny może stworzyć całkowicie nowe gatunki, znane jako „makroewolucja”. Może zamienić dinozaury w ptaki, ssaki ziemnowodne w wieloryby i przodków małp w ludzi.

Weź przykład wielorybów – biolodzy wiedzieli, że ewolucja jest ich przewodnikiem i wiedząc, jak działa dobór naturalny, że przejście wczesnych wielorybów z lądu do wody odbywa się w szeregu przewidywalnych etapów. mogło się wydarzyć w następujący sposób:

Losowe zmiany genetyczne spowodowały, że co najmniej jeden wieloryb miał nozdrza umieszczone dalej z tyłu głowy.Zwierzęta z tą adaptacją lepiej pasowałyby do morskiego stylu życia, ponieważ nie musiałyby całkowicie wypływać na powierzchnię, aby oddychać. Takie zwierzęta odniosłyby większy sukces i miałyby więcej potomstwa. W późniejszych pokoleniach nastąpiło więcej zmian genetycznych, przesuwając nos dalej do tyłu na głowie.

Inne części ciała wczesnych wielorybów również się zmieniły. Przednie nogi stały się płetwami. Zniknęły tylne nogi. Ich ciała stały się bardziej opływowe i wykształciły w nich przywry ogonowe, które lepiej poruszają się w wodzie.

Darwin opisał także formę doboru naturalnego, która zależy od sukcesu organizmu w przyciąganiu partnera, proces znany jako seksualny Kolorowe upierzenie pawi i poroża samców jelenia są przykładami cech, które wyewoluowały w ramach tego typu selekcji.

Ale Darwin nie był pierwszym ani jedynym naukowcem, który opracował teorię ewolucji. Francuski biolog Jean-Baptiste Lamarck wpadł na pomysł, że organizm może przekazać cechy swojemu potomstwu, chociaż mylił się co do niektórych szczegółów. Mniej więcej w tym samym czasie co Darwin brytyjski biolog Alfred Russel Wallace niezależnie stworzył teorię ewolucji przez dobór naturalny.

Współczesne rozumienie

Darwin nie wiedział nic o genetyce – powiedział Pobiner – „Obserwował wzór ewolucji, ale tak naprawdę nie wiedział o mechanizmie”. To przyszło później, wraz z odkryciem, w jaki sposób geny kodują różne cechy biologiczne lub behawioralne oraz w jaki sposób geny są przekazywane z rodziców na potomstwo. Włączenie genetyki i teorii Darwina jest znane jako „nowoczesna synteza ewolucyjna”.

Fizyczne i behawioralne zmiany, które umożliwiają dobór naturalny, zachodzą na poziomie DNA i genów. Takie zmiany nazywane są mutacjami. „Mutacje są w zasadzie surowcem, na którym oddziałuje ewolucja” – powiedział Pobiner.

Mutacje mogą być spowodowane przypadkowymi błędami w replikacji lub naprawie DNA lub uszkodzeniami chemicznymi lub radiacyjnymi. W większości przypadków mutacje są szkodliwe lub neutralne, ale w rzadkich przypadkach mutacja może okazać się korzystna dla organizmu. Jeśli tak, stanie się bardziej powszechna w następnym pokoleniu i rozprzestrzeni się w całej populacji.

W ten sposób dobór naturalny kieruje proces ewolucyjny, zachowywanie i sumowanie korzystnych mutacji i odrzucanie złych. „Mutacje są losowe, ale ich selekcja nie jest przypadkowa” – powiedział Pobiner.

Ale dobór naturalny nie jest jedynym mechanizmem ewolucji organizmów, powiedziała. Na przykład geny mogą być przenoszone z jednej populacji do drugiej, gdy organizmy migrują lub imigrują, proces znany jako przepływ genów. Częstotliwość niektórych genów może również zmieniać się losowo, co nazywa się dryfem genetycznym.

Bogactwo dowodów

Chociaż naukowcy mogli przewidzieć, jak powinny wyglądać wczesne wieloryby, brakowało im skamielin na poparcie ich twierdzenia. Kreacjoniści potraktowali tę nieobecność jako dowód na to, że ewolucja nie nastąpiła. Kpili z idei, że kiedykolwiek mogło istnieć coś takiego jak chodzący wieloryb. Ale od wczesnych lat 90. właśnie to odkrywali naukowcy.

Krytyczny dowód pojawił się w 1994 roku, kiedy paleontolodzy znaleźli skamieniałe szczątki Ambulocetus natans, zwierzęcia, którego nazwa dosłownie oznacza „pływający wieloryb”. Jego przednie kończyny miały palce i małe kopyta, ale tylne łapy były ogromne, biorąc pod uwagę jego rozmiar. Było wyraźnie przystosowane do pływania, ale potrafiło też niezdarnie poruszać się po lądzie, podobnie jak foka.

Kiedy pływało, starożytne stworzenie poruszało się jak wydra, odpychając się tylnymi łapami i falując kręgosłup i ogon.

Współczesne wieloryby poruszają się w wodzie potężnymi uderzeniami poziomych przywr ogonowych, ale Ambulocetus nadal miał bicz ogon i musiał użyć swoich nóg, aby zapewnić większość siły napędowej potrzebnej do poruszania się w wodzie.

W ostatnich latach odkrywano coraz więcej gatunków przejściowych, czyli „brakujących ogniw”, dalsze wsparcie dla teorii Darwina, powiedział Richmond.

Skamieniałe „ogniwa” również wspierają ewolucję człowieka. Na początku 2018 roku znaleziono skamieniałą szczękę i zęby, które szacuje się na 194 000 lat co najmniej o 50 000 lat starsze od współczesnych skamieniałości ludzkich znalezionych wcześniej poza Afryką. To odkrycie dostarcza kolejnej wskazówki, jak ludzie ewoluowała.

Kontrowersje

Pomimo bogactwa dowodów z zapisu kopalnego, genetyki i innych dziedzin nauki, niektórzy ludzie nadal kwestionują ich prawdziwość. Niektórzy politycy i przywódcy religijni potępiają teorię ewolucji, wzywając wyższą istotę jako projektanta do wyjaśniania złożonego świata żywych istot, zwłaszcza ludzi.

Rady szkolne debatują, czy teorii ewolucji należy nauczać razem z innymi ideami, takimi jak inteligentny projekt czy kreacjonizm.

Główni naukowcy nie widzą kontrowersji. „Wielu ludzi ma głębokie przekonania religijne i akceptuje także ewolucję” – powiedział Pobiner, dodając, że „może nastąpić prawdziwe pojednanie”.

Wiele przykładów zmian w różnych gatunkach, prowadzących do różnorodność życia widziana dzisiaj. „Gdyby ktoś naprawdę potrafił zademonstrować lepsze wytłumaczenie niż ewolucja i dobór naturalny, byłby to nowy Darwin” – powiedział Richmond.

Dodatkowe sprawozdanie autorstwa Aliny Bradford i pisarki Tanyi Lewis, śledź Tanyę na Twitterze. Obserwuj nas @livescience, Facebook & Google+.

Dodatkowe zasoby

• National Oceanic and Atmospheric Administration ma prezentację na temat ewolucji wielorybów.
• Aby przeczytać teorię w jej oryginalnej formie, zobacz książkę Darwina „O pochodzeniu gatunków”.
• Omówienie doboru naturalnego znajduje się w tym artykule.
• Aby zrozumieć różnicę między teorią a faktem, odwiedź witrynę National Academy of Sciences.

Powiązane:

• Live Science Temat: Ewolucja – Wiadomości i informacje o ewolucji i walce z zwolennikami tak zwanej nauki o stworzeniu.