Evolutionsteorin genom naturligt urval, först formulerad i Darwins bok ”On the Origin of Species” 1859, är den process genom vilken organismer förändras över tiden till följd av förändringar i ärftliga fysiska eller beteendemässiga egenskaper. Förändringar som gör att en organism bättre kan anpassa sig till sin miljö hjälper den att överleva och få fler avkommor.

Evolution genom naturligt urval är en av de bäst underbyggda teorierna i vetenskapens historia, stödd av bevis från en mängd olika vetenskapliga discipliner, inklusive paleontologi, geologi, genetik och utvecklingsfrågor. biologi.

Teorin har två huvudpunkter, säger Brian Richmond, kurator för mänskligt ursprung vid American Museum of Natural History i New York City. ”Allt liv på jorden är kopplat och relaterat till varandra”, och denna mångfald av livet är en produkt av ”modifieringar av befolkningar genom naturligt urval, där vissa egenskaper gynnades i och miljö framför andra,” sa han.

Enkelt uttryckt kan teorin beskrivas som ”härkomst med modifikation”, säger Briana Pobiner, en antropolog och pedagog vid Smithsonian Institution National Museum of Natural History i Washington, DC, som specialiserat sig på studier av mänskligt ursprung.

Teorin beskrivs ibland som ”de starkastas överlevnad”, men det kan vara vilseledande, säger Pobiner. Här avser ”fitness” inte en organisms styrka eller atletiska förmåga, utan snarare förmågan att överleva och reproducera.

Till exempel en studie om mänsklig utveckling på 1900 studenter, publicerade online i tidskriften Personality and Individual Differences i oktober 2017, fann att många människor kan ha problem med att hitta en kompis på grund av snabbt förändrade sociala teknologiska framsteg som utvecklas snabbare än människor. ”Nästan 1 av 2 individer står inför stora svårigheter i parningens domän ”, säger huvudstudieförfattaren Menelaos Apostolou, docent i samhällsvetenskap vid universitetet i Nicosia på Cypern.” I de flesta fall beror dessa svårigheter inte på något fel eller trasigt utan på människor som lever i en miljö som skiljer sig mycket från den miljö de utvecklades för att fungera i. ”

Valarnas ursprung

I den första upplagan av” On the Origin of Species ”1859 spekulerade Charles Darwin om hur naturligt urval kunde få ett land däggdjur att förvandlas till en val. Som ett hypotetiskt exempel använde Darwin nordamerikanska svarta björnar, som var kända för att fånga insekter genom att simma i vattnet med öppna munnar:

” Jag kan inte se några svårigheter i att en ras av björnar, genom naturligt urval, görs mer vattenlevande i sin struktur och vanor, med större och större mun, tills en varelse framställts lika monströs som en val, ”spekulerade han.

Idén gick inte så bra med allmänheten. Darwin blev så generad över den förlöjligande han fick att simbjörnpassagen togs bort från senare utgåvor av boken.

Forskare vet nu att Darwin hade rätt idé men fel djur. I stället för att titta på björnar skulle han istället ha tittat på kor och flodhästar.

Historien om valarnas ursprung är en av evolutionens mest fascinerande berättelser och ett av de bästa exemplen som forskare har av naturligt urval.

Naturligt urval

För att förstå valens ursprung är det nödvändigt att ha en grundläggande förståelse av hur naturligt urval fungerar. Naturligt urval kan ändra en art på små sätt och orsaka att en befolkning ändrar färg eller storlek under flera generationer. Detta kallas ”mikroevolution”.

Men naturligt urval är också kapabel till mycket mer. Med tanke på tillräckligt med tid och tillräckligt med ackumulerade förändringar kan naturligt urval skapa helt nya arter, kända som ”makroevolution.” Det kan göra dinosaurier till fåglar, amfibiska däggdjur till valar och förfäder till apor till människor.

Ta exemplet på valar – med hjälp av evolutionen som vägledning och vet hur naturligt urval fungerar, visste biologer att övergången av tidiga valar från land till vatten skedde i en serie förutsägbara steg. Utvecklingen av blåshålet, till exempel, kan ha hänt på följande sätt:

Slumpmässiga genetiska förändringar resulterade i att minst en val hade näsborrarna placerade längre tillbaka på huvudet.Dessa djur med denna anpassning skulle ha varit bättre lämpade för en marin livsstil, eftersom de inte skulle ha behövt yta helt för att andas. Sådana djur skulle ha varit mer framgångsrika och hade fler avkommor. Under senare generationer inträffade mer genetiska förändringar och flyttade näsan längre tillbaka på huvudet.

Andra kroppsdelar av tidiga valar förändrades också. Frambenen blev simfötter. Bakbenen försvann. Deras kroppar blev mer strömlinjeformade och de utvecklade svansfläckar för att bättre driva sig genom vatten.

Darwin beskrev också en form av naturligt urval som beror på att en organism lyckas locka en kompis, en process som kallas sexuell urval. Den färgglada fjäderdräkten av påfåglar och hjorthornens hjorthorn är båda exempel på egenskaper som utvecklats under denna typ av urval.

Men Darwin var inte den första eller enda forskaren som utvecklade en evolutionsteori. Den franska biologen Jean-Baptiste Lamarck kom på idén att en organism skulle kunna förmedla egenskaper till sina avkommor, även om han hade fel om några detaljer. Omkring samma tid som Darwin kom den brittiska biologen Alfred Russel Wallace självständigt fram till teorin om evolution genom naturligt urval.

Modern förståelse

Darwin visste inte något om genetik, sa Pobiner. ”Han observerade utvecklingsmönstret, men han visste inte riktigt om mekanismen.” Det kom senare, med upptäckten av hur gener kodar för olika biologiska eller beteendemässiga egenskaper och hur gener överförs från föräldrar till avkomma. Införlivandet av genetik och Darwins teori är känd som ”modern evolutionär syntes.”

De fysiska och beteendeförändringar som gör det möjligt att selektera naturligt sker på nivå med DNA och gener. Sådana förändringar kallas mutationer. ”Mutationer är i grunden det råmaterial som evolutionen verkar på”, säger Pobiner.

Mutationer kan orsakas av slumpmässiga fel i DNA-replikering eller reparation, eller genom kemisk eller strålningsskada. De flesta gånger är mutationer antingen skadliga eller neutral, men i sällsynta fall kan en mutation visa sig vara fördelaktig för organismen. Om så är fallet kommer den att bli vanligare i nästa generation och spridas över hela befolkningen.

På detta sätt styr naturligt urval evolutionsprocess, bevara och lägga till de fördelaktiga mutationerna och avvisa de dåliga. ”Mutationer är slumpmässiga, men valet för dem är inte slumpmässigt,” sa Pobiner.

Men naturligt urval är inte den enda mekanismen genom vilken organismer utvecklas, Hon sa. Till exempel kan gener överföras från en population till en annan när organismer migrerar eller invandrar, en process som kallas genflöde. Och frekvensen för vissa gener kan också förändras slumpmässigt, vilket kallas genetisk drift.

En mängd bevis

Även om forskare kunde förutsäga hur tidiga valar skulle se ut, saknade de de fossila bevisen för att backa upp deras påstående. Creationists tog denna frånvaro som ett bevis på att evolution inte inträffade. De hånade tanken att det någonsin kunde ha varit något som en gående val. Men sedan början av 1990-talet är det precis vad forskare har hittat.

De kritiska bevisen kom 1994, när paleontologer hittade de fossiliserade resterna av Ambulocetus natans, ett djur vars namn bokstavligen betyder ”simvandrande val”. Dess framben hade fingrar och små hovar men bakbenen var enorma med tanke på dess storlek. Det var tydligt anpassat för simning, men det kunde också rör sig klumpigt på land, ungefär som en säl.

När det simmade rörde den forntida varelsen sig som en utter och pressade tillbaka med bakbenen och böljande ryggraden och svansen.

Moderna valar driver sig genom vattnet med kraftfulla slag av sina horisontella svansfläckar, men Ambulocetus hade fortfarande en piskliknande svansen och var tvungen att använda benen för att ge det mesta av den framdrivande kraften som behövs för att röra sig genom vatten.

Under de senaste åren har fler och fler av dessa övergångsarter, eller ”saknade länkar”, upptäckts, utlåning ytterligare stöd för Darwins teori, sa Richmond.

Fossila ”länkar” har också visat sig stödja mänsklig utveckling. I början av 2018 hittade en fossiliserad käke och tänder som uppskattas vara upp till 194 000 år. gamla, vilket gör dem åtminstone 50 000 år äldre än moderna mänskliga fossiler som tidigare hittats utanför Afrika. Detta resultat ger en annan ledtråd till hur människor har utvecklats.

Kontroverser

Trots den stora mängden bevis från fossilregistret, genetik och andra vetenskapliga områden ifrågasätter fortfarande vissa dess giltighet. Vissa politiker och religiösa ledare fördömer evolutionsteorin och åberopar en högre varelse som designer för att förklara den komplexa världen av levande saker, särskilt människor.

Skolstyrelserna diskuterar om evolutionsteorin ska undervisas tillsammans med andra idéer, såsom intelligent design eller creationism.

Vanliga forskare ser ingen kontrovers. ”Många människor har djupa religiösa övertygelser och accepterar också evolution”, sade Pobiner och tillade, ”det kan finnas verklig försoning.”

Evolution stöds väl av många exempel på förändringar i olika arter som leder till mångfald av livet sett idag. ”Om någon verkligen kunde visa en bättre förklaring än evolution och naturligt urval, skulle det vara den nya Darwin”, sa Richmond.

Ytterligare rapportering av bidragsgivaren Alina Bradford och personalförfattaren Tanya Lewis, följ Tanya på Twitter. Följ oss @livescience, Facebook & Google+.

Ytterligare resurser

• National Oceanic and Atmospheric Administration har en presentation om valutveckling.
• För att läsa teorin i sin ursprungliga form, se Darwins bok ”On the Origin of Species.”
• För en översikt över naturligt urval, kolla in den här artikeln.
• För att förstå skillnaden mellan en teori och ett faktum, se denna webbplats för National Academy of Sciences.

Relaterat:

• WordsSideKick.com Ämne: Evolution – Nyheter och information om evolution och striden med förespråkare för så kallad skapelsevetenskap.