Evoliucija yra vystymosi procesas, susidedantis iš laipsniškų pokyčių, be staigių šuolių (priešingai nei revoliucija). Dažniausiai, kalbėdami apie evoliuciją, jie turi omenyje biologinę evoliuciją.
Biologinė evoliucija – tai negrįžtama ir kryptinga istorinė gyvosios gamtos raida, lydima populiacijų genetinės sudėties pokyčių, prisitaikymo formavimosi, rūšių formavimosi ir išnykimo, ekosistemų ir visos biosferos transformacijos. Biologinė evoliucija yra evoliucinės biologijos tyrimas.
Yra keletas evoliucijos teorijų, kurios turi bendrą tvirtinimą, kad gyvos gyvybės formos yra kitų anksčiau egzistavusių gyvybės formų palikuonys. Evoliucijos teorijos skiriasi aiškindami evoliucijos mechanizmus. Šiuo metu labiausiai paplitęs yra vadinamasis. sintetinė evoliucijos teorija, kuri yra Darvino teorijos plėtra.
Genai, kurie dėl ekspresijos perduodami palikuonims, sudaro organizmo savybių (fenotipo) sumą. Kai organizmai dauginasi, jų palikuonys išsiugdo naujas arba pakitusias savybes, kurios atsiranda dėl mutacijų arba genų perkėlimo tarp populiacijų ar net rūšių. Lytiniu būdu besidauginančiose rūšyse per genetinę rekombinaciją atsiranda naujų genų derinių. Evoliucija įvyksta, kai paveldimi skirtumai populiacijoje tampa dažnesni arba retesni.
Evoliucinė biologija tiria evoliucinius procesus ir pateikia teorijas, paaiškinančias jų priežastis. Fosilijų ir rūšių įvairovės tyrimas iki XIX amžiaus vidurio įtikino daugumą mokslininkų, kad rūšys laikui bėgant keičiasi. Tačiau šių pokyčių mechanizmas liko neaiškus iki 1859 m., kai buvo išleista anglų mokslininko Charleso Darwino knyga „Apie rūšių kilmę“ apie natūralią atranką kaip evoliucijos varomąją jėgą. Darvino ir Wallace'o teoriją galiausiai pripažino mokslo bendruomenė. 1930-aisiais Darvino natūralios atrankos idėja buvo sujungta su Mendelio dėsniais, kurie sudarė sintetinės evoliucijos teorijos (STE) pagrindą. STE leido paaiškinti ryšį tarp evoliucijos substrato (genų) ir evoliucijos mechanizmo (natūralios atrankos).
Paveldimumas
Paveldimumas, būdinga visų organizmų savybė kartoti tuos pačius požymius ir vystymosi ypatybes per kelias kartas; atsiranda dėl to, kad dauginimosi proceso metu iš vienos kartos į kitą perduodamos ląstelės materialios struktūros, kuriose yra naujų individų vystymosi iš jų programos. Taigi paveldimumas užtikrina gyvų būtybių morfologinės, fiziologinės ir biocheminės organizacijos tęstinumą, jų individualaus vystymosi pobūdį arba ontogenezę. Kaip bendras biologinis reiškinys, paveldimumas yra svarbiausia sąlyga egzistuoti diferencijuotoms gyvybės formoms, kurios neįmanomos be santykinio organizmų savybių pastovumo, nors jį pažeidžia kintamumas – skirtumų tarp organizmų atsiradimas. Visuose organizmų ontogenezės etapuose paveikdamas įvairiausius požymius, paveldimumas pasireiškia požymių paveldėjimo modeliais, t.y. jų perdavimu iš tėvų palikuonims.
Kartais terminas „paveldimumas“ reiškia infekcinių principų (vadinamasis infekcinis paveldimumas) arba mokymosi įgūdžių, išsilavinimo, tradicijų (vadinamasis socialinis arba signalinis paveldimumas) perdavimą iš kartos į kitą. Toks paveldimumo sampratos išplėtimas už jo biologinės ir evoliucinės esmės ribų yra prieštaringas. Tik tais atvejais, kai infekcijos sukėlėjai gali sąveikauti su ląstelėmis-šeimininkais iki įtraukimo į jų genetinį aparatą, sunku atskirti infekcinį paveldėjimą nuo normalaus. Sąlyginiai refleksai nėra paveldimi, o vystosi iš naujo su kiekviena karta, tačiau paveldimumo vaidmuo sąlyginių refleksų ir elgesio ypatybių įtvirtinimo greičiui yra neginčijamas. Todėl signalinis paveldimumas apima biologinio paveldimumo komponentą.
Kintamumas
Kintamumas – tai bet kokio giminystės laipsnio individų ir asmenų grupių charakterių ir savybių įvairovė. Būdingas visiems gyviems organizmams. Variacija išskiriama paveldima ir nepaveldima, individuali ir grupinė, kokybinė ir kiekybinė, nukreipta ir nekryptinė. Paveldimą kintamumą lemia mutacijų atsiradimas, o nepaveldimą – aplinkos veiksnių įtaka. Paveldimumo ir kintamumo reiškiniai yra evoliucijos pagrindas.
Mutacija
Mutacija – tai atsitiktinis, nuolatinis genotipo pokytis, kuris paveikia visas chromosomas, jų dalis ar atskirus genus. Mutacijos gali būti didelės ir aiškiai matomos, pavyzdžiui, pigmento trūkumas (albinizmas), viščiukų plunksnos trūkumas, trumpi pirštai ir kt. Tačiau dažniausiai mutacijų pokyčiai yra nedideli, vos pastebimi nukrypimai nuo normos.
Mutacijos yra gana retas reiškinys. Atskirų spontaniškų mutacijų atsiradimo dažnis išreiškiamas vienos kartos lytinių ląstelių, turinčių tam tikrą mutaciją, skaičiumi, palyginti su bendru lytinių ląstelių skaičiumi.
Mutacijos atsiranda daugiausia dėl dviejų priežasčių: spontaniškų nukleotidų sekos replikacijos klaidų ir įvairių mutageninių veiksnių, sukeliančių replikacijos klaidas, veikimo.
Mutagenų veikimo (švitinimo, cheminių medžiagų, temperatūros ir kt.) sukeltos mutacijos vadinamos indukuotomis, priešingai nei spontaniškos mutacijos, atsirandančios dėl atsitiktinių fermentų, užtikrinančių replikaciją, veikimo klaidų ir (arba) dėl terminiai atomų virpesiai nukleotiduose.
Mutacijų tipai. Pagal genetinio aparato pokyčių pobūdį mutacijos skirstomos į genomines, chromosomines ir genines, arba taškines. Genominės mutacijos apima chromosomų skaičiaus pasikeitimą kūno ląstelėse. Tai apima: poliploidiją – chromosomų rinkinių skaičiaus padidėjimą, kai vietoj įprastų 2 diploidiniams organizmams chromosomų rinkinių gali būti 3, 4 ir kt.; haploidija - vietoj 2 chromosomų rinkinių yra tik vienas; aneuploidija – vienos ar kelių homologinių chromosomų porų nėra (nulisomija) arba jos atstovaujamos ne pora, o tik viena chromosoma (monosomija) arba, atvirkščiai, 3 ar daugiau homologinių partnerių (trisomija, tetrasomija ir kt.). Chromosomų mutacijos, arba chromosomų persitvarkymai, apima: inversijas – chromosomos atkarpa pasukama 180°, todėl joje esantys genai išsidėsto atvirkštine tvarka, palyginti su normalia; translokacijos – dviejų ar daugiau nehomologinių chromosomų pjūvių apsikeitimas; delecijos - reikšmingos chromosomos dalies praradimas; trūkumai (mažos delecijos) - mažos chromosomos dalies praradimas; dubliavimas – chromosomos sekcijos padvigubėjimas; suskaidymas – chromosomos suskaidymas į 2 ar daugiau dalių. Genų mutacijos yra nuolatiniai atskirų genų cheminės struktūros pokyčiai ir, kaip taisyklė, neatsispindi chromosomų morfologijoje, stebimoje mikroskopu. Taip pat žinomos genų mutacijos, lokalizuotos ne tik chromosomose, bet ir kai kuriose savaime besidauginančiose citoplazmos organelėse (pavyzdžiui, mitochondrijose, plastidėse).
Mutacijų priežastys ir dirbtinis jų sukėlimas. Poliploidija dažniausiai pasireiškia tada, kai chromosomos atsiskiria prasidėjus ląstelių dalijimuisi – mitozei, tačiau dėl tam tikrų priežasčių ląstelių dalijimasis nevyksta. Poliploidiją galima sukelti dirbtinai, į mitozę patekusią ląstelę paveikiant medžiagomis, kurios sutrikdo citotomiją. Rečiau poliploidija atsiranda dėl 2 somatinių ląstelių susiliejimo arba 2 spermatozoidų dalyvavimo apvaisinant kiaušinį. Haploidija dažniausiai yra embriono vystymosi be apvaisinimo pasekmė. Ją sukelia dirbtinai apdulkinant augalus negyvomis arba kitos rūšies (tolimo) žiedadulkėmis. Pagrindinė aneuploidijos priežastis – atsitiktinis homologinių chromosomų poros nesusijungimas mejozės metu, dėl ko abi šios poros chromosomos patenka į vieną lytinę ląstelę arba nė viena joje nepatenka. Rečiau aneuploidai atsiranda dėl kelių gyvybingų lytinių ląstelių, kurias sudaro nesubalansuoti poliploidai.
Chromosomų persitvarkymo priežastys ir svarbiausia mutacijų kategorija – genų mutacijos – ilgą laiką liko nežinomos. Taip atsirado klaidingos autogenetinės koncepcijos, pagal kurias gamtoje atsiranda spontaniškos genų mutacijos, neva nedalyvaujant aplinkos poveikiui. Tik sukūrus kiekybinio genų mutacijų fiksavimo metodus, paaiškėjo, kad jas gali sukelti įvairūs fizikiniai ir cheminiai veiksniai – mutagenai.
Rekombinacija
Rekombinacija – tai tėvų genetinės medžiagos perskirstymas palikuoniuose, sukeliantis paveldimą kombinuotą gyvų organizmų kintamumą. Nesusietų genų atveju (guli skirtingose chromosomose) šis perskirstymas gali būti vykdomas laisvai jungiant chromosomas mejozėje, o susietų genų atveju dažniausiai kryžminant chromosomas – persikryžiuojant. Rekombinacija yra universalus biologinis mechanizmas, būdingas visoms gyvoms sistemoms – nuo virusų iki aukštesnių augalų, gyvūnų ir žmonių. Tuo pačiu metu, priklausomai nuo gyvos sistemos organizavimo lygio, rekombinacijos (genetinio) procesas turi nemažai ypatybių. Virusuose rekombinacija vyksta paprasčiausiai: kai ląstelė kartu yra užkrėsta giminingais virusais, kurie skiriasi viena ar keliomis savybėmis, po ląstelės lizės aptinkamos ne tik pradinės viruso dalelės, bet ir rekombinantinės dalelės su naujais genų deriniais, atsirandančiais tam tikru vidurkiu. dažnis. Bakterijose vyksta keli procesai, kurie baigiasi rekombinacija: konjugacija, t.y. dviejų bakterijų ląstelių susijungimas protoplazminiu tilteliu ir chromosomos perkėlimas iš donoro ląstelės į ląstelę recipientą, po kurios atskiriamos recipiento chromosomos dalys. pakeisti atitinkamais donoro fragmentais; transformacija – charakteristikų perkėlimas DNR molekulėmis, prasiskverbiančiomis iš aplinkos per ląstelės membraną; transdukcija yra genetinės medžiagos perkėlimas iš donoro bakterijos į recipiento bakteriją, atliekamas bakteriofago. Aukštesniuosiuose organizmuose rekombinacija vyksta mejozės metu formuojantis gametoms: homologinės chromosomos susijungia ir labai tiksliai išsidėsto viena šalia kitos (vadinamoji sinapsė), tada chromosomos suyra griežtai homologiniuose taškuose ir fragmentai vėl susijungia kryžmai ( kirtimas). Rekombinacijos rezultatas aptinkamas naujais palikuonių savybių deriniais. Tikimybė pereiti tarp dviejų chromosomų taškų yra maždaug proporcinga fiziniam atstumui tarp šių taškų. Tai leidžia, remiantis eksperimentiniais rekombinacijos duomenimis, sudaryti genetinius chromosomų žemėlapius, tai yra, grafiškai išdėstyti genus linijine tvarka pagal jų vietą chromosomose ir, be to, tam tikru mastu. Molekulinis rekombinacijos mechanizmas detaliai neištirtas, tačiau nustatyta, kad rekombinaciją užtikrinančios fermentinės sistemos dalyvauja ir tokiame svarbiame procese kaip genetinės medžiagos pažeidimo korekcija. Po sinapsės pradeda veikti endonukleazė – fermentas, atliekantis pirminius DNR grandinių pertraukimus. Matyt, šie lūžiai daugelyje organizmų atsiranda struktūriškai nulemtose srityse – rekombinatoriuose. Toliau keičiamos dvigubos arba viengubos DNR grandinės ir galiausiai specialūs sintetiniai fermentai – DNR polimerazės – užpildo siūlų spragas, o ligazės fermentas uždaro paskutinius kovalentinius ryšius. Šie fermentai buvo išskirti ir ištirti tik kai kuriose bakterijose, o tai leido mums priartėti prie rekombinacijos modelio kūrimo in vitro (in vitro). Viena iš svarbiausių rekombinacijos pasekmių yra abipusių palikuonių susidarymas (t.y., esant dviem alelinėms genų AB ir aw formoms, turėtų gautis du rekombinacijos produktai – Ave ir aB vienodais kiekiais). Abipusiškumo principas laikomasi, kai rekombinacija vyksta tarp pakankamai nutolusių chromosomos taškų. Intrageninės rekombinacijos metu ši taisyklė dažnai pažeidžiama. Pastarasis reiškinys, daugiausia tiriamas žemesniuose grybuose, vadinamas genų konversija. Rekombinacijos evoliucinė reikšmė slypi tame, kad organizmui dažnai naudingos ne atskiros mutacijos, o jų deriniai. Tačiau mažai tikėtina, kad tuo pačiu metu vienoje ląstelėje atsiras palankus dviejų mutacijų derinys. Dėl rekombinacijos mutacijos, priklausančios dviem nepriklausomiems organizmams, sujungiamos, taip pagreitinant evoliucijos procesą.
Evoliucijos mechanizmai
Natūrali atranka
Yra du pagrindiniai evoliuciniai mechanizmai. Pirmoji – natūrali atranka, tai yra procesas, kurio metu išlikimui ir dauginimuisi palankios paveldimos savybės plinta visoje populiacijoje, o nepalankūs retėja. Taip nutinka todėl, kad asmenys, turintys palankių savybių, yra labiau linkę daugintis, todėl daugiau kitos kartos individų turi tuos pačius bruožus. Prisitaikymai prie aplinkos atsiranda dėl nuoseklių, nedidelių, atsitiktinių pokyčių kaupimosi ir natūraliai aplinkai labiausiai pritaikyto varianto atrankos.
Genetinis dreifas
Antrasis pagrindinis mechanizmas yra genetinis dreifas, nepriklausomas atsitiktinių požymių dažnio kitimo procesas. Genetinis dreifas atsiranda dėl tikimybinių procesų, sukeliančių atsitiktinius populiacijos bruožų dažnio pokyčius. Nors pokyčiai dėl dreifo ir atrankos vienoje kartoje yra gana nedideli, dažnių skirtumai kaupiasi kiekvienoje iš eilės kartoje ir laikui bėgant lemia reikšmingus gyvų organizmų pokyčius. Dėl šio proceso gali susidaryti nauja rūšis. Be to, biocheminė gyvybės vienybė rodo visų žinomų rūšių kilmę iš bendro protėvio (arba genų telkinio), vykstant laipsniško skirtumo procesui.
Žemės plutos formavimosi ir tirpimo bei šiuos procesus lydinčių žemyninių plokščių judėjimo idėja stebina vaizduotę tiek didžiuliu judančių blokų dydžiu ir svoriu, tiek milžiniška energija, kurios reikia norint išlaikyti visą tai. sistema juda. Tačiau ne mažiau nuostabus yra gyvų organizmų evoliucijos procesas, besitęsiantis per visą Žemės planetos istoriją; tai sukelia nuostabą didžiuliu dalyvaujančių organizmų skaičiumi ir itin sudėtingais biocheminiais procesais, kurie kartu sudaro Gyvybę. Per visą Žemės istoriją atskiri augalai ir gyvūnai, mirštantys, buvo palaidoti po nuosėdomis, o jų forma ir struktūra buvo „išsaugota“ iškastinių liekanų, įtrauktų į uolienų sluoksnius, pavidalu. Šiais laikais daug fosilijų buvo rasta ir surinkta kartu. Jei išdėstysite jas eilės tvarka, pamatysite, kad jie sudaro ištisines eilutes. Kai kurie pokyčiai, kuriuos galima atsekti šiuolaikinių organizmų kartose, yra tiesioginis pokyčių grandinės, nustatytos iš iškastinių liekanų, tęsinys. Kartu šios serijos sudaro sudėtingą grandinę su daugybe grandžių, kuri nuolat ilgėjo daugiau nei 3 milijardus metų nuo tada, kai cheminę evoliuciją pakeitė savaiminis organizmų dauginimasis. Šios grandinės teorija, gyvų organizmų evoliucijos teorija, leidžia suprasti gyvybės istoriją, kuri anksčiau buvo vaizduojama chaotiška iškastinių formų sankaupa. Be to, kaip jau minėjome trečiame skyriuje, ši teorija leido koreliuoti sluoksnius įvairiose srityse ir taip prisidėjo prie geochronologinės skalės kūrimo.
Kai bandome apibūdinti organizmų istoriją, natūraliai pradedame svarstydami evoliucijos procesą, kurį atkuriame iš iškastinių liekanų. Pradėsime nuo duomenų, kuriais grindžiamas mūsų supratimas apie šį procesą, o tada apsvarstysime, kaip veikia jo mechanizmas.
Evoliucijos įrodymas
Per pastaruosius šimtą metų tarp mokslininkų vyravo įsitikinimas, kad evoliucija visada veikė ir veikia iki šiol. Šis įsitikinimas grindžiamas daugybe faktų, įskaitant duomenis iš įvairių mokslo šakų. Visų pirma, jis pagrįstas įvairių fosilijų ir įvairių gyvūnų embrionų santykio analize, anatominiais duomenimis, tikslinio augalų ir gyvūnų veisimo patirtimi.
Fosilijos. Bene įtikinamiausia evoliucijos teorijos parama gaunama iš surinktų iškastinių įrodymų. Lyginant iš skirtingų sluoksnių surinktas fosilijas, tampa akivaizdu, kad kuo jaunesnės uolienos, tuo jose randama sudėtingesnių organizmų; komplikacija atsiranda kryptimi nuo pagrindo iki geochronologinės stulpelio viršaus. Tai patvirtina Kolorado Didžiajame kanjone atskleisti sluoksniai. Kaip pažymėjome septintame skyriuje, seniausios fosilijos liekanos priklauso vienaląsčiams organizmams, kiti pagal amžių yra augalai, o vėliau – paprasčiausi gyvūnai. Šią progresuojančią komplikaciją galima atsekti ant viršutinių (tai yra jaunesnių) sluoksnių, ir galiausiai žmogus pasirodo paskutinis vėlyvojo kainozojaus sluoksniuose. Vargu ar būtų klaida šį ryšį laikyti įrodymu, kad nuo pat evoliucijos proceso pradžios biologinė evoliucija nuolat kūrė naujas formas ir struktūras.
Jei palygintume įvairias iškastines liekanas ne su jų „gimtaisiais“ sluoksniais, o tarpusavyje ir su kitais dabar gyvenančiais organizmais, išryškėtų dar vienas stebinantis modelis. Jei sujungsime artimiausias grupes tarpusavyje, tai grafiškai ryšį tarp jų galima pavaizduoti medžio pavidalu, su kamienu, didelėmis ir mažomis šakomis, o šakų viršūnėse dedamos šiuo metu esamos rūšys (pav. 30). Jei atsekate šių organizmų pasiskirstymą išilgai šakų, nuo viršaus iki apačios, pokyčiai atrodo nepastebimi, tačiau bendras poveikis judant nuo mažų prie didelių šakų gali būti gana reikšmingas. Nuo mažų šakų pereinant prie stambių, iškastiniai organizmai tampa vis paprastesni, o patys paprasčiausi išsidėstę kamieno apačioje. Vienaip ar kitaip, visos šios gyvybės formos yra susijusios viena su kita, kaip protėvių vardai giminės medyje. Netgi mažyčiai pirmuonys yra žmogaus protėviai, kaip galime įsitikinti nubrėžę liniją pakankamai toli žemyn.
Ryžiai. 30. „Gyvybės medis“, rodantis įvairių gyvybės formų – tiek šiuolaikinių, tiek iškastinių – santykį. Aukščiau pateikta diagrama toli gražu nėra baigta; ji apima tik žinomiausias gyvūnų grupes ir nepateikia augalų pasaulio skirstymo
Žinoma, „gyvybės medis“ vis dar „neužbaigtas“, ir nors 30 paveiksle to neparodoma, kai kuriais atvejais ryšiai tarp atskirų šakų dar neatsekti. Fosilijų įrašų spragos rodo trūkstamas mūsų duomenų grandinės grandis. Tačiau pamažu, po vieną, trūkstamos grandys randamos ir užima jų vietą. Tokia grandis buvo, pavyzdžiui, vienas seniausių ir primityviausių iškastinių varliagyvių – Ichthyost$ga, rastas Devono sluoksniuose Grenlandijoje 1948 m. Ji tokia panaši į devono žuvį, kad tik jos galūnės rodo, kad ji priklauso sausumos gyvūnams. (31 pav.). Tai rodo ryšį tarp žuvų ir varliagyvių.
Kita kadaise trūkusi grandis – archeopteriksas – primityviausias mums žinomas paukštis, pirmą kartą aptiktas juros periodo Vokietijoje sluoksniuose 1861 m. Šis „plunksnuotasis roplys“ yra tarpinė grandis tarp roplių ir paukščių ir priskiriama paukščių kategorijai, nes yra padengta plunksnomis. . Galiausiai, seniausias žmogus – Australopithecus, africanus (64 nuotrauka), atrastas Pietų Afrikoje 1924 m., yra daug primityvesnis nei senovės žmonės, mums dar žinomi iš fosilijų liekanų. Jis suformavo naują grandį primityvių žmonių protėvių grandinėje.
Kai kurios evoliucinės grandinės atšakos pasirodė esančios daug ilgesnės, nei manyta anksčiau. Pavyzdžiui, 1938 metais Indijos vandenyne žvejai pagavo labai didelę keistai atrodančią žuvį – koelakantą (10 nuotr.). Ši primityvi žuvis su savotiškais skilties formos pelekais buvo gerai žinoma fosilijos pavidalu ir buvo rasta sluoksniuose nuo devono iki kreidos, tačiau buvo laikoma išnykusia prieš prasidedant kainozojui. Gyvojo koelakanto atradimas šios rūšies istoriją pratęsė dar 70 milijonų metų. Šios žuvys – artimos devono skilčių pelekų žuvų, iš kurių išsivystė varliagyviai, giminaičiai, kaip minėjome aukščiau – taip pat sudaro grandį žmonių protėvių grandinėje.
10 nuotrauka. Koelakantas, „gyva fosilija“. Egzempliorius pagautas 1966 kovą
Kita „gyva fosilija“ yra sekvojų rūšis Metasekvoja (11 nuotrauka), kuri iki 1941 m. buvo manoma, kad ji išnyko vidurinio kainozojaus laikotarpiu. Tačiau 1941 m. jis buvo atidarytas viename iš vidaus Kinijos regionų. Dabar šie medžiai, giminingi mums gerai pažįstamoms sekvojoms, auginami iš kitose šalyse iš Kinijos atvežtų sėklų.
Embrionų panašumas. Kiti evoliucijos įrodymai buvo gauti tiriant embrionus. Įvairių rūšių stuburinių gyvūnų besivystantys embrionai ankstyvosiose vystymosi stadijose yra labai panašūs vienas į kitą, tačiau toliau vystantis jie praranda šį panašumą. Kuo artimesnis ryšys tarp gyvūnų rūšių (kaip, pavyzdžiui, tarp žmonių ir beždžionių), tuo ilgiau išlieka panašumas tarp jų besivystančių embrionų.
Ypač atkreiptinas dėmesys į identiškus žiaunų plyšius, kurie matomi ankstyvose įvairių rūšių gyvūnų vystymosi stadijose. Tačiau šie skirtumai keičiasi įvairiuose gyvūnuose, kai jie vystosi. Žuvyse žiaunų plyšiai ir su jais susiję organai sudaro įtaisą kvėpuoti žiaunomis. Tačiau skirtingai kvėpuojantiems paukščiams ir žinduoliams kvėpuoti nereikia žiaunų plyšių. Jie virto organais, kurių pagalba gyvūnai skleidžia ar girdi garsus. Pavyzdžiui, žmonėms dalis ausies ir gerklės išsivystė iš embrioninių žiaunų plyšių. Tai suteikia gana tvirtų įrodymų, kad žmonės ir kiti oru kvėpuojantys stuburiniai gyvūnai išlaikė embrioninius bruožus, paveldėtus iš tolimų žiaunomis kvėpuojančių protėvių, gyvenusių mažiausiai prieš 360 mln.
Skeleto panašumai. Jei palygintume senovės ir šiuolaikinių sausumos stuburinių skeletus (31 pav.), jie rodo maždaug tą patį, ką ir embrionai. Skeletai sudaryti iš panašaus skaičiaus kaulų, išdėstytų maždaug ta pačia tvarka. Skirtingų gyvūnų skiriasi tik atskirų kaulų dydžiai ir jų santykinės proporcijos. Šis panašumas, taip nuolat matomas, gali reikšti tik vieną dalyką: šiuolaikinių sausumos stuburinių skeletas iš esmės yra labai senamadiškas dizainas. Nors laikui bėgant atskiros jo dalys pailgėjo ar trumpėjo, didėjo ar mažėjo, tačiau visumoje ji niekada nebuvo pakeista kažkuo visiškai nauju. Jis buvo tik nuolat, o paskui labai lėtai transformuojamas per daugybę, bet labai mažų pokyčių. Tai dar vienas nepaneigiamas įrodymas, kad šiuolaikiniai aukštesni gyvūnai išsivystė iš savo tolimų protėvių, daug ką iš jų paveldėję.
Tai dar aiškiau matyti, jei detaliau pažvelgsime į kai kurias skeleto dalis, pavyzdžiui, priekinę galūnę (32 pav.). Visų stuburinių gyvūnų priekinės galūnės iš esmės turi tą pačią struktūrą, tačiau kiekvienos rūšies gyvūnams ji pasikeitė taip, kad būtų kuo patogiau judėti tam tikromis aplinkos sąlygomis – ore (paukščiai), jūroje (banginiai), didžiulėse žolėtose lygumose (arkliai) ir miške (katės). Taigi, kaip netrukus pamatysime, aplinka palieka pėdsaką griaučiuose.
Vestigialiniai organai. Daugelio gyvūnų organizmų kaulai ir minkštosios kūnų dalys sudaro organus, kurie neatlieka akivaizdžių funkcijų, tačiau yra panašūs į kitų gyvų ar išnykusių organizmų organus, kuriuose šie organai atliko aiškiai apibrėžtas funkcijas. Tiems gyvūnams, kuriems šie organai yra nenaudingi, jie vadinami liekanaisiais, nes tai yra jų protėvių prisitaikymo liekanos - užuomazgos. Vien žmogaus organizme yra daugiau nei 150 tokių organų; geriausiai žinomas iš jų yra apendiksas, akloji žarna, kuri gali uždegti ir daugeliu atvejų turi būti pašalinta chirurginiu būdu. Tačiau kai kuriems mažiau išsivysčiusiems gyvūnams atitinkamas organas veikia kaip naudinga virškinimo trakto dalis. Mažiau žinomas organas yra uodegikaulis. Jis susideda iš septynių slankstelių su atitinkamais raumenimis ir nervais ir yra stuburo apačioje. Tai pradinė struktūra, kuri labiau išsivysčiusi forma sudaro daugumos gyvūnų uodegą. Šiuolaikiniams žirgams jokios funkcijos neturintis šeivikaulis yra pirštų likutis, kurį kadaise naudojo žirgo protėviai, turėję tris atraminius pirštus. Banginiai ir kai kurios gyvatės turi išlikusius kaulus, atitinkančius keturkojų užpakalines galūnes. Kai kurie neskraidantys paukščiai, pavyzdžiui, stručiai, turi mažus sparnus – sparnų liekanas, kurias kiti paukščiai naudoja skraidyti. Tai yra keli pavyzdžiai, kuriuos atrinkome iš daugybės liekanų organų, kurių egzistavimą galima paaiškinti tik tuo, kad evoliucijos eigoje jie tapo nereikšmingais.
Gyvūnų ir augalų prijaukinimas. Dėl kryptingo veisimo ilgą laiką - nuo kelerių metų iki kelių tūkstančių metų - žmogus sugebėjo sukurti daugybę atskirų augalų ir gyvūnų rūšių veislių. Garsiausias pavyzdys yra daugybė šunų veislių, kurios, matyt, buvo sukurtos iš vienos originalios rūšies, panašios į vilką. Šunų veislės yra labai įvairios savo dydžiu, kūno formomis ir tinkamumu specialioms reikmėms, nors visos jos priklauso tai pačiai rūšiai. Šie dirbtinai sukurti pokyčiai rodo galimybę paveldėti žmogaus pasirinktus bruožus ir leidžia manyti, kad panašus pokyčių procesas vyko per ilgą organizmų istoriją.
Evoliucijos procesas
Apžvelgę įtikinamiausius įvykusios evoliucijos įrodymus, galime pereiti prie paties proceso nagrinėjimo, kuriame išskiriami trys aspektai. Pirmasis yra molekulės, kurios gali kopijuoti save ir perduoti informaciją užkoduota forma. Antrasis – pokyčiai, atsirandantys atskiruose organizmuose ir gali būti paveldimi. Trečia – aplinka ir jos įtaka populiacijų sudėčiai. Jei atidžiai apsvarstysite šiuos tris aspektus, nebus sunku tiksliai suprasti, kaip įvyko ir vyksta evoliucija, užfiksuota fosilijose.
DNR molekules. Bet kuriame organizme kiekvienoje ląstelėje, turinčioje branduolį, yra tam tikras kiekis labai svarbios medžiagos, vadinamos dezoksiribonukleino rūgštimi (sutrumpintai DNR). DNR molekulė yra neįprastai didelė vienai molekulei, tačiau norint padaryti normalaus dydžio jos nuotrauką, ją reikia padidinti šimtus tūkstančių kartų. Elektroninio mikroskopo nuotrauka rodo, kad ji yra dviejų susipynusių sraigtų formos (12 nuotrauka). Didelė spiralinė DNR molekulė turi puikų gebėjimą daugintis. Jį galima padalyti į dvi visiškai lygias dalis, kurių kiekvienoje yra pusė spiralės. Tada kiekviena pusė gali užpildyti trūkstamą dalį, vėl įgaudama spiralės išvaizdą. Rezultatas yra padvigubėjimas – dvi išbaigtos spiralės vietoj buvusios anksčiau. Manoma, kad toks padvigubėjimas yra įmanomas, nes kiekviena originalios spiralės dalis susideda iš keturių cheminių komponentų, kurie gali būti išdėstyti skirtinga tvarka. Kaip ir Morzės abėcėlės taškai ir brūkšniai, ilgą laiką naudojami telegramoms perduoti, cheminių komponentų išdėstymo tvarka sudaro genetinį kodą, kuriame yra informacija arba „instrukcijos“, pagal kurias turėtų būti sukonstruota antroji spiralės pusė. Taip užkoduotas pranešimas yra savotiškas piešinys. Jis nustato, kokie cheminiai elementai turi būti naudojami, taip pat kokia tvarka jie turi būti išdėstyti. Tvarka gamina cheminius junginius, kurių reikia ląstelei ar ląstelių grupei vystytis ir funkcionuoti. Žinoma, šie cheminiai komponentai, skirti kurti ląsteles, gaunami iš organizmo įsisavinamo ir perdirbamo maisto, o maisto kiekis turi būti gana didelis.
Taip individualus organizmas (specializuotų ląstelių rinkinys) auga visą savo gyvenimą dalijantis ir pertvarkydamas ląsteles pagal užkoduotas instrukcijas, esančias pačių ląstelių molekulėse. Ląstelėms dalijantis, instrukcijos taip pat atkuriamos, todėl bet kuri ląstelė, turinti branduolį, gauna savo kopiją ir gali ją nedelsiant panaudoti. Tokiu būdu nustatomas ne tik ūgis, bet ir kiekvienas individualaus organizmo bruožas. Jei sunku įsivaizduoti tokią didelę detalę, verta prisiminti, kad DNR molekulė, kad ir kokia ji būtų didelė, žmogaus požiūriu vis tiek yra labai maža. Jo skersmuo yra apie 0,0000008 centimetrų, o žmogaus kūne gali būti beveik nesuskaičiuojamas kiekis tokių molekulių. Procesų, kurie vienu metu vyksta tokiame dideliame mieste kaip, pavyzdžiui, Niujorkas, kuriame gyvena aštuoni milijonai gyventojų, sudėtingumas nėra labai didelis, palyginti su DNR molekulių ir kitų komponentų formavimosi, judėjimo ir naikinimo procesų sudėtingumu. vieno šio miesto gyventojo kūnas.
Apibendrinant galima teigti, kad DNR molekulės su jose įrašyta informacija ir gebėjimas daugintis lemia pagrindinį ląstelių, sudarančių kūną, augimo ir veikimo planą, taigi ir visas pagrindines DNR ypatybes ir savybes. organizmas. Turime pažvelgti į tai, kaip užkoduota informacija, taigi ir organizmo savybės, perduodamos iš kartos į kartą, nes ši informacija yra paveldimumo pagrindas.
Paveldimumas ir kintamumas. Genetinio kodo nulemtos formos ir elgesio ypatybės perduodamos iš tėvų palikuonims, tačiau šiame procese jas bent kiek pakeičia lytinio dauginimosi procese dalyvaujančių ląstelių struktūra. Bet kurios organizmo rūšies individo, kuris dauginasi lytiškai (tai apima beveik visus gyvūnus ir augalus), lytinėse ląstelėse yra ilgų, į siūlą panašių chromosomų, kurių kiekvienoje savo ruožtu yra daug genų, vienetų, kontroliuojančių paveldimumą. Genas yra DNR molekulės dalis, dalis, kurios struktūroje yra informacijos, reikalingos tam tikram organizmui daugintis, įrašas – jo forma, dydis, fiziologija ir elgsena.
O kai vyriškos lyties spermos ląstelė susijungia su moterišku kiaušiniu, susidaro nauja sudėtinga ląstelė, kurioje yra abiejų tėvų chromosomų derinys. Apvaisinta ląstelė pradeda dalytis. Su šiuo padalijimu tiksliai atkuriamas naujas chromosomų derinys. Kodas, kurį turi ši sudėtinga ląstelė, žinoma, skiriasi nuo bet kurio iš tėvų kodo. Atsižvelgiant į tai, naujas asmuo gali turėti savo tėvų bruožus beveik bet kokiame derinyje. Apskaičiuota, kad kombinacijų, kurias chromosomos gali susidaryti viename žmogaus organizme, skaičius yra 2100°. Tai beveik neįtikėtinai didelis skaičius. Kadangi galimas kombinacijų skaičius yra toks didelis, negali būti dviejų visiškai vienodų asmenų. Kiekvienas iš jų gauna genus iš abiejų tėvų, ir šie genai sudaro unikalų derinį. Šiame derinyje yra unikalus užkoduotos informacijos ir nurodymų rinkinys, pagal kurį vystosi individualūs organizmo bruožai, kuriuos tam tikru mastu paveldi kitos kartos.
Reikšmingas to rezultatas yra kintamumas. Kadangi kiekvienas kiekvienos kartos individas tam tikru mastu skiriasi nuo savo tėvų, kintamumas nuolat pasireiškia daugybe mažų, nepastebimų pokyčių, kurie gali būti paveldimi.
Natūrali atranka. Šiame etape veikia aplinkos įtaka. Kiekvienas kiekvienos kartos organizmas gimsta su tam tikrų aplinkos sąlygų pokyčių rinkiniu. Šis organizmas reaguoja į sąlygas prisitaikydamas prie jų, tačiau šio prisitaikymo mastas iš dalies priklausys nuo paveldimų pokyčių. Kai kurie didelės populiacijos asmenys bus labiau pritaikyti savo aplinkai nei kiti vien todėl, kad vienas ar keli jiems būdingi bruožai suteikė jiems nedidelį pranašumą toje aplinkoje. Todėl statistiškai viena individų grupė turės šiek tiek didesnę galimybę išgyventi ir daugintis nei kiti. Kadangi pokyčiai gali būti paveldimi, naujoji karta turės šiek tiek daugiau asmenų su palankiais pokyčiais. Jei sąlygos nesikeis, tai „palankios“ nuosavybės įsigijimas visiems gyventojams bus tik laiko, nors gal ir gana ilgo laiko klausimas.
Tai tokia svarbi problema ir taip dažnai neteisingai suprantama, kad prie jos grįšime dar kartą. Bet kurioje populiacijoje pokyčiai vyksta kiekvienoje kartoje. Iš šių nuolat atsirandančių pokyčių rinkinių aplinkos sąlygos linkusios atrinkti geriausias (tai yra, tinkamiausias sąlygoms). Rezultatas yra toks, kad populiacijos individai sąmoningai bando prisitaikyti. Tačiau niekas negali būti toliau nuo tiesos. Šis prisitaikymo procesas yra ne kas kita, kaip adaptacinių reakcijų serija. Evoliucija neturi programos, bet tikslumas, kuriuo prisitaikantys organizmai reaguoja į aplinkos poreikius, yra tarsi stebuklas.
Paprastą, bet kartu ir aiškų šio proceso pavyzdį pateikia pastarųjų laikų drugių evoliucijos Anglijoje istorija. Jei palygintume šiuo metu atliktų stebėjimų ir skaičiavimų duomenis su 1850 m., paaiškėtų, kad Anglijoje savo išvaizdą pakeitė apie 60 drugelių rūšių. Per šį laikotarpį dėl pramonės plėtros pastatai ir net medžiai apaugo suodžiais. 1850 m. mažiau nei 10% drugelių populiacijos buvo tamsios spalvos, tačiau dabar daugiau nei 90% yra tamsios spalvos. Pradinis spalvų santykis buvo kintamumo rezultatas. Tačiau kadangi tamsiame fone šviesi spalva buvo labiau pastebima, paukščiai lengviau rasdavo ir išnaikindavo šviesius drugelius, mažiau jų išgyvendavo ir daugindavosi. Drugeliams svarbus aplinkos veiksnys buvo vabzdžiaėdžių paukščių buvimas. Patys drugeliai sąmoningai neprisitaikė prie tamsesnės aplinkos spalvos; jie pasirodė jai pritaikyti dėl paukščių veiklos.
Išgyvenimas veikiant aplinkai ir per paveldimumo mechanizmą lemia ateities kartų išvaizdą ir vadinamas natūralia atranka. Tai rūšiavimo ir maišymo procesas. Nors natūrali atranka veikia organizmų sferoje, savo rezultatais ji panaši į atranką neorganiniame pasaulyje, rūšiavimą ir maišymą, kurį sukelia kiti gamtiniai procesai, sukuriantys žemės plutą. Giliai po Žemės paviršiumi tam tikri mineralai yra „atrenkami“ dėl gana žemos lydymosi temperatūros, o jų lydalas juda aukštyn. Paviršiuje mineralai „atrenkami“ pagal atsparumą cheminiams skilimo procesams, pašalinami nestabilūs jų komponentai. Iš tiesų, natūrali atranka yra labiau suprantama, jei į ją žiūrime kaip į vieną iš daugelio sudėtingų natūralių procesų, vykstančių Žemėje.
Natūralios atrankos metu kaita iš vienos kartos į kitą gali būti nedidelė, tačiau, kaip ir raižant Kolorado Didįjį kanjoną arba rūšiuojant daleles, susidarančias dėl granito oro, bendras poveikis gali būti didžiulis. Kaip minėjome ankstesniuose skyriuose, Žemės paviršiuje nuolat vyksta geologiniai pokyčiai, dėl kurių keičiasi gamtinės sąlygos. Pastarieji savo ruožtu daro įtaką augalams ir gyvūnams, sukeldami prisitaikymą.
Turime atsiminti, kad tokie pokyčiai nevyksta sąmoningai ar tikslingai. Jie veikia automatiškai, šiek tiek pakeisdami kiekvieno individo išgyvenimo tikimybę populiacijoje. Kiekvienas individas, turintis jam būdingų savybių rinkinį, susiduria su aplinkos reikalavimais. Vieni individai išgyvena, kiti išnaikinami, ir kiekviena nauja karta šiek tiek geriau prisitaiko prie aplinkos sąlygų nei buvo jos tėvai.
Visur pasaulyje stebime augalus ir gyvūnus, kurie prisitaikymo proceso metu įgavo tam tikro tipo aplinkai tinkamiausią struktūrą ir savybes. Baltasis lokys, turintis storą riebalais išklotą odą ir puikiai plaukiantis, puikiai prisitaikęs gyventi ant poliarinio ledo. Ilgakojis kupranugaris, gebantis sulaikyti vandenį organizme, yra prisitaikęs gyventi didžiulėse žemynų vietose, kurioms būdingas nedidelis vandens kiekis ir reta augmenija. Kiti organizmai prisitaikė prie gyvenimo atogrąžų miškuose, ore virš didžiulių vandenynų, urvų tvenkiniuose ir daugelyje kitų aplinkų. Kiekvienas iš šių pritaikymų buvo natūralios atrankos vadovaujamos evoliucijos rezultatas. Jei atidžiai tyrinėsime fosilijas, galime daryti išvadą, kad didžiąją istorijos dalį organizmai prisitaikė prie tos pačios rūšies natūralios aplinkos, kuri egzistuoja šiandien. Tačiau šie organizmai pakeitė savo erdvinį pasiskirstymą dėl geologinių pokyčių, kurie paveikė ir žemynų, ir vandenynų paviršių. Toks organizmų prisitaikymas praeityje buvo dar viena aktualizmo principo pasekmė.
Mutacijos. Yra ir kitas paveldimų pokyčių tipas. Tai padidina gyvų organizmų įvairovę, tarp kurių atranka vyksta veikiant aplinkos sąlygoms. Tai yra mutacijos. Jie atsiranda vieno individo kiaušinėlyje arba spermoje ir gali būti paveldimi palikuonių. Mutacijos apima kodavimo mechanizmo pakeitimą DNR molekulėje, todėl tam tikras naujos kartos individo genas skiriasi nuo atitinkamo bet kurio iš tėvų geno. Jie atsiranda netikėtai ir nenuspėjamai ir, būdami paveldimi, sukelia struktūros, bruožų ar savybių pokyčius, kurie atsiranda vėlesnėse kartose. Sąveikaujant su aplinka, šie pokyčiai palikuonyje fiksuojami, jei yra palankūs, arba „išardomi“, jei nepalankūs. Cheminis mutacijų pagrindas dar nėra išsamiai ištirtas, tačiau galima daryti prielaidą, kad šie pokyčiai turėjo didelės įtakos organizmų evoliucinių pokyčių krypčiai.
Diskusija
Evoliucija iš esmės susijusi su prisitaikymu – prisitaikymu prie aplinkos. Pokyčiai vyksta nuolat – jie arba turi mutacijų pobūdį, arba atsiranda dėl naujų savybių derinių, atsirandančių kitose kartose. Jie tiekia žaliavą, kurią naudojant veikia natūrali atranka. Tuo pačiu metu išbandomi visų rūšių nauji įrenginiai, o tie, kurie tam tikromis sąlygomis pasirodė „sėkmingi“, išlaikomi ateityje, o nesėkmingi palaipsniui pašalinami.
Kai Čarlzas Darvinas 1859 m. pirmą kartą aprašė natūralią atranką, jis šį procesą vertino kaip organizmo tinkamumą gyventi tam tikroje aplinkoje, konkurenciją tarp individų, kai kurių grupių sėkmę ir mažiau tinkamų žmonių išnykimą.
Geologijos istorijoje organizmų grupių sėkmė priklauso nuo dviejų veiksnių: 1) gebėjimo efektyviai daugintis ir 2) gebėjimo užimti ir išlaikyti teritoriją konkurencijos sąlygomis. Dinozaurų, žydinčių augalų ar ledynmečio mamutų istorijoje nė vienas iš šių klausimų neturėjo nieko bendra su morale. Moralė yra žmogaus samprata ir ji įsigalioja tik vėlesniuose žmonijos istorijos etapuose.
Reikėtų pridurti, kad fosilijų įrašų tyrimas neleidžia mums nustatyti jokio bendro evoliucijos tikslo. Nebuvo įrodyta, kad evoliucija laikėsi kokios nors konkrečios krypties ir siekė konkretaus tikslo. Kitaip tariant, evoliucija, matyt, neturi programos. Akivaizdu, kad jis taip pat nesilaiko tiesios linijos. Jos keliai dažnai persipina (kaip matėme 30 pav.) ir nukrypsta nuo tiesioginės krypties, tačiau niekada tiksliai nesikartoja. Šį vystymosi kelią apibrėžiame kaip tikimybinį, atsirandantį dėl nuolatinių gyvų organizmų reakcijų į naujas galimybes, atsirandančias pasikeitus aplinkai.
Kiek laiko prireikė, kol evoliucijos procesas sukūrė didžiulę augalų ir gyvūnų įvairovę – daugiau nei milijoną rūšių – šiandien? Šio proceso pradžioje, kaip pažymėjome septintame skyriuje, pamažu atsirado pirmieji vienaląsčiai organizmai. Tai buvo daugiau nei prieš 3 milijardus metų. Arčiau mūsų laikų organinis pasaulis iš esmės pasiekė savo modernią būklę plioceno pabaigoje, galbūt prieš 2–3 milijonus metų. Dauguma evoliucinių procesų vyko tarp šių dviejų momentų. Nieko, kas tyrė šį procesą, nenustebins, kad organizmų vystymasis galėjo pasiekti dabartinį tinkamumo ir įvairovės laipsnį per šiek tiek daugiau nei 3 milijardus metų. Mokslininkai mano, kad šio laiko pakako. Iš tiesų, jei geologiniai procesai, lėmę buveinių pokyčius, būtų įvykę greičiau, gali būti, kad tokį pat evoliucinio išsivystymo laipsnį, kokį matome dabar, būtų buvę galima pasiekti per trumpesnį laiką.
Evoliucinių pokyčių greitis, žinoma, labai skyrėsi priklausomai nuo laiko ir vietos, buvo nevienodas skirtingų tipų organizmuose ir priklausė, kaip ir dabar, nuo aplinkos pokyčių greičio ir erdvinio pasiskirstymo. Pavyzdžiui, fosilijų įrašai rodo, kad per 63 milijonus metų geologinio laiko, kainozojaus eros, bestuburiai jūrų organizmai evoliucionavo lėtai ir mažai keitėsi, o dauguma sausumos gyvūnų vystėsi daug greičiau ir labai pasikeitė. Šis skirtumas atspindi aplinkos pokyčių greičio skirtumus. Natūrali padėtis sausumoje greitai reagavo į pakilimus, kalnų statybą, temperatūros ir kritulių pokyčius, o natūralios sąlygos jūroje išliko gana stabilios. Ir vis dėlto, žiūrint iš žmogaus kalendoriaus, bet koks evoliucijos tempas atrodo nedidelis. Per tariamą 10 000 metų laikotarpį, per kurį šunys ir gyvuliai buvo prijaukinti ir dirbtinai atrinkti, naujų rūšių neatsirado. Dirbtiniai pokyčiai lėmė ne ką kita, kaip vienos rūšies variacijų atsiradimą.
Turime pabrėžti šį pagrindinį principą. Kol aplinkos sąlygos išlieka stabilios, organizmų populiacija taip pat išlieka stabili, o evoliuciniai pokyčiai nesikeičia. Kai aplinka pradeda keistis ir taip tampa nestabili, nestabilūs tampa ir joje gyvenantys organizmai. Taigi aplinka sukuria prielaidas išbandyti nuolat atsirandančius biologinius „išradimus“. Kai atseksime gyvų organizmų, atkurtų iš iškastinių liekanų, istoriją, pamatysime daug tokių „išradimų“ pavyzdžių; kai kurie iš jų buvo sėkmingi, o kiti, neatlaikę išbandymų, dingo nuo Žemės paviršiaus.
Šiuolaikiniam žmogui pamoka turėtų pasitarnauti glaudus organizmų ryšys su aplinka, jų jautrumas aplinkos pokyčiams, aiškiai matomas senovės sluoksniuose rastose fosilijose. Teritorijose, kuriose pramonė yra labai išvystyta, kartais staiga pasikeičia gyvenimo sąlygos. Kai kurie iš šių pokyčių yra labiau pastebimi ir nepalankesni organizmams (bent jau kai kuriems) nei pokyčiai dėl klimato svyravimų ar kitų natūralių procesų. Galima tikėtis, kad abiejų rūšių pokyčiai sukels atitinkamą atsaką (adaptaciją arba laipsnišką išnykimą) šių sričių biosferoje. Galimų to pasekmių neturėtų nuvertinti žmogus – vienintelė rūšis, kuri sukelia pokyčius ir gali juos kontroliuoti, atsižvelgdama į galutinius rezultatus – palankius ar pražūtingus Žemės gyvūnams ir augalams.
Literatūra
Blum H. F., 1951. Laiko rodyklė ir evoliucija: Princeton University Press.
De Beer G. R., 1964. Evoliucijos atlasas: Thomas Nelson 8c Sons Ltd., Lodnon.
Dobžanskis Teodosijus. 1950. Genetinis evoliucijos pagrindas: "Scientific American", 1950 m. sausis, p. 2-11.
Mood in R. A., 1962, Įvadas į evoliuciją: 3d leidimas, Harper 8c Row, Inc., Niujorkas.
Smithas H. W.. 1961, Nuo žuvies iki filosofo: Gamtos istorijos biblioteka. Inkaro knygos. Doubleday 8cCo., Garden City, Niujorkas. (Minkštais viršeliais.)
Stebbins G. L.. 1966, Organinės evoliucijos procesai: Prentice-Hall, Englewood Cliffs. N.J.
Volpe E. P., 1967. Evoliucijos supratimas: W. C. Brown Co., Dubuque. la. (Minkštais viršeliais.).
Janofskis Charlesas. 1967, Genų struktūra ir baltymų struktūra: "Scientific American", v. 216, p. 80-94.
Straipsnyje mes išsamiai apsvarstysime evoliucijos tipus, taip pat kalbėsime apie šį procesą apskritai, bandydami visapusiškai suprasti temą. Sužinosime, kaip atsirado evoliucijos doktrina, kokios idėjos jai atstovauja ir kokį vaidmenį joje atlieka rūšys.
Įvadas į temą
Organinio pasaulio evoliucija yra gana sudėtingas ir ilgas procesas, kuris vienu metu vyksta skirtinguose gyvosios medžiagos organizavimo lygiuose. Tuo pačiu metu ji visada paliečia daugybę sričių. Taip atsitiko, kad gyvosios gamtos vystymasis vyksta iš žemesnių formų į aukštesnes. Viskas, kas paprasta, laikui bėgant tampa sudėtingesnė ir įgauna įdomesnę formą. Tam tikrose organizmų grupėse vystosi prisitaikymo įgūdžiai, leidžiantys gyvoms būtybėms geriau egzistuoti konkrečiomis sąlygomis. Pavyzdžiui, kai kuriems vandens gyvūnams tarp pirštų atsirado membranos.
Trys kryptys
Prieš kalbėdami apie evoliucijos tipus, panagrinėkime tris pagrindines kryptis, kurias išryškino įtakingi Rusijos mokslininkai I. Šmalhauzenas ir A. Severtsovas. Jų nuomone, yra aromorfozė, idioadaptacija ir degeneracija.
Aromorfozė
Aromorfozė arba arogenezė yra rimtas evoliucinis pokytis, paprastai sukeliantis kai kurių organizmų struktūros ir funkcijų komplikaciją. Šis procesas leidžia iš esmės pakeisti kai kuriuos gyvenimo aspektus, pavyzdžiui, buveines. Aromorfozė taip pat padeda padidinti konkrečių organizmų konkurencingumą išgyventi aplinkoje. Pagrindinė aromorfozių esmė – naujų prisitaikymo zonų užkariavimas. Štai kodėl tokie procesai vyksta gana retai, bet jei ir įvyksta, jie yra esminio pobūdžio ir įtakoja visą tolesnę raidą.
Šiuo atveju būtina suprasti tokią sąvoką kaip adaptacijos lygis. Tai specifinė buveinių zona su būdingomis klimato ir aplinkos sąlygomis, būdingomis tam tikrai organizmų grupei. Pavyzdžiui, paukščiams prisitaikymo zona yra oro erdvė, kuri apsaugo juos nuo plėšrūnų ir leidžia išmokti naujų medžioklės būdų. Be to, judėjimas ore leidžia įveikti dideles kliūtis ir vykdyti tolimas migracijas. Štai kodėl skrydis pagrįstai laikomas svarbia evoliucine aromorfoze.
Ryškiausios aromorfozės gamtoje yra daugialąsteliškumas ir seksualinis dauginimosi būdas. Dėka daugialąsčių, prasidėjo beveik visų organizmų anatomijos ir morfologijos komplikavimo procesas. Lytinio dauginimosi dėka žymiai išsiplėtė adaptaciniai gebėjimai.
Gyvūnams tokie procesai padėjo sukurti efektyvesnius mitybos būdus ir pagerinti medžiagų apykaitą. Tuo pačiu metu reikšmingiausia aromorfozė gyvūnų pasaulyje yra laikoma šiltakrauju, dėl kurios išgyvenamumas skirtingomis sąlygomis labai padidėjo.
Augaluose panašūs procesai pasireiškia bendros ir laidžios sistemos, jungiančios visas jų dalis į vieną visumą, atsiradimu. Tai padidina apdulkinimo efektyvumą.
Bakterijoms aromorfozė yra autotrofinis mitybos būdas, kurio dėka jos sugebėjo užkariauti naują adaptacijos zoną, kuriai gali trūkti ekologiškų maisto šaltinių, tačiau bakterijos ten išliks.
Idiominis prisitaikymas
Be šio proceso neįmanoma įsivaizduoti biologinių rūšių evoliucijos. Tai apima specifinį prisitaikymą prie konkrečių aplinkos sąlygų. Norėdami geriau suprasti, kas yra šis procesas, šiek tiek pagalvokime. Idioadaptacija – tai nedideli pokyčiai, kurie žymiai pagerina organizmų gyvenimą, bet nepakelia jų į naują organizavimo lygį. Panagrinėkime šią informaciją naudodami paukščius kaip pavyzdį. Sparnas yra aromorfozės proceso pasekmė, tačiau sparnų forma ir skrydžio būdai yra idioadaptacijos, kurios nekeičia paukščių anatominės sandaros, bet kartu yra atsakingos už jų išlikimą tam tikroje aplinkoje. Tokie procesai taip pat apima gyvūnų dažymą. Kadangi jie reikšmingai veikia tik organizmų grupę, jie laikomi rūšių ir porūšių savybėmis.
Degeneracija arba katagenezė
Makro ir mikroevoliucija
Dabar pereikime tiesiai prie mūsų straipsnio temos. Kokie yra šio proceso tipai? Tai yra mikro ir makro evoliucija. Pakalbėkime apie juos išsamiau. Makroevoliucija – tai didžiausių sisteminių vienetų formavimosi procesas: rūšių, naujų šeimų ir pan. Pagrindinės makroevoliucijos varomosios jėgos glūdi mikroevoliucijoje.
Pirma, tai yra paveldimumas, natūrali atranka, kintamumas ir reprodukcinė izoliacija. Skirtingas pobūdis būdingas mikro ir makro evoliucijai. Tuo pačiu metu šios sąvokos, apie kurias dabar kalbame, sulaukė daug skirtingų interpretacijų, tačiau galutinis supratimas dar nepasiektas. Viena populiariausių – makroevoliucija – tai sisteminio pobūdžio pokytis, nereikalaujantis daug laiko.
Tačiau kai reikia išmokti šio proceso, tai užima daug laiko. Be to, makroevoliucija yra globalaus pobūdžio, todėl labai sunku įvaldyti visą jos įvairovę. Svarbus šios srities tyrimo metodas yra kompiuterinis modeliavimas, kuris ypač aktyviai pradėjo vystytis devintajame dešimtmetyje.
Evoliucijos įrodymų tipai
Dabar pakalbėkime apie tai, kokie yra makroevoliucijos įrodymai. Pirma, tai yra lyginamoji anatominė išvadų sistema, pagrįsta tuo, kad visi gyvūnai turi vieno tipo struktūrą. Tai rodo, kad mes visi turime bendrą kilmę. Čia daug dėmesio skiriama homologiniams organams, taip pat atavizmams. Žmogaus atavizmas yra uodegos, kelių spenelių ir ištisinių plaukų išvaizda. Svarbus makroevoliucijos įrodymas yra žmonėms nebereikalingų ir palaipsniui nykstančių liekanų organų buvimas. Užuomazgos yra apendiksas, plaukai ir trečiojo voko liekanos.
Dabar apsvarstykite embriologinius įrodymus, kad visi stuburiniai gyvūnai turi panašius embrionus ankstyvose vystymosi stadijose. Žinoma, laikui bėgant šis panašumas tampa vis mažiau pastebimas, nes ima vyrauti būdingi tam tikrai rūšiai būdingi bruožai.
Paleontologinis rūšių evoliucijos proceso įrodymas slypi tame, kad kai kurių organizmų liekanos gali būti panaudotos kitų išnykusių būtybių pereinamųjų formų tyrimams. Dėl iškastinių liekanų mokslininkai gali sužinoti, kad egzistavo pereinamosios formos. Pavyzdžiui, tokia gyvybės forma egzistavo tarp roplių ir paukščių. Be to, paleontologijos dėka mokslininkai sugebėjo sukurti filogenetines serijas, kuriose galima aiškiai atsekti evoliucijos procese besivystančių rūšių seką.
Biocheminiai įrodymai pagrįsti tuo, kad visi gyvi organizmai žemėje turi vienodą cheminę sudėtį ir genetinį kodą, į ką taip pat reikėtų atkreipti dėmesį. Be to, visi esame panašūs energijos ir plastiko metabolizmu, taip pat kai kurių procesų fermentine prigimtimi.
Biogeografiniai įrodymai pagrįsti tuo, kad evoliucijos procesą puikiai atspindi gyvūnų ir augalų pasiskirstymo Žemės paviršiuje pobūdis. Taigi mokslininkai sąlyginai padalino planetą į 6 geografines zonas. Detaliau jų čia nenagrinėsime, tačiau pastebėsime, kad tarp žemynų ir giminingų gyvų organizmų rūšių yra labai glaudus ryšys.
Per makroevoliuciją galime suprasti, kad visos rūšys išsivystė iš anksčiau gyvų organizmų. Tai atskleidžia paties kūrimo proceso esmę.
Transformacijos intraspecifiniame lygmenyje
Mikroevoliucija reiškia nedidelius alelių pokyčius populiacijoje per kelias kartas. Taip pat galime pasakyti, kad šios transformacijos vyksta intraspecifiniame lygmenyje. Priežastys slypi mutacijų procesuose, dirbtinėje ir natūralioje dreifoje bei genų pernešime. Visi šie pokyčiai lemia specifiką.
Išnagrinėjome pagrindinius evoliucijos tipus, tačiau dar nežinome, kad mikroevoliucija skirstoma į kai kurias šakas. Pirma, tai yra populiacijos genetika, kurios dėka atliekami matematiniai skaičiavimai, reikalingi daugeliui procesų tirti. Antra, tai aplinkos genetika, leidžianti stebėti vystymosi procesus realybėje. Šie 2 evoliucijos tipai (mikro ir makro) yra labai svarbūs ir įneša tam tikrą indėlį į vystymosi procesus kaip visumą. Verta paminėti, kad jie dažnai kontrastuojami vienas su kitu.
Šiuolaikinių rūšių evoliucija
Pirmiausia atkreipkime dėmesį, kad tai yra nuolatinis procesas. Kitaip tariant, jis niekada nesustoja. Visi gyvi organizmai vystosi skirtingu greičiu. Tačiau bėda ta, kad kai kurie gyvūnai gyvena labai ilgai, todėl pastebėti pokyčius labai sunku. Turi praeiti šimtai ar net tūkstančiai metų, kol juos bus galima atsekti.
Šiuolaikiniame pasaulyje vyksta aktyvi Afrikos dramblių evoliucija. Tiesa, su žmogaus pagalba. Taigi šių gyvūnų ilties ilgis greitai sumažėja. Faktas yra tas, kad medžiotojai visada medžiojo dramblius, kurie turėjo masyvias iltis. Tuo pačiu metu jie daug mažiau domėjosi kitais asmenimis. Taigi padidėjo jų šansai išgyventi ir perduoti savo genus kitoms kartoms. Štai kodėl per kelis dešimtmečius buvo stebimas laipsniškas ilčių ilgio mažėjimas.
Labai svarbu suprasti, kad išorinių ženklų nebuvimas nereiškia evoliucijos proceso pabaigos. Pavyzdžiui, labai dažnai skirtingi tyrinėtojai klysta dėl skilties pelekų žuvies koelakanto. Yra nuomonė, kad ji nesivysto milijonus metų, tačiau tai netiesa. Pridurkime, kad šiandien koelakantas yra vienintelis gyvas koelakantų eilės atstovas. Jei palyginsite pirmuosius šios rūšies atstovus ir šiuolaikinius individus, galite rasti daug reikšmingų skirtumų. Vienintelis panašumas yra išoriniuose ženkluose. Štai kodėl labai svarbu į evoliuciją žvelgti visapusiškai, o ne vertinti ją vien pagal išorinius požymius. Įdomu tai, kad šiuolaikinis koelakantas turi daugiau panašumų su silke nei su savo protėviu koelakantu.
Veiksniai
Kaip žinome, rūšys atsirado evoliucijos metu, tačiau kokie veiksniai prie to prisidėjo? Pirma, paveldimas kintamumas. Faktas yra tas, kad įvairios mutacijos ir nauji genų deriniai sukuria paveldimos įvairovės pagrindą. Pastaba: kuo aktyvesnis mutacijos procesas, tuo efektyvesnė bus natūrali atranka.
Antrasis veiksnys yra atsitiktinis savybių išsaugojimas. Norėdami suprasti šio reiškinio esmę, supraskime tokias sąvokas kaip genetinis dreifas ir populiacijos bangos. Pastarieji yra svyravimai, atsirandantys tam tikrais laikotarpiais ir turintys įtakos populiacijos dydžiui. Pavyzdžiui, kas ketverius metus atsiranda daug kiškių, o iškart po to jų skaičius smarkiai sumažėja. Bet kas yra genetinis dreifas? Tai reiškia bet kokių ženklų išsaugojimą arba išnykimą atsitiktine tvarka. Tai yra, jei dėl kokių nors įvykių populiacija labai sumažės, kai kurios savybės bus visiškai arba iš dalies išsaugotos chaotiškai.
Trečias veiksnys, kurį apsvarstysime, yra kova už būvį. Jo priežastis slypi tame, kad gimsta daug organizmų, tačiau tik kai kurie iš jų sugeba išgyventi. Be to, maisto ir teritorijos visiems neužteks. Apskritai kovos už būvį sampratą galima apibūdinti kaip ypatingą organizmo santykį su aplinka ir kitais individais. Yra keletas kovos formų. Jis gali būti intraspecifinis, kuris atsiranda tarp tos pačios rūšies individų. Antroji forma yra tarprūšinė, kai skirtingų rūšių atstovai kovoja dėl išlikimo. Trečioji forma – kova su aplinkos sąlygomis, kai gyvūnams reikia prie jų prisitaikyti arba žūva. Tuo pačiu metu kova tarp rūšių teisėtai laikoma žiauriausia.
Dabar žinome, kad rūšių vaidmuo evoliucijoje yra milžiniškas. Būtent nuo vieno atstovo gali prasidėti mutacija arba degeneracija. Tačiau evoliucijos procesas yra reguliuojamas savaime, nes veikia natūralios atrankos dėsnis. Taigi, jei nauji ženklai yra neveiksmingi, juos turintys asmenys anksčiau ar vėliau mirs.
Panagrinėkime dar vieną svarbią koncepciją, būdingą visiems vairavimo evoliucijos tipams. Tai yra izoliacija. Šis terminas reiškia tam tikrų skirtumų kaupimąsi tarp tos pačios populiacijos atstovų, kurie ilgą laiką buvo izoliuoti vienas nuo kito. Dėl to tai gali lemti tai, kad individai tiesiog negali kryžmintis vienas su kitu, taip sukurdami dvi visiškai skirtingas rūšis.
Antropogenezė
Dabar pakalbėkime apie žmonių tipus. Evoliucija yra procesas, būdingas visiems gyviems organizmams. Biologinės evoliucijos dalis, paskatinusi žmonių atsiradimą, vadinama antropogeneze. Dėl to žmonių rūšys atsiskyrė nuo beždžionių, žinduolių ir hominidų. Kokius žmonių tipus pažįstame? Evoliucijos teorija juos skirsto į australopitekus, neandertaliečius ir kt. Kiekvienos iš šių rūšių savybės mums žinomos iš mokyklos laikų.
Taigi susipažinome su pagrindiniais evoliucijos tipais. Biologija kartais gali daug pasakyti apie praeitį ir dabartį. Štai kodėl verta jos klausytis. Pastaba: kai kurie mokslininkai mano, kad reikėtų išskirti 3 evoliucijos tipus: makro, mikro ir žmogaus evoliuciją. Tačiau tokios nuomonės yra pavienės ir subjektyvios. Šioje medžiagoje skaitytojui pristatėme 2 pagrindinius evoliucijos tipus, kurių dėka vystosi visi gyvi dalykai.
Apibendrinant straipsnį, tarkime, kad evoliucijos procesas yra tikras gamtos stebuklas, kuris pats reguliuoja ir koordinuoja gyvybę. Straipsnyje apžvelgėme pagrindines teorines sąvokas, tačiau praktiškai viskas yra daug įdomiau. Kiekviena biologinė rūšis yra unikali sistema, galinti savarankiškai reguliuotis, prisitaikyti ir vystytis. Tai gamtos grožis, kuris rūpinosi ne tik sukurtomis rūšimis, bet ir tomis, į kurias jos gali mutuoti.
Yra daugybė teorijų, kurios siūlo skirtingus žmogaus kūno vystymosi būdus ateityje. Mokslininkai nuolat ieško užuominų apie tai, iš kur mes atėjome ir kur einame. Kai kurie ekspertai teigia, kad Darvino natūrali atranka tęsiasi, o kiti mano, kad žmonės jau pasiekė savo piką.
Pavyzdžiui, profesorius Steve'as Jonesas iš Londono universiteto koledžo teigia, kad evoliucijos varomosios jėgos mūsų gyvenime nebevaidina svarbaus vaidmens. Tarp žmonių, gyvenusių prieš milijoną metų, tai tiesiogine prasme buvo stipriausių išgyvenimas, o priešiška aplinka turėjo tiesioginės įtakos žmogaus formai. Šiuolaikiniame pasaulyje, kuriame yra centrinis šildymas ir daug maisto, mutacijų tikimybė yra daug mažesnė.
Tačiau yra tikimybė, kad mūsų kūnas toliau vystysis. Žmonės gali ir toliau prisitaikyti prie pokyčių, vykstančių mūsų planetoje, kuri vis labiau teršiama ir priklausoma nuo technologijų. Remiantis teorija, gyvūnai greičiau vystosi izoliuotoje aplinkoje, o žmonės, gyvenantys XXI amžiuje, visiškai nėra izoliuoti. Tačiau šis klausimas taip pat yra prieštaringas. Dėl naujų mokslo ir technologijų pažangos žmonės galėjo akimirksniu keistis informacija, tačiau tuo pat metu jie buvo labiau izoliuoti nei bet kada anksčiau.
Jeilio universiteto profesorius Stephenas Stearnsas teigia, kad globalizacija, imigracija, kultūrų sklaida ir lengvos kelionės prisideda prie laipsniško gyventojų homogenizavimo, o tai lems veido bruožų homogenizaciją. Žmonių recesyviniai bruožai, tokie kaip strazdanos ar mėlynos akys, taps labai reti.
2002 m. epidemiologų Marko Granto ir Diane Lauderdale atliktas tyrimas parodė, kad tik 1 iš 6 neispanų baltųjų amerikiečių turėjo mėlynas akis, o prieš 100 metų daugiau nei pusė JAV baltųjų turėjo mėlynas akis. Prognozuojama, kad vidutinio amerikiečio odos ir plaukų spalva patamsės, todėl liks labai mažai blondinių ir žmonių su labai tamsia arba labai šviesia oda.
Kai kuriose planetos vietose (pavyzdžiui, JAV) genetinis maišymasis vyksta aktyviau, kitur – mažiau. Vietomis unikalios fizinės savybės, pritaikytos aplinkai, turi stiprų evoliucinį pranašumą, todėl žmonės negalės jų taip lengvai atsisakyti. Imigracija kai kuriuose regionuose yra daug lėtesnė, todėl, anot S. Stearns, visiškas žmonių rasės homogenizavimas gali niekada neįvykti.
Tačiau apskritai Žemė vis labiau primena didelį lydymosi katilą, o mokslininkas yra pasakęs, kad po kelių šimtmečių visi tapsime panašūs į brazilus. Gali būti, kad ateityje žmonės gali įgyti galimybę sąmoningai keisti savo odos spalvą dėl dirbtinio chromatoforų (pigmento turinčių ląstelių, esančių varliagyviuose, žuvyse ir ropliuose) įvedimo į organizmą. Gali būti ir kitas būdas, bet bet kuriuo atveju jis suteiks tam tikrų pranašumų. Pirma, tarprasiniai išankstiniai nusistatymai pagaliau išnyks. Antra, gebėjimas keistis padės išsiskirti šiuolaikinėje visuomenėje.
Aukštis
Didėjančio augimo tendencija buvo patikimai nustatyta. Manoma, kad primityvių žmonių vidutinis ūgis buvo 160 cm, o žmogaus ūgis per pastaruosius šimtmečius nuolat didėjo. Ypač ryškus šuolis įvyko pastaraisiais dešimtmečiais, kai žmogaus ūgis padidėjo vidutiniškai 10 cm. Ši tendencija gali išlikti ir ateityje, nes tai labai priklauso nuo mitybos, o maistas tampa vis maistingesnis ir prieinamesnis. Žinoma, šiuo metu kai kuriuose planetos regionuose dėl prastos mitybos su mažu mineralų, vitaminų ir baltymų kiekiu ši tendencija nepastebima, tačiau daugumoje pasaulio šalių žmonės ir toliau auga. Pavyzdžiui, kas penktas Italijos gyventojas yra aukštesnis nei 180 centimetrų, o po Antrojo pasaulinio karo tokių žmonių šalyje buvo vos 6 proc.
Grožis
Tyrėjai anksčiau nustatė, kad patrauklesnės moterys turi daugiau vaikų nei mažiau patrauklios moterys, o dauguma jų pagimdo mergaitės. Jų dukros išauga į patrauklias, brandžias moteris, o modelis kartojasi. Helsinkio universiteto mokslininkai padarė išvadą, kad gražių moterų daugėjimo tendencija didėja su kiekviena nauja karta. Tačiau ši tendencija netinka vyrams. Tačiau labai tikėtina, kad ateities žmogus bus gražesnis nei dabar. Jo kūno struktūra ir veido bruožai atspindės tai, ko dauguma šiandien ieško iš partnerio. Jis turės dailesnius veido bruožus, atletišką kūno sudėjimą ir gerą figūrą. Kita idėja, kurią pasiūlė evoliucijos teoretikas Oliveris Curry iš Londono ekonomikos mokyklos, atrodo įkvėptas klasikinės mokslinės fantastikos idėjų. Pagal jo hipotezę, žmonių rasė laikui bėgant bus suskirstyta į du porūšius: žemesnę klasę, susidedančią iš žemo ūgio žmonių, kurie atrodo kaip neišsivysčiusi goblinai, ir aukštesnę klasę – aukštų, lieknų, patrauklių ir protingų antžmogių, sugadintų technologijų. Curry prognozėmis, tai įvyks negreit – po 100 tūkstančių metų.
Didelės galvos
Jei žmogus toliau vystysis, virsdamas sudėtingesne ir protingesne būtybe, jo smegenys taps didesnės ir didesnės.
Technologijų pažanga vis labiau priklausys nuo intelekto ir smegenų ir vis mažiau priklausys nuo kitų savo organų. Tačiau paleontologas Peteris Wardas iš Vašingtono universiteto Sietle nesutinka su šia teorija. „Jei kada nors patyrėte ar matėte gimdymą, žinote, kad su savo anatomine struktūra mes stovime pačiame krašte – mūsų didelės smegenys jau gimdymo metu sukelia didelių problemų, o jei jos didėtų ir padidėtų, tai sukeltų dar daugiau motinų mirtingumas gimdymo metu, o evoliucija šiuo keliu nenueis“.
Nutukimas
Neseniai Kolumbijos universiteto ir Oksfordo universitetų mokslininkų atliktas tyrimas prognozuoja, kad iki 2030 metų pusė JAV gyventojų bus nutukę. Tai reiškia, kad šalyje bus 65 milijonais daugiau suaugusiųjų, turinčių probleminį svorį. Jei manote, kad europiečiai bus liekni ir elegantiški, tada klystate. Remiantis Paryžiuje įsikūrusios Ekonominio bendradarbiavimo ir plėtros organizacijos paskelbta ataskaita, nutukimo lygis daugumoje Europos Sąjungos valstybių narių per pastaruosius du dešimtmečius išaugo daugiau nei dvigubai. Dėl to vidutiniškai daugiau nei 15 % Europos suaugusiųjų ir kas septintas vaikas kenčia nuo nutukimo, o tendencijos nuvilia.
Ar ateities žmonės taps nutukę ir tingūs padarai, kaip animacinio filmo „Wally“ veikėjai? Viskas mūsų rankose. Yra ir kitų požiūrių šiuo klausimu. Faktas yra tas, kad šiuolaikinėse dietose yra daug riebalų ir pigių „tuščių kalorijų“. Šiuo metu gana neigiamas požiūris į nutukimo problemą, todėl ateityje žmonės bus geriau prisitaikę ir išrankūs. Populiarėjant tinkamos mitybos sampratai, taip pat naujoms „ateities maisto“ technologijoms viskas stos į savo vietas. Kai žmonija pagaliau išsiaiškins sveiką mitybą, tikėtina, kad širdies ligos ir diabetas, kurie šiuo metu yra vienos iš pagrindinių mirties priežasčių išsivysčiusiose šalyse, išnyks.
Plaukų linija
Homo sapiens dažnai juokais vadinamas nuoga beždžione. Tačiau, kaip ir visi žinduoliai, žmonės, žinoma, augina plaukus daug mažiau nei mūsų pusbroliai ir protėviai hominidai. Darvinas knygoje „Žmogaus kilimas“ teigė, kad plaukai ant mūsų kūno yra liekanos. Dėl visur esančio šildymo ir įperkamų drabužių ankstesnė kūno plaukų paskirtis paseno. Tačiau evoliucinį plaukų likimą nėra lengva tiksliai numatyti, nes jis gali būti vienas iš seksualinės atrankos rodiklių. Jei kūno plaukų buvimas ir toliau bus patrauklus priešingos lyties atstovams, už juos atsakingas genas išliks populiacijoje. Tačiau tikėtina, kad ateityje žmonės turės daug mažiau plaukų nei šiandien.
Technologijos poveikis
Kompiuterinės technologijos, tapusios mūsų kasdienio gyvenimo dalimi, neabejotinai turės įtakos žmogaus organizmo vystymuisi. Nuolat naudojant klaviatūras ir jutiklinius ekranus, mūsų rankos ir pirštai gali tapti plonesni, ilgesni ir vikresni, o nervinių galūnėlių jose labai padaugės. Didėjant poreikiui naudoti technines sąsajas, prioritetai keisis. Tolimesnėje technikos pažangoje sąsajos (žinoma, ne be chirurginės intervencijos) gali migruoti į žmogaus kūną. Kodėl ateities žmogus neturėtų turėti klaviatūros delne ir išmokti linktelėjus galva paspausti įprastą mygtuką OK, o į skambutį atsiliepti sujungus rodyklę ir nykštį? Tikėtina, kad šiame naujame pasaulyje žmogaus kūnas bus prikimštas šimtų mažyčių jutiklių, perduodančių duomenis į išorinius įrenginius. Papildytos realybės ekranas gali būti įmontuotas į žmogaus akies tinklainę, o vartotojas valdys sąsają judindamas liežuviu palei priekinius smilkinius.
Protiniai dantys ir kiti pradmenys
Vestigialiniai organai, tokie kaip protiniai dantys, kurie pašalinami chirurginiu būdu, laikui bėgant taip pat gali išnykti, nes nebeatlieka savo funkcijų. Mūsų protėviai turėjo didesnius žandikaulius ir daugiau dantų. Kai jų smegenys pradėjo didėti, ėmė keistis mityba, o maistas tapo ne toks kietas ir lengviau virškinamas, jų žandikauliai pradėjo trauktis. Neseniai buvo apskaičiuota, kad apie 25% žmonių šiandien gimsta be išminties dantų užuomazgų, o tai gali būti natūralios atrankos pasekmė. Ateityje šis procentas tik augs. Gali būti, kad žandikauliai ir dantys toliau mažės ir net išnyks.
Prasta atmintis ir žemas intelektas
Abejotina ir teorija, kad ateities žmonės turės aukštesnius intelektualinius gebėjimus. Kolumbijos universiteto atliktas tyrimas rodo, kad mūsų priklausomybė nuo interneto paieškos sistemų labai kenkia mūsų atminčiai. Internetas pakeičia mūsų smegenų gebėjimą įsiminti informaciją, kurią bet kada lengvai galime rasti internete. Smegenys pradėjo naudoti internetą kaip atsarginę atmintį. „Žmonės mažiau stengsis ką nors prisiminti, kai žino, kad tą informaciją visada gali rasti vėliau“, – teigė tyrimo autoriai.
Neuromokslininkas ir Nobelio premijos laureatas Ericas Kandelis savo straipsnyje taip pat pabrėžia, kad internetas daro žmones kvailesnius. Pagrindinė problema yra ta, kad per didelis interneto naudojimas neleidžia susikoncentruoti ties vienu dalyku. Sudėtingų sąvokų įsisavinimas reikalauja rimto dėmesio naujai informacijai ir stropiai stengtis ją susieti su atmintyje jau esančiomis žiniomis. Naršymas internete tokios galimybės nesuteikia: vartotojas nuolat blaškosi ir pertraukiamas, todėl jo smegenys nepajėgia užmegzti stiprių nervinių ryšių.
Kaip minėta aukščiau, evoliucija seka nebereikalingų bruožų pašalinimo keliu. Ir viena iš jų gali būti fizinė jėga. Patogus ateities transportas, egzoskeletai ir kitos mūsų išmonės mašinos bei įrankiai išgelbės žmoniją nuo vaikščiojimo ir bet kokios fizinės veiklos poreikio. Tyrimai rodo, kad mes jau tapome daug silpnesni, palyginti su savo tolimais protėviais. Laikui bėgant dėl technologijų pažangos gali pakisti galūnės. Raumenys pradės trauktis. Kojos taps trumpesnės, o pėdos mažesnės.
Neseniai atlikto tyrimo duomenimis, JAV gyventojai patenka į užburtą nuolatinio streso ir depresijos ratą. Trys iš dešimties amerikiečių teigia, kad jie serga depresija. Šie simptomai dažniausiai pasireiškia 45–65 metų žmonėms. 43% praneša apie reguliarius dirglumo ir pykčio priepuolius, 39% – nervingumą ir nerimą. Netgi odontologai sulaukia daugiau pacientų, kenčiančių nuo žandikaulio skausmo ir nusidėvėjusių dantų nei prieš trisdešimt metų. Dėl ko?
Dėl to, kad dėl streso žmonės miegodami stipriai suspaudžia žandikaulius ir tiesiogine prasme griežia dantis. Stresas, kaip rodo eksperimentai su laboratorinėmis žiurkėmis, yra aiškus ženklas, kad gyvūnas tampa vis netinkamesnis pasauliui, kuriame jis gyvena. Ir, kaip prieš daugiau nei 150 metų įžvalgiai pastebėjo Charlesas Darwinas ir Alfredas Russellas Wallace'as, kai gyvam sutvėrimui nebėra patogi buveinė, rūšis išnyksta.
Silpnas imunitetas
Būsimi žmonės gali turėti susilpnėjusią imuninę sistemą ir būti jautresni patogenams. Naujos medicinos technologijos ir antibiotikai labai pagerino bendrą sveikatą ir gyvenimo trukmę, bet taip pat padarė mūsų imuninę sistemą tingesnę. Mes tampame vis labiau priklausomi nuo vaistų, o laikui bėgant mūsų kūnas gali nustoti „mąstyti“ apie save ir visiškai pasikliauti vaistais, kad atliktų pagrindines kūno funkcijas. Taigi ateities žmonės gali tapti medicinos technologijų vergais.
Atrankinė klausa
Žmonija jau turi galimybę nukreipti savo dėmesį į konkrečius dalykus, kuriuos girdi. Ši funkcija žinoma kaip „kokteilio efektas“. Triukšmingame vakarėlyje tarp daugybės pokalbių galite sutelkti dėmesį į vieną konkretų kalbėtoją, kuris dėl kokių nors priežasčių patraukė jūsų dėmesį. Žmogaus ausis tam neturi fizinio mechanizmo; viskas vyksta smegenyse.
Tačiau laikui bėgant šis gebėjimas gali tapti svarbesnis ir naudingesnis. Tobulėjant žiniasklaidai ir internetui, mūsų pasaulis tampa perpildytas įvairių informacijos šaltinių. Ateities žmogus turės išmokti efektyviau nustatyti, kas jam naudinga, o kas – tik triukšmas. Dėl to žmonės bus mažiau jautrūs stresui, o tai neabejotinai bus naudinga jų sveikatai ir atitinkamai įsišaknys jų genuose.
Menininkas Nikolajus Lammas ir daktaras Alanas Kwanas pristatė savo spekuliatyvų požiūrį į tai, kaip matys ateities žmogus. Mokslininkai savo prognozes grindžia tuo, kaip žmogaus organizmą paveiks aplinka – tai yra klimatas ir technologijų pažanga. Vienas didžiausių pokyčių, jų manymu, bus kaktoje, kuri nuo XIV amžiaus tapo platesnė. Tyrėjai taip pat teigė, kad mūsų gebėjimas kontroliuoti savo genomą turės įtakos evoliucijai. Genų inžinerija taps norma, o veido išvaizdą labiau lems žmogaus pageidavimai. Tuo tarpu akys taps didesnės. Bandant kolonizuoti kitas planetas, oda bus tamsesnė, kad sumažėtų kenksmingos ultravioletinės spinduliuotės poveikis už Žemės ozono sluoksnio ribų. Kwan taip pat tikisi, kad dėl mažos gravitacijos sąlygų žmonės turės storesnius akių vokus ir ryškius antakius.
Post-gender visuomenė
Tobulėjant dauginimosi technologijoms, dauginimasis tradiciniu būdu gali išnykti į užmarštį. Klonavimas, partenogenezė ir dirbtinių įsčių kūrimas gali žymiai išplėsti žmogaus reprodukcijos galimybes, o tai savo ruožtu visiškai panaikins ribas tarp vyrų ir moterų. Ateities žmonės nebus prisirišę prie konkrečios lyties ir mėgausis geriausiais gyvenimo aspektais kaip abu. Tikėtina, kad žmonija visiškai susimaišys, sudarydama vieną androginišką masę. Negana to, naujojoje post-gender visuomenėje ne tik neliks fizinių lyčių ar tariamų jų požymių, bus panaikinta pati lytinė tapatybė ir ištrinta riba tarp vyrų ir moterų elgesio modelių.
Daugelio būtybių, tokių kaip žuvys ir rykliai, skeletuose yra daug kremzlių. Žmonės galėtų eiti tuo pačiu vystymosi keliu, kad išsivystytų lankstesni kaulai. Net jei ne evoliucijos dėka, bet pasitelkus genų inžineriją, ši savybė suteiktų daug privalumų ir apsaugotų žmogų nuo traumų. Akivaizdu, kad lankstesnis skeletas itin praverstų gimdant, jau nekalbant apie jo potencialą būsimoms baleto šokėjoms.
Sparnai
Kaip rašo „Guardian“ apžvalgininkas Deanas Burnettas, kartą jis kalbėjosi su kolega, kuri netiki evoliucija. Jo paklausus kodėl, pagrindinis argumentas buvo tas, kad žmonės neturi sparnų. Anot oponento, „evoliucija yra stipriausiųjų išgyvenimas“, o kas gali būti patogiau prisitaikyti prie bet kokios aplinkos nei sparnai. Net jei Burnett teorija šiuo klausimu yra pagrįsta nesubrendusiomis pastabomis ir ribotu supratimu, kaip veikia evoliucija, ji taip pat turi teisę egzistuoti.
2013 m. kovo 14 dYra du požiūriai į tai, kaip atsirado materialus pasaulis. Religijos priskiria Dievui pagrindinį vaidmenį pasaulio santvarkoje. Visų pirma Biblijoje kalbama apie kelias dienas, per kurias Dievas pirmiausia sukūrė šviesą, tada vandenį, tada skliautą, tada gyvas būtybes – iki pat žmogaus. Dabar Bažnyčios teigia, kad „šešios dienos“ yra metaforinis terminas, kai diena nelygu dienai, o trunka daug ilgiau. Kitas, radikaliai priešingas požiūris į matomo, materialaus pasaulio kilmę, yra mokslinis. Visatos evoliucija, remiantis mokslininkų tyrimais, prasidėjo nuo Didžiojo sprogimo (dar vadinamo Didžiuoju sprogimu), kuris įvyko prieš 10-15 mlrd.
Kas atsitiko prieš tai, kai atsirado viskas, kas egzistuoja? Šiuolaikinė astronomija mano, kad tai buvo iki minimalaus dydžio suspausta sfera, kurios viduje, veikiamos aukštos temperatūros ir slėgio, judėjo laisvos elementarios dalelės. Visa medžiaga, kuri dabar užpildo beribę erdvę, buvo suspausta taške, linkusio į nulį, nuo kurio prasidėjo Visatos kilmė ir evoliucija. Vis dar neaišku, kas sukėlė Didįjį sprogimą. Tačiau pats šis sprogimas paskatino Visatos plėtimąsi, ir šis procesas tęsiasi ir šiandien. Ką tai reiškia? Kad tas pats medžiagų dalelių skaičius laikui bėgant užima vis didesnį tūrį.
Ar materialusis pasaulis plėsis amžinai, ar kada nors jo tūrio plėtimasis sulėtės ir visai sustos, kaip matome, kai sprogsta granata? Galbūt po to Visatos evoliucija sustos ir ją pakeis „žlugimo“ stadija, susiaurėjanti iki pradinio taško. Mes dar nesame pasirengę tiksliai atsakyti į šį klausimą. Tačiau mokslininkų sukurtame pasaulio paveiksle jau galima apibūdinti vienas po kito einančius materijos augimo ir virsmo fazes. Pirmoji era – hadroninė – truko tik vieną milijoninę sekundės dalį, tačiau per tą laiką įvyko antibarionų ir barionų anihiliacijos procesas, susiformavo protonai ir neuronai.
Antroji ir trečioji Visatos evoliucijos pakopa – leptoninė ir fotoninė – taip pat truko vos kelias sekundes. Antrosios eros pabaigoje susiformavo neutrinų jūra, o fotonų era baigėsi materijos atsiskyrimu nuo antimaterijos (tai įvyko dėl pozitronų ir elektronų anihiliacijos). Visata toliau plėtėsi, todėl sumažėjo dalelių ir fotonų energijos tankis. Fotonų stadija užleido vietą žvaigždžių stadijai, kuri tęsiasi iki šiol. Tačiau žvaigždžių, galaktikų ir galaktikų grupių formavimasis vyko (ir tebevyksta) netolygiai.
Po Didžiojo sprogimo praėjo milijonai metų, kol paprasčiausios dalelės virto atomais – daugiausia vandeniliu ir heliu (šie atomai yra pagrindinis Visatos komponentas), atomai susijungė į molekules, kurios susijungė į junginius ir sudarė kristalus, medžiagas ir mineralinės uolienos. Žvaigždžių eroje, kuri šiuo etapu baigiasi Visatos evoliucija, formavosi galaktikos, žvaigždžių sistemos, planetos, mūsų Žemėje atsirado gyvybė. Ar galime pasakyti, kad „epinis fejerverkas“ baigėsi ir mes stovime ant vėstančių anglių tarp besisklaidančių dūmų?
Mokslininkai padarė išvadą, kad Visatos evoliucija tęsiasi. Milžiniškos vandenilio sankaupos sūkuriai išlygina materiją ir paverčia šias sankaupas sūkuriais. Taip gimsta sferinės, elipsės ir plokščiosios galaktikos (priklausomai nuo kolosaliosios – šimto tūkstančių šviesmečių – ciklo sukimosi greičio). Mūsų Paukščių Takas taip pat priklauso pastarajam galaktikų tipui. Žvaigždės susidaro galaktikų viduje, veikiamos vandenilio gumulėlių. Jie taip pat pereina ilgus evoliucijos etapus: nuo baltai įkaitusių supernovų iki „raudonųjų milžinų“, „baltųjų nykštukų“ ir juodųjų skylių. Tie patys procesai vyksta su mūsų Saule, o Kosmosas toliau plečiasi.
