Skip to main content
LibreTexts - Ukrayinska

18.1: Розуміння еволюції

  • Page ID
    1445
  • \( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)

    Навички для розвитку

    • Опишіть, як розвивалася сучасна теорія еволюції
    • Визначте адаптацію
    • Поясніть конвергентну і розбіжну еволюцію
    • Опишіть гомологічні і вестигіальні структури
    • Обговорити помилкові уявлення про теорію еволюції

    Еволюція шляхом природного відбору описує механізм того, як види змінюються з часом. Ця зміна видів була запропонована та обговорена задовго до того, як Дарвін почав досліджувати цю ідею. Думка про те, що види були статичними і незмінними, була заснована в працях Платона, проте існували і стародавні греки, які висловлювали еволюційні ідеї. У вісімнадцятому столітті уявлення про еволюцію тварин знову представив натураліст Жорж-Луї Леклерк граф де Буффон, який зауважив, що різні географічні регіони мають різні популяції рослин і тварин, навіть коли середовище схоже. Було також прийнято, що існують вимерлі види.

    За цей час Джеймс Хаттон, шотландський натураліст, запропонував, щоб геологічні зміни відбувалися поступово шляхом накопичення невеликих змін від процесів, що працюють так, як вони є сьогодні протягом тривалих періодів часу. Це контрастувало з переважною думкою про те, що геологія планети була наслідком катастрофічних подій, що відбуваються протягом відносно короткого минулого. Погляд Хаттона був популяризований в дев'ятнадцятому столітті геологом Чарльзом Лайеллом, який став другом Дарвіну. Ідеї Лайєлла вплинули на мислення Дарвіна: уявлення Лайєлла про більший вік Землі давало більше часу для поступової зміни видів, а процес змін надав аналогію для поступової зміни видів. На початку дев'ятнадцятого століття Жан-Батіст Ламарк опублікував книгу, в якій детально описувався механізм еволюційних змін. Цей механізм зараз називається успадкуванням придбаних характеристик, завдяки яким модифікації людини спричинені її середовищем, або використання або невикористання структури протягом її життя може успадковуватися її потомством і, таким чином, призвести до зміни виду. Хоча цей механізм еволюційних змін був дискредитуваний, ідеї Ламарка мали важливий вплив на еволюційну думку.

    Чарльз Дарвін і природний відбір

    В середині дев'ятнадцятого століття фактичний механізм еволюції був самостійно задуманий і описаний двома натуралістами: Чарльзом Дарвіном і Альфредом Расселом Уоллесом. Важливо, що кожен натураліст витрачав час на вивчення природного світу на експедиціях в тропіки. З 1831 по 1836 рік Дарвін подорожував по всьому світу на H.M.S. Beagle, включаючи зупинки в Південній Америці, Австралії та південній частині Африки. Уоллес їздив до Бразилії, щоб збирати комах в тропічних лісах Амазонки з 1848 по 1852 рік та до Малайського архіпелагу з 1854 по 1862 рік. Подорож Дарвіна, як і пізніші подорожі Уоллеса до Малайського архіпелагу, включала зупинки на декількох острівних ланцюгах, останньою з яких були Галапагоські острови на захід від Еквадору. На цих островах Дарвін спостерігав види організмів на різних островах, які були явно схожі, але мали чіткі відмінності. Наприклад, наземні в'юрки, що мешкають на Галапагоських островах, складали кілька видів з унікальною формою дзьоба (рис.\(\PageIndex{1}\)). Вид на островах мав градуйований ряд розмірів і форм дзьоба з дуже невеликими відмінностями між найбільш схожими. Він зауважив, що ці в'юрків тісно нагадували ще один вид в'юрків на материковій частині Південної Америки. Дарвін уявляв, що острівні види можуть бути видозміненими з одного з оригінальних видів материка. Після подальшого вивчення він зрозумів, що різноманітні дзьоби кожного в'юрка допомагали птахам придбати певний вид їжі. Наприклад, у насіннєвих в'юрків були більш міцні, товсті дзьоби для розбивання насіння, а в'юрки, що їдять комах, мали дзьоби, схожі на спис, для того, щоб заколоти свою

    Ілюстрація показує чотири різних види в'юрків з Галапагоських островів. Форма дзьоба варіюється від широкої і товстої до вузької і тонкої.
    Малюнок\(\PageIndex{1}\): Дарвін зауважив, що форма дзьоба різниться серед видів в'юрків. Він постулював, що дзьоб родового виду з часом пристосувався, щоб обладнати в'юрків для придбання різних джерел їжі.

    Уоллес і Дарвін спостерігали подібні закономірності в інших організмах, і вони самостійно розробили однакове пояснення того, як і чому такі зміни можуть відбуватися. Дарвін назвав цей механізм природним відбором. Природний відбір, також відомий як «виживання найсильніших», - це більш плідне відтворення людей зі сприятливими рисами, які переживають екологічні зміни через ці риси; це призводить до еволюційних змін.

    Наприклад, популяція гігантських черепах, знайдених на Галапагоському архіпелазі, спостерігала Дарвін, щоб мати довші шиї, ніж ті, що жили на інших островах з сухими низовинами. Ці черепахи були «відібрані», тому що вони могли досягти більше листя і отримати доступ більше їжі, ніж ті, з короткими шиями. У часи посухи, коли буде доступно менше листя, ті, які могли б досягти більшої кількості листя, мали більше шансів поїсти та вижити, ніж ті, хто не міг дістатися до джерела їжі. Отже, черепахи з довгою шиєю, швидше за все, будуть репродуктивно успішними і передають довгошию рису своєму потомству. Згодом в популяції були б присутні тільки довгошийні черепахи.

    Природний відбір, стверджував Дарвін, був неминучим результатом трьох принципів, які діяли в природі. По-перше, більшість характеристик організмів передаються у спадок, або передаються від батьків до потомства. Хоча ніхто, включаючи Дарвіна і Уоллеса, не знав, як це сталося в той час, це було загальним розумінням. По-друге, виробляється більше потомства, ніж здатне вижити, тому ресурси на виживання і розмноження обмежені. Здатність до розмноження у всіх організмів випереджає наявність ресурсів для підтримки їх чисельності. Таким чином, існує конкуренція за ці ресурси в кожному поколінні. І Дарвіном, і Уоллесом розуміння цього принципу виникло з читання есе економіста Томаса Мальтуса, який обговорював цей принцип стосовно людського населення. По-третє, потомство варіюється між собою щодо їх характеристик, і ці варіації передаються у спадок. Дарвін і Уоллес міркували, що потомство з успадкованими характеристиками, які дозволяють їм найкраще конкурувати за обмежені ресурси, виживе і матиме більше потомства, ніж ті особини з варіаціями, які менш здатні конкурувати. Оскільки характеристики передаються у спадок, ці риси будуть краще представлені в наступному поколінні. Це призведе до зміни популяцій протягом поколінь у процесі, який Дарвін назвав спуском з модифікацією. Зрештою, природний відбір призводить до більшої адаптації населення до місцевого середовища; це єдиний механізм, відомий адаптивною еволюцією.

    Статті Дарвіна і Уоллеса (рис.\(\PageIndex{2}\)), що представляють ідею природного відбору, були прочитані разом у 1858 році перед Ліннейським товариством в Лондоні. Наступного року була опублікована книга Дарвіна «Про походження видів». Його книга досить докладно виклала його аргументи на користь еволюції шляхом природного відбору.

    Показані картини Чарльза Дарвіна і Альфреда Уоллеса.
    Малюнок\(\PageIndex{2}\): Обидва (а) Чарльз Дарвін і (б) Альфред Уоллес написали наукові праці про природний відбір, які були представлені разом перед Ліннейським товариством в 1858 році.

    Демонстрації еволюції шляхом природного відбору трудомісткі і важко отримати. Один з кращих прикладів був продемонстрований у тих самих птахів, які допомогли надихнути теорію Дарвіна: Галапагоські в'юрки. Пітер і Розмарі Грант та їхні колеги щороку вивчали популяції галапагоських в'юрків з 1976 року та надавали важливі демонстрації природного відбору. Гранти виявили зміни від одного покоління до наступного у розподілі форм дзьоба із середнім земним в'юрком на Галапагоському острові Дафна-Майор. Птахи успадкували варіації у формі купюри, деякі птахи мають широкі глибокі купюри, а інші мають більш тонкі купюри. У період, коли кількість опадів була вищою за норму через Ель-Ніньо, великі тверді насіння, які їли крупноклювні птахи, зменшилися; однак було велика кількість дрібних м'яких насіння, які їли дрібноклюві птахи. Тому виживання і розмноження були набагато кращими в наступні роки для дрібноклювих птахів. У роки після цього Ель-Ніньо Гранти вимірювали розміри дзьоба в популяції і виявили, що середній розмір купюри був меншим. Оскільки розмір рахунків є успадкованою рисою, батьки з меншими купюрами мали більше потомства, а розмір купюр еволюціонував, щоб бути меншим. Оскільки умови покращилися в 1987 році, а більші насіння стали більш доступними, тенденція до меншого середнього розміру купюри припинилася.

    Кар'єрний зв'язок: Польовий біолог

    Багато людей походять, досліджують печери, підводне плавання або піднімаються на гори для відпочинку. Люди часто беруть участь у цих заходах, сподіваючись побачити дику природу. Відчуття на свіжому повітрі може бути неймовірно приємним і бадьорить. Що робити, якщо ваша робота полягала в тому, щоб бути на вулиці в пустелі? Польові біологи за визначенням працюють на відкритому повітрі в «полі». Термін поле в даному випадку відноситься до будь-якого місця на відкритому повітрі, навіть під водою. Польовий біолог зазвичай фокусується на дослідженнях певного виду, групи організмів або одного середовища проживання (рис.\(\PageIndex{3}\)).

    Фото показує вченого поруч із заспокійливим білим ведмедем, що лежить на снігу.
    Малюнок\(\PageIndex{3}\): Польовий біолог транквілізує білого ведмедя для вивчення. (кредит: Карен Род)

    Однією з цілей багатьох польових біологів є відкриття нових видів, які ніколи не були зафіксовані. Такі висновки не тільки розширюють наше розуміння природного світу, але й призводять до важливих інновацій у таких галузях, як медицина та сільське господарство. Рослинні та мікробні види, зокрема, можуть розкрити нові лікарські та поживні знання. Інші організми можуть відігравати ключову роль в екосистемах або вважатися рідкісними і потребують захисту. При виявленні ці важливі види можуть бути використані як докази екологічних норм та законів.

    Процеси і закономірності еволюції

    Природний відбір може відбуватися лише за наявності варіацій або відмінностей серед особин у популяції. Важливо, що ці відмінності повинні мати деяку генетичну основу; інакше селекція не призведе до змін у наступному поколінні. Це має вирішальне значення, оскільки варіації серед людей можуть бути викликані негенетичними причинами, такими як людина вище через краще харчування, а не різні гени.

    Генетичне різноманіття в популяції походить від двох основних механізмів: мутації та статевого розмноження. Мутація, зміна ДНК, є кінцевим джерелом нових алелів або нових генетичних варіацій у будь-якій популяції. Генетичні зміни, спричинені мутацією, можуть мати один з трьох результатів фенотипу. Мутація впливає на фенотип організму таким чином, що дає йому знижену фізичну форму - нижчу ймовірність виживання або меншу кількість потомства. Мутація може виробляти фенотип з благотворним впливом на фітнес. І багато мутацій також не вплинуть на придатність фенотипу; їх називають нейтральними мутаціями. Мутації також можуть мати цілий спектр розмірів впливу на придатність організму, що виражає їх у своєму фенотипі, від невеликого ефекту до великого ефекту. Статеве розмноження також призводить до генетичного різноманіття: коли два батьки розмножуються, унікальні комбінації алелів збираються для отримання унікальних генотипів і, отже, фенотипів у кожному з потомства.

    Спадкова риса, яка допомагає виживанню і розмноженню організму в його теперішньому середовищі, називається адаптацією. Вчені описують групи організмів, які адаптуються до свого середовища, коли з часом відбувається зміна діапазону генетичних варіацій, що збільшує або підтримує «придатність» популяції до навколишнього середовища. Перетинчасті лапки качкопи - пристосування для плавання. Густе хутро снігових барсів - пристосування для життя в холод. Швидка швидкість гепардів - пристосування для лову здобичі.

    Чи є ознака сприятливою, залежить від умов навколишнього середовища в той час. Одні і ті ж риси не завжди вибираються, оскільки умови навколишнього середовища можуть змінюватися. Наприклад, розглянемо вид рослини, яке росло у вологому кліматі і не потребувало збереження води. Великі листя були відібрані, оскільки вони дозволяли рослині отримувати більше енергії від сонця. Великі листя вимагають більше води для підтримки, ніж дрібні листя, а вологе середовище забезпечила сприятливі умови для підтримки великих листя. Через тисячі років клімат змінився, і в районі більше не було надлишку води. Напрямок природного відбору змістився так, що рослини з невеликим листям були відібрані, оскільки ці популяції змогли зберегти воду, щоб вижити в нових умовах навколишнього середовища.

    Еволюція видів призвела до величезних змін у формі та функції. Іноді еволюція породжує групи організмів, які надзвичайно відрізняються один від одного. Коли два види розвиваються в різних напрямках із загальної точки, це називається дивергентною еволюцією. Така дивергентна еволюція може спостерігатися в формах репродуктивних органів квіткових рослин, які мають однакові основні анатомії; однак вони можуть виглядати дуже по-різному в результаті селекції в різних фізичних середовищах і адаптації до різних видів запилювачів (рис.\(\PageIndex{4}\)).

    Фото показує щільну палаючу зірку (Liatrus spicata) і фіолетову ехінацею (Echinacea purpurea).
    Малюнок\(\PageIndex{4}\): Квітучі рослини еволюціонували від спільного предка. Зверніть увагу, що (а) щільна палаюча зірка (Liatrus spicata) та (b) фіолетова ехінацея (Echinacea purpurea) відрізняються за зовнішнім виглядом, але обидва мають схожу основну морфологію. (кредит а: модифікація роботи Дрю Ейвері; кредит b: модифікація роботи Корі Занкера)

    В інших випадках подібні фенотипи еволюціонують самостійно у віддалено споріднених видів. Наприклад, політ розвинувся як у кажанів, так і у комах, і вони обидва мають структури, які ми називаємо крилами, які є пристосуваннями до польоту. Однак крила кажанів і комах еволюціонували з дуже різних оригінальних споруд. Це явище називається конвергентною еволюцією, де подібні риси еволюціонують самостійно у видів, які не мають спільного недавнього походження. Два види прийшли до однієї функції, літаючи, але робили це окремо один від одного.

    Ці фізичні зміни відбуваються протягом величезних проміжків часу і допомагають пояснити, як відбувається еволюція. Природний відбір діє на окремі організми, які в свою чергу можуть формувати цілий вид. Хоча природний відбір може працювати в одному поколінні на людину, для еволюції генотипу цілого виду може знадобитися тисячі або навіть мільйони років. Саме за ці великі часові проміжки життя на землі змінилося і продовжує змінюватися.

    Докази еволюції

    Докази еволюції є переконливими і великими. Дивлячись на кожен рівень організації в живих системах, біологи бачать підпис минулої і теперішньої еволюції. Дарвін присвятив значну частину своєї книги «Про походження видів» визначенню закономірностей у природі, які відповідали еволюції, і з часів Дарвіна наше розуміння стало чіткішим і ширшим.

    Скам'янілості

    Скам'янілості дають вагомі докази того, що організми минулого не такі, як ті, що знайдені сьогодні, а скам'янілості показують прогрес еволюції. Вчені визначають вік скам'янілостей і класифікують їх з усього світу, щоб визначити, коли організми жили відносно один одного. Отриманий скам'янілий запис розповідає історію минулого і показує еволюцію форми протягом мільйонів років (Рисунок\(\PageIndex{5}\)). Наприклад, вчені відновили дуже докладні записи, що показують еволюцію людини і коней (рис.\(\PageIndex{5}\)). Китовий ласт має подібну морфологію з придатками птахів і ссавців (рис.\(\PageIndex{6}\)), що вказує на те, що ці види мають спільного предка.

    Фото А показує музейну експозицію гомінідів черепів, які відрізняються за розміром і формою. На ілюстрації B показано п'ять вимерлих видів, споріднених і схожих за зовнішнім виглядом з сучасним конем. Види різняться за розміром від сучасного коня до середнього розміру собаки.
    Малюнок\(\PageIndex{5}\): На цьому (а) дисплеї викопні гомініди розташовані від найстаріших (знизу) до найновіших (зверху). У міру розвитку гомініди форма черепа змінювалася. Видання художником (b) вимерлих видів роду Equus показує, що ці стародавні види нагадували сучасного коня (Equus ferus), але змінювалися за розміром.

    Анатомія та ембріологія

    Іншим видом доказів еволюції є наявність структур в організмах, які мають одну і ту ж основну форму. Наприклад, кістки в придатках людини, собаки, птиці та кита мають однакову загальну конструкцію (рис.\(\PageIndex{6}\)), що виникає в результаті їх походження в придатках спільного предка. З плином часу еволюція призвела до змін форм і розмірів цих кісток у різних видів, але вони зберегли однакову загальну компонування. Вчені називають ці синонімічні частини гомологічними структурами.

    Ілюстрація порівнює людську руку, собаку і птицю ноги, і китовий ласт. Всі придатки мають однакові кістки, але розміри і форма цих кісток різняться.
    Малюнок\(\PageIndex{6}\): Подібна конструкція цих придатків вказує на те, що ці організми мають спільного предка.

    Деякі структури існують в організмах, які взагалі не мають видимої функції, і здаються залишковими частинами минулого спільного предка. Ці невикористані конструкції без функції називаються вестигіальними структурами. Іншими прикладами рустикальних структур є крила на нелітаючих птахів, листя на деяких кактусах та кістки задніх ніг у китів.

    Посилання на навчання

    Відвідайте цей інтерактивний сайт, щоб здогадатися, які структури кісток гомологічні, а які є аналогічними, і подивіться приклади еволюційних адаптацій, щоб проілюструвати ці поняття.

    Ще одним свідченням еволюції є зближення форми в організмах, які поділяють подібні середовища. Наприклад, види неспоріднених тварин, такі як песець і куріпка, що мешкають в арктичному регіоні, були відібрані для сезонних білих фенотипів взимку, щоб змішатися зі снігом та льодом (рис.\(\PageIndex{7}\)). Ці подібності відбуваються не через спільне походження, а через подібний тиск на відбір - переваги того, що хижаки не бачать.

    На лівій фотографії зображена песця з білим хутром, що спить на білому снігу, а на правому фото зображена куріпка з білим оперенням, що стоїть на білому снігу.
    Малюнок\(\PageIndex{7}\): Біле зимове пальто (а) песця та (б) оперення куріпки є адаптацією до їхнього середовища. (Кредит: модифікація роботи Кіта Морхауса)

    Ембріологія, вивчення розвитку анатомії організму до його дорослої форми, також дає докази спорідненості між нині широко розходяться групами організмів. Мутаційна настройка ембріона може мати такі посилені наслідки для дорослої людини, що формування ембріонів має тенденцію до збереження. В результаті структури, які відсутні в деяких групах, часто з'являються в своїх ембріональних формах і зникають до моменту досягнення дорослої або юнацької форми. Наприклад, всі ембріони хребетних, включаючи людей, виявляють зяброві щілини і хвости в певний момент свого раннього розвитку. Вони зникають у дорослих наземних груп, але підтримуються у дорослих формах водних груп, таких як риби та деякі земноводні. Великі мавпи ембріони, в тому числі і люди, мають хвостову структуру під час свого розвитку, яка втрачається до моменту народження.

    Біогеографія

    Географічне поширення організмів на планеті слідує закономірностям, які найкраще пояснюються еволюцією в поєднанні з рухом тектонічних плит за геологічний час. Широкі групи, які еволюціонували до розпаду суперконтиненту Пангея (близько 200 мільйонів років тому), поширені по всьому світу. Групи, які еволюціонували з моменту розпаду, однозначно з'являються в регіонах планети, таких як унікальна флора і фауна північних континентів, що утворилися з суперконтиненту Лауразія та південних континентів, що утворилися з суперконтиненту Гондвана. Присутність представників сімейства рослин Proteaceae в Австралії, південній Африці та Південній Америці найкраще пояснюється їх присутністю до розпаду південного суперконтиненту Гондвана.

    Велика диверсифікація сумчастих в Австралії та відсутність інших ссавців відображають тривалу ізоляцію Австралії. Австралія має велику кількість ендемічних видів - видів, що не зустрічаються більше ніде - що характерно для островів, ізоляція яких водними просторами перешкоджає мігруванню видів. Згодом ці види еволюційно розходяться на нові види, які зовні сильно відрізняються від своїх предків, які можуть існувати на материку. Сумчасті Австралії, в'юрків на Галапагоських островах та багато видів на Гавайських островах унікальні для своєї однієї точки походження, але вони демонструють віддалені стосунки до родових видів на материкових землах.

    Молекулярна біологія

    Як і анатомічні структури, структури молекул життя відображають спуск з модифікацією. Докази спільного предка для всього життя відображаються в універсальності ДНК як генетичного матеріалу і в майже універсальності генетичного коду і механізмів реплікації та експресії ДНК. Фундаментальні поділи в житті між трьома доменами відображаються в основних структурних відмінностях в іншому консервативних структурах, таких як компоненти рибосом і структури мембран. Загалом, спорідненість груп організмів відображається в схожості їх послідовностей ДНК - саме тієї закономірності, яку можна було б очікувати від походження та диверсифікації від спільного предка.

    Послідовності ДНК також пролили світло на деякі механізми еволюції. Наприклад, зрозуміло, що еволюція нових функцій для білків зазвичай відбувається після подій дублювання генів, які дозволяють вільно модифікувати одну копію шляхом мутації, відбору або дрейфу (зміни генофонду популяції, що виникають внаслідок випадковості), тоді як друга копія продовжує виробляти функціональний білок.

    Помилкові уявлення про еволюцію

    Хоча теорія еволюції породила деякі суперечки, коли вона була вперше запропонована, вона була майже загальновизнана біологами, особливо молодими біологами, протягом 20 років після публікації «Про походження видів». Проте, теорія еволюції є складним поняттям і помилкових уявлень про те, як вона працює, предостатньо.

    Посилання на навчання

    Цей сайт розглядає деякі основні помилки, пов'язані з теорією еволюції.

    Еволюція - це лише теорія

    Критики теорії еволюції відкидають її важливість, цілеспрямовано плутаючи повсякденне вживання слова «теорія» з тим, як вчені вживають це слово. У науці під «теорією» розуміється звід ретельно перевірених і перевірених пояснень набору спостережень за природним світом. У вчених є теорія атома, теорія гравітації і теорія відносності, кожна з яких описує зрозумілі факти про світ. Таким же чином теорія еволюції описує факти про живий світ. Як така теорія в науці пережила значні зусилля, щоб дискредитувати її вченими. На відміну від цього, «теорія» в просторіччі - це слово, що означає здогадку або запропоноване пояснення; це значення більше схоже на наукове поняття «гіпотеза». Коли критики еволюції кажуть, що еволюція - це «просто теорія», вони мають на увазі, що існує мало доказів, що підтверджують її, і що вона все ще знаходиться в процесі суворого випробування. Це неправильна характеристика.

    Індивіди еволюціонують

    Еволюція - це зміна генетичного складу популяції з плином часу, зокрема протягом поколінь, внаслідок диференційного відтворення особин з певними алелями. Очевидно, що люди змінюються протягом свого життя, але це називається розвитком і включає зміни, запрограмовані набором генів, придбаних індивідом при народженні у координації з навколишнім середовищем індивіда. Замислюючись про еволюцію тієї чи іншої характеристики, напевно, найкраще задуматися про зміну середнього значення характеристики у популяції з плином часу. Наприклад, коли природний відбір призводить до зміни розміру купюри у середньоземних в'юрків на Галапагоських островах, це не означає, що окремі купюри на в'юрках змінюються. Якщо один раз виміряти середній розмір купюри серед усіх особин у популяції, а потім вимірювати середній розмір купюри в популяції через кілька років, це середнє значення буде різним в результаті еволюції. Хоча деякі особи можуть вижити з першого разу на другий, вони все одно матимуть однаковий розмір рахунку; однак з'явиться багато нових осіб, які сприяють зміщенню середнього розміру рахунків.

    Еволюція пояснює походження життя

    Поширене непорозуміння того, що еволюція включає пояснення походження життя. І навпаки, деякі критики теорії вважають, що вона не може пояснити походження життя. Теорія не намагається пояснити походження життя. Теорія еволюції пояснює, як популяції змінюються з часом і як життя урізноманітнює походження видів. Це не проливає світло на початок життя, включаючи походження перших клітин, саме так визначається життя. Механізми зародження життя на Землі є особливо складною проблемою, оскільки вона сталася дуже давно, і, імовірно, вона просто відбулася один раз. Важливо відзначити, що біологи вважають, що наявність життя на Землі виключає можливість того, що події, що призвели до життя на Землі, можуть повторюватися, оскільки проміжні етапи відразу стали б їжею для існуючих живих істот.

    Однак, як тільки механізм успадкування існував у вигляді молекули, подібної ДНК, або всередині клітини, або перед клітиною, ці сутності підлягали б принципу природного відбору. Більш ефективні репродуценти збільшували б частоту за рахунок неефективних репродуцентів. Тож, хоча еволюція не пояснює походження життя, вона може сказати про деякі процеси, що діють після того, як доживі істоти набули певних властивостей.

    Організми еволюціонують за призначенням

    Такі твердження, як «організми еволюціонують у відповідь на зміну середовища», досить поширені, але такі твердження можуть призвести до двох типів непорозумінь. По-перше, твердження не слід розуміти як означає, що окремі організми еволюціонують. Твердження є скороченим для «населення розвивається у відповідь на зміну середовища». Однак друге непорозуміння може виникнути при тлумаченні твердження, щоб означати, що еволюція якось навмисна. Змінене середовище призводить до того, що деякі особи в популяції, ті з певними фенотипами, приносять користь і, отже, виробляють пропорційно більше потомства, ніж інші фенотипи. Це призводить до зміни популяції, якщо ознаки генетично визначені.

    Важливо також розуміти, що варіація, над якою працює природний відбір, вже є у населення і не виникає у відповідь на зміну навколишнього середовища. Наприклад, застосування антибіотиків до популяції бактерій дозволить з часом вибрати популяцію бактерій, стійких до антибіотиків. Резистентність, яка викликана геном, не виникла мутацією через застосування антибіотика. Ген резистентності вже був присутній в генофонді бактерій, ймовірно, на низькій частоті. Антибіотик, який вбиває бактеріальні клітини без гена резистентності, сильно відбирає стійких особин, оскільки це були б єдині, хто вижив і розділився. Експерименти продемонстрували, що мутації щодо резистентності до антибіотиків не виникають в результаті застосування антибіотика.

    У більшому сенсі еволюція не спрямована на мету. Види не стають «кращими» з часом; вони просто відстежують своє мінливе середовище за допомогою пристосувань, які максимізують їх розмноження в конкретному середовищі в певний час. Еволюція не має на меті зробити більш швидкими, більшими, складнішими або навіть розумнішими видами, незважаючи на поширеність такого роду мови в популярному дискурсі. Які характеристики розвиваються у виду, є функцією наявної варіації та навколишнього середовища, обидва з яких постійно змінюються ненаправленим способом. Яка риса вписується в одне середовище в один час, цілком може бути фатальною в якийсь момент у майбутньому. Це однаково добре тримається для виду комах, як і людський вид.

    Резюме

    Еволюція - це процес адаптації через мутацію, який дозволяє передавати більш бажані характеристики наступному поколінню. Згодом організми розвивають більше характеристик, які сприятливі для їх виживання. Щоб живі організми адаптувалися та змінювалися під тиском навколишнього середовища, повинні бути присутніми генетичні варіації. При генетичних варіаціях особини мають відмінності у формі та функції, які дозволяють деяким краще, ніж інші пережити певні умови. Ці організми передають свої сприятливі риси своєму потомству. Зрештою, навколишнє середовище змінюється, і те, що колись було бажаною, вигідною рисою, може стати небажаною рисою, і організми можуть розвиватися далі. Еволюція може бути збіжною з подібними ознаками, що розвиваються у декількох видів, або розходитися з різноманітними ознаками, що розвиваються у декількох видів, що походять від спільного предка. Докази еволюції можна спостерігати за допомогою коду ДНК і викопного запису, а також за наявністю гомологічних і рустигіальних структур.

    Глосарій

    адаптація
    спадкова риса або поведінка в організмі, що сприяє його виживанню та розмноженню в нинішньому середовищі
    конвергентна еволюція
    процес, за допомогою якого групи організмів самостійно еволюціонують до подібних форм
    дивергентна еволюція
    процес, за допомогою якого групи організмів розвиваються в різних напрямках із загальної точки
    гомологічні структури
    паралельні структури в різних організмах, що мають спільного предка
    природний відбір
    розмноження особин зі сприятливими генетичними ознаками, які переживають зміни навколишнього середовища через ці ознаки, що призводять до еволюційних змін
    варіації
    генетичні відмінності між особинами в популяції
    рустигіальна структура
    фізична структура, присутня в організмі, але яка не має видимої функції і, здається, є від функціональної структури у далекого предка