BIOLOGISK EVOLUSJON: TEORIER, PROSESS, BEVIS OG EKSEMPLER - BIOLOGI - 2026

Den biologiske utviklingen er endring i egenskapene til grupper av organismer i løpet av generasjoner. Grupper av organismer av samme art er kjent som "biologiske bestander."

I hovedsak sier den moderne neo-darwinistiske evolusjonsteorien at evolusjon består av en gradvis endring av livsformer. Det startet - antagelig - med et molekyl med evnen til å gjenskape seg for rundt 3,5 milliarder år siden.

Kilde: chensiyuan

Over tid skjedde en forgrening av avstamninger og nye og mangfoldige arter dukket opp. Mekanismene for denne evolusjonsendringen er naturlig seleksjon og gendrift.

Evolusjonær biologi søker å forstå opprinnelsen til biologisk mangfold og hvordan den opprettholdes. Ettersom det er en sentral vitenskap innen biologi, blir den generelt sett på som en samlende tanke, som integrerer de forskjellige fagområdene i biologiske vitenskaper.

Denne samlende egenskapen til evolusjonsbiologien ble markert i den berømte frasen Theodosius Dobzhansky: "ingenting gir mening i biologien, bortsett fra i lys av evolusjonen."

I dag har evolusjonsbiologien hatt glede av alle framskritt innen vitenskap, noe som tillater gjenoppbygging av fylogenier ved bruk av mange molekylære tegn og kraftig statistisk analyse.

Hva er den evolusjonsprosessen?

Evolusjon er et begrep som er avledet fra latin roots evolvere, som betyr å utfolde eller avsløre et skjult potensial. I dag fremkaller ordet evolusjon ganske enkelt en endring. Det er sannsynligvis en del av vårt daglige leksikon å referere til endringer i et objekt eller en person.

Imidlertid refererer biologisk evolusjon til endringer i grupper av organismer gjennom generasjonens gang. Denne generelle definisjonen av evolusjon brukes av Futuyma (2005). Det er viktig å merke seg at organismer som individer ikke utvikler seg, mens grupper av organismer gjør det.

I biologi kalles settet av individer av samme art som sameksisterer i tid og rom for bestander. For at en populasjon skal kunne endres som evolusjonær, må den overføres fra en generasjon til en annen via genetisk materiale.

Vitenskapelige teorier om evolusjon

Siden uminnelige tider har mennesket følt en egen nysgjerrighet rundt livets opprinnelse og eksistensen av det enorme mangfoldet som organiske vesener presenterer.

Ettersom den britiske naturforskeren Charles Darwin (1809-1882) hadde en betydelig innvirkning på utviklingen av denne vitenskapen, vil vi undersøke teoriene som ble foreslått før og etter hans bidrag.

Før Darwin: kreasjonisme og artens uforanderlighet

Før Darwin ble naturvitere og andre forskere preget av en kreasjonistisk tenkning angående artenes opprinnelse.

Essensialistiske visjoner ble håndtert, der hver art hadde en uforanderlig essens og variasjonen som vi observerte i gruppen bare skyldtes ufullkommenhet av å være. Denne unnfangelsen ble håndtert i tiden med Platon og Aristoteles.

En tid senere begynte de kristne å tolke passasjene i Bibelen bokstavelig, for å forstå at organiske vesener ble skapt i en enkelt hendelse av en overnaturlig enhet. Denne unnfangelsen tillot ikke endringer i arten over tid, siden de var blitt skapt under guddommelig perfeksjon.

På 1700-tallet var naturviternes mål å katalogisere den guddommelige planen som Gud hadde laget. For eksempel la Linné grunnlaget for dagens taksonomi ved å følge denne tankegangen.

Senere ble dette synet utfordret av forskjellige tenkere. Den mest relevante før-darwinistiske teorien om tiden ble formulert av Jean Baptiste Lamarck. For ham hadde hver art oppstått individuelt gjennom spontan generasjon og var i stand til å "utvikle seg" eller forbedre seg over tid.

Et av de mest relevante prinsippene som ble opprettet av Lamarck, var arven etter ervervede karakterer. Denne naturforskeren trodde at de forskjellige egenskapene vi tilegner oss gjennom hele livet, kunne overføres til avkommet.

Under Lamarkian-visningen måtte for eksempel en kroppsbygger som jobber hardt alle muskelgruppene sine, få barn med utviklede muskler. Det samme prinsippet vil gjelde ved misbruk av organer.

Darwin og Wallace sine bidrag til evolusjonsbiologi: naturlig seleksjon

Charles Darwins navn vises i de fleste biologitekster, uavhengig av hans spesialitet. Darwin revolusjonerte biologi og vitenskap generelt, i utrolig stor grad - sammenlignbar for eksempel med Newtons bidrag.

I sin ungdom holdt Darwin en tanke tro mot den bibelske lære. Imidlertid, ledsaget av en religiøs tanke, uttrykte Darwin interesse for naturvitenskapene, og derfor omringet han seg med de mest strålende vitenskapelige sinnene i øyeblikket.

Reisen på Beagle

Darwins liv tok en sving da han i en tidlig alder begynte en reise ombord HMS Beagle, et britisk skip som ville utforske forskjellige regioner i Sør-Amerika. Etter en reise som varte et par år, observerte og samlet Darwin et enormt mangfoldighet av søramerikansk fauna og flora.

Takket være sin optimale økonomiske situasjon var Darwin i stand til å vie livet utelukkende til sitt arbeid innen biologiske vitenskaper. Etter omfattende meditasjoner - og også forelesninger om økonomi - genererte Darwin sin teori om naturlig seleksjon.

Naturlig utvalg er en enkel og kraftfull idé, og er en viktig evolusjonsmekanisme - selv om den ikke er den eneste, som vi vil se senere.

Denne ideen ble ikke bare utledet av Darwin. En ung naturforsker ved navn Alfred Wallace kom uavhengig med veldig like ideer. Wallace kommuniserte med Darwin, og de to sammen presenterte evolusjonsteorien ved naturlig seleksjon.

Artenes opprinnelse

Senere presenterer Darwin sitt mesterverk: "The Origin of Species", som bretter ut teorien hans i detalj og med robuste bevis. Denne boken har seks utgaver som Darwin jobbet med hele livet.

Teorien om naturlig seleksjon hevder at hvis det er en viss nyttig og arvelig variasjon i en populasjon av individer, vil det være en differensiell reproduksjon mellom innehaverne av karakteristikken. Disse vil ha en tendens til å generere flere avkom, og dermed øke frekvensen av trekk i befolkningen.

Videre foreslo Darwin også felles aner: alle artene har avviket i evolusjonstiden fra en felles stamfar. Dermed kan alle organiske vesener være representert i livets store tre.

Etter Darwin: Neo-Darwinisme og syntese

Umiddelbart etter publiseringen av "The Origin" brøt det ut en stor kontrovers blant datidens viktigste forskere. Etter hvert som årene gikk ble imidlertid teorien gradvis akseptert.

Det var biologer som aldri aksepterte darwinistiske ideer, og det er grunnen til at de genererte sine egne evolusjonsteorier, i dag nesten fullstendig diskreditert. Eksempler på dette er blant annet nylamarkisme, ortogenese og mutasjonisme.

Mellom 30- og 40-tallet ble alle anti-darwinistiske teorier kastet med ankomsten av evolusjonær syntese. Dette besto av foreningen av darwinistiske ideer med bidrag fra en serie genetikere og paleontologer som Fisher, Haldane, Mayr og Wright, blant andre.

Syntesen klarte å forene evolusjonsteorier med riktige genetiske prinsipper, siden en av vanskelighetene som Darwin måtte oppleve under sitt arbeid var uvitenhet om gener som arvelighetspartikler.

Evidens for evolusjon: bare en teori?

I dag er biologisk evolusjon et faktum støttet av robuste og rikelig bevis. Selv om biologer ikke tviler på prosessens sannhet, hører vi i hverdagen at evolusjon er "bare en teori" - med pejorative konnotasjoner.

Denne misforståelsen stammer fra det faktum at begrepet "teori" har forskjellige betydninger i vitenskapen og i hverdagen. For de fleste er en teori en usikker prediksjon av et faktum, preget av et svakt fundament. For en forsker er en teori en helhet av sammenhengende og riktig strukturerte ideer.

Etter denne ideenes rekkefølge, kan vi konkludere med at evolusjon er et faktum, og det er mekanismer for å forklare det, for eksempel teorien om naturlig seleksjon. De mest fremragende bevisene på evolusjonsprosessen er følgende.

homologi

To prosesser eller strukturer er homologe hvis nevnte egenskap ble arvet direkte fra en felles stamfar. I evolusjonsbiologien er homologi et grunnleggende poeng, siden de er de eneste kjennetegnene som lar oss rekonstruere forhold mellom forfader og etterkommer mellom grupper.

Morfologiske homologier

Et veldig kjent eksempel på homologi er lembenene til tetrapods. La oss ta tre dyr som er forskjellige i sin bevegelsesmåte for å forstå hvorfor homologi er et robust bevis på den evolusjonsprosessen: mennesker, hvaler og flaggermus.

Disse tre gruppene deler en grunnleggende strukturell plan i forkantene, fordi de arvet den fra en felles stamfar. Det vil si at en forfedret tetrapod hadde en humerus, etterfulgt av en radius og en ulna, og til slutt en serie med falanxer.

Det er ingen funksjonell grunn til at tre dyr med så ulik livsstil skal dele den samme planen med ben i lemmene.

Hvis livet ble utformet, er det ingen grunn til å bygge en vannlevende, en flygende og en landlevende organisme med samme plan. Ingen ingeniør - uansett hvor uerfaren - ville skape en flygende og en svømmende organisme på samme måte.

Den mest logiske måten å forklare dette på er av felles aner. Alle tre arvet denne strukturelle planen fra en stamfar og gjennomgikk de adaptive endringene vi ser i dag: vinger, svømmeføtter og armer.

Molekylære homologier

Homologier er ikke begrenset til anatomiske trekk ved et levende vesen. De kan også bevises på molekylært nivå. Den genetiske informasjonen om levende vesener lagres i DNA og oversettes i form av trillinger: tre nukleotider tilsvarer en aminosyre.

En universell molekylær homologi er lesingen av denne genetiske koden, siden praktisk talt alle organiske vesener deler dette språket - selv om det er veldig spesifikke unntak.

Fossilprotokollen

Når Darwin foreslår sin teori om naturlig seleksjon, argumenterer han for at alle gradvise overgangsformer ikke er til stede i fossilprotokollen fordi den er ufullstendig. I motsetning til motstandere av darwinistiske ideer ser diskontinuiteten i posten som bevis mot teorien.

Vi må huske at fossiliseringsprosessen til et organisk vesen er en usannsynlig hendelse, kombinert med sannsynligheten for at et eksemplar er i god stand. Av disse grunnene er mindre enn 1% av alle former som noen gang har levd, representert i fossilprotokollen.

Til tross for dette er det funnet veldig godt bevarte fossiler som fungerer som et "vindu til fortiden". En av de mest berømte er Archeopteryx. I dette fossilet skiller mellomliggende egenskaper mellom et krypdyr og en fugl seg ut. På samme måte har vi flere hominide fossiler som har tillatt oss å rekonstruere utviklingen av mennesker.

Noen alternative teorier har blitt foreslått for å forklare diskontinuiteten i registeret, for eksempel teorien om punktert likevekt.

biogeografi

Selv om evolusjonen støttes av bevis fra mange grener av kunnskap, var det biogeografi som overbeviste Darwin om sannheten i evolusjonsprosessen.

Distribusjonen av levende organismer på planeten jorden er ikke homogen, og mange aspekter av dette mønsteret kan forklares med evolusjonsteori - og ikke av den spesielle skapelseshypotesen.

Når vi undersøker faunaen til oseaniske øyer (isolerte elementer som aldri har hatt kontakt med fastlandet), finner vi at artssammensetningen er veldig særegen. Dette kan for eksempel sees på øyer som ligger i Nord-Atlanteren, kalt Bermuda-øyene.

Virvlene (ikke-marine) innfødte i området er veldig få, hovedsakelig fugler, trekk flaggermus og øgler, blant andre. Noen av disse artene viser et betydelig forhold til faunaen i Nord-Amerika. Andre på sin side er endemiske til øya og finnes ikke i noen annen region.

Dette distribusjonsmønsteret er forenlig med evolusjonsprosesser, siden området spesifikt er kolonisert med dyr som er i stand til å fly og spre store avstander.

Evolusjon i handling: eksempel på evolusjon

En annen misforståelse innen evolusjonsbiologi er at den er relatert til en ekstremt treg prosess.

Selv om det er sant at for å få komplekse tilpasninger som kraftige kjever eller øyne med utmerket syn, må vi vente et par millioner år, men det er visse evolusjonsprosesser som vi kan observere med egne øyne i relativt kort tid.

Deretter vil vi analysere saken om Biston betularia-møll som et eksempel på evolusjon i handling. Senere vil vi snakke om resistens mot antibiotika og sprøytemidler, et annet eksempel på evolusjon som vi kan observere på kort tid.

Industriell melanisme og

Et av de mest fremtredende eksemplene innen evolusjonsbiologi er industriell melanisme. Dette fenomenet ble dokumentert under den industrielle revolusjonen og klarte å etablere et forhold mellom variasjonen i fargen på Biston betularia-møll og forurensningen av dens habitat.

Mølen har to morfologier: en lys og en mørk. Før forurensning var den dominerende varianten den lette møllen, antagelig fordi den satt på den lette barken til bjørketrær og kunne gå upåaktet hen av potensielle rovdyr - fugler.

Med ankomsten av den industrielle revolusjonen økte forurensningen til betydelige nivåer. Trærbarken begynte å få en stadig mørkere farge, og dette ga en endring i frekvensene til møllenes lette og mørke varianter.

Den mørke møllen var den dominerende varianten for en tid, da den bedre kunne gjemme seg i den svertet barken.

Deretter ble miljøopprydningsprogrammer implementert som bidro til å redusere miljøforurensning. Takket være effektiviteten i disse programmene begynte trærne å gjenvinne sin opprinnelige karakteristiske farge.

Som vi kan gjette, endret møllenes frekvens igjen, den klare varianten var den dominerende. Dermed ble evolusjonsprosessen dokumentert i en tidsperiode på 50 år.

Evolusjonsmekanismer

Biologisk evolusjon er en prosess som involverer to trinn: generering av variasjonen og deretter differensial reproduksjon av variasjonene, enten ved naturlig seleksjon eller ved genetisk drift. Av denne grunn bør ikke begrepene naturlig seleksjon og evolusjon brukes om hverandre - fordi de ikke er det.

Fra perspektivet til populasjonsgenetikk er evolusjonen endringen i alleliske frekvenser over tid i en populasjon. Således er kreftene som endrer allelfrekvenser seleksjon, drift, mutasjon og migrasjon.

Naturlig utvalg

Som vi nevnte tidligere, var Darwins største bidrag til biologi å foreslå teorien om naturlig seleksjon. Dette har blitt sterkt feiltolket og feilaktig presentert av media, og assosiert det med gale setninger som: "survival of the fittest."

Betingelser for at naturlig seleksjon skal oppstå

Naturlig utvalg er en enkel idé, med praktfulle resultater. Hvis et system oppfyller følgende egenskaper, vil det utvikle seg - uunngåelig - gjennom naturlig valg:

Evolusjonsbiologiske applikasjoner

Evolusjonsbiologi har en rekke bruksområder, både for medisin, landbruk, bevaringsbiologi og for andre fagområder.

Medisin

Evolusjonsteorien er en essensiell vitenskap innen medisin. For eksempel tillater det oss å forutsi resultatet av den kritiske bruken av antibiotika for behandling av smittsomme sykdommer.

Når vi bruker et antibiotikum unødvendig eller ikke fullfører medisinsk behandling, vil vi eliminere ikke-resistente varianter, men resistente individer vil øke frekvensen i bakteriepopulasjonen.

For øyeblikket er spørsmålet om bakteriell resistens mot de fleste antibiotika et tema av global interesse og bekymring. Å øke bevisstheten rundt bruk av antibiotika er en måte å minske denne komplikasjonen på.

For eksempel er bakteriene Staphylococcus aureus vanlig i operasjonsrom og forårsaker infeksjoner hos pasienter under operasjoner.

I dag er bakteriene fullt resistente mot en rekke antibiotika, for eksempel penicillin, ampicillin og relaterte medisiner. Selv om det er generert nye antibiotika for å motvirke det, er medisinene mindre og mindre effektive.

Motstandskrisen er et av de mest dramatiske eksemplene på evolusjon, som vi kan observere med våre egne øyne, så den fungerer også som bevis på evolusjonsprosessen.

Landbruk og husdyr

Det samme evolusjonsprinsippet kan ekstrapoleres til bruk av plantevernmidler for eliminering av skadedyr, i avlinger med betydelig økonomisk betydning. Hvis det brukes samme type plantevernmiddel i lang tid, vil vi favorisere økningen av resistente varianter.

Tilsvarende søker bønder å skaffe de "beste" dyrene som maksimerer produksjonen (av melk, kjøtt, osv.). Disse gårdbrukerne velger ut de individene de synes er mest nyttige i praktiske termer. Når generasjonene går, ligner individer i økende grad det som ønskes av mennesker.

Denne prosessen med menneskelig kunstig seleksjon ligner naturlig seleksjon, med tanke på differensiell reproduksjonssuksess. Med den bemerkelsesverdige forskjellen at det i naturen ikke er noen seleksjonsenhet.

Bevaringsbiologi

Når det gjelder bevaringsproblemer, gjør forståelse av fenomener som "flaskehalser" og reduksjonen i kondisjon forårsaket av innavl det mulig å unngå dem og generere bevaringsplaner som øker kondisjonen og holder befolkningen "sunn".

referanser

1. Audesirk, T., Audesirk, G., & Byers, BE (2004). Biologi: vitenskap og natur. Pearson Education.
2. Darwin, C. (1859). På artenes opprinnelse ved hjelp av naturlig seleksjon. Murray.
3. Freeman, S., & Herron, JC (2002). Evolusjonsanalyse. Prentice Hall.
4. Futuyma, DJ (2005). Utvikling. Sinauer.
5. Hall, BK (red.). (2012). Homologi: Det hierarkiske grunnlaget for sammenlignende biologi. Academic Press.
6. Hickman, CP, Roberts, LS, Larson, A., Ober, WC, & Garrison, C. (2001). Integrerte prinsipper for zoologi. McGraw-Hill.
7. Kardong, KV (2006). Virveldyr: komparativ anatomi, funksjon, evolusjon. McGraw-Hill.
8. Kliman, RM (2016). Encyclopedia of Evolutionary Biology. Academic Press.
9. Losos, JB (2013). Princeton-guiden til evolusjon. Princeton University Press.
10. Reece, JB, Urry, LA, Cain, ML, Wasserman, SA, Minorsky, PV, & Jackson, RB (2014). Campbellbiologi. Pearson.
11. Rice, SA (2009). Evolution leksikon. Infobase Publishing.
12. Russell, P., Hertz, P., & McMillan, B. (2013). Biologi: Den dynamiske vitenskapen. Nelson Education.
13. Soler, M. (2002). Evolusjon: grunnlaget for biologi. Sør-prosjektet.
14. Starr, C., Evers, C., & Starr, L. (2010). Biologi: begreper og anvendelser uten fysiologi. Cengage Learning.
15. Wake, DB, Wake, MH, & Specht, CD (2011). Homoplasy: fra å oppdage et mønster til å bestemme prosess og evolusjonsmekanisme. Science, 331 (6020), 1032-1035.