Rozumienie pojęcia "ewolucja":
 |
| Źródło: darwin.pan.pl - Karol Darwin. |
W rozumieniu potocznym pojęcie ewolucja (łac. evolutio - "wytoczyć, rozwijać") jest synonimem rozwoju i odnosi się do stopniowych, nieustannych zmian rzeczy oraz zjawisk. W tym znaczeniu jest ono używane powszechnie - mówi się bowiem np. o ewolucji gwiazd lub Ziemi, ewolucji poglądów czy ewolucji obyczajów. Przez ewolucję biologiczną rozumie się natomiast proces stopniowych i nieodwracalnych przekształceń organizmów. Zachodzi on od początków życia na Ziemi i prowadzi do powstawania nowych gatunków, lepiej przystosowanych do środowiska. Ewolucja biologiczna dotyczy wyłącznie organizmów, ponieważ tylko one spełniają trzy konieczne do jej zachodzenia warunki. Są to:
- rozmnażanie się, czyli wytwarzanie organizmów potomnych,
- dziedziczenie przez potomstwo cech organizmów rodzicielskich (lub jednego organizmu), ale nigdy ze stuprocentową dokładnością,
- selekcja potomstwa wynikająca m.in. z ograniczonych zasobów środowiska oraz konkurencji wewnątrz- i międzygatunkowej.
Ewolucja biologiczna nie dotyczy cech pojedynczego organizmu rozwijających się w ciągu jego życia, lecz obejmuje zmiany obserwowane w kolejnych pokoleniach populacji osobników lub całego gatunku. Badaniem mechanizmów ewolucji, a także zagadnień związanych z rozwojem życia na ziemi zajmuje się ewolucjonizm. Jest to interdyscyplinarna nauka, łącząca m.in. wyniki badań biologicznych i geologicznych.
Za twórcę ewolucjonizmu uważa się XIX-wiecznego angielskiego przyrodnika Karola Darwina, a za datę narodzin tej dziedziny wiedzy rok 1859, w którym zostało opublikowane jego dzieło zatytułowane "O powstawaniu gatunków drogą doboru naturalnego, czyli o utrzymaniu się doskonalszych ras w walce o byt".
Kto jako pierwszy stosował pojęcie "ewolucji"? Pojęcie ewolucja jako pierwsi zastosowali przedstawiciele nurtu zwanego preformizmem (XVII w.). Ich zdaniem w plemniku lub w komórce jajowej znajdował się miniaturowy organizm (w wypadku człowieka był to humunculus - "człowieczek"), który rozwijał się, stopniowo powiększając swoje rozmiary. Właśnie ten rozwój preformiści nazwali ewolucją. Karol Darwin w książce O powstawaniu gatunków... nie używał pojęcia ewolucja, tylko wyrażenia descent with modification - "pochodzenie ze zmianą". 
Główne teorie dotyczące życia na Ziemi głoszone do XIX w.: W Europie do początku XIX w. dominowały poglądy Arystotelesa i kreacjonistów. Arystoteles, żyjący w IV w. p.n.e. grecki filozof i przyrodnik, twierdził, że wszystkie organizmy istnieją od momentu stworzenia świata oraz że można je uszeregować w nieprzerwany ciąg o rosnącej doskonałości budowy, tzw. drabinę jestestw (scala naturae).
 |
| Źródło: Charles Singer, A short History of Biology - Scala Naturae według koncepcji Arystotelesa. |
Koncepcja drabiny jestestw Arystotelesa zakładała, że formy niższe służą formom wyższym, choć wszystkie są równie potrzebne do właściwego funkcjonowania świata. Człowiek jest najmłodszą i zarazem najdoskonalszą istotą zamieszkującą Ziemię.
Zdaniem kreacjonistów zaś wszystkie gatunki zostały stworzone przez Boga i nie podlegały później większym zmianom. Ich liczba jest więc stała. Kreacjoniści dostrzegali różnic między osobnikami jednego gatunku, uważali jednak, że są one przypadkowe, niestałe i nieistotne. Źródeł ich koncepcji należy szukać w Księdze Rodzaju, która zawiera opis stworzenia świata i organizmów. Do kreacjonistów należał m.in. XVIII-wieczny szwedzki przyrodnik, twórca systemu klasyfikacji organizmów, Karol Linneusz. Więcej na temat kreacjonizmu możesz przeczytać: tutaj (w przyszłości stworzę osobny post na temat kreacjonizmu).
 |
| "Stworzenie świata" Gustawa Dore. Obrazuje on wers z Księgi Rodzaju: Niech będzie światłość. |
Rozwój myśli ewolucyjnej: Część kreacjonistów uważała, że wiek Ziemi można liczyć jedynie w tysiącach lat. Jednak pogląd ten został zakwestionowany pod koniec XVIII w. dzięki odkryciom szkockiego geologa Jamesa Huttona [wym. dżejmsa hatena]. Wykazał on, na podstawie budowy szkockich gór, w której zaobserwował ślady wielu powtarzających się ruchów górotwórczych i erozji, że nasza planeta jest w rzeczywistości dużo starsza. Hutton uznał ponadto, że procesy te zachodziły i zachodzą cyklicznie od początku istnienia Ziemi.
(...) Pracujący niezależnie od Huttona angielski geolog William Smith [wym. łiljam smis] odkrył, że w warstwach osadowych pochodzących z jednego okresu występują takie same, charakterystyczne tylko dla nich, skamieniałości organizmów, które nie występowały już na Ziemi. Tym samym podważył przekonanie, że organizmy występujące na Ziemi od początku jej istnienia się nie zmieniają. Smith odkrył też, że na podstawie odnalezionych skamieniałości można określać wiek skał. W ten sposób powstała stratygrafia - nauka zajmująca się oznaczaniem wieku warstw skorupy ziemskiej (datowaniem geologicznym) i podziałem dziejów Ziemi.
Świat przed katastrofą: W wiecznej zmarzlinie Syberii i Alaski od końca XVIII w. zaczęto odkrywać szczątki mamutów. Był to dowód na to, że w przeszłości Ziemię zamieszkiwały inne gatunki zwierząt, które zginęły w wyniku wielkiej katastrofy. Luba, mamucie niemowlę znalezione ww 2007 r. w wiecznej zmarzlinie na Syberii to najlepiej zachowany okaz mamuta. Na jego ciele znajdowały się reszki sierści, a żołądek był wypełniony pokarmem. Na temat: "Tajemnicy śmierci syberyjskich mamuciątek" - możesz przeczytać klikając w tytuł przywołanego artykułu.
Luba stała się ogromną sensacją dla naukowców, którzy mogli dokonać jej szczegółowych badań, w tym przy pomocy
tomografii komputerowej. Zbadali oni m. in. zawartość jej żołądka, w którym
znaleźli ślady mleka jej matki. Na podstawie analizy jej uzębienia można było
wysnuć wiele wniosków na temat środowiska naturalnego, w którym żyła, jej diety
i stanu zdrowia. Można w ten sposób uzyskać lepsze wyobrażenie jak wyglądała
naprawdę odległa przeszłość - powiedział Dan Fisher, paleontolog z uniwersytetu
stanu Michigan i kurator muzeum. Z okazu zawierającego mięśnie i powłoki skórne
można dowiedzieć się rzeczy, których nie można dowiedzieć się z badań szkieletu
- dodał Tom Skwerski, menadżer i projektant ekspozycji. - To jest tak jakbyśmy
nagle dostali cenny podarunek mogący potwierdzić wiele naszych teorii.
Teorie Lamarcka i Cuviera: W XIX w. duży wpływ na kształtowanie się poglądów ewolucyjnych mieli dwaj francuscy badacze. Byli to biolog Jean Baptiste Lamarck [wym. Żan Baptiste Lamark] oraz zoolog, paleontolog i anatom Georges Cuvier [wym. Żorż Kuwje].
 |
| Źródło: eurekalert.org
Lamarkizm: Jean Baptiste Lamarck jako pierwszy całościowo opisał mechanizm ewolucji. Dokonał tego w książce Filozofia zoologii, opublikowanej w 1809 r. Teorię stworzoną przez Lamarcka określa się mianem lamarkizmu. Zgodnie z nią:
Obecnie teoria Lamarcka ma jedynie znaczenie historyczne. Była to jednak pierwsza spójna koncepcja, która nie tylko przeciwstawiała się reprezentowanej przez kreacjonistów teorii przyrody, ale także podejmowała próby wyjaśnienia przyczyn oraz podstawowych prawidłowości ewolucji.
|
 |
| Źródło: Encyklopedia Bitannica - Georges Cuvier. |
Katastrofizm: Georges Cuvier ogłosił poglądy przeciwstawne do Lamarcka. Uważał on mianowicie, że forma i funkcje organizmów są ze sobą zharmonizowane. Zgodnie z jego teorią wszystkie stworzenia są tak zbudowane, by mogły jak najlepiej funkcjonować w danych warunkach środowiska, a wszelkie zmiany w ich budowie mogą pogorszyć ten stan rzeczy. Podobnie jest z poszczególnymi narządami. Są one powiązane ze wszystkimi innymi narządami w obrębie organizmu i każda zmiana jednego z nich musiałaby pociągać odpowiadającą jej zmianę we wszystkich innych narządach. Ten pogląd określa się mianem zasady korelacji części. Georges Cuvier stał się jednym z twórców anatomii porównawczej - nauki, która zajmuje się porównywaniem poszczególnych narządów w obrębie gatunków i pomiędzy gatunkami. Cuvier odrzucał hipotezę przechodzenia jednych gatunków w drugie. Jego zdaniem jednak możliwe było wymieranie gatunków np. wtedy, gdy warunki środowiska zmieniały się tak dalece, że gatunki nie były zdolne do przeżycia. Tak narodziło się pojęcie wymarłe światy. Koniec jednego i początek następnego świata związany był, zdaniem Cuviera, z wielkimi katastrofami (np. ogromnymi zalewami mórz), stąd ten kierunek w myśli geologicznej nazywa się katastrofizmem. Przeciwstawiając się ewolucji, Cuvier pokazał, że historia życia na Ziemi przebiegała etapami, a w każdym z etapów naszą planetę zamieszkiwały odmienne gatunki zwierząt i roślin.
Darwinowska rewolucja: W czasach przed Darwinem istniały zatem wśród biologów i geologów dwie główne szkoły myślenia. Zgodnie z pierwszą z nich gatunki były niezmienne, choć w poszczególnych okresach zamieszkiwały Ziemię różne ich zespoły. Zgodnie z drugą teorią gatunki zmieniały się w czasie, a te żyjące obecnie pochodzą od wspólnych przodków. Żaden z badaczy nie wiedział jednak, w jaki sposób gatunki mogły powstawać, a poglądy Lamarcka dotyczące dążenia do doskonałości były podważane. Przełomem była dopiero teoria ewolucji Karola Darwina. W 1831 r. liczący 22 lata Darwin objął stanowisko przyrodnika na okręcie Beagle [wym. bigel] brytyjskiej Marynarki Królewskiej, udającym się w kilkuletnią podróż naukową dookoła świata. Zadaniem członków wyprawy było wykonanie pomiarów kartograficznych i badań meteorologicznych, a także opisanie nowo odkrytych terytoriów. Podczas długotrwałych postojów i wycieczek w głąb lądu Darwin dokonał licznych obserwacji z zakresu botaniki, zoologii, geologii, paleontologii oraz geografii. Szczególnie ważne były odkrycia dokonane w Ameryce Południowej i na wyspach Galapagos, a także obserwacje, jak powstają atole na Oceanie Spokojnym.
Darwin, gdy wyruszał w swą podróż, nie był jeszcze ewolucjonistą. Wierzył w stałość gatunków i - jak większość - uważał, że żyją one od zawsze na obszarach, do których są doskonale przystosowane. Doświadczenia z podróży, głównie z Ameryki Południowej i Galapagos, doprowadziły jednak do zmiany tych poglądów. Wracając do Anglii, badacz był już przekonany o niestałości świata, chociaż nie wiedział, jak nowe gatunki powstawały i co kierowało tym procesem.
 |
| Źródło: Encyklopedia Britannica. Alfred Russel Wallace. |
Ciekawostka: Alfred Russel Wallace [wym. alfred rasel łolis] - angielski przyrodnik i podróżnik, niezależnie od Darwina, doszedł do niemal identycznych wniosków na temat mechanizmu ewolucji. Teoria została po raz pierwszy ogłoszona wspólnie przez obu naukowców w 1858 roku, w czasie posiedzenia Towarzystwa Linneuszowskiego.
Ponadto Wallace napisał m.in.: „Podróże do Amazonii oraz Rio Negro” (1853, 4 wyd. 1900), „Archipelag Malajski” (1869, 10 wyd. 1891), „Geograficzne rozmieszczenie zwierząt” (1886, 2 tomy) i wiele innych publikacji naukowych. Jako pierwszy zauważył różnice w charakterze i składzie gatunków pochodzących z przeciwnych stron linii przebiegającej między Azją i Oceanią. Linia ta nazwana została linią Wallace’a (odkrycie miało miejsce podczas podróży przez Indie Wschodnie). Jest współtwórcą biogeografii.
Obserwacje przyrodnicze Darwina: Rejs, w który wyruszył Darwin, trwał od 27 grudnia 1831 r. do 2 października 1836 r. Poczynione w jego trakcie obserwacje stały się dla Darwina podstawą do sformułowania teorii ewolucji.
Galapagos - to wyspy pochodzenia wulkanicznego, tzw. Archipelag Kolumba. Nazwa pochodzi od zamieszkujących wyspę żółwi słoniowych. Wyspy archipelagu mają nazwy hiszpańskie i angielskie. Wyspy znajdują się pod administracją brytyjską (brytyjskie terytorium zamorskie).
Ameryka Południowa - Patagonia: na zachodzie wybrzeże Patagonii zawiera liczne fiordy i wyspy. Nad Patagonią zaś wznoszą się góry - Andy (góry wulkaniczne i silnie zlodowacone), rzeki spływają do Oceanu Spokojnego.
Wymarłe olbrzymy: Podczas podróży Darwin prowadził obserwacje geologiczne i zbierał skamieniałości. W Patagonii odkrył kości różnych ssaków, m.in. ogromnych pancerników i naziemnych leniwców. Ponieważ znajdowały się one w warstwach ziemi położonych płytko, uczony uznał, że zwierzęta te wymarły stosunkowo niedawno. Z kolei ze względu na fakt, że były podobne do współcześnie żyjących organizmów - różniły się głównie wielkością i niektórymi cechami budowy - ustalił, że są one z nimi spokrewnione. Odkrycia te przekonały Darwina, że życie na Ziemi zmienia się i podlega ewolucji. 
"Zięby Darwina": Występujące na Galapagos gatunki małych ptaków, nazwanych później "ziębami Darwina", różnią się trybem życia oraz kształtem dzioba, który zależy od rodzaju spożywanego pokarmu. Świadczy to o tym, że nowe gatunki powstały w wyniku pojawienia się u nich, a następnie utrwalenia przystosowań do odmiennych warunków środowiska. Darwin ustalił, że wszystkie gatunki tych ptaków wywodzą się od jednego, wspólnego przodka pochodzącego z Ameryki Południowej, żywiącego się nasionami. Obserwacja ta stała się podstawą do określenia, w jaki sposób powstają gatunki.
Więcej informacji na temat "Zięb Darwina" znajdziesz: tutaj (klik!).
 |
|
wspólnego przodka - Kapustę warzywną (Brassica oleracea L.) i były hodowane dla
różnych cech (na przykład ohydna brukselka dla małych, nieotwartych główek).
|
Dobór sztuczny jako namiastka ewolucji: Pomocne w rozwiązaniu zagadki powstawania gatunków były obserwacje, które Darwin poczynił jako hodowca gołębi. Badacz wiedział, że różnice między rasami gołębi, a także między innymi rasami zwierząt, są wynikiem selekcji stosowanej przez hodowców. Dopuszczali oni do rozrodu tylko te osobniki, które wykazywały pożądane cechy (np. u gołębi - długie ogony, opierzone nogi, odpowiednie ubarwienie skrzydeł; u psów - wielkość ciała, umaszczenie, kształt ogona czy cechy psychiczne, takie jak agresja, przywiązanie do właściciela lub odwaga). Selekcję osobników dokonywaną przez człowieka nazwano doborem sztucznym.
 |
| Źródło: vox.com - Selekcja sztuczna, która doprowadziła do otrzymania wielu różnych odmian Brassica oleracea. |
Więcej informacji na temat otrzymywania odmian Brassica oleracea w wyniku działania doboru sztucznego znajdziesz: tutaj (klik!).
Darwin na podstawie obserwacji doboru sztucznego wysnuł wniosek, że podobny proces, choć nieporównanie wolniejszy, mógł zachodzić także w naturze. Nie wiedział jednak, kto dokonywał lub co dokonywało w jego trakcie selekcji. Rozwiązanie dylematu nasunęła Darwinowi lektura dzieła Thomasa Malthusa z 1798 r. pt. "Esej o zaludnieniu". Autor opisywał w nim groźbę przeludnienia, które prowadzi do głodu i nędzy społecznej. Mechanizmem zmniejszającym zbyt dużą liczbę ludności były według niego wojny, epidemie i katastrofy. Darwin zauważył, że to, co dotyczy człowieka, może dotyczyć także każdego innego gatunku. Większość gatunków wykazuje bowiem dużą rozrodczość, np. każda topola wytwarza co roku miliony nasion, a jedna ryba może złożyć do wody miliony jaj. Gdyby całe potomstwo przeżywało, wkrótce zabrakłoby mu potrzebnego do życia pokarmu i miejsca. Darwin wywnioskował więc, że przynajmniej część musi ginąć ze względu na oddziaływanie różnych czynników, np. głodu, drapieżników, chorób czy zimna. 
Dobór sztuczny a dobór naturalny: Odpowiedzią na pytanie: W jaki sposób zachodzi proces ewolucji? stał się mechanizm nazwany przez Darwina doborem naturalnym. Zakładał on, że w każdym pokoleniu rodzi się znacznie więcej potomków, niż może przeżyć. Z tego względu musi istnieć między nimi konkurencja o ograniczone zasoby, m.in. o pokarm, wodę oraz miejsce do życia. Tę konkurencję Darwin nazwał walką o byt. Wygrywają w niej osobniki najlepiej przystosowane do warunków środowiska (np. szybciej uciekną przed zagrożeniem, łatwiej pokonają chorobę, przeżyją szczególnie mroźną zimę lub wyjątkowo upalne lato) i tylko one wydają na świat potomstwo, któremu przekazują swoje geny. Zatem w doborze naturalnym, w odróżnieniu od doboru sztucznego, selekcji jest poddawany cały organizm, anie tylko jego wybrane cechy. Prowadzi to do powstawania nowych adaptacji i zmian gatunku, a z czasem - do powstawania nowych gatunków.
Główne założenia teorii doboru naturalnego Karola Darwina: Zgodnie z założeniami Darwina:
- u osobników należących do jednego gatunku występują drobne różnice m.in. w morfologii, fizjologii oraz zachowaniu. Niektóre z nich powstają pod wpływem środowiska (np. ludzie przebywający na słońcu mają ciemniejszą skórę niż ci, którzy unikają słońca) i te nie są przekazywane potomstwu. Inne zmiany pojawiają się spontanicznie i nie mają związku z wpływem środowiska. Są to zmiany bezkierunkowe, które mogą być korzystne, obojętne lub szkodliwe z punktu widzenia przetrwania organizmu;
- zmienność, jeśli jest dziedziczna, stanowi podstawę przekształceń wszystkich organizmów, zarówno hodowlanych, jak i żyjących w naturalnym środowisku. O doborze organizmów przeznaczonych do rozrodu, a więc o tym, które cechy są korzystne, w warunkach hodowli decyduje człowiek, natomiast w środowisku naturalnym - zespół czynników środowiska;
- w przyrodzie powszechnie obserwuje się dużą rozrodczość, tzn. osobniki wielu gatunków mają znacznie więcej potomstwa, niż może utrzymać się przy życiu i osiągnąć wiek reprodukcyjny;
- walka o byt może przyjmować różne postacie, niekoniecznie bezpośredniej rywalizacji. Jej zwycięzcy pozostawiają po sobie większą liczbę potomstwa, któremu przekazują swe cechy.
Różnice pomiędzy teorią Darwina oraz teorią Lamarcka:
 |
| Źródło: dinoanimals.pl |
Ewolucjonizm pod Darwinie: Karol Darwin jest twórcą podstaw ewolucjonizmu, które rozwijali jego następcy. Do istotnych osiągnięć ewolucjonizmu po Darwinie należą tezy głoszone przez niemieckiego biologa Augusta Weismanna [wym. Waismana]. Wprowadził on zasadnicze dla teorii dziedziczenia rozróżnienie komórek na komórki somatyczne i komórki płciowe. Pierwsze z nich budują wszystkie organy i tkanki organizmu, a drugie służą do rozmnażania się. Zgodnie z koncepcją Weismanna każde kolejne pokolenie (organizm) zaczyna się od pojedynczej komórki. Powstały z niej organizm składa się głównie z komórek somatycznych. Komórki te są śmiertelne, a zmiany, które w nich powstają, nie są dziedziczne. Tylko komórki szlaku płciowego, z których powstają plemniki i jaja, przechodzą do następnych pokoleń i odpowiadają za dziedziczenie cech.
(...) Weismann dowiódł w swych badaniach, że teza Lamarcka, dotycząca przekazywania potomstwu cech nabytych za życia organizmu, jest błędna. W jednym z doświadczeń ucinał ogony myszom z kilku pokoleń, a mimo to potomstwo tych myszy zawsze rodziło się z w pełni wykształconymi ogonami.
(...) W latach 40. i 50. XX w. powstała tzw. syntetyczna teoria ewolucji. Została ona sformułowana na podstawie zdobyczy wielu dziedzin biologii, które nie tylko nie podważyły zasadniczych koncepcji przedstawionych przez Darwina, ale pozwoliły też na ich szerokie rozwinięcie. Największe znaczenie miało w tym względzie odkrycie genów i mechanizmów dziedziczenia. Współczesny ewolucjonizm syntetyczny jest więc w istocie kontynuacją klasycznego ujęcia doboru naturalnego, próbą połączenia zdobyczy genetyki populacyjnej, biologii molekularnej, ekologii, paleontologii i systematyki w jeden spójny system interpretacyjny.
Główne założenia syntetycznej teorii ewolucji:
- Zmienność genetyczna, czyli występowanie różnic między osobnikami jednego gatunku, jest wynikiem rekombinacji i mutacji.
- Cechy przodków (ich geny) podlegają dziedziczeniu,
- Cechy nabyte nie są dziedziczone,
- Większość organizmów wydaje na świat bardzo dużo potomstwa, co prowadzi do konkurencji o ograniczone zasoby środowiska,
- Konkurencję wygrywają organizmy najlepiej dostosowane do środowiska i to one pozostawiają najwięcej potomstwa.
Jeden z twórców syntetycznej teorii ewolucji, amerykański genetyk Theodosius Dobzhansky [wym. Teodosius dobżanski] stwierdził, że w biologii nie można niczego zrozumieć bez teorii ewolucji. Dlatego współczesne badania z zakresu ewolucji obejmują też takie nauki, jak ekologia, etiologia (nauka o zachowaniu się zwierząt), biologia rozrodu czy ewolucja molekularna.
Warto przeczytać: "Współczesne poglądy na teorię ewolucji" - Paweł Koperski - Wydział Biologii Uniwersytetu Warszawskiego.
Bibliografia i wykorzystane źródła:
1) Podręcznik "Biologia na czasie 3" - F. Dubert, M. Jurgowiak, M. Marko-Worłowska, W. Zamachowski. Numer ewidencyjny w wykazie MEN: 564/3/2014.
2) "Historia ewolucji" - S. Parker, A. Roberts.
Brak komentarzy:
Prześlij komentarz