Evolution er en af de største teorier i hele videnskaben. Det går ud på at forklare livet: specifikt hvordan det første enkle liv gav anledning til al den enorme mangfoldighed, vi ser i dag, fra bakterier til egetræer til blåhvaler.
For forskere er evolution en kendsgerning. Vi ved, at livet udviklede sig med den samme sikkerhed, som vi ved, at Jorden er nogenlunde kugleformet, at tyngdekraften holder os på det, og at hvepse ved en picnic er irriterende.
Ikke at du ville vide det fra medierne i nogle lande, hvor evolution argumenteres voldsomt for – sat ned som “bare en teori” eller afskediget som en flad løgn.
Hvorfor er biologer så sikre på dette? Hvad er beviset? Det korte svar er, at der er så meget, at det er svært at vide, hvor man skal starte. Men her er en meget kortfattet sammenfatning af beviset for, at livet faktisk har udviklet sig.
Det kan hjælpe med at stave først hurtigt ud af, hvad Darwins evolutionsteori faktisk siger. De fleste af os har den generelle idé: arter ændrer sig over tid, kun de stærkeste overlever, og på en eller anden måde gav en abelignende skabning mennesker.
Det er svært at acceptere, at du gennem utallige generationer stammer fra en orm
Darwins evolutionsteori siger, at hver ny organisme er subtilt anderledes fra sine forældre, og disse forskelle kan undertiden hjælpe afkomene eller hindre det. Da organismer konkurrerer om mad og hjælpere, producerer de med de fordelagtige egenskaber flere afkom, mens de med ikke-nyttige træk muligvis ikke producerer nogen. Så inden for en given befolkning er det fordelagtigt træk bliver almindelige og uhjælpsomme forsvinder.
I betragtning af tilstrækkelig tid stiger disse ændringer op og fører til udseende af nye arter og nye typer organismer, en lille ændring ad gangen. Trin for trin blev orme fisk, fisk kom på land og udviklede fire ben, de firbenede dyr voksede hår og – til sidst – så mig af dem begyndte at gå rundt på to ben, kaldte sig selv “mennesker” og opdagede evolution.
Dette kan være svært at tro. Det er en ting at indse, at du ikke er identisk med vores forældre: måske har dit hår en anden farve, eller du er højere eller har en mere munter natur. Men det er meget sværere at acceptere, at du stammer ned gennem utallige generationer, fra en orm.
Masser af mennesker accepterer bestemt ikke dette. Men glem alt dramaet et øjeblik. Begynd i stedet som Charles Darwin gjorde: lige uden for døren.
Darwins bog On the Origin of Species, der først blev offentliggjort i 1859, begynder med at bede læseren om at se sig omkring på det velkendte. Ikke uudforskede tropiske øer eller fjerne jungler, men gårdens gård og haven. Der kan du let se, at organismer videregiver egenskaber til deres afkom og ændrer organismenes natur over tid.
Disse ændringer fra generation til generation kaldes “nedstigning med modifikation”
Darwin fremhævede processen med dyrkning og avl. I generationer, landmænd og gartnere har målrettet opdrættet dyr for at være større eller stærkere og planter for at give flere afgrøder.
Opdrættere arbejder ligesom Darwin forestillede sig, at evolutionen fungerede. Antag at du vil opdrætte kyllinger, der lægger flere æg. Først skal du finde dem høner, der lægger flere æg end de andre. Derefter skal du klække deres æg og sikre, at den resulterende chi cks reproducerer. Disse kyllinger bør også lægge flere æg.
Hvis du gentager processen med hver generation, vil du til sidst have høns, der lægger langt flere æg end vilde kyllinger. En kvindelig jungelfugl – den nærmeste vilde slægtning til den indenlandske kylling – lægger måske 30 æg om året, hvorimod gårdshøns muligvis kan producere ti gange så mange.
Disse ændringer fra generation til generation kaldes “nedstigning med modifikation”.
Vores ældste tamme dyr er stadig i stand til hurtig forbedring eller ændring
En ung kylling vil i mange måder ligner sine forældre: det vil være genkendeligt en kylling og bestemt ikke en jordvark, og den vil sandsynligvis være mere lig sine forældre end den er med andre kyllinger. Men den vil ikke være identisk.
“Det er, hvad evolution er,” siger Steve Jones fra University College London i Storbritannien. “Det er en række fejl, der bygger sig op.”
Man tror måske, at avl kun kan gøre en fe w ændres, men der ser ud til at være nogen ende på det. “Der er ikke registreret noget tilfælde af, at en variabel ophører med at være variabel under dyrkning,” skrev Darwin. “Vores ældste dyrkede planter, såsom hvede, giver stadig ofte nye sorter: vores ældste tamme dyr er stadig i stand til hurtig forbedring eller modifikation.”
Avl, argumenterede Darwin, er i det væsentlige evolution under menneskelig tilsyn.Det viser os, at de små ændringer fra generation til generation kan tilføje sig. “Det er uundgåeligt,” siger Jones. “Det vil sandsynligvis ske.”
Alligevel er det et ret skridt fra omhyggeligt opdræt af kyllinger, der lægger flere æg til den naturlige udvikling af nye arter. Ifølge evolutionsteorien stammer disse kyllinger i sidste ende fra dinosaurer, og hvis du går længere tilbage, fra fisk.
Svaret er simpelthen, at evolution tager lang tid at foretage store ændringer. At se bevis for det , du skal se på ældre optegnelser. Du skal se på fossiler.
Fossiler er resterne af langdøde organismer, bevaret i sten. Fordi sten er lagt ned i lag, en oven på andet er den fossile optegnelse generelt angivet i datorrækkefølge: de ældste fossiler er i bunden.
Jeg tror altid, at det mest overbevisende tilfælde for evolution er i den fossile optegnelse
At løbe gennem den fossile optegnelse gør det klart, at livet har ændret sig over tid.
De ældste fossiler af alle er resterne af synd gle-cellede organismer som bakterier, med mere komplicerede ting som dyr og planter vises først meget senere. Blandt dyrefossilerne fremstår fisk meget tidligere end padder, fugle eller pattedyr. Vores nærmeste slægtninge aberne findes kun i de laveste – yngste – klipper.
“Jeg tror altid, at det mest overbevisende tilfælde for evolution er i fossile optegnelser,” siger Jones. “Det bemærkes, at en side ud af hver seks i artenes oprindelse har at gøre med den fossile optegnelse. vidste, at det var et ubestrideligt tilfælde, at evolution havde fundet sted. “
Hvordan ved vi virkelig, at en art udviklede sig til en anden?
Ved nøje at studere fossiler har forskere været i stand til at forbinde mange uddøde arter med dem, der overlever i dag, hvilket undertiden indikerer, at man stammer fra en anden.
For Eksempel: i 2014 beskrev forskere fossilerne til en 55 millioner år gammel kødædende ved navn Dormaalocyon, som kan være en fælles forfader til alle nutidens løver, tigre og bjørne. Formerne på Dormaalocyons tænder gav det væk.
Alligevel er du måske ikke overbevist. Disse dyr kan muligvis alle have lignende tænder, men løver, tigre og dormaalocyoner er stadig forskellige arter. Hvordan ved vi virkelig at en art udviklede sig til en anden?
Den fossile optegnelse er kun så meget hjælp her, fordi den er ufuldstændig. “Hvis du ser på de fleste fossile optegnelser, er det, du faktisk ser, en form, der varer ganske lang tid og så er den næste flok fossiler, som du har fået, meget anderledes end hvad du havde før, “siger Jones.
Det er også muligt at observere udviklingen af en ny art, når den sker
Men efterhånden som vi har gravet op flere og flere rester, er der opdaget et væld af “overgangsfossiler” . Disse “manglende forbindelser” er halvvejs huse mellem velkendte arter.
For eksempel sagde vi tidligere, at kyllinger i sidste ende stammer fra dinosaurer. I 2000 beskrev et hold ledet af Xing Xu fra det kinesiske videnskabsakademi en lille dinosaur kaldet Microraptor, som havde fjer svarende til moderne fugle og muligvis var i stand til at flyve.
Det er også muligt at observere udvikling af en ny art, når den sker.
I 2009 beskrev Peter og Rosemary Grant fra Princeton University i New Jersey, hvordan en ny art af finke blev til på en af Galápagosøerne: de samme øer, der blev besøgt af Darwin.
Denne lille gruppe fugle havde dannet en ny art
I 1981 ankom en enkelt mellemstor finke til en ø ved navn Daphne Major. Han var usædvanlig stor og sang en lidt anden sang til de lokale fugle.
Han formåede at opdrætte, og hans afkom arvede hans usædvanlige træk. Efter et par generationer blev de reproduktivt isoleret: de så anderledes ud end de andre fugle og sang forskellige sange, så de kunne kun yngle indbyrdes. Denne lille gruppe fugle havde dannet en ny art: de havde “specificeret”.
Denne nye art er kun subtilt forskellig fra dens forfædre: deres næb er forskellige og de synger en usædvanlig sang. Men det er muligt at se langt mere dramatiske ændringer, når de sker.
Richard Lenski fra Michigan State University har ansvaret for verdens længste evolutionseksperiment.
Det er en meget direkte demonstration af Darwins idé om tilpasning ved naturlig udvælgelse
Siden 1988 har Lenski har sporet 12 populationer af Escherichia coli-bakterier i hans laboratorium. Bakterierne overlades til deres egne enheder i opbevaringsbeholdere med næringsstoffer at fodre på, og Lenskis team fryser regelmæssigt små prøver.
E. coli er ikke længere det samme som i 1988.”I alle 12 populationer har bakterierne udviklet sig til at vokse meget hurtigere end deres forfader gjorde,” siger Lenski. De har tilpasset sig den specifikke blanding af kemikalier, han giver dem.
“Det er en meget direkte demonstration af Darwins idé om tilpasning ved naturlig udvælgelse. Nu, 20-nogle år i eksperimentet, er det typiske afstamning vokser omkring 80% hurtigere end forfædren gjorde. “
I 2008 rapporterede Lenskis team, at bakterierne havde taget et stort spring fremad. Blandingen, de lever i, indeholder et kemikalie kaldet citrat, som E coli kan ikke fordøje. Men 31.500 generationer ind i eksperimentet begyndte en af de 12 befolkninger at fodre med citrat. Dette ville være som om mennesker pludselig udviklede evnen til at spise træbark.
Alle levende ting bærer gener i form af DNA
Citratet var altid der, siger Lenski, “så alle befolkningerne har mulighed for på en måde at udvikle evnen til at bruge dette … Men kun en af de 12 befolkninger har fundet deres måde at gøre dette på. “
På dette tidspunkt er Lenskis vane med regelmæssigt at fryse prøver af bakterierne viste sig at være afgørende. Han var i stand til at gå tilbage gennem ældre prøver og spore de ændringer, der førte til, at E. coli spiste citrat.
For at gøre dette måtte han se under hætten. Han brugte et værktøj, der ikke var tilgængeligt på Darwins tid, men som har revolutioneret vores forståelse af evolutionen som helhed: genetik.
Alle levende ting bærer gener i form af DNA.
Gener styrer, hvordan en organisme vokser og udvikler sig, og de overføres fra forældre til afkom. Når en moderkylling lægger mange æg og overfører denne egenskab til hendes afkom, gør hun det gennem sine gener.
Alt moderne liv er nedstammer fra en fælles fælles forfader
I løbet af det sidste århundrede har forskere katalogiseret generne fra forskellige arter. Det viser sig, at alle levende ting gemmer information i deres DNA på samme måde: de bruger alle den samme “genetiske kode”.
Desuden deler organismer også mange gener. Tusinder af gener fundet i humant DNA kan også findes i DNA fra andre skabninger, herunder planter og endda bakterier.
Disse to fakta antyder, at alt moderne liv er nedstammer fra en enkelt fælles forfader, den “sidste universelle forfader”, som levede for milliarder af år siden.
Ved at sammenligne hvor mange gener organismer deler, kan vi finde ud af, hvordan de er beslægtede. F.eks. deler mennesker flere gener med aber som chimpanser og gorillaer end andre dyr, så meget som 96%. Det antyder, at de er vores nærmeste slægtninge.
Vi har en fælles forfader med chimpanser
“Prøv at forklare det på nogen anden måde end det faktum, at disse forhold er baseret på en række ændringer gennem tiden,” siger Chris Stringer fra Natural History Museum i L ondon. “Vi har en fælles forfader med chimpanser, og vi og de har siden da adskilt sig fra den fælles forfader.”
Vi kan også bruge genetik til at spore detaljerne i evolutionære ændringer.
“Du kan sammenligne forskellige typer bakterier og finde de gener, som de deler,” siger Nancy Moran ved University of Texas i Austin. “Når du først har genkendt disse gener … kan du se på, hvordan de har udviklet sig i forskellige slags populationer.”
Da Lenski gik tilbage gennem sine E. coli-prøver, fandt han ud af, at de citrat-spisende bakterier havde flere ændringer i deres DNA, som de andre bakterier ikke gjorde. Disse ændringer kaldes mutationer.
Lenski’s E. coli viser os, at evolution kan give organismer radikalt nye evner
Nogle af dem var sket længe før bakterierne udviklede deres nye evne. “I og for sig tildelte ikke evnen til at vokse på citrat, men satte scenen for efterfølgende mutationer, der derefter tildelte denne evne,” siger Lenski.
Denne komplekse begivenhedskæde hjælper med at forklare, hvorfor kun en befolkningen udviklede evnen.
Det illustrerer også et vigtigt punkt omkring evolution. Et bestemt evolutionært skridt kan synes yderst usandsynligt, men hvis der er nok organismer, der skubbes til at tage det, vil en af dem sandsynligvis – og det tager kun en.
Lenskis E. coli viser os, at evolutionen kan give organismer radikalt nye evner. Men evolution gør ikke altid tingene bedre. Dens virkninger er ofte i det mindste for vores øjne ret tilfældige.
De mutationer, der fører til ændringer i en organisme, er meget sjældent til det bedre, siger Moran. Faktisk har de fleste mutationer enten ingen indvirkning eller en negativ indvirkning på den måde, en organisme fungerer på.
Dyr, der lever i mørke huler, mister ofte deres øjne
Når bakterier er begrænset til isolerede miljøer, opfanger de undertiden uvelkomne genetiske mutationer, der overføres direkte til hver generation.Over tid hæmmer dette gradvis arten.
“Det viser virkelig udviklingsprocessen,” siger Moran. “Det er ikke bare tilpasning, og ting bliver bedre, der er også dette store potentiale for, at ting kan blive værre.”
Desuden mister organismer nogle gange evner. For eksempel dyr, der lever i mørke huler mister ofte øjnene.
Dette kan virke underligt. Vi har tendens til at tænke på evolution som en proces med biologisk forbedring, af arter der forbedres og bliver mindre primitive. Men det er ikke nødvendigvis hvad der sker.
Begrebet forbedring kan spores tilbage til en videnskabsmand ved navn Jean-Baptiste Lamarck, der skubbede tanken om, at organismer udviklede sig før Darwin var. Hans bidrag var vitale.
Hvad mente han, at de ville forbedre? Hvordan ville du teste det?
Men i modsætning til Darwin troede Lamarck at organismer blev bedre til at leve i deres omgivelser som en bevidst reaktion på disse miljøer, som om de iboende ville forbedre sig.
Lamarcks teori ville sige, at giraffer har længe ne cks, fordi deres forfædre strakte sig for at nå høje træer og derefter overgav deres nyerhvervede lange hals til deres afkom.
“Darwin skrev om Lamarck privat og sagde, at hans teori er komplet vrøvl, det er ikke testbart, ”siger Jones. “Hvad mente han, at de ville forbedre? Hvordan ville du teste det?”
Darwin havde en alternativ teori: naturlig udvælgelse. Det giver en helt anden forklaring på giraffer “lange halse.
Forestil dig en forfader til moderne giraffer, noget der ligner en hjort eller antilope. Hvis der var mange høje træer, hvor dette dyr levede, var dyrene med de længste halse ville få mere mad og gøre det bedre end dem med kortere hals.
Dyr som giraffer er så slående, fordi de ser ud så perfekt tilpassede
Efter et par generationer ville alle dyrene have lidt længere halse end deres forfædre. Igen ville de med den længste klare sig bedst, så i mange år, giraffes “halse ville gradvis blive længere, fordi de med korte halse havde tendens til ikke at få afkom.
Mutationerne bag dette skete tilfældigt og var lige så tilbøjelige til at producere korte halse som lange. Men disse korthalsede mutationer havde ikke en tendens til at vare.
Dyr som giraffer er så slående, fordi de ser så perfekt tilpassede ud. De bor i områder, hvor træerne er høje og kun har blade højt fra jorden , så selvfølgelig har de lange halse til at nå dem.
“Den slags billede er faktisk det, der forvirrer folk, fordi det ser så perfekt ud, det ser designet ud,” siger Moran. Men hvis du se nærmere, det er resultatet af en lang kæde af små ændringer. “Du er klar over, åh, det er ikke designet, det er faktisk en ulige begivenhed, der muligvis har spredt sig og ført til en anden ulige begivenhed.”
Vi har nu alle de beviser, der, når de er samlet, viser at livet har udviklet sig.
Menneskelig udvikling har altid været et vanskeligt begreb for nogle at mave
Nedstigning med modifikation, som er forårsaget af tilfældige mutationer i gener, fører i sidste ende til gradvise ændringer og dannelsen af nye arter – meget af det kører da ved naturlig udvælgelse, der udrydder de organismer, der er mindre egnede til deres omgivelser.
Lad os endelig anvende alt dette på os selv.
Menneskelig udvikling har altid været et begreb vanskeligt for nogle at mave, men det er umuligt at holde det blinde øje for det nu, siger Stringer.
Homo sapiens menes at have udviklet sig i Afrika, før det spredte sig over hele verden.
Mennesker af europæisk og asiatisk afstamning bærer neanderthaler i deres DNA
Den fossile optegnelse viser en gradvis forandring fra abelignende dyr, der går på alle fire til tobenede væsner, der gradvist udvikler større hjerner.
De første mennesker, der forlod Afrika, blandet med andre homininarter, såsom neandertalerne. Som et resultat bærer folk af europæisk og asiatisk afstamning neandertalere i deres DNA, men folk af afrikansk afstamning gør det ikke.
Dette skete alt for tusinder af år siden, men historien er ikke forbi. Vi er udvikler sig stadig.
For eksempel studerede en britisk læge ved navn Anthony Allison i 1950’erne en genetisk lidelse kaldet seglcelleanæmi, som er almindelig i nogle afrikanske befolkninger. Mennesker med lidelsen har misdannede røde blodlegemer , som ikke bærer ilt rundt i kroppen så godt som de kunne.
For disse mennesker var det værd at bære seglcellemutationen
Allison opdagede, at de østafrikanske befolkninger var opdelt i grupper af lavlandsboende mennesker, der var tilbøjelige til sygdommen og mennesker, der boede i højlandet, som var ikke.
Det viste sig, at folk, der bærer seglcelletræk, fik en uventet fordel. Det beskyttede dem mod malaria, som kun virkelig var en trussel i lavlandet. For disse mennesker var det værd at bære seglcellemutationen, selvom deres børn måske var anæmiske.
Derimod var mennesker, der bor i højlandsområder, ikke i fare for malaria. Det betød, at der ikke var nogen fordel ved at bære seglcelleegenskaben, så dens ellers skadelige natur havde betydet, at den forsvandt.
Selvfølgelig er der alle mulige spørgsmål om evolution, som vi stadig ikke har besvaret .
Deres forfædre går tilbage i en ubrudt linje i over 3 milliarder år
Stringer tilbyder et enkelt: hvad var den genetiske ændring, der gjorde det muligt for mennesker at gå oprejst, og hvorfor var den mutation så vellykket? Lige nu ved vi ikke, men med flere fossiler og bedre genetik kan vi måske en dag.
Hvad vi ved er, at evolution er et naturfakta. Det er grundlaget for livet på jorden, som vi kender det.
Så næste gang du er på farten, hvad enten det er i din have eller på en gård eller bare går ad en vej, tag en se på dyrene og planterne omkring dig og tænk på, hvordan de alle kom dertil.
Hver af de organismer, du ser, hvad enten det er et lille insekt eller en stor stor elefant, er det seneste medlem af et gammelt deres forfædre går tilbage i en ubrudt linje i over 3 milliarder år til selve livets begyndelse. Så gør dit.