Evolusjon er en av de største teoriene i all vitenskap. Det går ut på å forklare livet: spesifikt hvordan det første enkle livet ga opphav til alt det enorme mangfoldet vi ser i dag, fra bakterier til eiketrær til blåhvaler.
For forskere er evolusjon et faktum. Vi vet at livet utviklet seg med samme sikkerhet som at vi vet at jorden er omtrent sfærisk, at tyngdekraften holder oss på den, og at veps på en piknik er irriterende.
Ikke at du ville vite det fra media i noen land, hvor evolusjon argumenteres voldsomt for – lagt ned som «bare en teori» eller avvist som en flat løgn.
Hvorfor er biologer så sikre på dette? Hva er bevisene? Det korte svaret er at det er så mye at det er vanskelig å vite hvor du skal begynne. Men her er en veldig kort oppsummering av bevisene for at livet faktisk har utviklet seg.
Det kan hjelpe å først stave raskt ut hva Darwins evolusjonsteori faktisk sier. De fleste av oss har den generelle ideen: arter endrer seg over tid, bare de sterkeste overlever, og på en eller annen måte ga en apelignende skapning opphav til mennesker.
Det er vanskelig å akseptere at du, gjennom utallige generasjoner, stammer fra en orm
Darwins evolusjonsteori sier at hver nye organisme er subtilt forskjellige fra foreldrene, og disse forskjellene kan noen ganger hjelpe avkommet eller hindre det. Ettersom organismer konkurrerer om mat og kamerater, produserer de med fordelaktige egenskaper flere avkom, mens de med uhjelpelige egenskaper kanskje ikke produserer noen. Så innenfor en gitt befolkning, fordelaktig egenskaper blir vanlige og uhjelpelige forsvinner.
Gitt nok tid, endrer disse endringene seg og fører til utseendet til nye arter og nye typer organismer, en liten endring av gangen. Steg for steg ble ormer fisk, fisk kom på land og utviklet fire ben, de firbente dyrene vokste hår og – til slutt – så jeg av dem begynte å gå rundt på to ben, kalte seg «mennesker» og oppdaget evolusjon.
Dette kan være vanskelig å tro. Det er en ting å innse at du ikke er identisk med foreldrene våre: kanskje håret ditt har en annen farge, eller at du er høyere, eller har en mer munter natur. Men det er mye vanskeligere å akseptere at du kommer ned, gjennom utallige generasjoner, fra en orm.
Mange mennesker godtar absolutt ikke dette. Men glem alt dramaet et øyeblikk. Begynn i stedet som Charles Darwin gjorde: rett utenfor døren.
Darwins bok On the Origin of Species, først utgitt i 1859, begynner med å be leseren om å se seg om på det kjente. Ikke uutforskede tropiske øyer. eller fjerne jungler, men gårdsplassen og hagen. Der kan du lett se at organismer overfører egenskaper til sine avkom, og endrer arten av den organismen over tid.
Disse endringene fra generasjon til generasjon kalles «nedstigning med modifikasjon»
Darwin fremhevet prosessen med dyrking og avl. I generasjoner har bønder og gartnere har målrettet avlet dyr for å være større eller sterkere, og planter for å gi mer avling.
Oppdrettere fungerer akkurat som Darwin forestilte seg at evolusjonen fungerte. Anta at du vil avle kyllinger som legger flere egg. Først må du finne de høner som legger mer egg enn de andre. Da må du klekke eggene deres, og sørge for at den resulterende chi cks reproduserer. Disse kyllingene bør også legge flere egg.
Hvis du gjentar prosessen med hver generasjon, vil du til slutt ha høner som legger langt flere egg enn villkyllinger. En kvinnelig jungelfugl – den nærmeste ville slektningen til huskyllingen – kan legge 30 egg om året, mens gårdshøner kan produsere ti ganger så mange.
Disse endringene fra generasjon til generasjon kalles «nedstigning med modifikasjon».
Våre eldste tamme dyr er fremdeles i stand til rask forbedring eller modifisering
En ung kylling vil i mange måter være lik foreldrene sine: det vil være gjenkjennelig en kylling, og definitivt ikke en jordvark, og den vil sannsynligvis være mer lik foreldrene enn den er for andre kyllinger. Men den vil ikke være identisk.
«Det er hva evolusjon er,» sier Steve Jones fra University College London i Storbritannia. «Det er en serie feil som bygger seg opp.»
Du tror kanskje at avl bare kan gi en fe w endres, men det ser ut til at det ikke er slutt på det. «Ingen tilfeller er registrert av at en variabel opphører å være variabel under dyrking,» skrev Darwin. «Våre eldste dyrkede planter, som hvete, gir fremdeles ofte nye varianter: Våre eldste husdyr er fremdeles i stand til rask forbedring eller modifisering.»
Avl, argumenterte Darwin, er egentlig evolusjon under menneskelig tilsyn.Det viser oss at de små endringene fra generasjon til generasjon kan legge seg opp. «Det er uunngåelig,» sier Jones. «Det kommer til å skje.»
Likevel er det et ganske skritt fra forsiktig avl av kyllinger som legger flere egg til den naturlige utviklingen av nye arter. I følge evolusjonsteorien stammer disse kyllingene til slutt fra dinosaurer, og hvis du går lenger tilbake, fra fisk.
Svaret er ganske enkelt at evolusjon tar lang tid å gjøre store endringer. Å se bevis på det , du må se på eldre poster. Du må se på fossiler.
Fossiler er restene av langdøde organismer, bevart i berg. Fordi bergarter er lagt i lag, en på toppen av for det andre er fossilregistreringen vanligvis satt opp i datorekkefølge: de eldste fossilene er nederst.
Jeg tror alltid det mest overbevisende tilfellet for evolusjon er i fossilregisteret
Å løpe gjennom fossilregistreringen gjør det klart at livet har endret seg over tid.
De eldste fossilene til alle er restene av synd glocellede organismer som bakterier, med mer kompliserte ting som dyr og planter vises først mye senere. Blant dyrefossilene vises fisk mye tidligere enn amfibier, fugler eller pattedyr. Våre nærmeste slektninger apene finnes bare i de grunne – yngste – bergartene.
«Jeg tror alltid at det mest overbevisende tilfellet for evolusjon er i fossilregisteret,» sier Jones. «Det er merkbart at én side av hver seks i Origin of Species har å gjøre med fossilregistreringen. visste at det var et ugjendrivelig tilfelle at evolusjon hadde funnet sted. «
Hvordan vet vi egentlig at en art utviklet seg til en annen?
Ved å studere fossiler nøye, har forskere vært i stand til å knytte mange utdøde arter med de som overlever i dag, og noen ganger indikerer det at man stammer fra en annen.
For For eksempel beskrev forskere i 2014 fossilene til en 55 millioner år gammel rovdyr som heter Dormaalocyon, som kan være en felles forfader til alle dagens løver, tigre og bjørner. Formene på Dormaalocyons tenner ga det bort.
Likevel er du kanskje ikke overbevist. Disse dyrene kan alle ha lignende tenner, men løver, tigre og dormaalocyoner er fremdeles forskjellige arter. Hvordan vet vi egentlig at en art utviklet seg til en annen?
Fossilregistreringen er bare så mye hjelp her, fordi den er ufullstendig. «Hvis du ser på de fleste fossile poster, er det du ser en form som varer ganske lenge tid og så er den neste gjengen fossiler du har fått, ganske annerledes enn hva du hadde før, sier Jones.
Det er også mulig å observere utviklingen av en ny art når den skjer
Men etter hvert som vi har gravd opp flere og flere rester, har det blitt oppdaget et vell av «overgangsfossiler» . Disse «manglende koblingene» er halvveis mellom kjente arter.
For eksempel sa vi tidligere at kyllinger til slutt stammer fra dinosaurer. I 2000 beskrev et team ledet av Xing Xu fra det kinesiske vitenskapsakademiet en liten dinosaur kalt Microraptor, som hadde fjær som ligner på moderne fugler og kan ha vært i stand til å fly.
Det er også mulig å observere evolusjon av en ny art mens den skjer.
I 2009 beskrev Peter og Rosemary Grant fra Princeton University i New Jersey hvordan en ny art av finch ble til på en av Galápagosøyene: de samme øyene som ble besøkt av Darwin.
Denne lille gruppen fugler hadde dannet en ny art
I 1981 ankom en enkelt medium finkefink til en øy som heter Daphne Major. Han var uvanlig stor og sang en litt annen sang til de lokale fuglene.
Han klarte å avle, og hans avkom arvet hans uvanlige egenskaper. Etter noen få generasjoner ble de reproduktivt isolert: de så annerledes ut enn de andre fuglene, og sang forskjellige sanger, så de kunne bare avle seg imellom. Denne lille fuglegruppen hadde dannet en ny art: de hadde «spesifisert».
Denne nye arten er bare subtilt forskjellig fra forfedrene: deres nebb er annerledes og de synger en uvanlig sang. Men det er mulig å se på langt mer dramatiske endringer når de skjer.
Richard Lenski fra Michigan State University har ansvaret for verdens lengste evolusjonseksperiment.
Det er en veldig direkte demonstrasjon av Darwins ide om tilpasning ved naturlig utvalg
Siden 1988 har Lenski har sporet 12 populasjoner av Escherichia coli-bakterier i laboratoriet sitt. Bakteriene overlates til sine egne enheter i lagringsbeholdere, med næringsstoffer å mate på, og Lenskis team fryser regelmessig små prøver.
E. coli er ikke lenger det samme som de var i 1988.»I alle de 12 populasjonene har bakteriene utviklet seg til å vokse mye raskere enn deres forfader gjorde,» sier Lenski. De har tilpasset seg den spesifikke blandingen av kjemikalier han gir dem.
«Det er en veldig direkte demonstrasjon av Darwins idé om tilpasning ved naturlig utvalg. Nå, 20-år til eksperimentet, er det typiske avstamning vokser omtrent 80% raskere enn forfedren gjorde. «
I 2008 rapporterte Lenskis team at bakteriene hadde gjort et stort sprang fremover. Blandingen de lever i inkluderer et kjemikalie kalt citrat, som E coli kan ikke fordøye. Men 31 500 generasjoner i eksperimentet begynte en av de 12 befolkningene å mate på sitrat. Dette ville være som mennesker plutselig utviklet evnen til å spise trebark.
Alle levende ting bærer gener, i form av DNA
Citratet var alltid der, sier Lenski, «så alle befolkningene har muligheten på en måte å utvikle evnen til å bruke dette … Men bare en av de 12 befolkningene har funnet veien til å gjøre dette. «
På dette tidspunktet er Lenskis vane med å fryse regelmessig prøver av bakteriene viste seg å være avgjørende. Han var i stand til å gå tilbake gjennom eldre prøver, og spore endringene som førte til at E. coli spiste sitrat.
For å gjøre dette måtte han se under panseret. Han brukte et verktøy som ikke var tilgjengelig på Darwins tid, men som har revolusjonert vår forståelse av evolusjonen som helhet: genetikk.
Alle levende ting bærer gener, i form av DNA.
Gener kontrollerer hvordan en organisme vokser og utvikler seg, og de overføres fra foreldre til avkom. Når en mors kylling legger mange egg, og overfører denne egenskapen til hennes avkom, gjør hun det gjennom genene sine.
Alt moderne liv har kommet fra et felles felles forfader
I løpet av forrige århundre har forskere katalogisert gener fra forskjellige arter. Det viser seg at alle levende ting lagrer informasjon i sitt DNA på samme måte: de bruker alle den samme «genetiske koden».
Dessuten deler organismer også mange gener. Tusenvis av gener som finnes i menneskelig DNA kan også bli funnet i DNA fra andre skapninger, inkludert planter og til og med bakterier.
Disse to fakta antyder at alt moderne liv har stammet fra en felles felles forfader, den «siste universelle forfader», som levde for milliarder av år siden.
Ved å sammenligne hvor mange gener organismer deler, kan vi finne ut hvordan de er i slekt. For eksempel deler mennesker flere gener med aper som sjimpanser og gorillaer enn andre dyr, like mye som 96%. Det antyder at de er våre nærmeste slektninger.
Vi har en felles forfedre med sjimpanser
«Prøv å forklare det på noen annen måte enn det faktum at disse forholdene er basert på en sekvens av endringer gjennom tidene,» sier Chris Stringer fra Natural History Museum i L ondon. «Vi har en felles forfader med sjimpanser, og vi og de har avviket siden den samme forfedren.»
Vi kan også bruke genetikk til å spore detaljene i evolusjonære endringer.
«Du kan sammenligne forskjellige typer bakterier og finne genene de deler,» sier Nancy Moran ved University of Texas i Austin. «Når du har gjenkjent disse genene … kan du se på hvordan de har utviklet seg i forskjellige typer populasjoner.»
Da Lenski gikk tilbake gjennom E. coli-prøvene, fant han ut at de sitratspisende bakteriene hadde flere endringer i deres DNA som de andre bakteriene ikke gjorde. Disse endringene kalles mutasjoner.
Lenskis E. coli viser oss at evolusjon kan gi organismer radikalt nye evner
Noen av dem hadde skjedd lenge før bakteriene utviklet sin nye evne. «I og for seg ga det ikke muligheten til å vokse på sitrat, men satte scenen for påfølgende mutasjoner som deretter ga den muligheten,» sier Lenski.
Denne komplekse hendelseskjeden hjelper til med å forklare hvorfor bare en befolkningen utviklet evnen.
Det illustrerer også et viktig poeng om evolusjon. Et bestemt evolusjonært trinn kan virke ekstremt usannsynlig, men hvis det er nok organismer som blir presset til å ta det, vil sannsynligvis en av dem gjøre det – og det tar bare en.
Lenskis E. coli viser oss at evolusjon kan gi organismer radikalt nye evner. Men evolusjon gjør ikke alltid ting bedre. Virkningen av den er ofte, i det minste for våre øyne, ganske tilfeldig.
Mutasjonene som fører til endringer i en organisme er svært sjelden til det bedre, sier Moran. Faktisk har de fleste mutasjoner enten ingen innvirkning eller negativ innvirkning på måten en organisme fungerer på.
Dyr som lever i mørke huler mister ofte sin øyne
Når bakterier er begrenset til isolerte miljøer, henter de noen ganger uvelkomne genetiske mutasjoner som overføres direkte til hver generasjon.Over tid hindrer dette arten gradvis.
«Det viser virkelig prosessen med evolusjon,» sier Moran. «Det handler ikke bare om tilpasning og ting blir bedre, det er også dette store potensialet for at ting kan bli verre.»
Dessuten mister organismer noen ganger evner. For eksempel dyr som lever i mørke huler mister ofte øynene.
Dette kan virke rart. Vi har en tendens til å tenke på evolusjon som en prosess med biologisk forbedring, av arter som forbedrer seg og blir mindre primitive. Men dette er ikke nødvendigvis det som skjer. / p>
Begrepet forbedring kan spores tilbake til en forsker ved navn Jean-Baptiste Lamarck, som presset ideen om at organismer utviklet seg før Darwin var. Hans bidrag var vitale.
Hva mente han de ønsket å forbedre? Hvordan ville du teste det?
Men i motsetning til Darwin, trodde Lamarck at organismer ble bedre til å leve i sine omgivelser som en bevisst reaksjon på disse miljøene, som om de iboende ønsket å forbedre seg.
Lamarcks teori vil si at sjiraffer har lenge ne cks fordi deres forfedre strakte seg for å nå høye trær, og deretter ga sine nyervervede lange nakker videre til sine avkom.
«Darwin skrev om Lamarck privat og sa at hans teori er fullstendig tull, det er ikke testbart, «sier Jones. «Hva mente han at de ønsket å forbedre? Hvordan ville du teste det?»
Darwin hadde en alternativ teori: naturlig utvalg. Det gir en helt annen forklaring på sjiraffer «lange halser.
Se for deg en forfader til moderne sjiraffer, noe som ligner en hjort eller antilope. Hvis det var mange høye trær der dette dyret bodde, var dyrene med de lengste halsene ville få mer mat, og gjøre det bedre enn de med kortere hals.
Dyr som sjiraffer er så slående fordi de virker så perfekt tilpasset
Etter noen generasjoner ville alle dyrene ha litt lengre hals enn forfedrene sine. Igjen ville de med lengst gjøre det best, så over mange år, giraffes «hals ville gradvis bli lengre, fordi de med korte halser hadde en tendens til ikke å få avkom.
Mutasjonene som ligger til grunn for dette skjedde tilfeldig, og var like sannsynlig å produsere korte halser som lange. Men de korte nakkemutasjonene hadde ikke en tendens til å vare.
Dyr som sjiraffer er så slående fordi de virker så perfekt tilpassede. De bor i områder der trærne er høye og bare har blader høyt fra bakken. , så selvfølgelig har de lange halser for å nå dem.
«Den typen bilder er faktisk det som forvirrer folk, tror jeg, fordi det ser så perfekt ut, det ser designet ut,» sier Moran. Men hvis du se nærmere, det er resultatet av en lang kjede med små endringer. «Du skjønner, å, det er ikke designet, det er faktisk en merkelig hendelse som kan ha spredt seg og ført til en annen merkelig hendelse.»
Vi har nå alle bevisene som når de settes sammen viser at livet har utviklet seg.
Menneskelig utvikling har alltid vært et vanskelig begrep for noen å mage
Nedstigning med modifisering, som er forårsaket av tilfeldige mutasjoner i gener, fører til slutt til gradvise endringer og dannelsen av nye arter – mye av det kjører no ved naturlig seleksjon, som lukker ut de organismer som er mindre egnet til deres omgivelser.
Til slutt, la oss bruke alt dette på oss selv.
Menneskelig evolusjon har alltid vært et begrep. vanskelig for noen å mage, men det er umulig å holde øye med det nå, sier Stringer.
Homo sapiens antas å ha utviklet seg i Afrika før den spredte seg over hele verden.
Mennesker av europeisk og asiatisk avstamning bærer neandertalers gener i sitt DNA
Den fossile posten viser en gradvis forandring fra ape-lignende dyr som går på alle fire til tofotede skapninger som gradvis utviklet større hjerner.
De første menneskene som forlot Afrika blandet med andre hominin-arter, slik som neandertalerne. Som et resultat bærer mennesker av europeisk og asiatisk avstamning neandertalergener i sitt DNA, men folk av afrikansk avstamning gjør ikke det.
Alt dette skjedde for tusenvis av år siden, men historien er ikke over. Vi er fremdeles i utvikling.
For eksempel studerte en britisk lege Anthony Allison på 1950-tallet en genetisk lidelse kalt sigdcelleanemi, som er vanlig i noen afrikanske befolkninger. Personer med sykdommen har misdannede røde blodlegemer , som ikke fører oksygen rundt kroppen så godt som mulig.
For disse menneskene var det verdt å bære sigdcellemutasjonen
Allison oppdaget at de østafrikanske befolkningene var delt inn i grupper av lavlandsbeboere, som var utsatt for sykdommen, og folk som bodde i høylandet, som var ikke.
Det viste seg at personer som bærer sigdcellene, fikk en uventet fordel. Det beskyttet dem mot malaria, som bare var en trussel i lavlandet. For disse menneskene var det verdt å bære sigdcellemutasjonen, selv om barna deres kunne være anemiske.
Derimot hadde ikke mennesker som bodde i høylandsområder risiko for malaria. Det betydde at det ikke var noen fordel å bære sigdcellene, så dens ellers skadelige natur hadde ført til at den forsvant.
Selvfølgelig er det alle slags spørsmål om evolusjon som vi fremdeles ikke har svart .
Forfedrene deres går tilbake i en ubrutt linje i over 3 milliarder år
Stringer tilbyr en enkel: hva var den genetiske endringen som tillot mennesker å gå oppreist, og hvorfor var den mutasjonen så vellykket? Akkurat nå vet vi ikke, men med flere fossiler og bedre genetikk, kan det hende vi en dag.
Det vi vet er at evolusjon er et naturfakta. Det er grunnlaget for livet på jorden slik vi kjenner det.
Så neste gang du er ute og går, enten det er i hagen din eller på en gård eller bare går nedover en vei, ta en se på dyrene og plantene rundt deg og tenk på hvordan de alle kom dit.
Hver av organismer du ser, enten det er et lite insekt eller en stor stor elefant, er det siste medlemmet av et eldgamelt familien. Forfedrene deres går tilbake i en ubrutt linje i over 3 milliarder år, til begynnelsen av selve livet. Så gjør din.