Ewolucja to jedna z największych teorii w całej nauce. Ma na celu wyjaśnienie życia: a konkretnie, w jaki sposób pierwsze proste życie dało początek całej ogromnej różnorodności, jaką widzimy dzisiaj, od bakterii po dęby i płetwale błękitne.
Dla naukowców ewolucja jest faktem. Wiemy, że życie ewoluowało z taką samą pewnością, z jaką wiemy, że Ziemia jest mniej więcej sferyczna, że grawitacja nas na niej trzyma, a osy na pikniku są denerwujące.
Nie żebyś wiedział o tym z mediów w niektórych krajach, gdzie ewolucja jest zaciekle dyskutowana – przedstawiana jako „tylko teoria” lub odrzucana jako bezczelne kłamstwo.
Dlaczego biolodzy są tego tak pewni? Jakie są dowody? Krótka odpowiedź jest taka, że tak wiele jest trudnych do ustalenia, od czego zacząć. Ale oto bardzo pobieżne podsumowanie dowodów na to, że życie rzeczywiście ewoluowało.
Może pomóc najpierw przeliterować szybko wyjaśnij, co tak naprawdę mówi teoria ewolucji Darwina. Większość z nas ma ogólną ideę: gatunki zmieniają się w czasie, tylko najlepiej przystosowane przeżywają, aw jakiś sposób istota podobna do małpy dała początek istotom ludzkim.
Trudno zaakceptować fakt, że przez niezliczone pokolenia jesteś potomkiem robaka
Teoria ewolucji Darwina mówi, że każdy nowy organizm jest nieco inny od rodziców, a te różnice mogą czasami pomóc potomstwu lub mu przeszkodzić. Ponieważ organizmy konkurują o pożywienie i partnerów, te o korzystnych cechach rodzą więcej potomstwa, podczas gdy te o niekorzystnych cechach mogą go nie mieć. Zatem w danej populacji korzystne cechy stają się powszechne, a nieprzydatne zanikają.
W miarę upływu czasu zmiany te nasilają się i prowadzą do pojawienia się nowych gatunków i nowych typów organizmów, jedna mała zmiana na raz. Krok po kroku robaki stawały się ryby, ryby przybyły na ląd i rozwinęły cztery nogi, tym czworonożnym zwierzętom wyrosły włosy i – ostatecznie – tzw ja z nich zaczęłam chodzić na dwóch nogach, nazywać siebie „ludźmi” i odkrywać ewolucję.
Trudno w to uwierzyć. Jedną rzeczą jest uświadomienie sobie, że nie jesteś identyczny z naszymi rodzicami: być może twoje włosy mają inny kolor, jesteś wyższy lub masz bardziej wesoły charakter. Ale znacznie trudniej jest zaakceptować, że jesteś potomkiem, przez niezliczone od robaka.
Wiele osób z pewnością tego nie akceptuje. Ale zapomnij na chwilę o całym dramacie. Zamiast tego zacznij tak, jak zrobił to Karol Darwin: na wyciągnięcie ręki.
Książka Darwina O powstawaniu gatunków, opublikowana po raz pierwszy w 1859 roku, zaczyna się od prośby czytelnika, aby rozejrzał się po dobrze znanych wyspach. Nie niezbadane tropikalne wyspy lub w odległych dżunglach, ale na podwórku i ogrodzie. Można tam łatwo zauważyć, że organizmy przekazują cechy swojemu potomstwu, zmieniając z czasem charakter tego organizmu.
Te zmiany z pokolenia na pokolenie nazywane są „pochodzeniem z modyfikacją”
Darwin podkreślał proces uprawy i rozmnażania. Od pokoleń rolnicy i ogrodnicy celowo wyhodowali zwierzęta, aby były większe lub silniejsze, i rośliny, aby uzyskać więcej plonów.
Hodowcy pracują tak, jak Darwin wyobrażał sobie ewolucję. Przypuśćmy, że chcesz hodować kurczaki, które składają więcej jaj. Najpierw musisz je znaleźć kury, które znoszą więcej jaj niż inne. Następnie należy wykluć ich jaja i upewnić się, że powstałe chi cks reprodukować. Te pisklęta powinny również znosić więcej jaj.
Jeśli powtórzysz ten proces z każdym pokoleniem, w końcu będziesz mieć kury, które znoszą znacznie więcej jaj niż dzikie kurczaki. Samica ptactwa dżungli – najbliższa dzika krewna kura domowa – może znieść 30 jaj w ciągu roku, podczas gdy kury hodowlane mogą wyprodukować dziesięć razy więcej.
Te zmiany z pokolenia na pokolenie nazywane są „potomstwem z modyfikacją”.
Nasze najstarsze udomowione zwierzęta wciąż są zdolne do szybkich ulepszeń lub modyfikacji.
Młode pisklę w wielu będą podobne do swoich rodziców: będzie to z pewnością kurczak, a na pewno nie mrównik, i prawdopodobnie będzie bardziej podobny do swoich rodziców niż do innych kurczaków. Ale nie będzie identyczny.
„Na tym polega ewolucja” – mówi Steve Jones z University College London w Wielkiej Brytanii. „To seria błędów, które narastają”.
Można by pomyśleć, że hodowla może fe w się zmienia, ale wydaje się, że nie ma to końca. „Żaden przypadek nie jest zarejestrowany, aby zmienna przestała być zmienna w uprawie” – napisał Darwin. „Nasze najstarsze rośliny uprawne, takie jak pszenica, wciąż często dają nowe odmiany: nasze najstarsze udomowione zwierzęta wciąż są zdolne do szybkiej poprawy lub modyfikacji”.
Hodowla, argumentował Darwin, jest zasadniczo ewolucją pod nadzorem człowieka.Pokazuje nam, że drobne zmiany z pokolenia na pokolenie mogą się sumować. „To jest nieuniknione” – mówi Jones. „To musi się wydarzyć”.
Mimo to, od ostrożnej hodowli kurczaków, które składają więcej jaj, do naturalnej ewolucji nowych gatunków, jest już spory krok. Zgodnie z teorią ewolucji, te kury ostatecznie wywodzą się od dinozaurów, a jeśli cofniemy się dalej, od ryb.
Odpowiedź jest prosta, że ewolucja zajmuje dużo czasu, aby dokonać dużych zmian. Aby zobaczyć dowody na to , musisz spojrzeć na starsze zapisy. Musisz spojrzeć na skamieniałości.
Skamieniałości to pozostałości dawno martwych organizmów, zachowane w skale. Ponieważ skały są układane warstwami, jedna na wierzchu inne, zapis kopalny jest generalnie uporządkowany według dat: najstarsze skamieniałości znajdują się na dole.
Zawsze uważam, że najbardziej przekonującym argumentem przemawiającym za ewolucją znajduje się w zapisie kopalnym
Przeglądanie zapisów kopalnych pokazuje, że życie uległo zmianie w czasie.
Najstarsze skamieniałości wszystkie są pozostałościami grzechu organizmy wielokomórkowe, takie jak bakterie, przy czym bardziej skomplikowane rzeczy, takie jak zwierzęta i rośliny, pojawiają się znacznie później. Wśród skamieniałości zwierząt ryby pojawiają się znacznie wcześniej niż płazy, ptaki czy ssaki. Nasi najbliżsi krewni, małpy człekokształtne, znajdują się tylko w najpłytszych – najmłodszych – skałach.
„Zawsze uważam, że najbardziej przekonującym argumentem przemawiającym za ewolucją są skamieniałości” – mówi Jones. „Można zauważyć, że jedna strona na sześć w„ Pochodzeniu gatunków ”dotyczy zapisu kopalnego. wiedział, że to niezbity przypadek ewolucji. „
Skąd naprawdę wiemy, że jeden gatunek wyewoluował w inny?
Dzięki uważnemu badaniu skamieniałości naukowcom udało się powiązać wiele wymarłych gatunków z tymi, które przetrwały dzisiaj, czasami wskazując, że jeden pochodzi od drugiego.
Na przykład w 2014 roku badacze opisali skamieniałości 55-milionowego drapieżnika zwanego Dormaalocyon, który może być wspólnym przodkiem wszystkich dzisiejszych lwów, tygrysów i niedźwiedzi. Zdradzały go kształty zębów Dormaalocyona.
Mimo to możesz nie być przekonany. Te zwierzęta mogą mieć podobne zęby, ale lwy, tygrysy i Dormaalocyony są nadal odrębnymi gatunkami. Skąd naprawdę wiemy że jeden gatunek wyewoluował w inny?
Zapis skamieniałości jest tu bardzo pomocny, ponieważ jest niekompletny. ”Jeśli spojrzysz na większość zapisów kopalnych, w rzeczywistości widzisz jedną formę, która trwa dość długo czas, a potem następna kupka skamieniałości, które otrzymałeś, różni się znacznie od tego, co miałeś wcześniej ”, mówi Jones.
Możliwe jest również obserwować ewolucję nowego gatunku na bieżąco
Ale w miarę jak wykopaliśmy coraz więcej szczątków, odkryto bogactwo „przejściowych skamieniałości” . Te „brakujące ogniwa” to domy w połowie drogi między znanymi gatunkami.
Na przykład wcześniej powiedzieliśmy, że kury są ostatecznie potomkami dinozaurów. W 2000 roku zespół kierowany przez Xing Xu z Chińskiej Akademii Nauk opisał małego dinozaura zwanego Microraptor, który miał pióra podobne do współczesnych ptaków i mógł latać.
Można również obserwować ewolucja nowego gatunku na bieżąco.
W 2009 roku Peter i Rosemary Grant z Uniwersytetu Princeton w New Jersey opisali, jak na jednej z wysp Galapagos powstał nowy gatunek zięb: te same wyspy odwiedzone autor: Darwin.
Ta mała grupa ptaków utworzyła nowy gatunek
W 1981 r. Na wyspę zwaną Daphne Major przybyła pojedyncza zięba średnia. Był niezwykle duży i nieco inną piosenkę zaśpiewał miejscowym ptakom.
Udało mu się rozmnażać, a jego potomstwo odziedziczyło jego niezwykłe cechy. Po kilku pokoleniach zostali reprodukcyjnie odizolowani: wyglądali inaczej niż inne ptaki i śpiewali różne piosenki, więc mogli rozmnażać się tylko między sobą. Ta mała grupa ptaków utworzyła nowy gatunek: „wyspecjowali się”.
Ten nowy gatunek różni się tylko nieznacznie od swoich przodków: mają inne dzioby i śpiewają niezwykłą piosenkę. Ale można obserwować o wiele bardziej dramatyczne zmiany, które zachodzą.
Richard Lenski z Michigan State University jest odpowiedzialny za „najdłużej trwający eksperyment ewolucyjny na świecie.
Jest to bardzo bezpośrednia demonstracja idei adaptacji Darwina przez dobór naturalny
Od 1988 Lenski śledził 12 populacji bakterii Escherichia coli w swoim laboratorium. Bakterie są pozostawione do własnych urządzeń w pojemnikach do przechowywania ze składnikami odżywczymi do pożywienia, a zespół Lenskiego regularnie zamraża małe próbki.
E. coli nie są już takie same jak w 1988 roku.„We wszystkich 12 populacjach bakterie ewoluowały, by rosnąć znacznie szybciej niż ich przodek” – mówi Lenski. Przystosowały się do specyficznej mieszanki chemikaliów, które im podaje.
„To bardzo bezpośredni przykład idei Darwina na adaptację przez dobór naturalny. Teraz, po 20 latach od rozpoczęcia eksperymentu, typowe linia rośnie około 80% szybciej niż przodek. ”
W 2008 roku zespół Lenskiego poinformował, że bakterie zrobiły ogromny krok naprzód. Mieszanka, w której żyją, zawiera substancję chemiczną zwaną cytrynianem, która . coli nie może strawić. Jednak 31 500 pokoleń w trakcie eksperymentu jedna z 12 populacji zaczęła żerować na cytrynianie. To tak, jakby ludzie nagle rozwinęli zdolność zjadania kory drzewnej.
Wszystkie żywe istoty mają geny w postaci DNA
Cytrynian zawsze tam był, mówi Lenski, „więc wszystkie populacje w pewnym sensie mają szansę rozwinąć umiejętność korzystania z tego … Ale tylko jedna z 12 populacji znalazła sposób, aby to zrobić. ”
W tym momencie Lenski ma zwyczaj regularnego zamrażania Pobieranie próbek bakterii okazało się kluczowe. Był w stanie wrócić do starszych próbek i prześledzić zmiany, które doprowadziły do zjadania cytrynianu przez E. coli.
Aby to zrobić, musiał zajrzeć pod maskę. Użył narzędzia, które nie było dostępne za czasów Darwina, ale które zrewolucjonizowało nasze rozumienie ewolucji jako całości: genetyki.
Wszystkie żywe istoty niosą geny w postaci DNA.
Geny kontrolują wzrost i rozwój organizmu oraz są przekazywane z rodzica na potomstwo. Kiedy kura matka składa dużo jaj i przekazuje tę cechę swojemu potomstwu, robi to poprzez swoje geny.
Całe współczesne życie wywodzi się z pojedynczy wspólny przodek
W ciągu ostatniego stulecia naukowcy skatalogowali geny różnych gatunków. Okazuje się, że wszystkie żywe istoty przechowują informacje w swoim DNA w ten sam sposób: wszystkie używają tego samego „kodu genetycznego”.
Co więcej, organizmy mają również wiele genów. Tysiące genów znajduje się w ludzkie DNA można również znaleźć w DNA innych stworzeń, w tym roślin, a nawet bakterii.
Te dwa fakty sugerują, że całe współczesne życie pochodzi od jednego wspólnego przodka, „ostatniego wszechświatowego przodka”, który żył miliardy lat temu.
Porównując liczbę wspólnych genów organizmów, możemy dowiedzieć się, jak są one powiązane. Na przykład ludzie mają więcej genów z małpami, takimi jak szympansy i goryle, niż inne zwierzęta, a nawet 96%. To sugeruje, że są to nasi najbliżsi krewni.
Mamy wspólnego przodka z szympansami
„Spróbuj wyjaśnić to w inny sposób niż fakt, że te relacje są oparte na sekwencji zmian w czasie” – mówi Chris Stringer z Muzeum Historii Naturalnej w L ondon. „Mamy wspólnego przodka z szympansami i od tamtej pory oddaliliśmy się od tego wspólnego przodka”.
Możemy również użyć genetyki do śledzenia szczegółów zmian ewolucyjnych.
„Można porównać różne typy bakterii i znaleźć wspólne geny” – mówi Nancy Moran z University of Texas w Austin. „Kiedy już rozpoznasz te geny… możesz przyjrzeć się, jak ewoluowały w różnych typach populacji.”
Kiedy Lenski przejrzał swoje próbki E. coli, odkrył, że bakterie jedzące cytrynian miały kilka zmiany w ich DNA, których nie zrobiły inne bakterie. Zmiany te nazywane są mutacjami.
E. coli Lenskiego pokazują nam, że ewolucja może dać organizmom radykalnie nowe zdolności
Niektóre z nich pojawiły się na długo przed tym, jak bakterie rozwinęły swoją nową zdolność. „Samo w sobie nie nadawało zdolności wzrostu na cytrynianie, ale przygotowało grunt pod kolejne mutacje, które następnie nadały tę zdolność” – mówi Lenski.
Ten złożony łańcuch wydarzeń pomaga wyjaśnić, dlaczego tylko jedna populacja rozwinęła zdolność.
Ilustruje to również ważny punkt dotyczący ewolucji. Konkretny krok ewolucyjny może wydawać się niezwykle mało prawdopodobny, ale jeśli jest wystarczająco dużo organizmów, które zostaną popchnięte, aby go podjąć, jeden z nich prawdopodobnie to zrobi – i wystarczy jeden.
E. coli Lenskiego pokazują nam, że ewolucja może dać organizmom radykalnie nowe możliwości, ale ewolucja nie zawsze poprawia sytuację. Jego skutki są często, przynajmniej dla naszych oczu, raczej przypadkowe.
Mutacje, które prowadzą do zmian w organizmie, bardzo rzadko są na lepsze, mówi Moran. W rzeczywistości większość mutacji nie ma wpływu lub ma negatywny wpływ na sposób funkcjonowania organizmu.
Zwierzęta żyjące w ciemnych jaskiniach często tracą oczy
Kiedy bakterie są zamknięte w izolowanym środowisku, czasami wychwytują niepożądane mutacje genetyczne, które są przekazywane bezpośrednio każdemu pokoleniu.Z biegiem czasu to stopniowo utrudnia gatunek.
„To naprawdę pokazuje proces ewolucji” – mówi Moran. „Nie chodzi tylko o adaptację i poprawę sytuacji, ale istnieje również duży potencjał pogorszenia się sytuacji”.
Co więcej, organizmy czasami tracą zdolności. Na przykład żyjące zwierzęta w ciemnych jaskiniach często tracą oczy.
Może się to wydawać dziwne. Zwykle myślimy o ewolucji jako o procesie biologicznego doskonalenia, o ulepszaniu gatunków i staniu się mniej prymitywnymi. Ale niekoniecznie tak się dzieje.
Pojęcie ulepszenia wywodzi się od naukowca o nazwisku Jean-Baptiste Lamarck, który propagował ideę ewolucji organizmów przed powstaniem Darwina. Jego wkład był niezbędny.
Co miał na myśli, że chcieli ulepszyć? Jak byś to przetestował?
Ale w przeciwieństwie do Darwina Lamarck pomyślał, że organizmy lepiej radziły sobie w życiu w swoim środowisku, jako celowa reakcja na te środowiska, jakby z natury chciały się poprawić.
Teoria Lamarcka mówi, że żyrafy od dawna nie cks, ponieważ ich przodkowie wyciągnęli się, by dotrzeć do wysokich drzew, a następnie przekazali swoje nowo nabyte długie szyje potomstwu.
Darwin napisał o Lamarcku prywatnie i powiedział, że jego teoria jest kompletnym nonsensem, jest nie do sprawdzenia, „mówi Jones. „Co miał na myśli, że chcieli ulepszyć? Jak byś to przetestował?”
Darwin miał alternatywną teorię: dobór naturalny. Przedstawia zupełnie inne wyjaśnienie dla żyraf „długich szyi”.
Wyobraź sobie przodka współczesnych żyraf, coś w rodzaju jelenia lub antylopy. Gdyby tam żyło dużo wysokich drzew, zwierzęta z najdłuższe szyje dostałyby więcej pożywienia i radziłyby sobie lepiej niż te z krótszymi.
Zwierzęta takie jak żyrafy są tak uderzające, ponieważ wydają się tak doskonale przystosowane
Po kilku pokoleniach wszystkie zwierzęta miałyby nieco dłuższe szyje niż ich przodkowie. Ponownie, te z najdłuższymi poradziłyby sobie najlepiej, więc przez wiele lat żyrafy stopniowo wydłużały się, ponieważ te z krótkimi szyjami zwykle nie miały potomstwa.
Mutacje leżące u podstaw tego wszystkiego zdarzały się przypadkowo i były równie prawdopodobne, że wytworzyły krótkie szyje, jak długie. Ale te mutacje z krótką szyją zwykle nie trwały.
Zwierzęta takie jak żyrafy są tak uderzające, ponieważ wydają się być tak doskonale przystosowane. Żyją na obszarach, gdzie drzewa są wysokie i mają liście tylko wysoko nad ziemią , więc oczywiście mają długie szyje, żeby do nich dotrzeć.
„Myślę, że ten rodzaj obrazu jest tym, co wprawia ludzi w zakłopotanie, ponieważ wygląda tak idealnie, wygląda na zaprojektowane” – mówi Moran. Ale jeśli przyjrzyj się bliżej, jest to rezultat długiego łańcucha małych zmian. „Zdajesz sobie sprawę, och, to„ nie zostało zaprojektowane, to właściwie jedno dziwne wydarzenie, które mogło się rozprzestrzenić i doprowadzić do innego dziwnego zdarzenia ”.
Mamy teraz wszystkie dowody, które razem wzięte pokazują, że życie ewoluowało.
Koncepcja ewolucji człowieka zawsze była trudna dla niektórych na żołądek
Zejście z modyfikacją, które jest spowodowane przypadkowymi mutacjami w genach, ostatecznie prowadzi do stopniowych zmian i powstania nowych gatunków – większość z nich it driv pl przez dobór naturalny, który eliminuje organizmy mniej przystosowane do ich środowiska.
Na koniec zastosujmy to wszystko do siebie.
Ewolucja człowieka zawsze była koncepcją Niektórym trudno jest znieść, ale nie można teraz przymknąć na to oka, mówi Stringer.
Uważa się, że Homo sapiens wyewoluował w Afryce, zanim rozprzestrzenił się na cały świat.
Osoby pochodzenia europejskiego i azjatyckiego mają w swoim DNA geny neandertalczyka
Zapis kopalny pokazuje stopniowa przemiana z małp człekokształtnych na dwunożne stworzenia, które stopniowo rozwinęły większe mózgi.
Pierwsi ludzie, którzy opuścili Afrykę, skrzyżowali się z innymi gatunkami homininów, takimi jak neandertalczycy. W rezultacie ludzie pochodzenia europejskiego i azjatyckiego mają w swoim DNA geny neandertalczyka, ale ludzie pochodzenia afrykańskiego ich nie mają.
To wszystko wydarzyło się tysiące lat temu, ale historia się nie skończyła. wciąż ewoluuje.
Na przykład w latach pięćdziesiątych brytyjski lekarz Anthony Allison badał chorobę genetyczną zwaną anemią sierpowatą, która jest powszechna w niektórych populacjach afrykańskich. Osoby z tą chorobą mają zniekształcone czerwone krwinki , które nie przenoszą tlenu w organizmie tak dobrze, jak mogłyby.
Dla tych osób warto było nosić mutację sierpowatą
Allison odkryła, że populacje wschodnioafrykańskie zostały podzielone na grupy mieszkańców nizin, które były podatne na tę chorobę, oraz ludzi mieszkających w górach, nie były.
Okazało się, że osoby z cechą anemii sierpowatej odniosły nieoczekiwaną korzyść. Chroniło ich przed malarią, która tak naprawdę była zagrożeniem tylko na nizinach. Dla tych ludzi warto było nosić mutację sierpowatokrwinkową, nawet jeśli ich dzieci mogą mieć anemię.
Z drugiej strony ludzie mieszkający na obszarach górskich nie byli zagrożeni malarią. Oznaczało to, że nie było żadnej korzyści z posiadania cechy sierpowatokrwinkowej, więc jej w inny sposób szkodliwa natura oznaczała, że zniknęła.
Oczywiście istnieje wiele pytań dotyczących ewolucji, na które wciąż nie mamy odpowiedzi. .
Ich przodkowie sięgają nieprzerwanej linii wstecz przez ponad 3 miliardy lat
Stringer podaje prostą odpowiedź: jaka była zmiana genetyczna, która pozwoliła ludziom chodzić prosto i dlaczego ta mutacja odniosła taki sukces? W tej chwili nie wiemy, ale z większą liczbą skamieniałości i lepszą genetyką możemy kiedyś.
Wiemy, że ewolucja jest faktem natury. To podstawa życia na Ziemi, jakie znamy.
Więc następnym razem, gdy będziesz poza domem, czy to w ogrodzie, na farmie, czy po prostu idąc drogą, wybierz spójrz na otaczające cię zwierzęta i rośliny i zastanów się, jak się tam dostały.
Każdy z organizmów, które widzisz, czy to mały owad, czy wielki słoń, jest najnowszym członkiem starożytnego rodzinę. Ich przodkowie ciągną się nieprzerwaną linią od ponad 3 miliardów lat, aż do zarania życia. Ty też.