Ewolucja

Autor:	Korekta:
Mateusz Tałanda

Ewolucja (ang. evolution) - proces biologiczny polegający na dziedzicznych zmianach, zachodzących z pokolenia na pokolenie. Zmiany pojawiają się w wyniku mutacji i są selekcjonowane przez dobór naturalny.

Długie i żmudne badania Darwina i Wallece’a w XIX wieku, przyniosły zrozumienie tego procesu. W książce „O powstawaniu gatunków drogą doboru naturalnego, czyli utrzymywaniu się doskonalszych ras w walce o byt” opublikowanej przed 150 laty Darwin ujął podstawowe założenia teorii ewolucji, zwanej też teorią Darwina, bądź Darwina-Wallece’a. Na czym ona polega:

• Wszystkie organizmy produkują więcej potomstwa, niż jest w stanie przeżyć. To oczywiste, wszak w przyrodzie cały czas ginie mnóstwo osobników. W ekosystemie jest ograniczona ilość zasobów, przestrzeni, występują patogeny i pożywianie się innymi organizmami oraz inne czynniki ograniczające liczebność populacji.
• Ponieważ osobników jest więcej niż zasobów środowiska, zdolnych ich utrzymać, organizmy konkurują między sobą. Tę konkurencję Darwin nazywał walką o byt.
• Kolejnym ważnym czynnikiem jest zmienność. Spójrzmy na siebie, każdy z nas jest trochę inny w wyglądzie, zachowaniu, ale także w wielu cechach na pierwszy rzut oka niezauważalnych, jak odporność na choroby i brak pożywienia. Ta zmienność jest wynikiem posiadania przez nas określonych genów i działania na nasz fenotyp środowiska. Geny, współtworzące tą zmienność są dziedziczone przez potomstwo w sposób prawie losowy.
• Walkę o byt są w stanie przetrwać tylko te osobniki, które są najlepiej dostosowane. Na czym polega najlepsze dostosowanie? Osobnik lepiej dostosowany jest w stanie wydać więcej potomstwa zdolnego przetrwać i rozmnożyć się. Osobniki, które umrą zbyt młodo lub będą bezpłodne, nie będą w stanie się rozmnożyć. Podobnie osobniki chore i słabe mogą nie znaleźć sobie partnera lub wychować dość płodnego potomstwa, by rozprzestrzenić swoje geny w populacji.

Selekcję, która działa na organizmy, nazywamy doborem naturalnym. Jeżeli człowiek stosuje selekcję na zwierzętach hodowlanych, mówimy o doborze sztucznym. Jeżeli preferowane są osobniki o określonych cechach płciowych, to mamy do czynienia z doborem płciowym. U organizmów płciowych te osobniki, które przeżyją selekcję, mogą się krzyżować, dzięki czemu korzystne cechy się kumulują. Różne cechy ewoluują u różnych organizmów w różnym tempie. Dlatego mówimy o mozaikowatości ewolucji, bo każdy organizm jest „mozaiką” cech postrzeganych przez nas za zaawansowane i prymitywne. Ponieważ środowisko ciągle ulega zmianom, również selekcja bywa różna. To narzuca presję na populacje do ciągłych zmian, wolniejszych, bądź szybszych. To właśnie zmiany są istotą ewolucjonizmu i pozwalają nam wyróżnić w czasie i przestrzeni tyle gatunków.

Celowo do tej pory nie używałem pojęcia „gatunku”, mimo że Darwin właśnie istnienie i powstawanie gatunków tą teorią chciał wytłumaczyć. Gatunek, to pojęcie wymyślone przez człowieka, by arbitralnie klasyfikować organizmy. Dlatego wolę używać pojęcia „populacja”, ponieważ trochę lepiej odpowiada ona stanu faktycznemu w przyrodzie. Jako populację rozumiemy grupę osobników, które mogą się potencjalnie krzyżować, zamieszkują ten sam teren, natomiast krzyżowanie się z innymi osobnikami jest utrudnione w stosunku do osobników z własnej populacji. Największym zmartwieniem Darwina nie był problem gatunku, lecz brak znajomości mechanizmów dziedziczenia cech. Prace Mendla nie były tak powszechnie znane, a właściwe zrozumienie tych mechanizmów przyniosły dopiero odkrycia Morgana. Zatem genetyczne podłoże teorii ewolucji poznaliśmy dopiero w XX wieku. Mimo postępu wiedzy, podstawy tej teorii nadal się sprawdzają.

Teoria Darwina, uzupełniona o kolejne odkrycia w biologii nazywana jest syntetyczną teorią ewolucji. Zmienność genetyczna wynika z losowych mutacji, stąd polimorfizm alleli. U organizmów rozmnażających się płciowo, bądź zdolnych do innych procesów płciowych – z rekombinacji materiału genetycznego. Mamy wtedy nowe kombinacje tych samych genów. Dobór naturalny faworyzuje te geny lub ich allele, które dają najlepsze dostosowanie do aktualnych warunków środowiska. Do rozważań nad frekwencją alleli w populacji wykorzystuje się równanie, inaczej równowagę Hardy’ego-Weinberga:

Jeżeli p+q=1 to p²+2pq+q²=1 („p” i „q” to odsetek alleli w populacji, „p²” i „q²” to odsetek homozygot, a „pq” heterozygot)

Zgodnie z tą regułą frekwencja alleli pozostaje stała, populacja jest nieskończenie wielka – reguła ma charakter statystyczny. Zachodzi panmiksja, czyli osobniki krzyżują się w sposób losowy, brak selekcji, wszystkie allele dają takie samo dostosowanie, brak mutacji i migracji. Jak wiemy, w naturze żaden z tych warunków nie jest spełniony. Genetycznie populacje ciągle się zmieniają, więc by modelować ich ewolucję, trzeba te zmiany w tym równaniu uwzględniać.