Šiuolaikinė evoliucijos sintezė

Šiuolaikinė evoliucijos sintezė yra apie evoliuciją. Joje aiškinama, kaip Gregoro Mendelio atradimai dera su Čarlzo Darvino evoliucijos natūralios atrankos būdu teorija. Mendelis išsiaiškino, kaip paveldime savo genus.

Pagrindiniai biologai, prisidėję prie sintezės, buvo šie: Džulianas Hakslis, Teodosijus Dobžanskis, Ernstas Mairas, Ronaldas Fišeris, J. B. S. Haldane'as, Sevalis Raitas, G. G. Simpsonas, E. B. Fordas, Bernhardas Renšas ir G. Ledjardas Stebbinsas.

Teorija

Modernioji sintezė atnaujino Darvino idėją. Ji nutiesė tiltą tarp skirtingų biologų tipų: genetikų, gamtininkų ir paleontologų.

Jame teigiama, kad:

Evoliuciją galima paaiškinti remiantis tuo, ką žinome apie genetiką, ir tuo, ką matome iš laisvėje gyvenančių gyvūnų ir augalų.
Genų (alelių) įvairovė natūraliose populiacijose yra pagrindinis evoliucijos veiksnys.
Natūralioji atranka yra pagrindinis pokyčių mechanizmas. Net ir labai nedidelis pranašumas gali būti svarbus ir tęstis iš kartos į kartą. Gyvūnų ir augalų kova už būvį laukinėje gamtoje lemia natūraliąją atranką. Tik tie, kurie išgyvena ir dauginasi, perduoda savo genus kitai kartai.
Nustatėme, kad natūraliosios atrankos stiprumas laukinėje gamtoje buvo didesnis, nei tikėjosi net Darvinas.
Evoliucija vyksta palaipsniui: vyksta natūralioji atranka ir kaupiasi nedideli genetiniai pokyčiai. Rūšys iš kartos į kartą keičiasi nedaug. Didelių pokyčių retkarčiais pasitaiko, bet jie labai reti. Genetinis dreifas paprastai yra mažiau svarbus nei natūralioji atranka. Jis gali būti svarbus mažose populiacijose.
Paleontologijoje bandome suprasti, kaip laikui bėgant keičiasi fosilijos. Manome, kad tie patys veiksniai, kurie veikia šiandien, veikė ir praeityje.
Keičiantis aplinkybėms, evoliucijos tempas gali būti greitesnis arba lėtesnis, tačiau priežastys išlieka tos pačios.

Daug diskutuota apie tai, kad naujos rūšys atsiranda po populiacijų skilimo. Geografinė izoliacija dažnai lemia rūšių susidarymą. Bet koks požiūris į rūšių susidarymą turi apimti ir augalų poliploidiją.

"Evoliuciją daugiausia sudaro alelių dažnio pokyčiai tarp kartų".

Tai rodo, kaip kai kurie biologai mato sintezę.

Beveik visi sintezės aspektai kartais buvo kvestionuojami, tačiau su skirtingu sėkmės laipsniu. Tačiau neabejotina, kad sintezė buvo svarbus evoliucinės biologijos etapas. Ji išaiškino daugybę neaiškumų ir tiesiogiai paskatino daugybę mokslinių tyrimų po Antrojo pasaulinio karo.

Po sintezės

Po sintezės buvo padaryta nemažai atradimų žemės mokslų ir biologijos srityse. Čia išvardyti kai kurie iš jų, kurie yra susiję su evoliucijos sinteze ir atrodo pagrįsti.

Žemės istorijos supratimas

Žemė - tai scena, kurioje vyksta evoliucijos spektaklis. Darvinas studijavo evoliuciją Čarlzo Ljelio (Charles Lyell) geologijos kontekste, tačiau dabar žinome daugiau istorinės geologijos.

Žemės amžius buvo padidintas. Dabar jis vertinamas 4,56 mlrd. metų, t. y. maždaug trečdalis Visatos amžiaus. Fanerozojus užima tik paskutinę 1/9 šio laiko.

Alfredo Wegenerio idėja apie žemynų dreifą buvo pripažinta apie 1960 m. Pagrindinis plokščių tektonikos principas yra tas, kad litosfera egzistuoja kaip atskiros ir skirtingos tektoninės plokštės. Šios plokštės lėtai juda ant po jomis esančios astenosferos. Šis atradimas susieja tokius reiškinius kaip ugnikalniai, žemės drebėjimai, orogenezė ir suteikia duomenų daugeliui paleogeografinių klausimų. Vienas svarbus klausimas vis dar neaiškus: kada prasidėjo plokščių tektonika?

Mūsų supratimas apie Žemės atmosferos evoliuciją pasistūmėjo į priekį. Atmosferoje deguonis pakeitė anglies dioksidą proterozojuje. Jį tikriausiai sukėlė cianobakterijos, kurių kolonijos suakmenėjo stromatolitų pavidalu. Šis didysis deguonies atsiradimo įvykis lėmė aerobinių organizmų evoliuciją. Jis taip pat lėmė pirmuosius didžiuosius ledynmečius.

Geologai rado ir ištyrė mikrobinės gyvybės fosilijų. Šios uolienos datuojamos maždaug prieš 3,465 mlrd. metų. J. Walcottas buvo pirmasis geologas, kuris, mikroskopu ištyręs plonus uolienų gabalėlius, nustatė ikikambrinio periodo iškastines bakterijas. Jis taip pat manė, kad stromatolitai yra organinės kilmės. Tuo metu jo idėjos nebuvo priimtos, tačiau dabar jos gali būti vertinamos kaip dideli atradimai.

Informacijos apie paleoklimatą vis daugiau ir ji vis dažniau naudojama paleontologijoje. Vienas iš pavyzdžių: proterozojuje, labai sumažėjus CO₂ kiekiui atmosferoje, įvyko didžiuliai ledynmečiai. Šie ledynmečiai buvo nepaprastai ilgi ir lėmė mikrofloros nuosmukį. Taip pat žr. kriogeno periodą ir Sniego gniūžtės Žemę.

Katastrofizmas ir masiniai išmirimai. Katastrofizmas iš dalies vėl integruotas, o masinių išmirimų svarba didelės apimties evoliucijai tapo akivaizdi. Išnykimai sutrikdo daugelio gyvybės formų santykius ir gali pašalinti dominuojančias formas bei išlaisvinti išlikusių grupių adaptyviosios radiacijos srautą. Priežastys - meteoritų smūgiai (K-T sandūra; išmirimas ordoviko pabaigoje); potvynių bazalto provincijose (Dekano spąstai K-T sandūroje; Sibiro spąstai P-T sandūroje) ir kiti ne tokie dramatiški procesai.

Išvados: Mūsų dabartinės žinios apie Žemės istoriją leidžia daryti tvirtą prielaidą, kad didelio masto geofiziniai įvykiai turėjo įtakos makroevoliucijai ir megaevoliucijai. Šie terminai reiškia evoliuciją, viršijančią rūšių lygmenį, įskaitant tokius įvykius kaip masinis išmirimas, adaptyvioji radiacija ir pagrindiniai evoliucijos perėjimai.

Fosilijų atradimai

Nuo XX a. pabaigos mokslininkai atliko kasinėjimus tose pasaulio dalyse, kurios anksčiau beveik nebuvo tyrinėtos. Be to, naujai įvertintos XIX a. atrastos, bet tuo metu neįvertintos fosilijos. Padaryta daug išskirtinių atradimų, o kai kurie iš jų turi reikšmės evoliucijos teorijai.

Džeholo biotos atradimas: dinobirdai ir ankstyvieji paukščiai iš apatinės kreidos Liaoningo, Šiaurės Rytų Kinijos. Tai rodo, kad paukščiai iš tiesų išsivystė iš coelurosaurų teropodinių dinozaurų.
Viršutinio devono kamieninių tetrapodų tyrimai.
Ankstyvieji banginių evoliucijos etapai.
Plekšninių žuvų (pleuronectiformes), tokių kaip plekšnės, jūrų liežuviai, otai ir paltusai, evoliucija. Jų jaunikliai yra visiškai simetriški, tačiau metamorfozės metu galva yra pertvarkyta. Viena akis persikelia į kitą pusę, netoli kitos akies. Kai kurių rūšių abi akys yra kairėje (otų), kai kurių - dešinėje (paltusų, jūrų liežuvių); visų iki šiol gyvenusių ir iškastinių plekšnių akys yra "akytosios" ir "aklosios". Darvinas numatė, kad evoliucijos eigoje akis palaipsniui keisis, atspindėdama gyvų formų metamorfozę.
Neseniai atliktas dviejų iškastinių rūšių iš eoceno
tyrimas rodo, kad "plekšnių kūno planas susiformavo palaipsniui, palaipsniui". Tarpinės stadijos buvo visiškai gyvybingos: šios formos apėmė du geologinius etapus ir buvo rastos vietose, kuriose taip pat aptinkama plokščiažuvių su visa kaukolės asimetrija. Plekšnių evoliucija visiškai atitinka evoliucijos sintezę.

Evo-devo

Svarbus darbas genetikos srityje padėjo sukurti naują požiūrį į gyvūnų vystymąsi. Ši sritis vadinama evoliucine raidos biologija, sutrumpintai - evo-devo.

Yra aiškių įrodymų, kad daugelį vystymosi etapų glaudžiai kontroliuoja specialios genetinės sistemos, susijusios su hox genais. Savo Nobelio premijos paskaitoje E. B. Lewisas sakė: "Galiausiai, palyginus [valdymo kompleksus] visoje gyvūnų karalystėje, turėtų būti galima susidaryti vaizdą, kaip vystėsi organizmai ir [valdymo genai]".

2000 m. evo-devo buvo skirtas specialus žurnalo Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) skyrius, o visas 2005 m. žurnalo Journal of Experimental Zoology B dalies Molekulinė ir vystymosi evoliucija numeris buvo skirtas svarbiausioms evo-devo temoms - evoliucinėms naujovėms ir morfologiniam naujumui.

Plačiajam skaitytojui skirtoje šios srities apžvalgoje pateikiama pavyzdžių.