Pitanja o nastanku života i njegovom razvoju zbunjivala su znanstvenike od davnina. Ljudi su se oduvijek nastojali približiti tim misterijama, čineći tako svijet razumljivijim i predvidljivijim. Stoljećima je dominiralo gledište o božanskom početku svemira i života. Teorija evolucije relativno je nedavno osvojila počasno mjesto kao glavna i najvjerojatnija verzija razvoja cijelog života na našem planetu. Njegove glavne odredbe formulirao je Charles Darwin sredinom 19. stoljeća. Stoljeće koje je uslijedilo dalo je svijetu mnoga otkrića na području genetike i biologije, što je omogućilo da se dokaže valjanost Darwinovog učenja, da se proširi, kombinira s novim podacima. Tako se pojavila sintetička teorija evolucije. Upijala je sve ideje slavnog istraživača i rezultate znanstvenih istraživanja u raznim područjima od genetike do ekologije.
Od pojedinca do razreda
Biološka evolucija je povijesni razvoj organizama koji se temelji na jedinstvenim procesima funkcioniranja genetskih informacija uodređeni uvjeti okoline.
Početna faza svih transformacija, koja na kraju dovodi do pojave nove vrste, je mikroevolucija. Takve se promjene tijekom vremena gomilaju i završavaju formiranjem nove više razine organizacije živih bića: roda, obitelji, klase. Formiranje supraspecifičnih struktura obično se naziva makroevolucija.
Slični procesi
Obje razine su u osnovi iste. Pokretačke snage i mikro i makro promjena su prirodna selekcija, izolacija, naslijeđe, varijabilnost. Bitna razlika između ova dva procesa je u tome što je križanje različitih vrsta praktički isključeno. Kao rezultat toga, makroevolucija se temelji na međuvrsnoj selekciji. Ogroman doprinos mikroevoluciji daje slobodna razmjena genetskih informacija između jedinki iste vrste.
Konvergencija i divergencija znakova
Glavne linije evolucije mogu imati nekoliko oblika. Snažan izvor različitosti u životu je divergencija značajki. Djeluje i unutar određene vrste i na višim razinama organizacije. Uvjeti okoliša i prirodna selekcija dovode do podjele jedne skupine na dvije ili više, koje se razlikuju po određenim karakteristikama. Na razini vrste, divergencija može biti reverzibilna. U ovom slučaju, rezultirajuće populacije se ponovno spajaju u jednu. Na višim razinama, proces je nepovratan.
Drugi oblik je filetska evolucija, koja uključuje transformaciju vrste bez odvajanja pojedinacapopulacije. Svaka nova grupa je potomak prethodne i predak sljedeće.
Konvergencija ili "konvergencija" znakova također daje značajan doprinos raznolikosti života. U procesu razvoja nepovezanih skupina organizama pod utjecajem istih uvjeta okoline, kod jedinki nastaju slični organi. Imaju sličnu strukturu, ali različito podrijetlo i obavljaju gotovo iste funkcije.
Paralelizam je vrlo blizak konvergenciji - obliku evolucije kada se u početku divergentne skupine razvijaju na sličan način pod utjecajem istih uvjeta. Tanka je granica između konvergencije i paralelizma i često je teško pripisati evoluciju određene skupine organizama ovom ili onom obliku.
Biološki napredak
Glavni pravci evolucije prvi put su opisani u djelima A. N. Severcov. Predložio je da se istaknu koncept biološkog napretka. Radovi znanstvenika ocrtavaju načine kako to postići, kao i glavne načine i smjerove evolucije. Ideje Severtsova razvio je I. I. Schmalhausen.
Glavni pravci evolucije organskog svijeta, koje su identificirali znanstvenici, su biološki napredak, regresija i stabilizacija. Po imenu je lako razumjeti kako se ti procesi međusobno razlikuju. Napredak dovodi do stvaranja novih značajki koje povećavaju stupanj prilagodbe organizma okolišu. Regresija se izražava u smanjenju veličine skupine i njezine raznolikosti, što na kraju dovodi do izumiranja. Stabilizacija podrazumijeva konsolidaciju stečenih karakteristika i njihov prijenos s generacije na generacijugeneracije pod relativno nepromijenjenim uvjetima.
U užem smislu, označavajući glavne smjerove organske evolucije, oni označavaju upravo biološki napredak i njegove oblike.
Postoje tri glavna načina za postizanje biološkog napretka:
- arogeneza;
- alogeneza;
- katageneza.
Arogeneza
Ovaj proces omogućuje povećanje ukupne razine organizacije kao rezultat formiranja aromorfoze. Predlažemo da razjasnimo što se podrazumijeva pod ovim konceptom. Dakle, aromorfoza je smjer evolucije, koji dovodi do kvalitativne promjene u živim organizmima, popraćenih njihovim komplikacijama i povećanjem adaptivnih svojstava. Kao rezultat promjene strukture, funkcioniranje pojedinaca postaje intenzivnije, dobivaju mogućnost korištenja novih, dotad neiskorištenih resursa. Kao posljedica toga, organizmi postaju, na neki način, slobodni od okolišnih uvjeta. Na višoj razini organizacije, njihove su prilagodbe uglavnom univerzalne prirode, dajući mogućnost razvoja bez obzira na uvjete okoline.
Dobar primjer aromorfoze je transformacija krvožilnog sustava kralježnjaka: pojava četiri komore u srcu i razdvajanje dva kruga cirkulacije krvi - velikog i malog. Evoluciju biljaka karakterizira značajan skok naprijed kao rezultat formiranja polenove cijevi i sjemena. Aromorfoze dovode do pojave novih taksonomskih jedinica: klasa, odjela, tipova i kraljevstava.
Aromorfoza je, prema Severtsovu, relativno rijedak evolucijskifenomen. Označava morfofiziološki napredak, koji zauzvrat pokreće opći biološki napredak, praćen značajnim proširenjem adaptivne zone.
Društvena aromorfoza
S obzirom na smjer evolucije ljudske rase, neki znanstvenici uvode koncept "društvene aromorfoze". Označava univerzalne promjene u razvoju društvenih organizama i njihovih sustava, koje dovode do komplikacija, veće prilagodljivosti i povećanja međusobnog utjecaja društava. Takve aromorfoze uključuju, na primjer, pojavu države, tiskarstva i računalne tehnologije.
Alogeneza
Tijekom biološkog napretka nastaju i promjene manje globalne prirode. Oni su bit alogeneze. Ovaj smjer evolucije (tablica ispod) ima značajnu razliku od aromorfoze. Ne dovodi do povećanja razine organizacije. Glavna posljedica alogeneze je idioadaptacija. Zapravo, to je privatna promjena, zahvaljujući kojoj se tijelo može prilagoditi određenim uvjetima. Ovaj smjer evolucije organskog svijeta omogućuje blisko srodnim vrstama da žive u vrlo različitim geografskim područjima.
Izraziti primjer takvog procesa je obitelj vukova. Njegove vrste se nalaze u različitim klimatskim zonama. Svaka ima određeni skup prilagodbi svom okolišu, iako nije značajno superiornija od bilo koje druge vrste u smislu organizacije.
Znanstvenici identificiraju nekoliko vrsta idioadaptacija:
- u obliku (na primjer, aerodinamično tijeloptica vodarica);
- po boji (ovo uključuje mimikriju, upozorenje i zaštitnu boju);
- za reprodukciju;
- za kretanje (membrane vodenih ptica, zračna vreća ptica);
- prilagodba uvjetima okoline.
Razlike između aromorfoze i idioadaptacije
Neki se znanstvenici ne slažu sa Severtsovom i ne vide dovoljne razloge za razliku između idioadaptacija i aromorfoza. Vjeruju da se opseg napretka može procijeniti tek nakon što je prošlo značajno vrijeme od nastanka promjene. Zapravo, teško je shvatiti do kakvih će evolucijskih procesa dovesti nova kvaliteta ili razvijena sposobnost.
Sljedbenici Severcova skloni su misliti da idioadaptaciju treba shvatiti kao preobrazbu oblika tijela, pretjerani razvoj ili smanjenje organa. Aromorfoze su značajne promjene u embrionalnom razvoju i formiranju novih struktura.
Katageneza
Biološka evolucija može nastaviti s pojednostavljenjem strukture organizama. Katageneza je opća degeneracija, proces koji dovodi do smanjenja organizacije živih bića. Glavni rezultat ove evolutivne linije (tablica koja uspoređuje ta tri puta data je u nastavku) je pojava takozvanih katamorfoza ili primitivnih znakova koji zamjenjuju izgubljene progresivne. Primjer organizama koji su prošli fazu opće degeneracije može biti bilo koji parazit. Uglavnom gube sposobnost samostalnog kretanja, njihov je živčani sustav uvelike pojednostavljen.i krvožilni sustavi. No pojavljuju se razne prilagodbe za bolji prodor u tijelo domaćina i fiksiranje na prikladne organe.
| Arogeneza | Alogeneza | Katageneza | |
| Velika promjena | aromorfoza | idioadaptacija | katamorfoza |
| Suština smjera |
|
|
|
| Primjeri |
|
|
|
Omjer
Glavni pravci evolucije su međusobno povezani i neprestano se međusobno zamjenjuju tijekom povijesnog razvoja. Nakon kardinalnih transformacija u obliku aromorfoze ili degeneracije, počinje razdoblje kada se nova skupina organizama počinje raslojavati kao rezultat razvoja po pojedinim dijelovima različitih geografskih zona. Evolucija počinje idioadaptacijom. Nakon nekog vremena, akumulirane promjene dovode do novog kvalitativnog skoka.
Smjer evolucije biljaka
Moderna flora nije se pojavila odmah. Kao i svi organizmi, prešao je dug put postanka. Evolucija biljaka uključila je stjecanje nekoliko važnih aromorfoza. Prva od njih bila je pojava fotosinteze, koja je primitivnim organizmima omogućila korištenje energije sunčeve svjetlosti. Postupno, kao rezultat transformacije u morfologiji i fotosintetskim svojstvima, nastale su alge.
Sljedeći korak bio je razvoj zemljišta. Za uspješan završetak "misije" bila je potrebna još jedna aromorfoza - diferencijacija tkiva. Pojavile su se mahovine i biljke spore. Daljnje kompliciranje organizacije povezano je s transformacijom procesa i metoda reprodukcije. Takve aromorfoze kao što su ovula, peludna zrna i, konačno, sjeme karakteriziraju golosjemenke, koje su evolucijski razvijenije od spora.
Dalje, putevi i pravci evolucije biljaka krenuli su prema još većoj prilagodbi na uvjete okoliša, povećavajući otpornost na štetne čimbenike. Kao posljedica pojave tučka i klica, cvjetanje odnkritosjemenjice koje su danas u stanju biološkog napretka.
Animal Kingdom
Evolucija eukariota (eukariotska stanica sadrži formiranu jezgru) s heterotrofnim tipom prehrane (heterotrofi nisu u stanju stvoriti organsku tvar pomoću kemo- ili fotosinteze) također je bila praćena diferencijacijom tkiva u prvim fazama. Koelenterati imaju jednu od prvih značajnih aromorfoza u evoluciji životinja: u embriju se formiraju dva sloja, ekto- i endoderm. Kod okruglih i ravnih crva struktura već postaje složenija. Imaju treći zametni sloj, mezoderm. Ova aromorfoza omogućuje daljnju diferencijaciju tkiva i nastanak organa.
Sljedeća faza je formiranje sekundarne tjelesne šupljine i njezina daljnja podjela na sekcije. Annelidi već imaju parapodije (primitivni tip udova), kao i krvožilni i dišni sustav. Transformacija parapodija u zglobne udove i neke druge promjene uzrokovale su pojavu tipa Arthropod. Već nakon što su sletjeli, insekti su se počeli aktivno razvijati zbog pojave embrionalnih membrana. Danas su najprilagođeniji životu na zemlji.
Takve velike aromorfoze kao što su formiranje notohorda, neuralne cijevi, trbušne aorte i srca omogućile su pojavu tipa Chordata. Zahvaljujući nizu progresivnih promjena, raznolikost živih organizama nadopunjena je ribama, amniotima i gmazovima. Potonji su, zbog prisutnosti embrionalnih membrana, prestali ovisiti o vodi i došli na kopno.
Sljedećeevolucija ide putem transformacije krvožilnog sustava. Postoje toplokrvne životinje. Prilagodbe na let omogućile su pojavu ptica. Takve aromorfoze kao što su srce s četiri komore i nestanak desnog luka aorte, povećanje hemisfera prednjeg mozga i razvoj korteksa, formiranje dlake i mliječnih žlijezda te niz drugih promjena dovele su do pojave sisavci. Među njima su se u procesu evolucije isticale placentalne životinje, koje su danas u stanju biološkog napretka.
Pravci evolucije ljudske rase
Pitanje podrijetla i evolucije predaka modernih ljudi još nije temeljito proučeno. Zahvaljujući otkrićima paleontologije i komparativne genetike, promijenile su se već ustaljene ideje o našem “rodovniku”. Još prije 15 godina prevladalo je stajalište da je evolucija hominida išla linearnim tipom, odnosno da se sastojala od progresivno razvijenijih oblika koji su sukcesivno zamjenjivali jedni druge: australopitek, vješt čovjek, arhantrop, neandertalac (paleoantrop), neoantrop (moderni čovjek). Glavni pravci ljudske evolucije, kao iu slučaju drugih organizama, doveli su do stvaranja novih prilagodbi, povećanja razine organizacije.
Podaci dobiveni u posljednjih 10-15 godina, međutim, ozbiljno su prilagodili već uspostavljenu sliku. Nova otkrića i ažurirana datiranja pokazuju da je evolucija bila složenija. Pokazalo se da se potfamilija Hominina (pripada obitelji Hominid) sastoji od gotovo dvostruko više vrsta odrazmatran ranije. Njegova evolucija nije bila linearna, već je sadržavala nekoliko linija ili grana koje su se istovremeno razvijale, progresivne i slijepe ulice. U različito vrijeme, tri ili četiri ili više vrsta koegzistiraju zajedno. Do sužavanja te raznolikosti došlo je zbog istiskivanja evolucijski razvijenijih skupina drugih, manje razvijenih. Na primjer, danas je općeprihvaćeno da su neandertalci i moderni ljudi živjeli u isto vrijeme. Prvi nisu bili naši preci, već su bili paralelna grana koju su istisnuli napredniji hominini.
Progresivne promjene
Glavne aromorfoze koje su dovele do prosperiteta podobitelji ostaju nesumnjive. Ovo je bipedalizam i povećanje mozga. Znanstvenici se ne slažu oko razloga za formiranje prvog. Dugo se vjerovalo da je to prisilna mjera neophodna za razvoj otvorenih prostora. Međutim, noviji podaci govore da su preci ljudi hodali na dvije noge čak i tijekom razdoblja života na drveću. Ta se sposobnost kod njih pojavila odmah nakon odvajanja od loze čimpanze. Prema jednoj verziji, hominini su se izvorno kretali poput modernih orangutana, stojeći s obje noge na jednoj grani i držeći se za ruke na drugoj.
Rast mozga odvijao se u nekoliko faza. Prvo je počelo s Homo habilisom (zručnim čovjekom), koji je naučio izrađivati najjednostavniji alat. Povećanje volumena mozga poklopilo se s povećanjem udjela mesa u prehrani hominina. Čini se da su Habilis bili čistači. Sljedeće povećanje mozga također je popraćeno povećanjem količine mesne hrane ipreseljenje naših predaka izvan autohtonog afričkog kontinenta. Znanstvenici sugeriraju da je povećanje udjela mesa u prehrani povezano s potrebom da se nadoknadi energija koja se troši na održavanje rada povećanog mozga. Vjerojatno se sljedeća faza ovog procesa poklopila s razvojem vatre: kuhana hrana se razlikuje ne samo po kvaliteti, već i po sadržaju kalorija, osim toga, vrijeme potrebno za žvakanje je značajno smanjeno.
Glavni pravci evolucije organskog svijeta, djelujući tijekom mnogih stoljeća, formirali su modernu floru i faunu. Kretanje procesa prema prilagodbi na promjenjive uvjete okoliša dovelo je do velike raznolikosti životnih oblika. Glavni pravci evolucije djeluju na isti način na svim razinama organizacije, o čemu svjedoče podaci biologije, ekologije i genetike.
