Biološka evolucija podrazumijeva prirodni razvoj živih organizama, koji je popraćen promjenama u genetskom sastavu populacija, kao i povećanjem adaptivnih svojstava, nastankom novih vrsta i izumiranjem starih. Svi ovi čimbenici s vremenom mijenjaju i ekosustav i biosferu u cjelini.
Osnovna teorija
Postoji nekoliko verzija koje objašnjavaju mehanizme na kojima je izgrađen evolucijski proces. Većina znanstvenika sada je predana sintetskoj teoriji evolucije (STE), koja se temelji na fuziji populacijske genetike i darvinizma. Sintetička teorija objašnjava odnos između genetskih mutacija, odnosno materijala evolucije, i prirodne selekcije (mehanizam evolucije). Evolucijski proces u okviru ove teorije je proces promjene učestalosti alela različitih gena u populacijama vrsta tijekom nekoliko generacija.
Uzorci i pravila evolucije
Evolucija je nepovratan proces. Svaki organizam koji se akumulacijom pozitivnih mutacija uspio prilagoditi novim uvjetima, pri povratku u prijašnje okruženje morat će ponovno proći put prilagodbe. Štoviše, nijedna biološka vrsta ne može se u potpunosti utvrditi,Charles Darwin je napisao da čak i ako stanište postane isto kao prije, evoluirana vrsta se neće moći vratiti u prijašnje stanje. Odnosno, životinje će se moći prilagoditi povratku starih uvjeta, ali ne na "stare" načine.
To se lako može vidjeti u slučaju dupina. Unutarnja struktura njihovih peraja (zajedno s kitovima) zadržava značajke udova sisavaca. Mutacije ažuriraju genetski fond generacije, tako da se nikada ne ponavljaju. Unatoč činjenici da su dupini i kitovi promijenili svoje stanište, a petoprsti udovi su se promijenili u peraje, oni su još uvijek sisavci. Baš kao što su gmazovi evoluirali od vodozemaca u određenom stadiju, ali čak i kada se vrate u svoje prijašnje okruženje, neće moći proizvesti vodozemce.
Još jedan primjer ovog evolucijskog pravila: zimzeleni grm Ruscus. Na njegovoj stabljici su sjajni, veliki i debeli listovi, koji su zapravo modificirane grane. Pravi listovi su ljuskavi i nalaze se u središtu tih "stabljika". Iz sinusa ljuske u rano proljeće pojavljuje se cvijet iz kojeg će se kasnije razviti plod. Mesarska se iglica u procesu evolucije riješila lišća, zbog čega se mogla prilagoditi suši, ali je potom opet pala u vodeni okoliš, ali umjesto pravog lišća pojavile su se modificirane stabljike.
Heterogenost
Pravila evolucije navode da je proces vrlo heterogen i da nije određen astronomskim vremenom. Na primjer, postoje životinje koje su postojale unepromijenjen stotinama milijuna godina. To su ribe s režnjevim perajima, tuatara i sabljasti rep su živi fosili. Ali događa se da se specijacija i modifikacija događaju vrlo brzo. Tijekom proteklih 800 tisuća godina u Australiji i na Filipinima pojavile su se nove vrste glodavaca, a Bajkalsko jezero u proteklih 20 milijuna godina obogatilo se s 240 vrsta rakova, koji su podijeljeni u 34 nova roda. Pojava ili promjena vrste ne ovisi o vremenu kao takvom, već je određena nedostatkom kondicije i brojem generacija. To jest, što se vrsta brže razmnožava, to je veća stopa evolucije.
Zatvoreni sustavi
Procesi poput evolucije, prirodne selekcije i mutacije mogu ići mnogo brže. To se događa kada su uvjeti okoline nestabilni. Međutim, u dubokim oceanima, špiljskim vodama, otocima i drugim izoliranim područjima, evolucija, prirodna selekcija i specijacija su vrlo spori. To objašnjava činjenicu da ribe s perajima ostaju nepromijenjene toliko milijuna godina.
Pratiti ovisnost evolucije o stopi prirodne selekcije vrlo je jednostavno na kukcima. Tridesetih godina prošlog stoljeća počeli su se koristiti otrovni lijekovi od štetnika, ali nakon nekoliko godina pojavile su se vrste koje su se prilagodile djelovanju lijeka. Ovi su oblici zauzeli dominantan položaj i brzo se proširili planetom.
Za liječenje mnogih bolesti često su se koristili jaki antibiotici - penicilin, streptomicin, gramicidin. Pravila evolucije stupila su na snagu: već u četrdesetimaznanstvenici su primijetili pojavu mikroorganizama otpornih na ove lijekove.
Uzorci
Postoje tri glavna smjera evolucije: konvergencija, divergencija i paralelizam. Tijekom divergencije uočava se postupno odstupanje intraspecifičnih karaktera, što na kraju dovodi do novih grupiranja jedinki. Kako razlike u strukturi i načinu dobivanja hrane postaju sve izraženije, grupe se počinju raspršivati na druge teritorije. Ako jedno područje zauzimaju životinje s istim zahtjevima za hranom, onda će s vremenom, kada zaliha hrane postane manja, morati napustiti to područje i prilagoditi se različitim uvjetima. Ako na istom teritoriju postoje vrste s različitim potrebama, konkurencija među njima je mnogo manja.
Živi primjer kako se događa evolucijski proces divergencije je 7 vrsta jelena međusobno povezanih: to su sobovi, maral, los, sika jelen, jelen lopatar, jelen mošus i srna..
Vrste s visokim stupnjem divergencije imaju sposobnost ostaviti veliko potomstvo i manje se međusobno natjecati. Kada se divergencija osobina pojača, populacija se dijeli na podvrste, koje se, zbog prirodne selekcije, na kraju mogu pretvoriti u zasebne vrste.
Zajednica
Konvergencija se također naziva evolucijom živih sustava, zbog čega nepovezane vrste imaju zajednička obilježja. Primjer konvergencije je sličnost oblika tijela udupini (sisavci), morski psi (ribe) i ihtiosauri (gmazovi). To je rezultat postojanja u istom staništu i istim životnim uvjetima. Penjačka agama i kameleon također nisu povezani, ali su vrlo slični izgledom. Krila su također primjer konvergencije. Kod šišmiša i ptica nastali su promjenom prednjih udova, ali kod leptira to su izrasline tijela. Konvergencija je vrlo česta među raznolikostima vrsta na planeti.
Paralelizam
Ovaj izraz dolazi od grčkog "parallelos" što znači "hodati pored" i ovaj prijevod dobro objašnjava njegovo značenje. Paralelizam je proces neovisnog stjecanja sličnih strukturnih značajki među usko povezanim genetskim skupinama, koji nastaje zbog prisutnosti obilježja naslijeđenih od zajedničkih predaka. Ova vrsta evolucije je raširena u prirodi. Primjer za to je pojava peraja kao prilagodbi na vodeni okoliš, koje su se u morževa, uhastih tuljana i pravih tuljana formirale paralelno. Također, među mnogim krilatim kukcima došlo je do prijelaza prednjih krila u elitru. Ribe s režnjevim perajima imaju znakove vodozemaca, a gušteri s zubima imaju znakove sisavaca. Prisutnost paralelizma svjedoči ne samo o jedinstvu podrijetla vrsta, već i o sličnim uvjetima postojanja.
