Evolucija življenja
Teorija evolucije
Vsi kadarkoli živeči organizmi imajo skupnega prednika. Vsi organizmi so zgrajeni iz celic, v vseh najdemo dedno snov (DNA), vsi imajo temeljne lastnosti življenja, podobna pa je tudi njihova kemijska zgradba, saj vsi vsebujejo ogljik, dušik in fosfor. Vendar pa se organizmi, ki danes poseljujejo planet, razlikujejo od svojih preprostejših prednikov. Spremembe so nastale v dolgi evolucijski zgodovini življenja.
Da se vsi organizmi na Zemlji spreminjajo, so ljudje opazili že zelo zgodaj. Z evolucijsko zgodovino življenja so se ukvarjali številni znanstveniki, ki so trdili, da se vrste organizmov spreminjajo in da nove vrste izhajajo iz obstoječih. Ti so pomembno vplivali na mišljenje britanskega naravoslovca Charlesa Darwina (1809–1882), ki danes velja za očeta evolucijske teorije.
Vsi kadarkoli živeči organizmi imajo skupnega prednika. Vsi organizmi imajo temeljenje lastnosti življenja in podobno notranjo zgradbo. Zaradi sprememb, ki so nastale v evolucijski zgodovini življenja, se razlikujejo od svojih preprostih prednikov.
Naravoslovec Charles Darwin velja za očeta evolucijske teorije.
Kako deluje proces evolucije?
Med organizmi lahko opazimo tako neverjetno raznolikost kot tudi podobnost. Vsak danes živeči organizem izvira iz preteklih rodov, ki so se uspešno razmnoževali in imeli potomce v takratnem okolju. Osebki imajo lahko ogromno število potomcev.
V vsaki generaciji je navadno veliko več potomcev, kot je staršev, vendar preživijo le redki. Praviloma le toliko, kolikor je staršev. Če bi v vsaki generaciji preživeli vsi potomci, bi se kmalu namnožili do ogromnega števila. Vendar se to ne zgodi. V okolju, v katerem osebek živi, so dobrine (prostor za življenje, voda, hrana, s katero dobi energijo za rast in razmnoževanje, svetloba in mineralne snovi) omejene. Zaradi tega med organizmi poteka tekmovanje za dobrine, kar je Darwin poimenoval »boj za obstanek«.
Vsak danes živeči organizem izvira iz preteklih rodov, ki so se uspešno razmnoževali in imeli potomce v takratnem okolju.
V vsaki generaciji nastane veliko potomcev, vendar preživijo le redki. V okolju, v katerem osebek živi, so omejene dobrine (prostor za življenje, voda, hrana, svetloba in mineralne snovi). Med organizmi poteka tekmovanje za te dobrine.
Osebki, ki se jim uspe razmnoževati, svoje gene prenesejo na potomce. Torej bi lahko boj za obstanek označili kot boj za razmnoževanje. Kdo bo v določenem okolju preživel, se razmnoževal in prenesel gene v naslednji rod, je pogosto odvisno od naključja. Naj bo seme regrata še tako kakovostno, če pade na gola kamnita tla, ne bo vzklilo. Po drugi strani pa lahko razmeroma slabo seme vzkali, če pade na tla, kjer se lahko ukorenini. Navadno preživijo tisti, ki imajo v danem okolju ustreznejše lastnosti.
Osebki, ki bodo v določenem okolju preživeli in se razmnoževali, bodo svoje gene prenesli na potomce. Navadno preživijo tisti osebki, ki imajo v danem okolju ustreznejše lastnosti.
Raznolikost osebkov v populaciji
Populacija je skupina osebkov iste vrste, ki živijo na istem prostoru ob istem času, se med seboj lahko razmnožujejo in izmenjujejo gene. Osebki iste vrste so navadno zelo raznoliki.
Vse lastnosti nekega organizma imenujemo fenotip; ta je odvisen od dednih informacij (genotipa). Poleg genotipa na izoblikovanje fenotipa vpliva tudi okolje.
Vendar pa se lastnosti, ki jih osebek pridobi v življenju, ne dedujejo. Za proces evolucije so pomembne le tiste lastnosti, ki se dedujejo, torej dedne lastnosti. Osebki v populaciji se razlikujejo po številnih dednih lastnostih.
Govorimo o dedni ali genetski raznolikosti, ki je posledica dveh ključnih procesov:
- mutacij in
- prekrižanja genskega materiala med mejotsko delitvijo.
Med celično delitvijo dobi vsaka hčerinska celica kopijo dednega zapisa materinske celice. Čeprav je podvajanje natančno, včasih pride do napake oziroma spremembe dednega zapisa. Takim napakam oziroma spremembam pravimo mutacije. Posledice mutacij so lahko zelo različne, npr. poveča ali zmanjša se lahko zmožnost celice ali organizma za preživetje in razmnoževanje. Lahko pa so mutacije popolnoma nevtralne in za organizem nimajo posledic.
Lastnosti, ki jih osebek pridobi v življenju, se ne dedujejo. Za evolucijo so pomembne lastnosti, ki se dedujejo (dedne lastnosti). Osebki v populaciji se razlikujejo po številnih dednih lastnostih.
Dedna ali genetska raznolikost je posledica:
- mutacij in
- prekrižanja genskega materiala med mejotsko delitvijo.
Včasih pride do napak oziroma sprememb pri podvajanju dednega zapisa. Takim napakam oziroma spremembam pravimo mutacije. Posledice mutacij so lahko povečanje ali zmanjšanje zmožnosti za preživetje in razmnoževanje. Lahko pa so mutacije popolnoma nevtralne in za organizem nimajo posledic.
Mutacija, do katere pride pri podvajanju DNA telesnih celic, se ne prenese na potomce; kljub temu je lahko osebek zaradi mutacije prizadet. Ker se mutirana celica deli naprej, se mutacija prenese na hčerinske celice. Tako se lahko razvijejo na primer rakava obolenja v telesnih tkivih.
Mutacija, do katere pride pri delitvi spolnih celic, pa se prenese na potomce. V tem primeru govorimo o dedni spremembi genotipa. Večina takšnih mutacij povzroča slabše delovanje organizma oziroma bolezen. Ker se mutacija pojavi v dednem materialu spolnih celic, se na potomce prenese tudi bolezen.
Redko pa so mutacije lahko tudi koristne in za evolucijo pomembne, saj v genski sklad populacije prinesejo nov alel, zaradi katerega se osebki v populaciji razlikujejo. Mutacije so torej vir genetske raznolikosti. Pri organizmih, ki se razmnožujejo spolno, nastajajo nove kombinacije genov pri mejotski delitvi in oploditvi. Potomci se razlikujejo po genotipu in fenotipu. Iz poglavja Genetika se spomni procesa mejotske delitve, kjer prihaja do preureditve DNA.
Raznolikost znotraj populacije pa se lahko spremeni tudi zaradi odseljevanja osebkov ali priseljevanja novih osebkov iz druge populacije.
Mutacija, do katere pride pri podvajanju DNA telesnih celic, se ne prenese na potomce. Posledica takih mutacij je lahko nastanek rakavih obolenj.
Mutacija, do katere pride pri delitvi spolnih celic, pa se prenese na potomce. V tem primeru govorimo o dedni spremembi genotipa.
Mutacije v genski sklad populacije prinesejo nov alel, zaradi katerega se osebki v populaciji razlikujejo. Mutacije so torej vir genske raznolikosti. Pri organizmih, ki se razmnožujejo spolno, nastajajo nove kombinacije genov pri mejotski delitvi in oploditvi.
Raznolikost znotraj populacije pa se lahko spremeni tudi zaradi odseljevanja osebkov ali priseljevanja novih osebkov iz druge populacije.
S spolnim razmnoževanjem sicer nastajajo zelo raznoliki osebki, a ostaja pogostost alelov iz generacije v generacijo enaka. Spolno razmnoževanje ne more spremeniti genskega sklada populacije, spremeni pa ga lahko naravni izbor.
Naravni izbor lahko spremeni genski sklad populacije.
Razlike med samci in samicami
Vsak organizem ima svoje preverjene metode, ki zagotavljajo preživetje in potomstvo. Nekatere lastnosti organizmov na prvi pogled delujejo kot nekoristne.
Nenavadne lastnosti različnih vrst so pomembne za na primer razmnoževanje. Ravno izrazite lastnosti, s katerimi se lahko samci pokažejo, zagotavljajo partnerja in ustvarjanje potomcev, kar je protiutež za pomanjkljivosti teh istih lastnosti.
Nekatere nenavadne lastnosti organizmov, ki na prvi pogled delujejo kot nekoristne, lahko pomembno vplivajo na uspešnost razmnoževanja.
Nenavadne lastnosti imajo pomen. Ogromen rep pavjega samca in čeljusti rogača ovirajo gibanje in privabljajo plenilce, podobno kot rdeče obarvana trebušna stran zeta, a obenem ravno te lastnosti zagotavljajo partnerja in ustvarjanje potomcev.
Pavica izbere samca, ki jo med razkazovanjem vlečke najbolj očara. Skozi mnoge generacije so se zato razmnoževali le pavi, ki so imeli najdaljše, najbarvitejše in najbolj košate vlečke. Samci s kratkimi vlečkami so v boju za obstanek izgubili, saj svojih lastnosti niso prenesli na naslednjo generacijo.
Prav tako rogačeve čeljusti omogočijo fizično prevlado nad drugimi samci v boju za samico. Podobno deluje rdeče obarvana trebušna stran zeta, s katero v gnezdo privabi samico. S temi lastnostmi se poveča uspešnost razmnoževanja in ustvarjanja potomcev.
Pavica izbere samca, ki jo med razkazovanjem vlečke najbolj očara. Rogačeve čeljusti omogočijo fizično prevlado nad drugimi samci v boju za samico. Rdeče obarvana trebušna stran pomaga zetu, da v gnezdo privabi samico. Samci z izrazitimi lastnostmi so uspešnejši v boju za obstanek in svoje lastnosti prenašajo na naslednje generacije.
Zaradi sprememb v lastnostih in naravnega izbora tistih lastnosti, ki so v danem okolju primernejše, se skozi mnoge generacije pri organizmih razvijejo prilagoditve. Torej je prilagoditev vsaka lastnost, pridobljena kot posledica naravnega izbora. Te lastnosti so lahko barva ali oblika telesa ali delovanje organov; najočitnejše so vedenjske in fizične prilagoditve.
Umetni izbor – človek v vlogi načrtovalca
Ljudje pa sebi v prid že dalj časa »ustvarjamo« tudi rastlinske sorte in živalske pasme. Tako kot narava z naravnim izborom izbira med ustreznimi lastnostmi, lahko ljudje z umetnim izborom namerno izbiramo (odbiramo) take osebke, ki so nam všeč (psi z daljšo in mehkejšo dlako), ali pa take s koristnimi lastnostmi za nadaljnje razmnoževanje (kokoši, ki nesejo več jajc; krave, ki dajejo več mleka; cvetlice, ki dlje cvetijo). Človek je tako z načrtno izbiro glede na svoje želje in potrebe v razmeroma kratkem času vzgojil kulturne rastline in živali.
Ljudje z umetnim izborom namerno izbiramo osebke, ki so nam všeč ali imajo koristne lastnosti. Človek je z načrtno izbiro »ustvaril« rastlinske sorte in živalske pasme.
V novejšem času se poleg umetnega izbora uporablja še gensko inženirstvo. O tem smo govorili že v poglavju Biotehnologija.
