Sodobna evolucijska sinteza

Sodobna evolucijska sinteza govori o evoluciji. Pojasnjuje, kako se odkritja Gregorja Mendla ujemajo s teorijo Charlesa Darwina o evoluciji z naravnim izborom. Mendel je ugotovil, kako podedujemo gene.

Ključni biologi, ki so prispevali k sintezi, so bili: Julian Huxley, Teodosius Dobzhansky, Ernst Mayr, Ronald Fisher, J. B. S. Haldane, Sewall Wright, G. G. Simpson, E. B. Ford, Bernhard Rensch in G. Ledyard Stebbins.

Teorija

Sodobna sinteza je posodobila Darwinovo idejo. Premostila je vrzel med različnimi vrstami biologov: genetiki, naravoslovci in paleontologi.

V njem je navedeno, da:

Evolucijo je mogoče razložiti s tem, kar vemo o genetiki, in s tem, kar vidimo pri živalih in rastlinah, ki živijo v naravi.
Raznolikost genov (alelov) v naravnih populacijah je ključni dejavnik evolucije.
Naravni izbor je glavni mehanizem sprememb. Že zelo majhna prednost je lahko pomembna in se nadaljuje iz generacije v generacijo. Boj za obstoj živali in rastlin v divjini povzroča naravno selekcijo. Le tisti, ki preživijo in se razmnožujejo, prenesejo svoje gene na naslednjo generacijo.
Ugotovili smo, da je bila moč naravne selekcije v divjini večja, kot je pričakoval celo Darwin.
Evolucija je postopna: prihaja do naravne selekcije in majhnih genetskih sprememb. Vrste se iz generacije v generacijo le malo spreminjajo. Občasno se pojavijo velike spremembe, vendar so zelo redke. Genetski zdrs je običajno manj pomemben kot naravna selekcija. Lahko je pomemben v majhnih populacijah.
V paleontologiji poskušamo razumeti spremembe fosilov skozi čas. Menimo, da so isti dejavniki, ki delujejo danes, delovali tudi v preteklosti.
S spreminjanjem okoliščin se lahko hitrost razvoja pospeši ali upočasni, vendar so vzroki enaki.

O ideji, da se nove vrste pojavijo po delitvi populacij, se je veliko razpravljalo. Geografska izolacija pogosto vodi do speciacije. Pri rastlinah je treba v vsak pogled na speciacijo vključiti poliploidijo.

"Evolucijo sestavljajo predvsem spremembe v frekvencah alelov med posameznimi generacijami."

To kaže, kako nekateri biologi vidijo sintezo.

Skoraj vsi vidiki sinteze so bili včasih izpodbijani, z različno stopnjo uspeha. Nedvomno pa je bila sinteza velik mejnik v evolucijski biologiji. Razjasnila je številne nejasnosti in je bila neposredno odgovorna za spodbujanje številnih raziskav po drugi svetovni vojni.

Po sintezi

Od sinteze so se pojavila številna odkritja na področju znanosti o Zemlji in biologije. Tukaj je navedenih nekaj tem, ki so pomembne za evolucijsko sintezo in se zdijo trdno utemeljene.

razumevanje zgodovine Zemlje

Zemlja je oder, na katerem se odvija evolucijska igra. Darwin je preučeval evolucijo v kontekstu geologije Charlesa Lyella, vendar danes poznamo več zgodovinske geologije.

Starost Zemlje je bila popravljena navzgor. Zdaj je ocenjena na 4,56 milijarde let, kar je približno tretjina starosti vesolja. Fanerozoik zavzema le zadnjo 1/9 tega časa.

Zamisel Alfreda Wegenerja o drsenju celin je bila sprejeta okoli leta 1960. Ključno načelo tektonike plošč je, da litosfera obstaja kot ločene in samostojne tektonske plošče. Te plošče se počasi premikajo po astenosferi, ki leži pod njimi. To odkritje povezuje pojave, kot so vulkani, potresi, orogeneza, in zagotavlja podatke za številna paleogeografska vprašanja. Eno glavnih vprašanj je še vedno nejasno: kdaj se je začela tektonika plošč?

Naše razumevanje razvoja Zemljinega ozračja je napredovalo. Do zamenjave kisika z ogljikovim dioksidom v ozračju je prišlo v proterozoiku. Verjetno so jo povzročile cianobakterije, katerih kolonije so okamnele kot stromatoliti. Ta veliki dogodek oksigenacije je povzročil razvoj aerobnih organizmov. Povzročil je tudi prve velike ledene dobe.

Geologi so našli in preučevali fosile mikrobnega življenja. Te kamnine so bile datirane pred približno 3,465 milijarde let. Walcott je bil prvi geolog, ki je na podlagi mikroskopskega pregleda tankih rezin kamnin identificiral predkambrijske fosilne bakterije. Menil je tudi, da so stromatoliti organskega izvora. Njegove zamisli takrat niso bile sprejete, zdaj pa jih lahko cenimo kot velika odkritja.

Informacije o paleoklimi so vedno bolj na voljo in se uporabljajo v paleontologiji. Primer: v proterozoiku so se po velikem zmanjšanju količine CO₂ v ozračju pojavile obsežne ledene dobe. Te ledene dobe so bile izjemno dolge in so povzročile propad mikroflore. Glej tudi kriogensko obdobje in Zemljo snežnih kep.

Katastrofizem in množična izumrtja. Katastrofizem se je deloma ponovno vključil, pomen množičnih izumiranj v evoluciji velikega obsega pa je zdaj očiten. Izumrtja motijo odnose med številnimi oblikami življenja in lahko odstranijo prevladujoče oblike ter sprožijo tok prilagoditvenega sevanja med skupinami, ki ostanejo. Med vzroki so padci meteoritov (stik K-T; izumrtja ob koncu ordovika), poplavne bazaltne province (Dekanske pasti na stiku K/T; Sibirske pasti na stiku P-T) in drugi manj dramatični procesi.

Zaključek: Naše sedanje poznavanje zemeljske zgodovine močno nakazuje, da so geofizikalni dogodki velikega obsega vplivali na makroevolucijo in megaevolucijo. Ta izraza se nanašata na evolucijo nad ravnijo vrst, vključno z dogodki, kot so množično izumiranje, prilagoditveno sevanje in glavni prehodi v evoluciji.

Odkritja fosilov

Od konca 20. stoletja naprej so znanstveniki izvajali izkopavanja v delih sveta, ki jih prej skoraj niso raziskovali. Prav tako so se na novo razvili fosili, ki so bili odkriti v 19. stoletju, vendar takrat niso bili cenjeni. Odkrita so bila številna izjemna odkritja in nekatera od njih vplivajo na evolucijsko teorijo.

Odkritje biote iz Jehola: dinoptiči in zgodnje ptice iz spodnje krede Liaoninga na severovzhodu Kitajske. To dokazuje, da so se ptice razvile iz celaurosaurskih teropodnih dinozavrov.
Študije o stebelnih tetrapodih iz zgornjega devona.
Zgodnje faze razvoja kitov.
Razvoj ploščatih rib (pleuronectiformes), kot so morska plošča, morski list, romba in morska plošča. Njihovi mladiči so popolnoma simetrični, vendar se glava med metamorfozo preoblikuje. Eno oko se premakne na drugo stran, v bližino drugega očesa. Nekatere vrste imajo obe očesi na levi strani (romba), druge na desni (morska plošča, morski list); vse doslej živeče in fosilne ploske imajo "očesno" in "slepo" stran. Darwin je predvideval postopno spreminjanje očesa v evoluciji, ki je bilo odraz metamorfoze živih oblik.
Nedavna raziskava dveh fosilnih vrst iz eocena je pokazala, da je "sestava telesnega načrta ploščatih rib potekala postopoma, v korakih". Vmesne faze so bile popolnoma vitalne: ti obliki sta obsegali dve geološki fazi in sta bili najdeni na najdiščih, na katerih so našli tudi ploščate ribe s popolno lobanjsko asimetrijo. Evolucija ploščatih rib je povsem v skladu z evolucijsko sintezo.

Evo-devo

Pomembno delo na področju genetike je omogočilo nov pristop k razvoju živali. Področje se imenuje evolucijska razvojna biologija ali na kratko evo-devo.

Jasno je dokazano, da je velik del razvoja tesno nadzorovan s posebnimi genetskimi sistemi, ki vključujejo gene hox. E. B. Lewis je v svojem predavanju ob podelitvi Nobelove nagrade dejal: "Primerjava [kontrolnih kompleksov] v celotnem živalskem kraljestvu bi morala končno pokazati, kako so se razvijali tako organizmi kot tudi [kontrolni geni]".

Leta 2000 je bil evo-devo posvečen poseben oddelek revije Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), celotna številka revije Journal of Experimental Zoology Part B: Molecular and Developmental Evolution iz leta 2005 pa je bila posvečena ključnima temama evo-devo - evolucijski inovaciji in morfološki novosti.

Pregled področja za splošnega bralca vsebuje primere.