Az evolúcióbiológia a biológia egyik ága , amely a fajok eredetét a közös ősöktől, tulajdonságaik öröklődését és változékonyságát , az evolúciós fejlődés során a formák szaporodását és változatosságát vizsgálja . Az egyes fajok fejlődését általában a növény- és állatvilág , mint a bioszféra összetevőinek globális átalakulásával összefüggésben tekintik . Az evolúciós biológia a 19. század második felében kezdett formálódni a biológia egyik ágaként, amely széles körben elfogadta a fajok változatosságával kapcsolatos elképzeléseket .
Az evolúcióbiológia egy interdiszciplináris kutatási terület, mert magában foglalja a különböző tudományok terepi és laboratóriumi területeit egyaránt. Az evolúciós biológiához való hozzájárulás az olyan rendkívül speciális területeken végzett kutatásokból származik, mint a teriológia , az ornitológia vagy a herpetológia , amelyek általánosítása annak érdekében, hogy világos képet adjon az egész szerves világ fejlődéséről. A paleontológusok és geológusok a kövületeket elemzik, hogy információt szerezzenek az evolúció üteméről és mintázatairól, míg a populációgenetika elméletileg vizsgálja ugyanezeket a kérdéseket. A kísérletezők a gyümölcslégy -tenyésztést használják az evolúcióbiológia számos problémájának jobb megértésére, például az öregedés evolúciójára. Az 1990-es években a fejlődésbiológia hosszú mellőzés után visszatért az evolúcióbiológiához egy új szintetikus tudományág – az evolúciós fejlődésbiológia – formájában.
Az evolúcióbiológia mint akadémiai tudományág a darwini elmélet és a genetika szintézise révén vált általánossá az 1930-as és 1940-es években. Az új elmélet alapját Chetverikov [1] , Fisher [2] , Wright [3] és Haldane [4] munkái fektették le , amelyek a természetes szelekció hatását vizsgálták a populációk allélek gyakoriságára . Ezeknek a munkáknak a jellege inkább elméleti volt, mintsem kísérletileg alátámasztott [5] . A helyzetet korrigálta Theodosius Dobzhansky "Genetika és a fajok eredete" című monográfiája [6] . A szerző a kísérleti populációgenetikát helyezte a probléma alapjául . A korábbi szerzők elméleti munkáját összehasonlították a különböző kísérletek során nyert variabilitási és szelekciós adatokkal. Dobzhansky úgy vélte, hogy a makroevolúciós folyamatok a mikroevolúcióval magyarázhatók , ami elég gyors ahhoz, hogy az ember kísérletekben vagy a természetben megfigyelhesse.
A genetikai ötletek behatoltak a szisztematikába, a paleontológiába, az embriológiába és a biogeográfiába. Julian Huxley „ Evolution: The Modern synthesis ” [7] című könyvének címéből a „modern szintézis” kifejezés bekerült a tudományos irodalomba, az evolúciós folyamatok új megközelítését jelölve. A „szintetikus evolúcióelmélet” kifejezést ennek az elméletnek a pontos alkalmazása során először George Simpson használta 1949-ben. Ez az elmélet a 20. század második felében az evolúciós biológia fejlődésének alapja lett. Ezen a területen az új ötletek túlnyomó többsége a szintetikus elmélet körüli vitákból született, annak védelméből és kritikájából egyaránt.
Az evolúcióbiológia széles körben alkalmazza a rokon tudományok módszereit. A paleontológia, a morfológia, a genetika, a biogeográfia, a szisztematika és más tudományágak által felhalmozott tapasztalatok lettek az alapot, amely lehetővé tette az élőlények fejlődésével kapcsolatos metafizikai elképzelések tudományos tényekké alakítását. Az alábbiakban a különféle módszerek leírása olvasható, nagyjából abban a sorrendben, ahogyan az evolúciós kutatásba beléptek.
Az evolúciós folyamatok tanulmányozására a paleontológia szinte valamennyi módszere alkalmazható [8] . Az őslénytani módszerek adják a legtöbb információt a bioszféra állapotáról a szerves világ fejlődésének különböző szakaszaiban napjainkig, a növény- és állatvilág változási sorrendjéről. Ezek közül a legfontosabbak: a fosszilis köztes formák azonosítása, a filogenetikai sorozatok helyreállítása, valamint a fosszilis formák sorrendjének feltárása.
A biogeográfiai módszerek a jelenleg létező fajok elterjedésének elemzésén alapulnak, amely információkat ad a taxonok származási központjainak elhelyezkedéséről, megtelepedésük módjairól, az éghajlati viszonyok és az elszigeteltség hatásáról a fajok fejlődésére. Különösen fontos a reliktumformák eloszlásának vizsgálata [8] .
A morfológiai ( összehasonlító anatómiai , szövettani stb.) módszerek lehetővé teszik az élőlények szerkezetében mutatkozó hasonlóságok és különbségek összehasonlítása alapján rokonságuk mértékének megítélését. Az összehasonlító anatómia módszerei a paleontológiai módszerekkel együtt az elsők között helyezték a biológiai tudomány sínjére az evolúciós elképzeléseket.
A makromolekuláris adatok, amelyek a genetikai anyag és a fehérjék szekvenciáira vonatkoznak, a molekuláris biológia fejlődésének köszönhetően egyre gyorsabb ütemben halmozódnak fel. Az evolúcióbiológia számára a teljes genomszekvencia adatok gyors felhalmozódása jelentős értéket képvisel, mivel a DNS természete lehetővé teszi, hogy az evolúciótörténet „dokumentumaként” használják. A különböző szervezetekben található különböző gének DNS-szekvenciájának összehasonlítása sokat elárulhat a tudósnak az élőlények morfológiája, külső formája alapján egyébként fel nem fedezhető élőlények evolúciós kapcsolatairól és belső szerkezetükről. Mivel a genomok a mutációk fokozatos felhalmozódásán keresztül fejlődnek, a különböző szervezetekből származó genompárok közötti nukleotidszekvencia -különbségek számának azt kell jeleznie, hogy milyen régen volt a két genomnak közös őse. Két genom, amely a közelmúltban szétvált, kevésbé különbözik két genomtól, amelyek közös őse nagyon régi. Ezért a különböző genomokat egymással összehasonlítva információkhoz juthatunk a köztük lévő evolúciós kapcsolatról. Ez a molekuláris filogenetika fő feladata.
A modern evolúciós biológiában számos elmélet létezik, amelyek leírják az evolúciós folyamatokat. Ez az együttélés, bár nem mindig békés, azzal magyarázható, hogy mindegyik elmélet a tényezők korlátozott csoportjára összpontosít. Így a szintetikus elmélet a populációgenetikai folyamatokra, míg az epigenetikai elmélet az ontogenetikai fejlődésre összpontosít. A biocenózisok egészének evolúciójával kapcsolatos problémákat az evolúció ökoszisztéma-elmélete fedi le, amely a fejlődés kezdeti szakaszában van. Ugyanakkor a pontozott egyensúly elmélete képet ad az evolúciós folyamatok rendszereinek változásairól, bár ezek okairól keveset tud mondani.
A szintetikus elmélet jelenlegi formájában a XX. század elején a klasszikus darwinizmus számos rendelkezésének genetikai szempontból való újragondolásának eredményeként alakult ki. A Mendel-törvények újrafelfedezése ( 1901 -ben), az öröklődés diszkrét természetének bizonyítéka , és különösen az elméleti populációgenetika R. Fisher ( 1918-1930 ) , J. B. S. Haldane , Jr. ( 1924 ) munkái általi létrehozása után, S. Wright ( 1931 ; 1932 ), Darwin doktrínája szilárd genetikai alapot kapott.
S. S. Chetverikov cikke „Az evolúciós folyamat egyes mozzanatairól a modern genetika szemszögéből” ( 1926 ) lényegében a jövőbeli szintetikus evolúcióelmélet magja lett, valamint a darwinizmus és a genetika további szintézisének alapja. Ebben a cikkben Chetverikov megmutatta a genetika alapelveinek összeegyeztethetőségét a természetes kiválasztódás elméletével, és lefektette az evolúciós genetika alapjait. S. S. Chetverikov fő evolúciós kiadványát J. Haldane laboratóriumában fordították le angolra, de külföldön soha nem adták ki. J. Haldane, N. V. Timofejev-Reszovszkij és F. G. Dobzhanszkij munkáiban S. S. Chetverikov gondolatai Nyugatra is elterjedtek, ahol szinte egyidejűleg R. Fisher nagyon hasonló nézeteket fogalmazott meg a dominancia alakulásáról.
A szintetikus elmélet kidolgozásának lendületét az új gének recesszív voltának hipotézise adta. A 20. század második felének genetikájának nyelvén ez a hipotézis azt feltételezte, hogy az ivarsejtek érése során az élőlények minden szaporodó csoportjában a DNS-replikáció hibái miatt folyamatosan mutációk keletkeznek - új génváltozatok.
Az 1960-as évek végén Motoo Kimura kidolgozta a semleges evolúció elméletét , ami arra utal, hogy az adaptív jelentőséggel nem bíró véletlenszerű mutációk fontos szerepet játszanak az evolúcióban. Főleg kis populációkban a természetes szelekció általában nem játszik döntő szerepet. A semleges evolúció elmélete jól egyezik a mutációk állandó molekuláris szintű rögzítési sebességének tényével, ami lehetővé teszi például a fajdivergencia idejének becslését .
A semleges evolúció elmélete nem vitatja a természetes szelekció döntő szerepét a földi élet kialakulásában. A vita az adaptív értékű mutációk arányáról szól. A legtöbb biológus elfogadja a semleges evolúció elméletének egyes eredményeit, bár nem osztja a Kimura által eredetileg megfogalmazott erős állításokat. A semleges evolúció elmélete megmagyarázza az élő szervezetek molekuláris evolúciós folyamatait olyan szinten, amely nem haladja meg a szervezetekét. De a progresszív evolúció magyarázatára matematikai okokból nem alkalmas. Az evolúció statisztikái alapján a mutációk történhetnek véletlenszerűen, alkalmazkodást okozva, vagy olyan változásokat, amelyek fokozatosan következnek be. A semleges evolúció elmélete nem mond ellent a természetes szelekció elméletének, csupán a sejt-, szupracelluláris és szervi szinten lejátszódó mechanizmusokat magyarázza.
1972- ben Niels Eldridge és Stephen Gould paleontológusok javasolták a pontozott egyensúly elméletét, amely szerint a szexuálisan szaporodó lények evolúciója ugrások során megy végbe, hosszú időszakokkal tarkítva, amelyekben nincs jelentős változás. Ezen elmélet szerint a fenotípusos evolúció, a genomban kódolt tulajdonságok fejlődése az új fajok kialakulásának ritka periódusai ( kladogenezis ) eredményeként megy végbe, amelyek viszonylag gyorsan lezajlanak a fajok stabil létezésének időszakaihoz képest. Az elmélet a sózás koncepciójának egyfajta újraélesztése lett. Szokás a pontozott egyensúly elméletét szembeállítani a filetikus gradualizmus elméletével, amely szerint az evolúciós folyamatok többsége egyenletesen megy végbe, a fajok fokozatos átalakulása következtében.
Az elmúlt évtizedekben az evolúcióelmélet lendületet kapott a fejlődésbiológiai kutatásoktól. A hox gének felfedezése és az embriogenezis genetikai szabályozásának teljesebb megértése alapját képezte a morfológiai evolúció elméletének mélyreható előrehaladásának, az egyed és a filogenetikai fejlődés kapcsolatának, valamint a korábbi halmazokon alapuló új formák kialakulásának. szerkezeti gének.
Az 1950-es évek végén és az 1960-as évek elején Georgij Saposnyikov szovjet biológus kísérletsorozatot végzett, amelynek során a gazdanövényeket megváltoztatták különböző levéltetvekben. A kísérletek során először figyelték meg a kísérletben használt egyedek szaporodási izolációját az eredeti populációtól , ami új faj kialakulását jelzi.
Egy egyedülálló kísérlet az E. coli baktérium evolúciójáról mesterséges körülmények között, amelyet Richard Lenski vezette csoport végzett a Michigani Egyetemen . A kísérlet során 12 E. coli populációban , több mint 60 000 generáción keresztül bekövetkezett genetikai változásokat követték nyomon. A kísérlet 1988. február 24-én kezdődött , és több mint 25 éve tart [9] [10]
| evolúcióbiológia | |
|---|---|
| evolúciós folyamatok | |
| Az evolúció tényezői | |
| Populációgenetika | |
| Az élet eredete | |
| Történelmi fogalmak | |
| Modern elméletek | |
| A taxonok evolúciója | |
| Biológia szekciók | |||||||||||||||||||||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Fő szakaszok |
| ||||||||||||||||||||||||||||||||
| Egyéb szakaszok |
| ||||||||||||||||||||||||||||||||
| Kapcsolódó tudományok | |||||||||||||||||||||||||||||||||
| Lásd még | Az élet megjelenése | ||||||||||||||||||||||||||||||||
| Charles Darwin | |
|---|---|
| Élet |
|
| Kompozíciók |
|
| Összefüggő |
|
| Kategória: Charles Darwin | |