10.02.2014-01:33:00   |   Dušan Valent
#Evolúcia
#Zbúrané mýty

O evolúcii všeobecne

Fakt či teória?

Proces evolúcie je fakt, mnohonásobne pozorovaný či už vo fosílnom zázname, alebo v laboratórnych podmienkach. Platí to pre mikroevolúciu, čiže evolúciu v rámci druhu, ale aj pre makroevolúciu - vznik nových druhov (domestikáciou: pes, ovca; laboratórne: predovšetkým rod Drosophila ale aj ďalší hmyz, sinice a baktérie, dokonca aj prechod k mnohobunkovosti; v paleontologickom zázname: predovšetkým rôzne mikroorganizmy ale aj napr. hlodavce). Pod teóriou evolúcie sa rozumie vedecká teória (súbor dobre podložených hypotéz), ktorá vysvetľuje proces evolúcie. V súčasností je teórií evolúcie viacero a nevyhnutne sa nevylučujú. Prevahu má tzv. neodarvinizmus, ktorý podľa väčšiny biológov najlepšie vysvetľuje dostupné fakty.


-





Darwin to nezačal

O premenlivosti druhov boli presvedčení mnohí výskumníci už dávno pred Darwinom, prvé evolučné teórie sa objavovali už polstoročia pred publikovaním slávneho diela „O pôvode druhov“. Darwin predstavil prístupnou formou veľké množstvo dôkazov, že proces evolúcie sa odohral. Okrem toho navrhol jeho mechanizmus, teóriu evolúcie prírodným výberom (Darwinova evolučná teória).

Premenlivosť druhov akceptovaná rýchlo, teória prírodného výberu nie

Vedecká komunita prijala myšlienku o premenlivosti druhov rýchlo, no časť z nej zostala voči Darwinovej teórii evolúcie prostredníctvom prírodného výberu skeptická. Obrat nastal v prvej polovici 20. storočia, keď došlo k jej spojeniu s objavmi Gregora Mendela ohľadom princípov, ako sa dedia jednotlivé znaky, čiže základov genetiky. Zrodila sa tzv. neodarvinizmus a ovládol evolučnú biológiu.

Ako prebieha evolúcia?

Je evolúcia náhodná?

Prírodný výber je pravým opakom náhodnosti, náhodné sú mutácie.

Prírodný výber


-

Darwin vychádzal z pozorovania, že organizmy mávajú viac potomkov, než sa dožije dospelosti a rozmnožuje. Zároveň sú v neustálom zápase o prežitie, zdroje a rozmnožovanie, ale len niektoré uspejú. Tento „zápas“ nazval prírodným výberom. Okrem toho si Darwin uvedomoval rôznorodosť či variabilitu v rámci každého druhu, prejavujúcu sa tak, že ani potomkovia tých istých rodičov nie sú celkom rovnakí. Tvrdil preto, že tlak prírodného výberu, teda postupného, nenáhodného uprednostňovania istých znakov na úkor iných – napríklad počas meniacich sa prírodných podmienok – by postupne mohol zmeniť druh na iný.

Odkiaľ sa berú nové variácie v organizmoch?

Za vznik rôznorodosti a nových znakov môžu mutácie.


-


Väčšina mutácií nie je škodlivá

Mutácie vlastne predstavujú chyby pri kopírovaní DNA. Môžu byť škodlivé, niekedy prospešné, no väčšina z nich je neutrálna.

Je prírodný výber jediným spôsobom, akým sa môžu evolučné zmeny v populáciách uchytitť?

Evolučné zmeny, predovšetkým tie, ktoré sú takmer alebo úplne neutrálne, sa môžu v ďalších generáciách populácií šíriť aj celkom náhodne prostredníctvom procesu zvaného genetický drift. Uchytí sa takto iba malé percento mutácií, a to predovšetkým v malých populáciách. Vo veľkých populáciách síce podstatne klesá percentuálna šanca, že sa mutácia uchytí vďaka genetickému driftu, no na druhej strane, vyskytuje sa oveľa väčšie množstvo mutácií.

Postupná aj skokovitá

Darwinova teória si pod vplyvom historicko-spoločenských okolností priveľmi zakladala na pomalom a postupnom vývoji. V 70. rokoch minulého storočia evolučná teória tzv. „prerušovaných rovnováh“ od Stephena J. Goulda a Nilesa Eldredgea, priniesla tvrdenie, že evolúcia práve naopak, postupuje krátkymi úsekmi rýchleho vývoja po dlhých obdobiach pokoja, a to predovšetkým v malých, izolovaných populáciách.



V skutočnosti pozorujeme oba typy evolúcie: morské mikroorganizmy vo fosílnom zázname obvykle vykazujú postupný vznik druhov, pri ktorom morfologické rozrôznenie trvá aj 500 000 rokov, morské bezstavovce a stavovce vykazujú obvykle obdobia rýchlej speciácie (vzniku druhov) nasledované stabilitou, za ktorú môže stabilizujúci vplyv prírodného výberu.

Vonkajšie prostredie môže viesť selekciu genetických zmien

Viaceré výskumy z prelomu milénií naznačili, že podobné prostredím vyvolané zmeny vo vývine takpovediac vedú výber genetických zmien, ktorá stabilizuje a vylepšuje ich nepriaznivé efekty. Neodarvinistická rovnica: náhodná mutácia + prírodný výber = evolúcia tak zrejme predstavuje len jedinú vetvu v pestrej palete možností, akými môže evolúcia postupovať.

Ako vznikajú druhy?

Vznik nového druhu je zvyčajne stotožňovaný so zmenou vonkajších vlastností – fenotypu. Lenže početné výskumy na motýľoch, iskerníkoch, voškách a niektorých rybách a vtákoch ukazujú, že rozdiely medzi blízkymi druhmi poväčšinou nie sú väčšie, než rozdiely medzi rozličnými vnútrodruhovými variáciami. Medzidruhové rozdiely preto vznikajú zrejme predtým, ako sa vytvorí bariéra v schopnosti priviesť na svet životaschopné potomstvo, ktorá je najpoužívanejším kritériom na odlíšenie, čo už je a čo ešte nie je osobitý druh. Väčšinou sa predpokladá, že vzniká, keď sa dve populácie dlhú dobu nekrížia, a postupne sa v nich hromadia odlišné mutácie, kvôli ktorým sa stanú nekompatibilné.

Ako vznikajú vyššie systematické jednotky: rody, čeľade, rady, triedy?

Tieto systematické jednotky sú umelo vykonštruované človekom, v prírode reálne neexistujú. Najvyššou taxonomickou jednotkou, ktorá v prírode reálne existuje, je druh.

Mutácie nie sú úplne náhodné

Mutácie môžu byť na niektorých miestach genómu aj tisícnásobne častejšie, a niekedy len kvôli stresom z prostredia. Takýto stres môže spôsobiť, že zvýšená početnosť mutácií sa vyskytne len pri konkrétnom géne, ktorý je pod vplyvom vonkajších podmienok poruchový. Hoci to znie zložito, z týchto zistení je dôležitá jednoduchá skutočnosť, že existuje široké spektrum zmien DNA, od viac „náhodných“ k viac „usmerneným“.



Ako dostaneme veľké zmeny?

Preadaptácia


-

Veľké zmeny v životnom štýle skupín častokrát umožnia znaky, ktoré vznikli za celkom iným účelom. Pľúca dýchajúce kyslík a aj silné končatiny boli prítomné už u prarýb a až neskôr využíté na pohyb po súši. Rovnako perie ani krídla nevznikli dinosaurom, ktoré by sa „snažili o let“, ale z iných dôvodov omnoho skôr.

Veľké a výhodné mutácie jedného génu

Nedávne štúdie ukázali, že veľké a výhodné mutácie jedného génu sa naozaj vyskytujú, nie sú zriedkavé a napriek rizikám zo širokoplošného efektu na iné znaky (pleitropii) neodsudzujú svojich nositeľov na záhubu. Taktiež sa ukázalo, že aby takáto dramatická mutácia nastala, niekedy sú potrebné menšie mutácie na vybudovanie odrazového základu.

Maličké mutácie môžu vyvolať veľké zmeny


-

Embryológovia pre zmenu zistili, že efekt skokovitej evolúcie môže vyvolať aj malá mutácia, a to skrz gény regulujúce vývinové procesy. Poukázali, že napríklad na vznik končatiny netreba mutácie v každom géne zahrnutom v stavbe končatín. Keďže vývinové systémy sú zložito prepojené a samoregulujúce, príroda využíva skutočnosť, že svalové bunky sa prirodzene pripájajú na kosti, nervové bunky sa stabilizujú po napojení na svaly, a že cievy rastú smerom k miestam s nízkym obsahom kyslíka. Rovnako mutácia, ktorá u rýb spôsobuje skrátenie hornej čeľuste, by nenechala túto rybu s inak nezmenenou lebkou, ale samoregulujúce vývinové procesy by spôsobili zmenu jej celkového tvaru.

Kanalizácia vývinu

Náchylnosť genómu na zmeny nie je v stabilných podmienkach vítaná. Kvôli tomu sa u organizmov vyvinula schopnosť tzv. kanalizácie vývinu, keď sa vývin embryí daného druhu stáva odolný aj voči závažným mutáciám. Genetickým zmenám to dovoľuje potichu sa hromadiť a šíriť v potomstve, pretože ich neodstráni prírodný výber. V podobe fenotypu sa prejavia iba v prípade výrazných stresov v prostredí alebo výnimočných mutácií. Experimenty genetika a embryológa Conrada Waddingtona na muchách už pred polstoročím ukázali, že keď je skrytá rôznorodosť takto odhalená, ak je výhodná, bude dlhodobo uprednostňovaná prírodným výberom a znaky vyvolané vplyvom prostredia sa budú napokon vyskytovať aj bez vplyvu zvonka. „Votrú“ a ukotvia sa v genóme. Tento fenomén je známy ako genetická asimilácia.



Externé odkazy:

Isteník, P.: Evolučná teoria nie je mimozemšťan.
Kenneth R. Miller: Testovanie evolučnej teórie

Zdroje:

Benton, M.J., Pearson, P.N.: Speciation in the Fossil Record. TRENDS in Ecology & Evolution, 16,7, 2001.
Bonner, J.J.: The Basics of Evolution.
Boxhorn, J.: Obseved Instances of Speciation. TalkOrigins, 1995.
Futuyama, D.: Evolution (2. vydanie). Sinauer Associates Inc., 2009.
Gould, S.J.: The Structure of Evolutionary Theory. Belknap Press of Harvard University Press, 2002.
Chouard, T.: Evolution: Revenge of the hopeful monster. Nature 463, 864-867, 2010.
Kováč, V.: Ontogenéza a evolúcia. Univerzita Komenského v Bratislave, 2008.
Wikipedia: Artificial Speciation.


-



-

Poďakovanie: autor ďakuje P. Lenártovi za kontrolu textu.
Páčia sa Vám naše články? Podporte nás

Zdieľajte článok






Za podporu ďakujeme

Pridať e-mail