10.02.2014-01:33:00   |   Sledujte autora na FB   -   Dušan Valent
#Evolúcia
#Zbúrané mýty

O evolúcii všeobecne

Fakt či teória?

Proces evolúcie je fakt mnohonásobne pozorovaný či už vo fosílnom zázname, v laboratórnych podmienkach alebo v prírode. Platí to pre mikroevolúciu, čiže evolúciu v rámci druhu, ako aj pre makroevolúciu, čiže 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 napríklad aj hlodavce). Pod teóriou evolúcie sa rozumie (niektorá) vedecká teória (súbor dobre podložených hypotéz), ktorá vysvetľuje mechanizmy procesu evolúcie. V súčasnosti 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“. Darwinovi sa však podarilo predstaviť 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 vedcov ostala voči Darwinovej teórii evolúcie prostredníctvom prírodného výberu skeptická. Obrat nastal v prvej polovici 20. storočia, keď došlo k spojeniu teórie s objavmi Gregora Mendela. Objavy sa týkali princípov toho, ako sa dedia jednotlivé znaky, čiže základov genetiky. Následne sa zrodil tzv. neodarvinizmus a ovládol evolučnú biológiu.

Ako prebieha evolúcia?

Je evolúcia náhodná?

Prírodný výber je pravým opakom náhodnosti, náhodné sú však mutácie.

Prírodný výber


-

Darwin vychádzal z pozorovania, že organizmy mávajú viac potomkov, než je počet tých, ktorí sa dožijú dospelosti a rozmnožia sa. Zároveň sú v neustálom zápase o prežitie, zdroje a rozmnožovanie, a len niektorí z nich uspejú. Tento „zápas“ nazval prírodným výberom. Okrem toho si Darwin uvedomoval rôznorodosť či variabilitu v rámci každého druhu, ktorá sa prejavuje 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 jeden druh na druh iný, odlišný.

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 aj 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, a to prostredníctvom procesu zvaného genetický drift. Predovšetkým v malých populáciách sa takto uchytí malé percento mutácií. Vo veľkých populáciách síce podstatne klesá percentuálna šanca, že sa mutácia uchytí práve vďaka genetickému driftu, no na druhej strane sa tu vyskytuje oveľa väčšie množstvo mutácií.

Postupná aj skokovitá

Darwinova teória si vplyvom historicko-spoločenských okolností priveľmi zakladala na pomalom a postupnom vývoji. V 70. rokoch minulého storočia však prišla evolučná teória tzv. „prerušovaných rovnováh“ od Stephena J. Goulda a Nilesa Eldredgea s tvrdením, že evolúcia postupuje práve naopak, čiže 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, kým 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, ktoré stabilizujú a vylepšujú ich nepriaznivé efekty. Neodarvinistická rovnica: náhodná mutácia + prírodný výber = evolúcia tak zrejme predstavuje len jednu vetvu v pestrej palete možností, ktorými 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 zrejme vznikajú ešte predtým, než sa vytvorí bariéra v schopnosti priviesť na svet životaschopné potomstvo. Táto bariéra je najpoužívanejším kritériom na odlíšenie toho, čo nie je a čo už je osobitým druhom. Ako sa väčšinou predpokladá – táto bariéra vzniká, keď sa dve populácie dlhú dobu nekrížia a postupne sa v nich nahromadia odlišné mutácie, kvôli ktorým sa populácie 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, čo je niekedy zapríčinené 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 sú často umožnené vďaka znakom, ktoré vznikali s celkom iným účelom. Pľúca dýchajúce kyslík i silné končatiny boli prítomné už u prarýb, ale až neskôr boli využité na pohyb po súši. Rovnako perie ani krídla nevznikli dinosaurom, ktoré by sa „snažili o let“, ale z iných dôvodov a 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 na to, aby takáto dramatická mutácia nastala, sú niekedy potrebné aj 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 vďaka génom regulujúcim vývinové procesy. Poukázali napríklad na to, že 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 cievy rastú smerom k miestam s nízkym obsahom kyslíka. Rovnako aj mutácia, ktorá u ryby 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. Preto sa u organizmov vyvinula schopnosť tzv. kanalizácie vývinu, ktorá znamená, že sa vývin embryí daného druhu stane odolným aj voči závažným mutáciám. Genetickým zmenám to dovoľuje potichu sa hromadiť a šíriť v potomstve, pretože ich prírodný výber neodstráni. V podobe fenotypu sa prejavia iba v prípade výrazných stresov z prostredia alebo pri výnimočných mutáciách. Experimenty genetika a embryológa Conrada Waddingtona na muchách už pred polstoročím ukázali, že keď je skrytá rôznorodosť takto odhalená a je aj výhodná, bude dlhodobo uprednostňovaná prírodným výberom a znaky vyvolané vplyvom prostredia sa budú napokon vyskytovať aj bez vplyvu vonkajšieho prostredia. Tieto znaky „sa votrú“ a ukotvia sa v genóme. Tento fenomén je známy ako genetická asimilácia.



Dôležité nadväzujúce články:

Evolúcia v akcii: Rodiace sa druhy
Evolúcia DNA: Ako sa rodia a vyvíjajú gény?
Hady a ryby s nohami, kráčajúce veľryby: „Medzičlánky“ veľkolepých evolučných premien

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