Vprašanja o izvoru življenja in njegovem razvoju že od antičnih časov begajo znanstvenike. Ljudje so se od nekdaj skušali približati tem skrivnostim in tako narediti svet bolj razumljiv in predvidljiv. Dolga stoletja je prevladovalo stališče o božanskem začetku vesolja in življenja. Teorija evolucije je relativno nedavno osvojila častno mesto kot glavna in najverjetnejša različica razvoja vsega življenja na našem planetu. Njegove glavne določbe je oblikoval Charles Darwin sredi 19. stoletja. Stoletje, ki je sledilo, je svetu dalo veliko odkritij na področju genetike in biologije, ki so omogočila dokazovanje veljavnosti Darwinovih naukov, njihovo razširitev, združevanje z novimi podatki. Tako se je pojavila sintetična teorija evolucije. Vsrkala je vse ideje slavnega raziskovalca in rezultate znanstvenih raziskav na različnih področjih od genetike do ekologije.
Od posameznika do razreda
Biološka evolucija je zgodovinski razvoj organizmov, ki temelji na edinstvenih procesih delovanja genetskih informacij vdoločene okoljske razmere.
Začetna faza vseh transformacij, ki sčasoma vodijo do nastanka nove vrste, je mikroevolucija. Takšne spremembe se sčasoma kopičijo in končajo z oblikovanjem nove višje ravni organiziranosti živih bitij: rod, družina, razred. Nastajanje nadspecifičnih struktur se običajno imenuje makroevolucija.
Podobni procesi
Obe ravni sta v bistvu enaki. Gonilne sile tako mikro kot makro sprememb so naravna selekcija, izolacija, dednost, variabilnost. Bistvena razlika med obema procesoma je v tem, da je križanje med različnimi vrstami praktično izključeno. Posledično makroevolucija temelji na medvrstni selekciji. Velik prispevek k mikroevoluciji prispeva svobodna izmenjava genetskih informacij med posamezniki iste vrste.
Zbliževanje in razhajanje znakov
Glavne linije evolucije imajo lahko več oblik. Močan vir raznolikosti v življenju je razhajanje lastnosti. Deluje tako znotraj določene vrste kot na višjih ravneh organizacije. Okoljske razmere in naravna selekcija vodijo do delitve ene skupine na dve ali več, ki se razlikujejo po določenih značilnostih. Na ravni vrste je razhajanje lahko reverzibilno. V tem primeru se nastale populacije spet združijo v eno. Na višjih ravneh je proces nepovraten.
Druga oblika je filetska evolucija, ki vključuje preoblikovanje vrste brez ločevanja posameznihpopulacije. Vsaka nova skupina je potomec prejšnje in prednik naslednje.
Zbliževanje ali »konvergenca« znakov prav tako pomembno prispeva k raznolikosti življenja. V procesu razvoja nepovezanih skupin organizmov pod vplivom enakih okoljskih razmer se pri posameznikih oblikujejo podobni organi. Imajo podobno strukturo, vendar različnega izvora in opravljajo skoraj enake funkcije.
Vzporednost je zelo blizu konvergenci – obliki evolucije, ko se prvotno divergentne skupine razvijajo na podoben način pod vplivom istih pogojev. Med konvergenco in vzporednostjo je tanka meja in pogosto je težko pripisati evolucijo določene skupine organizmov tej ali drugi obliki.
Biološki napredek
Glavne smeri evolucije so bile prvič opisane v delih A. N. Severcov. Predlagal je izpostaviti koncept biološkega napredka. Dela znanstvenika opisujejo načine, kako to doseči, pa tudi glavne načine in smeri evolucije. Ideje Severtsova je razvil I. I. Schmalhausen.
Glavne smeri evolucije organskega sveta, ki so jih identificirali znanstveniki, so biološki napredek, regresija in stabilizacija. Po imenu je enostavno razumeti, kako se ti procesi med seboj razlikujejo. Napredek vodi v nastanek novih lastnosti, ki povečujejo stopnjo prilagajanja organizma okolju. Regresija se izraža v zmanjšanju velikosti skupine in njene raznolikosti, kar sčasoma vodi v izumrtje. Stabilizacija pomeni utrjevanje pridobljenih lastnosti in njihov prenos iz generacije v generacijogeneracija pod razmeroma nespremenjenimi pogoji.
V ožjem pomenu, ki označujejo glavne smeri organske evolucije, pomenijo ravno biološki napredek in njegove oblike.
Obstajajo trije glavni načini za doseganje biološkega napredka:
- arogeneza;
- alogeneza;
- katageneza.
Arogeneza
Ta proces omogoča povečanje splošne ravni organizacije zaradi nastanka aromorfoze. Predlagamo, da pojasnimo, kaj je mišljeno s tem konceptom. Torej je aromorfoza smer evolucije, ki vodi do kvalitativne spremembe živih organizmov, ki jo spremlja njihovo zapletanje in povečanje prilagodljivih lastnosti. Zaradi spremembe strukture se delovanje posameznikov intenzivira, dobijo možnost uporabe novih, prej neuporabljenih virov. Posledično postanejo organizmi v nekem smislu osvobojeni okoljskih pogojev. Na višji ravni organizacije so njihove prilagoditve večinoma univerzalne narave, kar daje možnost razvoja ne glede na okoljske razmere.
Dober primer aromorfoze je preobrazba cirkulacijskega sistema vretenčarjev: pojav štirih prekatov v srcu in ločitev dveh krogov krvnega obtoka - velikega in majhnega. Za razvoj rastlin je značilen pomemben preskok, ki je posledica tvorbe cvetnega prahu in semena. Aromorfoze vodijo v nastanek novih taksonomskih enot: razredov, oddelkov, tipov in kraljestev.
Aromorfoza je po Severtsovu razmeroma redka evolucijskapojav. Zaznamuje morfofiziološki napredek, ki posledično sproži splošni biološki napredek, ki ga spremlja občutna širitev prilagodljivega območja.
Socialna aromorfoza
Upoštevajoč smer evolucije človeške rase, nekateri znanstveniki uvajajo koncept "socialne aromorfoze". Označuje univerzalne spremembe v razvoju družbenih organizmov in njihovih sistemov, ki vodijo v zaplete, večjo prilagodljivost in povečanje medsebojnega vpliva družb. Takšne aromorfoze vključujejo na primer nastanek države, tiska in računalniške tehnologije.
Alogeneza
S tekom biološkega napredka nastajajo tudi spremembe manj globalne narave. So bistvo alogeneze. Ta smer evolucije (spodnja tabela) se bistveno razlikuje od aromorfoze. Ne vodi v dvig nivoja organizacije. Glavna posledica alogeneze je idioadaptacija. Pravzaprav gre za zasebno spremembo, zahvaljujoč kateri se telo lahko prilagodi določenim razmeram. Ta smer evolucije organskega sveta omogoča, da tesno sorodne vrste živijo na zelo različnih geografskih območjih.
Izrazen primer takega procesa je družina volkov. Njegove vrste najdemo v različnih klimatskih območjih. Vsaka ima določen nabor prilagoditev svojemu okolju, čeprav ni bistveno boljša od katere koli druge vrste v smislu organizacije.
Znanstveniki identificirajo več vrst idioadaptacij:
- v obliki (na primer poenostavljeno telovodne ptice);
- po barvi (to vključuje mimiko, opozorilo in zaščitno obarvanje);
- za reprodukcijo;
- za gibanje (membrane vodnih ptic, zračna vreča ptic);
- prilagajanje okoljskim razmeram.
Razlike med aromorfozo in idioadaptacijo
Nekateri znanstveniki se ne strinjajo s Severtsovim in ne vidijo zadostnih razlogov za razlikovanje med idioadaptacijami in aromorfozami. Menijo, da je mogoče obseg napredka oceniti šele po tem, ko je minilo veliko časa, odkar je prišlo do spremembe. Pravzaprav je težko razumeti, do kakšnih evolucijskih procesov bo privedla nova kakovost ali razvita sposobnost.
Severcovljevi privrženci so nagnjeni k mnenju, da je treba idioadaptacijo razumeti kot preoblikovanje telesne oblike, pretiran razvoj ali redukcijo organov. Aromorfoze so pomembne spremembe v embrionalnem razvoju in nastajanju novih struktur.
Katageneza
Biološka evolucija se lahko nadaljuje s poenostavitvijo strukture organizmov. Katageneza je splošna degeneracija, proces, ki vodi do zmanjšanja organiziranosti živih bitij. Glavni rezultat te evolucijske linije (spodaj je tabela s primerjavo treh poti) je pojav tako imenovanih katamorfoz ali primitivnih znakov, ki nadomeščajo izgubljene progresivne. Primer organizmov, ki so prešli stopnjo splošne degeneracije, je lahko kateri koli parazit. Večinoma izgubijo sposobnost samostojnega gibanja, njihov živčni sistem je močno poenostavljen.in obtočilnih sistemov. Pojavijo pa se različne prilagoditve za boljši prodor v telo gostitelja in fiksacijo na ustrezne organe.
| Arogeneza | Alogeneza | Katageneza | |
| Velika sprememba | aromorfoza | idioadaptation | katamorfoza |
| Bistvo smeri |
|
|
|
| Primeri |
|
|
|
Razmerje
Glavne smeri evolucije so med seboj povezane in se v zgodovinskem razvoju nenehno zamenjujejo. Po kardinalnih preobrazbah v obliki aromorfoze ali degeneracije se začne obdobje, ko se nova skupina organizmov začne stratificirati kot posledica razvoja po posameznih delih različnih geografskih con. Evolucija se začne z idioadaptacijo. Čez nekaj časa nabrane spremembe vodijo v nov kvalitativni preskok.
Smer evolucije rastlin
Sodobna flora se ni pojavila takoj. Kot vsi organizmi je prehodil dolgo pot, da postane. Evolucija rastlin je vključevala pridobitev več pomembnih aromorfoz. Prvi izmed njih je bil pojav fotosinteze, ki je primitivnim organizmom omogočila uporabo energije sončne svetlobe. Postopoma, kot posledica preobrazbe v morfologiji in fotosintetskih lastnostih, so nastale alge.
Naslednji korak je bil razvoj zemlje. Za uspešen zaključek "misije" je bila potrebna še ena aromorfoza - diferenciacija tkiv. Pojavili so se mahovi in trosne rastline. Nadaljnji zaplet organizacije je povezan s preobrazbo procesa in metod razmnoževanja. Takšne aromorfoze, kot so jajčeca, cvetni prah in končno seme, so značilne za golosemenke, ki so evolucijsko bolj razvite kot spore.
Nadaljnje so se poti in smeri evolucije rastlin premaknile proti še večji prilagoditvi na okoljske razmere, kar je povečalo odpornost na škodljive dejavnike. Kot posledica videza pestiča in zarodne plasti pride do cvetenja ozkritosemenke, ki so danes v stanju biološkega napredka.
Živalsko kraljestvo
Evolucijo evkariontov (evkariontska celica vsebuje oblikovano jedro) s heterotrofnim tipom prehrane (heterotrofi ne morejo ustvariti organske snovi s kemo- ali fotosintezo) je v prvih fazah spremljala tudi diferenciacija tkiva. Koelenterati imajo eno prvih pomembnih aromorfoz v evoluciji živali: v zarodkih se tvorita dve plasti, ekto- in endoderma. Pri okroglih in ploščatih črvih postaja struktura že bolj zapletena. Imajo tretjo zarodno plast, mezodermo. Ta aromorfoza omogoča nadaljnjo diferenciacijo tkiv in nastanek organov.
Naslednja faza je tvorba sekundarne telesne votline in njena nadaljnja delitev na odseke. Anelidi že imajo parapodije (primitivna vrsta okončin), pa tudi cirkulacijski in dihalni sistem. Preobrazba parapodij v sklepne okončine in nekatere druge spremembe so povzročile pojav tipa členonožcev. Že po pristanku so se žuželke začele aktivno razvijati zaradi pojava embrionalnih membran. Danes so najbolj prilagojeni življenju na zemlji.
Take velike aromorfoze, kot so tvorba notohorda, nevralne cevi, trebušne aorte in srca, so omogočile pojav tipa Chordata. Zahvaljujoč vrsti progresivnih sprememb se je raznolikost živih organizmov napolnila z ribami, amnioti in plazilci. Slednji je zaradi prisotnosti embrionalnih membran prenehal biti odvisen od vode in prišel na kopno.
Naprejevolucija gre po poti transformacije krvožilnega sistema. Obstajajo toplokrvne živali. Prilagoditve na let so omogočile pojav ptic. Takšne aromorfoze, kot so štiriprekatno srce in izginotje desnega aortnega loka, povečanje hemisfer prednjih možganov in razvoj skorje, nastanek plašča in mlečnih žlez ter številne druge spremembe, so privedle do pojava sesalci. Med njimi so v procesu evolucije izstopale placentne živali, ki so danes v stanju biološkega napredka.
Smeri evolucije človeške rase
Vprašanje o izvoru in evoluciji prednikov sodobnih ljudi še ni bilo temeljito raziskano. Zahvaljujoč odkritjem paleontologije in primerjalne genetike so se že uveljavljene predstave o našem »rodovniku« spremenile. Še pred 15 leti je prevladovalo stališče, da je evolucija hominidov potekala po linearnem tipu, torej da je sestavljen iz postopoma bolj razvitih oblik, ki so se zaporedoma zamenjale: avstralopitek, vešč človek, arhantrop, neandertalec (paleoantrop), neoantrop (moderni človek). Glavne smeri človeške evolucije, tako kot v primeru drugih organizmov, so privedle do oblikovanja novih prilagoditev, povečanja ravni organiziranosti.
Podatki, pridobljeni v zadnjih 10-15 letih, pa so resno prilagodili že uveljavljeno sliko. Nove najdbe in posodobljeni datumi kažejo, da je bil razvoj bolj zapleten. Izkazalo se je, da poddružino Hominina (spada v družino Hominid) sestavlja skoraj dvakrat več vrst kotje bil obravnavan prej. Njen razvoj ni bil linearen, ampak je vseboval več istočasno razvijajočih se linij ali vej, progresivnih in slepih ulic. V različnih časih so sobivale tri ali štiri ali več vrst. Do zoženja te raznolikosti je prišlo zaradi izpodrivanja evolucijsko bolj razvitih skupin drugih, manj razvitih. Na primer, zdaj je splošno sprejeto, da so neandertalci in sodobni ljudje živeli hkrati. Prvi niso bili naši predniki, ampak so bili vzporedna veja, ki so jo izpodrinili naprednejši hominini.
Progresivne spremembe
Glavne aromorfoze, ki so privedle do blaginje poddružine, ostajajo nedvomne. To je bipedalizem in povečanje možganov. Znanstveniki se ne strinjajo glede razlogov za nastanek prvega. Dolgo časa je veljalo, da je to prisilen ukrep, potreben za razvoj odprtih prostorov. Vendar pa najnovejši podatki kažejo, da so predniki ljudi tudi v obdobju življenja na drevesih hodili na dveh nogah. Ta sposobnost se je pri njih pojavila takoj po ločitvi od linije šimpanzov. Po eni različici so se hominini prvotno premikali kot sodobni orangutani, stali z obema nogama na eni veji in se držali za roke na drugi.
Rast možganov je potekala v več fazah. Najprej se je začelo s Homo habilis (priročni človek), ki se je naučil izdelati najpreprostejša orodja. Povečanje volumna možganov je sovpadalo s povečanjem deleža mesa v prehrani homininov. Zdi se, da so bili Habilis mrhovinarji. Naslednje povečanje možganov je spremljalo tudi povečanje količine mesne hrane inpreselitev naših prednikov izven domače afriške celine. Znanstveniki menijo, da je povečanje deleža mesa v prehrani povezano s potrebo po obnavljanju energije, porabljene za vzdrževanje dela povečanih možganov. Verjetno je naslednja faza tega procesa sovpadala z razvojem ognja: kuhana hrana se ne razlikuje le po kakovosti, ampak tudi po vsebnosti kalorij, poleg tega se čas, potreben za žvečenje, znatno zmanjša.
Glavne smeri evolucije organskega sveta, ki so delovale skozi več stoletij, so oblikovale sodobno floro in favno. Gibanje procesa v smeri prilagajanja spreminjajočim se okoljskim razmeram je privedlo do velike raznolikosti življenjskih oblik. Glavne smeri evolucije delujejo na enak način na vseh ravneh organizacije, kar dokazujejo podatki biologije, ekologije in genetike.
