הגדרה של אבולוציה ביולוגית

ממצא מדהים לאחרונה הוא הגילוי שחלק מהגנים שלנו זהים לאלו של אחרים. אורגניזמים חד תאי זה משמש עדות לכך שכל צורות החיים - כולל חיידקים, צמחים, פטריות ובעלי חיים - חולקים את אבותיהם. אבולוציה ביולוגית היא אחת התיאוריות המאחדות הגדולות של הביולוגיה.

רקע היסטורי של האבולוציה

עד אמצע המאה ה-19, מספר גדל והולך של ביולוגים הגיעו למסקנה כי המינים הנוכחיים התפתחו ממינים מוקדמים יותר. אחד המדענים הראשונים שהציעו מנגנון לאבולוציה היה הביולוג הצרפתי ז'אן בפטיסט למארק (1744-1829). בשנת 1809, למארק שיער שאורגניזמים התפתחו באמצעות הורשה של מאפיינים נרכשים, תהליך שבו שגופות של אורגניזמים חיים שונו על ידי שימוש או חוסר שימוש בחלקים ושינויים אלו עברו בתורשה לצאצאיהם צאצאים. עם זאת, כיום ידוע שתהליכים אבולוציוניים אינם מתרחשים בצורה זו.

בשנת 1858, צ'ארלס דרווין (1809-1882) ואלפרד ראסל וואלאס (1823-1913) חלקו עדויות באופן עצמאי. ראיות משכנעות לכך שהוא תמך באבולוציה ביולוגית ושהוא גם הסביר את המנגנון שדרכו אורגניזמים הם השתנו. דרווין הציע שתי השערות עיקריות: אורגניזמים צאצאו, בשינוי, מאבות קדמונים משותפים; והגורם החשוב ביותר הגורם לשינוי הוא הברירה הטבעית, הפועלת על השונות שיכולה לעבור בתורשה.

דרווין סיפק מידע רב על ירידה עם שינוי, מאז תצפיות שונות של תפוצה גיאוגרפית, פליאונטולוגיה, אמבריולוגיה, גנטיקה, ביולוגיה מולקולרית, אנטומיה השוואתית, פליאונטולוגיה וביוכימיה אישרו שכל היצורים החיים קשורים זה לזה בהיסטוריה של מוצא משותף.

גורמים קובעים להבנת המושג

המילה אבולוציה נמצאת בשימוש נרחב כמילה נרדפת לשינוי. עם זאת, חשוב לציין שסוג האבולוציה עליה אנו מדברים במאמר זה הוא ביולוגי. גופו של טריאתלט שמבלה חודשים בהרי ההימלאיה מתרגל להיות בגובה רב. חלק מכך נובע מכך שמספר תאי הדם האדומים, התאים האחראים על הובלת החמצן, גדל במספרם בתגובה לסביבה חסרת החמצן. שינוי הצבע של פרוות השועל הארקטי מחום ללבן בחורף, שינוי הצבע של העור של גוף האדם בחשיפה לשמש הם רק שינויים שנמשכים עונה אחת בשנה. זה לא קשור לשינויים אבולוציוניים. שינויים בתכונות במהלך חייו של הפרט בתגובה לסביבה אינם עדות לכך שהפרט התפתח, שכן תכונות כאלה אינן עוברות תורשה.

כדי שתכונות יהיו אבולוציוניות הן צריכות להיות מסוגלות לעבור לדורות הבאים. שינויים אבולוציוניים מתרחשים ברמת האוכלוסייה, המוגדרת כקבוצה של אורגניזמים מאותו מין השוכנים באותו אזור גיאוגרפי ובזמן נתון. דרווין ציין שאוכלוסיות, לא אינדיבידואלים, מתפתחות, למרות שהוא לא הצליח להסביר כיצד תכונות אלו משתנות עם הזמן. כעת ידוע כי ה מגוון של אוכלוסייה היא פונקציה של המגוון הגנטי של פרטים בתוך אוכלוסייה. מכיוון שגנים ותכונות פנוטיפיות קשורות זה לזה, האבולוציה כרוכה בשינויים גנטיים.

ברירה טבעית והסתגלות

הברירה הטבעית היא הישרדות ו שִׁעתוּק הבדל של גנוטיפים שונים באוכלוסייה, הגורם לשינויים בתדרים הגנטיים של האוכלוסיות. הוא ה"מסנן" הטבעי של תכונות פנוטיפיות באוכלוסיות בסביבה נתונה. האבולוציה כוללת תהליכים נוספים מלבד הברירה הטבעית, אך זו היחידה שגורמת להסתגלות.

דרווין ווואלאס הביאו לארבע תצפיות שעליהן מתבסס תהליך הברירה הטבעית:

1. לאורגניזמים יש וריאציות העוברות בתורשה מדור לדור: דרווין הדגיש שבני אוכלוסייה משתנים במאפיינים הפיזיים, ההתנהגותיים והתפקודיים שלהם. בנוסף, הוא ציין כי וריאציה חיונית לפעילות הברירה הטבעית. הוא חשב שיש מנגנון ירושה, אבל הוא אף פעם לא היה בטוח מה זה יכול להיות.

2. אורגניזמים מתחרים על משאבים זמינים: דרווין, בהשראת ההנחות של מלתוס על הצמיחה האקספוננציאלית של האוכלוסייה האנושית לעומת הצמיחה הליניארית של משאבים הוא הבין שאם כל צאצאיה של אוכלוסיית בעלי חיים ישרדו, המשאבים הזמינים לא יספיקו כדי לתמוך באוכלוסייה הגדלה. להגביר. תארו לעצמכם שכל בני האדם שנולדו לאורך ההיסטוריה שרדו עד מותם. שלב בוגר והתרבו, המחסור במשאבים יהיה גדול בהרבה ממה שאנו חיים כַּיוֹם.

3. פרטים בתוך אוכלוסייה שונים בהצלחת הרבייה: לחלק מהפרטים יש תכונות חיוביות שעוזרות להם להתחרות בסביבה עם משאבים מוגבלים. אנשים עם תכונות טובות עבור סביבה נתונה משיגים יותר משאבים ומגדילים את המשאבים שלהם הִסתַבְּרוּת של הישרדות מאשר אלה עם תכונות פחות טובות לאותה סביבה, מה שמעדיף, מה שדאווין כינה, הצלחה רבייה דיפרנציאלית.

4. המינים מסתגלים לתנאים ככל שהסביבה משתנה: הסתגלות היא כל תכונה אבולוציונית שגורמת לאורגניזם לשגשג בסביבה נתונה. ההתאמות בולטות במיוחד כאשר אורגניזמים לא קשורים החיים בסביבות דומות מציגים תכונות דומות. לזמים, פינגווינים וצבי ים, למשל, יש סנפירים שעוזרים להם לנוע במים. התאמות לסביבות ספציפיות הן תוצאה של ברירה טבעית. הצטברות ההתאמות מביאה למינים חדשים.

עדות לאבולוציה

תיעוד מאובנים

מאובנים הם השרידים והעקבות של חיים קודמים או כל עדות ישירה אחרת לכך. עקבות כוללים, למשל, שבילים, עקבות, מאורות, גללים וגלריות של אורגניזמים תת קרקעיים. באופן כללי, החלקים הרכים של האורגניזם אינם נשמרים מכיוון שהם נאכלים על ידי אוכלי נבלות או מפורקים על ידי מיקרואורגניזמים. לפעמים האורגניזם נקבר מהר מאוד, ובדרך זו, הפירוק לעולם לא מתרחש. להשלים, או להשלים לאט, כך שהרקמות הרכות משאירות חותם עליהן מבנים. עם זאת, רוב תיעוד המאובנים מורכב מחלקים קשים של אורגניזמים - כגון עצמות, קונכיות או שיניים - מכיוון שהם בדרך כלל לא נאכלים או נהרסים.

עדות ביוגיאוגרפית

דרווין הדגיש כי במקרה בו ה גֵאוֹגרַפיָה מפריד בין ימים, איים ויבשות, ניתן היה לצפות לתערובת שונה של צמחים ובעלי חיים. לדוגמה, דרווין הבחין שלא היו ארנבות בדרום אמריקה, למרות שהסביבה מתאימה להם לחיות שם. בהיסטוריה של כדור הארץ, דרום אמריקה, אנטארקטיקה ואוסטרליה היו מחוברות במקור. חיות כיס, יונקים שלנקבות שלהם יש שק גוף חיצוני שבו הצעירים משלימים את התפתחותם, התפתחו דרך אבות יונקים בעלי שחלות. כיום חיות הכיס אנדמיות לדרום אמריקה ואוסטרליה. הטריטוריה שהיא כיום אוסטרליה התפצלה, וכתוצאה מכך גיוון גדול של חיות כיס. תוצאה של התחרות הקטנה שמפעילים יונקי השליה, שהצעירים שלהם מסיימים את התפתחותם בתוך רחם האם. התהליך ההפוך התרחש בדרום אמריקה, שם שלטו יונקי השליה, תחרות על חיות הכיס היה גדול יותר, ולכן, הגיוון של חיות הכיס היה פחות ביחס לזה שהתרחש ב אוֹסטְרַלִיָה.

עדות אנטומית

הגפיים הקדמיות של החולייתנים משמשות בדרכים שונות, לעוף, לשחות, לרוץ, לטפס, להתנדנד על ענפי עצים. עם זאת, לכל הגפיים יש את אותו מספר עצמות המאורגנות בדרכים דומות. מבנים דומים מבחינה אנטומית, מכיוון שהם עוברים בירושה מאב קדמון משותף, נקראים הומולוגיים. מצד שני, למבנים המקבילים יש את אותה פונקציה, אך מקורם בקבוצות השונות באופן עצמאי.

מבנים שרידיים

זהו מבנה מצומצם או לא מפותח לחלוטין שאין לו תפקיד או בעל תפקיד מופחת. למרות שנראה שלמבנים שרידיים אין תפקיד, הם יכולים לפעמים להיות שימושים חדשים. דוגמאות למבנים שרידיים הם כנפי היען, אין להם עוד תפקיד של מעוף, אבל הם נותנים יציבות לציפור כשהיא רצה זה מאפשר לו להגיע למהירות גבוהה יותר, זה מראה שהברירה הטבעית יכולה לתת פונקציה שונה למבנים שרידיים.

עדות ביוכימית

כל היצורים החיים משתמשים באותן מולקולות ביוכימיות בסיסיות, כולל DNA, RNA ו-ATP. מכאן אנו מסיקים כי התאים החיים הראשונים החזיקו בביומולקולות אלו והם אלו שהולידו חיים כפי שאנו מכירים אותם. יתר על כן, כמה רצפי חומצות אמינו של כמה חלבונים הם דומים בכל עץ החיים.