Центральный аргумент теории эволюции Дарвина исходит из существования наследственной изменчивости.
Опыт работы с животноводством и растениеводством демонстрирует, что вариации могут быть разработаны, которые являются "полезными для человека".
Итак, - рассуждал Дарвин, - в природе должны происходить вариации, которые так или иначе благоприятны или полезны самому организму в борьбе за существование. Благоприятные вариации-это те, которые увеличивают шансы на выживание и продолжение рода. Эти выгодные вариации сохраняются и умножаются из поколения в поколение за счет менее выгодных. Это процесс, известный как естественный отбор. Результатом этого процесса является организм, который хорошо приспособлен к своей окружающей среде, и вследствие этого происходит эволюция.
Биологическая эволюция - это процесс изменения и диверсификации организмов с течением времени, и он затрагивает все аспекты их жизни—морфология, физиология, поведение и экология. В основе этих изменений лежат изменения в наследственном материале (ДНК).
Следовательно, с генетической точки зрения эволюция состоит из изменений в наследственной структуре организма. Таким образом, естественный отбор можно определить как дифференциальное воспроизводство альтернативных наследственных вариантов, обусловленное тем фактом, что некоторые варианты увеличивают вероятность того, что организмы, имеющие их, выживут и будут размножаться более успешно, чем организмы, несущие альтернативные варианты.
Отбор может быть обусловлен различиями в выживании, фертильности, темпах развития, успешности спаривания или в любом другом аспекте жизненного цикла. Все эти различия могут быть объединены под термином дифференциальное воспроизводство, потому что все они приводят к естественному отбору в той мере, в какой они влияют на количество потомства, которое организм оставляет.
Эволюцию можно рассматривать как двухэтапный процесс.
- Во-первых, имеет место наследственная изменчивость;
- Во-вторых, происходит отбор тех генетических вариантов, которые наиболее эффективно передаются следующим поколениям. Наследственная изменчивость также включает в себя два механизма: спонтанную мутацию одного варианта в другой и сексуальный процесс, который рекомбинирует эти варианты, чтобы сформировать множество вариаций.
Информация, закодированная в нуклеотидной последовательности ДНК, как правило, точно воспроизводится во время репликации, так что каждая репликация приводит к двум молекулам ДНК, которые идентичны друг другу и родительской молекуле.
Но иногда случаются "ошибки" или мутации, происходят в молекуле ДНК во время репликации, так что дочерние молекулы отличаются от родительских молекул по крайней мере в одной из букв в последовательности ДНК.
Мутации можно разделить на две категории:
- генные, или точечные, мутации, которые влияют на одну или только несколько букв (нуклеотидов) внутри Гена;
- хромосомные мутации, которые либо изменяют число хромосом, либо изменяют число или расположение генов на хромосоме. Хромосомы-это удлиненные структуры, которые хранят ДНК каждой клетки.
Вновь возникшие мутации скорее вредны, чем полезны для их носителей, потому что мутации являются случайными событиями в отношении адаптации; то есть их возникновение не зависит от каких-либо возможных последствий. Вредные мутации устраняются или контролируются естественным отбором. Однако иногда новая мутация может усилить адаптацию организма. Вероятность наступления такого события возрастает, когда организмы колонизируют новую территорию или когда изменения окружающей среды ставят перед населением новые задачи. В этих случаях появляется больше возможностей для лучшей адаптации новых мутаций.
Последствия мутаций зависят от окружающей среды. Повышенная пигментация меланином может быть выгодна жителям Тропической Африки, где темная кожа защищает их от ультрафиолетового излучения Солнца ; но это не выгодно в Скандинавии , где интенсивность солнечного света низкая и светлая кожа способствует синтезу витамина D.
Частота мутаций низка, но Новые мутанты постоянно появляются в природе, потому что в каждом виде есть много особей и много генов в каждой особи. Более важным является хранение вариаций, возникших в результате прошлых мутаций.
Таким образом, нет ничего удивительного в том, что при возникновении новых экологических проблем виды способны адаптироваться к ним. Например, более двухсот видов насекомых развили устойчивость к пестициду ДДТ в различных частях мира, где распыление было интенсивным. Хотя насекомые никогда прежде не сталкивались с этим синтетическим соединением, они быстро адаптировались к нему посредством мутаций, которые позволили им выжить в его присутствии.
Аналогичным образом, многие виды мотыльков и бабочек в промышленно развитых регионах показали увеличение частоты встречаемости особей с темными крыльями в ответ на загрязнение окружающей среды, адаптацию, известную как промышленный меланизм . Примеры могут быть умножены по желанию.
