Вопреки распространенному мнению, ни термин, ни идея биологической эволюции не начинались с Чарльза Дарвина и его главной работы. Многие из древнегреческих философов пришли к выводу, что подобный вид происходил от общего предка.
Слово "эволюция" впервые появилось в 1647 году в небиологической связи, и стало широко использоваться в английском языке для всех видов прогрессий с самых простых начинаний. Термин дарвина, который чаще всего используется для обозначения биологических изменений, остается хорошим кратким определением процесса на сегодняшний день.
Дарвин предположил, что эволюцию можно объяснить дифференцированной выживаемостью организмов после их естественного изменения - процесса, который он назвал "естественным отбором". Согласно этой точке зрения, потомство организмов отличается друг от друга и от родителей наследственными способами, т.е. они могут передать генетические различия своему собственному потомству.
Кроме того, организмы в природе обычно производят больше потомства, что помогает выжить и размножаться, учитывая ограниченность пищи, пространства и других ресурсов окружающей среды.чарльз дарвин пришел ко многим своим представлениям об эволюции, изучая различия между видами на галапагосских островах у побережья эквадора.
Все изменения имеют черты, которые дают организму преимущество в конкретной среде, и они ответственны за то, что организм с выживет и передаст полученное следующим поколениям. По мере накопления различий между поколениями популяции организмов начинают отличаться от своих предков.
Первоначальная гипотеза дарвина претерпела значительные изменения и расширения, но центральные концепции остаются неизменными. Исследования в области генетики и молекулярной биологии, неизвестные дарвину, объяснили возникновение наследственных вариаций, необходимых для естественного отбора.
Генетические изменения являются результатом изменений или мутаций в нуклеотидной последовательности днк - молекулы, из которой происходят гены. Такие изменения в днк теперь можно с большой точностью обнаружить и описать.
Генетические мутации возникают случайно. Они могут снабжать организм лучшими средствами для выживания в окружающей среде, а могут и не снабжать его.
Но если вариант гена улучшает адаптацию к окружающей среде (например, позволяя организму лучше использовать имеющиеся питательные вещества или более эффективно избегать хищников, например, за счет укрепления ног или маскировки окраски), организмы, несущие этот ген, с большей вероятностью выживают и размножаются, чем те, у кого его нет.
Со временем их потомки будут иметь тенденцию к росту, изменяя средние характеристики населения. Хотя генетические различия, на которых работает естественный отбор, основаны на случайных элементах, естественный отбор сам по себе производит "адаптивные" изменения - прямо противоположные случайности.
Ученые также получили представление о процессах, в результате которых возникают новые виды. Новый вид - это вид, в котором индивидуумы не могут спариваться и рожать жизнеспособных потомков с индивидуумами ранее существовавшего вида.
Разделение одного вида на два часто начинается с того, что группа особей географически отделяется от остальных. Это особенно очевидно на отдаленных отдаленных островах, таких как Галапагосы и Гавайский архипелаг, большое расстояние от которых до америки и азии означает, что прибывающие колонизаторы будут иметь мало возможностей для спаривания с людьми, остающимися на этих континентах, или вообще не будут иметь такой возможности.
Горы, реки, озера и другие природные барьеры также обусловливают географическое разделение популяций, некогда принадлежавших к одному виду.
После изоляции географически разделенные группы индивидуумов становятся генетически дифференцированными в результате мутаций и других процессов.
Происхождение вида часто является постепенным процессом, поэтому сначала изоляция между отдельными группами организмов носит лишь частичный характер, но в конечном итоге становится полной.
Ученые обращают особое внимание на эти промежуточные ситуации, поскольку они помогают реконструировать детали процесса и идентифицировать конкретные гены или наборы генов, обусловливающие репродуктивную изоляцию между видами.
Различные виды вьюрков на Галапагосских островах, ныне известные как дарвинские, имеют клювы разных размеров, которые эволюционировали, чтобы использовать преимущества различных источников пищи.
Во время засухи выживают растения, семена которых имеют более плотную защитную оболочку, значит засуха благоприятствуют птицам с сильными, широкими клювами, которые могут разрушить эти более жесткие семена, создавая популяции птиц с такими характеристиками.
По оценкам организации "Гранты", если засухи будут происходить примерно раз в 10 лет на островах, то появление нового вида вьюрка может произойти всего лишь примерно через 200 лет.
Хотя именно Дарвин, впервые собрал убедительные доказательства биологической эволюции, еще до него ученые признали, что организмы на земле систематически менялись в течение длительного периода времени. Например, в 1799 году инженер по имени Уильям Смит сообщил, что в неразрушенных слоях горной породы окаменелости находились в определенном последовательном порядке, причем более современные появлялись ближе к вершине.
Поскольку нижние слои горной породы логически были заложены раньше и поэтому старше верхних слоев, последовательность окаменелостей также может быть представлена в хронологическом порядке от самых старых до самых молодых. Его выводы были подтверждены и дополнены в 1830-х годах палеонтологом уильямом лонсдейлом, который признал, что ископаемые останки организмов из нижних слоев более примитивны, чем те, что были обнаружены выше.
В настоящее время выявлено несколько тысяч древних горных пород, которые демонстрируют соответствующую последовательность ископаемых организмов.
Таким образом, общая последовательность окаменелостей была признана еще до Дарвина. Но палеонтологи и геологи того времени использовали последовательность окаменелостей в породах не как доказательство биологического развития, а как основу для разработки первоначальной последовательности слоев пород, подвергшихся структурному нарушению землетрясениями и другими силами.
Во времена Дарвина палеонтология все еще была рудиментарной наукой. Значительная часть геологической последовательности стратифицированных пород неизвестна или недостаточно изучена.
На геологическом разрезе национального памятника "Большая лестница - Эскаланте" в штате Юта показаны слои осадочных пород. Эти пласты обнаруживают залежи, существующие уже миллионы лет. Старые окаменелости находятся в нижних слоях, что свидетельствует о последовательности организмов дарвина во времени, поэтому их беспокоит редкость промежуточных форм между некоторыми основными группами организмов.
Сегодня многие пробелы в палеонтологических записях восполняются исследованиями. Сотни тысяч ископаемых организмов, обнаруженных в хорошо известных последовательностях пород, представляют собой последовательность форм во времени и проявляют множество эволюционных переходов.
Как упоминалось ранее, микробная жизнь самого простого типа существовала уже 3,5 миллиарда лет назад. Самые старые свидетельства существования более сложных организмов (т.е. более сложных, чем бактерии, эукариотических клеток) были обнаружены в окаменелостях, запечатанных в породах возрастом около 2 миллиардов лет.
Многоклеточные организмы, которые являются знакомыми грибами, растениями и животными, встречаются только в более молодых геологических пластах.
Вот так выглядят слои форм жизни с момента появления на свет. Исчисление в миллионах лет.
- Микробные (прокариотические клетки) 3,500
- Эукариотические клетки 2,000
- Первые многоклеточные животные 670
- Раковиноносные животные 540
- простые рыбы 490
- Амфибии 350
- Рептилии 310
- Млекопитающие 200
- Нечеловеческие приматы 60
- Самые ранние обезьяны 25
- Предки австралопитецианских предков людей 5
- Современные люди 0,15 (150 000 лет)
Было обнаружено так много промежуточных форм между рыбами и амфибиями, между амфибиями и рептилиями, между рептилиями и млекопитающими и вдоль линий спуска, что часто бывает трудно определить достоверно, когда происходит переход от одного вида к другому.
Фактически, почти все окаменелости в каком-то смысле могут рассматриваться как промежуточные; они являются формами жизни, которые находятся между предшествовавшими им и последовавшими за ними формами.
Таким образом, палеонтологические данные свидетельствуют о систематических изменениях во времени спуска. На основании этого можно предсказать, что в будущих палеонтологических исследованиях не будет обнаружено обратного эффекта.
То есть амфибии не будут появляться перед рыбами, млекопитающие - перед рептилиями, и в геологических записях до появления старейших эукариотических клеток сложная жизнь не будет иметь места. Этот прогноз подтверждается данными, накопленными на сегодняшний день.