Ewolucja - czym jest, dowody ewolucji, sławni ewolucjoniści
Na Ziemi obecnie żyje w przybliżeniu 1,5 miliona gatunków eukariotycznych organizmów, jak i wiele gatunków sinic i bakterii. Niektóre gatunki są podobne do siebie, inne - znacznie się różnią. Już od dawna stawiano sobie pytanie dotyczące tego czy zawsze było tak, czy może życie na Ziemi powstawało pierwsze w postaci jednokomórkowych bardzo prostych organizmów, po tym - stopniowo - jako bardziej złożone organizmy, z których w końcu człowiek wykształcił się.
Proces który polega na powstawaniu ciągle nowych, nierzadko niezwykle złożonych organizmów nazywa się ewolucją.
Astrofizycy i astronomowie uważają obecnie, iż ciała niebieskie także podlegają ewolucji: układy gwiezdne różnego rodzaju powstają, ulegają zmianom, a część tych układów zapewne także zanikają. Według ich obliczeń Słońce naszego Słonecznego Układu powstało w przybliżeniu 15 miliardów lat przed obecnymi czasami na skutek ogromnego wybuchu, który wywołał rozproszenie materii poprzednio bardziej skupionej. Odrywające się na skutek działania odśrodkowych sił masy zewnętrzne materii wytworzyły tym planety wokół Słońca, w tym także Ziemię. Stanowiła ona kuliste pierwotnie nagromadzenie pyłów i gazów o ogromnie wysokiej temperaturze.
Następnie Ziemia stygła, a na powierzchni tej planety uformowała się skorupa skalista, zaczęło się skraplanie wody, wytworzone zostały oceany i zaczęła się stopniowo wytwarzać ziemska atmosfera. Obecnie jest możliwe ustalenie stosunkowo dokładne wieku najstarszych skał występujących na powierzchni kuli ziemskiej poprzez badanie obecności w nich związków będących produktami rozpadu radioaktywnych pierwiastków, w tym np. izotopów ołowiu różnego rodzaju powstających na skutek rozpadu atomów uranu. Występujące na Ziemi najstarsze skały wytworzyły się 3,8 miliarda lat temu.
Łącznie z powstawaniem morza, tworzyły się osadowe skały a w nich właśnie znaleziono szczątki różnych organizmów.
Najstarsze z tych organizmów odnaleziono w skałach które liczą w przybliżeniu 2,8-3 miliardów lat. Organizmy te to twory jednokomórkowe które przypominają kształtem żyjące współcześnie bakterie. Poszukiwania starszych organicznych szczątków trwają nieustannie. Jakiś czas temu odnaleziono pierwsze ślady żywych form w skałach osadowych jeszcze starszych sprzed 3,5-3,4 miliardów lat.
Przyjąć można, iż około 3-3,5 miliarda lat temu wytworzone zostały pierwsze prakomórki. To zdarzenie rozpoczęło długi okres, który trwa już więcej niż dwa miliardy lat, kiedy życie skoncentrowane było jedynie w wodach pod postacią organizmów bardzo prostych. One były zbliżone do współcześnie żyjących sinic i bakterii. Budowa prokariotycznych komórek jest prymitywna, ponieważ nie posiadają one komórkowego jądra oddzielonego błoną jądrową od cytoplazmy, a cała posiadana przez nie genetyczna informacja zawarta jest w kolistej pojedynczej cząsteczce DNA. W komórkach tych nie jest także możliwe wyodrębnienie w nich komórkowych organelli, takich jak chloroplasty czy mitochondria. W tej właśnie wczesnej fazie ewolucji wytworzyły się prawdopodobnie także prakomórki eukariotycznego typu posiadające typowe komórkowe jądra oraz wyspecjalizowane organelle. Taki złożony i długotrwały czas ewolucji całkowicie ginie w całej pomroce dziejów. Ewolucyjną historię organizmów można zatem podzielić na długo trwający początkowy okres - prehistoryczny prekambryjski okres, udokumentowany słabo kopalnymi szczątkami oraz okres historyczny, który zaczął się od kambru. Pochodzące z tego okresu liczne kopalne szczątki organizmów dają lepsze zdecydowanie poparcie całej teorii ewolucji.
Obecnie uważa się ewolucję żywych organizmów na Ziemi jako fakt niemal oczywisty, chociaż nie zostały wyjaśnione wszystkie jej szczegóły. Jednak nie zawsze tak było. Aż do końca wieku XVIII powszechnie panował pogląd, iż liczba gatunków żywych istot równa jest liczbie stworzonych przez Boga gatunków na początku istnienia świata. Twórca tzw. naturalnego systemu świata żywego - Karol Linneusz, uważał, iż rola biologów sprowadza się do rozpoznania oraz opisania istniejących wiecznie gatunków a także do nadania im rodzajowej i gatunkowej nazwy. Etap ten był to ważnym etapem, koniecznym do uporządkowania wiedzy dotyczącej organizmach żywych.
Niektórzy greccy myśliciele, jak Empedokles czy Anaximander, już w starożytnych czasach zwrócili uwagę na sposobność przekształcania się danych gatunków w odmienne. Dopiero jednak w XIX wieku idea ewolucji postawiona została jako naukowa hipoteza. Do biologii termin ewolucja został wprowadzony przez Ch. Bonneta (rok 1764) jako określenie osobniczego rozwoju organizmów (czyli ontogenezy). Jednen z pierwszych autorów teorii dotyczącej ewolucji był francuski biolog Jan Baptysta Lamarck. On to w swoim dziele „Filozofia zoologii” upowszechnionym w roku 1809 rozwinął koncepcję, iż jedne gatunki przekształcać się mogą w inne oraz iż organizmy bardziej złożone powstały z organizmów prostszych w ewolucyjny sposób. Z jego obserwacji wynikało iż organizmy różnego rodzaju przystosowane są do warunków danego środowiska, które stanowi miejsce ich życia a także przyjął założenie, iż zmiany mające miejsce w organizmach wywołane środowiskowymi czynnikami po określonym czasie zostają utrwalone dziedzicznie i mogą utrzymać się, nawet kiedy te środowiskowe czynniki nie działają już na organizm. Lamarck zakładał, iż ewolucja wynika z "wewnętrznego dążenia organizmów do samodoskonalenia". Opisany mechanizm teoretyczny ewolucji nazywany jest dziedziczeniem nabytych cech. Idea przedstawiona przez Lamarcka nie odnalazła oddźwięku czy uznania pośród biologów mu współczesnych, bowiem Lamarck w swoim nie podał jakichkolwiek doświadczalnych dowodów na poparcie tej tezy. Dziś, gdy znamy już naturę genetycznej informacji zawartej w nukleinowym kwasie - DNA, jest oczywistą sprawą, iż dziedziczenie nabytych cech, tak jak stwierdził Lamarck, w naturze nie zachodzi.
Właściwym autorem idei ewolucji był słynny angielski biolog Karol Darwin. To on wydał w 1859 roku dzieło pod tytułem „O pochodzeniu gatunków drogą doboru naturalnego”. To dzieło dopiero stanowiło ugruntowanie idei ewolucji występującej w biologii. Po początkowych oporach idea ta została przyjęta ostatecznie przez zdecydowanie większą część biologów. Darwin przedstawił w swej pracy nie tylko wszystkie jego obserwacje i doświadczenia które wskazują na istnienie ewolucji, lecz również zgromadził wiele danych z dziedzin różnego rodzaju popierających tę właśnie ideę. Oprócz pojęcia ewolucji on wprowadził do nauki pierwszy raz zasadę naturalnego doboru jako mechanizmu głównego ewolucyjnych zmian w żywych organizmach.
Darwin blisko współpracował ze swym przyjacielem, Charlesem Lyellem - wybitnym geologiem, który poczynił wielką liczbę obserwacji które wskazywały na różnice dotyczące budowy kopalnych szczątków zwierząt odnalezionych w pokładach geologicznych różnego rodzaju.
Dzieło stworzone przez Karola Darwina stanowi wskazanie na to, iż w obrębie danego gatunku mogą powstawać odrębne odmiany i rasy, z których powstają z czasem nowe gatunki, przystosowane lepiej do warunków ich życia. Te procesy wynikają z dziedzicznej zmienności i różnorodności organizmów w ramach jednego gatunku. Cechy nowe, o ile są korzystnymi w określonych warunkach bytowania, zapewniają większe szanse przeżycia ich posiadaczy. Termin szansa przeżycia posiada w ewolucji inne nieco znaczenie w porównaniu z mową potoczną. Przeżycie w ewolucji nie oznacza jak najdłuższego życie określonego osobnika, lecz wydanie potomstwa przez niego. Tym sposobem jego geny przekazywane są kolejnym pokoleniom. Naturalny dobór jest przyczyną zatem preferowaniem osobników przystosowanych lepiej oraz stopniowej eliminacji organizmów mających mniej korzystne wyposażenie genetyczne.
Pod koniec wieku XIX A. Weismann zdołał wykazać, iż cechy nabyte podczas osobniczego rozwoju nie zostają przekazane potomstwu, twierdził także, iż jedyna ewolucyjna siła to dobór naturalny (to neodarwinizm). Kiedy w okresie przełomu XIX i XX wieku w badaniach dotyczących mechanizmu ewolucji uwagę zwrócono na rolę pełnioną przez mutacje a także odkryto ponownie prawa Mendla, przyznano, iż skokowe pojawianie się nowych dziedzicznych cech jest najważniejszym, wręcz jedynym mechanizmem dla ewolucji (mutacjonizm). Postępujący rozwój genetyki w połowie wieku XX stanowił przyczynę stworzenia kierunku nazywanego syntetycznym ewolucjonizmem, stanowiącego połączenie dające spójny klasyczny system darwinizm, neodarwinizm Weismanowski oraz prawa genetyki. Tezą podstawową ewolucjonizmu syntetycznego jest twierdzenie, iż każde ze zjawisk ewolucji jest efektem genetycznych interakcji ewolucyjnych sił (dryf genetyczny, dobór naturalny) oraz środowiska życia gatunków lub populacji.
Współcześnie wśród ewolucjonistów toczą się spory o znaczeniu i powszechności adaptacji, funkcji mutacji pozbawionej przystosowawczej wartości, mechanizmu jakim różnicują się gatunki na potomne gatunki (specjacja), stopniowości ewolucyjnych przemian (gradualizm) a także specyfiki zjawisk towarzyszących makroewolucji.
Co stanowią skamieniałości?
Skamieniałość to każdy odcisk albo fragment organizmu, który żył w prehistorycznych czasach. Skamieniałościami zawarte są m.in. w skałach: zęby i kości dawnych ssaków oraz szczątki morskich muszli. Są nimi także delikatne kształty owadów w bursztynie zatopionych oraz wielobarwne kawałki drewna skamieniałego, nawet odciski łap pozostawione przez dinozaury rozrzucone na nieistniejących już obszarach równin błotnistych.
Znane najstarsze skamieniałości stanowią odciski bytujących ponad 3 miliardy lat temu bakterii i glonów o mikroskopijnych rozmiarach, do najmłodszych z kolei należą zwłoki mamutów zamrożone, żyjące jeszcze w tundrze arktycznej kilkanaście tysięcy lat temu.
Cała obecna wiedza dotycząca różnorodności roślin i zwierząt, rozwijających się w tysiącleciach minionych na ziemi, właśnie pochodzi z badań nad skamieniałościami. Paleontolodzy - badacze form życia prehistorycznych, są w stanie zidentyfikować skamieniałości występujące w warstwach kolejnych skał. Z nich można dowiedzieć się mnóstwo o historii zmieniającego się stale życia na ziemi.
Jak tworzone są skamieniałości?
Skamieniałości najczęściej powstają jako wynik szybkiego zagrzebania rośliny lub zwierzęcia w osadach, pod wodą zwykle. Części miękkie organizmów ulegają szybko rozkładowi, lecz twarde części, muszle czy kości pozostają. W określonych przypadkach wspomniane sztywne struktury pozostają w niemal nienaruszonej postaci. Jednak częściej otwory w nich występujące oraz puste przestrzenie całkowicie albo częściowo wypełniają mineralne osady wywodzące się z przesiąkających gruntowych wód, struktury te ulegają przekształceniu w kamień. Materia organiczna w drewnie skamieniałym zostać może zastąpiona - cząsteczka po cząsteczce - poprzez mineralne substancje, głównie krzemionkę. Zachowane świetnie są wtedy słoje rocznego przyrostu, a nawet komórkowa struktura.
Inny sposób tworzenia skamieniałości sprowadza się do tego, iż struktura pierwotna ulega rozpuszczeniu całkowitemu, w skale pozostawiając odcisk lub otwór naturalnej wielkości, wiernie odzwierciedlający kształt oryginału. Czasami wypełniają go odmienne substancje, stanowiąc odlew.
Liście oraz inne struktury bardzo cienkie zostawiają ślad pod postacią odcisków. Podobnie jak mające miękkie ciało zwierzęta mogą również zostać zachowane pod postacią warstewek węgla mających kształt oryginału. Piękne szczególnie są pozostawiające masę niewielkich szczegółów liście paproci skamieniałe.
Czego można dowiedzieć się ze skamieniałości? Struktury te dostarczają wiele danych odnośnie rozwoju życia ziemskiego. Zawarte w skałach o różnym wieku organizmy skamieniałe stanowią ilustrację rozwoju tego organizmu w zróżnicowanych geologicznych okresach. Mówią one wiele także o historii kuli ziemskiej. Skamieniałe morskie muszle znajdowane w Andach wysoko stanowią dowód gwałtownych ruchów ziemskiej skorupy mających miejsce w przeszłości, szczątki palm obecne na Grenlandii z kolei świadczą o fakcie, iż kiedyś klimat był tam kompletnie inny niż współcześnie. Skamieniałości stanowią bezpośredni dowód ewolucji organizmów; posiadają doniosłe znaczenie jeśli chodzi o nauki geologiczne i biologiczne, zwłaszcza skamieniałości nazywane przewodnimi (organizmów występujących na obszarach rozległych, ale krótko) w stratygrafii.