Filogeneza i systematyka organizmów żywych. Prawidłowości ewolucji

Różnorodność biologiczna

Cechą bodajże najbardziej wyróżniającą świat istot żywych na tle całej przyrody jest jego olbrzymia różnorodność. Stan obserwowany obecnie zawdzięczamy 3,5 miliarda lat trwającym procesom ewolucji. Zasadnicze cechy każdego organizmu, takie jak wydawanie potomstwa, podtrzymywanie procesów metabolicznych, wzrost i rozwój realizowane są w milionach modyfikacji i odmian. Największą różnorodność posiadają ciepłe i wilgotne rejony kuli ziemskie, im zaś bliżej biegunów, tym gatunków jest mniej, a ich przystosowania skierowane są bardziej na sprostanie trudnym warunkom życia. Sprzyjający klimat i zasobne siedliska są motorem napędowym konkurencji o nisze ekologiczne, w której liczy się sprawność i niestandardowe rozwiązania. Żywa przyroda posiada skończoną liczbę gatunków, podstawowych jednostek systematyki, których liczba i różnorodność zmienia się z upływem czasu liczonego w tysiącach i milionach lat. Opisano jak na razie około 1,7 mln gatunków roślin i zwierząt; ocenia się, że może ich być pięcio- lub dziesięciokrotnie więcej. Nieznane gatunki kryją się przede wszystkim w tropikach i w oceanach, ale… i w glebie, po której chodzimy.

Podstawy taksonomii

Tak wielka rozmaitość gatunków narzuca konieczność stworzenia systemu, który pozwoliłby jasno umiejscowić nowo odkrywane gatunki. Wydawałoby się, że zwykłe drzewo rodowe, którego gałęzie rozwidlają się od grubszych na coraz drobniejsze, będzie najlepszym "szkieletem" takiego systemu. Tak zorganizowany układ byłby określany jako system naturalny. Zadanie jest na tyle trudne, że dla jego realizacji powstać musiała cała gałąź biologii stawiająca sobie ten właśnie cel, a jest nią systematyka. Człowiek początkowo klasyfikował organizmy pod względem ich praktycznego zastosowania lub zewnętrznego podobieństwa (liczba elementów kwiatu, wielkość nasion), stwarzając w ten sposób system sztuczny. Współczesna systematyka łączy organizmy w hierarchicznie zorganizowane jednostki na podstawie kompromisu między kryterium pokrewieństwa a wygodą i nawykami wynikłymi z długiej tradycji. Takson (z greckiego taxis - układ, porządek, szyk wojska) jest jednostką systematyki, taksonomia to inne określenie systematyki. Systematyka musi wykreować system elastyczny, zdolny do rozszerzania o nowe taksony w miarę przybywania odkryć nowych gatunków żyjących i wymarłych.

Gatunek jest podstawową jednostką systematyki. Jest to najszersza grupa osobników spełniających minimum czynności koniecznych dla podtrzymania życia, to znaczy zdolnych do krzyżowania się ze sobą i dających płodne potomstwo. Dla tak zdefiniowanego gatunku należy jeszcze wskazać zespół powtarzalnych cech, na podstawie których można doń zaliczyć osobnika nawet bez przekonywania się o zadośćuczynieniu głównemu kryterium. Gatunek stanowi całostkę w danym momencie czasu, zaś w miarę jego upływu zmienia swoje właściwości i dzieli się na większą liczbę gatunków, pomiędzy którymi powstają bariery rozrodcze. Przeciąg czasu odpowiadający życiu człowieka nie pozwala na obserwację makroewolucji, możemy jednak dostrzec zmiany mikroewolucyjne, np. zwiększanie się częstości jakiegoś allelu w populacjach.

System binominalny

W celu niwelacji nieporozumień wynikających z wielu regionalnych nazw dla tego samego gatunku zwierząt czy roślin, albo też określania jedną nazwą różnych gatunków (np. choina jest potocznym określeniem drzew szpilkowych w ogóle, a specjalista botanik tak nazwie jeden konkretny gatunek jodły rosnącej w Ameryce Północnej) utworzono jednolity system nazewnictwa, obowiązujący wszystkich, którzy wypowiadają się na forum nauki. System jest wyrażony w języku łacińskim, który przez całe wieki był oficjalnym językiem europejskiej literatury, nauki i dyplomacji. Każdy gatunek określają dwie nazwy: pisana z dużej litery nazwa rodzajowa i pisany z małej litery epitet gatunkowy, zajmujący zawsze drugą pozycję. W opracowaniach pisemnych dla obu wyrazów stosuje się pochyloną czcionkę. Nazwy rodzajowe zarezerwowane są tylko dla jednego taksonu w całym systemie, zaś epitet gatunkowy może powtarzać się wielokrotnie i ilega odmianie w zależności od formy gramatycznej nazwy rodzajowej (Lamium album - jasnota biała, Populus alba - topola biała). System taksonomiczny jest więc dwunawowy, czyli binominalny. W językach narodowych obie nazwy pisze się z małej litery. Łaciński epitet gatunkowy będący pochodną nazwy własnej pisze się z małej litery, w nazwie lokalnej z dużej (Mammuthus columbii - mamut Kolumba). W terminologii systematyki biologicznej człowiek nosi epitet "rozumnego".

W systematyce wyróżnia się taksony układające się w hierarchiczny porządek:

Królestwo (Regnum)

Podkrólestwo (Subregnum)

Typ (Phyllum) zwierząt / Gromada (Divisio) roślin (współcześnie również dla roślin stosuje się typ)

Gromada (Divisio) zwierząt / Klasa (Classis) roślin

Rząd (Ordo)

Rodzina (Familia)

Rodzaj (Genus)

Gatunek (Species)

Podgatunek (Subspecies)

Przykładowe zaszeregowanie słonia afrykańskiego:

Królestwo: eukarionty (Eucaryota)

Podkrólestwo: zwierzęta (Animalia)

Typ: strunowce (Chordata)

Podtyp: kręgowce (Vertebrata)

Gromada: ssaki (Mammalia)

Rząd: trąbowce (Proboscidaea)

Rodzina: słoniowe (Elephantidae)

Rodzaj: słoń (Loxodonta)

Gatunek: słoń afrykański (Loxodonta africana)

Podgatunek: słoń afrykański ostrouchy (Loxodonta africana oxyotis)

Zwróćmy uwagę, że w tej systematyce pięć pierwszych jednostek słoń afrykański dzieli z człowiekiem, ale już siedem ze słoniem indyjskim i mamutem, sześć z mastodontem, trzy pierwsze z karpiem. Jedynie eukariotyczny typ komórki jest wspólny słoniowi i baobabowi, a bakteria infekująca słonia należy do odrębnego królestwa.

Przegląd królestw świata żywego

Świat żywy dzieli się na trzy królestwa: archebakterie (Archaebacteria), eubakterie (Eubacteria) i eukarionty (Eucaryota), a według bardziej konserwatywnego ujęcia na pięć królestw: prokarionty = bezjądrowe (Prokaryota), protisty (Protista), rośliny (Plantae), grzyby (Fungi) i zwierzęta (Animalia). W tej pracy przyjmiemy drugi z proponowanych podziałów. W zakres definicji prokariontów wchodzą wyłącznie mikroskopijne organizmy nieposiadające wyspecjalizowanych struktur błoniastych w swojej komórce, w tym specjalnej otoczki jądrowej wokół materiału genetycznego, który stanowi mała, kolista cząsteczka DNA. Ściana komórkowa, jeżeli występuje, zbudowana jest z wyjątkowych dla tej grupy materiałów, przede wszystkim polisacharydu lub peptydoglikanu. Protisty są grupą sztuczną, obejmującą organizmy jedno- lub wielokomórkowe, ale nigdy tkankowe, eukariotyczne, osiadłe lub wolnożyjące, w większości wodne. Reprezentują cały szereg niezależnych od siebie linii rozwojowych komórki eukariotycznej, w której obok obłonionych organelli wykształciły się procesy skomplikowanego rozdziału materiału genetycznego pomiędzy komórki potomne (mitoza) i rozmnażanie płciowe, polegające na łączeniu się ze sobą komórek o zredukowanej na drodze mejozy ilości materiału dziedzicznego. Przez rośliny rozumiemy duże, tkankowe organizmy lądowe lub wodne, eukariotyczne z celulozową ścianą komórkową, magazynujące skrobię, samożywne, posiadające charakterystyczny zestaw barwników fotosyntetycznych, w którym dominuje chlorofil a i b, karoteny i ksantofile. Rośliny pozbawione są możliwości aktywnego ruchu. Charakterystyczna jest przemiana pokoleń, następstwo haploidalnego gametofitu produkującego plemniki i komórki jajowe oraz diploidalnego sporofitu wytwarzającego zarodniki. Grzyby mają wiele cech wspólnych z roślinami, są jednak cudzożywne i nigdy nie posiadają barwników czynnych fotosyntetycznie. Komórka otoczona jest ścianą celulozową lub chitynową, magazynuje tłuszcze i glicerol. Grzyby poruszają się na zasadzie rozrostu grzybni, ruchu pełznącego lub pływkowego pojedynczych komórek. Większość jest lądowa, niektóre wodne lub pasożytnicze. Trawienie jest zewnątrzkomórkowe. Rozmnażanie zachodzi drogą płciową i bezpłciową, podobnie jak u roślin. Do zwierząt zaliczymy eukarionty heterotroficzne, zdobywające pożywienie (rośliny, grzyby lub inne zwierzęta) i poruszające się aktywnie z wykorzystaniem siły mięśni. Komórki są nagie (bez ścian komórkowych). Komórki zorganizowane są w liczne tkanki (nabłonkowe, łączne, nerwową, mięśniową). Aktywny tryb życia jest związany z powstaniem narządów zmysłów i sprawnego układu koordynacji nerwowo - hormonalnej. Haploidalne gamety produkowane są przez diploidalne osobniki płciowe na drodze mejozy. Występuje cykl życiowy prosty lub złożony z wieloma stadiami larwalnymi. U wszystkich zwierząt rozwój zygoty przebiega przez podobne stadia moruli, blastuli i gastruli, a pierwszą wytwarzającą się jamą u zarodka jest jama gastralna. Przedstawiciele zwierząt opanowali w równym stopniu ląd i morza, częste jest pasożytnictwo. Ogromną różnorodność symetrii ciała da się sprowadzić ostatecznie do dwubocznej (zwierzęta aktywne ruchowo) i promienistej (osiadłe). Ciało zwierząt aktywnych podzielone jest na odcinki, z których pierwszym w kierunku ruchu jest głowa (cefalizacja). U wyżej rozwiniętych zwierząt zaznacza się rozrost szarej masy komórek kory mózgu (kortykalizacja).

Zwierzęta dzieli się tradycyjnie na kręgowce i bezkręgowce. Kryterium jest tu obecność lub brak struny grzbietowej jako szkieletu osiowego, na której powstają przynajmniej zaczątki segmentalnie ułożonych chrzęstnych lub kostnych kręgów. Znacznie bardziej uzasadniony jest podział na dwu- i trójwarstwowe. Do tych pierwszych zaliczymy gąbki i parzydełkowce, u których nie wykształca się mezoderma. Do wtórnojamistych zaszeregujemy te zwierzęta, u których w mezodermie powstaje wtórna jama ciała (pierścienice i wyższe bezkręgowce oraz kręgowce). Parzydełkowce, robaki płaskie i obłe, pierścienice, stawonogi, mięczaki i kilka innych typów zaliczamy do zwierząt pierwoustych, szkarłupnie (rozgwiazdy i jeżowce), przedstrunowce i strunowce do wtóroustych.

Pozycja systematyczna i pochodzenie człowieka

Jak stwierdził Arystoteles, "ze wszystkich zwierząt człowiek jest nam najlepiej poznany". Wspólną cechą rodziny Hominidae, do której należymy, jest wyprostowana postawa ciała i chód dwunożny, kręgosłup z dwoma wygięciami brzusznymi i jednym grzbietowym, brak przeciwstawnego pierwszego palca stopy, wysklepienie stopy przystosowane do dwunożnego chodu i biegu, prostopadłe względem kręgosłupa osadzenie czaszki. Do innych cech należy rozwój mózgowia tak znaczny, że stanowi ono 1,9% masy ciała (u delfina 0,9% i jeszcze mniej u większości ssaków) i zużywa każdej minuty około 20% ogółu energii. Człowiek jest istotą społeczną. Uwolnione od funkcji podporowych kończyny przednie wyspecjalizowały się w wykonywaniu bardzo subtelnych zadań, do których należy produkcja rozmaitych narzędzi. Jako jedyna istota posiada zdolność abstrakcyjnego myślenia, to jest modelowania w pamięci możliwych rozwiązań odnośnie przyszłości oraz myślenia oderwanego od aktualnych czynności. Uważa się, że krokiem, od którego rozpoczęła się ewolucja człowiekowatych, było przejście od trybu życia w lasach do środowiska sawann, a pierwszymi przystosowaniami było osiągnięcie dwunożnej postawy ciała ze szczytowym umieszczeniem głowy i zwiększenie udziału mięsa w diecie, być może związane z pojawieniem się grupowych polowań na drobne zwierzęta (pajęczaki, ptaki) lub padlinożernością. Konkurencja z licznymi padlinożercami sawann (ptaki, hieny) jak i konieczność obrony i ucieczki przed dużymi drapieżnikami wykształciły szereg cech, które zapewniły pierwotnym człowiekowatym przewagę w konfrontacji z nimi: zwiększenie inteligencji i szczytowe umieszczenie narządów zmysłu wzroku i słuchu, zacieśnienie i wyrafinowanie form współpracy między osobnikami, a także powstanie przystosowań do długiego i wytrwałego biegu: sklepionej stopy i jednego z najsprawniejszych w przyrodzie systemów termoregulacji opartego na zaniku owłosienia i intensywnym rozwoju gruczołów potowych (być może także zwiększenia masy mózgowia, przez które traci się najwięcej ciepła). Jedynie u człowieka w dni upalne skóra dosłownie zlewa się potem, skóra mieszkańców Afryki jest nim pokryta niemal bezustannie. Zdecydowanie na zwiększenie tempa ewolucji wpłynęła wysokojakościowa dieta mięsna. Rozmiary ciała zwiększały się z około metra u Australopithecus aż po powyżej 2 metry u Gigantopithecus z pliocenu Azji Południowej. Dalszej komplikacji, ulegał rysunek bruzd na korze mózgowej, związany ze zwiększaniem się jej powierzchni w stosunku do reszty mózgowia (kortykalizacja). Około 4 milionów l. t. obszary południowej Afryki zamieszkiwały grupy Australopithecus afarensis, istot przedludzkich, z greki i łaciny australopithecus = 'małpa południowa'. Reprezentuje go m.in. niemal kompletny szkielet osobnika żeńskiego nazwany "Lucy". Ocenia się, że osiągał wagę 20 kg i bazował w znacznej jeszcze mierze na diecie roślinnej. Puszka mózgowa była stosunkowo większa, niż u współczesnych małp człekokształtnych. Formy późniejsze noszą nazwę Australopithecus africanus i A. robustus, z których ostatnie stanowią boczne odgałęzienie drzewa rodowego człowieka, dożyły czasów pojawienia się człowieka rozumnego i bazowały na diecie roślinnej. Przy szczątkach australopiteków znajdowano proste narzędzia, nie wiemy jednak, czy były świadomie formowane, czy jedynie wybierane spośród różnokształtnych odłamków kamiennych, o ile rzeczywiście należały do tych istot. Mianem Homo habilis określa się bardziej już bliskie człowiekowi formy pojawiające się w Afryce około 2 mln l. t. Jest to tzw. pitekantrop, istota o cechach już nie małpich, jeszcze nie w pełni ludzkich. Objętość czaszki wynosiła przeciętnie 700 ml, chociaż zdarzały się i objętości 1000 ml. Pitekantrop jako pierwszy przedstawiciel człowiekowatych opuściła Afrykę. Hordy Homo habilis i H. erectus (w miarę odkrywania coraz to nowych szkieletów okazuje się, że różnica między nimi zaciera się coraz bardziej, a mniemane różnice wynikają ze zmienności takiej jak współczesna np. między czarnymi a białymi) osiedliły się m.in. na Bliskim Wschodzie na terenach Palestyny i Turcji, a następnie Europy i Azji aż po wyspy Indonezji. Praczłowiek zamieszkiwał jaskinie, w których podtrzymywał ogień i produkował narzędzia używane a trakcie zbiorowych polowań. Na obszarze Afryki zapewne kilkaset tysięcy lat temu pojawił się człowiek o cechach anatomicznych w zasadzie już współczesnych, w dwóch falach. Pierwsza nazwana została Homo sapiens neandertalensis, czyli człowiek neandertalski, od doliny rzeki Neander w Niemczech, gdzie miało miejsce znalezisko pierwszych kości. Rasa owa nie wykształciła wyrafinowanej kultury, zamieszkiwała jaskinie i proste domostwa, wśród których były np. chatki z kości mamuta, trudniła się grupowymi polowaniami na wielką zwierzynę. Neandertalczycy dobrze radzili sobie w zimnym klimacie przedpola lodowca w Europie (liczne znaleziska z Wawelu i Sikornika w Krakowie), opiekowali się starszymi i wykazywali pewne formy kultu (wiara w życie pozagrobowe). Pewne cechy anatomiczne znalezione w zachowanych szkieletach nasunęły uczonym wątpliwości, czy neandertalczycy posiadali zdolność mowy artykułowanej. Nic bliżej nie wiadomo o ich relacjach z hordami ludności współczesnej, Homo sapiens sapiens. Pojawiły się one w Europie i Azji już około 30.000 l. t. (człowiek z Cro Magnon, kromaniończyk), dokąd dotarły również z Afryki przez Bliski Wschód, i w szybkim tempie dotarły do obu Ameryk i Australii, natomiast neandertalczyk zniknął około 10.000 l. t. Na przestrzeni tysięcy lat kształtowały się trzy główne rasy: czarna (Afryka, Australia i część Oceanii), żółta (Azja, Oceania, obie Ameryki, niektóre plemiona w Afryce) i biała (Europa, zachodnia Azja, domieszki w Ameryce Północnej). Pierwotnie wszyscy przedstawiciele rasy białej posiadali włosy i oczy ciemne (dzisiejsi mieszkańcy basenu Morza Śródziemnego, Baskowie i Irlandczycy), następnie miały miejsce fale migracyjne ludności o jasnych włosach (Germanie, Słowianie). Rasy wykazują szereg przystosowań do warunków klimatu, przykładowo u rasy czarnej typowe jest wydłużenie części wystających ciała, im zaś zimniejsza okolica, tym ciało "okrąglejsze". Skóra u rasy czarnej wykazuje jedyne w swoim rodzaju przystosowania do termoregulacji w gorącym klimacie; u rasy żółtej rozwinięta jest podskórna wyściółka tłuszczowa. Najbardziej pierwotne formy rasowe spotykane są na obszarach centralnej Azji (formy przejściowe pomiędzy rasą żółtą a białą) oraz Australii i Nowej Zelandii (relikty stanu sprzed podziału ludzkości na współczesne rasy). Dla ras czarnej i żółtej charakterystyczny jest prognatyzm (wysunięcie dolnej części mózgoczaszki ku przodowi), długogłowość i czarny kolor uwłosienia; u czarnych włosy są niezwykle, wełniście kręcone, u żółtych całkiem proste, łuki jarzmowe wydatne i fałda mongolska przy zewnętrznym brzegu powieki, być może mająca za zadanie ochronę oka przed zimnem i ostrym promieniowaniem UV typowym dla wysokich szerokości geograficznych.

Ewolucja biologiczna źródłem bioróżnorodności

Ewolucją biologiczną nazywamy proces stopniowych zmian frekwencji alleli w populacjach, mający odzwierciedlenie w zmianie wyglądu poszczególnych cech (anatomii, biochemii czy zachowania), taki, że utrwaleniu ulegają cechy zwiększające szansę przeżycia i wychowania potomstwa. Zmiany ewolucyjne dokonują się nieustannie i są niedostrzegalne (mikroewolucja), ale można je dostrzec z perspektywy czasu liczonego w milionach lat. Anatomia porównawcza badając spokrewnione taksony próbuje opisać wyjściowy, obecny u przodka wygląd cechy i jej losy u potomków. Przykładowo, błędnik człowieka może być rozpatrywany jako kontynuacja rozwoju kanałów linii nabocznej ryb. Paleontologia (paleozoologia i paleobotanika) bada pozostałości wymarłych organizmów i porządkuje je w drzewa rodowe (filogenetyczne), ustala także ich pokrewieństwo ze współcześnie żyjącymi (we współpracy z anatomią porównawczą, embriologią i biochemią). Fosylizacją nazywamy przekształcenia chemiczne szczątków organizmów, które pozwalają na ich przechowanie się z zachowaniem niezmienionego wyglądu zewnętrznego przez miliony lat. Są to procesy wysycania krzemionką, solami wapnia, żywicami roślinnymi (bursztyn), pochodnymi ropy naftowej (wosk, asfalt) lub zamrażania. W zależności od upływu czasu, stanu szczątków w momencie rozpoczęcia fosylizacji, jak licznych zbiegów szczęśliwych okoliczności zachowaniu ulegają elementy szkieletu albo także fragmenty innych tkanek (skóra, tkanka łączna a nawet mięśnie i krew, jak u mamutów z wiecznej zmarzliny). W skałach mezozoicznych liczne są odlewy zewnętrzne i wewnętrzne muszli małży, ślimaków i amonitów, przy czym sama skorupa zwykle nie zachowuje się. W osadowych skałach Beskidów, powstałych na dnie oceanu, spotykane są odciski niewielkich ryb. Innym rodzajem skamielin są ślady działalności organizmów - skamieniałe tropy (na lądzie lub dnie zbiorników wodnych), ślady żerowania, jaja, odchody. Wiek szczątków określa się za pomocą tzw. skamieniałości przewodnich oraz metodami fizykochemicznymi. Przykładem ostatnich jest metoda radiowęgla ¹⁴C. Izotop ten rozpada się do izotopu niepromieniotwórczego, przy czym proporcja obu w atmosferze jest w przybliżeniu stała i nie zmieniała się na przestrzeni dziesiątków tysięcy lat wskutek promieniowania kosmicznego. Oba izotopy wbudowywane są w ciała organizmów żywych w takich samych proporcjach. Po ich śmierci maleje ilość węgla ¹⁴C dokładnie o połowę po każdych 5730 latach. Ten dystans nazywa się czasem półtrwania. Metoda nie pozwala więc na ocenę wieku szczątków starszych niż pewna wartość progowa, powyżej której nie da się stwierdzić zmian zawartości radiowęgla. Inne pierwiastki promieniotwórcze znajdują zastosowanie do datowania szczątków w większych przedziałach czasowych. Skamieniałości przewodnie są to szczątki zwierząt, które w ściśle ograniczonych epokach geologicznych ("od… do…") występowały szeroko wokół całej Ziemi. Będąc "markerami" wieku swojej warstwy geologicznej, pozwalają na oznaczenie wieku warstw sąsiednich, zarówno leżących powyżej jak poniżej.

Mechanizmy ewolucji

Mechanizmy genetyczne dążą do utrzymania maksimum podobieństwa rodziców w stosunku do dzieci, do zachowania niezmiennej informacji genetycznej w przeciągu życia osobnika i pomiędzy pokoleniami. Prawo przypadku powoduje jednak, że zarówno w komórkach ciała, jak i tych, z których w wyniku mejozy wykształcą się komórki płciowe, mają miejsce drobne zmiany materiału genetycznego. Jeżeli będą doniosłe w skutkach, czyli letalne, spowodują śmierć komórki i nie wejdą do puli genów kolejnego pokolenia tego gatunku. Jeżeli jednak okażą się subletalne ("nieco szkodliwe") lub neutralne, przejdą tam niedostrzeżone przez mechanizmy selekcyjne i z czasem mogą nawet znacznie zwiększyć liczbę swych kopii. Tak powstają liczne odmiany barwne jednego gatunku kwiatów. W sprzyjających warunkach (np. bliżej gór, bliżej skraju lasu, w suchszych miejscach) zmagazynowane w puli genetycznej populacji mutacje neutralne mogą okazać się korzystniejsze od cech "dzikich" i zacząć dominować liczebnie. Powstanie odmian zaadaptowanych np. do znoszenia mrozów, suszy, silniejszego oświetlenia itp. Jest pierwszym krokiem na dalekiej drodze do wyodrębnienia nowego gatunku. Przez nieustanne różnicowanie istniejących form przyroda dokonuje "tasowania kart", aby organizmy były jak najlepiej przystosowane do warunków abiotycznych i do siebie nawzajem. Zmienność w populacjach można podzielić na jakościową (kolor purpurowy versus biały) i ilościową (np. długość, waga, szybkość, liczebność). Zmienność ta może być nieciągła (np. kolor ziarniaków zbóż, który może przyjmować sześć odcieni od jasnych po ciemne) lub ciągła (np. długość skoku sikorki, która przyjmuje niezliczone warianty, zależnie z jaką dokładnością mierzymy). Z cechami ilościowymi trudno rozgraniczyć koniec wpływów genetycznych i początek środowiskowych, niezdeterminowanych.

Przez dobór naturalny rozumiemy przeżywanie osobników lepiej przystosowanych do środowiska kosztem słabiej przystosowanych. Przyroda jest jakby selekcjonerem, który z garści powiedzmy dziesięciu uczestników gry musi zawsze wybierać trzech do kolejnego rozdania. Jeżeli ostrość selekcji zmniejszy się (np. pojawi się więcej zasobów pokarmowych, ociepli się klimat), wtedy może to być czterech lub pięciu. Generalnie liczy się wszystko, co zwiększy szansę wygranej w stosunku do rodzeństwa lub w ogóle współziomków. W im większym stopniu do osiągnięcia sukcesu przyczyniły się "geny sukcesu" posiadane przez osobnika, a nie ślepy traf, w tym większym stopniu będzie go dzielić całe potomstwo, rozpowszechniając geny w populacji. Można mówić o doborze rozrywającym, jeżeli na populację działają równocześnie dwa trendy, które faworyzują np. osobniki niewielkie i dobrze pływające lub większe i gorzej pływające itp. Dobór stabilizujący eliminuje wszelkie odchylenia od wartości średniej, dobór kierunkowy natomiast faworyzuje osobniki o pewnym określonym zestawie cech (np. większe i szybciej biegające).

Założenia teorii K. Darwina, zmodyfikowanie pod wpływem późniejszych odkryć genetyki, można streścić w kilku punktach:

1. Potomstwo jest zawsze podobne do rodziców, ale nie identyczne z nimi.

2. Istnieje zmienność potomstwa pomiędzy sobą (brat - brat, siostra - siostra, siostra - brat).

3. Część tej zmienności może mieć znaczenie przystosowawcze.

4. Zawsze rodzi się więcej potomstwa, niż może przeżyć w danych warunkach środowiskowych.

5. Zmienność genetyczna potomstwa w połączeniu z czynnikami środowiskowymi decyduje o tym, które osobniki przeżyją, a które nie (konkurencja).

6. Pewne osobniki okazują się lepiej przystosowane od innych.

6. Osobniki, które przeżyły, przekazują swojemu potomstwu geny, które zapewniły im sukces w danych warunkach środowiskowych.

Działanie tych praw jest przyczyną zmienności, która gromadząc się przez miliony lat i dając początek wciąż nowym gatunkom przy jednoczesnym wymieraniu starych doprowadziła do powstania bioróżnorodności, jaką obecnie obserwujemy. Specjacją nazywamy rozpadanie się gatunku na dwa inne lub stary i nowy, ewolucją filetyczną powstawanie nowych gatunków przez zastępowanie jednych drugimi).

Przykłady mechanizmów ewolucji

Przykładem koewolucji jest wzajemne przystosowywanie się do siebie drapieżnika i ofiary. Skoro jedne i drugie przez miliony lat utrzymują się obok siebie, osiągając jednocześnie wysoki poziom przystosowań, to musiało zachodzić wzajemne "docieranie się". Rozwojowi muskulatury, zmysłów, mózgu, zachowań rysia towarzyszył rozwój tych samych cech u zająca czy sarny. Koty rozwinęły przystosowania do niespodziewanego ataku z ukrycia, aby utrzymać się przy życiu, ich ofiary - z tych samych względów do ucieczki. Gdyby jednak nie przystosowania ofiar, nie byłoby przystosowań drapieżców i na odwrót. W istocie ewolucja dąży nie w tym kierunku, żeby całkowicie wyzwolić zające spod wpływów rysia, ale żeby jedne z nich lepiej unikały ataków, niż inne. Obie strony są sobie potrzebne, ewolucja zatrzymuje się w stanie równowagi wahającej się jak "na ostrzu noża".

Mianem melanizmu przemysłowego nazywa się zmiany obserwowane w ubarwieniu ciem w przemysłowych obszarach Wysp Brytyjskich na przestrzeni XIX i XX wieku. W epoce poprzedzającej rewolucję przemysłową krępa brzozowy miał jasne ubarwienie, takie jak porosty na korze drzew, na której spędzał dzień. To ochronne ubarwienie skutecznie chroniło go przed ptasimi drapieżcami. Pod wpływem zanieczyszczeń przemysłowych doszło do zaniku porostów i sczernienia kory drzew. Geny barwy białej szybko ustąpiły miejsca genom barwy czarnej, ponieważ ćmy białe były wystawione na wzrok ptaków. Ostatnie działania prowadzące do poprawy jakości powietrza znów zwiększają odsetek ciem jasno ubarwionych.

Dobór sztuczny

Od wieków ludzie używali do rozrodu tych zwierząt, których cechy odpowiadały celom prowadzonej świadomie gospodarki. Była to mleczność, długość wełny, masa mięsa, nośność jaj, czy też przydatność bojowa lub sportowa koni i psów. Rolnicy wysiewali ziarno zbóż, które dawało więcej plonów, było odporniejsze na przymrozki, sadownicy krzyżowali odmiany jabłoni, śliw i wiśni o owocach większych, bardziej słodkich i soczystszych. Kierując się cechami genotypowymi, nieświadomie wybierali z dzikich populacji osobniki o pożądanych genach.

Źródło:

http://www.bryk.pl/teksty/liceum/biologia/zoologia/12200-filogeneza_i_systematyka_organizm%C3%B3w_%C5%BCywych_prawid%C5%82owo%C5%9Bci_ewolucji.html

---