Σύγχρονη εξελικτική σύνθεση

Η θεωρία

Η σύγχρονη σύνθεση έφερε την ιδέα του Δαρβίνου στην επικαιρότητα. Γεφύρωσε το χάσμα μεταξύ διαφορετικών τύπων βιολόγων: γενετιστών, φυσιολόγων και παλαιοντολόγων.

Αναφέρει ότι:

1. Η εξέλιξη μπορεί να εξηγηθεί με όσα γνωρίζουμε για τη γενετική και με όσα βλέπουμε από τα ζώα και τα φυτά που ζουν στη φύση.
2. Η ποικιλία των γονιδίων (αλληλόμορφα) που φέρουν οι φυσικοί πληθυσμοί αποτελεί βασικό παράγοντα της εξέλιξης.
3. Η φυσική επιλογή είναι ο κύριος μηχανισμός της αλλαγής. Ακόμα και ένα πολύ μικρό πλεονέκτημα μπορεί να είναι σημαντικό και να συνεχίζεται από γενιά σε γενιά. Ο αγώνας για την ύπαρξη των ζώων και των φυτών στη φύση προκαλεί τη φυσική επιλογή. Μόνο όσοι επιβιώνουν και αναπαράγονται μεταβιβάζουν τα γονίδιά τους στην επόμενη γενιά.
   Διαπιστώνουμε ότι η ισχύς της φυσικής επιλογής στην άγρια φύση ήταν μεγαλύτερη από ό,τι περίμενε ακόμη και ο Δαρβίνος.
4. Η εξέλιξη είναι σταδιακή: η φυσική επιλογή λαμβάνει χώρα και μικρές γενετικές αλλαγές συλλέγονται. Τα είδη αλλάζουν ελάχιστα από γενιά σε γενιά. Κατά καιρούς συμβαίνουν μεγάλες αλλαγές, αλλά είναι πολύ σπάνιες. Η γενετική παρέκκλιση είναι συνήθως λιγότερο σημαντική από τη φυσική επιλογή. Μπορεί να είναι σημαντική σε μικρούς πληθυσμούς.
5. Στην παλαιοντολογία, προσπαθούμε να κατανοήσουμε τις αλλαγές στα απολιθώματα με την πάροδο του χρόνου. Πιστεύουμε ότι οι ίδιοι παράγοντες που δρουν σήμερα έδρασαν και στο παρελθόν.
6. Καθώς οι συνθήκες αλλάζουν, ο ρυθμός εξέλιξης μπορεί να γίνεται ταχύτερος ή βραδύτερος, αλλά οι αιτίες είναι οι ίδιες.

Η ιδέα ότι νέα είδη εμφανίζονται μετά τη διάσπαση πληθυσμών έχει συζητηθεί πολύ. Η γεωγραφική απομόνωση οδηγεί συχνά σε ποικιλομορφία. Στα φυτά, η πολυπλοειδία πρέπει να συμπεριληφθεί σε κάθε άποψη της ειδίκευσης.

"Η εξέλιξη συνίσταται κυρίως σε αλλαγές στις συχνότητες των αλληλόμορφων μεταξύ μιας γενιάς και μιας άλλης".

Αυτό δείχνει πώς ορισμένοι βιολόγοι βλέπουν τη σύνθεση.

Σχεδόν όλες οι πτυχές της σύνθεσης έχουν αμφισβητηθεί κατά καιρούς, με διαφορετικό βαθμό επιτυχίας. Δεν υπάρχει αμφιβολία, ωστόσο, ότι η σύνθεση αποτέλεσε ένα μεγάλο ορόσημο στην εξελικτική βιολογία. Διέλυσε πολλές συγχύσεις και ήταν άμεσα υπεύθυνη για την τόνωση πολλών ερευνών μετά τον Β' Παγκόσμιο Πόλεμο.

Μετά τη σύνθεση

Μετά τη σύνθεση προέκυψαν αρκετές ανακαλύψεις στις γεωεπιστήμες και τη βιολογία. Παρακάτω παρατίθενται μερικά από αυτά τα θέματα που σχετίζονται με την εξελικτική σύνθεση και τα οποία φαίνονται να έχουν στέρεη βάση.

Κατανόηση της ιστορίας της Γης

Η Γη είναι η σκηνή στην οποία παίζεται το εξελικτικό έργο. Ο Δαρβίνος μελέτησε την εξέλιξη στο πλαίσιο της γεωλογίας του Charles Lyell, αλλά σήμερα γνωρίζουμε περισσότερο την ιστορική γεωλογία.

• Η ηλικία της Γης έχει αναθεωρηθεί προς τα πάνω. Υπολογίζεται τώρα σε 4,56 δισεκατομμύρια χρόνια, δηλαδή περίπου το ένα τρίτο της ηλικίας του σύμπαντος. Το Φανεροζωικό καταλαμβάνει μόνο το τελευταίο 1/9 αυτού του χρόνου.

• Η ιδέα του Άλφρεντ Βέγκενερ για την περιπλάνηση των ηπείρων έγινε αποδεκτή γύρω στο 1960. Η βασική αρχή της τεκτονικής των πλακών είναι ότι η λιθόσφαιρα υπάρχει ως ξεχωριστές και διακριτές τεκτονικές πλάκες. Αυτές οι πλάκες κινούνται αργά πάνω στην υποκείμενη ασθενόσφαιρα. Η ανακάλυψη αυτή συνδέει φαινόμενα όπως τα ηφαίστεια, οι σεισμοί, η ορογένεση και παρέχει δεδομένα για πολλά παλαιογεωγραφικά ερωτήματα. Ένα μείζον ερώτημα είναι ακόμη ασαφές: πότε άρχισε η τεκτονική των πλακών;

• Η κατανόηση της εξέλιξης της γήινης ατμόσφαιρας έχει προχωρήσει. Η υποκατάσταση του διοξειδίου του άνθρακα στην ατμόσφαιρα από το οξυγόνο συνέβη κατά τον Προτεροζωικό αιώνα. Προκλήθηκε πιθανότατα από κυανοβακτήρια, οι αποικίες των οποίων απολιθώθηκαν ως στρωματόλιθοι. Αυτό το Μεγάλο Γεγονός Οξυγόνωσης οδήγησε στην εξέλιξη των αερόβιων οργανισμών. Οδήγησε επίσης στους πρώτους μεγάλους παγετώνες.

• Οι γεωλόγοι έχουν βρει και μελετήσει απολιθώματα μικροβιακής ζωής. Τα πετρώματα αυτά έχουν χρονολογηθεί πριν από περίπου 3,465 δισεκατομμύρια χρόνια. Ο Walcott ήταν ο πρώτος γεωλόγος που εντόπισε απολιθωμένα βακτήρια πριν από το Κάμβριο, από τη μικροσκοπική εξέταση λεπτών τεμαχίων πετρωμάτων. Πίστευε επίσης ότι οι στρωματόλιθοι ήταν οργανικής προέλευσης. Οι ιδέες του δεν έγιναν αποδεκτές εκείνη την εποχή, αλλά σήμερα μπορούν να εκτιμηθούν ως σπουδαίες ανακαλύψεις.

• Οι πληροφορίες για τα παλαιοκλίματα είναι όλο και περισσότερο διαθέσιμες και χρησιμοποιούνται στην παλαιοντολογία. Ένα παράδειγμα: μαζικές εποχές παγετώνων σημειώθηκαν στον Προτεροζωικό αιώνα, μετά τη μεγάλη μείωση του CO₂ στην ατμόσφαιρα. Αυτές οι παγετώδεις περίοδοι ήταν εξαιρετικά μακρές και οδήγησαν σε κατάρρευση της μικροχλωρίδας. Βλέπε επίσης Κρυογενετική περίοδος και Γη της χιονόμπαλας.

• Καταστροφισμός και μαζικές εξαφανίσεις. Η μερική επανένταξη του καταστροφισμού έχει συντελεστεί και η σημασία των μαζικών εξαφανίσεων στην εξέλιξη μεγάλης κλίμακας είναι πλέον εμφανής. Τα γεγονότα εξαφάνισης διαταράσσουν τις σχέσεις μεταξύ πολλών μορφών ζωής και μπορεί να απομακρύνουν τις κυρίαρχες μορφές και να απελευθερώσουν μια ροή προσαρμοστικής ακτινοβολίας μεταξύ των ομάδων που παραμένουν. Τα αίτια περιλαμβάνουν χτυπήματα μετεωριτών (συμβολή Κ-Τ- γεγονότα εξαφάνισης στο τέλος του Ορδοβίκου)- πλημμυρικές επαρχίες βασάλτη (παγίδες Deccan στη συμβολή Κ-Τ- Σιβηρικές παγίδες στη συμβολή P-T)- και άλλες λιγότερο δραματικές διαδικασίες.

Συμπέρασμα: Οι σημερινές μας γνώσεις για την ιστορία της γης υποδηλώνουν έντονα ότι γεωφυσικά γεγονότα μεγάλης κλίμακας επηρέασαν τη μακροεξέλιξη και τη μεγα-εξέλιξη. Οι όροι αυτοί αναφέρονται στην εξέλιξη πάνω από το επίπεδο του είδους, συμπεριλαμβανομένων γεγονότων όπως η μαζική εξαφάνιση, η προσαρμοστική ακτινοβολία και οι μεγάλες μεταβάσεις στην εξέλιξη.

Ανακαλύψεις απολιθωμάτων

Από τα τέλη του 20ού αιώνα οι επιστήμονες έκαναν ανασκαφές σε μέρη του κόσμου που είχαν ελάχιστα ερευνηθεί στο παρελθόν. Επίσης, υπάρχει νέα εκτίμηση των απολιθωμάτων που ανακαλύφθηκαν τον 19ο αιώνα, αλλά δεν είχαν εκτιμηθεί τότε. Έχουν γίνει πολλές εξαιρετικές ανακαλύψεις, και ορισμένες από αυτές έχουν επιπτώσεις στην εξελικτική θεωρία.

• Η ανακάλυψη της βιοτικής χλωρίδας Jehol: δεινοπούλια και πρώιμα πτηνά από το Κατώτερο Κρητιδικό του Liaoning, ΒΑ Κίνα. Αυτό δείχνει ότι τα πτηνά εξελίχθηκαν από τους κοελούρους θερόποδους δεινόσαυρους.
• Μελέτες σε τετράποδα στελέχη από το Ανώτερο Δεβόνιο.
• Τα πρώτα στάδια της εξέλιξης των φαλαινών.
• Η εξέλιξη των πλατύψαρων (pleuronectiformes), όπως η χωματίδα, η γλώσσα, το καλκάνι και η ιππόγλωσσα. Τα μικρά τους είναι απολύτως συμμετρικά, αλλά το κεφάλι αναδιαμορφώνεται κατά τη διάρκεια μιας μεταμόρφωσης. Το ένα μάτι μετακινείται στην άλλη πλευρά, κοντά στο άλλο μάτι. Ορισμένα είδη έχουν και τα δύο μάτια στα αριστερά (καλκάνι), ορισμένα στα δεξιά (ιππόγλωσσα, γλώσσα)- όλα τα ζωντανά και απολιθωμένα πλατύψαρα μέχρι σήμερα παρουσιάζουν μια πλευρά με "μάτια" και μια πλευρά με "τυφλά". Ο Δαρβίνος προέβλεψε μια σταδιακή μετανάστευση του ματιού κατά την εξέλιξη, αντικατοπτρίζοντας τη μεταμόρφωση των ζωντανών μορφών.
  Μια πρόσφατη εξέταση δύο απολιθωμένων ειδών από το Ηώκαινο δείχνει ότι "η συγκρότηση του σωματότυπου των πλατύψαρων έγινε σταδιακά και σταδιακά". Τα ενδιάμεσα στάδια ήταν πλήρως βιώσιμα: οι μορφές αυτές κυμαίνονταν σε δύο γεωλογικά στάδια και βρέθηκαν σε τοποθεσίες που δίνουν επίσης πλατύψαρα με πλήρη κρανιακή ασυμμετρία. Η εξέλιξη των πλατύψαρων εντάσσεται πλήρως στην εξελικτική σύνθεση.

Evo-devo

Σημαντικές εργασίες στη γενετική οδήγησαν σε μια νέα προσέγγιση της ανάπτυξης των ζώων. Ο τομέας αυτός ονομάζεται εξελικτική αναπτυξιακή βιολογία ή εν συντομία evo-devo.

Υπάρχουν σαφείς αποδείξεις ότι μεγάλο μέρος της ανάπτυξης ελέγχεται στενά από ειδικά γενετικά συστήματα που περιλαμβάνουν γονίδια hox. Στη διάλεξή του για το βραβείο Νόμπελ, ο E.B. Lewis είπε: "Τελικά, οι συγκρίσεις των [συμπλεγμάτων ελέγχου] σε όλο το ζωικό βασίλειο θα πρέπει να δώσουν μια εικόνα για το πώς εξελίχθηκαν οι οργανισμοί, καθώς και τα [γονίδια ελέγχου]".

Το 2000, ένα ειδικό τμήμα του περιοδικού Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) αφιερώθηκε στο evo-devo, και ένα ολόκληρο τεύχος του 2005 του Journal of Experimental Zoology Part B: Molecular and Developmental Evolution αφιερώθηκε στα βασικά θέματα του evo-devo, την εξελικτική καινοτομία και τη μορφολογική καινοτομία.

Μια επισκόπηση του πεδίου για τον γενικό αναγνώστη δίνει παραδείγματα.

Σχετικές σελίδες

• Εξέλιξη
• Φυσική επιλογή
• Εξελικτική αναπτυξιακή βιολογία