Biologická evolúcia

Pod týmto pojmom rozumieme proces zmeny organizmov v čase, ktorá prebiehala vďaka neustálemu striedaniu generácií v odbobí trvajúcom mnoho miliónov rokov. Vedný odbor, ktorý sa zaoberá evolúciou sa nazýva evolučná biológia.

Myšlienka vzniku a postupnej zmeny živých foriem zamestnávala už filozofov v antickom Grécku, avšak Aristoteles (384-322 p.n.l.) a Platón (427-347 p.n.l.), ktorí najviac ovplyvnili západnú civilizáciu, takúto myšlienku neuznávali.

V 18. storočí Carl von Linné (1707-1778) pripustil, že nové druhy by mohli vznikať krížením existujúcich druhov (čím čiastočne ustúpil zo svojho pôvodného stanoviska, že druhov musí byť toľko, koľko ich bolo stvorených).

Na prelome 18. a 19. storočia si Georges Cuvier (1769-1832), zakladateľ paleontológie, všimol že jednolivé typy fosílií nachádzajúce sa v okolí Paríža sú vždy charakteristické pre tú-ktorú geologickú vrstvu. Vysvetlil si to tak, že v minulosti dochádzalo k opakovaným katastrofám, ktoré potom zmenili zastúpenie živočíšnych druhov. Táto teória sa nazývala teória katakliziem. Na druhej strane geológovia ako James Hutton (1726-1797) a Charles Lyell (1797-1875) prišli s myšlienkou, že Zem nebola formovaná katastrofami, ale pomalými a postupnými procesmi, ktoré museli trvať dlhšie ako 6000 rokov, čo bol vek Zeme stanovený niektorými teológmi.

Jeden z najvýznamnejších ideových predchodcov modernej evolučnej teórie bol francúzsky prírodovedec Jean Baptiste de Lamarck (1744-1829). Lamarck bol zástancom myšlienky, že organizmy môžu počas svojho života získavať nové vlastnosti a charakteristiky, ktoré sa potom prenášajú dedením na ďalšie generácie. Pri zmene prostredia sa menia aj potreby živočíchov, takže sú nútené meniť, prispôsobovať svoje správanie. V priebehu sledu generácií tak dochádza k premene (transmutácii) organizmu na nový druh, lepšie prispôsobený zmenenému prostrediu. Svoje názory publikoval v roku 1809. Teória o dedičnosti získaných vlastností dostala po ňom názov lamarckizmus.

Princípy darwinizmu

Pôvodnú teóriu fylogenetickej evolúcie sformuloval britský prírodovedec Charles Darwin (1731-1802). Podľa neho dostala aj názov darwinizmus. Podnety pre svoju teóriu dostal ako prírodovedec vedeckej expedície okolo sveta na lodi Beagle. S úžasom zisťoval rozmanitosť živých organizmov ako aj to, že na rôznych miestach Zeme žijú rôzne organizmy, aj keď podmienky môžu byť podobné. V roku 1835 výprava dorazila na súostrovie Galapágy, kde Darwin zbieral vzorky rastlín a živočíchov. Po návrate do Londýna si pri spracovávaní materiálu všimol, že má pred sebou trinásť druhov veľmi podobných drobných vtákov, piniek podčeľade Geospizinae, ktoré sa líšili len vo veľkosti, stavbe a tvare zobáka.

Darwin tu skoro presne popisuje princíp evolučného procesu dnes zvaného adaptívna radiácia, ktorý sa považuje za predstupeň vzniku nových druhov. Príklad adaptívnej radiácie na Galapágoch sa dostal do povedomia pod názvom Darwinove pinky. Podobné závery vychádzali aj z pozorovania ostrovných druhov korytnačiek a iných plazov.

Syntézu svojich teórii publikoval Darwin v roku 1859 vo svojej známej knihe O pôvode druhov (celým názvom O pôvode druhov cestou prirodzeného výberu, alebo uchovávanie zvýhodnených rás v boji o život).

Darwinova teória má tri hlavné princípy:

1. Organizmy sa rozmnožujú geometrickým radom, ale len malé percento z nich prežije až do dospelosti.
2. Jedince v populácii sú mierne odlišné (variabilné) a dochádza medzi nimi k neustálej konkurencii, ktorú Darwin nazval "boj o život".
3. Prežitie týchto jedincov nie je náhodné. Dochádza teda k prírodnému výberu, následkom ktorého prežijú a rozmnožujú sa tie jedince, ktoré sú lepšie prispôsobené daným podmienkam prostredia.

Darwin vo svojej práci hovorí aj o pohlavnom výbere. Pohlavný výber je proces, v ktorom si jedince vyberajú sexuálneho partnera. Výber prebieha na základe znakov, ktoré súvisia so zdravím a plodnosťou partnera. Často však vedie ku vzniku znakov, ktoré nemajú adaptívny význam pre svojho nositeľa, dokonca mu môžu byť čiastočne na obtiaž (napr. príliš dlhý farebný chvost je nápadný pre predátora a sťažuje únik), tieto obtiaže sú však kompenzované úspechom v párení (a tým aj plodení potomstva).

Vo veľkochovoch a šľachtiteľstve dochádza k tzv. umelému výberu. Robí ho človek vyberaním takých jedincov do kríženia, aby potomstvo získalo žiadané vlastnosti.

Neodarwinizmus

Darwin nevedel nič o génoch ani genetike. V 30. a 40. rokoch 20. storočia došlo k veľkému zjednoteniu Darwinových teórií s novými poznatkami z genetiky a molekulárnej biológie. Zistilo sa, že zdrojom variability organizmov v populácii sú mutácie, ktoré sú náhodné. Môžu vznikať pod vplyvom chybného prepisu DNA, fyzikálnych podmienok (napr. žiarenie), alebo vplyvom iných organizmov (baktérií a vírusov). Takáto genotypická variabilita (variabilita štruktúry génov) je potom základom variability fenotypickej (variability znakov, ktoré sa navonok prejavujú), ktorá je podrobená prírodnému výberu.

Zaujímavosť: Ľudský genóm obsahuje približne len 1,5% DNA, ktorá priamo nesie informáciu pre syntézu proteínov. Zvyšok pripadá na regulačné oblasti, ale aj tak je vyše 50% DNA, ktorá sa nevyužíva a hromadia sa v nej mutácie (slúži de facto ako "nárazník" pre mutácie, ktoré sa tak zväčša vyhnú dôležitým oblastiam). Zato je ľudská DNA plná nefunkčných sekvencií, ktoré ostali po bývalých infekciách retrovírusmi (vírusy, ktoré na svoje rozmnožovanie využívajú integráciu svojej genetickej informácie do DNA bunky).

Na tomto mieste by som chcel ujasniť a vysvetliť jeden dôležitý fakt o evolúcii, a to že evolúcia nemá cieľ! Vynikajúci britský etológ a evolučný teoretik Richard Dawkins (nar. 1941) vo svojej knihe Slepý hodinár (The blind watchmaker) vysvetľuje tento fakt. Mutácie DNA prebiehajú v prírode neustále určitou rýchlosťou. Ich uchovanie závisí od toho, do akej miery zasiahnu fenotyp jedinca. V konečnej miere prírodný výber založený na selekcii vyberie takých jedincov, ktorí sú najprispôsobivejší daným prírodným podmienkam. Je pravda, že určité udalosti (ako napr. postavenie sa človeka na dve nohy, čím sa mu uvoľnili ruky pre prácu) môžu znamenať významný potenciál, všetko to je založené na určitých zákonitostiach, a je bohapusté rúhanie tvrdiť, že evolúcia je tu preto, aby sa do čela fylogenetického stromu postavil človek ako najdokonalejšia bytosť!

Proces neustáleho vzniku mutácií sa dnes pokladá za hlavnú hybnú silu evolúcie a dostal preto názov molekulárny motor. Zjednotená predstava o molekulárne hybnej sile evolúcie a o procesoch prirodzeného výberu takto vzniknutých variant sa nazýva tiež neodarwinovská syntéza.

Vznik nových druhov

Druh tvoria jedince, ktoré sú schopné sa medzi sebou krížiť. Keďže prírodné podmienky sa menia (v čase aj v priestore), budú aj požiadavky na organizmy vždy odlišné a organizmy musia preto čeliť vždy novým výzvam. Nové druhy vznikajú, ak sú populácie od seba oddelené geografickou, alebo biologickou bariérou (napr. rôzne sexuálne správanie, na ktoré jedince iného druhu nereagujú, rôzny čas kvitnutia a podobne) a preto sa dlhú dobu vyvíjajú odlišne, až kým sa kríženie medzi mini stane nemožným. V prírode sa dajú pozorovať rôzne štádiá tohto procesu. Niekedy aj dosť odlišné organizmy sú krížiteľné a majú plodné potomstvo, naopak inokedy podobné organizmy sú krížiteľné len s problémami (dávajú málo plodné, neplodné, alebo neživotaschopné potomstvo), alebo vôbec nekrížiteľné. Ak sú organizmy nekrížiteľné, ide o rôzne druhy, ale ak sú krížiteľné, môže ísť, ale nemusí o ten istý druh (napríklad kôň a somár). Proces vzniku nových druhov sa cudzím slovom nazýva speciácia (lat. species - druh).

Na základe týchto vedomostí môžeme lepšie charakterizovať druh. Biologický druh tvoria jedince, ktoré sú schopné sa medzi sebou krížiť a dávať životaschopné a plodné potomstvo. Na dodatok možno povedať, že jedince jedného druhu majú rovnaký profil karyotypu (pozri sekciu Genetika).

Dôkazy evolúcie

Najstaršími dôkazmi o evolúcii sú fosílne nálezy (menovite početné "prechodné články"), ktoré študuje paleontológia a výsledky porovnávacej anatómie. Novšie dôkazy poskytuje hlavne molekulárna biológia (porovnávanie sekvencií DNA), ale aj biochémia, fyziológia, ekológia alebo etológia. Fyzika prispela k súčasným poznatkom o evolúcii hlavne metódami datovania fosílnych nálezov na základe rádioaktívneho rozpadu prvkov, geológia zase poznatkami o ukladaní geologických vrsiev, pohybe kontinentov, zmenách klímy, zloženia atmosféry Zeme a podobne.