Moderná evolučná syntéza

Moderná evolučná syntéza je o evolúcii. Vysvetľuje, ako objavy Gregora Mendela zapadajú do teórie Charlesa Darwina o evolúcii prostredníctvom prirodzeného výberu. Mendel zistil, ako dedíme svoje gény.

Medzi kľúčových biológov, ktorí prispeli k syntéze, patrili: Haldane, Sewall Wright, G. G. Simpson, E. B. Ford, Bernhard Rensch a G. Ledyard Stebbins.

Teória

Moderná syntéza aktualizovala Darwinovu myšlienku. Preklenula priepasť medzi rôznymi typmi biológov: genetikmi, prírodovedcami a paleontológmi.

Uvádza sa v ňom, že:

Evolúciu možno vysvetliť tým, čo vieme o genetike, a tým, čo vidíme u zvierat a rastlín žijúcich vo voľnej prírode.
Rozmanitosť génov (alel) v prírodných populáciách je kľúčovým faktorom evolúcie.
Hlavným mechanizmom zmien je prirodzený výber. Aj veľmi malá výhoda môže byť dôležitá a pokračovať generáciu za generáciou. Boj o existenciu živočíchov a rastlín v prírode spôsobuje prírodný výber. Len tí, ktorí prežijú a rozmnožia sa, odovzdávajú svoje gény ďalšej generácii.
Zistili sme, že sila prirodzeného výberu v prírode bola väčšia, ako očakával aj Darwin.
Evolúcia je postupná: dochádza k prirodzenému výberu a zhromažďujú sa malé genetické zmeny. Druhy sa z jednej generácie na druhú menia len málo. Veľké zmeny sa z času na čas vyskytnú, ale sú veľmi zriedkavé. Genetický drift je zvyčajne menej dôležitý ako prirodzený výber. Môže byť dôležitý v malých populáciách.
V paleontológii sa snažíme pochopiť zmeny vo fosíliách v priebehu času. Myslíme si, že tie isté faktory, ktoré pôsobia dnes, pôsobili aj v minulosti.
So zmenou okolností sa môže rýchlosť evolúcie zrýchliť alebo spomaliť, ale príčiny sú rovnaké.

O tom, že po rozdelení populácií vznikajú nové druhy, sa veľa diskutuje. Geografická izolácia často vedie k vzniku druhov. V prípade rastlín musí byť polyploidia zahrnutá do každého pohľadu na speciáciu.

"Evolúcia spočíva najmä v zmenách frekvencií alel medzi jednotlivými generáciami".

To ukazuje, ako niektorí biológovia vnímajú syntézu.

Takmer všetky aspekty syntézy boli niekedy s rôznym úspechom spochybnené. Niet však pochýb o tom, že syntéza bola veľkým medzníkom v evolučnej biológii. Odstránila mnohé nejasnosti a bola priamo zodpovedná za stimuláciu veľkého množstva výskumov po druhej svetovej vojne.

Po syntéze

Od tejto syntézy sa objavilo niekoľko objavov vo vedách o Zemi a v biológii. Tu sú uvedené niektoré z týchto tém, ktoré sú relevantné pre evolučnú syntézu a ktoré sa zdajú byť pevne podložené.

Pochopenie histórie Zeme

Zem je javisko, na ktorom sa odohráva evolučná hra. Darwin študoval evolúciu v kontexte geológie Charlesa Lyella, ale dnes poznáme viac historickú geológiu.

Vek Zeme sa zvýšil. Teraz sa odhaduje na 4,56 miliardy rokov, čo je približne tretina veku vesmíru. Fanerozoikum zaberá len poslednú 1/9 tohto času.

Myšlienka Alfreda Wegenera o kontinentálnom drifte bola prijatá okolo roku 1960. Kľúčovým princípom tektoniky dosiek je, že litosféra existuje ako samostatné a odlišné tektonické dosky. Tieto dosky sa pomaly pohybujú po základnej astenosfére. Tento objav spája javy, ako sú vulkány, zemetrasenia, orogenéza, a poskytuje údaje pre mnohé paleogeografické otázky. Jedna z hlavných otázok je stále nejasná: kedy sa začala tektonika dosiek?

Naše chápanie vývoja zemskej atmosféry sa posunulo dopredu. K zámene kyslíka za oxid uhličitý v atmosfére došlo v proterozoiku. Pravdepodobne ju spôsobili sinice, ktorých kolónie skameneli ako stromatolity. Táto veľká okysličovacia udalosť viedla k evolúcii aeróbnych organizmov. Viedla aj k prvej veľkej dobe ľadovej.

Geológovia našli a skúmali fosílie mikrobiálneho života. Tieto horniny boli datované do obdobia pred približne 3,465 miliardy rokov. Walcott bol prvým geológom, ktorý identifikoval predkambrické fosílne baktérie na základe mikroskopického skúmania tenkých plátkov hornín. Taktiež sa domnieval, že stromatolity sú organického pôvodu. Jeho myšlienky neboli v tom čase prijaté, ale dnes ich možno oceniť ako veľké objavy.

Informácie o paleoklíme sú čoraz dostupnejšie a využívajú sa v paleontológii. Jeden príklad: v proterozoiku sa vyskytli rozsiahle doby ľadové po veľkom znížení obsahu CO₂ v atmosfére. Tieto doby ľadové boli nesmierne dlhé a viedli k úpadku mikroflóry. Pozri tiež obdobie kryogénu a snehová guľa na Zemi.

Katastrofizmus a masové vymieranie. Došlo k čiastočnej reintegrácii katastrofizmu a význam masových vymieraní vo veľkoplošnej evolúcii je teraz zrejmý. Vymieranie narúša vzťahy medzi mnohými formami života a môže odstrániť dominantné formy a uvoľniť tok adaptívnej radiácie medzi skupinami, ktoré zostali. Medzi príčiny patria dopady meteoritov (prechod K-T; vymieranie na konci ordoviku); záplavové bazaltové provincie (Dekanské pasce na prechode K/T; Sibírske pasce na prechode P-T) a iné menej dramatické procesy.

Záver: Naše súčasné poznatky o histórii Zeme jednoznačne naznačujú, že makroevolúciu a megaevolúciu ovplyvnili geofyzikálne udalosti veľkého rozsahu. Tieto pojmy sa vzťahujú na evolúciu nad úrovňou druhov, vrátane takých udalostí, ako je masové vymieranie, adaptívna radiácia a hlavné prechody v evolúcii.

Fosílne objavy

Od konca 20. storočia vedci uskutočňovali vykopávky v častiach sveta, ktoré predtým takmer nikto neskúmal. Takisto sa nanovo docenili skameneliny objavené v 19. storočí, ktoré však v tom čase neboli docenené. Uskutočnilo sa mnoho výnimočných objavov a niektoré z nich majú vplyv na evolučnú teóriu.

Objav bioty z Jeholu: dinosaury a rané vtáky zo spodnej kriedy Liaoningu v severovýchodnej Číne. To dokazuje, že vtáky sa skutočne vyvinuli z coelurosaurských teropodných dinosaurov.
Štúdie o kmeňových tetrapodoch z vrchného devónu.
Rané štádiá evolúcie veľrýb.
Vývoj platesovitých rýb (pleuronectiformes), ako sú platesa, soley, kambala a halibut. Ich mláďatá sú dokonale symetrické, ale hlava sa počas metamorfózy premodeluje. Jedno oko sa presunie na druhú stranu, blízko k druhému oku. Niektoré druhy majú obe oči na ľavej strane (kambala), niektoré na pravej (halibut, soley); všetky doteraz žijúce a fosílne platesy majú "očnú" a "slepú" stranu. Darwin predpovedal postupnú migráciu oka v priebehu evolúcie, ktorá odrážala metamorfózu živých foriem.
Nedávne skúmanie dvoch fosílnych druhov z eocénu ukazuje, že "zostavovanie telesného plánu platesy prebiehalo postupne, krok za krokom". Medzistupne boli plne životaschopné: tieto formy sa pohybovali v dvoch geologických etapách a nachádzajú sa na lokalitách, z ktorých pochádzajú aj ploštíc s úplnou lebečnou asymetriou. Vývoj ploskavcov spadá priamo do evolučnej syntézy.

Evo-devo

Dôležité práce v oblasti genetiky viedli k novému prístupu k vývoju zvierat. Táto oblasť sa nazýva evolučná vývojová biológia alebo skrátene evo-devo.

Existuje jasný dôkaz, že väčšina vývoja je úzko riadená špeciálnymi genetickými systémami, ktoré zahŕňajú hox gény. Vo svojej prednáške o Nobelovej cene E. B. Lewis povedal: "Porovnanie [riadiacich komplexov] v celej živočíšnej ríši by malo napokon poskytnúť obraz o tom, ako sa organizmy, ako aj [riadiace gény] vyvíjali.

V roku 2000 bola evo-devo venovaná špeciálna sekcia časopisu Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) a celé číslo časopisu Journal of Experimental Zoology Part B: Molecular and Developmental Evolution z roku 2005 bolo venované kľúčovým témam evo-devo, ktorými sú evolučné inovácie a morfologické novinky.

Prehľad tejto oblasti pre bežného čitateľa uvádza príklady.