Jautājumi par dzīvības izcelsmi un tās attīstību zinātniekus ir mulsinājuši kopš seniem laikiem. Cilvēki vienmēr ir centušies pietuvoties šiem noslēpumiem, tādējādi padarot pasauli saprotamāku un paredzamāku. Daudzus gadsimtus dominēja uzskats par Visuma un dzīvības dievišķo sākumu. Evolūcijas teorija salīdzinoši nesen ir iekarojusi goda vietu kā galvenā un visticamākā versija par visas dzīvības attīstību uz mūsu planētas. Tās galvenos noteikumus 19. gadsimta vidū formulēja Čārlzs Darvins. Sekojošais gadsimts deva pasaulei daudz atklājumu ģenētikas un bioloģijas jomā, kas ļāva pierādīt Darvina mācību pamatotību, paplašināt to, apvienot ar jauniem datiem. Tā radās sintētiskā evolūcijas teorija. Viņa absorbēja visas slavenā pētnieka idejas un zinātnisko pētījumu rezultātus dažādās jomās, sākot no ģenētikas līdz ekoloģijai.
No indivīda uz klasi
Bioloģiskā evolūcija ir organismu vēsturiska attīstība, kuras pamatā ir unikāli ģenētiskās informācijas funkcionēšanas procesi.noteikti vides apstākļi.
Visu transformāciju sākotnējais posms, kas galu galā noved pie jaunas sugas rašanās, ir mikroevolūcija. Šādas izmaiņas laika gaitā uzkrājas un beidzas ar jauna augstāka dzīvo būtņu organizācijas līmeņa veidošanos: ģints, ģimenes, šķiras. Supraspecifisku struktūru veidošanos parasti sauc par makroevolūciju.
Līdzīgi procesi
Abi līmeņi būtībā ir vienādi. Gan mikro, gan makro izmaiņu virzītājspēki ir dabiskā atlase, izolācija, iedzimtība, mainīgums. Būtiskā atšķirība starp šiem diviem procesiem ir tā, ka dažādu sugu krustošanās praktiski ir izslēgta. Rezultātā makroevolūcija balstās uz starpsugu atlasi. Lielu ieguldījumu mikroevolūcijā sniedz brīva ģenētiskās informācijas apmaiņa starp vienas sugas indivīdiem.
Zīmju konverģence un diverģence
Galvenie evolūcijas virzieni var izpausties vairākos veidos. Spēcīgs dzīves daudzveidības avots ir iezīmju atšķirības. Tas darbojas gan konkrētas sugas ietvaros, gan augstākos organizācijas līmeņos. Vides apstākļi un dabiskā atlase noved pie vienas grupas sadalīšanas divās vai vairākās, kas atšķiras pēc noteiktām īpašībām. Sugas līmenī atšķirības var būt atgriezeniskas. Šajā gadījumā iegūtās populācijas atkal saplūst vienā. Augstākā līmenī process ir neatgriezenisks.
Cita forma ir filētiskā evolūcija, kas ietver sugas transformāciju, neatdalot indivīdupopulācijas. Katra jaunā grupa ir iepriekšējās pēctecis un nākamās grupas priekštecis.
Zīmju saplūšana jeb “konverģence” arī sniedz būtisku ieguldījumu dzīves daudzveidībā. Nesaistītu organismu grupu attīstības procesā vienādu vides apstākļu ietekmē indivīdos veidojas līdzīgi orgāni. Tiem ir līdzīga struktūra, bet atšķirīga izcelsme un tie veic gandrīz vienādas funkcijas.
Paralēlisms ir ļoti tuvu konverģencei – evolūcijas formai, kad sākotnēji atšķirīgās grupas attīstās līdzīgā veidā vienādu apstākļu ietekmē. Pastāv smalka robeža starp konverģenci un paralēlismu, un bieži vien ir grūti attiecināt noteiktas organismu grupas evolūciju uz vienu vai otru formu.
Bioloģiskais progress
Galvenie evolūcijas virzieni pirmo reizi tika aprakstīti A. N. darbos. Severtsovs. Viņš ierosināja izcelt bioloģiskā progresa jēdzienu. Zinātnieka darbos iezīmēti veidi, kā to sasniegt, kā arī galvenie evolūcijas ceļi un virzieni. Severtsova idejas izstrādāja I. I. Šmalhauzens.
Galvenie organiskās pasaules evolūcijas virzieni, ko identificējuši zinātnieki, ir bioloģiskais progress, regresija un stabilizācija. Pēc nosaukuma ir viegli saprast, kā šie procesi atšķiras viens no otra. Progress noved pie jaunu pazīmju veidošanās, kas palielina organisma pielāgošanās pakāpi videi. Regresija izpaužas kā grupas lieluma un tās daudzveidības samazināšanās, kas galu galā noved pie izzušanas. Stabilizācija ietver iegūto īpašību konsolidāciju un to nodošanu no paaudzes uz otrupaaudze salīdzinoši nemainītos apstākļos.
Šaurākā nozīmē, apzīmējot galvenos organiskās evolūcijas virzienus, tie nozīmē tieši bioloģisko progresu un tā formas.
Ir trīs galvenie veidi, kā sasniegt bioloģisko progresu:
- aroģenēze;
- aloģenēze;
- kataģenēze.
Aroģenēze
Šis process dod iespēju paaugstināt kopējo organizācijas līmeni aromorfozes veidošanās rezultātā. Mēs ierosinām precizēt, ko nozīmē šis jēdziens. Tātad aromorfoze ir evolūcijas virziens, kas noved pie dzīvo organismu kvalitatīvām izmaiņām, ko pavada to sarežģījumi un adaptīvo īpašību palielināšanās. Struktūras izmaiņu rezultātā indivīdu funkcionēšana kļūst intensīvāka, viņi iegūst iespēju izmantot jaunus, iepriekš neizmantotus resursus. Tā rezultātā organismi savā ziņā kļūst brīvi no vides apstākļiem. Augstākā organizācijas līmenī to pielāgojumi lielākoties ir universāli, dodot iespēju attīstīties neatkarīgi no vides apstākļiem.
Labs aromorfozes piemērs ir mugurkaulnieku asinsrites sistēmas pārveidošana: četru kambaru parādīšanās sirdī un divu asinsrites apļu – lielā un mazā – atdalīšanās. Augu evolūcijai raksturīgs ievērojams lēciens uz priekšu putekšņu caurulītes un sēklu veidošanās rezultātā. Aromorfozes izraisa jaunu taksonomisko vienību rašanos: klases, nodaļas, tipi un karaļvalstis.
Aromorfoze, pēc Severcova domām, ir salīdzinoši reta evolucionāraparādība. Tas iezīmē morfofizioloģisko progresu, kas, savukārt, ierosina vispārēju bioloģisko progresu, ko pavada ievērojama adaptīvās zonas paplašināšanās.
Sociālā aromorfoze
Ņemot vērā cilvēces evolūcijas virzienu, daži zinātnieki ievieš jēdzienu "sociālā aromorfoze". Tas apzīmē universālas izmaiņas sociālo organismu un to sistēmu attīstībā, kas izraisa sarežģījumus, lielāku pielāgošanās spēju un sabiedrību savstarpējās ietekmes palielināšanos. Šādas aromorfozes ietver, piemēram, valsts rašanos, poligrāfiju un datortehnoloģiju.
Allogēze
Bioloģiskā progresa gaitā veidojas arī mazāk globāla rakstura izmaiņas. Tie ir aloģenēzes būtība. Šim evolūcijas virzienam (tabula zemāk) ir būtiska atšķirība no aromorfozes. Tas neizraisa organizācijas līmeņa paaugstināšanos. Galvenās aloģenēzes sekas ir idioadaptācija. Patiesībā tās ir privātas pārmaiņas, pateicoties kurām organisms spēj pielāgoties noteiktiem apstākļiem. Šis organiskās pasaules evolūcijas virziens ļauj cieši radniecīgām sugām dzīvot ļoti dažādos ģeogrāfiskos apgabalos.
Izteiksmīgs šāda procesa piemērs ir vilku ģimene. Tās sugas ir sastopamas dažādās klimatiskajās zonās. Katrai no tām ir noteiktas pielāgošanās videi, taču tās organizācijas ziņā nav ievērojami pārākas par citām sugām.
Zinātnieki identificē vairākus idioadaptāciju veidus:
- formā (piemēram, racionalizēts korpussūdensputni);
- pēc krāsas (tas ietver mīmikas, brīdinājuma un aizsargājošas krāsas);
- reproducēšanai;
- pārvietošanai (ūdensputnu membrānas, putnu gaisa maiss);
- pielāgošanās vides apstākļiem.
Atšķirības starp aromorfozi un idioadaptāciju
Daži zinātnieki nepiekrīt Severcovam un neredz pietiekamus iemeslus, lai atšķirtu idioadaptācijas un aromorfozes. Viņi uzskata, ka progresa apjomu var novērtēt tikai pēc tam, kad ir pagājis ievērojams laiks kopš izmaiņu rašanās. Patiesībā ir grūti apzināties, pie kādiem evolūcijas procesiem novedīs jauna kvalitāte vai attīstīta spēja.
Severtsova sekotāji sliecas domāt, ka ar idioadaptāciju jāsaprot ķermeņa formu transformācija, pārmērīga orgānu attīstība vai samazināšanās. Aromorfozes ir būtiskas izmaiņas embriju attīstībā un jaunu struktūru veidošanā.
Katanēze
Bioloģiskā evolūcija var turpināties līdz ar organismu struktūras vienkāršošanu. Katanēze ir vispārēja deģenerācija, process, kas noved pie dzīvo būtņu organizācijas samazināšanās. Šīs evolūcijas līnijas galvenais rezultāts (tālāk ir sniegta tabula, kurā tiek salīdzināti trīs ceļi) ir tā saukto katamorfožu jeb primitīvo zīmju parādīšanās, kas aizstāj zaudētās progresīvās. Piemērs organismiem, kas ir izturējuši vispārējās deģenerācijas stadiju, var būt jebkurš parazīts. Lielākoties viņi zaudē spēju patstāvīgi pārvietoties, viņu nervu sistēma ir ievērojami vienkāršota.un asinsrites sistēmas. Taču parādās dažādi pielāgojumi labākai iekļūšanai saimnieka ķermenī un fiksācijai piemērotos orgānos.
| Aroģenēze | Allogēze | Katanēze | |
| Lielas izmaiņas | aromofoze | idioadaptācija | katamorfoze |
| Virziena būtība |
|
|
|
| Piemēri |
|
|
|
Attiecība
Galvenie evolūcijas virzieni ir savstarpēji saistīti un nemitīgi viens otru aizstāj vēsturiskās attīstības gaitā. Pēc kardinālām pārvērtībām aromorfozes vai deģenerācijas veidā sākas periods, kad jauna organismu grupa sāk stratificēties, to attīstības rezultātā pa atsevišķām dažādu ģeogrāfisko zonu daļām. Evolūcija sākas ar idioadaptāciju. Pēc kāda laika uzkrātās izmaiņas noved pie jauna kvalitatīva lēciena.
Augu evolūcijas virziens
Mūsdienu flora parādījās ne uzreiz. Tāpat kā visi organismi, tas ir nogājis garu ceļu, lai kļūtu. Augu evolūcija ir ietvērusi vairāku svarīgu aromorfozu iegūšanu. Pirmā no tām bija fotosintēzes parādīšanās, kas ļāva primitīviem organismiem izmantot saules gaismas enerģiju. Pamazām morfoloģijas un fotosintēzes īpašību pārveidošanās rezultātā radās aļģes.
Nākamais solis bija zemes attīstība. Veiksmīgai “misijas” pabeigšanai bija nepieciešama vēl viena aromorfoze - audu diferenciācija. Parādījās sūnas un sporu augi. Turpmāka organizācijas sarežģītība ir saistīta ar reprodukcijas procesa un metožu pārveidošanu. Tādas aromorfozes kā olšūna, ziedputekšņu graudi un, visbeidzot, sēklas raksturo ģimnosēklas, kas evolucionāri ir vairāk attīstītas nekā sporas.
Turpmāk augu evolūcijas ceļi un virzieni virzījās uz vēl lielāku pielāgošanos vides apstākļiem, palielinot izturību pret nelabvēlīgiem faktoriem. Pūšļa un dīgļu slāņa parādīšanās rezultātā ziedēšanas vaisegsēkļi, kas šodien ir bioloģiskā progresa stāvoklī.
Dzīvnieku valstība
Eukariotu (eikariotu šūnā ir izveidots kodols) evolūcija ar heterotrofisku uztura veidu (heterotrofi nespēj radīt organisko vielu, izmantojot ķīmij- vai fotosintēzi) pirmajos posmos bija arī audu diferenciācija. Koelenterātiem ir viena no pirmajām nozīmīgajām aromorfozēm dzīvnieku evolūcijā: embrijos veidojas divi slāņi, ekto- un endoderma. Apaļtārpiem un plakanajiem tārpiem struktūra jau kļūst sarežģītāka. Viņiem ir trešais dīgļu slānis, mezoderma. Šī aromorfoze nodrošina turpmāku audu diferenciāciju un orgānu rašanos.
Nākamais posms ir sekundāra ķermeņa dobuma veidošanās un tā tālāka sadalīšana sekcijās. Annelīdiem jau ir parapodijas (primitīvs ekstremitāšu veids), kā arī asinsrites un elpošanas sistēmas. Parapodiju pārvēršanās par salocītām ekstremitātēm un dažas citas izmaiņas izraisīja posmkāju tipa parādīšanos. Jau pēc nolaišanās kukaiņi sāka aktīvi attīstīties embriju membrānu parādīšanās dēļ. Mūsdienās tie ir visvairāk pielāgoti dzīvei uz zemes.
Tādas galvenās aromātiskās morfozes kā notohorda, nervu caurules, vēdera aortas un sirds veidošanās ļāva parādīties Chordata tipam. Pateicoties virknei progresīvu izmaiņu, dzīvo organismu daudzveidība tika papildināta ar zivīm, amniotiem un rāpuļiem. Pēdējais embrionālo membrānu klātbūtnes dēļ pārstāja būt atkarīgs no ūdens un nonāca uz sauszemes.
Tālākevolūcija seko asinsrites sistēmas transformācijas ceļam. Ir siltasiņu dzīvnieki. Pielāgošanās lidojumam padarīja iespējamu putnu parādīšanos. Tādas aromorfozes kā četrkameru sirds un labās aortas arkas izzušana, priekšējo smadzeņu pusložu palielināšanās un garozas attīstība, apmatojuma un piena dziedzeru veidošanās un vairākas citas izmaiņas izraisīja zīdītāji. Starp tiem evolūcijas procesā izcēlās placentas dzīvnieki, un šodien tie atrodas bioloģiskā progresa stāvoklī.
Cilvēku rases evolūcijas virzieni
Jautājums par mūsdienu cilvēku senču izcelsmi un evolūciju vēl nav rūpīgi izpētīts. Pateicoties paleontoloģijas un salīdzinošās ģenētikas atklājumiem, ir mainījušies jau izveidotie priekšstati par mūsu “ciltsrakstu”. Vēl pirms 15 gadiem dominēja uzskats, ka hominīdu evolūcija sekoja lineāram tipam, tas ir, tā sastāvēja no arvien attīstītākām formām, kas secīgi aizstāja viena otru: australopiteks, prasmīgs cilvēks, arhantrops, neandertālietis (paleoantrops), neoantrops. (mūsdienu cilvēks). Cilvēka evolūcijas galvenie virzieni, tāpat kā citu organismu gadījumā, izraisīja jaunu adaptāciju veidošanos, organizācijas līmeņa paaugstināšanos.
Pēdējo 10-15 gadu laikā iegūtie dati tomēr ir ieviesuši nopietnas korekcijas jau izveidotajā attēlā. Jauni atradumi un atjaunināts datējums liecina, ka evolūcija bija sarežģītāka. Izrādījās, ka Homininu apakšdzimta (pieder Hominīdu dzimtai) sastāvēja no gandrīz divreiz vairāk sugu nekātika uzskatīts agrāk. Tās evolūcija nebija lineāra, bet ietvēra vairākas vienlaikus attīstošas līnijas vai zarus, progresīvus un strupceļus. Dažādos laikos kopā pastāvēja trīs vai četras vai vairākas sugas. Šīs daudzveidības sašaurināšanās notika tāpēc, ka evolucionāri vairāk attīstītās grupas tika pārvietotas no citām, mazāk attīstītajām grupām. Piemēram, tagad ir vispāratzīts, ka neandertālieši un mūsdienu cilvēki dzīvoja vienlaikus. Pirmie nebija mūsu senči, bet bija paralēls atzars, ko aizstāja progresīvāki hominīni.
Progresīvas izmaiņas
Galvenās aromorfozes, kas noveda pie apakšdzimtas uzplaukuma, joprojām nav apšaubāmas. Tas ir divkājainība un smadzeņu palielināšanās. Zinātnieki nav vienisprātis par pirmā veidošanās iemesliem. Ilgu laiku tika uzskatīts, ka tas ir piespiedu pasākums, kas nepieciešams atklāto telpu attīstībai. Tomēr jaunākie dati liecina, ka cilvēku senči staigājuši uz divām kājām pat dzīves periodā uz kokiem. Šī spēja viņiem parādījās uzreiz pēc atdalīšanas no šimpanžu līnijas. Saskaņā ar vienu versiju hominīni sākotnēji pārvietojās kā mūsdienu orangutāni, stāvot ar abām kājām uz viena zara un turot rokas uz otra.
Smadzeņu augšana notika vairākos posmos. Vispirms tas sākās ar Homo habilis (parocīgs cilvēks), kurš iemācījās izgatavot vienkāršākos instrumentus. Smadzeņu tilpuma palielināšanās sakrita ar gaļas īpatsvara pieaugumu hominīnu uzturā. Šķiet, ka habilis ir bijuši atkritumu tīrītāji. Nākamo smadzeņu pieaugumu pavadīja arī gaļas pārtikas daudzuma palielināšanās unmūsu senču pārvietošana ārpus vietējā Āfrikas kontinenta. Zinātnieki norāda, ka gaļas īpatsvara palielināšanās uzturā ir saistīta ar nepieciešamību papildināt enerģiju, kas iztērēta palielināto smadzeņu darba uzturēšanai. Jādomā, ka šī procesa nākamais posms sakrita ar uguns attīstību: pagatavotais ēdiens atšķiras ne tikai pēc kvalitātes, bet arī pēc kaloriju satura, turklāt ievērojami samazinās košļāšanai nepieciešamais laiks.
Bioloģiskās pasaules evolūcijas galvenie virzieni, kas darbojas daudzu gadsimtu garumā, veidoja mūsdienu floru un faunu. Procesa virzība uz pielāgošanos mainīgajiem vides apstākļiem ir radījusi milzīgu dzīvības formu daudzveidību. Galvenie evolūcijas virzieni darbojas vienādi visos organizācijas līmeņos, par ko liecina bioloģijas, ekoloģijas un ģenētikas dati.
