Bioloģiskā evolūcija ietver dzīvo organismu dabisku attīstību, ko pavada izmaiņas populāciju ģenētiskajā sastāvā, kā arī adaptīvo īpašību palielināšanās, jaunu sugu rašanās un veco sugu izmiršana. Visi šie faktori laika gaitā maina gan ekosistēmu, gan biosfēru kopumā.
Pamata teorija
Ir vairākas versijas, kas izskaidro mehānismus, uz kuriem balstās evolūcijas process. Lielākā daļa zinātnieku tagad ir apņēmušies ievērot sintētisko evolūcijas teoriju (STE), kuras pamatā ir populācijas ģenētikas un darvinisma saplūšana. Sintētiskā teorija izskaidro attiecības starp ģenētiskajām mutācijām, tas ir, evolūcijas materiālu, un dabisko atlasi (evolūcijas mehānismu). Evolūcijas process šīs teorijas ietvaros ir dažādu gēnu alēļu frekvenču maiņas process sugu populācijās vairāku paaudžu laikā.
Evolūcijas modeļi un likumi
Evolūcija ir neatgriezenisks process. Jebkuram organismam, kurš, uzkrājoties pozitīvajām mutācijām, spēja pielāgoties jauniem apstākļiem, atgriežoties savā iepriekšējā vidē, būs vēlreiz jāiet adaptācijas ceļš. Turklāt nevienu bioloģisko sugu nevar pilnībā noteikt,Čārlzs Darvins rakstīja, ka pat tad, ja biotops kļūs tāds pats kā iepriekš, attīstījušās sugas nespēs atgriezties iepriekšējā stāvoklī. Tas ir, dzīvnieki spēs pielāgoties veco apstākļu atgriešanās laikam, bet ne "vecajos" veidos.
To var viegli redzēt delfīnu gadījumā. Viņu spuru iekšējā struktūra (kopā ar vaļveidīgajiem) saglabā zīdītāju ekstremitāšu iezīmes. Mutācijas atjaunina paaudzes gēnu fondu, tāpēc tās nekad neatkārtojas. Neskatoties uz to, ka delfīni un vaļi ir mainījuši savu dzīvotni un piecu pirkstu ekstremitātes ir mainījušas spuras, tie joprojām ir zīdītāji. Tāpat kā rāpuļi noteiktā posmā attīstījās no abiniekiem, taču pat atgriežoties savā iepriekšējā vidē, tie nespēs radīt abiniekus.
Cits šī evolūcijas noteikuma piemērs: mūžzaļais krūms Ruscus. Uz tā kāta ir spīdīgas, lielas un biezas lapas, kas patiesībā ir modificētas zari. Īstās lapas ir zvīņainas un atrodas šo "stublāju" centrā. Agrā pavasarī no zvīņas sinusa parādās zieds, no kura vēlāk attīstīsies augļi. Miesnieka adata evolūcijas procesā atbrīvojās no lapām, kā rezultātā spēja pielāgoties sausumam, bet pēc tam atkal iekrita ūdens vidē, bet īstas lapotnes vietā parādījās modificēti kāti.
Neviendabīgums
Evolūcijas noteikumi nosaka, ka process ir ļoti neviendabīgs un to nenosaka astronomiskais laiks. Piemēram, ir dzīvnieki, kas pastāvējušinemainīgs simtiem miljonu gadu. Tās ir daivu spuras zivis, tuatara un zobenaste ir dzīvas fosilijas. Bet gadās, ka specifikācija un modifikācijas notiek ļoti ātri. Pēdējo 800 tūkstošu gadu laikā Austrālijā un Filipīnās ir radušās jaunas grauzēju sugas, un Baikāla ezers pēdējo 20 miljonu gadu laikā ir bagātinājies ar 240 vēžu sugām, kas sadalītas 34 jaunās ģintīs. Sugas rašanās vai maiņa nav atkarīga no laika kā tāda, bet to nosaka piemērotības trūkums un paaudžu skaits. Tas ir, jo ātrāk suga vairojas, jo augstāks ir evolūcijas ātrums.
Slēgtas sistēmas
Tādi procesi kā evolūcija, dabiskā atlase un mutācijas var noritēt daudz ātrāk. Tas notiek, ja vides apstākļi ir nestabili. Tomēr dziļos okeānos, alu ūdeņos, salās un citos izolētos apgabalos evolūcija, dabiskā atlase un sugu veidošanās notiek ļoti lēni. Tas izskaidro faktu, ka daivu zivis paliek nemainīgas tik daudzus miljonus gadu.
Izsekot evolūcijas atkarībai no dabiskās atlases ātruma kukaiņiem ir pavisam vienkārši. Pagājušā gadsimta trīsdesmitajos gados indīgas zāles sāka lietot no kaitēkļiem, bet pēc dažiem gadiem parādījās sugas, kas pielāgojās zāļu iedarbībai. Šīs formas ir ieņēmušas dominējošo stāvokli un ātri izplatījušās pa visu planētu.
Daudzu slimību ārstēšanai bieži lietoja spēcīgas antibiotikas - penicilīnu, streptomicīnu, gramicidīnu. Spēkā stājās evolūcijas noteikumi: jau četrdesmitajoszinātnieki ir novērojuši pret šīm zālēm rezistentu mikroorganismu parādīšanos.
Raksti
Ir trīs galvenie evolūcijas virzieni: konverģence, diverģence un paralēlisms. Atšķirības laikā tiek novērota pakāpeniska intraspecifisko raksturu atšķirība, kas galu galā noved pie jaunām indivīdu grupām. Pastiprinoties atšķirībām pārtikas ieguves struktūrā un paņēmienā, grupējumi sāk izklīst uz citām teritorijām. Ja vienu platību aizņem dzīvnieki ar vienādām barības prasībām, tad laika gaitā, kad pārtikas krājumi kļūs mazāki, tiem būs jāpamet teritorija un jāpielāgojas dažādiem apstākļiem. Ja vienā teritorijā ir sugas ar dažādām vajadzībām, konkurence starp tām ir daudz mazāka.
Spilgts piemērs tam, kā notiek novirzīšanās evolūcijas process, ir 7 viena ar otru saistītas briežu sugas: ziemeļbrieži, marāls, aļņi, sika brieži, dambrieži, muskusbrieži un stirnas.
Sugas ar lielu atšķirību pakāpi spēj atstāt lielus pēcnācējus un mazāk konkurēt savā starpā. Nostiprinoties pazīmju diverģencei, populācija tiek sadalīta pasugās, kuras dabiskās atlases dēļ ar laiku var pārvērsties par atsevišķām sugām.
Kopiena
Konverģenci sauc arī par dzīvo sistēmu evolūciju, kā rezultātā nesaistītām sugām ir kopīgas iezīmes. Konverģences piemērs ir ķermeņa formas līdzībadelfīni (zīdītāji), haizivis (zivis) un ihtiozauri (rāpuļi). Tas ir rezultāts pastāvēšanai tajā pašā biotopā un tajos pašos dzīves apstākļos. Kāpjošā agama un hameleons arī nav radniecīgi, taču pēc izskata ļoti līdzīgi. Spārni ir arī konverģences piemērs. Sikspārņiem un putniem tie radušies, mainot priekškājas, bet tauriņam tie ir ķermeņa izaugumi. Konverģence ir ļoti izplatīta planētas sugu daudzveidībā.
Paralēlisms
Šis termins cēlies no grieķu vārda "parallelos", kas nozīmē "staigāt blakus", un šis tulkojums labi izskaidro tā nozīmi. Paralēlisms ir līdzīgu strukturālo pazīmju neatkarīgas iegūšanas process starp cieši saistītām ģenētiskajām grupām, kas rodas no kopīgiem senčiem mantotu pazīmju klātbūtnes dēļ. Šis evolūcijas veids dabā ir plaši izplatīts. Piemērs tam ir pleznu parādīšanās kā pielāgojumi ūdens videi, kas valzirgiem, ausainajiem roņiem un īstajiem roņiem veidojās paralēli. Arī starp daudziem spārnotiem kukaiņiem bija vērojama priekšspārnu pāreja uz elytru. Zivju daivu spurainajām zivīm ir abinieku pazīmes, un zvērzobainajām ķirzakām ir zīdītāju pazīmes. Paralelisma klātbūtne liecina ne tikai par sugu izcelsmes vienotību, bet arī līdzīgiem eksistences apstākļiem.
