Otázky pôvodu života a jeho vývoja mätú vedcov už od staroveku. Ľudia sa vždy snažili dostať bližšie k týmto záhadám, a tak urobiť svet zrozumiteľnejším a predvídateľnejším. Po mnoho storočí dominoval pohľad na božský začiatok vesmíru a života. Evolučná teória získala čestné miesto ako hlavná a najpravdepodobnejšia verzia vývoja všetkého života na našej planéte pomerne nedávno. Jeho hlavné ustanovenia sformuloval Charles Darwin v polovici 19. storočia. Storočie, ktoré nasledovalo, dalo svetu množstvo objavov v oblasti genetiky a biológie, ktoré umožnili dokázať platnosť Darwinovho učenia, rozšíriť ho, spojiť s novými údajmi. Takto sa objavila syntetická evolučná teória. Absorbovala všetky myšlienky slávneho výskumníka a výsledky vedeckého výskumu v rôznych oblastiach od genetiky po ekológiu.
Od jednotlivca do triedy
Biologická evolúcia je historický vývoj organizmov založený na jedinečných procesoch fungovania genetickej informácie vurčité podmienky prostredia.
Počiatočným štádiom všetkých transformácií, ktoré nakoniec vedú k vzniku nového druhu, je mikroevolúcia. Takéto zmeny sa časom akumulujú a končia vytvorením novej vyššej úrovne organizácie živých bytostí: rodu, rodiny, triedy. Tvorba nadšpecifických štruktúr sa bežne nazýva makroevolúcia.
Podobné procesy
Obe úrovne sú v podstate rovnaké. Hnacími silami mikro aj makro zmien je prirodzený výber, izolácia, dedičnosť, variabilita. Podstatný rozdiel medzi týmito dvoma procesmi je v tom, že kríženie medzi rôznymi druhmi je prakticky vylúčené. Výsledkom je, že makroevolúcia je založená na medzidruhovom výbere. Obrovský príspevok k mikroevolúcii predstavuje voľná výmena genetických informácií medzi jednotlivcami rovnakého druhu.
Konvergencia a divergencia znakov
Hlavné línie evolúcie môžu mať niekoľko podôb. Silným zdrojom rozmanitosti v živote je rozdielnosť vlastností. Pôsobí tak v rámci určitého druhu, ako aj na vyšších úrovniach organizácie. Podmienky prostredia a prirodzený výber vedú k rozdeleniu jednej skupiny na dve alebo viac, ktoré sa líšia v určitých charakteristikách. Na úrovni druhov môže byť divergencia reverzibilná. V tomto prípade sa výsledné populácie opäť spoja do jednej. Na vyšších úrovniach je proces nezvratný.
Ďalšou formou je fyletická evolúcia, ktorá zahŕňa premenu druhu bez oddelenia jednotlivcapopulácií. Každá nová skupina je potomkom predchádzajúcej skupiny a predkom ďalšej.
Konvergencia alebo „konvergencia“znamení tiež významne prispieva k rozmanitosti života. V procese vývoja nepríbuzných skupín organizmov pod vplyvom rovnakých podmienok prostredia sa u jednotlivcov vytvárajú podobné orgány. Majú podobnú štruktúru, ale odlišný pôvod a vykonávajú takmer rovnaké funkcie.
Paralelizmus je veľmi blízky konvergencii – forme evolúcie, keď sa pôvodne divergentné skupiny vyvíjajú podobným spôsobom pod vplyvom rovnakých podmienok. Medzi konvergenciou a paralelizmom je tenká línia a často je ťažké pripísať evolúciu určitej skupiny organizmov tej či onej forme.
Biologický pokrok
Hlavné smery evolúcie boli prvýkrát opísané v prácach A. N. Severcov. Navrhol zdôrazniť koncept biologického pokroku. Diela vedca načrtávajú spôsoby, ako to dosiahnuť, ako aj hlavné spôsoby a smery evolúcie. Severtsovove myšlienky rozvinul I. I. Schmalhausen.
Hlavnými smermi evolúcie organického sveta, ktoré vedci identifikovali, sú biologický pokrok, regresia a stabilizácia. Podľa názvu je ľahké pochopiť, ako sa tieto procesy navzájom líšia. Pokrok vedie k vytváraniu nových vlastností, ktoré zvyšujú stupeň adaptácie organizmu na prostredie. Regresia sa prejavuje zmenšením veľkosti skupiny a jej diverzity, čo nakoniec vedie k vyhynutiu. Stabilizácia znamená upevnenie získaných vlastností a ich prenos z generácie na generáciugenerácie za relatívne nezmenených podmienok.
V užšom zmysle, označujúce hlavné smery organickej evolúcie, znamenajú práve biologický pokrok a jeho formy.
Existujú tri hlavné spôsoby, ako dosiahnuť biologický pokrok:
- arogenéza;
- alogenéza;
- katagenéza.
Arogenéza
Tento proces umožňuje zvýšiť celkovú úroveň organizácie v dôsledku vzniku aromorfózy. Navrhujeme objasniť, čo znamená tento pojem. Aromorfóza je teda smer evolúcie, ktorý vedie ku kvalitatívnej zmene v živých organizmoch, sprevádzanej ich komplikáciou a zvýšením adaptačných vlastností. V dôsledku zmeny štruktúry sa fungovanie jednotlivcov zintenzívni, dostávajú možnosť využívať nové, doteraz nevyužité zdroje. V dôsledku toho sa organizmy stávajú v určitom zmysle bez podmienok prostredia. Na vyššej úrovni organizácie sú ich úpravy do značnej miery univerzálne, čo umožňuje rozvíjať sa bez ohľadu na podmienky prostredia.
Dobrým príkladom aromorfózy je premena obehového systému stavovcov: objavenie sa štyroch komôr v srdci a oddelenie dvoch kruhov krvného obehu – veľkého a malého. Evolúcia rastlín sa vyznačuje výrazným skokom vpred v dôsledku vytvorenia peľovej trubice a semena. Aromorfózy vedú k vzniku nových taxonomických jednotiek: tried, oddelení, typov a kráľovstiev.
Aromorfóza je podľa Severtsova pomerne zriedkavý evolučný javfenomén. Označuje morfofyziologický pokrok, ktorý zasa iniciuje všeobecný biologický pokrok, sprevádzaný výrazným rozšírením adaptačnej zóny.
Sociálna aromorfóza
Vzhľadom na smer evolúcie ľudskej rasy niektorí vedci zavádzajú pojem „sociálna aromorfóza“. Označuje univerzálne zmeny vo vývoji spoločenských organizmov a ich systémov, vedúce ku komplikáciám, väčšej adaptabilite a zvyšovaniu vzájomného ovplyvňovania spoločností. Medzi takéto aromorfózy patrí napríklad vznik štátu, tlač a výpočtová technika.
Alogenéza
V priebehu biologického pokroku sa formujú aj zmeny menej globálneho charakteru. Sú podstatou alogenézy. Tento smer evolúcie (tabuľka nižšie) má významný rozdiel od aromorfózy. Nevedie to k zvýšeniu úrovne organizácie. Hlavným dôsledkom alogenézy je idioadaptácia. V skutočnosti ide o súkromnú zmenu, vďaka ktorej sa telo dokáže prispôsobiť určitým podmienkam. Tento smer evolúcie organického sveta umožňuje blízko príbuzným druhom žiť vo veľmi odlišných geografických oblastiach.
Výrazným príkladom takéhoto procesu je rodina vlkov. Jeho druhy sa nachádzajú v rôznych klimatických zónach. Každý z nich má určitý súbor prispôsobení svojmu prostrediu, pričom z hľadiska organizácie nie je výrazne lepší ako ktorýkoľvek iný druh.
Vedci identifikujú niekoľko typov idioadaptácií:
- v tvare (napríklad aerodynamické telovodné vtáctvo);
- podľa farby (to zahŕňa mimikry, varovné a ochranné sfarbenie);
- na reprodukciu;
- na pohyb (blany vodného vtáctva, vzduchový vak vtákov);
- prispôsobenie sa podmienkam prostredia.
Rozdiely medzi aromorfózou a idioadaptáciou
Niektorí vedci nesúhlasia so Severtsovom a nevidia dostatočné dôvody na rozlišovanie medzi idioadaptáciami a aromorfózami. Veria, že rozsah pokroku možno posúdiť až po uplynutí značného času od zmeny. V skutočnosti je ťažké si uvedomiť, k akým evolučným procesom povedie nová kvalita alebo vyvinutá schopnosť.
Severtsovovi prívrženci sa prikláňajú k názoru, že idioadaptáciu treba chápať ako premenu tvaru tela, nadmerný vývin alebo zmenšenie orgánov. Aromorfózy sú významné zmeny v embryonálnom vývoji a tvorbe nových štruktúr.
Katagenéza
Biologická evolúcia môže pokračovať so zjednodušením štruktúry organizmov. Katagenéza je všeobecná degenerácia, proces vedúci k zníženiu organizácie živých bytostí. Hlavným výsledkom tejto línie evolúcie (tabuľka porovnávajúca tri cesty je uvedená nižšie) je objavenie sa takzvaných katamorfóz alebo primitívnych znakov, ktoré nahrádzajú stratené progresívne. Príkladom organizmov, ktoré prešli štádiom všeobecnej degenerácie, môže byť akýkoľvek parazit. Z veľkej časti strácajú schopnosť samostatného pohybu, ich nervový systém je značne zjednodušený.a obehové systémy. Objavujú sa však rôzne úpravy pre lepší prienik do tela hostiteľa a fixáciu na vhodné orgány.
| Arogenéza | Alogenéza | Katagenéza | |
| Hlavná zmena | aromorphosis | idioadaptation | catamorphosis |
| Podstata smeru |
|
|
|
| Príklady |
|
|
|
Pomer
Hlavné smery evolúcie sú vzájomne prepojené a v priebehu historického vývoja sa neustále nahrádzajú. Po kardinálnych premenách v podobe aromorfózy alebo degenerácie nastáva obdobie, kedy sa začína stratifikovať nová skupina organizmov v dôsledku vývoja jej jednotlivých častí rôznych geografických pásiem. Evolúcia začína idioadaptáciou. Po chvíli nahromadené zmeny vedú k novému kvalitatívnemu skoku.
Smer vývoja rastlín
Moderná flóra sa neobjavila okamžite. Ako všetky organizmy, aj ona prešla dlhou cestou, ako sa stať. Evolúcia rastlín zahŕňala získanie niekoľkých dôležitých aromorfóz. Prvým z nich bol nástup fotosyntézy, ktorá umožnila primitívnym organizmom využívať energiu slnečného žiarenia. Postupne v dôsledku premien morfológie a fotosyntetických vlastností vznikli riasy.
Ďalším krokom bol rozvoj pôdy. Na úspešné dokončenie „misie“bola potrebná ešte jedna aromorfóza - diferenciácia tkanív. Objavili sa machy a výtrusné rastliny. Ďalšia komplikácia organizácie je spojená s transformáciou procesu a metód reprodukcie. Takéto aromorfózy ako vajíčko, peľové zrná a napokon semeno charakterizujú nahosemenné rastliny, ktoré sú evolučne vyvinutejšie ako spóry.
Ďalej sa cesty a smery evolúcie rastlín posunuli smerom k ešte väčšej adaptácii na podmienky prostredia, čím sa zvýšila odolnosť voči nepriaznivým faktorom. V dôsledku objavenia sa piestika a zárodočnej vrstvy, kvitnutia respkrytosemenné rastliny, ktoré sú dnes v stave biologického pokroku.
Ríša zvierat
Evolúcia eukaryotov (eukaryotická bunka obsahuje vytvorené jadro) s heterotrofným typom výživy (heterotrofy nie sú schopné vytvárať organickú hmotu pomocou chemo- alebo fotosyntézy) bola v prvých štádiách sprevádzaná aj diferenciáciou tkanív. Koelenteráty majú jednu z prvých významných aromorfóz v evolúcii živočíchov: v embryách sa vytvárajú dve vrstvy, ekto- a endoderm. U škrkaviek a plochých červov sa už štruktúra stáva zložitejšou. Majú tretiu zárodočnú vrstvu, mezoderm. Táto aromorfóza umožňuje ďalšiu diferenciáciu tkanív a vznik orgánov.
Ďalšou fázou je vytvorenie sekundárnej telovej dutiny a jej ďalšie delenie na sekcie. Krúžkovce už majú parapódia (primitívny typ končatín), ako aj obehový a dýchací systém. Premena parapódií na kĺbové končatiny a niektoré ďalšie zmeny spôsobili vznik typu článkonožcov. Už po pristátí sa hmyz začal aktívne rozvíjať v dôsledku objavenia sa embryonálnych membrán. Dnes sú najviac prispôsobené životu na Zemi.
Takéto veľké aromorfózy ako tvorba notochordu, neurálnej trubice, brušnej aorty a srdca umožnili vznik typu Chordata. Vďaka sérii progresívnych zmien sa rozmanitosť živých organizmov doplnila o ryby, amnioty a plazy. Ten druhý kvôli prítomnosti embryonálnych membrán prestal byť závislý od vody a prišiel na súš.
Ďalejevolúcia sleduje cestu transformácie obehového systému. Existujú teplokrvné živočíchy. Adaptácie na let umožnili výskyt vtákov. Takéto aromorfózy ako štvorkomorové srdce a zmiznutie pravého aortálneho oblúka, zväčšenie hemisfér predného mozgu a vývoj kôry, tvorba plášťa a mliečnych žliaz a množstvo ďalších zmien viedli k vzniku cicavcov. Spomedzi nich v procese evolúcie vynikali placentárne živočíchy, ktoré sú dnes v stave biologického pokroku.
Smery evolúcie ľudskej rasy
Otázka pôvodu a vývoja predkov moderných ľudí ešte nebola dôkladne preskúmaná. Vďaka objavom paleontológie a komparatívnej genetiky sa zmenili už ustálené predstavy o našom „rodokmeni“. Ešte pred 15 rokmi prevládal názor, že evolúcia hominidov sledovala lineárny typ, to znamená, že pozostávala z postupne sa nahrádzajúcich postupne vyvinutejších foriem: Australopithecus, zručný človek, archantrop, neandertálsky človek (paleoantrop), neoantrop (moderný človek). Hlavné smery evolúcie človeka, podobne ako v prípade iných organizmov, viedli k formovaniu nových adaptácií, zvýšeniu úrovne organizácie.
Údaje získané za posledných 10 – 15 rokov však značne upravili už vytvorený obraz. Nové nálezy a aktualizované datovanie naznačujú, že evolúcia bola zložitejšia. Ukázalo sa, že podčeľaď Hominina (patrí do čeľade hominidov) obsahuje takmer dvakrát toľko druhov akosa zvažovalo skôr. Jeho vývoj nebol lineárny, ale obsahoval niekoľko súčasne sa rozvíjajúcich línií alebo vetiev, progresívnych a slepých uličiek. V rôznych časoch spolu koexistovali tri alebo štyri alebo viac druhov. K zúženiu tejto diverzity došlo v dôsledku vysídľovania evolučne vyvinutejšími skupinami iných, menej rozvinutých. V súčasnosti sa napríklad všeobecne uznáva, že neandertálci a moderní ľudia žili v rovnakom čase. Tí prví neboli našimi predkami, ale boli paralelnou vetvou, ktorú nahradili pokročilejší hominíni.
Postupné zmeny
Hlavné aromorfózy, ktoré viedli k prosperite podrodiny, zostávajú nepochybné. Ide o bipedalizmus a nárast mozgu. Vedci nesúhlasia s dôvodmi vzniku prvého. Dlho sa verilo, že ide o nútené opatrenie potrebné na rozvoj otvorených priestorov. Najnovšie údaje však naznačujú, že predkovia ľudí chodili po dvoch nohách aj v období života na stromoch. Táto schopnosť sa u nich objavila hneď po oddelení od šimpanzej línie. Podľa jednej verzie sa hominini pôvodne pohybovali ako novodobí orangutani, stáli oboma nohami na jednej vetve a držali sa za ruky na druhej.
Rast mozgu prebiehal v niekoľkých fázach. Najprv to začalo Homo habilis (šikovný muž), ktorý sa naučil vyrábať najjednoduchšie nástroje. Nárast objemu mozgu sa zhodoval so zvýšením podielu mäsa v strave hominínov. Zdá sa, že Habilis boli mrchožrúti. Ďalšie zvýšenie mozgu bolo sprevádzané aj zvýšením množstva mäsitých potravín apresídlenie našich predkov mimo pôvodného afrického kontinentu. Vedci naznačujú, že zvýšenie podielu mäsa v strave súvisí s potrebou doplniť energiu vynaloženú na udržanie práce zväčšeného mozgu. Ďalšia fáza tohto procesu sa pravdepodobne zhoduje s rozvojom ohňa: varené jedlo sa líši nielen kvalitou, ale aj obsahom kalórií, navyše sa výrazne skráti čas potrebný na žuvanie.
Hlavné smery evolúcie organického sveta, pôsobiace počas mnohých storočí, vytvorili modernú flóru a faunu. Posun procesu smerom k prispôsobeniu sa meniacim sa podmienkam prostredia viedol k obrovskému množstvu rôznych foriem života. Hlavné smery evolúcie fungujú rovnakým spôsobom na všetkých úrovniach organizácie, o čom svedčia údaje z biológie, ekológie a genetiky.
