Biologická evolúcia predpokladá prirodzený vývoj živých organizmov, ktorý je sprevádzaný zmenami v genetickom zložení populácií, ako aj nárastom adaptačných vlastností, vznikom nových druhov a vymieraním starých. Všetky tieto faktory časom menia ekosystém aj biosféru ako celok.
Základná teória
Existuje niekoľko verzií vysvetľujúcich mechanizmy, na ktorých je postavený evolučný proces. Väčšina vedcov je teraz oddaná syntetickej teórii evolúcie (STE), založenej na fúzii populačnej genetiky a darwinizmu. Syntetická teória vysvetľuje vzťah medzi genetickými mutáciami, teda materiálom evolúcie, a prirodzeným výberom (mechanizmus evolúcie). Evolučný proces v rámci tejto teórie je proces zmeny frekvencií alel rôznych génov v populáciách druhov v priebehu niekoľkých generácií.
Vzorce a pravidlá evolúcie
Evolúcia je nezvratný proces. Každý organizmus, ktorý sa nahromadením pozitívnych mutácií dokázal adaptovať na nové podmienky pri návrate do predchádzajúceho prostredia, bude musieť prejsť cestou adaptácie znova. Okrem toho nie je možné úplne založiť žiadny biologický druh,Charles Darwin napísal, že aj keď sa biotop stane rovnakým ako predtým, vyvinuté druhy sa nebudú môcť vrátiť do svojho pôvodného stavu. To znamená, že zvieratá sa budú môcť prispôsobiť návratu starých podmienok, ale nie „starým“spôsobom.
To možno ľahko vidieť na prípade delfínov. Vnútorná stavba ich plutiev (spolu s veľrybami) si zachováva črty končatín cicavcov. Mutácie aktualizujú genofond generácie, takže sa nikdy neopakujú. Napriek tomu, že delfíny a veľryby zmenili svoje prostredie a päťprsté končatiny sa zmenili na plutvy, stále sú to cicavce. Rovnako ako plazy sa v určitom štádiu vyvinuli z obojživelníkov, no ani po návrate do predchádzajúceho prostredia z nich nebudú môcť vzniknúť obojživelníky.
Ďalší príklad tohto evolučného pravidla: vždyzelený ker Ruscus. Na jeho stonke sú lesklé, veľké a hrubé listy, čo sú vlastne upravené konáre. Pravé listy sú šupinaté a nachádzajú sa v strede týchto „stoniek“. Na začiatku jari sa zo sínusu váhy objaví kvet, z ktorého sa neskôr vyvinie ovocie. Mäsiarska ihla sa v procese evolúcie zbavila listov, v dôsledku čoho sa dokázala adaptovať na sucho, no potom opäť spadla do vodného prostredia, no namiesto skutočného lístia sa objavili upravené stonky.
Heterogenita
Pravidlá evolúcie uvádzajú, že proces je veľmi heterogénny a nie je určený astronomickým časom. Napríklad existujú zvieratá, ktoré existovali vnezmenené stovky miliónov rokov. Ide o laločnaté ryby, tuatara a šabľový chvost sú živé fosílie. Stáva sa však, že k speciácii a modifikácii dôjde veľmi rýchlo. Za posledných 800 tisíc rokov sa v Austrálii a na Filipínach objavili nové druhy hlodavcov a jazero Bajkal sa za posledných 20 miliónov rokov obohatilo o 240 druhov rakov, ktoré sú rozdelené do 34 nových rodov. Vznik alebo zmena druhu nezávisí od času ako takého, ale závisí od nedostatočnej zdatnosti a počtu generácií. To znamená, že čím rýchlejšie sa druh reprodukuje, tým vyššia je rýchlosť evolúcie.
Uzavreté systémy
Procesy ako evolúcia, prirodzený výber a mutácie môžu prebiehať oveľa rýchlejšie. Stáva sa to vtedy, keď sú podmienky prostredia nestabilné. V hlbokých oceánoch, jaskynných vodách, ostrovoch a iných izolovaných oblastiach je však evolúcia, prirodzený výber a speciácia veľmi pomalé. To vysvetľuje skutočnosť, že laločnaté ryby zostávajú nezmenené počas toľkých miliónov rokov.
Sledovanie závislosti evolúcie na rýchlosti prirodzeného výberu je na hmyze celkom jednoduché. V tridsiatych rokoch minulého storočia sa zo škodcov začali používať jedovaté drogy, no po niekoľkých rokoch sa objavili druhy, ktoré sa pôsobeniu drogy prispôsobili. Tieto formy zaujali dominantné postavenie a rýchlo sa rozšírili po celej planéte.
Na liečbu mnohých chorôb sa často používali silné antibiotiká – penicilín, streptomycín, gramicidín. Pravidlá evolúcie vstúpili do platnosti: už v štyridsiatych rokochvedci zaznamenali objavenie sa mikroorganizmov odolných voči týmto liekom.
Vzory
Existujú tri hlavné smery evolúcie: konvergencia, divergencia a paralelizmus. Pri divergencii sa pozoruje postupná divergencia vnútrodruhových znakov, ktorá nakoniec vedie k novým zoskupeniam jedincov. Keď sa rozdiely v štruktúre a spôsobe získavania potravy stávajú výraznejšími, zoskupenia sa začínajú rozchádzať na iné územia. Ak je jedna oblasť obsadená zvieratami s rovnakými požiadavkami na potravu, potom časom, keď sa ponuka potravy zmenšuje, budú musieť oblasť opustiť a prispôsobiť sa iným podmienkam. Ak na tom istom území existujú druhy s rôznymi potrebami, konkurencia medzi nimi je oveľa menšia.
Názorným príkladom toho, ako dochádza k evolučnému procesu divergencie, je 7 navzájom príbuzných druhov jeleňov: sú to sob, maral, los, jeleň sika, daniel, pižmoň a srnec.
Druhy s vysokým stupňom divergencie majú schopnosť zanechať veľké potomstvo a menej medzi sebou súťažiť. Keď sa divergencia znakov posilní, populácia sa rozdelí na poddruhy, ktoré sa v dôsledku prirodzeného výberu môžu časom zmeniť na samostatné druhy.
Komunita
Konvergencia sa nazýva aj evolúcia živých systémov, v dôsledku ktorej majú nepríbuzné druhy spoločné črty. Príkladom konvergencie je podobnosť tvaru tela vdelfíny (cicavce), žraloky (ryby) a ichtyosaury (plazy). Je to výsledok existencie v rovnakom prostredí a rovnakých životných podmienkach. Agama popínavá a chameleón sú tiež nepríbuzné, no vzhľadovo veľmi podobné. Krídla sú tiež príkladom konvergencie. U netopierov a vtákov vznikli výmenou predných končatín, no u motýľa sú to výrastky tela. Konvergencia je veľmi bežná medzi druhovou diverzitou planéty.
Paralelizmus
Tento výraz pochádza z gréckeho „parallelos“, čo znamená „kráčať vedľa“a tento preklad dobre vysvetľuje jeho význam. Paralelizmus je proces nezávislého získavania podobných štruktúrnych znakov medzi úzko súvisiacimi genetickými skupinami, ku ktorému dochádza v dôsledku prítomnosti znakov zdedených od spoločných predkov. Tento typ evolúcie je v prírode rozšírený. Príkladom toho je výskyt plutvákov ako prispôsobení vodnému prostrediu, ktoré sa u mrožov, tuleňov ušatých a tuleňov pravých tvorili paralelne. Tiež medzi mnohými okrídleným hmyzom došlo k prechodu predných krídel na elytru. Laločnaté ryby majú znaky obojživelníkov a jašterice zvieracie znaky cicavcov. Prítomnosť paralelizmu svedčí nielen o jednote pôvodu druhov, ale aj o podobných podmienkach existencie.
