Sünteetiline evolutsiooniteooria

Kaasaegne evolutsiooniline süntees käsitleb evolutsiooni. Selles selgitatakse, kuidas Gregor Mendeli avastused sobivad kokku Charles Darwini teooriaga evolutsioonist loodusliku valiku abil. Mendel avastas, kuidas me pärime oma geene.

Sünteesi koostamisse panustasid muu hulgas järgmised bioloogid: Julian Huxley, Theodosius Dobzhansky, Ernst Mayr, Ronald Fisher, J. B. S. Haldane, Sewall Wright, G. G. Simpson, E. B. Ford, Bernhard Rensch ja G. Ledyard Stebbins.

Teooria

Kaasaegne süntees tõi Darwini idee tänapäevaseks. See ületas lõhe eri tüüpi bioloogide - geneetikute, loodusteadlaste ja paleontoloogide - vahel.

Selles märgitakse, et:

Evolutsiooni saab seletada sellega, mida me teame geneetikast ja mida me näeme looduses elavate loomade ja taimede puhul.
Geenide (alleelide) mitmekesisus looduslikes populatsioonides on evolutsiooni võtmetegur.
Looduslik valik on peamine muutuste mehhanism. Isegi väga väike eelis võib olla oluline, jätkudes põlvest põlve. Loomade ja taimede võitlus eksistentsi eest looduses põhjustab looduslikku valikut. Ainult need, kes jäävad ellu ja paljunevad, annavad oma geene edasi järgmisele põlvkonnale.
Leiame, et loodusliku valiku tugevus looduses oli suurem, kui isegi Darwin eeldas.
Evolutsioon on järkjärguline: toimub looduslik valik ja väikesed geneetilised muutused kogunevad. Liigid muutuvad ühest põlvkonnast teise vaid vähe. Aeg-ajalt toimuvad küll suured muutused, kuid need on väga haruldased. Geneetiline triiv on tavaliselt vähem oluline kui looduslik valik. See võib olla oluline väikestes populatsioonides.
Paleontoloogias püüame mõista fossiilide muutusi aja jooksul. Me arvame, et samad tegurid, mis toimivad tänapäeval, toimisid ka minevikus.
Kui asjaolud muutuvad, võib evolutsioonitempo muutuda kiiremaks või aeglasemaks, kuid põhjused on samad.

Palju on arutatud ideed, et uued liigid tekivad pärast populatsioonide jagunemist. Geograafiline isoleeritus viib tihtipeale liigi tekkimiseni. Taimede puhul tuleb igasuguse liigilise tekke käsitluse puhul arvestada ka polüploidsust.

"Evolutsioon koosneb peamiselt muutustest alleelide sagedustes ühelt põlvkonnalt teisele".

See näitab, kuidas mõned bioloogid näevad sünteesi.

Peaaegu kõiki sünteesi aspekte on aeg-ajalt erineval määral edukalt vaidlustatud. Siiski ei ole kahtlust, et süntees oli suur verstapost evolutsioonibioloogias. See selgitas välja paljud segadused ja oli otseselt vastutav paljude teadusuuringute stimuleerimise eest pärast Teist maailmasõda.

Pärast sünteesi

Pärast sünteesi on tehtud mitmeid avastusi maateaduste ja bioloogia vallas. Siin on loetletud mõned neist teemadest, mis on evolutsioonilise sünteesi seisukohalt olulised ja mis näivad olevat põhjendatud.

Maa ajaloo mõistmine

Maa on lava, millel toimub evolutsiooniline näidend. Darwin uuris evolutsiooni Charles Lyelli geoloogia kontekstis, kuid nüüd teame rohkem ajaloolist geoloogiat.

Maa vanust on korrigeeritud ülespoole. Nüüd on see hinnanguliselt 4,56 miljardit aastat, mis on umbes üks kolmandik universumi vanusest. Fanerosoikumi aeg moodustab sellest ajast vaid 1/9.

Alfred Wegeneri idee kontinentide triivimisest sai omaks umbes 1960. aasta paiku. Plaaditektoonika põhiprintsiip on, et litosfäär eksisteerib eraldi ja eraldi tektooniliste plaatidena. Need plaadid liiguvad aeglaselt aluspinnal asetseva astenosfääri peal. See avastus seob sellised nähtused nagu vulkaanid, maavärinad ja orogenees ning annab andmeid paljude paleogeograafiliste küsimuste kohta. Üks peamine küsimus on endiselt ebaselge: millal algas tektooniline taldrik?

Meie arusaam Maa atmosfääri arengust on edenenud. Hapniku asendumine süsinikdioksiidiga atmosfääris toimus proterosoikumis. Selle põhjustasid tõenäoliselt tsüanobakterid, mille kolooniad kivistusid stromatoliitidena. See suur hapnikusündmus tõi kaasa aeroobsete organismide evolutsiooni. See tõi kaasa ka esimesed suured jääajad.

Geoloogid on leidnud ja uurinud mikroobse elu kivistisi. Need kivimid on dateeritud umbes 3,465 miljardit aastat tagasi. Walcott oli esimene geoloog, kes tuvastas kambria-eelsed fossiilsed bakterid õhukeste kivimiviilude mikroskoopilise uurimise põhjal. Ta arvas ka, et stromatoliidid olid orgaanilise päritoluga. Tema ideed ei olnud tollal vastuvõetavad, kuid nüüd võib neid hinnata kui suuri avastusi.

Paleokliima kohta on üha rohkem teavet, mida kasutatakse paleontoloogias. Üks näide: proterosoikumis esinesid pärast CO₂ atmosfääri suurest vähenemisest tingitud massiivsed jääajad. Need jääajad olid tohutult pikad ja tõid kaasa mikrofloora kokkuvarisemise. Vt ka krüogeenset perioodi ja lumepallimaad.

Katastroofilisus ja massiline väljasuremine. Katastrofismi osaline taasintegreerimine on toimunud ja massilise väljasuremise tähtsus ulatuslikus evolutsioonis on nüüd ilmne. Väljasurnud sündmused häirivad paljude eluvormide vahelisi suhteid ja võivad kõrvaldada domineerivad vormid ning vallandada kohanemisvõime kiirguse voolu allesjäänud rühmade seas. Põhjuste hulka kuuluvad meteoriitide löögid (K-T ristumiskohas; ordoviitsiumi lõpu väljasuremissündmused); basaltide üleujutusprovintsid (Dekkani lõksud K/T ristumiskohas; Siberi lõksud P-T ristumiskohas) ja muud vähem dramaatilised protsessid.

Kokkuvõte: Meie praegused teadmised Maa ajaloo kohta viitavad kindlalt sellele, et suured geofüüsikalised sündmused mõjutasid makro- ja megaevolutsiooni. Need terminid viitavad evolutsioonile, mis ületab liigi tasandit, sealhulgas sellised sündmused nagu massiline väljasuremine, kohanemisradiatsioon ja suured üleminekud evolutsioonis.

Fossiilide avastused

Alates 20. sajandi lõpust tegid teadlased väljakaevamisi maailma osades, mida varem oli vaevalt uuritud. Samuti on hakatud uuesti hindama 19. sajandil avastatud fossiile, mida tollal ei hinnatud. On tehtud palju silmapaistvaid avastusi, millest mõned mõjutavad evolutsiooniteooriat.

Jeholi elustiku avastamine: dinolinnud ja varajased linnud Liaoningi, Kirde-Hiina alumisest kriidist. See näitab, et linnud arenesid välja coelurosaurustest theropoodsetest dinosaurustest.
Ülem-Devoni ajastu tüveliste tetrapoodide uuringud.
Vaalade evolutsiooni varajased etapid.
Lestade (pleuronectiformes), nagu atlandi merilest, merikeel, harilik kammeljas ja hiidlest, evolutsioon. Nende noored on täiesti sümmeetrilised, kuid metamorfoosi käigus kujundatakse pea ümber. Üks silm liigub teisele poole, teise silma lähedale. Mõnedel liikidel on mõlemad silmad vasakul (harilik kammeljas), mõnedel paremal (hiidlesta, merikeel); kõigil seni elavatel ja fossiilsetel lestadel on "silmadega" ja "pime" pool. Darwin ennustas silmade järkjärgulist üleminekut evolutsiooni käigus, mis peegeldab elusate vormide metamorfoosi.
Kahe fossiilse liigi hiljutine uurimine eotseenist näitab, et "lestakala kehaehituse kujunemine toimus järk-järgult ja järk-järgult". Vahepealsed staadiumid olid täielikult elujõulised: need vormid ulatusid kahe geoloogilise etapi jooksul ja neid on leitud leiukohtadest, kus leidub ka täieliku koljuasümmeetriaga lestalisi. Lame kalade evolutsioon kuulub otseselt evolutsioonilise sünteesi alla.

Evo-devo

Oluline töö geneetika valdkonnas on viinud uue lähenemisviisini loomade arengule. Seda valdkonda nimetatakse evolutsiooniliseks arengubioloogiaks või lühendatult evo-devo.

On selge tõestus, et suur osa arengust on tihedalt kontrollitud spetsiaalsete geneetiliste süsteemide poolt, mis hõlmavad hox-geene. Oma Nobeli preemia loengus ütles E. B. Lewis: "Lõppkokkuvõttes peaks [juhtimiskomplekside] võrdlemine kogu loomariigis andma pildi sellest, kuidas organismid, samuti [juhtimiskompleksid] on arenenud".

2000. aastal pühendati evo-devo teemale erisektsioon ajakirjas Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) ning terve 2005. aasta ajakirja Journal of Experimental Zoology Part B: Molecular and Developmental Evolution number oli pühendatud evo-devo võtmeteemadele, nagu evolutsiooniline innovatsioon ja morfoloogiline uudsus.

Üldisele lugejale mõeldud ülevaatlik ülevaade valdkonnast annab näiteid.