Synteettinen evoluutioteoria

Teoria

Moderni synteesi toi Darwinin ajatuksen ajan tasalle. Se kuroi umpeen kuilun erityyppisten biologien - geneetikoiden, luonnontieteilijöiden ja paleontologien - välillä.

Siinä todetaan seuraavaa:

1. Evoluutio voidaan selittää sen perusteella, mitä tiedämme genetiikasta ja mitä näemme luonnossa elävistä eläimistä ja kasveista.
2. Luonnollisissa populaatioissa esiintyvien geenien (alleelien) monimuotoisuus on keskeinen tekijä evoluutiossa.
3. Luonnonvalinta on tärkein muutoksen mekanismi. Pienikin etu voi olla tärkeä, ja se voi jatkua sukupolvesta toiseen. Eläinten ja kasvien kamppailu olemassaolosta luonnossa aiheuttaa luonnonvalintaa. Vain ne, jotka selviytyvät ja lisääntyvät, siirtävät geeninsä seuraavalle sukupolvelle.
   Luonnonvalinnan voimakkuus luonnossa oli suurempi kuin jopa Darwin odotti.
4. Evoluutio on asteittaista: tapahtuu luonnonvalintaa, ja pienet geneettiset muutokset kerääntyvät. Lajit muuttuvat vain vähän sukupolvesta toiseen. Suuria muutoksia tapahtuu silloin tällöin, mutta ne ovat hyvin harvinaisia. Geneettinen ajautuminen on yleensä vähemmän tärkeää kuin luonnonvalinta. Se voi olla tärkeää pienissä populaatioissa.
5. Paleontologiassa yritämme ymmärtää fossiilien muutoksia ajan myötä. Uskomme, että samat tekijät, jotka vaikuttavat nykyään, vaikuttivat myös menneisyydessä.
6. Olosuhteiden muuttuessa evoluution vauhti voi nopeutua tai hidastua, mutta syyt ovat samat.

Ajatuksesta, että uusia lajeja syntyy populaatioiden jakautumisen jälkeen, on keskusteltu paljon. Maantieteellinen eristyneisyys johtaa usein lajistumiseen. Kasveissa polyploidia on otettava huomioon kaikissa lajinmuodostusta koskevissa näkemyksissä.

"Evoluutio koostuu pääasiassa alleelien frekvenssien muutoksista sukupolvesta toiseen".

Tämä osoittaa, miten jotkut biologit näkevät synteesin.

Lähes kaikki synteesin osa-alueet on toisinaan kyseenalaistettu vaihtelevalla menestyksellä. Ei ole kuitenkaan epäilystäkään siitä, että synteesi oli suuri merkkipaalu evoluutiobiologiassa. Se selvitti monia epäselvyyksiä, ja se oli suoraan vastuussa siitä, että toisen maailmansodan jälkeinen tutkimus käynnistyi.

Synteesin jälkeen

Synteesin jälkeen on tehty useita löytöjä geotieteiden ja biologian alalla. Tässä on lueteltu joitakin niistä aiheista, jotka ovat merkityksellisiä evoluutiosynteesin kannalta ja jotka vaikuttavat perustelluilta.

Maan historian ymmärtäminen

Maapallo on näyttämö, jolla evoluutionäytelmä esitetään. Darwin tutki evoluutiota Charles Lyellin geologian yhteydessä, mutta nykyään tunnemme enemmän historiallista geologiaa.

• Maapallon ikää on tarkistettu ylöspäin. Sen arvioidaan nyt olevan 4,56 miljardia vuotta, mikä on noin kolmannes maailmankaikkeuden iästä. Vain viimeiset 1/9 tästä ajasta kuuluu fanerotsooiseen kauteen.

• Alfred Wegenerin ajatus mannerlaattojen ajelehtimisesta tuli hyväksytyksi noin vuonna 1960. Levytektoniikan keskeinen periaate on, että litosfääri on olemassa erillisinä ja erillisinä tektonisina levyinä. Nämä laatat liikkuvat hitaasti astenosfäärin päällä. Tämä havainto yhdistää tulivuorten, maanjäristysten ja orogenian kaltaiset ilmiöt toisiinsa, ja se tarjoaa tietoa moniin paleogeografisiin kysymyksiin. Yksi tärkeä kysymys on edelleen epäselvä: milloin laattatektoniikka alkoi?

• Ymmärryksemme maapallon ilmakehän kehityksestä on edistynyt. Hiilidioksidin korvaaminen ilmakehässä hapella tapahtui proterotsooisella kaudella. Sen aiheuttivat todennäköisesti syanobakteerit, joiden pesäkkeet ovat kivettyneet stromatoliiteiksi. Tämä suuri hapettumistapahtuma johti aerobisten eliöiden kehittymiseen. Se johti myös ensimmäisiin suuriin jääkausiin.

• Geologit ovat löytäneet ja tutkineet mikrobielämän fossiileja. Nämä kivet on ajoitettu noin 3,465 miljardia vuotta sitten. Walcott oli ensimmäinen geologi, joka tunnisti esikambrikauden fossiiliset bakteerit ohuiden kallioleikkausten mikroskooppisen tutkimuksen perusteella. Hän myös arveli stromatoliittien olevan orgaanista alkuperää. Hänen ajatuksiaan ei aikanaan hyväksytty, mutta nyt niitä voidaan arvostaa suurina löytöinä.

• Paleoilmastoa koskevia tietoja on yhä enemmän saatavilla, ja niitä käytetään paleontologiassa. Yksi esimerkki: Proterotsooisella kaudella esiintyi massiivisia jääkausia, jotka seurasivat ilmakehän hiilidioksidipitoisuuden suurta vähenemistä₂ . Nämä jääkaudet olivat valtavan pitkiä, ja ne johtivat mikroflooran romahdukseen. Ks. myös Kryogeeninen kausi ja Lumipallomaa.

• Katastrofismi ja joukkokuolemat. Katastrofismi on osittain palautunut, ja joukkosukupuutosten merkitys laajamittaisessa evoluutiossa on nyt ilmeinen. Uhanalaiset sukupuuttoon kuolemiset häiritsevät monien elämänmuotojen välisiä suhteita ja saattavat poistaa hallitsevia muotoja ja vapauttaa sopeutumissäteilyn virran jäljelle jääneiden ryhmien keskuudessa. Syitä ovat muun muassa meteoriitin iskut (K-T:n yhtymäkohta; ordovikiumin lopun sukupuuttoon kuoleminen); tulvabasalttiprovinssit (Dekkaanin ansat K/T:n yhtymäkohdassa; Siperian ansat P-T:n yhtymäkohdassa); ja muut vähemmän dramaattiset prosessit.

Johtopäätökset: Nykyinen tietämyksemme maapallon historiasta viittaa vahvasti siihen, että laajamittaiset geofysikaaliset tapahtumat ovat vaikuttaneet makro- ja megaevoluutioon. Näillä termeillä viitataan lajitason yläpuolella tapahtuvaan evoluutioon, mukaan lukien sellaiset tapahtumat kuin joukkosukupuutto, sopeutuva säteily ja evoluution suuret siirtymät.

Fossiililöydöt

1900-luvun loppupuolelta alkaen tutkijat tekivät kaivauksia sellaisissa osissa maailmaa, joita ei ollut juurikaan tutkittu aiemmin. Myös 1800-luvulla löydettyjä fossiileja, joita ei tuolloin arvostettu, on alettu arvostaa uudelleen. On tehty monia merkittäviä löytöjä, ja joillakin niistä on vaikutuksia evoluutioteoriaan.

• Jeholin eliölajiston löytyminen: dinolintuja ja varhaisia lintuja Liaoningin, Koillis-Kiinan, alemmalta liitukaudelta. Tämä osoittaa, että linnut kehittyivät coelurosaurian theropod-dinosauruksista.
• Tutkimuksia ylemmän devonikauden varsitetrampodista.
• Valaan evoluution alkuvaiheet.
• Kampelakalojen (pleuronectiformes), kuten punakampelan, kielikampelan, piikkikampelan ja ruijanpallaksen, kehitys. Niiden poikaset ovat täysin symmetrisiä, mutta pää muuttuu metamorfoosin aikana. Toinen silmä siirtyy toiselle puolelle, lähelle toista silmää. Joillakin lajeilla molemmat silmät ovat vasemmalla puolella (piikkikampela), joillakin oikealla puolella (piikkikampela, kielikampela); kaikilla elävillä ja fossiilisilla kampelakaloilla on tähän mennessä silmäpuoli ja sokea puoli. Darwin ennusti silmän asteittaista siirtymistä evoluutiossa, mikä heijastaa elävien muotojen metamorfoosia.
  Kahden eoseenistä
   peräisin olevan fossiilisen lajin äskettäinen tutkimus osoittaa, että "kampelakalojen ruumiinrakenne muodostui asteittain ja vaiheittain". Välivaiheet olivat täysin elinkelpoisia: nämä muodot esiintyivät kahden geologisen vaiheen aikana, ja niitä on löydetty paikoista, joista löytyy myös täysin epäsymmetrisen kallon omaavia kampelakaloja. Litteäkalojen evoluutio kuuluu täysin evoluutiosynteesin piiriin.

Evo-devo

Tärkeä genetiikkaa koskeva työ on johtanut uuteen lähestymistapaan eläinten kehitykseen. Alaa kutsutaan evolutiiviseksi kehitysbiologiaksi tai lyhyesti evo-devoksi.

On selvää näyttöä siitä, että suuri osa kehityksestä on tiiviisti hox-geenejä sisältävien erityisten geneettisten järjestelmien hallinnassa. Nobel-palkintoluennossaan E.B. Lewis sanoi: "Viime kädessä [ohjauskompleksien] vertailun koko eläinkunnassa pitäisi antaa kuva siitä, miten organismit sekä [ohjaus-geenit] ovat kehittyneet".

Vuonna 2000 Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) -julkaisun erityisosio oli omistettu evo-devolle, ja Journal of Experimental Zoology Part B: Molecular and Developmental Evolution -julkaisun koko vuoden 2005 numero oli omistettu evo-devon keskeisille aiheille, joita ovat evolutiiviset innovaatiot ja morfologinen uutuus.

Yleislukijalle suunnatussa alan katsauksessa annetaan esimerkkejä.

Aiheeseen liittyvät sivut

• Evoluutio
• Luonnonvalinta
• Evolutiivinen kehitysbiologia