Ewolucja biologiczna

Ewolucja biologiczna, ewolucja organiczna – zmiany cech całych grup organizmów następujące z biegiem pokoleń. Procesy ewolucyjne powodują powstawanie bioróżnorodności na każdym poziomie organizacji biologicznej, w tym na poziomie gatunku, osobniczym i molekularnym. W połowie XIX stulecia Charles Darwin sformułował teorię naukową ewolucji poprzez dobór naturalny, a odkrycie opublikował w monografii O powstawaniu gatunków (1859).
Całe obecne życie na Ziemi pochodzi od wspólnego przodka. Ostatni uniwersalny wspólny przodek, czyli ostatni wspólny przodek wszystkich dzisiejszych organizmów żywych, żył około 3,5–3,8 miliarda lat temu, aczkolwiek w 2015 opisano szczątki mogące stanowić pozostałości życia sprzed 4,1 miliarda lat w skałach Australii Zachodniej.
Powtarzające się powstawanie nowych gatunków (specjacja), zmiany w obrębie gatunków (anageneza) i wymieranie gatunków w obrębie historii życia na Ziemi demonstrowane są przez zespół wspólnych cech morfologicznych i biochemicznych, w tym sekwencje DNA. Większe podobieństwo wspólnych cech obserwuje się u gatunków dzielących ze sobą późniejszego ostatniego wspólnego przodka, co może służyć rekonstrukcji biologicznego drzewa życia, bazującego na pokrewieństwie ewolucyjnym (filogenetyka), z wykorzystaniem zarówno gatunków współczesnych, jak i kopalnych. Zapis kopalny obrazuje progresję od wczesnego biogennego grafitu przez maty mikrobowe do skamieniałych organizmów wielokomórkowych. Istniejące wzorce bioróżnorodności wytworzyły się z udziałem specjacji i wymierań. Powyżej 99% wszystkich gatunków, jakie kiedykolwiek żyły na Ziemi, wyginęło. Obecnie Ziemię zamieszkują organizmy należące do 10–14 milionów gatunków, z których do tej pory opisano 1,2 miliona.
Ewolucja zachodząca poprzez dobór naturalny uwidacznia się w obserwacji, zgodnie z którą organizmy wydają na świat więcej potomstwa niż może przetrwać, w połączeniu z trzema faktami dotyczącymi populacji: 1) osobniki różnią się cechami morfologicznymi, fizjologicznymi i zachowaniem (wariancja fenotypowa), 2) różne cechy wiążą się z różną zdolnością do przetrwania i reprodukcji (różne dostosowanie), 3) cechy mogą być przekazywane z pokolenia na pokolenia (dziedziczność dostosowania). W kolejnych pokoleniach członkowie danej populacji zastępowani są przez potomstwo rodziców lepiej zaadaptowanych do przetrwania i rozrodu w danym środowisku, w którym zachodzi dobór naturalny. W tej teleonomii chodzi o tworzenie i zachowywanie cech dostosowanych do funkcji, które wypełniają. Dobór naturalny stanowi jedyną znaną przyczynę powstawania adaptacji, ale nie jedyną przyczynę ewolucji. Inne, nieadaptacyjne procesy ewolucyjne obejmują mutacje, dryf genetyczny i przepływ genów na skutek migracji.
Na początku XX wieku powstała współczesna synteza ewolucyjna, integrująca klasyczną genetykę z darwinowską teorią ewolucji dzięki osiągnięciom genetyki populacyjnej. Wagę doboru naturalnego jako przyczyny ewolucji zaakceptowano w innych dziedzinach biologii. Co więcej, niegdyś uznawane poglądy na ewolucję, jak ortogeneza, XIX-wieczny ewolucjonizm czy inne poglądy dotyczące wrodzonego postępu w wielkoskalowych procesach ewolucyjnych przeszły do historii. Naukowcy kontynuują badania różnych aspektów biologii ewolucyjnej przez formułowanie i testowanie hipotez, tworząc modele matematyczne biologii teoretycznej i teorie biologiczne, wykorzystując dane obserwacyjne i przeprowadzając doświadczenia w naturalnym środowisku i w laboratorium.
W sensie zastosowań praktycznych zrozumienie ewolucji wykorzystano na wielu polach nauki i przemysłu, włączając w to rolnictwo, medycynę człowieka i innych zwierząt oraz nauki o życiu w ogólności. Odkrycia w biologii ewolucyjnej wywarły znaczny wpływ nie tylko na tradycyjne dziedziny biologii, ale również na inne dyscypliny akademickie, jak antropologia biologiczna czy psychologia ewolucyjna. Obliczenia ewolucyjne, dział badań sztucznej inteligencji, stosuje zasady Darwina do rozwiązywania problemów informatycznych.

context: Specjację obserwowano wielokrotnie w kontrolowanych warunkach laboratoryjnych oraz w naturze. W przypadku organizmów rozmnażających się płciowo specjacja wynika z reprodukcyjnej izolacji, po której pojawia się zróżnicowanie genetyczne. Wyróżnia się mechanizmy specjacji. Najczęstszy to specjacja allopatryczna, zachodząca u gatunków izolowanych geograficznie, czy to na skutek fragmentacji siedlisk, czy to migracje. Dobór w tych warunkach może prowadzić do bardzo szybkich zmian w wyglądzie i zachowaniu organizmów. Jako że dobór i dryf niezależnie działają na populację izolowaną od reszty gatunku, separacja może w końcu doprowadzić do powstania organizmów, które nie będą już w stanie krzyżować się z sobą.
qas: question: Czy istnieje dowód na występowanie wielu mechanizmów specjacji?
plausible_answers: text: Wyróżnia się mechanizmy specjacji
generative_answer: tak

question: U jakich stworzeń dochodzi do specjacji allopatrycznej?
answers: text: izolowanych geograficznie
generative_answer: izolowanych geograficznie

question: W jakich okolicznościach spostrzeżono fenomen specjacji?
answers: text: w kontrolowanych warunkach laboratoryjnych oraz w naturze
generative_answer: w kontrolowanych warunkach laboratoryjnych oraz w naturze

question: Co działa odrębnie od dryfu na odseparowaną populację?
answers: text: dobór
generative_answer: dobór

question: Jakie może być następstwo izolacji populacji?
answers: text: powstania organizmów, które nie będą już w stanie krzyżować się z sobą
generative_answer: powstania organizmów, które nie będą już w stanie krzyżować się z sobą

context: Opisany efekt nakłada się na inne procesy. Jeśli dobór będzie faworyzował jedną z dwu możliwych mutacji, a nie będzie żadnej dodatkowej korzyści z posiadania obydwu, wtedy mutacja pojawiająca się częściej będzie tą, która ulegnie utrwaleniu z największym prawdopodobieństwem. Mutacje prowadzące do utraty funkcji genu są znacznie częstsze niż mutacje prowadzące do wytworzenia się nowego, w pełni funkcjonalnego genu. Większość mutacji utraty funkcji podlega więc negatywnej selekcji. Kiedy jednak dobór ten działa słabo, efekt mutacji tendencyjnej w kierunku utraty funkcji może wpływać na proces ewolucji. Na przykład zwierzę przystosowujące się do życia w jaskiniach nie potrzebuje już pigmentów, są one więc tracone. Taki rodzaj utraty funkcji może zachodzić dzięki mutacjom tendencyjnym lub z powodu kosztów, które pociąga za sobą każda funkcja. Kiedy więc znika przynoszony przez daną funkcję zysk, dobór naturalny prowadzi do jej usunięcia. Utrata zdolności sporulacji Bacillus subtilis w ewolucji laboratoryjnej wydaje się wynikać raczej właśnie z mutacji tendencyjnych, a nie z doboru naturalnego przeciwko kosztom utrzymywania zdolności wytwarzania spor. Kiedy nie występuje dobór faworyzujący utratę funkcji, szybkość ewolucji jej utraty zależy bardziej od tempa zachodzenia mutacji, niż od efektywnej wielkości ewolucji. Wskazuje to, że proces napędzany jest bardziej mutacjami tendencyjnymi, niż dryfem genetycznym.
qas: question: W jakich okolicznościach dojdzie najprawdopodobniej do utrwalenia się mutacji, która występuje częściej?
answers: text: Jeśli dobór będzie faworyzował jedną z dwu możliwych mutacji, a nie będzie żadnej dodatkowej korzyści z posiadania obydwu
generative_answer: Jeśli dobór będzie faworyzował jedną z dwu możliwych mutacji, a nie będzie żadnej dodatkowej korzyści z posiadania obydwu

question: Czy mutacje skutkujące utratą funkcji genu występują rzadziej niż mutacje skutkujące wytworzeniem się nowego, sprawnego genu?
answers: text: Mutacje prowadzące do utraty funkcji genu są znacznie częstsze niż mutacje prowadzące do wytworzenia się nowego, w pełni funkcjonalnego genu
generative_answer: nie

question: Co może się stać, gdy negatywna selekcja działa słabo?
answers: text: efekt mutacji tendencyjnej w kierunku utraty funkcji może wpływać na proces ewolucji
generative_answer: efekt mutacji tendencyjnej w kierunku utraty funkcji może wpływać na proces ewolucji

question: Jakie mechanizmy stoją za utratą pigmentu u zwierząt żyjących w jaskiniach?
answers: text: Taki rodzaj utraty funkcji może zachodzić dzięki mutacjom tendencyjnym lub z powodu kosztów, które pociąga za sobą każda funkcja
generative_answer: Taki rodzaj utraty funkcji może zachodzić dzięki mutacjom tendencyjnym lub z powodu kosztów, które pociąga za sobą każda funkcja

question: Jakie zjawisko sugeruje, że proces ewolucji napędzany jest raczej dryfem genetycznym?
plausible_answers: text: Kiedy nie występuje dobór faworyzujący utratę funkcji, szybkość ewolucji jej utraty zależy bardziej od tempa zachodzenia mutacji, niż od efektywnej wielkości ewolucji
generative_answer: Kiedy nie występuje dobór faworyzujący utratę funkcji, szybkość ewolucji jej utraty zależy bardziej od tempa zachodzenia mutacji, niż od efektywnej wielkości ewolucji