Pengenalan evolusi
Evolusi adalah proses perubahan pada seluruh bentuk kehidupan dari satu generasi ke generasi selanjutnya, dan biologi evolusioner mempelajari bagaimana evolusi ini terjadi. Pada setiap generasi, organisme mewarisi sifat-sifat yang dimiliki oleh orang tuanya melalui gen. Perubahan (yang disebut mutasi) pada gen ini akan menghasilkan sifat baru pada keturunan suatu organisme. Pada populasi
suatu organisme, beberapa sifat akan menjadi lebih umum, manakala yang lainnya akan menghilang. Sifat-sifat yang membantu keberlangsungan hidup dan reproduksi organisme akan lebih berkemungkinan berakumulasi dalam suatu populasi daripada sifat-sifat yang tidak menguntungkan. Proses ini disebut sebagai seleksi alam. Penghasilkan jumlah keturunan yang lebih banyak daripada
jumlah orang tua beserta keterwarisan sifat-sifat ini merupakan fakta tambahan mengenai kehidupan yang mendukung dasar-dasar ilmiah seleksi alam. Gaya dorong seleksi alam dapat terlihat dengan jelas pada populasi yang terisolasi, baik oleh karena perbedaan geografi maupun mekanisme lain yang mencegah pertukaran genetika. Dalam waktu yang cukup lama, populasi yang terisolasi ini akan menjadi spesies baru.
Pemahaman mengenai biologi evolusioner dimulai pada tahun 1859 dengan diterbitkannya buku "On the Origin of Species" karya Charles Darwin. Selain itu, hasil kerja Gregor Mendel pada tumbuhan juga membantu menjelaskan pola-pola pewarisan genetika. Hal ini kemudian mendorong pemahaman mengenai mekanisme pewarisan. Penemuan lebih lanjut pada mutasi gen serta kemajuan pada genetika populasi menjelaskan mekanisme evolusi
secara lebih mendetail. Para ilmuwan sekarang ini memiliki pemahaman yang cukup baik mengenai asal usul spesies baru (spesiasi) dan mereka pula telah memantau proses spesiasi yang terjadi di laboratorium maupun di alam. Pandangan evolusi modern ini merupakan teori utama yang para ilmuwan gunakan untuk memahami kehidupan.
Walaupun teori evolusi mendapatkan penentangan dan keberatan dari banyak pihak keagamaan, para ilmuwan dan komunitas ilmiah menolak keberatan-keberatan yang diajukan tersebut sebagai sesuatu yang tidak memiliki kesahihan, oleh karena argumen tersebut didasarkan pada kesalahpahaman pada konsep teori ilmiah dan penafsiran yang salah pada
hukum-hukum fisika dasar. Menanggapi hal tersebut, 68 akademi sains nasional dan internasional dari seluruh dunia, termasuk pula Akademi Ilmu Pengetahuan Indonesia, Royal Society Britania, Akademi Sains Republik Islam Iran, dll., mengeluarkan sebuah pernyataan bersama pada tahun 2006 yang menyerukan pengajaran teori evolusi dalam pelajaran sains di sekolah-sekolah serta mengonfirmasi keilmiahan teori evolusi.
Charles Darwin mengembangkan gagasan bahwa tiap-tiap spesies berkembang dari nenek moyang yang sama, dan pada tahun 1838, ia menjelaskan bagaimana proses yang ia sebut sebagai seleksi alam ini dapat mengakibatkan hal ini terjadi. Gagasan Darwin mengenai cara kerja evolusi bergantung pada pengamatan-pengamatan berikut:
Darwin menyimpulkan oleh karena organisme menghasilkan keturunan yang lebih banyak daripada yang lingkungan dapat dukung, pastilah terdapat persaingan untuk bertahan hidup, dan hanya beberapa individu yang dapat bertahan hidup pada tiap generasi. Darwin menyadari bahwa keberlangsungan hidup tidaklah didasarkan pada kebetulan belaka. Namun, keberlangsungan hidup bergantung pada sifat-sifat
tiap individu, dan sifat-sifat ini dapat membantu ataupun menghalangi keberlangsungan hidup dan reproduksi individu. Individu yang beradaptasi dengan baik memiliki kemungkinan yang lebih besar untuk menghasilkan keturunan yang lebih banyak. Kemampuan beradaptasi yang tidak setara ini dapat menyebabkan perubahan perlahan dalam suatu populasi. Sifat-sifat yang membantu suatu organisme
bertahan hidup dan bereproduksi akan berakumulasi dari generasi yang satu ke generasi selanjutnya. Sebaliknya, sifat-sifat yang menghalangi keberlangsungan hidup dan reproduksi akan menghilang. Darwin menggunakan istilah "seleksi alam" untuk menjelaskan proses ini.
Seleksi alam sering disamakan dengan "sintasan yang terbugar" ("survival of the fittest"), namun ekspresi ini sebenarnya dicetuskan oleh Herbert Spencer pada buku "Principles of Biology" tahun 1864, setelah Charles Darwin menerbitkan hasil kerjanya. "Sintasan yang terbugar" menjelaskan proses seleksi alam dengan tidak benar, karena seleksi alam bukanlah hanya mengenai keberlangsungan hidup, dan tidaklah selalu yang paling bugar ("fittest") yang bertahan hidup.
Pengamatan terhadap variasi pada hewan dan tumbuhan merupakan dasar-dasar teori seleksi alam. Sebagai contoh, Darwin memantau bahwa bunga anggrek dan serangga mempunyai hubungan dekat yang mengizinkan penyerbukan pada tumbuhan. Ia mencatat bahwa bunga anggrek mempunyai variasi pada strukturnya yang menarik serangga, sedemikian rupanya serbuk sari yang berasal dari bunga
akan menempel pada tubuh serangga. Dengan begitu, serangga akan memindahkan serbuk sari dari anggrek jantan ke anggrek betina. Walaupun struktur bunga anggrek tampaknya rumit, namun bagian terspesialisasi ini terbuat dari struktur dasar yang dapat ditemukan pada bunga lain. Pada buku "Fertilisation of Orchids" karya Darwin, ia mengajukan bahwa bunga anggrek tidak mewakili
hasil karya seorang insinyur yang ideal, namun diadaptasi dari bagian-bagian yang telah ada melalui seleksi alam.
Darwin masih meneliti dan bereksperimen dengan gagasannya mengenai seleksi alam ketika ia menerima sepucuk surat dari Alfred Wallace yang menulis tentang teori yang mirip dengan teori Darwin. Kedua orang tersebut kemudian mempublikasikan teori mereka secara bersamaan. Baik Wallace dan Darwin melihat sejarah kehidupan seperti sebuah pohon, dengan tiap pangkal cabang pohon merupakan nenek moyang bersama
dan ujung cabang mewakili spesies modern yang berevolusi dari nenek moyang bersama ini. Untuk menjelaskan hubungan ini, Darwin mengatakan bahwa semua makhluk hidup adalah berkerabat, dan ini berarti bahwa semua kehidupan haruslah berasal dari beberapa bentuk kehidupan, atau bahkan dari satu nenek moyang bersama. Ia menyebut proses ini sebagai "keturunan dengan modifikasi".
Darwin mempublikasi teori evolusi melalui seleksi alamnya dalam buku "On the Origin of Species" pada tahun 1859. Teorinya memberikan implikasi bahwa semua kehidupan, termasuk pula manusia, merupakan hasil dari proses-proses alami yang berkelanjutan. Implikasi ini mendapatkan keberatan dari berbagai pihak-pihak keagamaan yang percaya bahwa jenis-jenis kehidupan
yang bervariasi diciptakan oleh Sang pencipta. Keberatan tersebut berbeda 180 derajat dengan tingkat dukungan para ilmuwan yang mencapai lebih dari 99 persen pada zaman sekarang. Teori seleksi alam Darwin menjadi kerangka dasar teori evolusi modern. Eksperimen dan pengamatan yang dilakukan oleh Darwin menunjukkan bahwa organisme dalam suatu populasi bervariasi, dan beberapa variasi tersebut
terwariskan dan dapat diseleksi secara alami. Namun, Darwin tidak dapat menjelaskan sumber variasi ini. Sama seperti para ilmuwan sebelumnya, Darwin beranggapan bahwa sifat-sifat terwariskan ini merupakan akibat dari penggunaan ataupun ketidakgunaan organ tertentu, dan sifat yang didapatkan selama hayat organisme tersebut dapat diwariskan kepada keturunannya. Ia mengambil contoh burung unta yang mendapatkan
makanannya di daratan. Kaki burung unta menjadi lebih kuat oleh karena digunakan secara terus menerus dan sayap yang jarang digunakan pada akhirnya membuat burung unta tidak dapat terbang. Kesalahpahaman ini disebut "pewarisan karakter yang didapatkan" dan merupakan bagian dari teori transmutasi spesies yang diajukan oleh Jean-Baptiste Lamarck pada tahun 1809. Pada akhir abad