Az evolúció mechanizmusai Mi az evolúció? Az evolúció a földi élet fejlődése. Ez a folyamat több milliárd éve kezdődött és a mai napig is tart. Az evolúció a magyarázat az életformák hatalmas változatosságára. Az elmélet megmutatja, hogy alakult ki a ma élő sokmillió faj az egysejtűekből. Az evolúció a válasz arra a kérdésre is, ami mindannyiunkban felmerül, ha egy tacskót és egy dán dogot látunk egymás mellett. Hogyan lehetséges, hogy egy közös ősnek ilyen különböző leszármazottai legyenek? A kérdés megválaszolásakor az állatokra fogunk koncentrálni, más életformákat, például a növényeket és a gombákat most nem érintjük. Az első kérdés tehát: hogyan alakul ki egyetlen állatból egy egész állatfaj? Öö, de mit is jelent pontosan a „faj”? Fajnak az olyan állatközösséget hívjuk, amely képes utódokat nemzeni, és ezek az utódok is képesek szaporodni. Hogy jobban megérthessük ezt a választ, vizsgáljuk meg közelebbről a következőket: Az élőlények egyedisége. Ezt az utódok nagy száma és az öröklődés biztosítja. A második fontos pont pedig a kiválasztódás. Kezdjük az egyediséggel. Minden élőlény egyedi, és ez alapvetően szükséges az evolúcióhoz. Egy faj példányai bár külsőre nagyon hasonlítanak egymásra, mind-mind valamelyest más tulajdonságokkal rendelkeznek. Talán nagyobbak, kövérebbek, erősebbek, bátrabbak, mint a társaik. De mi az oka ezeknek az eltéréseknek? Nézzük meg közelebbről ezt az állatot. Minden élőlény sejtekből áll. A sejtben van egy sejtmag. A sejtmag tartalmazza a kromoszómákat, a kromoszómák pedig a DNS-t. A DNS különböző génekből áll. Ezek a gének hordozzák az élet információját. A gének a sejteknek szóló utasítások útján meghatározzák az élőlény tulajdonságait. És éppen ez, a DNS biztosítja minden élőlény egyediségét. A különböző egyedek DNS-e között apró eltérések vannak, ezért eltérnek a tulajdonságaik is. De honnan ered a DNS ilyen mértékű változatossága? Az egyik fontos tényező az utódok nagy száma. A természetben megfigyelhető, hogy az élőlények sokkal több utódot nemzenek, mint amennyi a fajfenntartáshoz szükséges lenne; sok utód pedig emiatt korán elpusztul. Gyakran még annál is több utód van, mint amennyi a környezetben meg tudna élni. Ez az egyik tényező, ami a fajon belüli változatosságért felelős. Minél több az utód, annál több apró különbség jön létre. És a természet pont ezt akarja: minél több apró különbséget. Az élőlények egyediségének második fő oka magában az öröklődésben keresendő. Egyébként az „öröklődés” nem más, mint a DNS továbbadása a szülőtől az utódnak. Két nagyon érdekes tényező van ebben a folyamatban: a rekombináció és a mutáció. A rekombináció két élőlény DNS-ének véletlenszerű keveredését jelenti. Ha két élőlény egymásba szeret és utódot nemz, kétszer is újrakombinálják a génjeiket. Először külön-külön, amikor az ivarsejteket hozzák létre - a hímivarsejtet és a petesejtet. Az ivarsejtekben a gének fele keveredik össze. A második rekombináció akkor történik, amikor a hím megtermékenyíti a nőstényt. Mindkét szülő a saját génjeinek 50%-át adja tovább, tehát egyedi tulajdonságai 50%-át. Ezek pedig rekombinálódnak, azaz keverednek, az eredmény pedig egy új utód. Az utód a DNS-ek véletlenszerű keverékét kapja, vagyis a szülői tulajdonságok keverékét. Ez még tovább növeli a fajon belüli változatosságot és eltéréseket. De a mutációk is fontosak az evolúcióban. A mutációk a DNS véletlenszerű változásai. Úgyis mondhatjuk, hogy másolási hibák a DNS-ben, amiket mérgek, egyéb anyagok vagy sugárzás okoz. Mutációról akkor beszélünk, ha a DNS egy része megváltozik. Ezek a változások legtöbbször kártékonyak és betegséget okozhatnak, például rákot. De lehetnek semlegesek, sőt akár pozitív hatásuk is lehet, mint például a kék szemszín esetében, ami szintén véletlen mutáció eredménye. A mutáció minden esetben egy ivarsejtet érint: hímivarsejtet vagy a petesejtet, mert csak az ivarsejtekben lévő DNS adódik tovább az utódnak. Ezért van az is, hogy röntgenezéskor jobban védjük a nemi szervünket, mint más testrészeket. Összefoglalva tehát, az öröklődés során az élőlények a DNS útján adják át tulajdonságaikat az utódaiknak. A rekombináció és a mutáció megváltoztatja a DNS-t, így minden kölyök másképp néz ki, mint a testvérei, és a szülők tulajdonságainak véletlenszerű keverékét kapja. Van itt egy fontos szó: véletlenszerű. Ezek a folyamatok mind a véletlenen múlnak. A véletlenszerű rekombináció és mutáció a tulajdonságok véletlenszerű keverékeit hozza létre, amik a következő generációban szintén újrakeverednek és továbbadódnak. De hogy lehet mindez a véletlen műve, mikor az élőlények olyan tökéletesen illeszkednek a környezetükbe? Például a botsáska, a kolibri és a csápos hal. A válasz a második kulcsfontosságú pont: a kiválasztódás. Minden egyed részt vesz a természetes kiválasztódás folyamatában. Ahogyan már láttuk, minden egyed kissé eltér a társaitól, és nagy a változatosság a fajon belül. A környezet hatással van az élőlényekre. Ilyen kiválasztódási tényezők például: ragadozók, élősködők, fajtársak, mérgek, az élőhely változása és az éghajlat is. A természetes kiválasztódásban minden egyed részt vesz. Minden élőlény a tulajdonságok egyedi keverékével rendelkezik. Ez a keverék segíti őket, hogy életben maradjanak a környezetben, vagy épp nem; az esettől függően. Akinek nem megfelelő a keveréke, az kiválasztódik a környezetből. Akiknek jó a keveréke, azok életben maradnak és továbbadhatják sikeres tulajdonságaikat. Ezért olyan fontos a változatosság. Ezért nemzenek olyan sok - és a lehető legkülönbözőbb - utódot az élőlények. Ezzel növelik az esélyét, hogy legalább egy utód átjut a természet kiválasztási folyamatán. Így maximalizálják a túlélési esélyüket. Jó példa erre egy távoli sziget pintyeinek esete. Ezek a tudomány világának leghíresebb állatai közé tartoznak és Darwin-pintyeknek nevezik őket felfedezőjük, Charles Darwin után. Jöjjön hát a pintyek története! Pár száz évvel ezelőtt egy kis csapatnyi pintyet a Csendes-óceán közepére, a Galápagos-szigetekre sodort a szél, valószínűleg egy nagy vihar. A pintyek egy számukra teljesen új környezetben találták magukat. Egy igazi pintyparadicsomban rengeteg ennivalóval, ragadozók nélkül. Gyorsan és nagy számban elszaporodtak. A szigetek hamarosan dugig megteltek pintyekkel. Így egyre kevesebb ennivaló maradt, éhezés fenyegette a pintyparadicsomot, a pintyek pedig barátokból vetélytársakká váltak. Itt lépett be a képbe a kiválasztódás. Az egyediségük és apró különbségeik révén - ami itt a csőrük eltéréseire vonatkozik - bizonyos madarak el tudták kerülni a vetélkedést. Egyes pintyek csőre alkalmasabb volt a férgek kitúrására. Más pintyek a magvak feltörésére tudták jobban használni a csőrüket. A pintyek egymás után rendeződtek ilyen ún. ökológiai niche-ekbe. Ezekben a niche-ekben nem kellett túlzott versengéstől tartaniuk. Hamarosan főképp a saját niche-ükön belül kezdtek szaporodni. Sok nemzedék után ezek a tulajdonságok tovább tökéletesedtek, így a pintyek sikeresen kihasználhatták a niche-üket. A féregtúrók és a magtörők közti különbségek olyan naggyá váltak, hogy már nem is voltak képesek egymással szaporodni. Ezáltal különböző fajok jöttek létre. Ma 14 különböző pintyfaj él a Galápagos-szigeteken, mind ugyanannak a szigetre sodródott csoportnak a leszármazottai. Így keletkeznek az evolúció során új fajok. Egyedi példányok kölcsönhatásából, túlzott számú utódot nemzve, az öröklődés során rekombinációval és mutációval, végül pedig a kiválasztódással. De miért olyan fontos ez? Mert megmagyarázza, hogy honnan származik az élővilág változatossága és hogy az élőlények miért ilyen jól illeszkednek élőhelyükbe. De személyesen is érint minket a dolog. Minden ember 3,5 milliárd évnyi evolúció eredménye, te is. A te őseid is harcoltak és alkalmazkodtak a túlélés érdekében. Az életben maradás nagyon bizonytalan dolog volt. Ha belegondolsz, hogy a valaha élt fajok 99%-a mára kihalt, akkor egy sikertörténet részeként tekinthetsz magadra. A dinoszauruszok eltűntek, de te élsz és nézed ezt a videót, mert hihetetlenül különleges vagy, mint az összes többi élőlény, ami ma létezik: egyedi és megismételhetetlen a világegyetemben.