Mechanizmy evolúcie
Čo je evolúcia?
Evolúcia je vývoj života na Zemi.
Je to proces, ktorý začal pred miliardami rokov a pokračuje až do súčasnosti.
Evolúcia vysvetľuje, ako došlo k tomu, že je dnes život tak rôznorodý.
Ukazuje nám, ako sa z primitívnych Protozoa (baktérií) mohli vyvinúť tie milióny rôznych druhov, ktoré vidíme dnes.
Evolúcia je odpoveďou na otázku, ktorú sme si všetci kládli pri pohľade na jazvečíka a dogu:
ako je možné, že predkovia majú potomkov, ktorí sa od nich tak veľmi odlišujú?
Pri odpovedi na túto otázku sa chceme zamerať na živočíchy a vylúčiť iné formy života, ako sú huby a rastliny.
Prvá otázka je preto: ako sa môže z jedného druhu živočícha vyvinúť druh úplne nový?
Ach, no ešte jedna rýchla otázka: čo presne je druh?
Druh je spoločenstvo živočíchov, ktorí sú schopní vzájomne plodiť potomstvo,
pričom potomstvo je takisto schopné sa ďalej množiť.
Aby sme tejto odpovedi lepšie porozumeli, potrebujeme sa bližšie pozrieť na nasledujúce body:
Jedinečnosť živých bytostí, zaručená plodením potomkov a dedičnosťou,
a druhý kľúčový bod, ktorým je prírodný výber.
Začnime s jedinečnosťou. Každá bytosť, ktorá existuje, je jedinečná, a to je pre evolúciu zásadné.
Členovia druhu sa môžu vzájomne na seba veľmi podobať;
avšak všetci majú mierne odlišné vlastnosti a charakteristiky.
Môžu byť o niečo väčší, tučnejší, silnejší alebo odvážnejší, ako ich príbuzní.
Takže kde je príčina týchto rozdielov? Pozrime sa bližšie na jedinca.
Každý jedinec sa skladá z buniek. Tieto bunky majú jadro.
Jadro obsahuje chromozómy a chromozómy DNA.
DNA pozostáva z rôznych génov, a sú to práve ony, ktoré sú informačnými nosičmi.
Obsahujú inštrukcie a príkazy pre bunky, a určujú charakteristiky a vlastnosti, ktoré majú živí jedinci.
A je to práve DNA, ktorá je u každého jedinca unikátna.
Je u každého jedinca mierne odlišná, preto má každý mierne odlišné vlastnosti.
Ale ako toto ohromné spektrum DNA vzniklo?
Prvým kľúčovým faktorom je nadmerná produkcia potomstva.
V prírode môžeme pozorovať, že zvieratá všeobecne produkujú viac potomkov ako je nutné
pre prežitie ich druhu, pričom následkom je smrť mnohých mláďat.
Často sa rodí viac mláďat, ako je schopné prostredie uživiť.
To je jeden faktor, spôsobujúci rôznorodosť v rámci druhu.
Čím viac potomstva sa rodí, tým viac malých rozdielov sa objavuje,
a to je to, čo príroda chce: také veľké množstvo malých rozdielov, ako je len možné.
Druhá hlavná príčina unikátnosti jedincov je dedičnosť sama.
Mimochodom, dedičnosť znamená predanie DNA potomstvu.
Pri tomto procese vstupujú do hry dva veľmi zaujímavé faktory: rekombinácia a mutácia.
Rekombinácia je náhodné miešanie DNA dvoch jedincov.
Keď sa dvaja zaľúbia a spária, rekombinujú svoje gény dvakrát.
Prvý krát to robia, keď vytvárajú gaméty - teda spermie a vajíčka.
Gaméty obsahujú jednu sadu vzájomne premiešaných génov.
K druhej rekombinácii dochádza pri oplodnení samice samcom.
Každý z rodičov prináša 50% svojej DNA, inak povedané, 50% svojich unikátnych vlastností a charakteristík.
Tie sú následne rekombinované, alebo premiešané, a výsledok je nový potomok.
Potomkovia majú náhodnú kombináciu génov, náhodnú kombináciu vlastností svojich rodičov.
To ešte viac zvyšuje zvyšuje pestrosť a rozdiely v rámci druhu,
no pre evolúciu sú dôležité aj mutácie.
Mutácie sú náhodné zmeny v DNA.
Možno ich tiež popísať ako chyby kopírovania DNA,
vyvolané toxínmi, inými chemickými látkami, alebo radiáciou.
O mutácii hovoríme, keď je zmenená časť DNA.
Tieto zmeny sú často negatívne a môžu vyústiť do ochorení, ako je napríklad rakovina.
Avšak niekedy môžu mať neutrálne alebo pozitívne účinky,
ako je napríklad modrá farba očí u ľudí, čo je jedna z takýchto náhodných mutácií.
V každom prípade musí mutácia zasiahnuť DNA gaméty, teda spermie alebo vajíčka,
pretože iba DNA v gamétach sa prenáša na potomstvo.
To je tiež dôvod, prečo chránime naše pohlavné orgány pri rtg vyšetrení, kým ostatné časti nášho tela nie sú v takom ohrození.
V kocke, pri procese dedičnosti prenášajú jedinci svoje charakteristiky na potomstvo prostredníctvom DNA,
Rekombinácia a mutácia mení DNA, preto sa každý potomok líši od svojho príbuzného,
a získava náhodnú zmes vlastností svojich rodičov.
Kľúčové slovo tu je: náhodnú.
Všetky tieto procesy sú založené na náhode.
Náhodné rekombinácie a mutácie majú za následok jedincov s náhodnou zmesou vlastností,
ktoré ich zasa premiešajú a predajú ďalej.
Ale ako to môže byť všetko založené na náhode, keď všetky žijúce organizmy sú tak dokonale adaptované na svoje prostredie,
napríklad pakobylka, kolibrík či ryba-čert?
Odpoveď poskytuje druhý kľúčový bod: selekcia.
Každý jedinec je vystavený procesu prírodného výberu.
Ako sme sa naučili, každý jedinec je trochu odlišný od svojich príbuzných,
a v rámci druhu tak existuje široká variabilita .
Prírodné vplyvy majú na živé bytosti svoje účinky. Tieto takzvané selekčné faktory zahrňujú:
dravce, parazity, jedince vlastného druhu, toxíny, zmeny v mieste výskytu a klimatické zmeny.
Selekcia je proces, ktorému je vystavený každý jedinec.
Každý jedinec má unikátnu kombináciu vlastností a schopností.
Táto kombinácia mu pomáha alebo komplikuje prežitie v danom životnom prostredí.
Každý s nevhodnou kombináciou bude z prostredia postupne vylúčený.
Tí so správnou zmesou prežijú, a túto úspešnú zmes predajú svojim potomkom.
Preto je rôznorodosť tak dôležitá.
Preto jedinci vynakladajú také úsilie do produkcie potomstva, ktoré je tak pestré ako je to možné.
Zvyšujú tak pravdepodobnosť, že aspoň jeden z ich potomkov prejde procesom prírodného výberu.
Maximalizujú tak svoje šance na prežitie.
Dobrý príklad je možné vidieť v skupine piniek žijúcich na odľahlom ostrove.
Patria medzi najslávnejšie živočíchy vo svete vedy,
známe sú tiež ako Darwinove pinky, po ich objaviteľovi, Charlesovi Darwinovi; a toto je ich príbeh.
Pred niekoľkými storočiami sa malá skupina piniek dostala na Galapágy v strede Pacifiku, zrejme počas veľkej búrky.
Pinky sa tak ocitli v prostredí, ktoré bolo pre ne úplne nové,
skutočný raj piniek: nadbytok potravy a žiadni predátori.
Množili sa preto rýchlo a vo veľkých počtoch. Ostrovy boli čoskoro obťažkané pinkami.
To spôsobilo, že zdroje potravy sa postupne stávali vzácnejšími.
Raj piniek bol ohrozený hladom, a priatelia sa stali súpermi.
Vtedy zasiahla selekcia.
Ich individualita a malé rozdiely, v tomto prípade mierne odlišné zobáky,
znamenali, že niektoré vtáky boli schopné vyhnúť sa súpereniu s ostatnými pinkami.
Zobáky niektorých piniek boli vhodnejšie pre vyhrabávanie červov.
Iné pinky boli schopné vďaka svojim zobákom lepšie prekonať obal semien.
Pinky si teda rozobrali ekologické niky (miesta). V týchto miestach boli uchránené pred nadmernou konkurenciou.
Rýchlo sa začali množiť s ostatnými pinkami, s ktorými tento priestor zdieľali.
V priebehu mnohých generácií sa ich charakteristiky zvýrazňovali,
a umožňovali pinkám svoj priestor úspešnejšie využívať.
Rozdiely medzi "lovcami červov" a "lúskačmi semien" sa tak zväčšili,
že neboli už ďalej schopní vzájomného množenia. Výsledkom bol vznik dvoch rozdielnych druhov.
Dnes žije na Galapágach 14 rozdielnych druhov piniek,
pričom každý z nich pochádza z tej istej pôvodnej skupiny.
To je spôsob, ako evolúcia vytvára nové druhy:
cez vzájomné pôsobenie unikátnych jedincov,
nadmernú produkciu potomstva,
rekombináciu a mutáciu v rámci dedičnosti,
a konečne, prostredníctvom selekcie/prírodného výberu.
Prečo je to tak dôležité?
Hovorí nám to, odkiaľ pochádza pestrosť života a prečo sú živé tvory tak dobre adaptované na svoje životné prostredia.
Ale tiež nás to ovplyvňuje osobne.
Každý z nás je výsledkom 3 a pol miliardy rokov evolúcie, vrátane vás.
Vaši predkovia bojovali a prispôsobovali sa, aby prežili.
Toto prežitie bolo veľmi neisté.
Ak si uvedomíme fakt, že 99% druhov, ktoré kedy žili, už vyhynuli,
tak môžete svoje prežitie považovať za veľký úspech.
Dinosauri vymizli, ale vy ste živí, sledujete toto video,
pretože ste jedineční, podobne ako všetky ostatné živé tvory, ktoré dnes existujú:
neopakovateľné a jedinečné v celom vesmíre.
SK titulky: Martin Polakovič