Elu tekke ja arengu küsimused on teadlasi hämmingus iidsetest aegadest peale. Inimesed on alati püüdnud nendele saladustele lähemale jõuda, muutes seeläbi maailma arusaadavamaks ja etteaimatavamaks. Paljude sajandite jooksul domineeris seisukoht universumi ja elu jumaliku alguse kohta. Evolutsiooniteooria on suhteliselt hiljuti võitnud aukohal kui peamine ja kõige tõenäolisem versioon kogu meie planeedi elustiku arengust. Selle peamised sätted sõnastas Charles Darwin 19. sajandi keskel. Järgnenud sajand andis maailmale palju avastusi geneetika ja bioloogia vallas, mis võimaldas tõestada Darwini õpetuste paikapidavust, seda laiendada, kombineerida uute andmetega. Nii tekkis sünteetiline evolutsiooniteooria. Ta võttis endasse kõik kuulsa teadlase ideed ja teadusuuringute tulemused erinevates valdkondades geneetikast ökoloogiani.
Üksikisikult klassini
Bioloogiline evolutsioon on organismide ajalooline areng, mis põhineb geneetilise informatsiooni ainulaadsetel toimimisprotsessidel.teatud keskkonnatingimused.
Kõigi transformatsioonide algstaadium, mis lõpuks viib uue liigi tekkeni, on mikroevolutsioon. Sellised muutused kuhjuvad aja jooksul ja lõpevad elusolendite uue kõrgema organiseerituse taseme kujunemisega: perekond, perekond, klass. Ülespetsiifiliste struktuuride teket nimetatakse tavaliselt makroevolutsiooniks.
Sarnased protsessid
Mõlemad tasemed on põhimõtteliselt samad. Nii mikro- kui makromuutuste liikumapanevad jõud on looduslik valik, isoleeritus, pärilikkus, muutlikkus. Nende kahe protsessi oluline erinevus seisneb selles, et erinevate liikide ristamine on praktiliselt välistatud. Selle tulemusena põhineb makroevolutsioon liikidevahelisel valikul. Tohutu panuse mikroevolutsiooni annab vaba geneetilise informatsiooni vahetus sama liigi isendite vahel.
Märkide lähenemine ja lahknemine
Evolutsiooni põhiliinid võivad esineda mitmel kujul. Elu mitmekesisuse võimas allikas on tunnuste lahknemine. See toimib nii konkreetse liigi sees kui ka kõrgematel organisatsioonitasanditel. Keskkonnatingimused ja looduslik valik põhjustavad ühe rühma jagunemist kaheks või enamaks, mis erinevad teatud omaduste poolest. Liigi tasandil võib lahknemine olla pöörduv. Sel juhul sulanduvad tekkinud populatsioonid jälle üheks. Kõrgematel tasemetel on protsess pöördumatu.
Teine vorm on füleetiline evolutsioon, mis hõlmab liigi muundumist ilma isendit eraldamatapopulatsioonid. Iga uus rühm on eelmise järeltulija ja järgmise esivanem.
Märkide lähenemine ehk “lähenemine” annab olulise panuse ka elu mitmekesisusse. Sõltumatute organismirühmade arenguprotsessis samade keskkonnatingimuste mõjul moodustuvad indiviididel sarnased elundid. Neil on sarnane struktuur, kuid erinevad päritolud ja nad täidavad peaaegu samu funktsioone.
Parallelism on väga lähedane konvergentsile – evolutsiooni vormile, kui algselt lahknevad rühmad arenevad samade tingimuste mõjul sarnasel viisil. Konvergentsi ja paralleelsuse vahel on väike piir ning sageli on raske seostada konkreetse organismirühma evolutsiooni ühe või teise vormiga.
Bioloogiline progress
Evolutsiooni põhisuundi kirjeldati esmakordselt A. N. Severtsov. Ta soovitas tõsta esile bioloogilise progressi mõiste. Teadlase töödes kirjeldatakse selle saavutamise viise, samuti evolutsiooni peamisi teid ja suundi. Severtsovi ideed töötas välja I. I. Schmalhausen.
Orgaanilise maailma evolutsiooni peamised suunad, mille teadlased on kindlaks määranud, on bioloogiline progress, regressioon ja stabiliseerumine. Nime järgi on lihtne aru saada, mille poolest need protsessid üksteisest erinevad. Progress toob kaasa uute tunnuste kujunemise, mis suurendavad organismi kohanemisastet keskkonnaga. Regressioon väljendub rühma suuruse ja selle mitmekesisuse vähenemises, mis viib lõpuks väljasuremiseni. Stabiliseerimine hõlmab omandatud omaduste konsolideerimist ja nende ülekandmist põlvkonn alt teiselegenereerimine suhteliselt muutumatutes tingimustes.
Kitsemas tähenduses, tähistades orgaanilise evolutsiooni põhisuundi, tähendavad need justnimelt bioloogilist progressi ja selle vorme.
Bioloogilise arengu saavutamiseks on kolm peamist viisi:
- arogenees;
- allogenees;
- katagenees.
Arogenees
See protsess võimaldab tõsta üldist organiseerituse taset aromorfoosi tekke tulemusena. Teeme ettepaneku selgitada, mida selle mõiste all mõeldakse. Niisiis on aromorfoos evolutsiooni suund, mis toob kaasa elusorganismide kvalitatiivse muutuse, millega kaasnevad nende komplikatsioonid ja kohanemisomaduste suurenemine. Struktuurimuutuse tulemusena muutub indiviidide funktsioneerimine intensiivsemaks, nad saavad võimaluse kasutada uusi, seni kasutamata ressursse. Selle tulemusena vabanevad organismid teatud mõttes keskkonnatingimustest. Organisatsiooni kõrgemal tasemel on nende kohandused suures osas universaalsed, andes võimaluse areneda sõltumata keskkonnatingimustest.
Hea näide aromorfoosist on selgroogsete vereringesüsteemi ümberkujundamine: nelja kambri tekkimine südames ja kahe vereringeringi – suure ja väikese – eraldumine. Taimede evolutsiooni iseloomustab märkimisväärne edasiminek õietolmutoru ja seemne moodustumise tulemusena. Aromorfoosid viivad uute taksonoomiliste üksuste tekkeni: klassid, osakonnad, tüübid ja kuningriigid.
Aromorfoos on Severtsovi sõnul suhteliselt haruldane evolutsiooniline haigusnähtus. See tähistab morfofüsioloogilist progressi, mis omakorda käivitab üldise bioloogilise progressi, millega kaasneb kohanemisvööndi märkimisväärne laienemine.
Sotsiaalne aromorfoos
Arvestades inimkonna evolutsiooni suunda, võtavad mõned teadlased kasutusele mõiste "sotsiaalne aromorfoos". See tähistab universaalseid muutusi sotsiaalsete organismide ja nende süsteemide arengus, mis põhjustab komplikatsioone, suuremat kohanemisvõimet ja ühiskondade vastastikuse mõju suurenemist. Selliste aromorfooside hulka kuuluvad näiteks riigi tekkimine, trükkimine ja arvutitehnoloogia.
Allogenees
Bioloogilise progressi käigus kujunevad välja ka vähem globaalse iseloomuga muutused. Need on allogeneesi olemus. See evolutsioonisuund (tabel allpool) erineb oluliselt aromorfoosist. See ei too kaasa organiseerituse taseme tõusu. Allogeneesi peamine tagajärg on idioadaptatsioon. Tegelikult on see privaatne muutus, tänu millele suudab keha teatud tingimustega kohaneda. See orgaanilise maailma arengusuund võimaldab lähed alt seotud liikidel elada väga erinevates geograafilistes piirkondades.
Sellise protsessi ilmekas näide on hundiperekond. Selle liike leidub erinevates kliimavööndites. Igaühel neist on oma keskkonnaga teatud kohandused, kuid nad ei ole organisatsiooni poolest oluliselt paremad kui ükski teine liik.
Teadlased tuvastavad mitut tüüpi idioadaptatsioone:
- kujuline (näiteks voolujooneline kehaveelinnud);
- värvi järgi (see hõlmab miimikat, hoiatus- ja kaitsevärvi);
- paljundamiseks;
- liikumiseks (veelindude membraanid, lindude õhukotid);
- keskkonnatingimustega kohanemine.
Aromorfoosi ja idioadaptatsiooni erinevused
Mõned teadlased ei nõustu Severtsoviga ega näe piisav alt põhjuseid idioadaptatsioonide ja aromorfooside eristamiseks. Nad usuvad, et edusammude ulatust saab hinnata alles pärast seda, kui muutuse toimumisest on möödunud märkimisväärne aeg. Tegelikult on raske aru saada, milliste evolutsiooniliste protsessideni viib uus kvaliteet või arenenud võime.
Severtsovi järgijad kalduvad arvama, et idioadaptatsiooni all tuleks mõista kehakuju ümberkujundamist, elundite liigset arengut või vähenemist. Aromorfoosid on olulised muutused embrüo arengus ja uute struktuuride moodustumisel.
Katagenees
Bioloogiline evolutsioon võib kulgeda organismide struktuuri lihtsustamisega. Katagenees on üldine degeneratsioon, protsess, mis viib elusolendite organiseerituse vähenemiseni. Selle evolutsiooniliini (allpool on toodud kolme teed võrdlev tabel) peamiseks tulemuseks on nn katamorfooside ehk primitiivsete märkide ilmumine, mis asendavad kadunud progressiivseid. Üldise degeneratsiooni staadiumi läbinud organismide näide võib olla mis tahes parasiit. Enamasti kaotavad nad võime iseseisv alt liikuda, nende närvisüsteem on oluliselt lihtsustatud.ja vereringesüsteemid. Kuid ilmnevad erinevad kohandused, et peremeesorganismi paremini tungida ja sobivatele organitele fikseerida.
| Arogenees | Allogenees | Katagenees | |
| Suur muudatus | aromorfoos | idioadaptatsioon | katamorfoos |
| Suuna olemus |
|
|
|
| Näited |
|
|
|
Suhe
Evolutsiooni põhisuunad on omavahel seotud ja asendavad üksteist pidev alt ajaloolise arengu käigus. Pärast kardinaalseid muutusi aromorfoosi või degeneratsiooni kujul algab periood, mil uus organismide rühm hakkab kihistuma, mis tuleneb selle eri geograafiliste tsoonide üksikute osade arengust. Evolutsioon saab alguse idioadaptatsioonist. Mõne aja pärast toovad kogunenud muudatused kaasa uue kvalitatiivse hüppe.
Taimede evolutsiooni suund
Moodne taimestik ei tekkinud kohe. Nagu kõik organismid, on ka see kujunenud pika tee. Taimede evolutsioon on hõlmanud mitme olulise aromorfoosi omandamist. Esimene neist oli fotosünteesi tulek, mis võimaldas primitiivsetel organismidel kasutada päikesevalguse energiat. Järk-järgult tekkisid morfoloogia ja fotosünteetiliste omaduste muutumise tulemusena vetikad.
Järgmine samm oli maa arendamine. Missiooni edukaks lõpuleviimiseks oli vaja veel ühte aromorfoosi - kudede diferentseerimist. Ilmusid samblad ja eostaimed. Organisatsiooni edasine komplikatsioon on seotud paljunemisprotsessi ja -meetodite ümberkujundamisega. Sellised aromorfoosid nagu munarakk, õietolmuterad ja lõpuks seeme iseloomustavad seemneseemneid, mis on evolutsiooniliselt rohkem arenenud kui eosed.
Lisaks liikusid taimede evolutsiooni teed ja suunad veelgi suurema keskkonnatingimustega kohanemise suunas, suurendades vastupanuvõimet ebasoodsatele teguritele. Pistiku- ja idukihi väljanägemise tulemusena õitseb võikatteseemnetaimed, mis on täna bioloogiliselt edenenud.
Loomariik
Eukarüootide (eukarüootne rakk sisaldab moodustunud tuuma) evolutsiooniga heterotroofse toitumisega (heterotroofid ei suuda kemo- ega fotosünteesi abil orgaanilist ainet luua) kaasnes esimestel etappidel ka kudede diferentseerumine. Koelenteraatidel on üks esimesi olulisi aromorfoose loomade evolutsioonis: embrüotesse moodustub kaks kihti, ekto- ja endoderm. Ümarussidel ja lameussidel muutub struktuur juba keerulisemaks. Neil on kolmas idukiht, mesoderm. See aromorfoos võimaldab kudede edasist diferentseerumist ja elundite teket.
Järgmine etapp on sekundaarse kehaõõne moodustamine ja selle edasine jagamine sektsioonideks. Anneliididel on juba parapodia (primitiivne jäsemete tüüp), samuti vereringe- ja hingamissüsteemid. Parapoodide muutumine liigestatud jäsemeteks ja mõned muud muutused põhjustasid lülijalgsete tüübi ilmumise. Juba pärast nende maandumist hakkasid putukad embrüonaalsete membraanide ilmumise tõttu aktiivselt arenema. Tänapäeval on nad maapealse eluga kõige paremini kohanenud.
Sellised suured aromorfoosid nagu notokordi, neura altoru, kõhuaordi ja südame moodustumine võimaldasid Chordata tüübi ilmumist. Tänu mitmetele järkjärgulistele muutustele täienes elusorganismide mitmekesisus kalade, amniootide ja roomajatega. Viimane lakkas embrüonaalsete membraanide olemasolu tõttu veest sõltumast ja jõudis maale.
Järgmineevolutsioon järgib vereringesüsteemi transformatsiooni teed. Seal on soojaverelised loomad. Lennuga kohanemine võimaldas lindude tärkamist. Sellised aromorfoosid nagu neljakambriline süda ja parema aordikaare kadumine, eesaju poolkerade suurenemine ja ajukoore areng, karvkatte ja piimanäärmete moodustumine ning mitmed muud muutused viisid selleni imetajad. Nende hulgas paistsid evolutsiooniprotsessis silma platsenta loomad ja tänapäeval on nad bioloogilises arengus.
Inimrassi evolutsiooni suunad
Tänapäeva inimeste esivanemate päritolu ja evolutsiooni küsimust pole veel põhjalikult uuritud. Tänu paleontoloogia ja võrdleva geneetika avastustele on juba väljakujunenud ettekujutused meie „põlvnemisest” muutunud. Veel 15 aastat tagasi valitses seisukoht, et hominiidide evolutsioon järgis lineaarset tüüpi, st koosnes järjest arenenumatest vormidest, mis järgemööda asendasid: Australopithecus, osav mees, arhantroop, neandertallane (paleoantroop), neoantroop. (kaasaegne inimene). Inimese evolutsiooni põhisuunad, nagu ka teiste organismide puhul, tõid kaasa uute kohanemiste kujunemise, organiseerituse taseme tõusu.
Viimase 10-15 aasta jooksul saadud andmed on aga juba väljakujunenud pilti teinud tõsiseid kohandusi. Uued leiud ja ajakohastatud dateeringud näitavad, et evolutsioon oli keerulisem. Alamsugukond Hominina (kuulub sugukonda Hominid) osutus koosnevaks peaaegu kaks korda enam liikidest kuipeeti varem. Selle areng ei olnud lineaarne, vaid sisaldas mitut samaaegselt arenevat joont või haru, progresseeruvat ja tupikteed. Erinevatel aegadel eksisteeris koos kolm-neli või enam liiki. Selle mitmekesisuse ahenemine toimus seetõttu, et evolutsiooniliselt rohkem arenenud rühmad nihkusid teistest, vähem arenenud rühmadest. Näiteks on tänapäeval üldtunnustatud seisukoht, et neandertallased ja nüüdisinimesed elasid samal ajal. Esimesed ei olnud meie esivanemad, vaid olid paralleelne haru, mille tõrjusid välja arenenumad hominiinid.
Progressiivsed muudatused
Peamised aromorfoosid, mis viisid alamperekonna õitsenguni, jäävad kahtlemata. See on kahejalgsus ja aju suurenemine. Esimese moodustumise põhjuste osas on teadlased eriarvamusel. Pikka aega arvati, et see on avatud ruumide arendamiseks vajalik sunnitud meede. Värsked andmed viitavad aga sellele, et inimeste esivanemad kõndisid kahel jalal isegi puudel elamise ajal. See võime ilmnes neil kohe pärast šimpansiliinist eraldumist. Ühe versiooni kohaselt liikusid hominiinid algselt nagu kaasaegsed orangutanid, seistes kahe jalaga ühel oksal ja hoides käest teisel oksal.
Aju kasv toimus mitmes etapis. Alguses sai see alguse Homo habilisist (käsimees), kes õppis valmistama kõige lihtsamaid tööriistu. Aju mahu suurenemine langes kokku liha osakaalu suurenemisega hominiinide toidus. Habilised näivad olevat olnud koristajad. Järgmise ajutõusuga kaasnes ka lihatoidu koguse suurenemine jameie esivanemate ümberasustamine väljapoole põlis-Aafrika mandrit. Teadlased viitavad sellele, et liha osakaalu suurenemine toidus on seotud vajadusega täiendada laienenud aju töö säilitamiseks kulutatud energiat. Arvatavasti langes selle protsessi järgmine etapp kokku tule tekkega: küpsetatud toit ei erine mitte ainult kvaliteedi, vaid ka kalorisisalduse poolest, lisaks väheneb oluliselt ka närimiseks kuluv aeg.
Orgaanilise maailma evolutsiooni põhisuunad, mis toimisid paljude sajandite jooksul, moodustasid tänapäevase taimestiku ja loomastiku. Protsessi liikumine muutuvate keskkonnatingimustega kohanemise suunas on toonud kaasa tohutu hulga eluvorme. Evolutsiooni põhisuunad toimivad ühtmoodi kõigil organisatsiooni tasanditel, millest annavad tunnistust bioloogia, ökoloogia ja geneetika andmed.
