Otázky původu života a jeho vývoje mate vědce již od starověku. Lidé se vždy snažili těmto záhadám přiblížit, a tak učinit svět srozumitelnějším a předvídatelnějším. Po mnoho staletí dominoval pohled na božský počátek vesmíru a života. Evoluční teorie získala čestné místo jako hlavní a nejpravděpodobnější verze vývoje všeho života na naší planetě relativně nedávno. Jeho hlavní ustanovení formuloval Charles Darwin v polovině 19. století. Století, které následovalo, dalo světu spoustu objevů v oblasti genetiky a biologie, které umožnily dokázat platnost Darwinova učení, rozšířit jej, spojit s novými daty. Tak se objevila syntetická evoluční teorie. Absorbovala všechny myšlenky slavného badatele a výsledky vědeckého výzkumu v různých oblastech od genetiky po ekologii.
Od jednotlivce do třídy
Biologická evoluce je historický vývoj organismů založený na jedinečných procesech fungování genetické informace vurčité podmínky prostředí.
Počáteční fází všech transformací, které nakonec vedou ke vzniku nového druhu, je mikroevoluce. Takové změny se v průběhu času hromadí a končí vytvořením nové vyšší úrovně organizace živých bytostí: rodu, rodiny, třídy. Vznik supraspecifických struktur se běžně nazývá makroevoluce.
Podobné procesy
Obě úrovně jsou v podstatě stejné. Hnacími silami mikro i makro změn je přirozený výběr, izolace, dědičnost, variabilita. Podstatný rozdíl mezi těmito dvěma procesy je v tom, že křížení mezi různými druhy je prakticky vyloučeno. V důsledku toho je makroevoluce založena na mezidruhovém výběru. Obrovský příspěvek k mikroevoluci představuje volná výměna genetických informací mezi jedinci stejného druhu.
Konvergence a divergence znaků
Hlavní linie evoluce mohou mít několik podob. Mocným zdrojem rozmanitosti v životě je rozdílnost rysů. Působí jak v rámci určitého druhu, tak na vyšších úrovních organizace. Podmínky prostředí a přírodní výběr vedou k rozdělení jedné skupiny na dvě nebo více, lišících se v určitých vlastnostech. Na úrovni druhu může být divergence reverzibilní. V tomto případě se výsledné populace opět spojí v jednu. Na vyšších úrovních je proces nevratný.
Další formou je fyletická evoluce, která zahrnuje transformaci druhu bez oddělení jednotlivcůpopulace. Každá nová skupina je potomkem předchozí a předkem další.
Konvergence neboli „konvergence“znamení také významně přispívá k rozmanitosti života. V procesu vývoje nepříbuzných skupin organismů pod vlivem stejných podmínek prostředí se u jedinců vytvářejí podobné orgány. Mají podobnou strukturu, ale odlišný původ a plní téměř stejné funkce.
Paralelismus je velmi blízký konvergenci – formě evoluce, kdy se původně divergentní skupiny vyvíjejí podobným způsobem pod vlivem stejných podmínek. Mezi konvergencí a paralelismem je tenká čára a často je obtížné přiřadit evoluci určité skupiny organismů té či oné formě.
Biologický pokrok
Hlavní směry evoluce byly poprvé popsány v dílech A. N. Severtsov. Navrhl zdůraznit koncept biologického pokroku. Práce vědce nastiňují způsoby, jak toho dosáhnout, a také hlavní způsoby a směry evoluce. Severtsovovy myšlenky byly vyvinuty I. I. Schmalhausen.
Hlavní směry evoluce organického světa, identifikované vědci, jsou biologický pokrok, regrese a stabilizace. Podle názvu je snadné pochopit, jak se tyto procesy od sebe liší. Pokrok vede k utváření nových vlastností, které zvyšují stupeň adaptace organismu na prostředí. Regrese se projevuje zmenšením velikosti skupiny a její diverzity, což nakonec vede k vyhynutí. Stabilizace znamená upevnění získaných vlastností a jejich přenos z generace na generacigenerace za relativně nezměněných podmínek.
V užším slova smyslu označující hlavní směry organické evoluce znamenají právě biologický pokrok a jeho formy.
Existují tři hlavní způsoby, jak dosáhnout biologického pokroku:
- arogeneze;
- alogeneze;
- katageneze.
Arogeneze
Tento proces umožňuje zvýšit celkovou úroveň organizace v důsledku vzniku aromorfózy. Navrhujeme objasnit, co je míněno tímto pojmem. Aromorfóza je tedy směr evoluce, který vede ke kvalitativní změně v živých organismech, doprovázené jejich komplikací a zvýšením adaptačních vlastností. V důsledku změny struktury se fungování jedinců zintenzivňuje, dostávají možnost využívat nové, dříve nevyužité zdroje. V důsledku toho se organismy v jistém smyslu zbavují podmínek prostředí. Na vyšší úrovni organizace jsou jejich úpravy do značné míry univerzální povahy, což umožňuje rozvíjet se bez ohledu na podmínky prostředí.
Dobrým příkladem aromorfózy je přeměna oběhového systému obratlovců: objevení se čtyř komor v srdci a oddělení dvou kruhů krevního oběhu – velkého a malého. Evoluce rostlin se vyznačuje výrazným skokem vpřed v důsledku tvorby pylové láčky a semene. Aromorfózy vedou ke vzniku nových taxonomických jednotek: tříd, oddělení, typů a království.
Aromorfóza je podle Severtsova relativně vzácná evolucejev. Znamená morfofyziologický pokrok, který naopak iniciuje všeobecný biologický pokrok doprovázený významným rozšířením adaptivní zóny.
Sociální aromorfóza
S ohledem na směr evoluce lidské rasy někteří vědci zavádějí koncept „sociální aromorfózy“. Označuje univerzální změny ve vývoji společenských organismů a jejich systémů, vedoucí ke komplikacím, větší adaptabilitě a zvýšení vzájemného ovlivňování společností. Mezi takové aromorfózy patří například vznik státu, tisku a výpočetní techniky.
Alogeneze
V průběhu biologického pokroku se formují i změny méně globálního charakteru. Jsou podstatou alogeneze. Tento směr evoluce (tabulka níže) má významný rozdíl od aromorfózy. Nevede to ke zvýšení úrovně organizace. Hlavním důsledkem alogeneze je idioadaptace. Ve skutečnosti jde o soukromou změnu, díky které se tělo dokáže přizpůsobit určitým podmínkám. Tento směr evoluce organického světa umožňuje blízce příbuzným druhům žít ve velmi odlišných geografických oblastech.
Výrazným příkladem takového procesu je rodina vlků. Jeho druhy se vyskytují v různých klimatických pásmech. Každý z nich má určitou sadu adaptací na své prostředí, přičemž není výrazně lepší než jakýkoli jiný druh, pokud jde o organizaci.
Vědci identifikují několik typů idioadaptací:
- ve tvaru (například aerodynamické tělovodní ptactvo);
- podle barvy (to zahrnuje mimikry, varovné a ochranné zbarvení);
- pro reprodukci;
- pro pohyb (blany vodního ptactva, vzdušný vak ptáků);
- přizpůsobení podmínkám prostředí.
Rozdíly mezi aromorfózou a idioadaptací
Někteří vědci nesouhlasí se Severtsovem a nevidí dostatečné důvody pro rozlišování mezi idioadaptacemi a aromorfózami. Domnívají se, že rozsah pokroku lze posoudit až poté, co od změny uběhlo značné množství času. Ve skutečnosti je těžké si uvědomit, k jakým evolučním procesům povede nová kvalita nebo vyvinutá schopnost.
Severtsovovi následovníci mají sklon myslet si, že idioadaptace by měla být chápána jako přeměna tvaru těla, nadměrný rozvoj nebo zmenšení orgánů. Aromorfózy jsou významné změny v embryonálním vývoji a tvorbě nových struktur.
Katageneze
Biologická evoluce může pokračovat se zjednodušením struktury organismů. Katageneze je všeobecná degenerace, proces vedoucí ke snížení organizace živých bytostí. Hlavním výsledkem této evoluční linie (tabulka srovnávající tři cesty je uvedena níže) je výskyt tzv. katamorfóz neboli primitivních znaků, které nahrazují ztracená progresivní. Příkladem organismů, které prošly stádiem obecné degenerace, může být jakýkoli parazit. Z velké části ztrácejí schopnost samostatného pohybu, jejich nervový systém je značně zjednodušený.a oběhové soustavy. Objevují se ale různé úpravy pro lepší průnik do těla hostitele a fixaci na vhodné orgány.
| Arogeneze | Alogeneze | Katageneze | |
| Hlavní změna | aromorphosis | idioadaptation | catamorphosis |
| Esence směru |
|
|
|
| Příklady |
|
|
|
Poměr
Hlavní směry evoluce jsou vzájemně propojeny a v průběhu historického vývoje se neustále nahrazují. Po zásadních přeměnách v podobě aromorfózy nebo degenerace nastává období, kdy se v důsledku vývoje jednotlivých částí různých geografických pásem začíná stratifikovat nová skupina organismů. Evoluce začíná idioadaptací. Po chvíli vedou nahromaděné změny k novému kvalitativnímu skoku.
Směr evoluce rostlin
Moderní flóra se neobjevila okamžitě. Jako všechny organismy prošel dlouhou cestu k tomu, aby se stal. Evoluce rostlin zahrnovala získání několika důležitých aromorfóz. Prvním z nich byl nástup fotosyntézy, která umožnila primitivním organismům využívat energii slunečního světla. Postupně v důsledku přeměn morfologie a fotosyntetických vlastností vznikaly řasy.
Dalším krokem byl rozvoj půdy. Pro úspěšné dokončení „mise“byla potřeba ještě jedna aromorfóza – diferenciace tkání. Objevily se mechy a výtrusné rostliny. Další komplikace organizace jsou spojeny s proměnou procesu a metod reprodukce. Takové aromorfózy, jako je vajíčko, pylová zrna a nakonec semeno, charakterizují nahosemenné rostliny, které jsou evolučně vyvinutější než spory.
Dále se cesty a směry evoluce rostlin posunuly směrem k ještě větší adaptaci na podmínky prostředí, čímž se zvýšila odolnost vůči nepříznivým faktorům. Následkem vzhledu pestíku a zárodečného listu kvetení popřkrytosemenné rostliny, které jsou dnes ve stavu biologického pokroku.
Říše zvířat
Evoluce eukaryot (eukaryotická buňka obsahuje vytvořené jádro) s heterotrofním typem výživy (heterotrofové nejsou schopni vytvářet organickou hmotu pomocí chemo- nebo fotosyntézy) byla v prvních fázích také doprovázena diferenciací tkání. Koelenteráty mají jednu z prvních významných aromorfóz ve vývoji živočichů: v embryích se tvoří dvě vrstvy, ekto- a endoderm. U škrkavek a plochých červů je již struktura složitější. Mají třetí zárodečnou vrstvu, mezoderm. Tato aromorfóza umožňuje další diferenciaci tkání a vznik orgánů.
Další fází je vytvoření sekundární tělesné dutiny a její další dělení na sekce. Krouživci již mají parapodia (primitivní typ končetin), stejně jako oběhový a dýchací systém. Přeměna parapodií na kloubové končetiny a některé další změny způsobily vznik typu členovců. Již po přistání se hmyz začal aktivně vyvíjet kvůli vzhledu embryonálních membrán. Dnes jsou nejvíce přizpůsobeny životu na Zemi.
Takové velké aromorfózy, jako je tvorba notochordu, neurální trubice, břišní aorty a srdce, umožnily vznik typu Chordata. Díky řadě progresivních změn byla rozmanitost živých organismů doplněna o ryby, amnioty a plazy. Ten druhý kvůli přítomnosti embryonálních membrán přestal být závislý na vodě a dostal se na souš.
Dalšíevoluce jde cestou přeměny oběhového systému. Existují teplokrevní živočichové. Adaptace na let umožnily vznik ptáků. Takové aromorfózy jako čtyřkomorové srdce a vymizení pravého aortálního oblouku, zvětšení předních mozkových hemisfér a vývoj kůry, tvorba pláště a mléčných žláz a řada dalších změn vedly ke vzniku savců. Mezi nimi v procesu evoluce vynikala placentární zvířata a dnes jsou ve stavu biologického pokroku.
Směry evoluce lidské rasy
Otázka původu a evoluce předků moderních lidí nebyla dosud důkladně prozkoumána. Díky objevům paleontologie a srovnávací genetiky se změnily již zavedené představy o našem „rodokmenu“. Ještě před 15 lety převládal názor, že evoluce hominidů sledovala lineární typ, to znamená, že sestávala z postupně se vyvíjejících forem, které se postupně nahrazovaly: Australopithecus, zkušený člověk, archantrop, člověk neandrtálský (paleoantrop), neoantrop (moderní člověk). Hlavní směry evoluce člověka, stejně jako v případě jiných organismů, vedly k vytvoření nových adaptací, zvýšení úrovně organizace.
Údaje získané za posledních 10–15 let však značně upravily již vytvořený obraz. Nové nálezy a aktualizované datování naznačují, že evoluce byla složitější. Ukázalo se, že podčeleď Hominina (patří do rodiny Hominidů) obsahuje téměř dvakrát více druhů nežbylo zvažováno dříve. Jeho vývoj nebyl lineární, ale obsahoval několik současně se vyvíjejících linií nebo větví, progresivních a slepých uliček. V různých dobách spolu koexistovaly tři nebo čtyři nebo více druhů. K zúžení této diverzity došlo v důsledku vytěsnění evolučně vyvinutějšími skupinami jiných, méně vyvinutých. Dnes se například všeobecně uznává, že neandrtálci a moderní lidé žili ve stejné době. Ti první nebyli našimi předky, ale byli paralelní větví, která byla nahrazena pokročilejšími homininy.
Progresivní změny
Hlavní aromorfózy, které vedly k prosperitě podrodiny, zůstávají nepochybné. To je bipedalismus a nárůst mozku. Vědci se neshodnou na důvodech vzniku prvního. Dlouho se věřilo, že se jedná o vynucené opatření nezbytné pro rozvoj otevřených prostranství. Nedávná data však naznačují, že předci lidí chodili po dvou nohách i v období života na stromech. Tato schopnost se u nich objevila ihned po oddělení od šimpanzí linie. Podle jedné verze se hominini původně pohybovali jako moderní orangutani, stáli oběma nohama na jedné větvi a drželi se za ruce na druhé.
Růst mozku probíhal v několika fázích. Nejprve to začalo Homo habilis (šikovný muž), který se naučil vyrábět ty nejjednodušší nástroje. Nárůst objemu mozku se shodoval se zvýšením podílu masa ve stravě homininů. Zdá se, že Habilis byli mrchožrouti. Další nárůst v mozku byl také doprovázen zvýšením množství masité potravy apřesídlení našich předků mimo původní africký kontinent. Vědci naznačují, že zvýšení podílu masa ve stravě souvisí s nutností doplnit energii vynaloženou na udržení práce zvětšeného mozku. Další fáze tohoto procesu se pravděpodobně shodovala s rozvojem ohně: vařené jídlo se liší nejen kvalitou, ale také obsahem kalorií, navíc se výrazně zkrátí čas potřebný na žvýkání.
Hlavní směry evoluce organického světa, působící po mnoho staletí, vytvořily moderní flóru a faunu. Pohyb procesu směrem k přizpůsobení se měnícím se podmínkám prostředí vedl k obrovské rozmanitosti forem života. Hlavní směry evoluce fungují stejným způsobem na všech úrovních organizace, jak dokazují údaje z biologie, ekologie a genetiky.
