Biologická evoluce implikuje přirozený vývoj živých organismů, který je doprovázen změnami v genetickém složení populací, stejně jako nárůstem adaptačních vlastností, vznikem nových druhů a vymíráním starých. Všechny tyto faktory mění v průběhu času jak ekosystém, tak biosféru jako celek.
Základní teorie
Existuje několik verzí vysvětlujících mechanismy, na nichž je evoluční proces postaven. Většina vědců je nyní oddána syntetické teorii evoluce (STE), založené na fúzi populační genetiky a darwinismu. Syntetická teorie vysvětluje vztah mezi genetickými mutacemi, tedy materiálem evoluce, a přírodním výběrem (mechanismus evoluce). Evoluční proces v rámci této teorie je procesem změny frekvencí alel různých genů v populacích druhů v průběhu několika generací.
Vzorce a pravidla evoluce
Evoluce je nevratný proces. Každý organismus, který se nahromaděním pozitivních mutací dokázal adaptovat na nové podmínky při návratu do svého předchozího prostředí, bude muset znovu projít cestou adaptace. Navíc žádný biologický druh nelze zcela založit,Charles Darwin napsal, že i když se stanoviště stane stejným jako předtím, vyvinuté druhy se nebudou moci vrátit do svého bývalého stavu. To znamená, že zvířata se budou moci přizpůsobit návratu starých podmínek, ale ne „starým“způsobem.
To lze snadno vidět na případě delfínů. Vnitřní stavba jejich ploutví (spolu s kytovci) si zachovává rysy končetin savců. Mutace aktualizují genofond generace, takže se nikdy neopakují. Navzdory skutečnosti, že delfíni a velryby změnili své stanoviště a pětiprsté končetiny se změnily na ploutve, jsou stále savci. Stejně jako plazi se v určité fázi vyvinuli z obojživelníků, ale i když se vrátí do svého předchozího prostředí, nebudou schopni dát vzniknout obojživelníkům.
Další příklad tohoto evolučního pravidla: stálezelený keř Ruscus. Na jeho stonku jsou lesklé, velké a silné listy, které jsou vlastně upravenými větvemi. Pravé listy jsou šupinaté a nacházejí se ve středu těchto „stonků“. Na začátku jara se ze sinu šupiny objeví květ, ze kterého se později vyvine ovoce. Jehlice řeznická se v procesu evoluce zbavila listů, v důsledku čehož se dokázala adaptovat na sucho, ale poté opět spadla do vodního prostředí, ale místo skutečného olistění se objevily upravené stonky.
Heterogenita
Pravidla evoluce uvádějí, že proces je velmi heterogenní a není určen astronomickým časem. Existují například zvířata, která existovala vbeze změny po stovky milionů let. Jedná se o lalokoploutvé ryby, tuatara a šavloocas jsou živé fosilie. Stává se však, že speciace a modifikace nastanou velmi rychle. Za posledních 800 tisíc let se v Austrálii a na Filipínách objevily nové druhy hlodavců a jezero Bajkal se za posledních 20 milionů let obohatilo o 240 druhů raků, kteří jsou rozděleni do 34 nových rodů. Vznik nebo změna druhu nezávisí na čase jako takovém, ale závisí na nedostatku zdatnosti a počtu generací. To znamená, že čím rychleji se druh reprodukuje, tím vyšší je rychlost evoluce.
Uzavřené systémy
Procesy jako evoluce, přirozený výběr a mutace mohou probíhat mnohem rychleji. K tomu dochází, když jsou podmínky prostředí nestabilní. V hlubokých oceánech, jeskynních vodách, na ostrovech a dalších izolovaných oblastech je však evoluce, přírodní výběr a speciace velmi pomalé. To vysvětluje skutečnost, že lalokoploutvé ryby zůstávají nezměněny po tolik milionů let.
Sledování závislosti evoluce na rychlosti přirozeného výběru je u hmyzu docela jednoduché. Ve třicátých letech minulého století se ze škůdců začaly používat jedovaté drogy, ale po pár letech se objevily druhy, které se působení drogy přizpůsobily. Tyto formy zaujaly dominantní postavení a rychle se rozšířily po celé planetě.
K léčbě mnoha nemocí se často používala silná antibiotika – penicilin, streptomycin, gramicidin. Pravidla evoluce vstoupila v platnost: již ve čtyřicátých letechvědci zaznamenali vznik mikroorganismů odolných vůči těmto lékům.
Vzory
Existují tři hlavní směry evoluce: konvergence, divergence a paralelismus. Při divergenci je pozorována postupná divergence vnitrodruhových znaků, která nakonec vede k novým seskupením jedinců. Jak se rozdíly ve struktuře a způsobu získávání potravy stávají výraznějšími, seskupení se začnou rozcházet na jiná území. Pokud je jedna oblast obsazena zvířaty se stejnými požadavky na potravu, pak časem, když se nabídka potravy zmenší, budou muset oblast opustit a přizpůsobit se různým podmínkám. Pokud na stejném území existují druhy s různými potřebami, konkurence mezi nimi je mnohem menší.
Názorným příkladem toho, jak probíhá evoluční proces divergence, je 7 vzájemně příbuzných druhů jelenů: jsou to sob, maral, los, jelen sika, daňka, jelen pižmový a srnec.
Druhy s vysokým stupněm divergence mají schopnost zanechat velké potomstvo a méně spolu soupeří. Když se posílí divergence znaků, populace se rozdělí na poddruhy, které se díky přirozenému výběru mohou nakonec změnit na samostatné druhy.
Komunita
Konvergence se také říká evoluce živých systémů, v důsledku čehož mají nepříbuzné druhy společné rysy. Příkladem konvergence je podobnost tvaru těla vdelfíni (savci), žraloci (ryby) a ichtyosauři (plazi). To je výsledek existence ve stejném prostředí a stejných životních podmínkách. Agama popínavá a chameleon jsou také nepříbuzní, ale vzhledově velmi podobní. Křídla jsou také příkladem konvergence. U netopýrů a ptáků vznikly změnou předních končetin, ale u motýla jsou to výrůstky těla. Konvergence je mezi druhovou rozmanitostí planety velmi běžná.
Paralelismus
Tento výraz pochází z řeckého „parallelos“, což znamená „jít vedle“, a tento překlad dobře vysvětluje jeho význam. Paralelismus je proces nezávislého získávání podobných strukturních rysů mezi blízce příbuznými genetickými skupinami, ke kterému dochází díky přítomnosti rysů zděděných od společných předků. Tento typ evoluce je v přírodě rozšířený. Příkladem toho je výskyt ploutvonožců jako adaptací na vodní prostředí, které se u mrožů, tuleňů ušatých a tuleňů pravých vytvářely paralelně. Mezi mnoha okřídleným hmyzem také došlo k přechodu předních křídel na elytru. Ryby laločnaté mají známky obojživelníků a ještěrky zvířecí mají známky savců. Přítomnost paralelismu svědčí nejen o jednotě původu druhů, ale také o podobných podmínkách existence.
