¿Qué es la evolución?
Evolución
Utilizado en biología después del siglo XIX, se refiere al cambio y desarrollo de la biología de simple a compleja, de bajo nivel a alto nivel. También conocida como evolución. La palabra evolución proviene del vocablo latino evolutio, que significa desenrollar o desenrollar un rollo de papel bien enrollado.
El desarrollo de la idea del cambio biológico antes de la historia de Darwin. La visión natural de la transformación y evolución mutua de todas las cosas se remonta a los primeros días de la civilización humana. Por ejemplo, la teoría del Yin-Yang Bagua del "Libro de los cambios" de China simplifica la naturaleza en ocho fenómenos básicos: cielo, tierra, trueno, viento, agua, fuego, montañas y lagos, e intenta utilizar el Yin-Yang Bagua para explicar. las complejas leyes cambiantes del mundo material. El antiguo griego Anaximandro (alrededor del siglo VI a. C.) creía que la vida se producía originalmente a partir del barro del mar y que las criaturas acuáticas primitivas se convertían en criaturas terrestres mediante metamorfosis (similar a la muda de las larvas de insectos).
En la Edad Media occidental, la Biblia cristiana describía todo en el mundo como creación especial de Dios. A esto se le llama creacionismo. La teleología, que acompaña al creacionismo, sostiene que las disposiciones de la naturaleza tienen un propósito. "Los gatos fueron creados para comer ratones, los ratones fueron creados para comer gatos y toda la naturaleza fue creada para demostrar la sabiduría del Creador. Desde el Renacimiento en la segunda mitad del siglo XV hasta el siglo XVIII, la ciencia natural moderna fue creada". formado y desarrollado. La visión dominante en la comunidad científica durante este período fue la inmutabilidad. En ese momento, esta idea fue expresada como una ley científica por I. Newton y C.V. Linneo: la Tierra se mueve debido a la llamada primera fuerza motriz, y luego continuará moviéndose para siempre. Las especies biológicas lo han hecho en el pasado, lo hacen ahora y lo harán en el futuro. En la segunda mitad del siglo XVIII, la teoría celestial de Kant abrió por primera vez la primera brecha en la visión inmutable de la naturaleza; posteriormente, la visión transformacional de la naturaleza tomó forma gradualmente en varios campos de las ciencias naturales. Algunos biólogos de este período a menudo confundían ambos conceptos. Por ejemplo, en sus últimos años, Linneo eliminó la palabra invariancia de especies en su libro "Sistemas naturales"; el biólogo francés G.-L. de Buffon introdujo la teoría de la transformación en biología, pero continuó transformando la teoría y la teoría de la invariancia a lo largo de su vida. . J.-B. de Lamarck expuso sus puntos de vista sobre la transformación biológica en su libro "Filosofía animal" publicado en 1809 y nunca vaciló.
Desde finales del siglo XVIII hasta finales del XIX, la mayoría de los zoólogos no estudiaron seriamente la evolución biológica, se desviaron del materialismo tradicional de la antigua Grecia y cayeron en el idealismo. Aunque la "teoría de la vitalidad" admite que las especies biológicas pueden transformarse, atribuye la causa de la evolución a fuerzas internas no materiales. Cree que la "fuerza interna" de los organismos, es decir, la vitalidad, impulsa la evolución de los organismos, convirtiéndolos. cada vez más complejo y perfecto. Sin embargo, la teoría de la vitalidad carece de evidencia práctica y es una especulación idealista. El vitalista más famoso fue el biólogo francés Lamarck. La teoría de la teleología última o nacimiento directo, que surgió a finales del siglo XIX, cree que la evolución biológica tiene una ruta y dirección establecidas sin importar cómo cambie el entorno externo.
Las generaciones posteriores llaman lamarckismo o lamarckismo a las opiniones de Lamarck sobre la evolución biológica. Sus principales opiniones son: ① Las especies son variables y las especies son grupos compuestos por individuos mutados. (2) Hay una serie de niveles (pasos) desde simples hasta complejos entre las criaturas en la naturaleza. Las criaturas mismas tienen una "fuerza de voluntad" inherente que las impulsa a desarrollarse y cambiar de niveles inferiores a superiores. ③ Los organismos son altamente adaptables al medio ambiente; los cambios en el medio ambiente provocarán cambios en los organismos, mejorando así su adaptabilidad es la causa fundamental de la diversidad biológica; (4) Los cambios en el medio ambiente provocarán cambios en los hábitos de los animales. Los cambios en los hábitos harán que algunos órganos se desarrollen cuando se usan con frecuencia, mientras que otros órganos se degeneran cuando no se usan, la variación direccional bajo la influencia del medio ambiente, es decir, rasgos adquiridos, puede ser heredado. Si el entorno cambia en una determinada dirección, debido al uso de órganos y a la herencia adquirida, pequeñas variaciones se acumulan gradualmente y, finalmente, los organismos evolucionan. La voluntad interna en la teoría de Lamarck es idealista; la naturaleza adquirida es principalmente variación fenotípica, y la genética moderna ha demostrado que no se puede heredar.
Darwinismo El 1 de julio de 1858, C.R. Darwin y A.R. Wallace leyeron un artículo sobre el origen de las especies en la Linnean Society de Londres. Las generaciones posteriores llamaron a su teoría de la selección natural teoría de Darwin-Wallace. Darwin elaboró sistemáticamente su teoría de la evolución en su libro "El origen de las especies" publicado en 1859. La idea principal de su principio central de selección natural es: todos los organismos tienden a producir en exceso y el espacio vital y los alimentos son limitados, por lo que los organismos deben "luchar por la supervivencia".
Existen variaciones entre los individuos de una misma población. Aquellos individuos con mutaciones favorables y capaces de adaptarse al medio ambiente sobrevivirán y se reproducirán, mientras que aquellos sin mutaciones favorables serán eliminados. Si los cambios en las condiciones naturales son direccionales, entonces en el proceso histórico, después de una selección natural a largo plazo, las pequeñas variaciones se acumularán y se convertirán en variaciones significativas. Esto puede conducir a la formación de subespecies y nuevas especies.
La teoría de la evolución de Darwin, desde la perspectiva de la interacción entre los organismos y el medio ambiente, cree que la variación biológica, la herencia y la selección natural pueden conducir a cambios adaptativos en los organismos. Debido a que se basa en suficientes hechos científicos y puede resistir el paso del tiempo, ha tenido un profundo impacto en la comunidad académica durante más de 100 años. Sin embargo, la teoría de la evolución de Darwin todavía tiene algunas debilidades obvias: ① Su principio de selección natural se basa en la entonces popular hipótesis de la "herencia por fusión". Según el concepto de herencia por fusión, el material genético del padre y de la madre puede fusionarse como la sangre, de esta forma cualquier nueva mutación desaparecerá tras unas pocas generaciones de integración; ¿Cómo se acumulan las mutaciones y cómo funciona la selección natural? (2) Darwin puso demasiado énfasis en la naturaleza gradual de la evolución biológica; creía que "no hay saltos en la naturaleza" y utilizó "extinción de tipo intermedio" y "registros fósiles incompletos" para explicar la evolución saltante mostrada en los datos paleontológicos. En los últimos años, sus puntos de vista han sido cada vez más criticados por los teóricos del equilibrio discontinuo y los teóricos del nuevo capitalismo.
El desarrollo de la teoría de la evolución después de Darwin En 1865, el botánico austriaco G.J. Mendel sacó la conclusión correcta sobre la herencia de partículas a partir de experimentos con híbridos de guisantes. Demostró que el material genético no se fusiona y puede separarse y recombinarse durante la reproducción y la generación. Con el establecimiento de la genética a principios del siglo XX, T.H. Morgan y otros establecieron aún más la teoría de la herencia cromosómica y revelaron de manera integral las leyes básicas de la herencia. Esto debería haber compensado las deficiencias de la teoría de Darwin y contribuido al desarrollo de la teoría de la evolución, pero en ese momento la mayoría de los genetistas (incluido Morgan) se oponían a la teoría de la selección natural de Darwin; La creencia de la gente en la teoría de la evolución de Darwin está en grave crisis.
(1) Neolamarckismo y neodarwinismo. Desde finales del siglo XIX hasta principios del XX surgieron algunas nuevas teorías evolutivas. A principios del siglo XX, el botánico holandés H. de Fries propuso la teoría de la mutación de que "las especies se producen por mutaciones", basándose en la variación de la onagra, y se opuso a la teoría del cambio gradual. Esta teoría fue apoyada por muchos genetistas de la época. Aunque algunos seguidores del lamarckianismo abandonaron el concepto de voluntad intrínseca de Lamarck, todavía enfatizaron la herencia adquirida, que se consideraba el factor principal de la evolución. La teoría de Michurin, promovida por T.D. Lysenko en la Unión Soviética en la década de 1950, enfatizaba que los organismos pueden sufrir mutaciones dirigidas y adquirir heredabilidad bajo la influencia directa del medio ambiente. Todas estas opiniones se conocen como neolamarckismo. En 1883, A.F.L. Weismann utilizó experimentos para demostrar el error de la herencia adquirida y enfatizó que la selección natural es la fuerza impulsora de la evolución biológica. Su visión se denominó más tarde neodarwinismo.
②Teoría integral moderna de la evolución. En las décadas de 1920 y 1930, R.A. Fisher, S.Wright y J.B.S Haldane combinaron por primera vez la bioestadística con la teoría de la genética de partículas de Mendel, reinterpretaron la teoría de la selección natural de Darwin y formaron la genética de poblaciones. Posteriormente, C.C. Chetverikov, T. Dobzhansky, J. Huxley, E. Meyer, F.J. Ayala, G.L. Stebbins, G.G. Simpson y J.W Watts Lundin desarrollaron la teoría de Darwin y establecieron una teoría integral moderna de la evolución basada en la genética cromosómica, la genética de poblaciones y los conceptos de especies. y muchas disciplinas de paleontología y biología molecular. La moderna teoría evolutiva integral niega por completo la herencia de rasgos adquiridos, enfatiza la evolución gradual, cree que la evolución es un fenómeno grupal más que individual, reitera la importancia primordial de la selección natural y hereda y desarrolla la teoría de la evolución de Darwin.
③Teoría neutral y teoría del equilibrio discontinuo. Desde 65438 hasta 1968, el erudito japonés Kimura Motoo propuso la teoría neutral de la evolución molecular basada en los materiales de la biología molecular. Se cree que a nivel molecular, la mayoría de los cambios evolutivos y la mayoría de las mutaciones dentro de las especies no son causados por la selección natural, sino por la deriva aleatoria de alelos mutantes que seleccionan neutros o casi neutros, lo cual es consistente con la evolución integral moderna. es contrario a la visión omnipotente de la selección natural (ver la teoría neutral de la evolución molecular).
En 1972, N. Eldredge y S. J. Gould * * * propusieron el modelo evolutivo del "equilibrio puntuado" para explicar las obvias discontinuidades y saltos en la evolución de los organismos antiguos, creyendo que bajo especies basadas en la selección natural El modelo de evolución gradual, es decir, el modelo de evolución incremental lineal, no puede explicar el origen de más de un taxón y se opone a la visión darwiniana moderna de una evolución gradual. El debate continúa (ver teoría del equilibrio discontinuo).
Pequeña evolución y gran evolución El genetista estadounidense R.B. Goldschmidt cree que la selección natural ordinaria sólo puede actuar sobre genes dentro del alcance de una especie para producir pequeños cambios evolutivos, es decir, pequeños cambios a partir de los pasos evolutivos de uno; de una especie a otra requieren otro tipo de evolución, la Gran Evolución. Creía que se lograba una gran evolución gracias a su hipótesis de las mutaciones sistémicas (mutaciones genéticas que afectan a todo el genoma). De esta manera, se puede crear inmediatamente una nueva especie, o incluso un nuevo género o familia. Simpson, un paleontólogo estadounidense, coincidió en dividir el estudio de la evolución en dos grandes áreas: la evolución pequeña, que es el cambio evolutivo por debajo de la especie, y la evolución grande, que es la evolución por encima de la especie. Sin embargo, no estaba de acuerdo con lo de Goethe. vista. No cree que la evolución menor y la evolución mayor sean formas de evolución diferentes o no relacionadas.
La pequeña evolución estudia los cambios evolutivos debajo de las especies, incluyendo: ① factores y mecanismos de la pequeña evolución, estudiando cómo las mutaciones genéticas, la selección natural, los fenómenos aleatorios (como la deriva genética) y otros factores causan cambios en la composición genética. de poblaciones. (2) Especiación, es decir, el estudio de los métodos y procesos de formación de nuevas especies, cómo pequeños factores evolutivos conducen a la formación y desarrollo del aislamiento entre poblaciones de la misma especie, y el estudio de la diferenciación intraespecífica y el proceso de desarrollo de subespecies, desde medias especies hasta especies completas.
La macroevolución es el estudio de los cambios evolutivos en unidades taxonómicas de más de una especie a lo largo de escalas de tiempo geológico. El objeto principal son los fósiles y la unidad de estudio más pequeña son las especies. Los principales contenidos de la investigación incluyen: ①El origen y los factores de macroevolución de taxones de ① especies y superiores. (2) Modelo evolutivo, el cambio y formación de líneas evolutivas en la dimensión temporal. ③La velocidad de evolución, la velocidad de los cambios morfológicos, la velocidad de aparición o extinción de taxones, la esperanza de vida de las especies, etc. ④La dirección y tendencia de la evolución. ⑤Las leyes y causas de extinción y su relación con las tendencias y velocidades evolutivas.
La evolución menor y la macroevolución están interrelacionadas a nivel de especie. De hecho, tanto la evolución pequeña como la evolución grande estudian la especiación. En los últimos años, ha habido un acalorado debate en la comunidad académica sobre la relación entre la pequeña evolución y la gran evolución. La escuela de pensamiento del equilibrio puntuado cree que el hecho de la gran evolución no puede explicarse por el mecanismo de la pequeña evolución, mientras que la moderna teoría integral de la evolución cree que la pequeña evolución es la base de la gran evolución, y el mecanismo de la pequeña evolución puede explicar la evolución; Fenómeno de gran evolución hasta cierto punto.
Modelo evolutivo Desde una perspectiva evolutiva, diferentes especies que viven al mismo tiempo pueden rastrearse hasta un ancestro común en la dimensión temporal. Por lo tanto, los organismos vivos y los que alguna vez vivieron pueden relacionarse entre sí basándose en relaciones ancestrales. Este sistema evolutivo biológico que representa relaciones ancestrales se llama filogenia. La filogenia de los organismos se puede representar vívidamente como un árbol: si la raíz hasta la cima del árbol representa la dimensión temporal, el tronco representa el mismo antepasado y las ramas grandes y pequeñas representan linajes evolutivos interconectados, esto constituye el llamado árbol filogenético o árbol evolutivo. El llamado modelo evolutivo se refiere a las características de la evolución en el tiempo y el espacio, es decir, las características de la filogenia, que se materializan en la forma del árbol evolutivo: la continuación y ramificación de las ramas, la dirección de inclinación y la configuración espacial de el maletero, la interrupción del maletero, etc. Representa la línea media filogenética que caracteriza la evolución, la especiación y la extinción.
La evolución del linaje tiene dos cambios evolutivos cualitativamente diferentes. Uno es el cambio progresivo (progresivo) de la estructura morfológica y sus funciones de simple y relativamente imperfecta a compleja y relativamente perfecta, que se llama evolución progresiva. El resultado de la evolución progresiva es que el nivel de los organismos cambia de bajo a alto; Otro tipo de cambio evolutivo es la ramificación lineal, llamada evolución cladística; el resultado de la evolución cladística es el surgimiento de nuevas unidades taxonómicas y un aumento de la biodiversidad. La evolución progresiva generalizada incluye varios cambios evolutivos distintos de la evolución ramificada, incluidos tanto cambios evolutivos graduales (progresivos) como cambios no progresivos o incluso degenerativos. La situación en la que no hay evolución progresiva ni evolución ramificada se llama evolución estancada, como los fósiles vivientes.
Durante un período de tiempo geológico relativamente corto, las radiaciones adaptativas se ramificaron desde un sistema lineal en muchos taxones diferentes, conocidos como radiaciones. Debido a que las ramas radiantes suelen adaptarse a diferentes direcciones de evolución, también se les llama radiaciones adaptativas.
La evolución convergente y la evolución paralela son líneas diferentes que evolucionan de forma independiente con características similares, lo que se denomina evolución convergente, o convergencia para abreviar.
La convergencia evolutiva de estructuras morfológicas a menudo se debe a la similitud funcional, y la similitud funcional a menudo se debe a la adaptación a entornos similares.
La evolución paralela se refiere a dos o más linajes con el mismo ancestro que evolucionan de forma independiente características similares en función de su herencia ancestral. A menudo no es fácil distinguir el paralelismo y la convergencia. En términos generales, la evolución paralela implica tanto homología como homología. Si la similitud entre descendientes es mayor que la similitud entre sus antepasados, se puede llamar convergencia, y si la similitud entre descendientes es similar a la similitud entre antepasados, se puede llamar paralelismo (Figura 1).
Figura 1 Diagrama esquemático de radiación adaptativa, evolución convergente y evolución paralela
Modelo de gran evolución ①Modo de cambio gradual. Se cree que la velocidad de la evolución morfológica es constante y uniforme, y la evolución morfológica es gradual. Los cambios morfológicos son causados principalmente por la evolución de la lineación, ocurren principalmente durante el período de supervivencia de las especies y no tienen nada que ver con la especiación y la especiación (lineación). ramificación) en sí solo agrega una nueva dirección evolutiva. ②Modo intermitente. Se cree que la velocidad de la evolución morfológica no es constante y uniforme, con "saltos" rápidos que se alternan con pausas largas, es decir, la evolución se acelera durante la especiación y permanece relativamente estable después de la especiación. Los cambios morfológicos en la evolución están relacionados con la especiación, es decir, la mayoría de los cambios morfológicos ocurren durante el período relativamente corto de especiación, y no ocurren cambios morfológicos significativos durante la vida de la especie, que puede durar millones de años (Figura 2). Existe alguna evidencia favorable para ambos modelos, pero la evidencia en sí debe ser confirmada por más investigaciones.
a Modo discontinuo B Modo progresivo Figura 2 Dos modos de gran evolución
La cantidad de cambio en la evolución biológica por unidad de tiempo. Para medir la velocidad de la evolución, debemos identificar dos escalas: la escala de tiempo y la escala de cambio evolutivo. Hay dos tipos de escalas de tiempo: tiempo geológico absoluto y tiempo geológico relativo. Generalmente, se debe utilizar la escala de tiempo absoluta; la escala de tiempo relativa se debe utilizar sólo cuando sea necesario.
Tendencias evolutivas Desde una perspectiva de largo plazo, la evolución biológica muestra una determinada dirección, pero esto no significa que exista una trayectoria evolutiva establecida en la naturaleza. La direccionalidad mencionada aquí es una tendencia estadística. Por lo tanto, las tendencias evolutivas son tendencias estadísticas en la evolución causadas por cualquier factor, incluidos factores aleatorios y no aleatorios.
Pequeñas tendencias evolutivas Las pequeñas tendencias evolutivas se refieren a la tendencia de cambios evolutivos fenotípicos dentro de poblaciones naturales de especies biológicas debido a la selección natural. Esta tendencia evolutiva suele ser el resultado de la adaptación al entorno local. Los cambios evolutivos ocurren dentro del sistema de líneas, por lo que también se le puede llamar tendencia de evolución del sistema de líneas, que se manifiesta como la inclinación del sistema de líneas en las coordenadas de cambio de evolución temporal. sistema.
Las grandes tendencias evolutivas se refieren a las tendencias filogenéticas de los cuerpos ramificados ortólogos. Se producen grandes tendencias evolutivas en la evolución del linaje de taxones de más de una especie, por lo que también pueden denominarse tendencias evolutivas del linaje, que aparecen como desviaciones en el linaje. Muchos académicos han propuesto una variedad de hipótesis para explicar las causas de las grandes tendencias evolutivas, pero estas hipótesis rara vez son válidas o convincentes debido a la falta de evidencia.
La evolución es el proceso por el cual los seres vivos evolucionan y avanzan gradualmente. En este proceso, la biología se desarrolla desde el nivel más bajo al más alto, de lo simple a lo complejo. Pocos seres vivos en la Tierra hoy son exactamente como sus ancestros antiguos. De manera similar, varias criaturas en el futuro serán diferentes a las actuales. Este es el resultado de la evolución. El proceso de evolución es extremadamente lento y requiere una selección natural a largo plazo para evolucionar gradualmente. Además de la evolución de menor a mayor, los tipos de organismos también están aumentando. Hoy en día hay muchas más especies que hace 500 millones de años, y seguirán aumentando en el futuro.