Ideea de bază a evoluției biologice este că populațiile și speciile de organisme se schimbă în timp. Astăzi, când ne gândim la evoluție, este probabil să asociem această idee cu o persoană anume: naturalistul britanic Charles Darwin. În anii 1850, Darwin a scris o carte influentă și controversată intitulată „Originea speciilor”, în care susținea că speciile evoluează și că toate organismele își pot urmări descendența înapoi în timp până la un strămoș comun.
Naturalistul britanic a mai sugerat existența unui mecanism la baza evoluției – selecția naturală, în care trăsăturile ereditare (trăsăturile care sunt transmise de la părinți la copii prin intermediul genelor) care ajută organismele să supraviețuiască și să se reproducă devin mai frecvente într-o populație odată cu trecerea timpului.
Darwin nu a fost primul care a venit cu ideea de evoluție. De fapt, chiar și unii dintre filosofii greci antici aveau astfel de idei. Cu toate acestea, Platon (printre cei mai faimoși dintre acești filozofi) credea că speciile sunt fixe și neschimbate, iar punctul său de vedere a influențat foarte mult gândirea occidentală timp de secole după moartea sa.
Ideile evoluționiste au început să revină în secolul al XVIII-lea. La începutul secolului al XIX-lea, naturalistul francez Jean-Baptiste Lamarck a publicat o carte în care susținea existența evoluției și sugera un mecanism prin care aceasta ar putea avea loc. Mai exact, Lamarck susținea că modificările apărute la un individ datorită mediului său sau utilizării ori neutilizării unei structuri în timpul vieții sale ar putea fi moștenite de descendenții săi și ar putea duce la o schimbare în cadrul speciei. (De exemplu, Lamarck a sugerat că girafele au gâtul lung deoarece unele dintre ele și-au întins gâtul în timpul vieții, apoi au transmis această trăsătură de gât întins urmașilor lor.)
Acest mecanism al schimbărilor evolutive nu s-a dovedit a fi corect și astăzi ne amintim adesea de Lamarck ca fiind cel care „a dat răspunsul greșit”. Cu toate acestea, înainte de a judeca, ar trebui să ne amintim că Lamarck a fost un pionier, în ciuda ideii sale incorecte. El a fost unul dintre primii care au luat în serios cu ideea de evoluție și a sugerat cum ar putea avea loc aceasta.
Darwin și călătoria sa cu vaporul Beagle
Cartea fundamentală a lui Darwin, „Despre originea speciilor”, a expus ideile sale despre evoluție și selecția naturală. Aceste idei s-au bazat în mare parte pe observații directe din călătoriile lui Darwin pe tot globul. Din 1831 până în 1836, a făcut parte dintr-o expediție de cercetare efectuată de nava HMS Beagle, care a inclus escale în America de Sud, Australia și vârful sudic al Africii. La fiecare dintre opririle expediției, Darwin a avut ocazia să studieze și să catalogheze plantele și animalele locale.
Pe parcursul călătoriilor sale, Charles Darwin a început să observe tipare interesante în distribuția și caracteristicile organismelor. Putem vedea unele dintre cele mai importante tipare pe care Darwin le-a observat în distribuția organismelor uitându-ne la observațiile sale despre Insulele Galapagos de pe coasta Ecuadorului.
Darwin a descoperit că insulele apropiate din Galapagos găzduiau specii similare (dar nu identice) de cinteze (Figura 1). Mai mult, el a remarcat că fiecare specie de cinteze era potrivită pentru mediul și rolul său. De exemplu, speciile care mâncau semințe mari aveau tendința de a avea ciocuri mari și dure, în timp ce cele care mâncau insecte aveau ciocul subțire și ascuțit. În cele din urmă, el a observat că cintezele (și alte animale) găsite pe Insulele Galapagos erau similare cu speciile de pe continentul din apropierea Ecuadorului, dar diferite de cele întâlnite în alte părți ale lumii.
Figura 1 – Specii de cinteze de pe Insulele Galapagos. | Ilustrație: JOHN GOULD/WIKIMEDIA COMMONS
Darwin nu și-a dat seama de toate acestea în călătoria sa. De fapt, nici măcar nu și-a dat seama că toate cintezele erau înrudite, ci a crezut că sunt specii distincte, până când și-a arătat exemplarele unui ornitolog calificat după mai mulți ani. Treptat, însă, a venit cu o idee care ar fi putut explica tiparele cintezelor înrudite, dar diferite.
Conform ideii lui Darwin, acest tipar ar avea sens dacă Insulele Galapagos ar fi fost demult populate de păsări de pe continentul vecin. Pe fiecare insulă, cintezele s-ar fi putut adapta treptat la condițiile locale (de-a lungul multor generații și în perioade lungi de timp). Acest proces ar fi putut duce la formarea uneia sau mai multor specii distincte pe fiecare insulă.
Ce mecanism ar putea explica modul în care fiecare populație de cinteze a dobândit adaptări sau trăsături care au făcut-o să fie potrivită pentru mediul în care trăia? În timpul călătoriei sale și în anii de după, Darwin a dezvoltat și rafinat un set de idei care ar fi putut explica tiparele pe care le observase în timpul călătoriei sale. În cartea sa „Originea speciilor”, Darwin și-a subliniat cele două idei-cheie: evoluția și selecția naturală.
Evoluția
Darwin a susținut că speciile se pot schimba în timp, că noile specii provin din specii preexistente și că toate speciile au un strămoș comun. În acest fel, fiecare specie are propriul său set unic de diferențe ereditare (genetice) față de strămoșul comun, care s-au acumulat treptat pe perioade de timp foarte lungi. Evenimentele de ramificare (separare) repetate, în care noi specii se desprind dintr-un strămoș comun, produc un „arbore” pe mai multe niveluri care leagă toate organismele vii.
Darwin a denumit la acest proces, în care grupurile de organisme se schimbă din punct de vedere al trăsăturilor lor ereditare de-a lungul generațiilor, „descendență cu modificare”. Astăzi, îl numim evoluție. O specie se poate separa în două specii în timp, iar acest proces se poate repeta de mai multe ori în timp sub forma unui „arbore genealogic” al unui grup de specii înrudite.
Selecția naturală
Important este că Charles Darwin nu a propus doar că organismele au evoluat, ci și un mecanism de evoluție: selecția naturală. Acest mecanism era elegant și logic și explica modul în care populațiile ar putea evolua în așa fel încât să devină mai potrivite pentru mediul în care trăiau în decursul timpului.
Conceptul lui Darwin privind selecția naturale se baza pe câteva observații-cheie:
-
Trăsăturile sunt adesea moștenite. În organismele vii, multe trăsături sunt moștenite sau transmise de la părinți la urmași. (Darwin cunoștea acest lucru, chiar dacă nu știa că trăsăturile erau moștenite prin intermediul genelor.)
-
Se produc mai mulți descendenți decât pot supraviețui. Organismele sunt capabile să producă mai mulți descendenți decât poate susține mediul lor. Astfel există competiție pentru resurse limitate în fiecare generație.
-
Urmașii variază în ceea ce privește trăsăturile lor ereditare. Descendenții din orice generație vor fi ușor diferiți unul de celălalt în privința trăsăturile lor (culoare, dimensiune, formă etc.), iar multe dintre aceste trăsături vor fi moștenite.
Pe baza acestor observații, Darwin a concluzionat următoarele:
-
Într-o populație, unii indivizi vor avea trăsături moștenite care îi ajută să supraviețuiască și să se reproducă (având în vedere condițiile mediului, cum ar fi prădătorii și sursele de hrană prezente). Indivizii cu trăsăturile utile vor lăsa mai mulți urmași în generația următoare decât semenii lor, deoarece trăsăturile îi fac mai eficienți în supraviețuire și reproducere.
-
Deoarece trăsăturile utile sunt ereditare și pentru că organismele cu aceste trăsături lasă mai mulți descendenți, trăsăturile vor tinde să devină mai comune (prezente într-o parte mai mare a populației) în generația următoare.
-
De-a lungul generațiilor, populația se va adapta la mediul său (deoarece indivizii cu trăsături utile în acel mediu au un succes reproductiv constant mai mare decât semenii lor).
Modelul lui Darwin de evoluție prin selecție naturală i-a permis să explice tiparele pe care le văzuse în timpul călătoriilor sale. De exemplu, dacă speciile de cinteze din Galapagos au avut un strămoș comun, era logic ca acestea să semene în linii mari una cu alta (și cu cintezele de pe continent, care probabil că au avut acel strămoș comun). Dacă grupurile de cinteze ar fi fost izolate pe insule separate timp de multe generații, totuși, fiecare grup ar fi fost expus unui mediu diferit în care ar fi putut fi favorizate diferite trăsături ereditare, cum ar fi diferite dimensiuni și forme ale ciocurilor pentru utilizarea diferitelor surse de hrană. Acești factori ar fi putut duce la formarea de specii distincte pe fiecare insulă.
Sursa: Khan Academy