Як діє еволюція
Увага: Через позицію правовласника щодо вмісту дане відео українською було видалене з Ютуб каналу "Цікава наука". Ви зможете знайти його на Толоці.
Механізми еволюції.
Що таке еволюція?
Еволюція — це розвиток життя на Землі.
Це процес, який почався мільярди років тому і триває досі.
Еволюція розповідає нам, як розвинулося таке неймовірне розмаїття життя.
Вона показує нам, як примітивні найпростіші мікроорганізми можуть стати мільйонами різних видів, яких ми бачимо сьогодні.
Еволюція, таким чином, є відповіддю на запитання, яке ми всі задавали, побачивши таксу і дога разом:
"Як це можливо, щоб один предок мав нащадків, вигляд яких настільки відрізняється"?
Відповідаючи на це запитання, ми хочемо зосередитися на тваринах, виключивши інші форми життя, такі як гриби та рослини.
Отож, перше запитання: як одна тварина перетворюється в повністю новий вид?
Так, але є маленьке запитання: що ж таке вид?
Вид — це група тварин, які здатні давати потомство при спаровуванні один з одним, і це потомство, своєю чергою, також буде здатне відтворюватися.
Аби краще зрозуміти цю відповідь, нам слід уважніше розглянути наступні моменти:
унікальність живих істот забезпечується надлишковим продукуванням потомства і спадковістю,
і, в якості другого ключового моменту, природним добором.
Почнімо з унікальності.
Кожна жива істота є унікальною, що дуже важливо для еволюції.
Представники виду можуть дуже схожими один з одним за зовнішнім виглядом, проте всі вони мають дещо різні ознаки й характеристики.
Вони можуть бути трохи більшими, товстішими, сильнішими або сміливішими, аніж їхні побратими.
Тож, що є причиною цих відмінностей?
Давайте ближче поглянемо на істоту.
Кожен організм складається з клітин.
Ці клітини мають ядро (правда, не всі).
Ядро містить хромосоми, а хромосоми містять ДНК.
ДНК складається з різних генів, і саме ці гени є носіями інформації про життя.
Вони містять інструкції й команди для клітин, а також визначають характеристики й риси, які мають живі істоти.
І саме ДНК є тим, що робить кожну істоту унікальною.
ДНК трохи різниться від особини до особини, ось чому їхні характеристики трохи відрізняються.
Але як виникла така величезна кількість різних ДНК?
Одним із ключових чинників є надлишкове продукування потомства.
У природі ми можемо спостерігати, що істоти як правило виробляють набагато більше нащадків, ніж потрібно для виживання їхнього виду, з високою ранньою смертністю потомства.
Часто потомства навіть більше, ніж може забезпечити навколишнє середовище, в якому вони живуть.
Це і є фактором збільшення різноманітності видів.
Чим більше потомства утворено, тим більше невеликих відмінностей виникає,
і це те, чого прагне природа: якнайбільше маленьких відмінностей.
Друга важлива причина унікальності особин спричинена спадковістю.
До речі, спадковість означає передачу ДНК батьків нащадкам.
Два дуже цікавих фактори, які відіграють роль в цьому́ процесі: рекомбінація і мутація.
Рекомбінація — це випадкове перемішування ДНК двох істот.
Коли дві особини закохуються і спаровуються, вони рекомбінують власні гени двічі.
Перший раз вони роблять це окремо, коли створюють гамети — статеві клітини: сперматозоїди і яйцеклітини.
Гамети беруть половину генів і перемішують їх.
Друга рекомбінація відбувається при заплідненні.
Кожен з батьків забезпечує 50% власної ДНК.
Іншими словами, 50% своїх унікальних ознак і характеристик.
Вони потім рекомбінують (або змішуються), а результатом стає нове потомство.
Це потомство має випадкову комбінацію ДНК, а отже ознак і характеристик своїх батьків.
Це збільшує різноманітність і відмінності в межах виду ще більше.
Але мутації також важливі для еволюції.
Вони являють собою випадкові зміни в ДНК.
Мутації також можуть бути описані як помилки при копіюванні ДНК, викликані токсинами чи іншими хімічними речовинами, або дією йонізуючого випромінювання.
Мутація наявна тоді, коли частина ДНК була змінена.
Такі зміни найчастіше негативні або шкідливі, і можуть призвести́ до захворювань, таких як рак.
Проте, вони все ж можуть мати нейтральний або позитивний ефект, наприклад, голубий колір очей у людей, що є проявом однієї з таких випадкових мутацій.
У всіх випадках мутація впливає на гамети — сперматозоїди або яйцеклітини, оскільки лише ДНК в статевих клітинах передається нащадкам.
Це також причина того, чому ми захищаємо наші статеві органи, коли робимо рентгенографію, в той час, як інші частини тіла не піддаються такому ризику.
Підсумовуючи, можна сказати, що спадковість полягає в здатності особини передавати свої спадкові ознаки нащадкам у вигляді ДНК.
Рекомбінація і мутація змінюють ДНК таким чином, що кожне дитинча має інакший вигляд, аніж його брати й сестри, і отримує випадкове поєднання характеристик своїх батьків.
Ключове слово тут - "випадкове".
Всі ці процеси засновані на випадковостях.
Випадкові рекомбінації й мутації обумовлюють випадковий набір ознак і характеристик в особини, які, своєю чергою, випадково перемішуються, і передаються наступним поколінням.
Але як може бути так, що все залежить від імовірностей, коли всі живі істоти так чудово пристосовані до навколишнього середовища?
Наприклад, паличник, колібрі й вудильник?
Відповідь забезпечується другим ключовим моментом — добором.
Кожна особина піддається процесу природного добору.
Нам вже відомо, що кожна особина дещо відрізняється від своїх побратимів, а також те, що існують значні варіації в межах одного виду.
Навколишнє середовище впливає на живих істот.
До цих так званих факторів добору відносять: хижаків, паразитів, тварин того ж виду, токсини, зміни в середовищі проживання, і клімат.
Добір — це процес, якому піддається кожна особина.
Кожна істота має унікальне поєднання ознак і характеристик.
Цей набір допомагає істотам вижити в їхньому середовищі, або ж ні, — в залежності від обставин.
Особини з невідповідним набором ознак будуть видалені з навколишнього середовища.
Ті ж, що мають правильне поєднання, виживуть і зможуть передати свої вдосконалені риси та характеристики.
О́сь чому різноманітність настільки важлива.
Саме тому істоти прикладають значні зусилля, щоб продукувати потомство настільки різноманітне, наскільки це можливо.
Вони підвищують ймовірність того, що хоча б одна особина з їхнього потомства пройде процес природного добору.
Вони максимізують їхні шанси на виживання.
Хороший приклад цього можна побачити в популяції зябликів, які живуть на віддаленому від материка острові.
Вони є одними з найвідоміших тварин у світі науки, і відомі, як зяблики Дарвіна, названі так на честь їхнього першовідкривача Чарльза Дарвіна.
...І це історія цих зябликів.
Кілька сотень років тому маленька група зябликів була занесена на Галапагоські острови́, що посеред Тихого океану, найімовірніше великим штормом.
Зяблики опинилися в абсолютно новому для них навколишньому середовищі, яке стало справжнім раєм для зябликів: велика кількість їжі й жодних хижаків.
Вони розмножувалися швидко й у великій кількості.
Острови скоро були заповнені зябликами.
Це означало, що запасів їжі ставало все менше.
Зябликовому раю загрожував голод, і вони почали конкурувати за ресурси.
Саме тоді вступив у дію природний добір.
Невеликі відмінності в індивідуальних рисах, в даному випадку відмінності їхніх дзьобів, означали, що окремі птахи могли уникати конкуренції зі своїми побратимами.
Дзьоби деяких зябликів були більш придатними для викопування хробаків.
Інші ж зяблики були здатні використовувати їхні дзьоби для розколювання зернят.
Таким чином зяблики розібрали екологічні ніші.
У цих нішах вони були захищені від надмірної конкуренції.
Незабаром вони почали спаровуватися насамперед з тими зябликами, що використовували ту ж нішу.
Упродовж багатьох поколінь ці характеристики поліпшувалися, дозволяючи зябликам успішно використовувати їхні ніші.
Відмінності між тими, що викопували хробаків, і тими, що розколювали зернята, стали настільки значними, що вони не могли більше спаровуватися одні з одними.
В результаті чого виникли нові види.
На сьогодні існує 14 різних видів зябликів, що живуть на Галапагоських островах.
Усі вони походять від однієї занесеної сюди групи зябликів.
О́сь як в результаті еволюції виникають нові́ види.
Через взаємодію окремих особин, надмірне продукування потомства, рекомбінацію і мутацію при успадковуванні ознак, і, нарешті, через природний добір.
Чому ж це настільки важливо?
Це розповідає нам, як виникла різноманітність життя, і чому живі істоти так чудово пристосовані до своїх місць проживання.
Але це також впливає на нас особисто.
Кожна людина є результатом 3,5 (трьох з половиною) мільярдів років еволюції, вас це теж стосується.
Ваші предки боролися і пристосовувалися для того, щоб вижити.
Це виживання було вкрай неоднозначним.
Якщо врахувати той факт, що 99% (дев'яносто дев'ять відсотків) усіх видів, що коли-небудь існували, вимерли, то ви можете вважати себе частиною історії успіху.
Непташині динозаври вимерли, але ви живі, і дивитеся це відео, тому що ви надзвичайно особливі, власне, як і всі інші істоти, що існують сьогодні: неповторні й унікальні у Всесвіті.
