Съвременен еволюционен синтез

Съвременният еволюционен синтез е за еволюцията. Той обяснява как откритията на Грегор Мендел се вписват в теорията на Чарлз Дарвин за еволюцията чрез естествен подбор. Мендел открива как унаследяваме гените си.

Ключови биолози, допринесли за синтеза, са: Джулиан Хъксли, Теодосий Добжански, Ернст Майр, Роналд Фишър, Джей Би Ес Халдейн, Сюъл Райт, Г. Г. Симпсън, Е. Б. Форд, Бернхард Ренш и Г. Ледярд Стебинс.

Теорията

Модерният синтез осъвременява идеята на Дарвин. Той преодолява различията между различните видове биолози: генетици, естествоизпитатели и палеонтолози.

В него се посочва, че:

Еволюцията може да бъде обяснена с това, което знаем за генетиката, и с това, което виждаме от животните и растенията, живеещи в дивата природа.
Разнообразието от гени (алели), носени в естествените популации, е ключов фактор за еволюцията.
Естественият подбор е основният механизъм за промяна. Дори много малко предимство може да бъде важно и да продължи поколение след поколение. Борбата за съществуване на животните и растенията в дивата природа е причина за естествения подбор. Само тези, които оцеляват и се размножават, предават гените си на следващото поколение.
Установяваме, че силата на естествения подбор в дивата природа е по-голяма, отколкото дори Дарвин е очаквал.
Еволюцията е постепенна: извършва се естествен подбор и се натрупват малки генетични промени. Видовете се променят малко от едно поколение на друго. От време на време настъпват големи промени, но те са много редки. Генетичният дрейф обикновено е по-малко важен от естествения подбор. Той може да бъде важен при малки популации.
В палеонтологията се опитваме да разберем промените във вкаменелостите с течение на времето. Смятаме, че същите фактори, които действат днес, са действали и в миналото.
С промяната на обстоятелствата скоростта на еволюцията може да се ускори или забави, но причините са същите.

Идеята, че след разделянето на популациите се появяват нови видове, е предмет на много спорове. Географската изолация често води до видообразуване. При растенията полиплоидията трябва да бъде включена във всяко схващане за видообразуване.

"Еволюцията се състои главно от промени в честотите на алелите между едно и друго поколение".

Това показва как някои биолози виждат синтеза.

Почти всички аспекти на синтеза са били оспорвани понякога, с различен успех. Въпреки това няма съмнение, че синтезът е голям крайъгълен камък в еволюционната биология. Той разясни много неясноти и беше пряко отговорен за стимулирането на голям брой изследвания след Втората световна война.

След синтеза

След синтеза са направени редица открития в областта на науките за земята и биологията. Тук са изброени някои от тези теми, които имат отношение към еволюционния синтез и които изглеждат разумно обосновани.

Разбиране на историята на Земята

Земята е сцената, на която се играе еволюционната пиеса. Дарвин изучава еволюцията в контекста на геологията на Чарлз Лайъл, но сега познаваме повече историческата геология.

Възрастта на Земята е увеличена. Сега тя се оценява на 4,56 милиарда години, което е около една трета от възрастта на Вселената. Фанерозойската епоха заема само последната 1/9 от това време.

Идеята на Алфред Вегенер за континенталния дрейф е приета около 1960 г. Основният принцип на тектониката на плочите е, че литосферата съществува като отделни и обособени тектонски плочи. Тези плочи се движат бавно върху лежащата под тях астеносфера. Това откритие свързва явления като вулкани, земетресения, орогенеза и предоставя данни за много палеогеографски въпроси. Един основен въпрос все още не е изяснен: кога е започнала тектониката на плочите?

Разбирането ни за еволюцията на земната атмосфера е напреднало. Заместването на кислорода с въглероден диоксид в атмосферата е станало през протерозоя. Вероятно то е било причинено от цианобактерии, чиито колонии са се вкаменили като строматолити. Това голямо кислородно събитие е довело до еволюцията на аеробните организми. То е довело и до първите големи ледникови периоди.

Геолозите са открили и изследвали вкаменелости от микробен живот. Тези скали са датирани преди около 3,465 милиарда години. Уолкот е първият геолог, който идентифицира предкамбрийски вкаменени бактерии, въз основа на микроскопско изследване на тънки скални срезове. Той също така смята, че строматолитите са с органичен произход. Идеите му не са били приети по онова време, но сега могат да бъдат оценени като големи открития.

Информацията за палеоклимата е все по-достъпна и се използва в палеонтологията. Един пример: през протерозоя са настъпили масивни ледникови периоди, последвани от голямото намаляване на CO₂ в атмосферата. Тези ледникови периоди са били изключително дълги и са довели до срив на микрофлората. Вижте също Криогенски период и Земя на снежните топки.

Катастрофизъм и масови измирания. Настъпи частична реинтеграция на катастрофизма и сега се вижда значението на масовите измирания за широкомащабната еволюция. Събитията на измиране нарушават отношенията между много форми на живот и могат да премахнат доминиращите форми и да освободят поток от адаптивна радиация сред групите, които са останали. Причините включват удари на метеорити (К-Т пресечна точка; измиране в края на ордовик); наводнения на базалтови провинции (Декан трап на К-Т пресечна точка; Сибирски трап на П-Т пресечна точка); и други по-малко драматични процеси.

Заключение: Съвременните ни познания за историята на Земята показват, че мащабни геофизични събития са повлияли на макро- и мегаеволюцията. Тези термини се отнасят до еволюцията над нивото на видовете, включително такива събития като масовото измиране, адаптивната радиация и основните преходи в еволюцията.

Открития на вкаменелости

От края на 20-ти век учените започват разкопки в части на света, които почти не са били изследвани преди това. Освен това се появява нова оценка на вкаменелости, открити през XIX в., но недооценени по онова време. Направени са много изключителни открития, някои от които имат значение за еволюционната теория.

Откриването на биотата на Jehol: диноптици и ранни птици от долната креда на Liaoning, Североизточен Китай. Това показва, че птиците наистина са еволюирали от целуросовите тероподни динозаври.
Изследвания върху стволовите тетраподи от Горния девон.
Ранните етапи на еволюцията на китовете.
Еволюция на плоските риби (pleuronectiformes), като писия, морски език, калкан и палтус. Младите им екземпляри са напълно симетрични, но по време на метаморфозата главата им се преустройва. Едното око се премества на другата страна, близо до другото око. Някои видове имат и двете очи отляво (калкан), други - отдясно (палтус, морски език); всички живи и изкопаеми плоски риби досега имат "очна" и "сляпа" страна. Дарвин е предвидил постепенна миграция на окото в еволюцията, отразяваща метаморфозата на живите форми.
Неотдавнашно изследване на два фосилни вида от еоцена показва, че "сглобяването на телесния план на плоските риби е станало постепенно, поетапно". Междинните етапи са били напълно жизнеспособни: тези форми са обхващали два геологични етапа и са открити в находища, от които са получени и плоски риби с пълна черепна асиметрия. Еволюцията на плоските риби попада в рамките на еволюционния синтез.

Evo-devo

Важната работа в областта на генетиката доведе до нов подход към развитието на животните. Тази област се нарича еволюционна биология на развитието или накратко evo-devo.

Съществуват ясни доказателства, че голяма част от развитието се контролира от специални генетични системи, включващи хокс гени. В лекцията си за Нобелова награда Е. Б. Луис казва: "В крайна сметка сравнението на [контролните комплекси] в цялото животинско царство трябва да даде представа за това как са еволюирали организмите, както и [контролните гени]".

През 2000 г. специален раздел на Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) беше посветен на evo-devo, а през 2005 г. цял брой на Journal of Experimental Zoology Part B: Molecular and Developmental Evolution беше посветен на ключовите теми на evo-devo - еволюционни иновации и морфологична новост.

Преглед на областта за масовия читател дава примери.