L'evoluzione biologica implica lo sviluppo naturale degli organismi viventi, che è accompagnato da cambiamenti nella composizione genetica delle popolazioni, nonché da un aumento delle proprietà adattative, dall'emergere di nuove specie e dall'estinzione di quelle vecchie. Tutti questi fattori cambiano nel tempo sia l'ecosistema che la biosfera nel suo insieme.
Teoria di base
Ci sono diverse versioni che spiegano i meccanismi su cui si basa il processo evolutivo. La maggior parte degli scienziati è ora impegnata nella teoria sintetica dell'evoluzione (STE), basata sulla fusione della genetica delle popolazioni e del darwinismo. La teoria sintetica spiega la relazione tra le mutazioni genetiche, cioè il materiale dell'evoluzione, e la selezione naturale (il meccanismo dell'evoluzione). Il processo evolutivo nell'ambito di questa teoria è il processo di modifica delle frequenze degli alleli di vari geni nelle popolazioni di specie nel corso di diverse generazioni.
Modelli e regole dell'evoluzione
L'evoluzione è un processo irreversibile. Qualsiasi organismo che, attraverso l'accumulo di mutazioni positive, è stato in grado di adattarsi a nuove condizioni, tornando al suo ambiente precedente, dovrà ripercorrere il percorso dell'adattamento. Inoltre, nessuna specie biologica può essere stabilita completamente,Charles Darwin ha scritto che anche se l'habitat diventa lo stesso di prima, la specie evoluta non sarà in grado di tornare al suo stato precedente. Cioè, gli animali saranno in grado di adattarsi al ritorno delle vecchie condizioni, ma non nei "vecchi" modi.
Questo può essere facilmente visto nel caso dei delfini. La struttura interna delle loro pinne (insieme ai cetacei) conserva le caratteristiche degli arti dei mammiferi. Le mutazioni aggiornano il pool genetico di una generazione, quindi non si ripetono mai. Nonostante i delfini e le balene abbiano cambiato il loro habitat e gli arti a cinque dita siano diventati pinne, sono ancora mammiferi. Proprio come i rettili si sono evoluti dagli anfibi in una certa fase, ma anche tornando al loro ambiente precedente, non saranno in grado di dare origine ad anfibi.
Un altro esempio di questa regola evolutiva: l'arbusto sempreverde Ruscus. Sul suo stelo ci sono foglie lucide, grandi e spesse, che in re altà sono rami modificati. Le foglie vere sono squamose e si trovano al centro di questi "steli". Un fiore appare dal seno della scala all'inizio della primavera, da cui il frutto si svilupperà più tardi. L'ago del macellaio si è sbarazzato delle foglie nel processo di evoluzione, a seguito del quale è stato in grado di adattarsi alla siccità, ma poi è caduto di nuovo nell'ambiente acquatico, ma invece del vero fogliame sono apparsi steli modificati.
Eterogeneità
Le regole dell'evoluzione affermano che il processo è molto eterogeneo e non è determinato dal tempo astronomico. Ad esempio, ci sono animali che sono esistitiimmutato per centinaia di milioni di anni. Questi sono pesci con pinne lobate, tuatara e coda a sciabola sono fossili viventi. Ma succede che la speciazione e la modifica avvengano molto rapidamente. Negli ultimi 800mila anni sono nate nuove specie di roditori in Australia e nelle Filippine e il lago Baikal negli ultimi 20 milioni di anni si è arricchito di 240 specie di gamberi, che si dividono in 34 nuovi generi. L'emergere o il cambiamento di una specie non dipende dal tempo in quanto tale, ma è determinato dalla mancanza di forma fisica e dal numero di generazioni. Cioè, più velocemente una specie si riproduce, maggiore è il tasso di evoluzione.
Sistemi chiusi
Processi come l'evoluzione, la selezione naturale e la mutazione possono andare molto più veloci. Ciò accade quando le condizioni ambientali sono instabili. Tuttavia, negli oceani profondi, nelle acque delle grotte, nelle isole e in altre aree isolate, l'evoluzione, la selezione naturale e la speciazione sono molto lente. Questo spiega il fatto che i pesci con pinne lobate rimangono invariati per così tanti milioni di anni.
Tracciare la dipendenza dell'evoluzione dal tasso di selezione naturale è abbastanza semplice per gli insetti. Negli anni Trenta del secolo scorso, i farmaci velenosi iniziarono ad essere usati dai parassiti, ma dopo alcuni anni apparvero specie che si adattarono all'azione del farmaco. Queste forme hanno preso una posizione dominante e si sono rapidamente diffuse in tutto il pianeta.
Per il trattamento di molte malattie venivano spesso usati antibiotici potenti: penicillina, streptomicina, gramicidina. Le regole dell'evoluzione sono entrate in vigore: già negli anni Quarantagli scienziati hanno notato l'emergere di microrganismi resistenti a questi farmaci.
Modelli
Ci sono tre direzioni principali di evoluzione: convergenza, divergenza e parallelismo. Durante la divergenza, si osserva una graduale divergenza di caratteri intraspecifici, che alla fine porta a nuovi raggruppamenti di individui. Man mano che le differenze nella struttura e nel metodo per ottenere il cibo diventano più pronunciate, i raggruppamenti iniziano a disperdersi in altri territori. Se un'area è occupata da animali con le stesse esigenze alimentari, nel tempo, quando l'approvvigionamento alimentare si riduce, dovranno lasciare l'area e adattarsi a condizioni diverse. Se nello stesso territorio sono presenti specie con bisogni diversi, la competizione tra loro è molto minore.
Un vivido esempio di come avvenga il processo evolutivo di divergenza sono 7 specie di cervi imparentate tra loro: renne, maral, alci, sika, daini, muschi e caprioli.
Le specie con un alto grado di divergenza hanno la capacità di lasciare una prole numerosa e competere meno tra loro. Quando la divergenza dei tratti si rafforza, la popolazione viene suddivisa in sottospecie che, per selezione naturale, possono eventualmente trasformarsi in specie separate.
Comunità
La convergenza è anche chiamata evoluzione dei sistemi viventi, a causa della quale specie non imparentate hanno caratteristiche comuni. Un esempio di convergenza è la somiglianza della forma del corpo indelfini (mammiferi), squali (pesci) e ittiosauri (rettili). Questo è il risultato dell'esistenza nello stesso habitat e nelle stesse condizioni di vita. Anche l'agama rampicante e il camaleonte non sono imparentati, ma molto simili nell'aspetto. Le ali sono anche un esempio di convergenza. Nei pipistrelli e negli uccelli sono sorti cambiando gli arti anteriori, ma in una farfalla queste sono escrescenze del corpo. La convergenza è molto comune tra la diversità delle specie del pianeta.
Parallelismo
Questo termine deriva dal greco "parallelos" che significa "camminare accanto" e questa traduzione fa un buon lavoro nello spiegarne il significato. Il parallelismo è il processo di acquisizione indipendente di caratteristiche strutturali simili tra gruppi genetici strettamente correlati, che si verifica a causa della presenza di caratteristiche ereditate da antenati comuni. Questo tipo di evoluzione è diffuso in natura. Un esempio di ciò è l'apparizione delle pinne come adattamenti all'ambiente acquatico, che nei trichechi, le foche dalle orecchie e le foche vere si sono formate in parallelo. Inoltre, tra molti insetti alati, c'è stata una transizione delle ali anteriori alle elitre. I pesci con pinne lobate hanno segni di anfibi e le lucertole dai denti animali hanno segni di mammiferi. La presenza del parallelismo testimonia non solo l'unità dell'origine delle specie, ma anche simili condizioni di esistenza.
