A biológiai evolúció magában foglalja az élő szervezetek természetes fejlődését, amely a populációk genetikai összetételének változásával, valamint az alkalmazkodóképesség növekedésével, új fajok megjelenésével és a régiek kihalásával jár együtt. Mindezek a tényezők idővel megváltoztatják mind az ökoszisztémát, mind a bioszféra egészét.
Alapvető elmélet
Az evolúciós folyamat alapjául szolgáló mechanizmusokat több változat is magyarázza. A legtöbb tudós ma már elkötelezte magát a szintetikus evolúcióelmélet (STE) mellett, amely a populációgenetika és a darwinizmus fúzióján alapul. A szintetikus elmélet a genetikai mutációk, vagyis az evolúció anyaga és a természetes szelekció (az evolúció mechanizmusa) közötti kapcsolatot magyarázza. Az evolúciós folyamat ezen elmélet keretein belül az a folyamat, amely során a fajpopulációkban a különböző gének alléljainak gyakorisága több generáción keresztül változik.
Az evolúció mintái és szabályai
Az evolúció visszafordíthatatlan folyamat. Minden olyan élőlénynek, amely a pozitív mutációk felhalmozódása révén képes volt alkalmazkodni az új körülményekhez, amikor visszatér korábbi környezetébe, újra az alkalmazkodás útját kell járnia. Ráadásul egyetlen biológiai faj sem állapítható meg teljesen,Charles Darwin azt írta, hogy ha az élőhely ugyanolyan lesz, mint korábban, a kialakult faj nem tud majd visszatérni korábbi állapotába. Vagyis az állatok képesek lesznek alkalmazkodni a régi körülmények visszatéréséhez, de nem a „régi” módokon.
Ez könnyen belátható a delfinek esetében. Uszonyaik belső szerkezete (a cetekkel együtt) megőrzi az emlősök végtagjainak jellemzőit. A mutációk frissítik egy generáció génállományát, így soha nem ismétlődnek. Annak ellenére, hogy a delfinek és a bálnák megváltoztatták élőhelyüket, és az ötujjú végtagok uszonyokká változtak, továbbra is emlősök. Csakúgy, mint a hüllők a kétéltűekből egy bizonyos szakaszban, de még akkor sem, ha visszatérnek korábbi környezetükbe, nem tudnak kétéltűeket létrehozni.
Egy másik példa erre az evolúciós szabályra: az örökzöld cserje Ruscus. Száraján fényes, nagy és vastag levelek, amelyek valójában módosult ágak. A valódi levelek pikkelyesek, és ezeknek a "szároknak" a közepén helyezkednek el. A pikkely sinusából kora tavasszal virág jelenik meg, amelyből később kifejlődik a termés. A mészáros tű az evolúció során szabadult meg a levelektől, aminek következtében képes volt alkalmazkodni a szárazsághoz, de aztán ismét a vízi környezetbe került, de valódi lombozat helyett módosult szárak jelentek meg.
Heterogenitás
Az evolúció szabályai szerint a folyamat nagyon heterogén, és nem a csillagászati idő határozza meg. Például vannak olyan állatok, amelyek már léteztekváltozatlan több száz millió évig. Ezek lebenyúszójú halak, a tuatara és a kardfarkú élő kövületek. De előfordul, hogy a specifikáció és a módosítás nagyon gyorsan megtörténik. Az elmúlt 800 ezer év során új rágcsálófajok jelentek meg Ausztráliában és a Fülöp-szigeteken, és a Bajkál-tó az elmúlt 20 millió évben 240 rákfajtával gazdagodott, amelyeket 34 új nemzetségre osztanak fel. Egy faj megjelenése vagy változása nem az időtől, mint olyantól függ, hanem az alkalmasság hiánya és a generációk száma határozza meg. Azaz minél gyorsabban szaporodik egy faj, annál nagyobb az evolúció üteme.
Zárt rendszerek
Az olyan folyamatok, mint az evolúció, a természetes szelekció és a mutáció, sokkal gyorsabban haladhatnak. Ez akkor fordul elő, ha a környezeti feltételek instabilok. Mély óceánokban, barlangvizekben, szigeteken és más elszigetelt területeken azonban az evolúció, a természetes szelekció és a fajképződés nagyon lassú. Ez magyarázza azt a tényt, hogy a lebenyúszójú halak sok millió évig változatlanok maradnak.
Kövesse nyomon az evolúció függőségét a természetes szelekció sebességétől, ez a rovarok esetében meglehetősen egyszerű. A múlt század harmincas éveiben kezdték el használni a mérgező gyógyszereket a kártevőktől, de néhány év elteltével megjelentek olyan fajok, amelyek alkalmazkodtak a gyógyszer hatásához. Ezek a formák domináns pozícióba kerültek, és gyorsan elterjedtek az egész bolygón.
Sok betegség kezelésére gyakran használtak erős antibiotikumokat – penicillint, sztreptomicint, gramicidint. Életbe léptek az evolúció szabályai: már a negyvenes évekbena tudósok megfigyelték az ezekkel a gyógyszerekkel szemben rezisztens mikroorganizmusok megjelenését.
Minták
A fejlődésnek három fő iránya van: konvergencia, divergencia és párhuzamosság. A divergencia során az intraspecifikus karakterek fokozatos divergenciája figyelhető meg, ami végül az egyedek új csoportosulásához vezet. Ahogy egyre markánsabbá válnak a különbségek a felépítésben és az élelmiszerszerzés módjában, a csoportosulások kezdenek szétszóródni más területekre. Ha egy területet ugyanolyan élelmiszerigényű állatok foglalnak el, akkor idővel, amikor az élelmiszerkészlet csökken, el kell hagyniuk a területet, és más körülményekhez kell alkalmazkodniuk. Ha ugyanazon a területen különböző igényű fajok élnek, sokkal kisebb a verseny közöttük.
Az eltérés evolúciós folyamatának szemléletes példája 7 egymással rokon szarvasfaj: ezek a rénszarvas, maral, jávorszarvas, szikaszarvas, dámszarvas, pézsmaszarvas és őz.
A nagyfokú eltérést mutató fajok képesek nagy utódokat hagyni, és kevésbé versenyezni egymással. A tulajdonságok eltérésének erősödésével a populáció alfajokra oszlik, amelyek a természetes szelekció következtében végül külön fajokká alakulhatnak.
Közösség
A konvergenciát az élő rendszerek evolúciójának is nevezik, aminek következtében a nem rokon fajoknak vannak közös vonásai. A konvergenciára példa a test alakjának hasonlóságadelfinek (emlősök), cápák (halak) és ichtioszauruszok (hüllők). Ez az ugyanazon élőhelyen és azonos életkörülmények között való létezés eredménye. A hegymászó agama és a kaméleon szintén nem rokonok, de megjelenésükben nagyon hasonlóak. A szárnyak a konvergencia példái is. A denevéreknél és a madaraknál az elülső végtagok cseréjével keletkeztek, de a pillangóknál ezek a test növedékei. A konvergencia nagyon gyakori a bolygó fajdiverzitása között.
Párhuzamosság
Ez a kifejezés a görög "parallelos" szóból származik, ami azt jelenti, hogy "mellett sétálok", és ez a fordítás jól elmagyarázza a jelentését. A párhuzamosság a szorosan kapcsolódó genetikai csoportok közötti hasonló szerkezeti jellemzők független megszerzésének folyamata, amely a közös ősöktől örökölt tulajdonságok jelenléte miatt következik be. Ez a fajta evolúció széles körben elterjedt a természetben. Példa erre a vízi környezethez alkalmazkodó békaláb megjelenése, amely a rozmároknál, a fülesfókáknál és a valódi fókáknál párhuzamosan alakult ki. Ezenkívül sok szárnyas rovarnál előfordult az elülső szárnyak átmenete az elytra felé. A lebenyúszójú halakon kétéltűek, az állatfogú gyíkokon emlősök jelei vannak. A párhuzamosság jelenléte nemcsak a fajok eredetének egységéről tanúskodik, hanem hasonló létfeltételekről is.
