Evoluution perusteet
Evoluutio on elämän kehittymistä – ilman suuntaa
Maapallo ja sen pinnalla oleva elämä saattavat näyttää vakailta ja muuttumattomilta. Sitä ne eivät kuitenkaan ole. Eliöt ja elinympäristöt ovat jatkuvassa muutoksessa. Menneet muutokset voidaan havaita tarkastelemalla maakerroksiin hautautuneita eliöiden kivettymiä eli fossiileita.
Nykykäsityksen mukaan elämä kehittyi merissä ja alkeellisista levistä kehittyi vähittäisten muutosten myötä alkeellisia yksisoluisia ja pikkuhiljaa monisoluisia eliöitä.
Eliölajien vähittäistä muutosta kutsutaan evoluutioksi. Evoluutiota tapahtuu koko ajan, eikä sillä ole tiettyä suuntaa – evoluutio ei tähtää mihinkään tiettyyn kehitysmuotoon eikä päämäärään.
Evoluution kehityskulku alkoi noin neljä miljardia vuotta sitten yksinkertaisista yksisoluisista eliöistä.
Eliökunnan kehitysvaiheet jaetaan kausiin, joille kullekin on tyypillistä uusien kasvi- ja eläinryhmien ilmaantuminen ja toisaalta sukupuuttoaallot. Ihmisen kehitystarina antaa vastauksia siitä, miten nykyihminen kehittyi hallitsevaksi lajiksi ja levittäytyi maapallon eri alueille.
Evoluution todisteita
Fossiili muodostuu, kun eliö jää hapettomaan tilaan, jossa sen rakenne ei hajoa, vaan rakennusaineet joko säilyvät tai korvautuvat hajoamattomilla mineraaleilla.
Fossiileja, kuten löydetyt mammutit, on tallentunut maakerroksiin sekä suohon ja jäähän. Myös esimerkiksi meripihkaan on jäänyt esihistoriallisia hyönteisiä.
Fossiilit ovat todisteita eliöiden vähittäisestä kehittymisestä ja muuttumisesta. Mitä syvemmällä maakerrostumissa eläinten ja kasvien jäänteet ovat, sitä alkeellisempia ne ovat. Vastaavasti lähempänä pintaa ja siten uudemmissa kerrostumissa olevat fossiilit ovat rakenteeltaan enemmän nykyisten eliömuotojen kaltaisia.
Lajien kehittymistä voidaan tutkia myös yksilönkehityksen vaiheita vertaamalla. Kalalla, kanalla ja ihmisellä on kaikilla varhaisessa vaiheessa hyvin paljon toisiaan muistuttavat muodot. Tämä kertoo siitä, että lajeilla on evoluution vaiheessa ollut yhteinen kantamuoto.
Myös raajojen samankaltaisuutta vertaamalla voidaan havaita lajien kehittyneen samoista kantamuodoista. Selkärankaisten eturaajoissa voidaan havaita tietty yhteinen perusrakenne, josta ne ovat muotoutuneet kullekin lajille tyypilliseen muotoon.
Eliölajeilla tavatut surkastumat ovat myös todiste niiden kehittymisestä alkeeällisemmista muodoista. Ihmiselläkin on surkastumia, mm. korvanliikuttajalihakset ja vilkkuluomi silmässä.
Myös ihmisen harjoittama eläin- ja kasvilajien jalostus on todiste evoluutiosta – se on nopeutettua evoluutiota. Jalostus perustuu yksilöiden välisiin eroihin ominaisuuksissa. Jalostaja valikoi eläin- tai kasvilajin yksilöistä ne, joilla on halutut ominaisuudet ja niitä lisäämällä muuttaa lajia haluttuun suuntaan. Näin on muodostettu esimerkiksi nykyiset viljeltävät hyötykasvien lajikkeet, joilla kaikilla on luonnon oma kantamuoto. Samoin koti- ja lemmikkieläinrodut pohjautuvat johonkin kantamuotoon.
Todiste evoluutiosta on myös lajien geneettinen samankaltaisuus: mitä enemmän lajien välillä on samankaltaisuutta perimässä, sitä lähempänä ne ovat kehityshistorialtaan toisiaan. Ihmisen ja simpanssin perimä on toiminnallisten geenien osalta 99,4-prosenttisesti samanlainen, kun taas ihmisen ja hiiren geenit ovat 80-prosenttisesti samoja. Geneettinen samankaltaisuus johtaa valkuaisaineiden samankaltaisuuteen.
Nykyään on elossa muutamia lajeja, joiden sanotaan olevan eläviä fossiileja, sillä ne ovat säilyneet lähes muuttumattomia miljoonien vuosien ajan. Tällaisia ovat siili, neidonhiuspuu ja vesinokkaeläin. Lajin kehittyminen ja ulkomuodon muuttuminen eivät siis ole aina välttämättömiä lajin säilymisen kannalta.
Merkkejä evoluutiosta
Monet tekijät saavat aikaan evoluutiota
Mikä saa aikaan havaitun eliöiden vähittäisen muuttumisen? Luonnonvalinta on tärkein evoluutioon vaikuttava tekijä. Luonnonvalinta perustuu sille, että lajin yksilöt tuottavat jälkeläisiä enemmän kuin sillä paikalla pystyy elämään. Suurimmalla todennäköisyydellä selviävät kunkin eliölajin yksilöt, jotka ovat sopeutuneet parhaiten sillä hetkellä vallitseviin luonnonolosuhteisiin. Ne menestyvät parhaiten ja tuottavat eniten jälkeläisiä siirtäen geenejään seuraavalle sukupolvelle. Geenien mukana siirtyvät perinnölliset ominaisuudet.
Luonnonvalinta voi toimia vain, jos yksilöt ovat erilaisia. Yksilöiden välillä onkin eroja ominaisuuksissa, jotka vaikuttavat niiden menestymiseen. Näitä eroja tuottavat perimämuutokset eli mutaatiot ja suvullisen lisääntymisen kautta syntyvä muuntelu. Esimerkiksi mutaatioiden kautta voi kehittyä siemeniä, joista kehittyvien puun taimien lehdet ovat eri värisiä. Tietyn väriset lehdet yhteyttävät paremmin kuin muiden. Tällaiset kasvit tuottavat enemmän siemeniä kuin muiden: on tapahtunut luonnonvalintaa.
Samalla paikalla elävät ja keskenään lisääntyvät saman lajin yksilöt muodostavat populaation. Populaatiossa periaatteessa kaikki lajin yksilöt voivat lisääntyä toistensa kanssa. Jos populaatio jostain syystä joutuu tilanteeseen, jossa joku tekijä estää yksilöiden lisääntymisen keskenään, voivat yksilöt pitkän ajan kuluessa kehittyä eri suuntiin, jolloin lajista muodostuu erilaisia muotoja, alalajeja ja pitkän ajan kuluessa jopa eri lajit. Puhutaan uuden lajin syntymisestä eli lajiutumisesta.
Lisääntymisesteenä populaatioiden välillä voi toimia esimerkiksi vuoristo, joka jakaa populaation, tai ihmisen rakentama tie, joka jakaa metsän osiin.
Lajiutumista voi tapahtua myös niin, että saman lajin yksilöt joutuvat erilaisiin elinympäristöihin, joissa ympäristötekijät muokkaavat lajia pikku hiljaa. Laji sopeutuu vallitseviin olosuhteisiin ja tapahtuu luonnonvalintaa.
Lajin, alalajin tai populaation säilymiseen muuttuvissa ympäristöolosuhteissa vaikuttaa se, miten paljon yksilöiden välillä on eroja niiden perimässä – ts. miten paljon ne eroavat toisistaan geneettisesti. Koska yksilön perimä saa aikaan yksilön ominaisuudet, geneettisesti monimuotoinen populaatio on myös ominaisuuksiltaan monimuotoinen. Tällöin elinympäristön muuttuessa löytyy yksilöitä, joiden ominaisuudet edesauttavat selviämistä uusissa olosuhteissa ja laji tai populaatio pystyy sopeutumaan näihin uusiin olosuhteisiin. Jos haluamme suojella lajeja ja populaatioita, on pidettävä huoli siitä, että niiden perimä säilyy monimuotoisena.
Nykyelämässä todisteeksi evoluutiosta käyvät bakteerit, jotka ovat kehittyneet vastustuskykyisiksi eli resistenteiksi useille antibiooteille. Bakteereista on siis kehittynyt kantoja, joihin lääkkeenä käytetyt antibiootit eivät enää tehoa. Nämä ns. sairaalabakteerit ovat terveydenhoidon suurimpia uhkia.
