Miten eliöt muuttuvat ajan kuluessa?

Kun eliöt lisääntyvät, ne siirtävät geeninsä eteenpäin omiin jälkeläisiinsä. Jälkeläiset ovat kuitenkin usein erilaisia kuin vanhempansa, jolloin jokainen uusi sukupolvi poikkeaa hieman edellisistä.

Miten tämä on mahdollista?

Suvuttomassa lisääntymisessä emoyksilöstä syntyy kopioita eli klooneja, joiden perimä on samanlainen kuin emoyksilön. Perimässä saattaa kuitenkin tapahtua mutaatioita, joiden vuoksi seuraavan sukupolven jälkeläiset eivät olekaan geeneiltään täsmälleen samanlaisia kuin emoyksilönsä.

Mutaatioita syntyy esimerkiksi säteilyn, ympäristömyrkkyjen tai eliön omien solujen virheellisen toiminnan seurauksena. Mutaatiot ovat erittäin tavallisia kaikkien elävien eliöiden soluissa. Solut pyrkivät kuitenkin korjaamaan mutaatiot, koska ne ovat useimmiten eliölle haitallisia. Joskus mutaatio voi kuitenkin olla eliölle hyödyllinen. Se voi tuottaa uuden geeniyhdistelmän avulla sellaisia ominaisuuksia, joiden avulla eliö pärjää ympäristössään paremmin kuin lajitoverinsa.

Suvullisessa lisääntymisessä eliöiden jälkeläiset ovat aina erilaisia kuin vanhempansa, koska uudet yksilöt syntyvät erilaisten sukusolujen yhdistyessä. Kaikki yksilöiden tuottamat sukusolut ovat aina keskenään erilaisia sisältämiensä erilaisten geeniyhdistelmien suhteen. On myös sattumanvaraista, mitkä lisääntyvien yksilöiden sukusoluista päätyvät yhdistymään. Jälkeläisten ominaisuudet vaihtelevat vanhempiensa monimuotoisuuden rajoissa: mitä monimuotoisempia vanhemmat ovat, sitä suurempi on monimuotoisuus jälkeläistössä. Lisäksi suvullisesti lisääntyvien eliöiden sukusolujen geeneissä tapahtuu myös mutaatioita.

Mutaatiot ja suvullinen lisääntyminen aiheuttavat vaihtelua jälkeläisten ominaisuuksissa. Jokaiseen uuteen sukupolveen ilmestyy keskenään hieman tai paljon toisistaan poikkeavia yksilöitä.

Ympäristöolosuhteet määräävät, millaisista geeniyhdistelmistä on eniten etua. Esimerkiksi sellaiset kasvit, jotka eivät kuole talven kylmyydessä, vaan joiden geenit auttavat niitä selviämään talven yli, voivat tehdä seuraavana kesänä siemeniä ja lisääntyä. Osalla näistä siemenistä kasvavilla kasveilla on vanhempiensa hyviä talvenkestävyyttä parantavia geenejä. Seuraavan talven aikana jälkeläisistä jäävät todennäköisemmin henkiin ne, joilla nämä hyvät talvenkestävyysgeenit ovat. Jos kylmät talvet jatkuvat, pitkän ajan kuluessa populaatiossa yleistyvät ne geenit, jotka auttavat kasveja talvehtimaan kylmän talven yli. Jos ilmasto sen sijaan lämpenee, ei hyvistä talvenkestävyysgeeneistä ole kasveille mitään erityistä etua. Tällöin paremman sadon saa sellainen kasvi, jonka geenit auttavat sitä selviämään lisääntyneestä kosteudesta ja sateista. Pikku hiljaa tämän kaltainen geeniyhdistelmä alkaa puolestaan lisääntyä populaatiossa leutojen talvien jatkuessa.

Prosessia, jossa ympäristöönsä parhaiten sopeutuneet eliöt tuottavat enemmän jälkeläisiä kuin ympäristöönsä huonosti sopeutuneet eliöt, kutsutaan luonnonvalinnaksi.

Hyvin pitkien aikojen kuluessa, ympäristöolosuhteiden muuttuessa ja eliöjoukkojen joutuessa eristyksiin toisistaan, on maapallolle muodostunut luonnonvalinnan tuloksena valtavan suuri joukko erilaisia eliölajeja. Hyvin monet ennen eläneet eliölajit ovat kuolleet sukupuuttoon ja uusia lajeja on kehittynyt tilalle. Evoluutio on prosessi, jota ei voi pysäyttää: kaikki elämä jatkaa muutostaan sukupolvesta toiseen niin kauan, kuin elämää on.