Evoluutio on lajien vähittäistä kehittymistä

Darwinin teoria koostuu neljästä eri pääkohdasta, jotka johtavat päätelmään lajien vähittäisestä kehittymisestä vastaamaan ympäristön tarpeita. Evoluutiolla viitataan nykyään tähän samaan kehitykseen. Käsitteenä evoluutio on kuitenkin hieman moniulotteisempi kuin pelkästään kehitys kohti parempaa. Sen myötä on tapahtunut myös paljon muutoksia, jotka eivät välttämättä ole edistäneet lajien kehitystä lainkaan tai jopa haitanneet niitä.

Evoluutioteorian mukaan kaikki elämä maapallolla on alkanut yksittäisestä kantaeliöstä, joka on ollut meressä elävä yksisoluinen eliö. Miljardien vuosien kuluessa tästä eliöstä on vähitellen kehittynyt useita eri lajeja, jotka ovat erikoistuneet elämään omissa elinympäristöissään. Darwinin teoria korosti ehkä hieman virheellisesti evoluution suunnitelmallisuutta ja sitä, miten lajien olemassaolo on jatkuvaa taistelua ja pyrkimystä parempaan kelpoisuuteen. Nykykäsityksen mukaan evoluutio ei ole pyrkimystä parempaan, se on mutaation seurauksena aiheutuvaa muutosta.

Mutaatio

Mutaatiota tapahtuu kaikkien eliöiden perimässä eli DNA:ssa vakionopeudella. Muutatioita voi olla erilaisia, esimerkiksi pistemutaatiossa yksi DNA:ta koostuvista aminohapoista voi vaihtua toiseksi. Myös kokonaisia osioita DNA:sta voi irrota tai vaihtua. Mutaatio on lähes aina sellaisessa DNA:n osassa, jossa se ei oikeastaan vaikuta mihinkään. DNA:lla on kyky myös korjata itseään ja poistaa mutaatioita.

Eliöiden DNA:n koodi on universaali ja se koostuu neljästä emäksestä, jotka lisäksi pariutuvat keskenään muodostaen heliksin. Tässä heliksissä pariutuvat emäkset ovat aina samat. Geenit ovat näiden emästen jaksoja, jotka toimivat ohjeena sille miten elimistö tuottaa proteniinia. AJatusta lajien yhteisestä alkuperästä tukee myös se, että DNA on samanlaista kaikilla lajeilla, ainoastaan geenit ja proteiinintuotanto, sekä emästen järjestys poikkeavat toisistaan.

Koska mutaatio kuitenkin tapahtuu vakionopeudella, kertyy sitä väistämättä eliöihin, ja joskus harvoin se osuu sellaiseen kohtaan, joka muuttaa eliön ominaisuuksia. Tämä muutos voi olla haitallinen, neutraali tai hyödyllinen. Darwinin teorian mukaan erityisesti nämä hyödylliset ominaisuudet toivat lajeille lisääntymisedun ja siksi nämä ominaisuudet alkoivat periytyessään myös yleistyä. Ihmisen kehitys tukee tätä olettamusta siinä mielessä, että esimerkiksi lisääntynyt älykkyys on mahdollistanut ihmiselle aivan poikkeuksellisen sopeutumiskyvyn ja sitä kautta ihminen on pystynyt leviämään kaikille mantereille ja muokkaamaan ympäristöään aivan uudella tavalla muun muassa työkaluja ja suunnitelmallisuutta hyödyntäen.

Massasukupuutot

Maapallolla eläneistä lajeista eri arvioiden mukaan 95-99 % on kuollut sukupuuttoon. Maapallolla on lisäksi esiintynyt suuria massasukupuuttoja, joissa sen hetkisistä hallinneista lajeista lähes kaikki ovat kuolleet ja jokin toinen laji on muuttunut hallitsevaksi ja alkanut lisääntyä. Yksi tällainen merkittävä massasukupuutto oli dinosaurusten katoaminen. Näitä massasukupuuttoja on esiintynt maapallon historiassa todennäköisesti viisi, ja osa tutkijoista on sitä mieltä, että kuudes on tällä hetkellä käynnissä ilmastonmuutoksen myötä. Massasukupuutot ovat johtuneet merkittävistä muutoksista, kuten asteroidin törmäyksestä tai massiivisesta tulivuoren purkauksesta. Nämä ilmiöt ovat muuttaneet elinympäristöjä niin radikaalisti, että hallineeet lajit eivät ole kyenneet niissä enää menestymään ja Darwinin teorian mukaisesti paremmin sopeutuvat lajit ovat saaneet lisääntymisedun aiempien kuollessa pois.

Makroevoluutio ja mikroevoluutio

Evoluution muutokset voidaan jakaa makroevoluutioon ja mikroevoluutioon, joista Darwinin teoria käsitteli erityisesti makroevoluutiota, sillä Darwinin aikaan ymmärrys genetiikasta ja DNA:sta ei ollut vielä järin kehittynyttä. Käsite makroevoluutiosta tuli kuitenkin vasta myöhemmin, 1900-luvun alkupuolella. Darwin ymmärsi kuitenkin myös yksilötason muutokset, mutta niiden merkitys jäi melko vähäiseksi. Makroevoluutiossa puhutaan evoluutiosta lajitasolla ja sitä ylemmillä tasoilla. Teoria siitä on levinnyt sen jälkeen, kun Darwinin julkaiseman “Lajien synty” -kirjan seurauksena evoluutioteoria alkoi levitä ja tuli tiedepiireissä laajasti hyväksytyksi teoriaksi siitä, miten lajiutuminen tapahtuu.

Mikroevoluutiossa puolestaan puhutaan muutoksesta yksilötasolla geeneissä. Tämän ajatuksen kehitti alunperin munkki Gregor Mendel, joka sai kasvitutkimuksissaan erilaisia ominaisuuksia jalostetuksi aina samoissa suhteissa. Mendel uskoi ominaisuuksien ja muuntelun tapahtuvan ainoastaan yksilötasolla. Hänen teoriaansa ei ymmärretty pitkään aikaan, eikä Darwin ollut omaa teoriaansa kehittäessään tietoinen Mendelin kokeista. Nykykäsityksen mukaan kuitenkin mikroevoluutio toimii edellytyksenä makroevoluutiolla, eivätkä kummatkaan teoriat sulje toisiaan pois vaan toimivat yhdessä. Mikroevoluutio nähtiin pitkään makroevoluution vastakohtana, mutta tarkemmin ajateltuna kyseessä on ainoastaan eri tason muutos, joka johtaa isomman luokan muutoksiin.

Adaptaatio kertoo kehityksestä

Kun tutkitaan eri lajien luurankoja, voidaan selkeästi huomata yhteisiä ja eroavia piirteitä, joista on pääteltävissä lajin sopeutuminen ympäristöönsä. Homologia on käsite, joka viittaa samanlaiseen funktioon ja rakenteeseen eri eliöillä. Tällainen homologinen paljon tutkittu luu on värttinäluu, joka esiintyy useilla eri lajeilla samassa kohtaa, mutta sen rakenne vaihtelee elinympäristön mukaan. Esimerkiksi valailla ja delfiineillä se on pieni tynkä evässä, kun taas ihmisellä ja apinalla se on melko pitkä ja vahva, joka viittaa käsien runsaaseen käyttöön. Tämä rakenteen muuttuminen kertoo Darwinin teorian mukaisesti sopeutumisesta ympäristöön.

Toinen merkittävä ja ajankohtainenkin sopeutuminen on antibioottiresistenssi, jossa antibiooteille vastustuskyvyn kehittäneet bakteerit selviävät ja kykenevät jakautumaan ja tuottamaan uusia vastaavia yksilöitä. Bakteerien kohdalla lisääntyminen on hyvin nopeaa, joten muutos on tapahtunut vain parin vuosikymmenen aikana, mikä on evoluution mittakaavassa erittäin nopea aika.