Biološka evolucija podrazumijeva prirodni razvoj živih organizama, koji je praćen promjenama u genetskom sastavu populacija, kao i povećanjem adaptivnih svojstava, pojavom novih vrsta i izumiranjem starih. Svi ovi faktori vremenom mijenjaju i ekosistem i biosferu u cjelini.
Osnovna teorija
Postoji nekoliko verzija koje objašnjavaju mehanizme na kojima je izgrađen evolucijski proces. Većina naučnika je sada posvećena sintetičkoj teoriji evolucije (STE), zasnovanoj na fuziji populacione genetike i darvinizma. Sintetička teorija objašnjava odnos između genetskih mutacija, odnosno materijala evolucije, i prirodne selekcije (mehanizam evolucije). Evolucijski proces u okviru ove teorije je proces promjene frekvencija alela različitih gena u populacijama vrsta tokom nekoliko generacija.
Uzorci i pravila evolucije
Evolucija je nepovratan proces. Svaki organizam koji se akumulacijom pozitivnih mutacija prilagodio novim uslovima, pri povratku u prijašnje okruženje moraće ponovo proći put adaptacije. Štaviše, nijedna biološka vrsta se ne može u potpunosti utvrditi,Charles Darwin je napisao da čak i ako stanište postane isto kao prije, evoluirana vrsta neće moći da se vrati u svoje prijašnje stanje. Odnosno, životinje će moći da se prilagode vraćanju starih uslova, ali ne na "stare" načine.
To se lako može vidjeti u slučaju delfina. Unutrašnja struktura njihovih peraja (zajedno sa kitovima) zadržava karakteristike udova sisara. Mutacije ažuriraju genetski fond generacije, tako da se nikada ne ponavljaju. Unatoč činjenici da su delfini i kitovi promijenili svoje stanište, a petoprsti udovi su se promijenili u peraje, oni su i dalje sisavci. Baš kao što su reptili evoluirali od vodozemaca u određenom stadiju, ali čak i kada se vrate u svoje prethodno okruženje, oni neće moći da daju vodozemce.
Još jedan primjer ovog evolucijskog pravila: zimzeleni grm Ruscus. Na njenoj stabljici su sjajni, veliki i debeli listovi, koji su zapravo modifikovane grane. Pravi listovi su ljuskavi i nalaze se u sredini ovih "stabljika". Iz sinusa ljuske u rano proljeće pojavljuje se cvijet iz kojeg će se kasnije razviti plod. Mesarska iglica se u procesu evolucije oslobodila listova, zbog čega se mogla prilagoditi suši, ali je potom ponovo pala u vodeno okruženje, ali umjesto pravog lišća pojavile su se modificirane stabljike.
Heterogenost
Pravila evolucije kažu da je proces veoma heterogen i da nije određen astronomskim vremenom. Na primjer, postoje životinje koje su postojale unepromenjeno stotinama miliona godina. To su ribe s perajima, tuatara i sabljasti rep su živi fosili. Ali dešava se da se specijacija i modifikacija dešavaju vrlo brzo. U proteklih 800 hiljada godina u Australiji i na Filipinima su se pojavile nove vrste glodara, a Bajkalsko jezero se u proteklih 20 miliona godina obogatilo sa 240 vrsta rakova, koji su podijeljeni u 34 nova roda. Pojava ili promjena vrste ne ovisi o vremenu kao takvom, već je određena nedostatkom kondicije i brojem generacija. To jest, što se vrsta brže razmnožava, to je veća stopa evolucije.
Zatvoreni sistemi
Procesi poput evolucije, prirodne selekcije i mutacije mogu ići mnogo brže. Ovo se dešava kada su uslovi okoline nestabilni. Međutim, u dubokim okeanima, pećinskim vodama, otocima i drugim izoliranim područjima, evolucija, prirodna selekcija i specijacija su vrlo spori. Ovo objašnjava činjenicu da ribe s perajima ostaju nepromijenjene toliko miliona godina.
Pratiti zavisnost evolucije od stope prirodne selekcije je prilično jednostavno na insektima. Tridesetih godina prošlog stoljeća počeli su se koristiti otrovni lijekovi od štetočina, ali su se nakon nekoliko godina pojavile vrste koje su se prilagodile djelovanju lijeka. Ovi oblici su zauzeli dominantnu poziciju i brzo se proširili širom planete.
Za liječenje mnogih bolesti često su se koristili jaki antibiotici - penicilin, streptomicin, gramicidin. Pravila evolucije su stupila na snagu: već četrdesetih godinanaučnici su primijetili pojavu mikroorganizama otpornih na ove lijekove.
Uzorci
Postoje tri glavna pravca evolucije: konvergencija, divergencija i paralelizam. Tokom divergencije, uočava se postepeno odstupanje intraspecifičnih karaktera, što na kraju dovodi do novih grupisanja jedinki. Kako razlike u strukturi i načinu nabavke hrane postaju sve izraženije, grupe počinju da se rasipaju na druge teritorije. Ako jedno područje zauzimaju životinje sa istim potrebama za hranom, onda će s vremenom, kada zalihe hrane budu sve manje, one morati napustiti to područje i prilagoditi se različitim uvjetima. Ako na istoj teritoriji postoje vrste sa različitim potrebama, konkurencija među njima je mnogo manja.
Živan primjer kako se odvija evolucijski proces divergencije je 7 vrsta jelena koji su međusobno povezani: to su sobovi, marali, losovi, jeleni, jeleni lopatari, mošusni jeleni i srndaći..
Vrste sa visokim stepenom divergencije imaju sposobnost da ostavljaju veliko potomstvo i manje se takmiče jedna s drugom. Kada se divergencija osobina pojača, populacija se dijeli na podvrste, koje se, zbog prirodne selekcije, na kraju mogu pretvoriti u zasebne vrste.
Zajednica
Konvergencija se naziva i evolucijom živih sistema, zbog čega nepovezane vrste imaju zajedničke karakteristike. Primjer konvergencije je sličnost oblika tijela udelfini (sisari), morski psi (ribe) i ihtiosauri (gmizavci). To je rezultat postojanja u istom staništu i istim uslovima života. Agama za penjanje i kameleon također nisu povezani, ali su vrlo slični po izgledu. Krila su također primjer konvergencije. Kod slepih miševa i ptica nastali su promjenom prednjih udova, ali kod leptira su to izrasline tijela. Konvergencija je vrlo česta među raznolikostima vrsta na planeti.
Paralelizam
Ovaj izraz dolazi od grčkog "parallelos" što znači "hodati pored" i ovaj prijevod dobro objašnjava njegovo značenje. Paralelizam je proces nezavisnog sticanja sličnih strukturnih karakteristika među blisko povezanim genetskim grupama, koji nastaje usled prisustva osobina naslijeđenih od zajedničkih predaka. Ova vrsta evolucije je široko rasprostranjena u prirodi. Primjer za to je pojava peraja kao prilagodbi na vodenu sredinu, koje su se kod morževa, uhastih tuljana i pravih tuljana formirale paralelno. Također, među mnogim krilatim insektima, došlo je do prijelaza prednjih krila u elitru. Ribe s režnjevim perajima imaju znakove vodozemaca, a gušteri s zubima imaju znakove sisara. Prisustvo paralelizma svedoči ne samo o jedinstvu porekla vrsta, već i o sličnim uslovima postojanja.
