Էվոլյուցիա

Կենսաբանության մեջ, զարգացում կամ էվյոլյուցիան (անգլերեն՝ Evolution) վերաբերվում է մի օրգանիզմների ցեղախմբի ծագումնաբանական նյութի փոփոխությանը՝ մի սերնդից մյուս սերունդ: Թեև ամեն մի սերնդում առաջացած փոփոխությունները փոքր են, տարբերությունները ամեն սերնդի անցման հետ կուտակվում են, և ժամանակի ընթացքում կարող են օրգանիզմների էական փոփոխության պատճառ դառնան: Այս ընթացքը կարող է նոր ցեղերի առաջացման գագաթնակետին: Իսկապես, օրգանիզմների միջև նմանությունը առաջարկում է, թե բոլոր ճանաչված ցեղերը նույն նախնուց (կամ նախնական գենի ավազանից) են սերվել, այս աստիճանական տարամիտման ընթացքով: Էվոլյուցիայի հիմքում գեներն են, որոնք սերնդից սերունդ են փոխանցվում, որոնք ստեղծում են մի օրգանիզմի ժառանգված բնավորության գծերը: Այս գծերը տարբեր ցեղախմբերի շրջանակներում տարբերվում են, այնպես որ օրգանիզմները ժառանգելի տարբերություններ են ցուցաբերում իրենց բնավորության գծերում: Էվոլյուցիան ինքը երկու ընդդիմադիր ուժերի արդյունք է՝ այն ընթացքները, որ շարունակաբար տարբերություն են ներածում, և այն ընթացքները, որ պատճառ են դառնում շեղումները ավելի տարածված կամ հազվադեպ դառնան: Նոր շեղումները երկու ձև են առաջանում՝ կամ գեներում մուտացիայից, և կամ ցեղախմբերի միջև և ցեղերի միջև գեների փոխանցումից: Այն ցեղերի միջև, որոնք սեռական կերպով են բազմանում, գեների նոր զուգորդություններ են առաջանում նաև ծագումնաբանական վերազուգորդության արդյունքում, որը կարող է ցեղերի միջև տարբերությունը ավելացնել:

Երկու գլխավոր մեխանիզմներ են որոշում, թե որ շեղումները մի ցեղախմբի մեջ ավելի տարածված կամ հազվադեպ կդառնան: Առաջինը՝ բնական ընտրությունն է, մի ընթացք, որ պատճառ է դառնում օգտակար բնավորության գծերը (այսինքն՝ այն բնավորության գծերը, որ գոյատևման և բազմացման հավանականությունները շատացնում են) մի ցեղախմբի մեջ ավելանան, և վնասակար բնավորության գծերը հազվադեպ դառնան: Սա պատահում է, որովհետև շահավետ բնավորության գծերով անհատները ավելի հավանական է, որ բազմանան, ուրեմն մյուս սերնդում ավելի անհատներ այս բնավորության գծերը կունենան: Շատ սերունդների անցումից հետո, հարմարեցումներ են տեղի ունենում՝ մի շարք հաջորդող, փոքր և պատահական բնավորության գծերի փոփոխման, և միջավայրին ամենահարմար շեղումների ընտրության պատճառով: Երկրորդ գլխավոր մեխանիզմը՛ որ էվոլյուցիային վարում է, ծագումնաբանական հոսքն է, մի անկախ ընթացք, որը պատահական փոփոխություններ է առաջացնում մի ցեղախմբի բնավորության գծերի հաճախականության մեջ: Ծագումնաբանական հոսքը առաջանում է այն դերից, որ հավանականությունն է խաղում՝ մի բնավորության գծի անցման մեջ անհատների գոյատևման և բազմացման ընթացքում:

Մարդու էվոլյուցիայի սխեման

Էվոլյուցիան զարգացման պրոցես է, որը կազմված է աստիճանական փոփոխությունից, առանց կտրուկ փոփոխության (ի տարբերություն հեղափոխության` ռեվոլուցիա): Շատ հաճախ էվոլուցիայի մասին խոսելիս նկատի ունենք բիոլոգիական էվոլյուցիան: Բիոլոգիական էվոլուցիան կենդանի բնության անվերադարձ և ուղղորդված պատմական զարգացումն է, որն ուղեկցվում է պոպուլյացիայի գենետիկայի փոփոխությամբ, ադապտացիայի ձևավորմամբ, կենդանատեսակների ձևավորմամբ և անհետացմամբ, էկոհամակարգի և կենսոլորտի ամբողջական վերաձևավորմամբ: Բիոլոգիական էվոլուցիան ուսումնասիրվում է էվոլյուցիայի բիալոգիայի օգնությամբ: Կաղապար:TOC-Left Գոյություն ունեն մի քանի էվոլյուցիան տեսություններ, որոնց համար ընդհանուր է համարվում պնդումը այն մասին, որ ներկայումս ապրող կենդանի օրգանիզմի կենդանիների ձևերը հանդիսանում են նախկինում գոյություն ունեցող օրգանիզմների կենդանի ձևերի սերուդները: Էվոլյուցիայի տեսությունները տարբերվում են էվոլյուցիոն մեխանիզմի բացատրությամբ: Ներկայումս ամենատարածվածը համարվում է սինթետիկ էվոլյուցիաի տեսությունը, որը համարվում է Դարվինի տեսության զարգացում: Գեները, որոնք փոխանցվում են հաջորդ սերնդին, համարվում են օրգանիզմի բազմաթիվ հատկությունների արտահայտման միջոց (ֆենոտիպ): Էվոլյուցիայի ընթացքում օրգանիզմների վերաձևավորմանը զուգընթաց նրանց սերունդների մոտ ի հայտ են գալիս փոփոխված հատկություններ, որոնք առաջ են գալիս մուտացիայի կամ պոպուլյացիաների միջև գեների փոփոխության արդյուքում: Սեռական ճանապարհով բազմացող կենդանիների մոտ գենային նոր համադրություններ առաջանում են գենետիկ վերահամադրման ժամանակ: Էվոլյուցիան տեղի է ունենում, երբ ժառանգական տարբերությունները պոպուլյացիաների մոտ դառնում են առավել հաճախ կամ հազվադեպ պատահող: Էվոլյուցիոն բիոլոգիան ուսումնասիրում է էվոլյուցիոն գործընթացները և առաջադրում են տեսություններ, որոնք կբացատրեն դրանց պատճառները: 19-րդ դարում կենդանիների տարբեր տեսակների քարացած օրգանիզմների ուսումնասիրությունները բազմաթիվ գիտնականներ ապացուցեցին, որ կենդանիները ժամանակի ընթացքում ենթարկվում են փոփոխության: Սակայն փոփոխության մեխանիզմը դեռևս մնում էր չբացահայտված մինչև 1859 թվականին Անգլիացի գիտնական Չարլզ Դարվինի կողմից «Կենդանիների առաջացումը» աշխատության հրատարակումը: Ուոլսի և Դարվինի տեսությունները ի վերջո ընդունվեց գիտական համագործակցություն կազմակերպության կողմից: Նախորդ դարի 30-ական թվականներին Դարվինի բնական ընտրության տեսությունը միացվեց «Մենդելի օրենքներին», որոնք որպես հիմք էին ընդունվել էվոլյուցիայի սինթետիկ տեսության (ԷՍՏ) համար: ԷՍՏ-ը թույլ է տվել բացահայտել նաև էվոլյուցիայի և բնական ընտրության գաղափարը:

Ժառանգականություն

     Հիմնական հոդված ՝ Ժառանգականություն

Ժառանգականությունը օրգանիզմների` սերունդների շարքում նյութափոխակության և անհատական ամբողջական զարգացումը կրկնելու հատկությունն է: Օրգանիզմների էվոլյուցիան տեղի է ունենում օրգանիզմի ժառանգական հարկանիշների փոփոխությունների շնորհիվ: Մարդու համար որպես ժառանգական հատկանիշի օրինակ կարող է հանդիսանալ ծնողներից որևէ մեկից ժառանգած աչքերի շագանակագույն գույնը: Ժառանգական հատկանիշները կարգավորվում են գեների միջոցով: Օրգանիզմի բոլոր գեների ամբողջությունը ձևավորում է գենոտիպը: Օրգանիզմի վարքի և կառուցվածքային ձևերի ամբողջական հավաքածուն իրենից ներկայացնում է ֆենոտիպը: Օրգանիզմի ֆենոտիպը ձևավորվում է ի հաշիվ գենոտիպի և շրջական միջավայրի փոխներգործությամբ: Ֆենոտիպի շատ հատկանիշներ համարվում են ժառանգական: Այսպես, օրինակ արևայրուքը չի համարվում ժառանգական, քանի որ այն առաջանում է արևային ճառագայթների ազդեցությունից: Սակայն որոշ մարդիկ ավելի շուտ են արևայրուք ընդունում, քան մյուսները: Սա համարվում է ժառանգական հատկանիշ: Մի սերնդից մյուսը ժառանգական հատկանիշների փոխանցումը ապահովում է ԴՆԹ-ն: ԴՆԹ-ն բիոպոլիմեր է, որը բաղկացած է չորս միջուկային հիմքերից: մասնիկների կիսման ժամանակ ԴՆԹ-ն պատճենվում է, արդյունքում արդյունքում յուրաքանչյուր բջիջ ստանում է ԴՆԹ-ի ժառանգական հատկանիշները: Հաճախ բջիջների ժառանգականությունը կարգավորող ԴՆԹ-ի մոլեկուլները անվանում են գեներ: ԴՆԹ-ի ներսում կա քրոմատինի բաղադրություն, որն էլ իր հերթին ձևավորում է քրոմոսոմները: Գեների դիրքը քրոմոսոմներում անվանում են լոկուս: Հոմոլոգիական քրոմոսոմների լոկուսներում գտնվող և հատկանիշների ի հայտ գալը բացահայտող գեների տարբեր տեսակները անվանում են ալլելիաներ: Հետևաբար ԴՆԹ-ն կարող է ենթարկվել փոփոխության (մուտացիայի)` ստեղծելով նոր ալլելիաներ: Եթե մուտացիան տեղի է ունենում գենի ներսում, ապա նոր ալլելը կարող է ազդել գեների հատկանիշների վրա և փոխել օրգանիզմի ֆենոտիպը: Սակայն հատկանիշների մեծ մասը մեկ գենով չէ, որ բացահայտվում է, այլև մի քանի գեների փոխներգործության շնորհիվ: Գեների նման փոխներգործության ուսումնասիրությունը ժամանակակից գենետիկայի հիմնական խնդիրներից մեկն է: Հաջորդ կարևոր խնդինրն է հանդիսանում էպիգենտիկ գործոնի էվոլյուցիան է:

Փոփոխականություն

     Հիմնական հոդված ՝ Գենետիկական բազմազանություն

Օրգանիզմի ֆենոտիպը պայմանավորվոծ է նրա գենոտիպով և արտաքին միջավայրի վրա դրա ազդեցությամբ: Պոպուլյացիաներում ֆենոտիպի հիմնական մասի վարիացիան առաջանում է գենոտիպերի տարբերություններից: ԷՍՏ-ում էվոլյուցիան ձևակերպվում է, որպես ժամանակի ընթացքում պոպուլյացիաների գենետկական կառուցվածքի փոփոխություն: Մեկ ալլելիայի ի հայտ գալու հաճախականությունը փոփոխվում է, այն սկսում է գենի այլ ձևերում ավելի քիչ տարածված դառնալ: Էվոլյուցիայի ազդող ուժերը հանգեցնում են ալլելների ի հայտ գալու հաճախականության փոփոխությանը` մի կողմից դեպի մյուս կողմ տեխափողելով այն: Փոփոխությունը անհետանում է նոր ալլելներից մեկը հասնում է ֆիկսացիայի կետին, փոխարինելով նախորդին կամ էլ անհետանալով պոպուլյացիայից: Փոփոխականությունը ձևավորվում է մուտացիայից, գեների հոսքից և գենետիկական մատերիալի վերահամակցումից: Փոփոխականությունը մեծանում է տարբեր տեսակների միջև գեների փոխանակության հաշվին, այնպիսի տեսակների, ինչպիսիք են բակտերիաներում գեների հորիզոնական տեղափոխությունը, բույսերի մոտ հիբրիդացումը: Չնայած այս գործոնների ազդեցությամբ փոփոխականության գործընթացի մշտական մեծացմանը, գենոմի մեծ մասը տվյալ տեսակի բոլոր ներկայացուցիչների մոտ նունն է: Սակայն գենոտիպի նույնիսկ համեմատաբար փոքր փոփոխությունը կարող է հանգեցնել ֆենոտիպի հսկայական փոփոխության, օրինակ գենոմները շիմպանզեի և մարդու մոտ տարբերվում են 5%-ով:

Մուտացիաներ

     Հիմնական հոդված ՝ Մուտացիաներ

Քրոմոսոմի հատվածի պատճենում

Պատահական մուտացիաներ տեղի են ունենում բոլոր օրգանիզմների գենոմներում: Այս մուտաացիաները հանգեցնում են գենետիկ փոփոխությունների: Մուտացիան ԴՆԹ-ում ժառանգականության փոփոխությունն է: Դրանց առաջացման պատճառ կարող են հանդիսանալ ռադիացիաները, վիրուսները, մուտագենիկ նյութերը, ինչպես նաև ԴՆԹ-ի ռեպլիկացիայի ժամանակ տեղի ունեցող սխալները կամ մեյոզաները: Մուտացիաները կարող են ոչ մի ազդեցություն չունենալ, կարող են փոփոխել գենը կամ խոչնդոտել դրա ֆունկցիոնալացմանը: Ճանճերի (дрозофила) վրա կատարված ուսումնասիրությունները ցույց տվեցին, որ եթե մուտացիան փոփոխում է գենի կողմից արտադրված սպիտակուցը, ապա մոտ 70% դեպքերում այն ունենում է վատ ազդեցություն, իսկ մնացած դեպքերում` չեզոք կամ թույլ ազդեցություն: Մուտացիայի բացասական ազդեցության կրճատման համար գոյություն ունեն ԴՆԹ-ի վերականգնման մեխանիզմ: Մուտացիայի օպտիմալ քանակը շատ վտանգավոր մուտացիաների և վերականգնման համակարգի պահպանման համար կատարված ծախսերի հաշվեկշռվածությունն է: Կան վիրուսները, որոնց մոտ մուտացման աստիճանը առավել բարձր է, դա նրանց համար հանդիսանում է առավելություն իմունային համակարգի պաշտպանիչ ազդեցությունից խուսափելու համար: Մուտացիաները կարող են ներառել քրոմոսոմների մեծ մասը: Օրինակ` դուպլիկացիան, որը հանդիսանում է գենոմում գենի լրացուցիչ պատճենի ի հայտ գալու պատճառ: Այս պատճենները նոր գեների առաջացման համար հիմք են հանդիսանում: Սա կարևոր գործընթաց է, նոր գեները առաջանում են գենային ընտանիքի սահմաններում: Օրինակ մարդու աչքի լուսազգայունության կառուցվածքի առաջացմանը մասնակցում են չորս գեն` երեքը գունային տեսողության և մեկը գիշերային տեսողության համար: Աս բոլոր գեները առաջացել են մեկ նախնական գենից: Նոր գեները նախնական գենից առաջանում են դուպլիկացիայի շնորհիվ, այն բանից հետո, երբ գենի պատճենը մուտացվում է և ձեռք է բերում նոր ֆունկցիաներ: Հետևաբար մեկ գենը կարող է նոր ֆունկցիա ձեռք բերել այն ժամանակ, երբ մյուսը կշարունակի կատարել միևնույն ֆունկցիան: Մուտացիայի մյուս տիպերը կարող են չկոդավորված ԴՆԹ-ից ստանալ նոր գեներ: Նոր գեները կարող են առաջանալ գեների վերափոխված ոչ մեծ հատվածների հաշվին: Այս դեպքում առաջանում է նոր կառուցվածք, նոր հատկություններով: Երբ գեները համախմբվում են արդեն գոյություն ունեցող հատվածների (որոնք կատարում են պարզ, անկախ ֆունկցիաներ) միախառնումից, ապա այդ համախմբությունը կարող է կատարել նոր, ավելի բարդ ֆունկցիաներ: Այսպիսի կոմպլեքսի օրինակ են հանդիսանում պոլիկետիդսինտազները, որոնք համարվում են սինթեզող երկրորդային մետոբոլիտեններ: Դրանք կարող են պարունակել ավելի քան 100 հատվածներ` կատալիզացնելով մեկ փուլ ամբողջ սինթեզի ընթացքում: Քրոմոսոնային մակարդակի փոփոխությունները կարող են հանգեցնել ավելի մեծ չափերի հասնող մուտացիայի: Կարող են նաև հանգեցնել քրոմոսոմի մեծ հատվածների դելեցիա և ինվերսիա և քրոմոսոմի մի մասի տրանսլոկացիա: Սա հնարավոր է քրոմոսոմների միաձուլման ժամանակ (Ռօբերտսոնային տրանսլոկացիա): Օրինակ էվոլյուցիոն զարգացման ընթացքում homo տեսակը առաջացել է երկու քրոմոսոմների միաձուլման արդունքում` առաջացնելով մարդու երկրորդ քրոմոսոմը: Իսկ օրինակ կապիկների մոտ այս ձուլումը տեղի չի ունեցել, այս դեպքում քրոմոսոմները պահպանվում են առանձին-առանձին: Էվոլյուցիայի համար քրոմոսոմային վերակառուցումները մեծ դեր ունեն: Շնորհիվ նրանց արագանում է պոպուլյացիաների միջև եղած հակադրման պրոցեսը, արդյունքում առաջանում են նոր ձևեր, քանի որ փոքրանում է խաչասերման հնարավորությունը, և այս ձևով մեծանում են պոպուլյացիաների միջև գենետիկ տարբերությունները: Գենոմի շարժական տարրերը, ինչպիսիք են տրանսպոզոնները, բույսերի և կենդանիների գենոմի մեջ մեծ մաս են կազմում և շատ կարևոր են էվոլյուցիայի համար: Մարդու գենոմում կա մոտ 1 միլիոն պատճեն (Alu-повтор), որոնք իրականացնում են մի քանի գործառույթներ, ինչպիսիք են գեների էկսպրեսիայի կարգավորում: Գենոմիվրա գենետիկական շարժողական տարրերի մեկ այլ ազդեցություն է համարվում այն, որ գենոմի մեջ դրանց տեղափոխումը կարող է հանգեցնել տեսակի փոփոխման և գույություն ունեցող գեների անհետացման:

Էվոլյուցիայի մեխանիզմը

Բնական ընտրություն

Գոյություն ունի էվոլյուցիայի երկու հիմնական մեխանիզմ: Առաջինը բնական ընտրությունն է, այսինքն` այն գործընթացը, որի ընթացքում գոյատևման և վերարտադրության համար անհրաժեշտ դրական ազդեցություն ունեցող գենետիկ հատկությունները տարածվում են պոպուլյացիաներում, իսկ բացասական ազդեցություն ունեցողները` դառնում են ավելի քիչ: Շրջական միջավայրի նկատմամբ ադապտացիա առաջանում է հետևանքներ ունեցող, փոքր, պատահական փոփոխությունների կուտակման և շրջական միջավայրին փոքր-ինչ հարմարված բնական ընտրության հետևանքով:

Գենետիկական դրայֆ

Երկրորդ կարևոր մեխանիզմը գենետիկական դրայֆն է, որը կրկնվող հատկանիշների պատահական փոփոխության անկախ պրոցեսն է: Գենետիկական դրայֆը առաջանում է պոպուլյացիայում կրկնվող հատկանիշների պատահական փոփոխությունը պայմանավորող գործընթացների հավանականության արդյունքում: Չնայած դրայֆի արդյուքնում տեղի ունեցած փոփոխությունները և սելեկցիան մեկ սերնդի մոտ շատ փոքր ազդեցություն ունեն, սակայն այդ հատկությունների կուտակումը ժամանակի ընթացքում հանգեցնում է դրանց կուտակման և կենդանի օրգանիզմների էական փոփոխությունների: Այս պրոցեսը ավարտվում է նոր տեսակի առաջացմամբ: Կյանքի բիոքիմիական համախմբվածությունը ցույց է տալիս, որ բոլոր տեսակները առաջացել են աստիճանական միևնույն նախնական տեսակից շեղման գործընթացում:

Էվոլյուցիայի հետևանքները

Ադապտացիա

Ադապտացիան` բիոլոգիայի ամենահիմնական երևույթներից մեկը, համարվում է մի գործընթաց, որի արդյունքում օրգանիզմը դառնում է ավելի հարմարվողական իրեն շրջապատող միջավայրի նկատմամբ: Ադապտացիայի գործընթացը տեղի է ունենում բնական ընտրության շնորհիվ: Խորհդային մեծ հանրագիտարանը տալիս է հետևյալ սահմանումները. Ադապտացիան (լատիներեն adapto`հարմարվել բառից) օրգանիզմների (տեսակների, պոպուլյացիաների) և դրա օրգանների կառուցվածքի և ֆունկցիայի հարմարեցումն է միջավայրի պայմաններին:

Բեղավոր կետի, կմախքը, a, b` լողակների ոսկորներն են, որոմք առաջացել են առջևի ոտքերի ոսկորներից, с` ետևի ոտքերի ռուդիմենտային ոսկորները

Հարմարվողականության գործընթացը կարող է հանգեցնել ինչպես նոր հատկանիշների ի հայտ գալուն, այնպես էլ ժառանգական հատկանիշների կորստին: Այս դեպքում ադապտացիայի արդյունք է հանդիսանում կենդանատեսակի կառուցվածքի հատկանիշների որակական փոփոխությունը: Ասպիսի օրինակ է կետի կմախքը, որի լողակները համարվում են դիմացի և առջևի ոտքերի ադապտացում շրջակա միջավայրին:

Անհետացում

Անհետացումը տվյալ տեսակի բոլոր ներկայացուցիչների անհետացումն է: Անհետացումը տեղի է ունեցել անընդհատ, ողջ կյանքի ընթացքում, սակայն տեղի են ունեցել գլոբալ փոփոխություններ, որոնք հանգեցրել են տեսակների զանգվածային անհետացման: Մեր ժամանակներում անհետացնման առաջին պատճառը հանդիսանում է մարդու գործունեությունը: Սրան նպաստում է նաև գլոբալ տաքացումը, որը հետագայում կարող է էականորեն սրել իրավիճակը:

Սոցիալական էվոլյուցիա Սոցիալական էվոլյուցիա ` «կառուցվածքային վերակազմավորման գործընթաց ժամանակի ընթացքում, որի արդյունքնում առաջանում է սոցիալական ձև և կառուցվածք, որը որակապես տարբերվում է նախորդող ձևից»: Սոցիալական էվոլյուցիայի մասնավոր դեպք է հանդիսանում զարգացումը: Մինչև Դարվինի բիոլոգիական էվոլյուցիայի ընդհանուր տեսության ի հայտ գալը սոցիալական էվոլյուցիայի ընդհանուր տեսությունների հիմնադիր էր համարվում Սպենսերը:

Դիտել նաև

• Ժառանգականության տեսություն
• Էվոլյուցիոն ուսմունք
• Էվոլյուցիան բիոլոգիա
• Էվոլյուցիայի ապացույց
• Էվոլյուցիայի քննադատում
• Աստղային էվոլյուցիա
• Սոցիալական էվոլյուցիա
• էվոլյուցիայի վիրուսոլոգիական տեսություն