Էվոլյուցիա

Վիքիպեդիայից՝ ազատ հանրագիտարանից
Schema887898.jpg

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։[1] Իսկապես, օրգանիզմների միջև նմանությունը առաջարկում է, թե բոլոր ճանաչված ցեղերը նույն նախնուց (կամ նախնական գենի ավազանից) են սերվել, այս աստիճանական տարամիտման ընթացքով։[2] 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։[2][3] Շատ սերունդների անցումից հետո, հարմարեցումներ են տեղի ունենում՝ մի շարք հաջորդող, փոքր և պատահական բնավորության գծերի փոփոխման, և միջավայրին ամենահարմար շեղումների ընտրության պատճառով։[4] 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 բիոլոգիայի օգնությամբ։

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[խմբագրել]

    1rightarrow.png Հիմնական հոդված ՝ Ժառանգականություն

Ժառանգականությունը օրգանիզմների՝ սերունդների շարքում նյութափոխանակության և անհատական ամբողջական զարգացումը կրկնելու հատկությունն է։ Օրգանիզմների էվոլյուցիան տեղի է ունենում օրգանիզմի ժառանգական հարկանիշների փոփոխությունների շնորհիվ։ Մարդու համար որպես առանգական 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[խմբագրել]

    1rightarrow.png 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[խմբագրել]

    1rightarrow.png 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 ԴՆԹռեպլիկացիայի 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[խմբագրել]

Բնական ընտրություն[խմբագրել]

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[խմբագրել]

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[խմբագրել]

Ադապտացիա[խմբագրել]

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[խմբագրել]

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[խմբագրել]

Աղբյուրներ[խմբագրել]

  1. Գուլդ 2002
  2. 2,0 2,1 Ֆուտույամա, Դուգլաս Ջ. (2005)։ Էվոլյուցիա (անգլերեն)։ Սանդերլանդ, Մասաչուսեթս: Sinauer Associates, Inc։ ISBN 0-87893-187-2։ 
  3. Լանդ Ր, Արնոլդ ՍՋ (1983). «Ընտրության չափումը հարաբերակից բնութագրերի միջև (անգլերեն)». Evolution 37: 1210–26. doi:10.2307/2408842. 
  4. Ayala FJ (2007). «Դարվինի ամենամեծ հայնաբերությունը՝ նախագծում առանց նախագծողի (անգլերեն)». Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 104 Suppl 1: 8567–73. doi:10.1073/pnas.0701072104. PMID 17494753. http://www.pnas.org/content/104/suppl.1/8567.full.