Biologická evoluce

EVOLUCE

z latiny evolvere = vyvíjet, odhalovat, resp. evolutio = vývoj, odhalován

definice z Wikipedie: „In biology, evolution is change in the genetic material of a population of
 organisms from one generation

 to the next.“ [Biologická evoluce se chápe jako změna v genetickém materiálu populace v čase.]
 = označení procesu změn
dědičných vlastností mezi organismem

podle měřítka evolučních změn rozlišujeme:

mikroevoluce – menší evoluční změny během kratšího časového období, například změny frekvencí
alel v populacích
během několika generací

speciace – štěpení vývojových linií a vznik nových druhů

makroevoluce – větší evoluční změny v průběhu geologického času, děje nad úrovní druhu

mechanismy evoluce:

výběr – selekce (přírodní, pohlavní, rodičovský, umělý)

genetický drift (v podstatě náhoda)

genetický draft (svezení se, selekce na pozadí, selekční vymetení)

evoluční tahy (mutační, reparační, molekulární, meiotický)

genový tok

speciace – vznik nových druhů

extinkce – vymírání druhů

druhový výběr

VÝVOJ EVOLUČNÍHO MYŠLENÍ, ZÁKLADNÍ EVOLUČNÍ TEORIE

rané úvahy o evoluci (antické Řecko)

Anaximandros (žák Thaléta z Milétu, 6. st. př. n. l.): „První živočichové se zrodili ve vlhku a měli
 na sobě ostnatou kůru.
Ale když dorůstali, vystupovali na souš, a když se kůra zlomila, žili ještě krátký čas.“

Empedoklés z Akragantu (5. st. př. n. l.): „Z prvotního chaosu vznikly jednotlivé části rostlinných
i živočišných těl, které se 

navzájem různě spojovaly a kombinovaly, až vznikly normální organismy i podivné obludy. Časem života
neschopná monstra

 vyhynula a udržely se jen dokonalé bytosti.“

Aristotelés (4. st. př. n. l.): kladl důraz na účelnost v živé přírodě – ke vzniku orgánu či organismu je nezbytná
finální příčina,

 která orgánu nebo organismu dává účel, cíl – tato aristotelovská teleologie chápala účelnost jako primárně
 danou a nezávislou na organizaci živé hmoty a jejích funkcí

škola diluvianistů (18. století): nalezené zkameněliny považovali za zbytky živočichů, kteří zahynuli při biblické
 potopě světa

Cuvier (18./19. století): teorie kataklyzmat – opakované katastrofy globálního měřítka (vysvětlovali tím opět nálezy
 různých
 zkamenělin) 

první ucelená evoluční teorie: JEAN BAPTISTE LAMARCK (počátek 19. století)

předpoklady:

všechny organismy mají vrozenou schopnost a vůli po pokroku ke složitějším a dokonalejším formám a jednají tak,
aby se vyrovnaly s nároky prostředí a přežily jeho změn

prostředí samo změny nevyvolává, vzbuzuje však potřebu změny u organismů samých

nově získané znaky jsou dědičné a přenášejí se na další generace

příklad aplikace: potomci rychle běhající srny budou mít silné nohy, synové kovářů budou svalnatější, žirafa se
 natahuje do větví, proto budou mít potomci delší krky apod.

překážky lamarckistické evoluce:

nemožnost přepsat informaci z proteinů do DNA – centrální dogma molekulární biologie

weismannovská bariéra – zamezuje přenosu genetické informace z tělních buněk do dalších generací
 (i když dojde ke změnám v genech tělních buněk, do další generace se nemohou dostat, protože k rozmnožování
 slouží speciální linie pohlavních buněk)

epigenetické procesy – u složitějších organismů geny neurčují přímo vznikající strukturu, ale ovlivňují její vývoj –
 genetická informace není „plán“ do kterého se dají zpětně zapsat provedené změny

obrana lamarkismu:

absence weismannovské bariéry – některé organismy (rostliny, jednobuněčné organismy) mohou být rozmnoženy
 z tělních buněk – změny se přenáší do další generace

existence cílených mutací – v některých případech mohou organismy cíleně měnit svou mutační rychlost i ovlivňovat
 místa mutací (např. tvorba protilátek)

horizontální genový přenos – v některých případech se může teoreticky prostřednictvím viru přenést část genetické
 informace z tělní buňky (kde by mohla být předtím změněna) a vložena do pohlavních buněk, a tak přejít do další generace

dnes se lamarkismus chápe jako vysvětlení vzniku účelné vlastnosti příslušným „procvičováním“ a následným děděním

průlom v evolučním myšlení: CHARLES RPBERT DARWIN (1809–1882), který opírá evoluční teorii o
 přírodní výběr (natural selection)

přelomový spis 1859: On the Origin of Species by Means of Natural Selection, or the Preservation of Favoured Races
 in the Struggle for Life (O původu druhů prostřednictvím přirozeného výběru…)

Darwinovy teorie – celkem pět

teorie existence evoluce druhů = druhy nejsou neměnné, ale mění se v čase

teorie společného původu druhů = vývoj z jednoho společného předka (později „LUCA“
 = last universal common ancestor)

teorie postupné divergence = rozrůzňování druhů, štěpení linií

teorie gradualismu = postupný vývoj hromaděním drobných změn (zavrhl saltacionismus: „
Příroda skoky nedělá.“)

teorie přirozeného výběru = hlavní mechanismus pohánějící veškeré evoluční změny, protiklad
 umělého výběru, který provádí člověk

výchozí předpoklady platnosti Darwinovy teorie vzniku a vývoje druhů působením přirozeného výběru:

1) organismus má v průměru za život více než jedno mládě (tzn. rodiče >2 potomky) – populace roste

2) počty jedinců přitom zůstávají z dlouhodobého hlediska stálé – nadpočetná mláďata zemřou, aniž
 by se rozmnožila

3) jednotliví příslušníci stejného druhu se od sebe liší – vnitrodruhová variabilita

4) pravděpodobnost dožití se dospělosti a rozmnožení se závisí na vlastnostech toho kterého jedince

5) vlastnosti jedinců se dědí – potomci se v průměru více podobají svým rodičům než ostatním členům populace

jestliže platí 1) – 5), musí nutně docházet k biologické evoluci, druhy se musí v čase měnit a hromadit
účelné vlastnosti
 × sporné předpoklady 3): samotná vnitropopulační variabilita nestačí, záleží na tom, kolik jí je a jak rychle vzniká; a
 5): průměrnost odstraňuje variabilitu, což je nepřijatelné – musela by stejně rychle vznikat (což se neděje),
navíc by znemožňovala dědičnost znaků

Darwin operuje s veličinou biologická zdatnost = schopnost jedince produkovat plodné potomstvo ve srovnání
 s ostatními členy populace × ta se ale u pohlavně se množících organismů nedědí (vlastnosti nového jedince se
 skládají z vlastností matky a otce) → nemůže fungovat základní mechanismus a hnací motor darwinistické evoluce,
 tj. přirozený výběr

s řešením sporných otázek přišel RICHARD DAWKINS(20. století) – navazuje na Hamiltonovu teorii
mezialelické kompetice – přichází s teorií sobeckého genu

je nutné zaměřit se na genom a jednotlivé alely (ty se kopírují a předávají dál v nezměněné podobě)

na evoluci lze potom pohlížet jako na hru alel soutěžících o své přetrvání prostřednictvím fenotypů,
které kvůli tomu vytvářejí

geny v tomto pojetí nejsou žádné materiální jednotky bezprostředně vázané na konkrétní místo v čase a prostoru, nýbrž
 jednotky informace, jejichž identita není dána materiálem (konkrétní molekula DNA), nýbrž biologických projevem
, o němž rozhodují

pozor – opět komplikace: závislost vlivu jednotlivých alel na alelách dalších – v kontextu jiného genotypu se chovají
 jinak (např. na co je jelenovi velké paroží, když bude mít slabé nohy?)

vítězí alela zajišťující evolučně stabilní strategii (jakmile ta v populaci jednou převládne, nemůže být následně vytlačena
 strategií jinou)

shrnutí

Darwin – individuální selekce nefunguje, biologická zdatnost se nedědí

Dawkins – mezialelické selekce nefunguje, různý vliv alel na fenotyp (podle interakcí na pozadí),
 o osudu nerozhoduje
 vliv na biologickou zdatnost, ale projev z hlediska evoluční stability (může se třeba udržet i alela „slabší“,
 než je ta sobecká)

další zajímavou a relativně novou myšlenkou je teorie zamrzlé plasticity

zájemcům o evoluční biologii doporučujeme ke studiu tyto publikace

Flegr, J.: Úvod do evoluční biologie. Academia, 2007

Flegr, J.: Zamrzlá evoluce aneb je to jinak, pane Darwin. Academia, 2006

Flegr, J.: Evoluční biologie. Academia, 2005

Darwin, Ch.: O vzniku druhů přírodním výběrem. Academia, 2007

https://www.biomach.cz/obecna-biologie-4/biologicka-evoluce

https://www.biomach.cz/obecna-biologie-4/prehled-dejin-biologie