mecanismele evolutieiÎn cadrul seriei dedicate evoluţiei vieţii pe Terra, am prezentat dovezi în favoarea teoriei evoluţionismului. În continuare vom explora mecanismele care fac posibilă evoluţia formelor de viaţă. Citiţi despre modalităţile de apariţie a diversităţii genetice în cadrul unei specii, despre selecţia naturală, cât şi despre deriva genetică.

INTRODUCERE

În cadrul seriei dedicate evoluţiei vieţii pe Terra am prezentat dovezi în favoarea teoriei evoluţionismului. În continuare vom explora mecanismele care fac posibilă evoluţia formelor de viaţă. Pentru a realiza acest lucru, este nevoie să găsim răspunsurile la doar două întrebări:

1. Cum apare diversitatea în cazul genomului indivizilor care fac parte din acelaşi grup (aceeaşi specie)?
2. Care este modul prin care această diversitate conduce la apariţia unor noi specii?


PRIMA ÎNTREBARE: CUM APARE DIVERSITATEA GENETICĂ?

Vom începe în ordinea firească, cu prima întrebare, mai ales că răspunsul la aceasta este probabil unul mai simplu. Să pornim de la genomul a două organisme identice, unul dintre indivizi fiind clona celuilalt. Genoamele lor sunt practic identice, pe cât este posibil acest fapt în realitate în urma clonării.

Pe măsură ce aceşti doi indivizi îşi trăiesc vieţile, genomul fiecăruia ia contact cu virusuri, care implantează material genetic nou la nivelul materialului genetic gazdă, fapt care duce la apariţia unor diferenţe între cele două genoame.

Cele două genoame vor intra în contact, de asemenea, cu radiaţiile şi agenţii mutageni (substanţele chimice generatoare de mutaţii genetice)  prezente în mediul înconjurător, care vor adânci diferenţele dintre cele două genoame. Transpozonii deja prezenţi în fiecare genom vor genera şi aceştia, la rândul lor, modificări.

Procesul de replicare a ADN-ului nu este nici acesta unul perfect, iar erorile care apar în cadrul său vor contribui şi ele la diferenţierea genoamelor. Dacă se întâmplă ca aceste modificări să apară la nivelul ADN-ului spermatozoizilor ori ovulelor, atunci ele sunt transmise generaţiei următoare.

Fuziune. Duplicare. Ştergere

Alte erori apărute la nivelul ADN-ului pot genera, de asemeni, diversitate genetică. Fuziunea cromozomială poate duce la alipirea a doi cromozomi, iar rezultatul este o modificare a numărului total al acestora. Mai mult, dimensiunea genomului poate creşte sau se poate reduce, la fel şi complexitatea sa, în urma unor procese precum duplicarea sau ştergerea.

Duplicarea presupune copierea unor secţiuni foarte lungi de ADN şi reprezintă o sursă majoră de material brut pentru gene noi aflate în proces de transformare. Zeci şi chiar sute de gene sunt duplicate în cadrul genomului animalelor la fiecare câteva milioane de ani. Rezultatul este că peste un număr de ani, respectiv după un număr de generaţii, indivizi identici vor avea urmaşi cu genoame foarte diferite.

 


Mecanismul recombinării

În plus faţă de mecanismele generatoare de diversitate genetică menţionate anterior, reproducerea pe cale sexuală vine cu mecanismele proprii pentru asigurarea diversităţii.

Iată în ce mod: orice bărbat posedă două seturi complete de cromozomi - unul de la mama sa şi celălalt de la tatăl său. Dar în momentul în care informaţia genetică, şi anume un singur set, este transmisă urmaşilor, aceste două seturi se recombină în diverse moduri. Aceeaşi regulă se aplică şi în cazul oricărei femei. Astfel că atunci când un bărbat şi o femeie au copii împreună, fiecare dintre progenituri primeşte o combinaţie unică de la fiecare părinte. În acest fel genomul unei populaţii se diversifică în mare măsură la fiecare generaţie.

A DOUA ÎNTREBARE: CUM APAR NOILE SPECII?

Acum că am înţeles felul în care este asigurată diversitatea genoamelor în interiorul unei populaţii (specii), suntem pregătiţi să "atacăm" cea de-a doua întrebare. Prin ce modalitate această diversitate conduce la apariţia unei noi specii? Această a doua întrebare are două variante de răspuns. Şi anume: selecţia naturală şi deriva genetică (driftul genetic).



Secvenţele video incluse în articol descriu felul în care funcţionează, combinat, selecţia naturală şi deriva genetică  pe parcursul a 14 generaţii, în cazul unor vieţuitoare imaginare botezate bebeluşi-Darwin - creaturi al căror genom este compus din numai 8 "biţi" de ADN, fiecare dintre aceştia contribuind la culoarea individului (de la 00000000-alb, trecând prin 1000000-gri şi până la 11111111-negru).

Iese în evidenţă extrem de clar modul în care prin intermediul selecţiei naturale – mecanismul fundamental al evoluţiei tuturor speciilor de plante şi de animale de pe Terra - sunt eliminaţi indivizii cu însuşiri necorespunzătoare şi supravieţuiesc cei cu însuşiri superioare din punct de vedere evolutiv.

De remarcat că în funcţie de fundalul folosit în videoclip, care poate fi alb ori închis la culoare, animalele de pradă vor elimina cu precădere indivizii de culoare închisă, respectiv pe cei mai apropiaţi de culoarea alb, în celălalt caz.

Teoria selecţiei naturale, ca şi conceptul care îi dă numele, au fost elaborate şi introduse de Charles Darwin în 1859, odată cu publicarea celebrei sale lucrări „Originea speciilor”. Conform acestei teorii, natura produce spontan variaţii, unele dăunătoare, altele avantajoase, cele mai multe cu efecte neglijabile, iar varietăţile se conturează ca specii în curs de formare.

Există şi fenomene evolutive care nu urmează mecanismul selecţiei naturale. În populaţiile mici se manifestă efectul Sewall Wright sau driftul genetic (deriva genetică), conform căruia supravieţuirea urmează legile hazardului. Exemplul ilustrat în videoclip combină cele două mecanisme majore menţionate aici.

CONCLUZIE

Există şi alte fenomene, pe care nu le discutăm în acest articol, de care oamenii de ştiinţă trebuie să ţină seamă ca: teoria echilibrului punctat, gâtuirile demografice sau efectul fondatorului. Filmul prezentat anterior este doar o încercare de a pune în lumină modul în care se petrece evoluţia . Şi mecanismul descris aici chiar funcţionează întocmai în natură. Descendenţa comună a vieţuitoarelor este o realitate. Speciile evoluează. Selecţia naturală şi deriva genetică sunt principalele mecanisme care stau la baza evoluţiei formelor de viaţă.

 

Bibliografie:

Cassiopeia Project
Wikipedia