自然淘汰による進化論は、1859年に出版されたチャールズダーウィンの「種の起源」で最初に定式化されました。
彼の本の中で、ダーウィンは、物理的または行動的特性の継承を通じて、生物が世代を超えてどのように発達するかを説明しています。理論は、ダーウィンが研究したガラパゴスフィンチの1つのくちばしの形など、個体群内で特性に違いがあるという仮定から始まります。
理論によれば、彼らが彼らの環境に適応することを可能にする特性を持つ個人は、よりよく生き残り、それらの特性を継承するより多くの子孫を持つことができるかもしれません。
適応性の低い形質を持つ個人は、それらを引き継ぐために生き残る可能性が低くなります。時間が経つにつれて、種が生き残り、繁殖することを可能にする形質は、個体群でより一般的になり、個体群は変化または進化します。ダーウィンは、自然淘汰を通じて、共通の祖先から遺伝的に多様な種が生まれる可能性があることを示唆しました。
しかし、ダーウィンは標識の伝達のメカニズムを知りませんでした。彼は遺伝学、遺伝子が特定の形質をコードするメカニズムについて何も知りませんでした、そしてそれらの形質は世代から世代へと受け継がれます。
彼はまた、自然変動の原因である遺伝子変異についても知りませんでした。しかし、遺伝学者による将来の研究は、自然淘汰による進化のメカニズムと追加の証拠を提供しました。
ダーウィンは、ブリーダーが望ましいと考える特定の特性を選択する「人工淘汰」とは対照的に、「自然淘汰」という用語を選択しました。自然淘汰では、人ではなく自然環境が淘汰します。
自然淘汰は種をわずかに変化させ、個体群の色やサイズを数世代にわたって変化させる可能性があります。このプロセスが比較的短期間で、種または生物の小グループ内で発生する場合、科学者はそれをマイクロエボリューションと呼びます。
しかし、十分な時間と蓄積された変化があれば、自然淘汰はまったく新しい種を生み出すことができます。これは「大進化」として知られるプロセスです。恐竜を鳥に、水陸両用哺乳類（インドフスなど）をクジラに、そして類人猿と人間の共通の祖先を人間、チンパンジー、ゴリラに変えたのは、この長期的なプロセスでした。
ダーウィンはまた、生物が配偶者を引き付けることに成功するかどうかに依存する自然淘汰の一形態についても説明しました。これは性淘汰として知られるプロセスです。孔雀の色鮮やかな羽毛と雄鹿の角は、そのような選択の結果として進化した形質の例です。
科学者が持っている自然淘汰の最良の例の1つは、クジラの進化です。ダーウィンの理論をガイドとして使用し、自然淘汰がどのように機能するかを理解することで、生物学者はクジラの初期の祖先の陸から水への移行が一連の予測可能なステップで起こったと判断しました。
たとえば、噴気孔の進化は、ランダムな遺伝的変化から始まり、少なくとも1頭のクジラの頭の後ろに鼻孔ができた可能性があります。
この適応を備えたクジラは、呼吸するために完全に再浮上する必要がないため、海洋のライフスタイルによりよく適応します。そのような個人はより成功し、より多くの子孫を持っていました。後の世代ではより多くの遺伝的変化が起こり、鼻が頭の上でさらに後退します。
初期のクジラの他の体の部分も変化しました。前足は足ひれになっています。後ろ足がなくなった。彼らの体はより合理化されており、水の中をよりよく移動するための尾びれがあります。
科学者は最初のクジラがどのように見えるべきかを予測できたとしても、長い間、彼らの主張を裏付ける化石の証拠がありませんでした。創造論者は、この不在をクジラの進化に関連してだけでなく、より一般的には進化が起こらなかったという証拠と見なしていました。
しかし、1990年代初頭以来、科学者たちは古生物学、発生生物学、遺伝学において、クジラが陸生哺乳類から進化したという考えを裏付ける証拠を発見しました。同じ一連の証拠が、全体として進化論を支持しています。
種の起源の初版で、ダーウィンは自然淘汰がどのようにして陸生哺乳類をクジラに進化させたのかについて推測しました。仮説の例として、ダーウィンは北米のツキノワグマ（Ursus americanus）を使用しました。これは、口を開けて水中を泳ぐことで昆虫を捕まえました。
「自然淘汰の結果、クジラのような怪物が現れるまで、クマの品種はその構造と習性がますます大きくなり、口がどんどん大きくなっていくという事実に、難しいことは何もありません」と彼は振り返りました。
このアイデアは、一般の人々や他の科学者にはあまり受け入れられませんでした。ダーウィンは彼が受けた嘲笑に非常に当惑したので、水泳のクマについての文章は本のその後の版から削除されました。科学者たちは今、ダーウィンが正しい考えを持っていたが、間違った動物を持っていたことを知っています。クマの代わりに、彼は牛とカバを見るべきでした。
ダーウィンは、進化論を発展させた最初で唯一の科学者ではありませんでした。ダーウィンとほぼ同時期に、英国の生物学者アルフレッド・ラッセル・ウォレスは、ダーウィンとは独立して、自然淘汰による進化論を進歩させましたが、それは真剣に受け止められていませんでした。
一方、フランスの生物学者ジャン＝バティスト・ラマルクは、詳細のいくつかについては間違っていたものの、生物がその子孫に形質を伝えることができると示唆しました。
ダーウィンのように、ラマルクは生物が彼らの環境に適応し、その適応を伝達すると信じていました。彼は、生物は行動を変えることでこれを行うので、運動をしたり楽しんだりするアスリートのように体を変え、これらの変化は子孫に受け継がれると考えました。
たとえば、ラマルクは元々首が短いと信じていましたが、周りの木が高くなるにつれて首を伸ばしておいしい葉に到達し、子孫は徐々に首が長くなりました。
ラマルクはまた、人生はどういうわけか単純な形からより複雑な形に進化したと信じていました。
ダーウィンは、形質伝達のメカニズムについては確信がありませんでしたが、進化が必ずしもより複雑になるとは考えていませんでした。むしろ、自然淘汰の結果として複雑さが生じると信じていました。
キリンの進化に関するダーウィンの見解は、キリンは首の長さに自然な変化があり、首が長いキリンは背の高い木がたくさんある環境で生き残り、繁殖するのに適しているため、後の世代は生き残り、繁殖する機会が増えます-首のキリン。
キリンの進化に関するラマルクとダーウィンの考え方の主な違いは、キリンが首を伸ばして獲得した特性を伝えることについてのダーウィンの説明には何もないということです。
同時に、ダーウィンは遺伝学について何も知りませんでした。彼は進化のパターンを観察しましたが、そのメカニズムについては本当に知りませんでした。これは後に、遺伝子がさまざまな生物学的または行動的特徴をどのようにコードするか、そして遺伝子が親から子孫にどのように受け継がれるかという発見とともにもたらされました。ダーウィンの理論に遺伝学を含めることは、「現代の進化的総合」として知られています。
自然淘汰を可能にする身体的および行動的変化は、配偶子、精子、または卵子のDNAおよび遺伝子のレベルで発生し、親はそれを介して遺伝物質を子孫に渡します。このような変化は突然変異と呼ばれます。突然変異は、進化が作用する原料です。
突然変異は、DNA複製または修復のランダムエラー、化学的または放射線による損傷によって引き起こされる可能性があります。突然変異は通常、有害または中立のいずれかですが、まれに、突然変異が生物にとって有益な場合があります。もしそうなら、それは次世代でより一般的になり、人口全体に広がるでしょう。
したがって、自然淘汰は進化の過程を指示し、有益な突然変異を維持および追加し、悪い突然変異を破棄します。突然変異はランダムですが、それらの選択はランダムではありません。
しかし、自然淘汰は生物の進化の唯一のメカニズムではありません。たとえば、生物が移動または移動するときに、遺伝子が1つの集団から別の集団に渡される可能性があります。これは、遺伝子流動として知られるプロセスです。また、特定の遺伝子の頻度もランダムに変化する可能性があり、これは遺伝的浮動と呼ばれます。
進化論は、科学の歴史の中で最も根拠のある理論の1つです。これは、遺伝学を含むさまざまな科学分野のデータによって裏付けられています。これは、さまざまな種のDNAに類似性があることを示しています。
古生物学と地質学における進化論を支持する証拠もあります。これは、過去に存在した種が現在存在する種とどのように異なるかを示す化石記録によって達成されます。
発生生物学に見られるダーウィンの理論の証拠もあります。成虫として非常に異なって見える種は、胚発生の同様の段階を経ることがわかっており、共通の進化の過去を示唆しています。
古生物学者が「泳ぐクジラ」を意味するAmbulocetusnatansの化石化した残骸を発見したとき、重要な証拠が1994年に発見されました。前足には指と小さなひづめがありましたが、後ろ足はその大きさに比べて巨大でした。動物は明らかに水泳に適応していましたが、アザラシのように不器用に陸上を移動することもできました。
泳ぐと、古代の生き物はカワウソのように動き、後ろ足で押し出し、背骨と尾を振りました。
現代のクジラは、水平の尾びれから強力なキックで水中を推進しますが、A。natansはまだ鞭のような尾を持っており、水中を推進するために必要な推進力のほとんどを提供するために脚を使用する必要がありました。
近年、これらの移行種、つまり「ミッシングリンク」がますます発見されており、ダーウィンの理論がさらに確認されています。たとえば、2007年に、地質学者は、ひづめと長い尾を持つ、Indohuisという名前の絶滅した猫サイズの水生哺乳類の化石を発見しました。
科学者たちは、この動物はAmbulocetusnatansなどのクジラ類のグループに属していると信じています。この生き物は、偶蹄目（カバ、ブタ、ウシを含む有蹄類の哺乳類（偶蹄目）のグループ）とクジラの間の「ミッシングリンク」と見なされます。
研究者たちは、クジラが偶蹄目と関係があることを知っていましたが、この化石が発見される前は、クジラと身体的特徴を共有する偶蹄目は知られていませんでした。結局のところ、クジラ類の最も近い親戚と考えられているカバは、クジラとは大きく異なります。
一方、インドハイアスは、ひづめと足首の構造からわかるように偶蹄目であり、耳の構造など、クジラとの類似点もありました。
遺伝データはまた、クジラが陸生哺乳類から進化したという考えを支持し、進化樹の正確な分岐に関する情報を提供します。
たとえば、1999年に、研究者は全米科学アカデミーのジャーナルProceedingsで、自分自身をコピーしてゲノムに貼り付ける「ジャンプ遺伝子」の配列の遺伝子分析によれば、カバがクジラの最も近い生きている親戚であると報告しました。 1985年まで、研究者はブタがクジラとより密接に関連していると信じていましたが、1999年の研究はこの考えを反証しました。
2019年に、研究者はジャーナルScience Advancesで、クジラのゲノム内のどの遺伝子が陸生哺乳類から進化したときに不活化されたかを報告しました。
科学者たちは、クジラがゲノムにそれらの残骸を持っているため、唾液の形成に関与する遺伝子を含むいくつかの遺伝子が不活化されたと言うことができます。これは研究者がゲノム化石と呼んでいます。これは、クジラが唾液を産生する生き物から進化したことを示しています。
発生生物学からのクジラ類の進化の証拠もあります。発生生物学は、成体として非常に異なる動物は、進化的に関連しているため、胚との類似性を共有しているという事実を示しています。
たとえば、クジラ類では、胚として後肢が発達し始めましたが、発達過程の後半で消失しますが、前肢は残り、足ひれに発達します。これは、クジラ類が4本足の祖先から進化したことを示唆しています。
進化は、今日私たちが目にするさまざまな生命につながった種の変化の多くの例によって十分にサポートされています。
自然淘汰、言い換えれば、変動性、遺伝、および差異的適合性は、現代生物学の基本理論です。これは生物学のためのものであり、量子力学と特殊相対性理論は物理学のためのものであり、原子のモデルは化学のためのものです。
2022-02-04 18:00:36
著者: Vitalii Babkin