Moderne evolutionære syntese

Den moderne evolutionære syntese handler om evolution. Den forklarede, hvordan Gregor Mendels opdagelser passer til Charles Darwins teori om evolution ved hjælp af naturlig udvælgelse. Mendel fandt ud af, hvordan vi nedarver vores gener.

Blandt de vigtigste biologer, der har bidraget til syntesen, kan nævnes: Julian Huxley, Theodosius Dobzhansky, Ernst Mayr, Ronald Fisher, J.B.S. Haldane, Sewall Wright, G.G. Simpson, E.B. Ford, Bernhard Rensch og G. Ledyard Stebbins.

Teorien

Den moderne syntese bragte Darwins ideer op til nyere tid. Den slog bro over kløften mellem forskellige typer biologer: genetikere, naturforskere og palæontologer.

Det hedder der:

Evolution kan forklares ud fra det, vi ved om genetik, og det, vi ser af dyr og planter i naturen.
De mange forskellige gener (alleler), der findes i naturlige populationer, er en nøglefaktor i evolutionen.
Naturlig udvælgelse er den vigtigste forandringsmekanisme. Selv en meget lille fordel kan være vigtig og fortsætte generation efter generation. Dyrs og planters kamp for eksistens i naturen forårsager naturlig udvælgelse. Kun de, der overlever og formerer sig, giver deres gener videre til den næste generation.
Vi finder, at styrken af den naturlige udvælgelse i naturen var større, end selv Darwin havde forventet.
Udviklingen sker gradvist: der sker naturlig udvælgelse, og små genetiske ændringer samles. Arterne ændrer sig kun lidt fra den ene generation til den næste. Store ændringer forekommer fra tid til anden, men de er meget sjældne. Genetisk drift er normalt mindre vigtig end naturlig udvælgelse. Den kan være vigtig i små populationer.
I palæontologien forsøger vi at forstå forandringerne i fossiler gennem tiden. Vi tror, at de samme faktorer, som virker i dag, også virkede i fortiden.
Efterhånden som omstændighederne ændrer sig, kan udviklingen gå hurtigere eller langsommere, men årsagerne er de samme.

Tanken om, at nye arter opstår, når populationer deler sig, har været meget omdiskuteret. Geografisk isolation fører ofte til artsdannelse. Hos planter må polyploiditet indgå i enhver opfattelse af artsdannelse.

"Evolutionen består hovedsageligt af ændringer i allelernes hyppighed fra den ene generation til den anden".

Dette viser, hvordan nogle biologer ser på syntesen.

Næsten alle aspekter af syntesen er blevet anfægtet på et tidspunkt, med varierende succes. Der er dog ingen tvivl om, at syntesen var en stor milepæl i evolutionsbiologien. Den ryddede op i mange forvirringer og var direkte ansvarlig for at stimulere en stor del af forskningen efter anden verdenskrig.

Efter syntesen

Siden syntesen er der gjort adskillige opdagelser inden for geovidenskab og biologi. Her er listet nogle af de emner, som er relevante for den evolutionære syntese, og som synes at være velbegrundede.

Forståelse af jordens historie

Jorden er den scene, hvor det evolutionære spil opføres. Darwin studerede evolutionen i forbindelse med Charles Lyells geologi, men vi kender nu mere til historisk geologi.

Jordens alder er blevet opjusteret. Den anslås nu at være 4,56 milliarder år, hvilket svarer til ca. en tredjedel af universets alder. Phanerozoikum optager kun den sidste 1/9 af denne tid.

Alfred Wegeners idé om kontinentaldrift blev accepteret omkring 1960. Hovedprincippet i pladetektonikken er, at lithosfæren eksisterer som separate og adskilte tektoniske plader. Disse plader bevæger sig langsomt på den underliggende asthenosfære. Denne opdagelse forbinder fænomener som vulkaner, jordskælv og orogeni og giver data til mange palæogeografiske spørgsmål. Et vigtigt spørgsmål er stadig uklart: hvornår begyndte pladetektonikken?

Vores forståelse af udviklingen af Jordens atmosfære er blevet forbedret. Udskiftningen af ilt med kuldioxid i atmosfæren fandt sted i Proterozoikum. Den blev sandsynligvis forårsaget af cyanobakterier, hvis kolonier blev fossiliseret som stromatolitter. Denne store iltningshændelse førte til udviklingen af aerobe organismer. Den førte også til de første store istider.

Geologer har fundet og undersøgt fossiler af mikrobielt liv. Disse klipper er blevet dateret til for ca. 3,465 milliarder år siden. Walcott var den første geolog, der identificerede fossile bakterier fra før Kambrisk tid på grundlag af mikroskopiske undersøgelser af tynde klippeskiver. Han mente også, at stromatolitter var af organisk oprindelse. Hans ideer blev ikke accepteret dengang, men kan i dag værdsættes som store opdagelser.

Oplysninger om palæoklimaer er i stigende grad tilgængelige og anvendes i palæontologien. Et eksempel: I proterozoikum opstod der massive istider efter den store reduktion af CO₂ i atmosfæren. Disse istider var uhyre lange og førte til et sammenbrud i mikrofloraen. Se også kryogenisk periode og sneboldjord.

Katastrofe og masseudryddelser. Der er sket en delvis genintegrering af katastrofeismen, og betydningen af masseudryddelser for udviklingen i stor skala er nu tydelig. Udryddelser forstyrrer forholdet mellem mange livsformer og kan fjerne dominerende former og udløse en strøm af adaptiv stråling blandt de grupper, der er tilbage. Blandt årsagerne kan nævnes meteoritnedslag (K-T-knudepunktet; uddøen i slutningen af Ordovicium); oversvømmelsesbasaltprovinser (Deccan Traps ved K-T-knudepunktet; Sibiriske Traps ved P-T-knudepunktet); og andre mindre dramatiske processer.

Konklusion: Vores nuværende viden om jordens historie tyder stærkt på, at store geofysiske begivenheder har påvirket makro- og megaevolutionen. Disse udtryk henviser til evolution over artsniveau, herunder begivenheder som masseudryddelse, adaptiv stråling og de store overgange i evolutionen.

Fossile opdagelser

Fra slutningen af det 20. århundrede foretog videnskabsfolk udgravninger i dele af verden, som næppe var blevet undersøgt før. Der er også kommet ny anerkendelse af fossiler, der blev opdaget i det 19. århundrede, men som ikke blev værdsat på det tidspunkt. Der er gjort mange fremragende opdagelser, og nogle af dem har betydning for evolutionsteorien.

Opdagelsen af Jehol-biotaen: dinofugle og tidlige fugle fra den nedre kridttid i Liaoning, N.E. Kina. Dette viser, at fugle har udviklet sig fra coelurosauriske theropoddinosaurer.
Undersøgelser af stamme-tetrapoder fra den øvre Devon.
De tidlige stadier af hvalernes udvikling.
Udviklingen af fladfisk (pleuronectiformes) som f.eks. rødspætte, tunge, pighvar og helleflynder. Deres unger er perfekt symmetriske, men hovedet omdannes under en metamorfose. Det ene øje flyttes til den anden side, tæt på det andet øje. Nogle arter har begge øjne på venstre side (pighvar), andre på højre side (hellefisk, tunge); alle levende og fossile fladfisk til dato har en side med øjne og en side med blinde øjne. Darwin forudsagde en gradvis migration af øjet i evolutionen, som afspejler de levende formernes metamorfose.
En nylig undersøgelse af to fossile arter fra Eocæn viser, at "sammensætningen af fladfiskens kropsplan skete gradvist og trinvis". De mellemliggende stadier var fuldt levedygtige: disse former strakte sig over to geologiske stadier og er fundet på steder, hvor der også findes fladfisk med fuld kranieasymmetri. Udviklingen af fladfisk falder helt ind under den evolutionære syntese.

Evo-devo

Vigtigt arbejde på genetik har ført til en ny tilgang til dyrs udvikling. Feltet kaldes evolutionær udviklingsbiologi, forkortet evo-devo.

Der er klare beviser for, at en stor del af udviklingen er tæt kontrolleret af særlige genetiske systemer, der involverer hox-generne. I sin Nobelprisforelæsning sagde E.B. Lewis: "I sidste ende bør sammenligninger af [kontrolkomplekserne] i hele dyreriget give et billede af, hvordan organismerne såvel som [kontrolgenerne] har udviklet sig".

I 2000 blev en særlig sektion af Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) viet til evo-devo, og i 2005 blev et helt nummer af Journal of Experimental Zoology Part B: Molecular and Developmental Evolution viet til de centrale evo-devo-emner om evolutionær innovation og morfologisk nyhed.

En oversigt over området for den almindelige læser giver eksempler.