Evolution betyder langsom og gradvis udvikling. Mange ting kan gennemgå en evolution. Ofte vil evolution dog henvise til den udvikling, livet på Jorden har gennemgået, hvor en art er udviklet ud fra andre arter.
På Jorden findes flere millioner af arter: planter, bakterier, orme, pattedyr, krybdyr og mange andre. Endnu flere arter er uddøde.
Der har gennem tiderne været – og er stadig – delte meninger om, hvordan livet og de mange arter er opstået. Den forklaring på livets udvikling, der i dag er accepteret stort set alle vegne, er Darwins evolutionsteori, der også kaldes darwinisme.
Billedet øverst viser: a) En flok kaniner med genetiske variationer. b) Flokken bliver adskilt og isoleret af en naturlig barriere. c) De to miljøer er forskellige, og de bedst tilpassede kaniner overlever. d) Med tiden bliver kaninerne så genetisk forskellige, at der er opstået to nye arter.
Arternes oprindelse – en skelsættende bog
I 1859 udkom en bog, der vakte stor opsigt. Bogen var skrevet af den britiske naturforsker Charles Darwin og hed On the Origin of Species by Means of Natural Selection. På dansk, som den blev oversat til i 1872, kom den til at hedde Arternes oprindelse.
I bogen argumenterer Darwin for, at alle arter, nulevende og uddøde, er resultatet af en langsom og gradvis udviklingsproces fra en fælles stamform, og at alle arter er beslægtede. Darwin har også et bud på den mekanisme, der kan udvikle nye arter. Den kalder han naturlig selektion.
Hvem var Charles Darwin?
Charles Darwins store interesse var naturhistorie. Altså geologi, botanik og zoologi og den undersøgelse af verden, som disse fag beskæftigede sig med. Han fik som 22-årig mulighed for at deltage i en jordomsejling med ekspeditionsskibet H.M.S. Beagle. Turen varede fra 1831 til 1836, og undervejs opholdt Darwin sig bl.a. i regnskoven i Brasilien, i Andesbjergene og på Galapagosøerne og Tahiti, og han indsamlede store mængder af dyr og planter, som blev sendt til England til undersøgelse og registrering.
På baggrund af bl.a. de ting, han så og indsamlede undervejs, erfaringer fra husdyravl og inspiration fra geologen Charles Lyell udviklede Darwin i årene efter sin hjemkomst sin evolutionsteori.
Darwins evolutionsteori
Darwin var overbevist om, at de forskellige arter ikke er skabt færdige og uforanderlige. Tværtimod ændres de gradvist, og der dannes nye arter. Andre før Darwin, bl.a. Lyell, har forestillet sig, at ændringer sker langsomt og gradvist, og at arter uddør og opstår. Den del af Darwins evolutionsteori var altså ikke ny.
Darwins helt store bidrag var, at han gav et bud på en mekanisme, der kan forklare udviklingen af arter. Han fremsatte en teori, der forklarer evolution ved naturlig selektion. Teorien kaldes darwinisme.
Darwinisme – hvad går teorien ud på?
Darwin så en parallel mellem kunstig selektion under husdyravl, hvor individer udvælges, fordi de har nogle særligt attraktive egenskaber, som der avles videre på, og den mekanisme, der må virke ude i naturen.
Han fremsatte den teori, at der hele tiden sker små ændringer af en art pga. naturlig selektion, idet de individer, der bedst er tilpasset deres gældende levevilkår, får flest afkom. På den måde udbredes disse individers egenskaber i populationen. Den gradvise ophobning af ændringer vil over tid resultere i dannelsen af helt nye arter.
Den variation blandt individer i en population, som Darwin forudsatte, har man siden kunnet forklare, da man opdagede generne (læs mere om DNA) og nedarvningen af arvelige egenskaber. Disse var ikke kendt på Darwins tid.
Darwins evolutionsteori argumenterer også for, at alle arter er udviklet fra en fælles stamform. Alle arter er dermed beslægtede, og gradvise ændringer har skabt livets mange, mange forskellige udviklingsveje og arter.
Mennesket som dyreart
Darwin mente, at mennesket er en del af denne udvikling på lige fod med resten af naturen, og at mennesket og aberne har en fælles forfader.
Det er vigtigt at bemærke, at Darwin ikke mente, at mennesket nedstammer fra aberne, men at vi på et tidspunkt i vores udviklingshistorie har en fælles stamform.
Survival of the fittest
Udtrykket survival of the fittest – at de bedst egnede overlever – forbindes ofte med Darwins evolutionsteori. Udtrykket stammer dog ikke fra Darwin, men fra den britiske filosof Herbert Spencer. Det bruges som billede på den mekanisme, der ligger bag evolutionen.
Det er blevet brugt i forskellige sammenhænge, bl.a. som et argument for en social evolution, hvor der sker en ”naturlig selektion” af fx racer eller personer, som det eksempelvis ses i nazismen.
Charles Darwin benyttede en overgang udtrykket, men tog siden afstand fra det pga. de misforståelser og det misbrug, det medførte.
Darwins finker
Darwins navn er i særlig grad forbundet med Galapagosøerne og med finker. Da Darwin og Beagle besøgte Galapagosøerne, indsamlede Darwin også her materiale, som han sendte hjem til England. Blandt de hjemsendte fugle fra Galapagosøerne fandt den britiske ornitolog John Gould, der arbejdede med at klassificere fuglene, 13 nye arter, der af udseende adskilte sig en smule fra hinanden, især ved at have forskellige næbformer.
Darwin nåede til den erkendelse, at de forskellige arter levede på forskellige øer, og at forskellen i deres næbformer hang sammen med de forhold og den føde, der fandtes på de enkelte øer. Fuglene var dog også på mange måder ens, hvilket antydede en fælles oprindelse.
Darwin opstillede den teori, at de alle stammede fra en fælles forfader, der engang var blæst ud på øerne. Her havde de så på de forskellige øer med tiden udviklet sig i forskellige retninger. Opdagelsen var med til at forme Darwins evolutionsteori – at de individer, der tilfældigvis bedst er i stand til at leve under de aktuelle levevilkår, får flere afkom og ved naturlig selektion udbredes i populationen.
Hvad skal der til, for at en ny art udvikles?
Der er forskellige definitioner på, hvad en art er. Ifølge den biologiske definition består en art af individer, der har nogle særlige karakteristika tilfælles, og hvis de har kønnet formering, kan de få frugtbart afkom sammen.
Der kommer hele tiden nye arter til, ligesom arter hele tiden uddør. En population af individer har ikke den samme genetiske sammensætning over tid. Der sker små ændringer i dens genetiske sammensætning.
Indimellem bliver en population rent fysisk opdelt i flere populationer uden kontakt med hinanden. Som med Darwins finker kan det fx skyldes, at de lever på forskellige øer med en vis afstand imellem. Andre fysiske barrierer kan fx være bjerge, ørkener eller floder. Hvis populationerne ikke har kontakt med hinanden, vil forskellen mellem deres genetiske sammensætning bliver større og større, idet de hver især tilpasser sig det miljø, de lever i.
Efterhånden kan forskellen blive så stor, at individer fra forskellige populationer ikke kan få levedygtigt afkom sammen. Dermed er en ny art opstået. Der kan gå millioner af år, før en ny art er dannet. Denne type af artsdannelse kaldes allopatrisk artsdannelse og betragtes som den væsentligste årsag til dannelsen af nye arter.
Uddøde arter og fossiler
Det er helt naturligt, at arter uddør. Mange millioner af arter er uddøde, siden livet på Jorden opstod. Faktisk anslås det, at 99 % af alle arter er uddøde.
Arter uddør, hvis det miljø, de lever i, ændrer sig så meget, at de ikke trives. Det kan skyldes mange ting, fx temperaturændringer, indtørring af vandhuller, ændringer i bestanden af den føde, arten lever af, eller konkurrence fra andre arter. Arter uddør også, hvis deres genetiske sammensætning ikke længere er sund, fx på grund af indavl.
Vi ved fra fundne fossiler, at arter er uddøde. Der er nemlig fundet masser af fossiler af arter, vi ikke kender i dag.
Det første liv på Jorden
Det er i dag almindeligt videnskabeligt accepteret, at liv opstod på Jorden for ca. 3,8 milliarder år siden. Det er ligeledes alment accepteret, at komplekst liv ikke opstår spontant, men som resultat af en langvarig proces.
For 3,8 milliarder år siden bestod Jordens atmosfære sandsynligvis af vanddamp, metan, ammoniak og brint. Der var UV-stråling fra Solen, lyn og vulkansk aktivitet. Det er blevet vist, at organiske molekyler som aminosyrer og sukkerarter kan opstå i laboratoriet, når der er vand, metan, ammoniak og brint samt elektriske gnister til stede. Og at der derfra kan dannes andre organiske forbindelser. Disse molekyler er så hen ad vejen blevet koblet sammen til større molekyler, makromolekyler.
Livet opstod i havet. De første levende organismer var encellede bakterier. Blandt de mange trin i udviklingen af liv herefter er, at celler begyndte at leve inde i celler, at DNA blev pakket i en cellekerne, at celler begynder at klumpe sammen, og at celler blev specialiserede. Med fremkomsten af cyanobakterier, der kunne udføre fotosyntese, blev der tilført ilt til atmosfæren, og levende organismer kunne efterhånden forlade det vandige miljø.
Det første flercellede liv opstod for ca. 900 millioner år siden, de første flercellede dyr, dyriske svampe, for 800 millioner år siden. For ca. 540 millioner år siden skete der en voldsom udvikling af dyrearter, og for ca. 500 millioner år siden begyndte de at bevæge sig op på land.
For 465 millioner år siden udviklede landlevende planter sig fra vandlevende alger, for 310 millioner år siden krybdyr, og for 180 millioner år siden de tidlige pattedyr. Dinosaurerne uddøde for ca. 65 millioner år siden. De første arter på menneskets udviklingslinje kom til for ca. 6 millioner år siden.
Stamtræer og udviklingslinjer
Udviklingen af livet på Jorden kan opstilles i et stort stamtræ, idet alt liv ifølge evolutionsteorien er udviklet fra en fælles stamform. Arter uddør, og nye arter udvikles ud fra eksisterende arter. I et trælignende diagram kan arterne – uddøde og nulevende – placeres i forhold til hinanden.
Menneskets nærmeste nulevende slægtninge er chimpanse og bonobo. Menneskets og chimpansens udviklingslinjer menes at være skilt ad for ca. 10 millioner år siden. DNA-forskellene mellem mennesket og chimpansen er på kun 1 %.
Missing links
Modstandere af evolutionsteorien har gennem tiden set det som et modbevis, at der mangler fossiler, som udgør mellemformer mellem to kendte arter: missing links.
Dette argument er dog baseret på en misforståelse. Nye arter opstår ikke i pludselige spring, men langsomt og gradvist. Der sker små ændringer, som via forskellige udviklingslinjer resulterer i forskellige arter. To arter kan have en fælles stamform, hvorudfra evolutionen har bevæget sig i forskellige retninger. Den ene art er ikke blevet til den anden.
Man kan til gengæld sagtens tale om, at rækken af fossiler ikke er komplet. At der er arter, vi ikke har fundet fossiler af. Det kan der være forskellige grunde til. Fx at omstændighederne på det pågældende sted og tidspunkt ikke var gode mht. dannelsen af fossiler.
Kan evolutionsteorien bevises?
Darwins evolutionsteori er ikke længere blot en teori. Den er blevet bekræftet af en lang række observationer og eksperimenter indenfor forskellige videnskaber, sådan som man videnskabeligt set arbejder med enhver teori. Blandt disse er:
· Fund af fossiler
· Sammenligning af anatomi
· Udviklingen af antibiotikaresistente bakterier
· Sammenligning af gener.
Fund af fossiler
Det stadigt stigende antal fossilfund er en betydningsfuld bekræftelse af evolutionsteorien. Fossiler findes i geologiske lag, og med viden om alderen på disse lag er det muligt at datere fossilerne. Fund rundt omkring på Jorden er i overensstemmelse med hinanden, og simple livsformer optræder i ældre lag end mere komplicerede livsformer som fx pattedyr. Der ses over tid en udvikling af strukturer fra simple til mere komplekse.
Sammenligning af anatomi
Sammenligner man forskellige arters anatomi, finder man, at de i høj grad ligner hinanden. Også selvom arterne umiddelbart ser meget forskellige ud. Så forskellige arter af pattedyr som menneske og mus har fx skeletter, der overordnet set ligner hinanden, om end de enkelte knogler ikke er ens eller anvendes på samme måde. Det understøtter teorien om, at de har fælles oprindelse.
Ved sammenligning af anatomi viser det sig også, at nogle arter har strukturer, som arten ikke gør brug af, fx benknogler hos visse slanger – endnu et tegn på, at nulevende arter har forfædre, som så anderledes ud og levede på en anden måde.
Antibiotikaresistente bakterier
Vi har nu i en del år benyttet os af antibiotika i kampen mod sygdomsfremkaldende bakterier. Og det er velkendt, at bakterier efterhånden udvikler resistens mod de stoffer, vi udsætter dem for.
Det sker, fordi den genetiske sammensætning af populationen ændrer sig over tid, sådan at de bakterier, der tilfældigvis har en genetisk ændring, der gør, at de ikke ødelægges af det pågældende antibiotikum, ved naturlig selektion udbredes i populationen. Vi ser det samme ske ved fx udvikling i insekt populationer, når de udsættes for insektbekæmpelsesmidler.
Sammenligning af gener
Med udviklingen af molekylærbiologien har vi fået endnu en mulighed for at påvise sammenhæng mellem arter. Genetiske undersøgelser af gener (DNA) viser, at arter, der ligner hinanden og forventes at være nært beslægtede, har få genetiske forskelle, mens arter, der formodes at ligge langt fra hinanden, har flere forskelle. Dertil kommer, at nærtstående arter ofte har de samme ændringer i et gen.
En vigtig pointe her er, at de samme gener faktisk kan genfindes i arter, der ikke er nært beslægtede. Hvilket igen underbygger teorien om, at alle arter har samme stamform.
Vigtige begreber
- Art: Individer, der har nogle særlige karakteristika tilfælles, og som kan få frugtbart (fertilt) afkom sammen (hvis arten har kønnet formering).
- Organiske forbindelser: Kemiske forbindelser, der består af kulstofforbindelser (carbon, hydrogen og ilt).
- Population: Gruppe af individer tilhørende samme art, der lever i et afgrænset område på samme tid.