วิวัฒนาการทางชีวภาพบ่งบอกถึงการพัฒนาตามธรรมชาติของสิ่งมีชีวิต ซึ่งมาพร้อมกับการเปลี่ยนแปลงในองค์ประกอบทางพันธุกรรมของประชากร เช่นเดียวกับการเพิ่มคุณสมบัติในการปรับตัว การเกิดขึ้นของสายพันธุ์ใหม่ และการสูญพันธุ์ของสิ่งมีชีวิตเก่า ปัจจัยทั้งหมดเหล่านี้เปลี่ยนแปลงทั้งระบบนิเวศและชีวมณฑลโดยรวมเมื่อเวลาผ่านไป
ทฤษฎีพื้นฐาน
มีหลายเวอร์ชันที่อธิบายกลไกที่สร้างกระบวนการวิวัฒนาการ นักวิทยาศาสตร์ส่วนใหญ่ในปัจจุบันมีความมุ่งมั่นต่อทฤษฎีวิวัฒนาการสังเคราะห์ (STE) โดยอาศัยการหลอมรวมของพันธุศาสตร์ของประชากรและลัทธิดาร์วิน ทฤษฎีสังเคราะห์อธิบายความสัมพันธ์ระหว่างการกลายพันธุ์ทางพันธุกรรม กล่าวคือ เนื้อหาของวิวัฒนาการ และการคัดเลือกโดยธรรมชาติ (กลไกการวิวัฒนาการ) กระบวนการวิวัฒนาการภายในกรอบของทฤษฎีนี้คือกระบวนการเปลี่ยนความถี่ของอัลลีลของยีนต่างๆ ในประชากรของสปีชีส์ตลอดหลายชั่วอายุคน
รูปแบบและกฎวิวัฒนาการ
วิวัฒนาการเป็นกระบวนการที่ย้อนกลับไม่ได้ สิ่งมีชีวิตใดๆ ที่ผ่านการสะสมของการกลายพันธุ์ในเชิงบวกสามารถปรับตัวให้เข้ากับสภาวะใหม่ได้ เมื่อกลับสู่สภาพแวดล้อมเดิมจะต้องผ่านเส้นทางของการปรับตัวอีกครั้ง นอกจากนี้ยังไม่สามารถสร้างสายพันธุ์ทางชีวภาพได้อย่างสมบูรณ์ชาร์ลส์ ดาร์วินเขียนว่าแม้ว่าแหล่งที่อยู่อาศัยจะเหมือนเดิม แต่สปีชีส์ที่พัฒนาแล้วจะไม่สามารถกลับคืนสู่สภาพเดิมได้ กล่าวคือสัตว์จะสามารถปรับตัวให้เข้ากับสภาพเก่าได้ แต่ไม่ใช่ในแบบ "เก่า"
เห็นได้ง่ายในกรณีของโลมา โครงสร้างภายในของครีบ (พร้อมกับสัตว์จำพวกวาฬ) ยังคงลักษณะเฉพาะของแขนขาของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม การกลายพันธุ์จะอัปเดตกลุ่มยีนของรุ่น ดังนั้นจึงไม่เกิดซ้ำ แม้ว่าโลมาและวาฬจะเปลี่ยนที่อยู่อาศัย และแขนขาห้านิ้วได้เปลี่ยนเป็นครีบ พวกมันยังคงเป็นสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม เช่นเดียวกับสัตว์เลื้อยคลานที่วิวัฒนาการมาจากสัตว์ครึ่งบกครึ่งน้ำในระยะหนึ่ง แต่ถึงแม้จะกลับสู่สภาพแวดล้อมเดิม พวกมันก็จะไม่สามารถทำให้เกิดสัตว์ครึ่งบกครึ่งน้ำได้
อีกตัวอย่างหนึ่งของกฎวิวัฒนาการนี้: รัสคัสไม้พุ่มที่เขียวชอุ่มตลอดปี บนก้านมีใบใหญ่และหนาเป็นมันซึ่งจริง ๆ แล้วมีการดัดแปลงกิ่ง ใบจริงมีเกล็ดและตั้งอยู่ตรงกลาง "ลำต้น" เหล่านี้ ดอกไม้ปรากฏขึ้นจากไซนัสของเกล็ดในต้นฤดูใบไม้ผลิซึ่งผลไม้จะพัฒนาในภายหลัง เข็มของคนขายเนื้อกำจัดใบในกระบวนการวิวัฒนาการ ซึ่งเป็นผลมาจากการปรับตัวให้เข้ากับความแห้งแล้ง แต่แล้วมันก็ตกลงสู่สิ่งแวดล้อมทางน้ำอีกครั้ง แต่แทนที่จะเป็นใบจริง ก้านดัดแปลงก็ปรากฏขึ้น
ความแตกต่าง
กฎวิวัฒนาการระบุว่ากระบวนการต่างกันมากและไม่ได้ถูกกำหนดโดยเวลาทางดาราศาสตร์ ตัวอย่างเช่น มีสัตว์ต่างๆ ที่มีอยู่ในไม่เปลี่ยนแปลงเป็นเวลาหลายร้อยล้านปี เหล่านี้เป็นปลาครีบครีบทูทาราและหางดาบเป็นฟอสซิลที่มีชีวิต แต่มันเกิดขึ้นที่ speciation และการปรับเปลี่ยนเกิดขึ้นอย่างรวดเร็ว ในช่วง 800,000 ปีที่ผ่านมา สัตว์ฟันแทะชนิดใหม่ได้เกิดขึ้นในออสเตรเลียและฟิลิปปินส์ และทะเลสาบไบคาลในช่วง 20 ล้านปีที่ผ่านมาได้เพิ่มคุณค่าให้กับตัวเองด้วยกั้ง 240 สายพันธุ์ ซึ่งแบ่งออกเป็น 34 สกุลใหม่ การเกิดขึ้นหรือการเปลี่ยนแปลงของสายพันธุ์ไม่ได้ขึ้นอยู่กับเวลา แต่ถูกกำหนดโดยการขาดความสมบูรณ์ของร่างกายและจำนวนรุ่น กล่าวคือ ยิ่งสปีชีส์ขยายพันธุ์เร็วเท่าใด อัตราการวิวัฒนาการก็จะยิ่งสูงขึ้น
ระบบปิด
กระบวนการต่างๆ เช่น วิวัฒนาการ การคัดเลือกโดยธรรมชาติ และการกลายพันธุ์สามารถทำได้เร็วขึ้นมาก สิ่งนี้จะเกิดขึ้นเมื่อสภาพแวดล้อมไม่เสถียร อย่างไรก็ตาม ในมหาสมุทรลึก น้ำในถ้ำ หมู่เกาะ และพื้นที่ห่างไกลอื่นๆ วิวัฒนาการ การคัดเลือกโดยธรรมชาติ และการเกี้ยวพาราสีนั้นช้ามาก สิ่งนี้อธิบายความจริงที่ว่าปลาครีบครีบยังคงไม่เปลี่ยนแปลงเป็นเวลาหลายล้านปี
การติดตามการพึ่งพาวิวัฒนาการของอัตราการคัดเลือกโดยธรรมชาตินั้นค่อนข้างง่ายสำหรับแมลง ในวัยสามสิบของศตวรรษที่ผ่านมา ยาพิษเริ่มถูกใช้จากศัตรูพืช แต่หลังจากนั้นไม่กี่ปี สปีชีส์ปรากฏขึ้นซึ่งปรับให้เข้ากับการกระทำของยา แบบฟอร์มเหล่านี้ได้รับตำแหน่งที่โดดเด่นและแพร่กระจายอย่างรวดเร็วทั่วโลก
สำหรับการรักษาโรคต่างๆ มักใช้ยาปฏิชีวนะชนิดรุนแรง เช่น เพนิซิลลิน สเตรปโตมัยซิน แกรมซิซิดิน กฎวิวัฒนาการมีผลบังคับใช้: ในวัยสี่สิบแล้วนักวิทยาศาสตร์สังเกตเห็นการเกิดขึ้นของจุลินทรีย์ที่ดื้อยาเหล่านี้
รูปแบบ
วิวัฒนาการมีสามทิศทางหลัก: การบรรจบกัน, ความแตกต่างและความเท่าเทียมกัน ในช่วงไดเวอร์เจนซ์ จะสังเกตเห็นความแตกต่างทีละน้อยของลักษณะเฉพาะภายใน ซึ่งในที่สุดจะนำไปสู่การจัดกลุ่มใหม่ของบุคคล เมื่อความแตกต่างในโครงสร้างและวิธีการได้มาซึ่งอาหารมีความชัดเจนมากขึ้น การจัดกลุ่มก็เริ่มกระจายไปยังดินแดนอื่นๆ หากพื้นที่ใดพื้นที่หนึ่งถูกครอบครองโดยสัตว์ที่มีความต้องการอาหารเหมือนกัน เมื่อเวลาผ่านไปเมื่อแหล่งอาหารมีขนาดเล็กลง พวกเขาจะต้องออกจากพื้นที่และปรับให้เข้ากับสภาพที่ต่างกัน หากอยู่ในอาณาเขตเดียวกันมีสายพันธุ์ที่มีความต้องการต่างกัน การแข่งขันระหว่างพวกมันก็น้อยกว่ามาก
ตัวอย่างที่ชัดเจนของกระบวนการวิวัฒนาการของความแตกต่างที่เกิดขึ้นคือกวาง 7 สายพันธุ์ที่เกี่ยวข้องกัน ได้แก่ กวางเรนเดียร์ กวางเรนเดียร์ กวางเอลค์ กวางซิก้า กวางฟอลโลว์ กวางชะมด และกวางโร
สายพันธุ์ที่มีความต่างระดับสูงสามารถปล่อยให้ลูกหลานจำนวนมากและแข่งขันกันน้อยลง เมื่อความแตกต่างของลักษณะแข็งแกร่งขึ้น ประชากรจะถูกแบ่งออกเป็นสายพันธุ์ย่อย ซึ่งเนื่องจากการคัดเลือกโดยธรรมชาติ ในที่สุดก็อาจกลายเป็นสายพันธุ์ที่แยกจากกัน
ชุมชน
การบรรจบกันเรียกอีกอย่างว่าวิวัฒนาการของระบบสิ่งมีชีวิต อันเป็นผลมาจากการที่สปีชีส์ที่ไม่เกี่ยวข้องมีลักษณะร่วมกัน ตัวอย่างของการบรรจบกันคือความคล้ายคลึงของรูปร่างในโลมา (สัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม) ฉลาม (ปลา) และอิกธิโอซอรัส (สัตว์เลื้อยคลาน) นี่เป็นผลมาจากการดำรงอยู่ในที่อยู่อาศัยเดียวกันและสภาพความเป็นอยู่เดียวกัน อะกามาปีนเขาและกิ้งก่านั้นไม่เกี่ยวข้องกัน แต่มีลักษณะคล้ายกันมาก ปีกยังเป็นตัวอย่างของการบรรจบกัน ในค้างคาวและนก พวกมันเกิดขึ้นโดยการเปลี่ยนขาหน้า แต่ในผีเสื้อ สิ่งเหล่านี้คือการเติบโตของร่างกาย การบรรจบกันเป็นเรื่องธรรมดามากในหมู่ความหลากหลายของสายพันธุ์ของโลก
ขนาน
คำนี้มาจากภาษากรีก "ขนาน" ซึ่งแปลว่า "เดินเคียงข้าง" และคำแปลนี้อธิบายความหมายได้ดี ความคล้ายคลึงกันเป็นกระบวนการของการได้มาซึ่งลักษณะโครงสร้างที่คล้ายคลึงกันอย่างอิสระในกลุ่มพันธุกรรมที่เกี่ยวข้องกันอย่างใกล้ชิด ซึ่งเกิดขึ้นเนื่องจากการมีอยู่ของคุณสมบัติที่สืบทอดมาจากบรรพบุรุษร่วมกัน วิวัฒนาการประเภทนี้แพร่หลายในธรรมชาติ ตัวอย่างนี้คือลักษณะของครีบที่ปรับให้เข้ากับสภาพแวดล้อมทางน้ำ ซึ่งในวอลรัส แมวน้ำหู และแมวน้ำจริงก่อตัวขนานกัน นอกจากนี้ในบรรดาแมลงมีปีกหลายตัวมีการเปลี่ยนแปลงของปีกนกเป็นอีไลตรา ปลาครีบครีบมีสัญญาณของสัตว์ครึ่งบกครึ่งน้ำ และกิ้งก่าฟันสัตว์มีสัญญาณของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม การมีอยู่ของความเท่าเทียมเป็นเครื่องยืนยันไม่เพียงต่อเอกภาพของต้นกำเนิดของสายพันธุ์เท่านั้น แต่ยังรวมถึงสภาพการดำรงอยู่ที่คล้ายกันด้วย