Evolutsioon

Loodusteaduslik taustainfo

Mis on evolutsioon?

Evolutsioon viitab enam-vähem järkjärgulistele protsessidele, mis on muutnud elu Maal selle varaseimatest vormidest tänase mitmekesisuseni. Esimesed primitiivsed elusorganismid pärinevad 3800 miljoni aasta tagusest ajast. Tegelikult kõik Universumis areneb ning miski ei püsi paigal. Võime rääkida tähe evolutsioonist, litosfääri evolutsioonist … ja elusorganismide evolutsioonist. Näib ilmselge, et elusolendid on geoloogilise aja jooksul tekkinud ja kadunud ning et paljudel tänapäeval esinevate erinevate omadustega liikidel on ühised esivanemad. On teada liike, mis eksisteerisid minevikus ja on nüüdseks välja surnud ning teisi, mida vanemal geoloogilisel ajal ei eksisteerinud, kuid mis eksisteerivad tänapäeval. Üldiselt toimuvad evolutsioonilised muutused organismide populatsioonide ja nende keskkonna vastastikmõjul. Kuna keskkonnas on toimunud muutused, on selliste muutustega kohanemiseks olnud vaja erinevaid omadusi.

Evolutsiooniteooriad

Lamarcki evolutsiooniteooria

Evolutsiooni ajendas organismide kaasasündinud kalduvus muutuda järjest keerukamaks, täiuslikumaks (elujõud).
Kaasasündinud kalduvust täiuslikkusele mõjutavad keskkonnamuutused, mistõttu nad kohanevad paremini oma keskkonnaga.
Need keskkonnamuutused tekitavad organismides "uusi vajadusi", mis panevad neid teatud elundeid (organeid) või omadusi kasutama rohkem kui teisi.
Teatud elundite kasutamine või mittekasutamine paneb sagedamini kasutatavad elundid keskkonnaga paremini toime tulema, muutes need suuremaks ja tugevamaks, samas kui need, mida ei kasutata, halvenevad. Teisisõnu: funktsioon mõjutab elundit. Seega võivad organismid omandada teatud omadused kogu oma elu jooksul ja kaotada teised.
Lamarck uskus, et modifikatsioonid, mille organism oma elu jooksul omandab, kanduvad edasi tema järglastele (omandatud omaduste pärand).
Üks liik ei saa muutuda teiseks liigiks, vaid ainult tolle liigi sarnaseks, võimaldades liigil järk-järgult areneda. Lamarck tegi kindlaks evolutsiooni põhifaktid, kuid tema teoorial oli mitmeid puudusi:
- Puuduvad tõendid, mis näitaksid organismide kaasasündinud kalduvust keerukuse poole.
- Omandatud omadused ei ole päritavad. Me kõik teame, et füüsiline treening paneb meie lihased arenema, kuid sellised omandatud füüsilised omadused (mis ei ole geneetilised) ei kandu järglastele edasi. Selliseid omandatud omadusi võimaldavad keskkonnategurid ja areng, kuid mitte geenid. Pärilikud on ainult need tunnused, mida reguleerivad geenid ja ainult siis, kui selliseid geene leidub sugurakkudes. Ükskõik, mis ka ei juhtuks somaatiliste rakkudega (keharakkudega) nende kasutamise või mittekasutamise tõttu, ei mõjuta see sugurakkude geene, seega ei ole see pärilik. August F. L. Weissmann (1834-1914) viis Lamarcki teooria ümberlükkamiseks läbi järgmise katse: ta lõikas ära viiesajal hiirel nende sabad, korduvalt 20 põlvkonna jooksul ja teatas, et ükski hiir ei ole kunagi sündinud ilma sabata. Lamarcki ja tema teooria kohaselt oleks saba mittekasutamine pidanud andma järglasi ilma sabata või arenemata sabaga, kuid seda ei juhtunud.

Darwin-Wallace evolutsiooniteooria

Charles Darwin oli 22-aastane, kui ta 1831. aasta detsembris Inglismaalt purjetamist alustas, kusjuures ümbermaailmareis kestis viis aastat. Darwin kogus ekspeditsiooni käigus eri paikadest tuhandeid kõige mitmekesisemaid ja eksootilisemaid loomastiku ja taimestiku esindajaid. Samuti suutis ta jälgida taimede ja loomade erinevaid kohastumisi, mis olid tekkinud erinevates keskkondades.

Tänapäeval Maad asustavad liigid ei ole samad liigid, mis eksisteerisid minevikus, kuigi need meenutavad varaseimaid liike. See evolutsiooni aspekt oli Darwinile väga ilmne fossiilide põhjal.
Igal liigil on mitmeid tunnuseid, mis kohanevad vastavalt nende eluviisile või keskkonnale. Suur osa teosest "Liikide tekkimine" on pühendatud üksikute liikide kohanemise üksikasjalisele kirjeldustele, näiteks Galapagose saarte vintide erinevatele nokakujudele.
Koduloomade selektiivne aretus võib anda erineva tunnustega isendeid. Näiteks on koerakasvatajad loonud arvukalt tõuge, mis erinevad oma tunnuste poolest, nagu kõrva pikkus, kasv ja käitumine, st erinevatel tõugudel on erinevad tunnused.

Teine loodusteadlane Alfred Wallace, kes töötas Ida-Indias, saatis Darwinile käsikirja, milles ta oli välja töötanud Darwini omaga sisuliselt identse loodusliku valiku teooria.

1858. aastal avaldasid nad koos oma evolutsiooniteooria, mis asendas Lamarcki evolutsiooniteooria. Darwin selgitas seda teooriat oma raamatus “Liikide tekkimine”, kus ta esitas oma loodusliku valiku teooriat kui evolutsiooni mehhanismi.

Teatud liigi sees saadakse rohkem isendeid, kui neid suudab ellu jääda liigi keskkonnast tulenevate piirangute (nt toidu ressurss) tõttu.
Järelikult on olemas olelusvõitlus, sest saadud järglaste arv ja ellujäämisvõime on erinevad.
Liigisisesed isendid näitavad varieeruvust; pole kahte täpselt ühesugust inimest. Paremate tunnustega inimestel on olelusvõitluses suurem tõenäosus ellu jääda ja seega paljuneda.
Isendid saavad järglasi, kes kipuvad sarnanema oma vanematega (pärandumine). Eeldusel, et ellujäämist soodustavad tunnused on päritud järglastelt, muutuvad neid tunnuseid omavad isendid populatsioonis järjestikuste põlvkondade jooksul arvukamaks, kuna neil on suurem tõenäosus järgmise põlvkonna jooksul ellu jääda ja järglasi saada.

Darwini teooria olemus seisneb selles, et looduslik valik toimub kolme tingimuse täitmisel. Need tingimused on olelusvõitlus, varieerumine ja pärandumine.

Mõned selgitused selle teooria kohta:

Darwini järgi on evolutsioon järk-järguline, aeglane ja pidev: äkilisi ega järske muutusi pole.
Looduslikku valikut juhivad keskkonnategurid. Aja jooksul kaovad need organismid, kelle omadused ei sobi nende keskkonda, ja need, kellel on soodsad kohastumused, jäävad ellu. (Tugevamad jäävad ellu.)
Pika ajaperioodi jooksul ja alati keskkonnategurite mõjul võib populatsioon saada märkimisväärsel hulgal soodsaid omadusi/tunnuseid, mille tulemusena tekib algsest populatsioonist uus liik.
Tänapäeval arvavad paljud inimesed ekslikult, et evolutsiooni selgitab vaid darvinism. Darwini vaatele on palju vastuväiteid (paljud neist vastuväidetest esitati siis, kui ta oli veel elus).
Kui Darwin pidi selgitama, mis põhjustas populatsiooni organismide individuaalseid erinevusi, pidi ta laenama Lamarcki omandatud omaduste teooria (Weissman viis oma katsed läbi alles 1880. aastal). Mendel kuulutas pärilikkuse seadused välja kuus aastat pärast Darwini raamatu avaldamist, kuid Mendeli tööd tunnustati ja hinnati alles 30 aastat hiljem. See omakorda aeglustas oluliselt evolutsioonimehhanismide mõistmist.

Neodarvinism

Põhjalik evolutsiooniteooria, mida hakati nimetama neodarvinismiks, töötati välja 1940. aastate alguses. See teooria ei ole ühe, vaid paljude teadlaste töö. Seda nimetatakse sünteesiks, kuna see ühendas avastusi ja ideid paljudest erinevatest valdkondadest, sealhulgas populatsioonigeneetikast, paleontoloogiast, taksonoomiast jne. See ühendab Charles Darwini liikide evolutsiooni teooria loodusliku valiku teel Gregor Mendeli klassikalise geneetika teooriaga (bioloogiline pärandumine).

Evolutsiooni võime defineerida kui looduslikku valikut (mida nähakse paljunemise kaudu), mis toimib tänu geneetilistele variatsioonidele (mis on mutatsioonide või rekombinatsiooni tulemus), mis ilmnevad populatsiooni liikmete seas.

Populatsioon on samasse liiki kuuluvate isendite lokaalne rühm, kus isendid ristuvad omavahel ja aeg-ajalt ka teiste populatsioonide liikmetega.
Selle suletud interaktsiooni tulemusena tekib populatsioonis geenivoog (see tähendab, et erinevate isendite geenid ringlevad populatsioonis ja võivad kanduda edasi kogu populatsioonile).
Indiviidide vahelised geneetilised variatsioonid võivad olla tingitud:
- mutatsioonid (need variatsioonid võivad aset leida indiviididel, mis paljunevad nii suguliselt kui ka mittesuguliselt);
- meiootiline rekombinatsioon (see toimub meioosi I etapis, seetõttu võib see juhtuda ainult suguliselt paljunevatel organismidel, nt. inimestel).
Mutatsioonide ja meiootiliste rekombinatsioonide tõttu sünnib pidevalt uute omadustega isendeid. Kui need isendid jäävad ellu ja saavad järglasi, nende uued omadused jäävad populatsiooni genofondi või geenide rühma. Järjestikuste põlvkondade jooksul võivad need geneetilised variatsioonid edasi kanduda paljudele (või kõigile) populatsiooni liikmetele.
Kas see juhtub või mitte, sõltub looduslikust valikust (mõnel isendil on rohkem järglasi kui teistel). Need organismid, kes on antud keskkonnaga kõige paremini kohanenud, jäävad kõige tõenäolisemalt reproduktiivse vanuseni ellu ja saavad järglasi. Organismid, kes on oma keskkonnas edukad, on suurema tõenäosusega edukad paljunemisel ja seetõttu paljunevad paremini kohanenud organismid kiiremini kui vähem kohanenud organismid. Seetõttu hakkavad populatsiooni genofondis domineerima nende geenid, kes paljunevad. Seda nimetatakse diferentsiaalseks reprodutseerumiseks.
Oluline on mõista, et uute omaduste edasiandmiseks pole oluline mitte ainult see, kui hästi indiviid on kohanenud, vaid ka see, kui hea on tema paljunemisvõime. Näiteks võib juhtuda, et indiviid on oma keskkonnaga väga hästi kohanenud, kuid tal on mutatsioon, mis muudab ta steriilseks. Kas sellel indiviidil oleks oma populatsiooni arengule mingit mõju?
Seetõttu on evolutsiooniprotsessil kaks etappi:
- geneetiline varieeruvus peab toimuma mutatsioonide ja/või meiootiliste rekombinatsioonide tõttu;
- need variatsioonid peavad levima kogu populatsioonis erineva paljunemise (loodusliku valiku) teel järjestikuste põlvkondade kaupa.
Indiviidid ei arene, populatsioonid arenevad. Inimese geneetilised omadused tavaliselt elu jooksul ei muutu ja pärast surma nad kaovad. Kui aga isend paljuneb seksuaalselt, võib see tuua järglastele kaasa geneetilisi variatsioone.
Evolutsiooniprotsess ei järgi kindlat mustrit, kuna geneetilised variatsioonid toimuvad juhuslikult. See ei tähenda, et evolutsioonil puuduks liikumapanev jõud: kuna paljunemisel on kõige edukamad isendid, kes on kõige paremini kohanenud, on evolutsiooni liikumapanev jõud looduslik valik. Seetõttu toimivad looduslikud valikud paljunemisel.

Näited

Kaelkirjaku evolutsioon Lamarcki järgi:

Kaelkirjaku (lühikese kaela ja lühikeste jalgadega) esivanemad sõid samuti lehti. Kuna alumised lehed olid ära söödud, pidi ta oma kaela venitama, et kõrgemaid lehti süüa. Selle välise impulsi tõttu hakkasid tema kael ja jalad kasvama. Lamarck arvas, et kaelkirjaku pikk kael ja jalad arenesid järk-järgult paljude esivanemate põlvkondade kumulatiivse arengu tulemusena, ulatudes järjest kõrgemale ning pärandudes järglastele.

Kaelkirjaku evolutsioon Darwini järgi:

Iga põlvkonna kaelkirjakupopulatsioonides ilmnenud varieeruvus põhjustas populatsioonis mõne pikema jala ja pikema kaelaga isendi ilmumise. Need omadused kanti üle nende järglastele. Alguses polnud see indiviidile kasulik, kuna puudel oli piisavalt madalaid lehti. Kuna aga alumised lehed jäid hõredamaks, pääsesid kõrgemate lehtedeni vaid pikema kaela ja pikemate jalgadega isendid, mis võimaldas neil põlvkondade kaupa ellu jääda ja rohkem järglasi saada. Aja jooksul sai see ainsaks eksisteerivaks kaelkirjaku tüübiks.

Kaelkirjaku evolutsioon neodarvinismi järgi:

Tänapäeva kaelkirjakute esivanematel ei olnud pikka kaela ega pikki esijalgu. Mutatsiooni ja/või geneetilise rekombinatsiooni tulemusena ilmusid populatsiooni uued pika kaela ja/või pikkade jalgadega isendid. Need uued isendid olid keskkonnaga paremini kohanenud. Nad sõid rohkem, leidsid kergemini paaritumispartnereid ja paljunesid seetõttu sagedamini. Aja jooksul said neist ainsad olemasolevad kaelkirjakud. Ilmselgelt ei paljunenud isendid, kellel oli lühike kael ja lühikesed jalad (mõlemad negatiivsed omadused), kuna nad olid keskkonnaga vähem kohanenud, kui hästi kohanenud kaelkirjakud. Lõpuks kadusid vähem soodsad geenid populatsioonist.

Müüdid evolutsiooni kohta

Müüt 1: “Evolutsioon toodab ideaalselt kohanenud isendeid”

Looduslik valik pole kõikvõimas. On palju põhjuseid, miks looduslik valik ei suuda luua "täiuslikult disainitud" omadusi. “Näiteks on elusolenditel mitmeid omadusi, mis tulenevad keerulisest kompromisside komplektist – ühe tunnuse muutumine paremaks võib tähendada teise muutumist halvemaks (nt lind, kellel on kaaslaste meelitamiseks "täiuslik" sabasulestik, on oma pika saba tõttu eriti haavatav kiskjate suhtes). Ja kuna organismid on tekkinud keeruka evolutsiooniajaloo (mitte disainiprotsessi) jooksul, piiravad nende edasist arengut sageli juba välja kujunenud tunnused. Näiteks isegi, kui putukal oleks kasulik areneda muul viisil kui moonde teel, ei saaks see muutus lihtsalt toimuda, sest putukate geenidesse on erinevatel tasanditel nö sisse kirjutatud moone. Lõppude lõpuks ei pea keegi olema ellujäämiseks ideaalselt kohanenud, ta peab lihtsalt olema sama hästi kohanenud kui tema konkurendid.

On palju põhjuseid, miks looduslik valik ei pruugi luua "täiuslikult disainitud" tunnust. Näiteks võite ette kujutada, et gepardid võiksid püüda rohkem saaki ja saada rohkem järglasi, kui nad suudaksid joosta vaid veidi kiiremini. Siin on mõned põhjused, miks looduslik valik ei pruugi anda täiuslikke või kiiremaid gepardeid:

Vajaliku geneetilise variatsiooni puudumine
Valik saab toimida ainult olemasoleva geneetilise variatsiooni alusel. Gepard võiks kiiremini joosta, kui tal oleks "kiiremad" alleelid – aga kui populatsioonis pole mutatsiooni või geenivoo tõttu kiiremaid alleele, siis evolutsiooni selles suunas ei toimu.
Ajaloost tingitud piirangud
Võib-olla annaks jalalihaste ja luude teistsugune paigutus kiiremini jooksvaid gepardeid – imetajate põhiline kehakuju on aga nende geenides ja arengus vastastikku limiteeritud viisil, et see tõenäoliselt ei muutu.
Kompromissid
Ühe funktsiooni paremaks muutmine võib muuta teise halvemaks. Võib-olla eksisteerivad gepardipopulatsioonis nö kiiremad alleelid, kuid nendega on seotud kompromiss: alleelid toodavad pikemate jalgadega (ja seega ka kiiremaid) gepardeid, kuid need pikad jalad on ohtlikult õrnad. Kuigi pikemad jäsemeluud pikendavad sammu, suureneb ka nende vigastuste tõenäosus paindekoormuse tõttu. Sel juhul ei põhjustaks kiiremad alleelid võib-olla füüsilise vormi üldist tõusu.

Müüt 2: “Evolutsioon on kõigest teooria”

Teooriad on selgitused, mida teadus püüab leida. Igapäevakasutuses on see sõna aga pigem vähem konkreetselt määratletud.

Väärarusaam „Evolutsioon on vaid teooria“ tuleneb sõna „teooria“ kõnekeelse ja teadusliku kasutuse segiajamisest. Kõnekeeles väjendatakse sõnaga „teooria“ aimdust, millel on vähe tõenduslikku tuge. Teisest küljest ei tähenda "teaduslik teooria" ebakindlust. Teaduslik teooria on maailma ja Universumi mingi aspekti selgitus, mida saab korduvalt katsetada ja teadusliku meetodi abil kinnitada, kasutades tunnustatud vaatlus-, mõõtmis- ja tulemuste hindamise reeglistikke / strateegiaid. Teooria peab olema teadlaskonna poolt tugevalt toetatud, et seda aktsepteeritaks. See hõlmab mitmeid tõestusmaterjale, mis loovad arusaamade raamistiku, mis võib aja jooksul muutuda uute avastuste ja uue tõendusmaterjali olemasolul. Evolutsiooniteooria puhul on teada järgmised faktid:

Elu tekkis Maal üle kahe miljardi aasta tagasi.
Eluvormid on muutunud ja mitmekesistunud elu ajaloo jooksul.
Liigid on seotud ühise päritolu kaudu, nad pärinevad ühest või mõnest ühisest esivanemast.
Looduslik valik on oluline tegur, mis mõjutab liikide muutumist.

Müüt 3: “Evolutsioon järgib ettemääratud, sirget teed” (või kui inimene on ahvidest arenenud, siis miks on endiselt ahvid olemas?)

Järgmine vääritimõistmine on see, et evolutsioon on rangelt lineaarne protsess – see tähendab, et see kulgeb sirgjooneliselt algelistest kuni arenenud organismideni.

**Joonis 1.** Kladogramm: Amniota klaadi lindude haru

Platoni ja Aristotelesega on alguse saanud traditsiooniline käsitlus maailma korraldusest „täiuslikkuse arengu“ kaudu. See kontseptsioon väljendub "scala naturae" idees: kõiki maapealseid olendeid, elusaid ja eluta, saab rühmitada järjestikku paigutuvas täiuslikkuse skaalas, näiteks alustades seentest, kuni vähkide ja küülikuteni ning lõpuks inimesteni tipus. See käsitlus eksib kolme peamise asja osas:

See eeldab, et loodus on korraldatud hierarhiliselt – et see pole juhuslik olelusvormide kogu.
See kujutab ette kahte korralduskriteeriumit: asjad liiguvad lihtsast täiuslikkuse poole ja primitiivsest tänapäevaseni.
See eeldab, et hierarhia eri tasandite vahel pole vaheetappe. Iga tase on sarnase keerukusega ning keegi ei asu kahe astme vahel.

Tõde on see, et me ei arenenud välja ühestki tänapäeval eksisteerivast loomaliigist. Inimesed ei arenenud gorilladest ega šimpansitest, keda me näeme loomaaias ning levinud eksiarvamus on, et ahvid on vaid ühe sammu kaugusel inimeseks saamisest. Darwini järgi on kõik praegused organismid ühtemoodi arenenud ja kõik sõltuvad endiselt looduslikust valikust. Seega on näiteks praegune meritäht ja inimene mõlemad oma evolutsiooni tippudeks. Inimene ja meritäht jagavad ühist esivanemat, kes elas umbes 580 miljonit aastat tagasi. Darwini teooria ei eelda evolutsioonis mingit erilist suunda, vaid järkjärgulist muutumist ja mitmekesistumist. Kuna evolutsioon toimib siiani, on kõik praegused organismid oma liigi kõige arenenumad.

Evolutsioon pole lineaarne protsess, mis algab tänapäeval vaadeldavatest "primitiivsematest" organismidest ja lõpeb inimkonnaga (Vt joonis 1). Kladogramm jäädvustab evolutsiooniprotsessi kõige olulisema aspekti: "hargnemise" ehk selle, mida bioloogid nimetavad kladogeneesiks. Kladogeneetilised sündmused on ajahetked, mil üks liik "hargneb" kaheks liigiks. Kladogenees omab olulist tagajärge: kuna kaks või enam uut liiki pärinevad alati esivanemliigist (ja see protsess on toimunud alates elu algusest), on kõik tänapäeval vaadeldavad liigid omavahel seotud.

Müüt 4: “Evolutsioon ei ole teaduslik, kuna seda ei saa testida ega ümber lükata. See esitab väiteid sündmuste kohta, mida ei ole vaadeldud ja mida ei saa kunagi taasluua.”

See arusaam hõlmab kahte väära ideed:

et kogu teadus sõltub kontrollitud laboriuuringutest ja
et evolutsiooni ei saa taoliste katsetega uurida.

Esiteks ei hõlma paljud teaduslikud uurimused katseid ega otsest vaatlust. Astronoomid ei saa tähti käes hoida ja geoloogid ei saa ajas tagasi minna, kuid mõlemad teadlased saavad vaatluse ja võrdlemise kaudu universumi kohta palju õppida. Sarnaselt saavad evolutsioonibioloogid testida oma ideid elu ajaloo kohta, tehes vaatlusi reaalses maailmas.

Teiseks, kuigi me ei saa teha eksperimenti, mis ütleks meile, kuidas dinosauruse liin hargnes, saame me kontrollitud katsetega laboratoorsetes tingimustes uurida paljusid evolutsiooni aspekte.

Evolutsiooni on jaotatud mikroevolutsiooniks ja makroevolutsiooniks.

Mikroevolutsiooni puhul uuritakse liikide sees toimuvaid muutusi ajas. Need võivad eelneda uute liikide tekkele.
Makroevolutsioon on liigist kõrgemal tasemel toimuv evolutsioon ja seega erinev mikroevolutsioonist, mis toimub liigi või tema populatsioonide piires. Selle tõendusmaterjal pärineb sageli fossiilsest teabest (jäänukitest) ja DNA võrdlustest, et rekonstrueerida, kuidas erinevad organismid võivad olla omavahel seotud.

Tänapäeval tunnistab enamus inimesi, et mikroevolutsioon on laboratoorsete testide (nt rakkude, taimede ja äädikakärbse uurimine) ja välitööde (nt Galápagose saarte rändlindude nokkade areng) abil tõestatud. Looduslik valik ja muud mehhanismid (kromosomaalsed muutused, sümbioos ja hübridiseerumine) võivad populatsioonides esile kutsuda sügavaid muutusi.

Makroevolutsiooniline uurimine hõlmab järelduste tegemist fossiilide ja DNA põhjal, mitte otsese vaatluse kaudu. Siiski saab ajalooteadustes (mis hõlmavad astronoomiat, geoloogiat ja arheoloogiat, samuti evolutsioonibioloogiat) hüpoteese ikkagi testida, kontrollides, kas need vastavad füüsilistele tõenditele ja kas need viivad tulevikus leitavate avastuste suhtes kontrollitavatele ennustustele. Näiteks evolutsioon viitab sellele, et inimese varaseimate teadaolevate esivanemate (umbes viis miljonit aastat tagasi) ja anatoomiliselt kaasaegsete inimeste ilmumise (umbes 200 000 aastat tagasi) vahel peaks leiduma eellasi. Kuid ei tohiks (ja ei leita) kaasaegseid inimese fossiile kihistustest, mis pärinevad juura perioodist (65 miljonit aastat tagasi). Evolutsioonibioloogia teeb tavapäraselt ennustusi, mis on palju täpsemad.

Müüt 5: “Liigid on muutumatud”

Arvamus, et loomade ja taimede liigid on muutumatud, on tõenäoliselt sama vana kui inimkond. Loodusmaailma juhusliku vaatluse põhjal ei ole kohe võimalik tajuda, et liigid arenevad. Seda seetõttu, et inimese eluea pikkus on liiga lühike, et neid sündmusi ise näha. Muutumine võib võtta sajandeid. Lisaks võib uue liigi tuvastamine tema kujunemise etapil olla keeruline, kuna bioloogid vaidlevad mõnikord selle üle, kuidas uut liiki kõige paremini defineerida.

Siiski sisaldab teaduslik kirjandus aruandeid ilmselgetest muutustest taimedes, putukates ja ussides. Enamikus katsetest panid teadlased organismid erinevate valikumeetodite alla — anatoomiliste erinevuste, paaritumiskäitumise, elupaiga eelistuste ja muude omaduste osas – ning leidsid, et nad olid loonud organismide populatsioone, kes ei paaritu isenditega väljaspool oma populatsiooni.

Kuigi me ei saa teha katset, mis ütleks meile, kuidas dinosaurused hargnesid, siis saame kontrollitud eksperimentide abil laborikeskkonnas uurida paljusid evolutsiooni aspekte. Organismide puhul, kelle põlvkondade vahetus toimub kiiresti (nt bakterid või kärbsed), saame tegelikult jälgida evolutsiooni toimumist katse käigus. Näiteks bakterite evolutsiooni videos Bakterite evolutsioon Petri tassil. Teine näide pärineb William R. Rice’lt Mehhiko Ülikoolist ja George W. Salt’ilt Davise Ülikoolist, kes näitasid, et kui nad sorteerivad ühe kärbserühma nende eelistuste põhjal teatud keskkonnas ja aretavad neid eraldi 35 põlvkonna vältel, on tulemuseks järglased, kes keelduvad lõpuks paaritumast nendega, kes on pärit sellest erinevast keskkonnast. Mõnel juhul on bioloogid evolutsiooni toimumist täheldanud ka lihtsalt teatud protsesse jälgides (nt sääsepopulatsioonid, kes on kiiresti arenenud DDT (teatud pestitsiid) suhtes vastupidavaks või antibiootikumiresistentsete bakterite ja ravimiresistentse HIV-viiruse teke).

Müüt 6: “Mingi organismis kehaosa olemasolu võib päranduda järglastele ja need võivad viia liikide muutusteni”

Lamarck pakkus välja evolutsiooniteooria, mille kohaselt võivad organismi füüsilised muutused, mis on tekkinud tema elu jooksul, tema järglastele päranduda.

Bioloogid defineerivad omandatud omadust kui midagi, mis on arenenud indiviidi elu jooksul somaatilistes rakkudes (keharakkudes), tavaliselt otsese reaktsioonina väliskeskkonna muutusele või mõne osa kasutamisele või mittekasutamisele. Selle omaduse pärandumine tähendab selle taasilmumist ühes või mitmes järgmises põlvkonnas, kuid selle kohta pole tõendeid.

Lisaks võivad organismid oma elu jooksul arendada teatud oskusi või füüsilisi omadusi erinevuste tõttu nende eluviisis, näiteks inimestele tehtavad kõrvaaugud ja ümberlõikamine. Kuigi need omadused omandatakse organismi elu jooksul tahtlikult, ei pärandu need tema järglastele, hoolimata sellest, et seda võib olla kasutatud sadu põlvkondi. Sama kehtib taime kohta, mis on kasvanud eriti suureks hea mulla peal või konn, kes on kasvanud väga suureks tänu aiale, mis on täis toitu - nad ei edasta oma suurust oma järglastele. Seega ei esine omandatud omaduste pärandumist.

Veel üks näide erilise organi kasutamise või mittekasutamise põhjustatud muutuse pärandumise kohta: sepa käsi (või mis tahes muu lihasgrupp) suureneb, kui seda kasutatakse pidevalt vasara tõstmiseks. Kui sellel oleks päranduv mõju, oleks sepa lastel sündides ebatavaliselt suured käed – kui mitte sündides, siis täiskasvanuks saades, hoolimata sellest, et nad ei ole oma käsi liigselt kasutanud. Selle kohta pole tõendeid.

Veel ekstreemsem näide võiks käia muusiku käteosavuse, mis saavutatakse harjutamise teel, oletatava pärandumise kohta. Kuigi osavus, mis on omandatud harjutamise käigus, ei põhjusta nähtavat sõrmede pikkuse suurenemist, võib arvata, et see võib kanduda edasi muusiku lastele ning neilt võib oodata oskust mängida osavalt minimaalse harjutamisega. Kuidas aga võiks see, mis on andnud muusiku sõrmedele osavuse, kunagi kanduda muusiku sugurakkudesse (spermidesse või munarakkudesse) ja nende kaudu võimalike lasteni, pole kunagi bioloogiliselt tõestust leidnud.

Väärarusaamad evolutsiooni kohta

Allpool on esitatud mõned levinud väärarusaamad evolutsiooni kohta ja kuidas õpetaja võiks neid adresseerida.

Väärarusaam 1: “Evolutsioon on teooria elu päritolu kohta”

Evolutsiooniteooria hõlmab küll ideid ja tõendeid elu päritolu kohta (nt kas see juhtus ürgmeres, millised orgaanilised molekulid tekkisid esimesena jne.), kuid see pole evolutsiooniteooria olulisim fookus. Enamik evolutsioonibioloogiast tegeleb sellega, kuidas elu pärast selle tekkimist muutus. Sõltumata sellest, kuidas elu algas, hargnes ja mitmekesistus elu hiljem – enamik evolutsiooniuuringuid keskendub just nendele protsessidele.

Väärarusaam 2: “Evolutsiooniteooria eeldab, et elu arenes (ja jätkab arengut) juhuslikult või juhuse läbi”

Mõned evolutsioonimehhanismid ei ole juhuslikud ja muudavad seetõttu üldise protsessi mittejuhuslikuks. Näiteks looduslik valik põhjustab kohastumisi (nt nahkhiirte kajalokatsiooni võimet). Sellised hämmastavad kohastumused ei saanud ilmselgelt sündida "juhuslikult". Need kujunesid läbi juhuslike ja mittejuhuslike protsesside kombinatsiooni. Mutatsioonide protsess, mis tekitab geneetilist varieeruvust, on juhuslik, kuid valik on mittejuhuslik. Valik soosib variante, mis suudavad paremini ellu jääda ja paljuneda (nt pimedas navigeerimine nahkhiirtel). Mitmete põlvkondade juhuslike mutatsioonide ja mittejuhusliku valiku tulemusel tekkisid keerukad kohastumused.

Väärarusaam 3: “Üksikud organismid võivad evolutsioneeruda ühe eluea jooksul”

Evolutsioon toimub aja jooksul populatsioonide geneetilise koostise muutuste kaudu. Uued geenivariandid (nt alleelid) tekivad juhusliku mutatsiooni teel ning mitmete põlvkondade jooksul võib looduslik valik soosida kasulikke variante, muutes need populatsioonis levinumaks. Seega populatsioonid evolutsioneeruvad, kuid mitte üksikud organismid.

Väärarusaam 4: “Kuna evolutsioon on aeglane, ei saa inimesed seda mõjutada”

Kuna inimesed põhjustavad sageli suuri muutusi keskkonnas, oleme tihti evolutsiooni algatajaks teistes organismides. Mõned näited inimese põhjustatud evolutsioonist:

Putukad, nagu lutikad jt kahjurid, mis hävitavad saaki, on arenenud vastupidavaks pestitsiididele.
Bakterid, HIV, malaaria ja vähk on arenenud vastupidavamaks teatud ravimitele.

Väärarusaam 5: “Inimesed praegu ei arene”

Inimesed suudavad tänapäeval oma keskkonda tehnoloogia abil muuta. Oleme välja mõelnud meditsiinilised ravimeetodid, põllumajandustehnoloogiad ja majanduslikud struktuurid, mis oluliselt muudavad kaasaegsete inimeste paljunemist ja ellujäämist. Näiteks kuna me suudame nüüd diabeeti insuliiniga ravida, siis diabeedi varase algusele kaasa aitavad geeniversioonid ei ole arenenud riikides enam tugevalt valiku all. On väidetud, et sellised tehnoloogilised edusammud tähendavad, et oleme lõpetanud evolutsiooni.

See pole aga nii. Inimestel on endiselt ellujäämise ja paljunemisega seotud väljakutseid, kuid mitte samasuguseid kui 20 000 aastat tagasi. Meie evolutsiooni kulg on muutunud, kuid mitte fakt ise. Näiteks kaasaegsed inimesed, kes elavad tihedalt asustatud piirkondades, omavad suuremat riski epideemiliste haiguste suhtes kui meie kütt-korilase esivanemad (kes ei puutunud igapäevaselt nii paljude inimestega kokku). See olukord soosib geenide levikut, mis kaitsevad neid haiguste vastu. Teadlased on avastanud mitmeid taolisi hiljutise inimarengu juhtumeid. Tutvuge järgmiste materjalidega, et saada rohkem teada:

Väärarusaam 6: “Looduslik valik hõlmab organismide püüdu kohaneda”

Looduslik valik viib liikide kohastumiseni ajas, kuid protsess ei hõlma pingutust, püüdu ega soovi. Looduslik valik tuleneb geneetilisest varieeruvusest populatsioonis ja asjaolust, et mõned nende variantide kandjatest suudavad rohkem järglasi saada kui teiste variantide kandjad. Geneetiline varieeruvus tekib juhusliku mutatsiooni tõttu – see on protsess, mis ei sõltu sellest, mida populatsioonis olevad organismid “tahavad” või mida nad "püüavad" teha. Kas indiviidil on piisavalt häid geene ellujäämiseks ja järglaste saamiseks, sõltub tema geneetikast – ta ei saa õigeid geene "proovimise" teel.

Näiteks ei arenda bakterid resistentsust meie antibiootikumide suhtes, sest nad "püüavad" kõvasti. Selle asemel areneb resistentsus, kuna juhuslik mutatsioon tekib mõnes üksikus isendis, kes on antibiootikumi suhtes ellujäämisvõimelisem ning nende järglased paljunevad rohkem kui teised, mistõttu tekib rohkem resistentsed bakterid.

Väärarusaam 7: “Inimesed ei saa ökosüsteemidele negatiivset mõju avaldada, sest liigid lihtsalt evolutsioneeruvad ja kohanevad ellujäämiseks vajalike omadustega.”

Looduslik valik ei taga organismidele automaatselt ellujäämiseks vajalikke omadusi. Mõned liigid võivad küll omada omadusi, mis võimaldavad neil inimeste poolt põhjustatud keskkonnamuutustega edukalt toime tulla ja seega võivad need omadused evolutsiooni käigus selekteeruda. Kuid teised liigid võivad omada vähem sobivaid omadusi ja seetõttu võivad nad välja surra. Kui populatsioon või liik ei oma sobivat geneetilist varieeruvust, ei pruugi ta suuta inimeste põhjustatud keskkonnamuutustega kohaneda ja võib seetõttu ka välja surra.

Näiteks kuna kliimamuutused põhjustavad Arktika merejää aina õhemaks muutumist ja varasemat lagunemist, siis on toidu hankimine muutunud jääkarudele raskemaks. Kui jääkaru populatsioonidel pole geneetilist varieeruvust, mis võimaldaks mõnel indiviidil pidada jahti väljaspool merejääd, võivad nad metsikus looduses välja surra.

Väärarusaam 8: “Kõige sobivamad organismid populatsioonis on kõige tugevamad, tervemad, kiiremad ja/või suuremad”

Evolutsioonilises mõttes on "sobivusel" erinev tähendus sellest, mida kasutame igapäevases keelekasutuses. Organismi evolutsiooniline sobivus ei näita tema tervist, vaid tema võimet viia/kanda edasi oma geenid järgmisesse põlvkonda. Mida viljakamaid järglasi organism järgmisesse põlvkonda tekitab, seda sobivam ta on. See ei korreleeru alati tugevuse, kiiruse ega suurusega. Näiteks võib habras isaslind erksate sabasulgedega saada rohkem järglasi kui tugevam isane.

Väärarusaam 9: “Evolutsiooniteooria on kehtetu, sest see on lõpetamata ja ei suuda anda täielikku selgitust meie ümber nähtavale bioloogilisele mitmekesisusele.”

See väärarusaam tuleneb teaduslike teooriate olemuse valesti mõistmisest. Kõik teaduslikud teooriad (evolutsiooniteooriast aatomiteooriani) on veel töös. Uute tõendite avastamisel ja uute ideede väljaarendamisel muutub meie arusaam sellest, kuidas maailm toimib, ning seega ka arusaam teaduslikust teooriast. Kuigi me ei tea kõike evolutsiooni kohta (ega ükskõik millise muu teadusharu kohta), teame siiski palju elu ajaloo, lineaarsuse ja nende muutuste põhjuste kohta. Tulevikus õpitakse ja teatakse veelgi rohkem.

Evolutsiooniteooria, nagu iga teaduslik teooria, ei selgita kõike, mida me loodusmaailmas jälgime. Siiski aitab evolutsiooniteooria meil mõista laia valikut vaatlusi (alates antibiootikumidele vastupidavamate bakterite tekkest kuni tolmeldajate ja nende õie-eelistuste füüsilise sobitumiseni), teeb täpseid ennustusi uutes olukordades (näiteks et AIDS-i patsiente ravides mitme ravimiga peaks viiruse evolutsiooni aeglustama) ning on end korduvalt tõestanud tuhandete katsete ja vaatlusuuringutega. Tänapäevani on evolutsiooniteooria ainus hästi toetatud selgitus elu mitmekesisusele.

Väärarusaam 10: “Lüngad fossiilsete andmete kogudes lükkavad evolutsiooni ümber.”

Kuigi on tõsi, et fossiilide kogudes on lünki, ei tõesta see evolutsiooniteooria paikapidamatust. Teadlased hindavad hüpoteese ja teooriaid, selgitades välja, mida võiksime jälgida, kui konkreetne idee oleks tõsi, ja seejärel vaadates, kas need ootused täituvad. Kui evolutsiooniteooria vastaks tõele, siis eeldaksime, et on olemas üleminekuvormid, mis ühendavad iidseid liike nende esivanemate ja järeltulijatega.

See ootus on täitunud. Paleontoloogid on leidnud palju üleminekutunnustega fossiile ja uusi fossiile avastatakse pidevalt. Siiski ei saa me eeldada, et kõik need vormid säiliksid fossiilsetes kogudes. Paljudel organismidel ei ole kehaosi, mis fossiliseeruks hästi, keskkonnatingimused heade fossiilide moodustumiseks on haruldased ja loomulikult oleme avastanud vaid väikese protsendi fossiilidest, mis võivad kusagil Maal leiduda. Seega eeldavad teadlased, et paljude evolutsiooniliste üleminekute puhul on fossiilide kogudes lünki.

Väärarusaamad, mis on seotud usuliste veendumustega

Õpetajad võivad aeg-ajalt kokku puutuda küsimustega evolutsiooni õpetamise vajalikkuse kohta õppekavas. Näiteks võivad mõned õpilased klassis esitada õpetajale selle kohta küsimusi või mõnikord ka vanemad vastu seista oma lapse evolutsiooniõpetuse õppimisele, põhjenduseks selle kokkusobimatus nende usuliste veendumustega. Kuigi paljud religioossed õpetused ei vastanda ennast evolutsiooniteooriale ja paljud usuorganisatsioonid toetavad evolutsiooni õpetamist, ei pruugi õpilased ja nende vanemad sellest teadlikud olla.

Teaduse ja õpilase uskumuste vahelise konflikti tajumine võib klassis tekitada ebamugavust. Sellisel juhul võiks õpetaja aidata mõista, et teaduse valdkond, mis uurib evolutsiooni, nagu ka teised teadused, püüavad loodusnähtusi selgitada looduslike põhjuste kaudu. See ei pea olema kooskõlas religioossete uskumustega, sest teadus ei tugine üleloomulikele nähtustele ning nende nähtuste selgitustele ega saa neid ka hinnata ega testida. Samal ajal peaks õpetamine kindlasti edastama sõnumit, et evolutsiooniõpetus on ainus teaduslikult kehtiv ja aktsepteeritud teooria, mis selgitab meie vaatlusi bioloogilisest maailmast. Muud "teooriad” (näiteks kreatsionistlik teooria elu tekkest), mida mõnes riigis on välja pakutud loodusteaduste tundides käsitlemiseks alternatiivina neile, kes evolutsiooniteooriat ei tunnista, pole paraku toetatud kaasaegse teadusliku teadmise poolt.

Väärarusaam 11: “Evolutsioon ja religioon ei sobi kokku”.

Kuna mõned üksikisikud ja rühmad avaldavad järsult oma veendumusi, on lihtne jätta mulje, et teadus (sealhulgas evolutsioon) ja religioon on omavahel “sõjas”. Tekib arusaam, et alati tuleb valida teaduse ja religiooni vahel, mis on vale. Erinevate uskumuste ja teaduslike teadmiste tasemega inimesed ei näe teaduse ja religiooni vahel mingit vastuolu. Paljude nende inimeste jaoks tegelevad teadus ja religioon lihtsalt erinevate valdkondadega. Teadus tegeleb loodusnähtuste põhjuste selgitamisega, religioon aga uskumustega, mis on väljaspool loodusmaailma. Muidugi on mõned religioossed tõekspidamised teadusega selgesõnaliselt vastuolus (nt arusaam, et maailm ja kogu sellel olev elu loodi kuue päevaga, on otseses vastuolus evolutsiooniteooriaga); enamus religioosseid rühmitusi ei näe aga vastuolu evolutsiooniteooria ega muude teaduslike avastustega. Tegelikult tunnevad paljud religioossed inimesed, sealhulgas teoloogid, et looduse sügavam mõistmine rikastab nende usku. Pealegi on teadusringkondades tuhandeid teadlasi, kes on religioossed, kuid aktsepteerivad evolutsiooni.

Väärarusaam 12: “Õpetajad peaksid õpetama evolutsiooni "mõlemat poolt" ja laskma õpilastel ise otsustada või peaksid õpetajad andma võrdselt aega evolutsioonile ja kreatsionismile.”

Võrdselt mõlemale aja andmine on mõttetu, kuna kaks poolt pole võrdsed. Religioon ja teadus on väga erinevad kategooriad ning religioossed vaated ei kuulu üldse loodusteaduste klassiruumi. Loodusteaduste tunnis peaks õpilastel olema võimalus arutleda teaduse raames argumentide ja tõendite üle. Näiteks võivad õpilased uurida ja arutleda, kus linnud fülogeneetiliselt puult täpselt hargnesid: enne dinosauruseid või dinosaurustest. Seevastu arutelul, mis vastandab teaduslikku kontseptsiooni religioosse veendumusega, pole teadustunnis kohta. Nimetatud arusaam viitab eksitavalt sellele, et nende kahe vahel tuleb teha „valik”. "Õigluse" argumenti on kasutanud inimesed, kes üritavad oma usulisi veendumusi loodusteaduste õppekavadesse lisada.

Väärarusaam 13: “Evolutsiooniteooria on ise religioosne, seega on õpetajatelt evolutsiooniteooria õpetamise nõudmine vastuoluline.”

See ekslik argument põhineb ideel, et evolutsioon ja religioon on põhimõtteliselt samad, kuna mõlemad on "uskumuste süsteemid". See idee on lihtsalt vale. Usk religioossetesse ideedesse põhineb usul ja religioon tegeleb teemadega, mis jäävad loodusmaailmast väljapoole. Teaduslike ideede (nagu evolutsiooni) aktsepteerimine põhineb loodusmaailmast pärit tõenditel, kusjuures teadus piirdub loodusmaailma nähtuste ja protsesside uurimisega.

Väärarusaam 14: “Evolutsioon viib ebamoraalse käitumiseni.”

Evolutsiooniteooria ei esita eetilisi väiteid selle kohta, mis on õige või mis vale. Mõned inimesed tõlgendavad valesti tõsiasja, et evolutsioon on kujundanud loomade käitumist (sealhulgas inimeste käitumist), seetõttu mistahes “loomulik” käitumine on ühtlasi "õige" käitumine. See pole nii. Meie kui ühiskonna ja üksikisikute asi on otsustada, milline on eetiline ja moraalne käitumine. Evolutsioon aitab meil lihtsalt mõista, kuidas elu on muutunud ja muutub aja jooksul edasi – aga ei ütle meile, kas need protsessid või nende tulemused on “õiged” või “valed”. Lisaks arvavad mõned inimesed ekslikult, et evolutsioon ja religioosne usk ei sobi kokku ning eeldavad seetõttu, et evolutsiooniteooria aktsepteerimine soodustab ebamoraalset käitumist. Kumbki nendest arvamustest pole aga õige.