У природі постійно відбувається маса подій, які впливають на генофонд будь-якої популяції організмів. І всі вони відносяться до рушіїв еволюції. У їх якості Чарльз Дарвін виділив природний добір і боротьбу за існування. Сучасні вчені-біологи до рушіїв еволюції відносять дрейф генів, популяційні хвилі і частоту мутацій. Уточнення і доповнення до теорії еволюції стали можливими після розвитку молекулярної біології і розшифровки геномів. Які фактори відносять до рушіїв еволюції, згідно сучасної синтетичної теорії, розглянемо в цій статті.
Спадковість: ядерна та цитоплазматична
Властивість всіх живих організмів передавати ознаки з покоління в покоління (спадковість) не дарма відносять до рушіїв еволюції. Саме спадковість забезпечує наступність і закріплення цінних адаптацій для виживання, розмноження і дискретності (індивідуальності і різноманіття) видів. Матеріалом еволюції виступає при цьому вся сукупність хромосом (генотип) в ядрі клітини організму. Крім того, деякі органели клітини мають власні кільцеподібні ДНК, які успадковуються незалежно від матері до нащадків (пластиди у рослин і мітохондрії у всіх живих організмом).
Мінливість – запорука різноманіття видів
До рушіїв еволюції відносять і властивість нащадків набувати ознаки, яких не було у батьківських форм. Але не всяка мінливість приводить до закріплення нових особливостей в генотипі. Фенотипічна мінливість, як фактор пристосовуваності до середовища проживання, не зачіпає генний апарат, а є формою прояву генотипу у фенотипі і знаходиться в межах норм реакції ознаки. Її не відносять до рушіїв еволюції. У контексті нашої статті інтерес представляє генотипічна мінливість (мутаційна та комбінативна), із змінами в генотипі.
Комбінативна мінливість
Цей вид мінливості безпосередньо пов'язаний з статевим процесом і виражається в незалежному розходженні хромосом і процесах кросинговеру (обміну ділянками між гомологічними хромосомами) у результаті мейозу при утворенні статевих клітин (гамет). Саме різні комбінації генів і їх алелей в геномі гамет і поява в статевого розмноження прискорило еволюційні процеси на планеті й стало значним придбанням у полегшенні пристосовності до умов навколишнього середовища для панмиктичних (розмножуються статевим шляхом) організмів.
Мутації геномного рівня
Найбільший вид мутаційного процесу, який змінює весь геном (набір генів), не зачіпаючи при цьому структуру хромосом.
Полиплоидность – збільшення, кратне гаплоїдному (n) набору (3n, 4n, 5n, 6n, 7n і так далі) числа хромосом організму. Такий тип мутацій притаманний багатьом рослинам і найпростішим тваринам. Анеуплоидность – поява зайвих або втрати хромосом в результаті порушень проходження мейозу. В результаті у організму з повним набором хромосом (2n) з'являється моносомия (2n-1), трисомія (2n+1) або нуллисомия (2n-2). Найчастіше такі особини нежиттєздатні або є носіями важких генетичних захворювань (синдром Дауна у людини пов'язаний з наявністю третьої хромосоми у 21 парі). Хромосоми і їх мутації
У даному випадку в результаті порушень в проходженні гаметогенезу (утворення гамет) відбуваються перебудови в структурі самих хромосом. Такі мутації змінюють функціонування комбінацій генів, рідше окремих генів, але не зачіпають зміна кількості хромосом. Видів мутацій цього рівня досить багато. Назвемо лише дуплікації (подвоєння) і делеції (втрати) ділянки хромосоми.
Мутації генного рівня
Це мутації самого маленького масштабу – точкове зміна одного гена. Саме такий тип мутацій найчастіше відносять до рушіїв еволюції, так як вони сприяють збільшенню числа нових алелей в генотипі і різноманіттю всередині виду. Зміни одного гена призводить до зміни одного або декількох (при множині впливі) ознак, підвищуючи варіабельність фенотипів. По мірі накопичення таких мутацій в популяції вони стають фактором еволюції.
Хвилі чисельності
Різке підвищення чисельності особин або її катастрофічне скорочення має назву хвиль життя або популяційних хвиль. Зміни чисельності можуть відбутися в результаті багатьох факторів (пожежі, вулкани, епідемії, зникнення природних ворогів). Але всі вони носять випадковий характер і призводять до змін генофонду всієї популяції, коли аутсайдери можуть опинитися в авангарді і навпаки.
Ізоляція як фактор і рушійна сила біологічної еволюції
Ізоляція як фактор обмеження вільного схрещування між популяціями одного виду панмиктичних організмів – яскравий прийме дії цього чинника еволюції. Більшість видів на планеті з'явилося завдяки виникненню репродуктивної ізоляції популяцій. Виділяють такі їх види:
Просторова (географічна, антропогенне). Біологічна (екологічна, морфологічна, этологическая, генетична). У будь-якому випадку, коли між популяціями виникає бар'єр вільного схрещування, можна говорити про початок процесу видоутворення.
Боротьба за існування як інструмент природного відбору
Інструментом природного відбору є боротьба за існування, коли виживе і залишить плодюче потомство тільки більш пристосований до даних умов організм. Їх боротьба за існування буває:
Всередині – сама жорстока і непримиренна. Конкуренція представників одного виду за харчові ресурси, територію, кращі умови проживання і можливість залишити потомство не залишає шансів для слабких і непристосованих особин. Між представниками різних видів, але займають одну екологічну нішу. Як приклад – конкуренція за рослинну їжу жирафа і зебри привели в процесі еволюції до фізіологічним особливостям, звівши до мінімуму конкуренцію. Боротьба організмів з несприятливими умовами. Приклад: жирові горби верблюда і м'ясисті листки сукулентів як пристосувальні механізми життя в пустелі. Або світні органи глибоководних риб.
