Tiến hóa sinh học bao hàm sự phát triển tự nhiên của các sinh vật sống, kéo theo sự thay đổi thành phần di truyền của quần thể, cũng như sự gia tăng các đặc tính thích nghi, sự xuất hiện của các loài mới và sự tuyệt chủng của các loài cũ. Tất cả những yếu tố này thay đổi cả hệ sinh thái và sinh quyển nói chung theo thời gian.
Lý thuyết cơ bản
Có một số phiên bản giải thích cơ chế xây dựng quá trình tiến hóa. Hầu hết các nhà khoa học hiện nay đều cam kết với thuyết tiến hóa tổng hợp (STE), dựa trên sự kết hợp giữa di truyền quần thể và học thuyết Darwin. Thuyết tổng hợp giải thích mối quan hệ giữa đột biến gen, tức là nguyên liệu của quá trình tiến hóa và chọn lọc tự nhiên (cơ chế của quá trình tiến hóa). Quá trình tiến hóa trong khuôn khổ của lý thuyết này là quá trình thay đổi tần số của các alen của các gen khác nhau trong các quần thể loài qua một số thế hệ.
Các mô hình và quy luật tiến hóa
Tiến hóa là một quá trình không thể đảo ngược. Sinh vật nào thông qua tích lũy các biến dị tích cực đã có thể thích nghi với điều kiện mới thì khi trở lại môi trường cũ sẽ phải trải qua con đường thích nghi trở lại. Hơn nữa, không có loài sinh học nào có thể được thiết lập hoàn toàn,Charles Darwin đã viết rằng ngay cả khi môi trường sống trở nên giống như trước đây, các loài đã tiến hóa sẽ không thể trở lại trạng thái cũ. Có nghĩa là, động vật sẽ có thể thích nghi với sự trở lại của các điều kiện cũ, nhưng không phải theo những cách "cũ".
Điều này có thể dễ dàng nhìn thấy trong trường hợp của cá heo. Cấu trúc bên trong của các vây của chúng (cùng với động vật giáp xác) vẫn giữ các đặc điểm của các chi của động vật có vú. Các đột biến cập nhật vốn gen của một thế hệ, vì vậy chúng không bao giờ lặp lại. Mặc dù thực tế là cá heo và cá voi đã thay đổi môi trường sống, và các chi năm ngón chuyển thành vây, chúng vẫn là động vật có vú. Giống như loài bò sát được tiến hóa từ lưỡng cư ở một giai đoạn nhất định, nhưng ngay cả khi quay trở lại môi trường trước đây, chúng sẽ không thể phát sinh ra lưỡng cư.
Một ví dụ khác về quy luật tiến hóa này: cây bụi thường xanh Ruscus. Trên thân của nó có những chiếc lá dày và to bóng, thực chất là những cành đã biến đổi. Những chiếc lá thật có vảy và nằm ở trung tâm của những "thân cây" này. Một bông hoa xuất hiện từ xoang của quy mô vào đầu mùa xuân, từ đó quả sẽ phát triển sau đó. Cây kim của Butcher đã loại bỏ lá trong quá trình tiến hóa, do đó nó có thể thích nghi với hạn hán, nhưng sau đó nó lại rơi xuống môi trường nước, nhưng thay vì những tán lá thật, những thân cây đã biến đổi đã xuất hiện.
Không đồng nhất
Các quy luật tiến hóa nói rằng quá trình này rất không đồng nhất và không được xác định bởi thời gian thiên văn. Ví dụ, có những loài động vật đã tồn tại ởkhông thay đổi trong hàng trăm triệu năm. Đây là những con cá có vây thùy, cá tuatara và cá đuôi dài là những hóa thạch sống. Nhưng nó xảy ra rằng việc chỉ định và sửa đổi diễn ra rất nhanh chóng. Trong 800 nghìn năm qua, các loài gặm nhấm mới đã phát sinh ở Australia và Philippines, và hồ Baikal trong 20 triệu năm qua đã tự làm giàu với 240 loài tôm càng, được chia thành 34 chi mới. Sự xuất hiện hay thay đổi của một loài không phụ thuộc vào thời gian, mà được xác định bởi sự thiếu phù hợp và số lượng thế hệ. Tức là loài sinh sản càng nhanh thì tốc độ tiến hóa càng cao.
Hệ thống đóng cửa
Các quá trình như tiến hóa, chọn lọc tự nhiên và đột biến có thể diễn ra nhanh hơn nhiều. Điều này xảy ra khi điều kiện môi trường không ổn định. Tuy nhiên, trong các đại dương sâu, vùng nước hang động, hải đảo và các khu vực biệt lập khác, quá trình tiến hóa, chọn lọc tự nhiên và xác định loài diễn ra rất chậm. Điều này giải thích thực tế là cá vây thùy vẫn không thay đổi trong nhiều triệu năm.
Theo dõi sự phụ thuộc của quá trình tiến hóa vào tỷ lệ chọn lọc tự nhiên khá đơn giản đối với côn trùng. Vào những năm ba mươi của thế kỷ trước, các loại thuốc độc bắt đầu được sử dụng từ loài gây hại, nhưng sau một vài năm, các loài đã xuất hiện thích nghi với tác dụng của thuốc. Những hình thức này đã chiếm một vị trí thống trị và nhanh chóng lan rộng khắp hành tinh.
Để điều trị nhiều bệnh, người ta thường sử dụng các loại kháng sinh mạnh - penicillin, streptomycin, gramicidin. Các quy tắc tiến hóa có hiệu lực: đã có trong những năm bốn mươicác nhà khoa học đã ghi nhận sự xuất hiện của các vi sinh vật kháng các loại thuốc này.
Mẫu
Có ba hướng tiến hóa chính: hội tụ, phân kỳ và song song. Trong quá trình phân kỳ, người ta quan sát thấy sự phân kỳ dần dần của các ký tự cụ thể, điều này cuối cùng dẫn đến các nhóm cá thể mới. Khi sự khác biệt về cấu trúc và phương pháp kiếm thức ăn ngày càng rõ rệt, các nhóm bắt đầu phân tán sang các vùng lãnh thổ khác. Nếu một khu vực bị chiếm đóng bởi các động vật có cùng yêu cầu về thức ăn, thì theo thời gian, khi nguồn cung cấp thức ăn trở nên nhỏ hơn, chúng sẽ phải rời khỏi khu vực đó và thích nghi với các điều kiện khác nhau. Nếu trong cùng một lãnh thổ có các loài có nhu cầu khác nhau thì sự cạnh tranh giữa chúng sẽ ít hơn nhiều.
Một ví dụ sinh động về quá trình tiến hóa của sự phân hóa xảy ra là 7 loài hươu có quan hệ họ hàng với nhau: đó là tuần lộc, maral, nai sừng tấm, hươu sika, hươu sao, hươu xạ và hươu sao.
Những loài có mức độ phân hóa cao có khả năng để lại đàn con lớn và kém cạnh tranh với nhau. Khi sự phân hóa các tính trạng được tăng cường, quần thể được chia thành các loài con, do chọn lọc tự nhiên, cuối cùng có thể biến thành các loài riêng biệt.
Cộng đồng
Sự hội tụ còn được gọi là sự tiến hóa của các hệ thống sống, là kết quả của việc các loài không liên quan có những đặc điểm chung. Một ví dụ về sự hội tụ là sự giống nhau của hình dạng cơ thể trongcá heo (động vật có vú), cá mập (cá) và ichthyosaurs (bò sát). Đây là kết quả của sự tồn tại trong cùng một môi trường sống và cùng một điều kiện sống. Agama leo núi và tắc kè hoa cũng không có quan hệ họ hàng với nhau, nhưng rất giống nhau về ngoại hình. Đôi cánh cũng là một ví dụ của sự hội tụ. Ở dơi và chim, chúng phát sinh bằng cách thay đổi chi trước, nhưng ở bướm, đây là những phát triển của cơ thể. Sự hội tụ là rất phổ biến giữa sự đa dạng loài của hành tinh.
Song hành
Thuật ngữ này xuất phát từ tiếng Hy Lạp "song song" có nghĩa là "đi bên cạnh" và bản dịch này đã giải thích rất tốt ý nghĩa của nó. Song song là quá trình thu nhận độc lập các đặc điểm cấu trúc tương tự giữa các nhóm di truyền có liên quan chặt chẽ, xảy ra do sự hiện diện của các đặc điểm được thừa hưởng từ tổ tiên chung. Đây là kiểu tiến hóa phổ biến trong tự nhiên. Một ví dụ về điều này là sự xuất hiện của chân chèo như là sự thích nghi với môi trường nước, mà ở hải mã, hải cẩu tai và hải cẩu thực sự hình thành song song. Ngoài ra, trong số nhiều loài côn trùng có cánh, có một sự chuyển đổi của các cánh trước sang elytra. Cá vây thùy có dấu hiệu của động vật lưỡng cư, thằn lằn răng thú có dấu hiệu của động vật có vú. Sự hiện diện của thuyết song song không chỉ chứng minh cho sự thống nhất về nguồn gốc của các loài mà còn cho những điều kiện tồn tại tương tự.
