Evoluce

Schéma vysvětlující základní princip biologické evoluce z Darwinovy knihy O původu druhů.

Evoluce (přesněji biologická evoluce) je dlouhodobý a samovolný proces, v jehož průběhu se rozvíjí a diverzifikuje pozemský život. Podstatu těchto změn zkoumá vědní obor evoluční biologie.

První ucelenou evoluční teorii vytvořil Jean Baptiste Lamarck (viz lamarckismus), ale dnešní vědci vycházejí z teorie, kterou později předložil Charles Darwin (viz darwinismus, neodarwinismus), který spojil myšlenku postupné evoluce druhu s přirozeným výběrem, jakožto příčinou a hybnou silou evoluce. Kromě evoluce biologické se uplatňuje i evoluce kulturní.

Evolucí živočišných druhů je tak chápán postupný vývoj života od prvního výskytu na Zemi k mnoha různým formám života, které se nadále vyvíjejí způsoby, které paleontologie a moderní biologické a biochemické vědy popisují a nezávisle potvrzují s narůstající přesností. Společné rysy ve struktuře genetického kódu všech žijících organismů včetně lidí tak dokladují jejich společný prvotní původ. Ukazuje se však, že společné sady genů (postupné náhodné mutace) jsou selektovány deterministicky vlivem prostředí a podobnost organismů tedy odráží podobnost prostředí, ve kterém se organismy vyvíjejí.

Za důkaz evoluce může sloužit například rychlá adaptivní změna zbarvení drsnokřídlovce březového nebo třeba dobře zmapovaná evoluce koně, kdy jsou známy jednotlivé „články“ evoluce včetně postupných změn anatomie.

Studiem mechanismů a zákonitostí evoluce se zabývá evoluční biologie, evolučními vztahy mezi jednotlivými organismy se zabývá fylogenetika.

Typy evoluce

Rozlišuje se:

• kladogeneze – postupné odštěpování evolučních linií
• anageneze – postupné změny ve znacích jednotlivých evolučních linií

Podle měřítka evolučních změn se rozlišuje:

• mikroevoluce – menší evoluční změny během kratšího časového období, například změny frekvencí alel v populacích během několika generací
• makroevoluce – větší evoluční změny v průběhu geologického času, vývoj nových druhů i vyšších taxonomických kategorií, jako je např. řád či kmen

Vývoj poznání

V rámci biologie a obecně přírodních věd vznikla řada teorií zabývajících se vznikem života a jeho evolucí. Ačkoliv první myšlenky o možnosti evoluce se objevily již ve starověku, první ucelenou evoluční teorií byl lamarckismus. Dnes se nejčastěji pojmem „evoluční teorie“ rozumí koncepce navazující na Darwina a Wallaceho, v nichž klíčovou roli hraje hromadění nahodilých změn a přirozený výběr.

Rané úvahy o evoluci

První formulace evolucionistických názorů lze najít již v antickém Řecku. Jednu z prvních myšlenek vyslovil Anaximandros, žák Thaléta z Milétu v 6. st. př. n. l.: „První živočichové se zrodili ve vlhku a měli na sobě ostnatou kůru. Ale když dorůstali, vystupovali na souš, a když se kůra zlomila, žili ještě krátký čas.“

V 5. st. př. n. l. vyslovil Empedoklés z Akragantu názor, že z prvotního chaosu vznikly jednotlivé části rostlinných i živočišných těl, které se navzájem různě spojovaly a kombinovaly, až vznikly normální organismy i podivné obludy. Časem životaneschopná monstra vyhynula a udržely se jen dokonalé bytosti.

Vliv na vývoj evolučních úvah měl také Aristotelés, který kladl absolutní důraz na účelnost v živé přírodě. Domníval se, že ke vzniku orgánu či organismu je nezbytná finální příčina, která orgánu nebo organismu dává účel, cíl. Tato aristotelovská teleologie chápala účelnost jako primárně danou a nezávislou na organizaci živé hmoty a jejích funkcí. Teprve Darwin dokázal uspokojivě vysvětlit vznik a smysl účelnosti.

Lamarckismus

Související informace naleznete také v článku lamarckismus.

Lamarckismus (postulovaný na počátku 19. století) operoval s myšlenkou, že organismy získávají za svého života zkušenosti a ty pak zúročují při tvorbě svého potomstva (pokud srna hodně běhá, budou mít její mláďata silné nohy). Lamarckismus představoval první ucelenou evoluční teorii, přesto se však nikdy nestal obecně přijímanou teorií a posléze byl u vědců a myslitelů, kteří akceptují myšlenky evoluce, nahrazen darwinismem. Současná biologie jeho myšlenky odmítá buďto celkově, nebo maximálně připouští, že by v určité modifikované podobě mohl omezeně fungovat u jednobuněčných organismů. Není jí totiž znám žádný funkční mechanismus, jak by mohl rodič životní zkušenosti získané během svého života poskytnout potomkům v podobě dědičné informace a ani nepředpokládá, že by u složitějších mnohobuněčných organismů mohl existovat (viz Weismannova bariéra). Jméno teorie je odvozeno od přírodovědce jménem Jean-Baptiste Lamarck (1744-1829).

Darwinismus

Darwinismus představuje evoluční teorii vytvořenou Charlesem Darwinem a Alfredem Wallacem. Operuje s myšlenkou, že evoluce probíhá za pomoci drobných změn na základě selekce vycházející z úspěšnosti rozmnožování jedince. Vychází z toho, že organismy nejsou přesně stejné, nejsou zcela neměnné, že rámcově dědí nebo mohou dědit vlastnosti svých rodičů a že jedinec, který získá nějakou dobrou vlastnost, bude mít více potomstva, kterému tuto dobrou vlastnost předá. Zjednodušeně: ocitnou-li se srny v prostředí, kde musí hodně běhat (protože tam řádí šelmy, například), rozmnoží se jen ty, které budou mít předpoklady pro rychlý běh. Jejich mláďata pak budou převážně také dobří běžci. Mimo tohoto přirozeného výběru postuloval Darwin ještě pojetí pohlavního výběru, vycházející z myšlenky, že podobu organismu neurčuje pouze jeho schopnost dobře žít, ale též být atraktivní pro své případné sexuální partnery, neboť kdo nenajde partnera k páření, tak se též nerozmnoží a nepředá potomkům své vlastnosti.

Darwinismus se stal první evoluční teorií, která obecně ovládla vědecké myšlení (došlo k tomu v průběhu druhé poloviny 19. století), byl však též také poslední ucelenou teorií s poměrně jasným pojetím principů evoluce, které se to podařilo. Bylo to proto, že byl dosti jednoduchý a omezoval se na základní myšlenku, k čemuž i nahrávala tehdejší absence rozsáhlejšího vědeckého poznání života na úrovni buněk, biochemie, molekulární biologie a genetiky. Postupem času, jak se znalosti v rámci těchto oborů rozšiřovaly, se začalo ukazovat, že takto pojatá základní myšlenka naprosto nedostačuje pro vědeckou práci, proto byl postupně darwinismus modifikován a obohacován o další poznatky a postuláty a vytvářely se snahy o syntézu s novými vědeckým poznáním. Této nově vznikající syntéze se říká neodarwinismus.

Moderní evoluční syntéza (neodarwinismus)

Související informace naleznete také v článku Neodarwinismus.

Moderní evoluční syntéza je sloučení darwinismu (teorie přírodního výběru) a genetiky (neměnnosti genu) v neodarwinismus (od roku 1936). Někdy se mezi moderní evoluční syntézou a neodarwinismem rozlišuje (např. Ernst Mayr), když je pojem neodarwinismus používán pouze pro přechodnou teorii konce 19. století, jejímž autory byli Alfred Russel Wallace a August Weismann – kompletní očištění darwinismu od lamarckismu. Jiné použití pojmu neodarwinismus je pro adaptacionismus (panselekcionismus). Nicméně převažující pojetí je, že moderní evoluční syntéza a neodarwinismus jsou synonyma.

Neodarwinismus představuje snahu syntetizovat hlavní myšlenky darwinismu s poznatky molekulární biologie, genetiky a cytologie, stejně jako s novými objevy v rámci parazitologie a nových poznatků o rozmnožování. Je to pojem, který nelze dost přesně definovat, protože různým evolučním biologům vycházejí z této syntézy dosti odlišné koncepty. Obvykle se za neodarwinismus považují ty směry, které kladou důraz na některé základní myšlenky darwinismu, tj. pozvolnost změn, důraz na přirozený výběr skrze prospěšnost nově vzniklých vlastností, pohlavní výběr a směřování evoluce ke složitějším strukturám. Tento koncept je ovšem již do značné míry překonán, nepřeberné moderní školy a směry pojetí evoluce pracují s koncepty velmi rozsáhlých skokových změn, zdůrazňují důležitost náhodných faktorů, jako jsou genetický drift a efekt hrdla lahve (díky kterým se fixují i neutrální nebo vyloženě špatné vlastnosti a mizí ty dobré), a zpochybňují automatické směřování evoluce směrem ke složitějším strukturám. Nutno ovšem říci, že řada vědců vnímá pojem mnohem šířeji a považuje za neodarwinismus modernější proudy v chápaní evoluce zahrnující výše zmíněné faktory. Pro ty je ovšem častěji používán pojem moderní evoluční syntéza.

Doklady evoluce

Existenci biologické evoluce, tedy samovolného vzniku a postupného vývoje biologických druhů ze společného předka, potvrzuje mimo jakoukoliv pochybnost obrovské množství paleontologických, biogeografických, anatomických, fyziologických a molekulárních dat.

Kritika evoluční teorie

Námitky související s teorií vědy

Řada námitek proti evoluční teorii bezprostředně souvisí s teorií vědy jako takové. Někteří odpůrci evoluční teorie tvrdí, že evoluční teorie je „pouhá teorie a nikoliv vědecký fakt“. Jonathan Wells tvrdí, že evoluční teorie chápaná jako původ všech živých věcí ze společného předka působením neřízených a přírodních procesů není založena na přímém pozorování či experimentu a tedy nevyhovuje definici vědecké teorie. Jan Hendl však uvádí běžné pojetí vědecké teorie, které atributy přímého pozorování a experimentu nevyžaduje jako nezbytně nutné.

Námitky související s pravděpodobností a termodynamikou

Někteří odpůrci evoluce tvrdí, že druhý termodynamický zákon zakazuje zvyšování uspořádanosti (přesněji snižování entropie) systému a proto se ani vysoce uspořádané živé organismy nemohly evolučně vyvinout z jednodušších neživých součástí. Druhý termodynamický zákon ovšem znemožňuje snižování entropie pouze v izolovaných systémech. Planeta Země není izolovaný systém (přijímá sluneční energii a sama vyzařuje tepelnou energii), může tedy zvyšovat svou uspořádanost (snižovat entropii) na úkor okolního kosmického prostoru. Stejně tak nejsou izolovanými systémy ani jednotlivé živé organismy a proto mohou zvyšovat svou uspořádanost (snižovat entropii) na úkor okolí.

Nezjednodušitelná složitost

Nezjednodušitelná složitost je jedním z hlavních argumentů zastánců inteligentního plánu proti evoluční teorii. Stojí na představě, že některé biologické struktury jsou příliš složité, než aby mohly vzniknout z jednodušších struktur přirozeným výběrem pracujícím s řadou náhodných mutací. Zastánci tohoto názoru tvrdí, že není možné, aby složité struktury, jako například oko obratlovců, vznikly díky četným následným malým modifikacím, protože přechodné stupně jsou údajně nefunkční. Nicméně možný způsob evoluce oka přes funkční a stále dokonalejší mezistupně navrhl již Darwin a dnes se tato otázka považuje za vyřešenou. Předpokládané mezistupně se skutečně vyskytují u známých živočichů a počítačové modely ukazují, že vývoj oka schopného ostření ze shluků světločivných buněk může proběhnout během pouhých několika stovek tisíc let.

Haeckelovy náčrtky embryí

Haeckelovy identické ilustrace embryí z knihy Natürliche Schöpfungsgeschichte (1868)

Ilustrace z Haeckelovy knihy Anthropogenie, jejichž porovnání s fotografiemi bylo základem pro článek v časopisu Science obviňující Haeckela z úmyslného podvodu

Charles Darwin se v pozdějších vydáních knih O původu druhů a O původu člověka odvolával i na kresby embryí Ernsta Haeckela. Haeckelovy kresby vycházely z myšlenek Karla Ernsta von Baera, který tvrdil, že embrya některých obratlovců procházejí stadiem, v němž vypadají všechna dost podobně. Darwin to považoval za důkaz společného původu všech živočichů. Naopak Haeckel sám byl v druhé polovině 19. a počátkem 20. století nejvlivnějším zastáncem a popularizátorem Darwinovy teorie. Ostře vystupoval proti pronikání náboženství do vědy a rozlítil tak řadu svých nábožensky založených současníků. V prvním vydání své úspěšné knihy Natürliche Schöpfungsgeschichte (česky doslovně „Přirozená historie stvoření“) použil Haeckel identický dřevořez pro zobrazení raného vývoje zárodků tří různých obratlovců – psa, kuřete a želvy. Když na to recenzent upozornil, Haeckel se hájil tím, že v takto raném stádiu vývoje není možné žádné rozdíly pozorovat, což byla v kontextu tehdejšího přístrojového vybavení pravda. Přesto ale Haeckel uznal svou chybu a text knihy v příštím vydání upravil. Nepřátelé ale nikdy nepřestali toto Haeckelovo pochybení připomínat a několik vědců kritizujících evoluční teorii, jako například Emil du Bois-Reymond, Rudolf Virchow nebo Louis Agassiz, dokonce obvinilo Haeckela z podvodu. Lidé jako Charles Darwin, Thomas Henry Huxley, August Weismann nebo Carl Gegenbaur však zachovali Haeckelovi podporu.

Obvinění Ernsta Haeckela z podvodu bylo znovu oživeno v roce 1997, kdy Elizabeth Pennisi publikovala v časopise Science editoriál informující o práci Michaela Richardsona a jeho spolupracovníků. Ti provedli srovnání Haeckelových kreseb s fotografiemi embryí stejných druhů ve srovnatelné fázi vývoje. Výsledkem byla série fotografií, které se výrazně lišily nejen od sebe navzájem, ale i od Haeckelových kreseb, a tak na první pohled usvědčovaly Haeckela z podvodu. Richardson to v článku potvrzuje prohlášením „vypadá to jako jeden z nejslavnějších podvrhů v biologii“. Richardsonovy závěry se rychle šířily populárním tiskem, například londýnský deník The Times uveřejnil článek obviňující Haeckela z úmyslného podvodu s titulem An Embryonic Liar (česky doslovně „Embryonální lhář“). S obviněním se ztotožnila i řada respektovaných biologů, jako například Stephen Jay Gould. Robert J. Richards ve své práci však ukázal, že Richardsonovy fotografie jsou zavádějící, například proto, že některé zárodky jsou foceny se žloutkovým váčkem a jiné bez něj (Haeckelovy kresby jsou všechny bez žloutkového váčku).

Zbyněk Roček ve své knize Historie obratlovců však poukazuje na to, že tato informace nijak nesouvisí s platností či neplatností evoluční teorie. Haeckelův biogenetický zákon totiž sehrál roli především jako inspirace a nepředstavuje nutnou podmínku platnosti evoluční teorie. Evoluční teorie dokonce s neplatností tohoto zákona počítá, protože není znám jediný důvod, proč by měla být embryonální stádia chráněna před evolučními tlaky.

Aplikace mimo biologii

V programování a robotice se termín evoluce používá pro optimalizační metodu genetického programování (obecněji evolučního programování) připomínající biologickou evoluci: Vytvoří se heuristická funkce (tzv. fitness funkce), kterou se ohodnotí chování populace robotů (skutečných nebo častěji emulovaných software) a vytvoří se nová populace křížením a náhodnou modifikací těch (nej)úspěšnějších. V umělé evoluci závisí rychlost vývoje pouze na výkonu použitého výpočetního zařízení (může jít až o miliardy generací za vteřinu), ale řídí se podobnými zákonitostmi jako biologická evoluce.

Odkazy

Seznam děl v Souborném katalogu ČR, jejichž tématem je Evoluce

Literatura

• FLEGR, Jaroslav. Evoluční biologie. Praha: Academia, 2009. 572 s. ISBN 978-80-200-1767-3. 
• DAWKINS, Richard. Největší show pod sluncem. Praha: Dokořán, Argo, 2011. 407 s. ISBN 978-80-7363-344-8. 
• DAWKINS, Richard. Sobecký gen. Praha: Mladá fronta, 1988. 319 s. ISBN ISBN 80-204-0730-8. 
• DAWKINS, Richard. Slepý hodinář. Překlad Tomáš Grim. Praha: Paseka, 2002. 356 s. ISBN 80-7185-445-X. 

Související články

• Adaptace
• Evoluční biologie
• Genetický algoritmus

Externí odkazy

• (česky)některé články internetového časopisu osel.cz
  • Evoluce viru ve zkumavce aneb o tom, co by teroristé neměli číst
  • Evoluce: Hranice mezi vědou a metafyzikou
  • Mozek se stále ještě vyvíjí
  • Člověk se vyvinul spíše revolucí než evolucí
• (anglicky)A Theory of Power by Jeff Vail, kapitola 3. - The Interplay of Genetics and Culture

Portály: Biologie