Az élővilág evolúciója

A populációk génállományának változásával új fajok jöhetnek létre. Az egymáshoz hasonló, még közeli rokonságban levő fajokat közös nemzetségbe soroljuk. A valamivel kevesebb hasonlóságot mutató fajok más nemzetségbe tartoznak. Azokat a fajokat, amelyek fejlődési útja régebben szétvált és ezért egymástól nagyobb mértékben eltérnek, magasabb rendszertani csoportok szintjén különítjük el. A különbség mértékétől függően családokat, rendeket, osztályokat, törzseket különböztetünk meg. Az ilyen módon összeállított fejlődéstörténeti rendszer a tudósok törekvései szerint az evolúciót tükrözi.

Kormeghatározási módszerek az evolúciókutatásban

Az evolúció kutatásában alapvető a kor meghatározása, vagyis annak vizsgálata, hogy a megtalált leletek hány éve alakultak ki, mikor élt az élőlény, amelynek maradványa előkerült. A relatív kormeghatározás során az ősmaradványok egymásutániságát, keletkezésük sorrendjét állapítják meg. Erre legegyszerűbb esetben onnan lehet következtetni, hogy az üledékes kőzetek melyik rétegeiből kerültek elő a leletek. A fiatalabb maradványok későbbi, és ezért általában a felszínhez közelebbi üledékrétegekben találhatóak.

Az abszolút kormeghatározás során azt állapítják meg, hogy az ősmaradványok hozzávetőleg hány évesek. A radioaktív kormeghatározás azon alapul, hogy a természetben előforduló radioaktív izotópok atommagjai más atommaggá alakulnak át. A különböző radioaktív atomok bomlásának sebessége fizikai módszerekkel megállapítható. A vizsgálati anyagban megmérik a radioaktív izotóp és a bomlás során keletkező atomok koncentrációját, majd a bomlás sebességének ismeretében kiszámolják, hogy mennyi idő telt el az ősmaradványt beágyazó kőzet, vagy éppenséggel maga az ősmaradvány keletkezése óta.

A kálium-argon módszer alapja a következő radioaktív bomlás: 40K → 40Ar. Számos kőzetalkotó ásvány megőrzi a folyamat során keletkező argongázt, és mivel a bomlás meglehetősen lassú, ezért ezzel a módszerrel több százmillió vagy akár milliárd éves kőzetek kora is megállapítható.

A radiokarbon módszer azon alapul, hogy a légköri szén-dioxid a stabil, nem bomló 12C-izotóp mellett állandóan azonos arányban radioaktív 14C izotópot is tartalmaz. Ez az izotóp a kozmikus sugárzások miatt folyamatosan képződik és a radioaktivitás révén állandóan fogy is. A légkörből a 12C- és a 14C-atomokat tartalmazó szén-dioxid a fotoszintézis során beépül a növények szerves anyagaiba, és a tápláléklánc útján valamennyi élőlényben megjelenik. Az élőlények pusztulása után a 14C-izotóp a radioaktív bomlás miatt fogyni kezd, a 12C mennyisége viszont nem változik. A két izotóp arányából tehát megállapítható, hogy mennyi idő telt el az ősmaradványt létrehozó élőlény pusztulása óta. Ez a radioaktív bomlás elég gyors folyamat, ezért csak 50 ezer évesnél fiatalabb leletek korát lehet ily módon megállapítani, mert az idősebb maradványokban a 14C izotóp mennyisége már nem mérhető pontosan.

Fajok keletkezése

A fajok keletkezése legtöbbször hosszú folyamat, amelynek eredményeként kialakuló új populációk egyedei már nem hozhatnak létre termékeny utódokat a kiindulási populáció egyedeivel. Ha egy élőhely környezeti viszonyai lassan megváltoznak, akkor az ottani életközösség populációi adaptív evolúcióval új fajokká alakulhatnak át. A faj keletkezést meggyorsítja a populációk elkülönülése, amikor egy népesség elszigetelődik a faj többi populációjától, vagyis megszűnik köztük a génáramlás. De hogyan különülhetnek el ennyire egymástól egy faj populációi?

Földrajzi elkülönülés Az élet története során számtalanszor előfordult, hogy egy nagy populáció kettévált valamilyen természeti változás miatt. Az eredetileg egységes szárazföldi területet például vízborítás több kisebb részletre különített el, vagy éppen ellenkezőleg, a nagyobb nyílt víztömeg feltöltődés miatt feldarabolódhatott. Akár egy vízfolyás megjelenése vagy irányváltoztatása is kettéválaszthatja az életközösség korábban egységes területét, és a benne élő populációkat. A fajok népességeit magashegységek is elválaszthatják egymástól. Mindezek a jelenségek a populációk földrajzi elkülönüléséhez vezetnek. Jól példázza ezt a távoli szigetek benépesülése, ahol a legtöbb populáció földrajzi elkülönülése teljes mértékben megvalósul, és ennek következtében sok „bennszülött”, csak ott honos faj alakul ki.

Elkülönülhetnek egymástól a populációk úgy is, hogy egymás közelében élnek ugyan, de például az egyikük nyirkosabb, a másikuk szárazabb helyeken él. Az is előfordul, hogy az egyes populációk egyedei más napszakban aktívak. Az ezekhez hasonló esetekben ökológiai elkülönülésről beszélünk, ami szintén akadályozza populációk közötti géncserét. Ha a populációk egymástól elkülönülnek – akár térben, akár ökológiailag –, akkor bizonyos idő alatt elegendő genetikai különbség halmozódhat fel köztük ahhoz, hogy külön fajt alkossanak.

Ökológiai elkülönülés