Atšķirība starp mikroevolūciju un makroevolūciju

Mikroevolūcija pret makroevolūciju

Mikroevolūcija attiecas uz vienas sugas populāciju attīstību. Lai arī tas var šķist diezgan šaurs, termins “mikroevolūcija” faktiski aptver dažādas tēmas. Mikroevolūcija īpaši interesē cilvēku, jo tā var sniegt ieskatu par atšķirībām starp cilvēku populācijām neatkarīgi no tā, vai šīs atšķirības ir slimības uzņēmībā, augstumā, auglībā vai kādā citā faktorā. Zinātnieki ir pētījuši atšķirības starp cilvēku populācijām, lai gūtu ieskatu slimību cēloņos. Mikroevolūcijas izpēte mums arī palīdz saprast, kā patogēni iegūst rezistenci pret antibiotikām. Aprakstītie mikroevolūcijas veidi līdz šim attiecas uz to populāciju attīstību, kuras sastāv no atsevišķiem organismiem vienas sugas ietvaros. Daudzšūnu organismos mikroevolūcija notiek arī mūsu šūnu populācijās. Ārsti un zinātnieki pēta šāda veida mikroevolūciju, lai saprastu vienu no visizplatītākajām cilvēku slimībām: vēzi. Vēža attīstībai un progresēšanai vairumā gadījumu ir vajadzīgas daudzas mutācijas, un audzēja šūnu izpēte var sniegt ieskatu par to, kura mutācija (s) notika vispirms un kuras mutācijas notika vēlāk. Šāda veida pētījumi var precīzi noteikt mutācijas, kas izraisa vēža metastāzes (spēju izplatīties citos audos), salīdzinot mutācijas šūnās, kuras pārvietojās uz citiem audiem ar šūnām, kas iestrēdzis audzējā.

Savukārt makroevolūcija attiecas uz augstāku taksonu evolūciju, t.i., evolūciju, kas notiek augstākā līmenī nekā vienas sugas ietvaros. Domājot par makroevolūciju, nāk prātā filoģenētiskā koka vai dzīvības koka attēls. Makroevolūcijas tēma aptver sugas izcelsmi, sugu atšķirības un sugu līdzības / atšķirības. Makroevolūcijas pētījumu var izmantot, lai noteiktu, kas padara noteiktas augu sugas toksiskas, kamēr citas ir ēdamas, vai kādēļ dažiem dzīvniekiem ir imūna pret slimībām, bet citiem ir jutība. Sākot ar izmirsto Homo sugu pārbaudi, lai labāk izprastu mūsu senčus, līdz salīdzināšanai, kā dažādu veidu patogēni izvairās no imūnsistēmas, makroevolūcijas tēma aptver daudz pamata.

Neskatoties uz šīm atšķirībām, gan mikroevolūcija, gan makroevolūcija ietver vienādus principus un notiek ar vienu un to pašu mehānismu. Gan mikroevolūcija, gan makroevolūcija notiek mutācijas rezultātā. Uz genoma DNS pastāvīgi tiek pakļauta zema mutāciju pakāpe. Tas ir taisnība, vai šūnas DNS tiek glabāts kodolā, vai arī ja tā tiek aktīvi replicēta. Mutācijas ir nukleotīdu secības izmaiņas, ko izraisa nejauši bojājumi vai kļūdas replicēšanas vai labošanas laikā. Turklāt gan makro-, gan mikroevolūcija ietver migrāciju vai indivīdu pārvietošanos starp populācijām, kā arī ģenētisko dreifu vai nejaušas izmaiņas noteiktu pazīmju vai mutāciju biežumā populācijā. Visbeidzot, gan mikroevolūcija, gan makroevolūcija ir dabiskās atlases produkti. Dabiskā atlase ir pazīmes izplatīšanās vai izzušana populācijā laika gaitā (palielinoties vai samazinoties izdzīvošanai vai pavairošanai), kas izraisa izmaiņas genotipu biežumā populācijā.

Lai labāk izprastu dabisko atlasi, apsvērsim to gēnu mutācijas kontekstā. Genomiskās DNS mutācija var radīt vienu no trim iznākumiem. Pirmkārt, mutācija varētu būt neitrāla, kas nozīmē, ka mutācijas rezultātā reālas izmaiņas šūnā vai organismā nenotiek. Šāda veida mutācijas var saglabāties vai ar laiku tās var pazust (ģenētiskās novirzes dēļ). Otra veida mutācija varētu dot labvēlīgu iznākumu, ražojot efektīvāku olbaltumvielu vai piešķirot šūnai vai organismam kādas citas priekšrocības. Trešais mutācijas veids ir kaitīga vai nelabvēlīga mutācija. Šāda veida mutācijas parasti tiek zaudētas, jo šūnām vai organismiem, kas pārnēsā šo mutāciju, var būt samazināts izdzīvošanas vai pavairošanas ātrums.

Dažādām genoma jomām ir atšķirīgas mutācijas likmes. Piemēram, apgabalos, kuros nav gēnu vai nav sekvenču, kas ietekmē gēnus, ir mutācijas likmes, kas ir vienādas ar nejaušu kļūdu biežumu. No otras puses, kritiskam gēnam būs ļoti zems mutācijas ātrums, jo gandrīz jebkura kritiskā gēna mutācija būs kaitīga. Šie gēni tiek saukti par “ļoti konservatīviem”. Ļoti konservētu gēnu, piemēram, ribosomu olbaltumvielu, secības var izmantot, lai veiktu salīdzinājumus un hipotēzes par tālu saistītu organismu (piemēram, baktēriju un dzīvnieku) makroevolūciju.

Citi gēni ir attīstījušies nesen, un tie var būt unikāli noteiktai organismu grupai. Analizējot secību līdzības šajos gēnos, var iegūt informāciju par cieši saistītām sugām (makroevolūcija), un to pat var izmantot, lai salīdzinātu atšķirības starp vienas sugas populācijām vai indivīdiem (mikroevolūcija). Piemēram, gripas vīruss ātri attīstās, lai izvairītos no imūnsistēmas atpazīšanas. Gripas gadījumā jebkuras izmaiņas (mutācijas) hemagglutinīna proteīnā uz vīrusa virsmas, kas palīdz vīrusam izvairīties no imūnsistēmas, būtu izdevīgas. Pārbaudot gripas mikroevolūciju, ko izraisa mēteļa olbaltumvielu genomu mutācijas, tiek ziņots par jaunu gripas vakcīnu ražošanu katru gadu.

Rezumējot, makroevolūcija un mikroevolūcija dažādos mērogos attēlo vienu un to pašu procesu, ko vada nejauša mutācija un dabiskā atlase. Lai gan var būt grūti sasaistīt izmaiņas, kas notiek mikroevolūcijas laikā (piemēram, zāļu rezistences veidošanās), ar makroevolūcijas izmaiņām (piemēram, jaunu sugu evolūciju), apsveriet, cik daudz laika nepieciešams katrai no tām. Mikroevolūciju var novērot dzīves laikā un tieši izmērīt. Mikroevolūcija notiek ar katru jauno paaudzi un pat daudzšūnu organismā (kā vēža gadījumā). Makroevolūcija prasa daudz ilgāku laiku, un tā ir jāskata no citas perspektīvas. Dzīve uz zemes ir piedzīvojusi mikrorevolūciju 3,8 miljardus gadu, un tas ir daudz laika, lai mikro notikumi sniegtu makro rezultātus.