EWOLUCJA - proces stopniowych zmian, dzięki któremu ze wspólnego przodka powstały wszystkie żyjące dziś na kuli ziemskiej organizmy.
SKAMIENIAŁOŚCI - kopalne szczątki organizmów z minionych epok geologicznych oraz ślady ich działalności zachowane w skałach.
RELIKTY - gatunek należący do grupy organizmów wymarłych lub niewystępujących już na danym terenie.
Bezpośrednich dowodów potwierdzających ewolucję dostarczają badania paleontologiczne, np. szczątki roślin i zwierząt w skałach osadowych dowodzące o zmienności form żywych, ich historii i przebiegu ważniejszych procesów ewolucyjnych. Pośrednie dowody ewolucji to pozostałe dane, które dowodzą, że ewolucja naprawdę zachodzi oraz formułować hipotezy na temat jej przebiegu, tempa i mechanizmów.
Dowody ewolucji z zakresu paleontologii
Skały osadowe tworzące skorupę ziemską mają budowę warstwową. Kolejność warstw w takich skałach odzwierciedla kolejność ich powstawania, co pozwoliło na określenie względnego wieku poszczególnych pokładów skał i skamieniałych szczątków w nich.
Możliwość określenia wieku poszczególnych warstw skalnych odbywa się za pomocą, tzw. METOD IZOTOPOWYCH, opierających się na analizie względnej zawartości w skałach osadowych niektórych radioaktywnych izotopów i produktów ich rozpadu. Znając okresy połowicznego rozpadu danego izotopu oraz jego ilościową proporcję do produktów rozpadu, można obliczyć bezwzględny wiek badanej skały. Wykorzystywane w radiometrii izotopy (uran-238, uran-235, rubid-87, potas-40, węgiel-14) charakteryzują się różnymi okresami połowicznego rozpadu, co umożliwia ich dobór w każdym analizowanym przypadku. Największa dokładnością cechuje się metoda radiowęglowa, bo czas połowicznego rozpadu węgla jest krótki (5730 lat), ale nie wykorzystuje się dla materiałów starszych niż 70 000 - 100 000 lat. Stosowane dziś metody datowania radioizotopowego są obarczone niewielkim błędem (ok. 1%). Wszystko to powoduje, że można określić wiek zachowanych w danej skale szczątków organicznych, tzw. skamieniałości.
Utrwalona w skałach historia organizmów wskazuje na ciągły rozwój życia na Ziemi. Dane paleontologiczne wskazują, że formy żywe stawały się z czasem coraz bardziej skomplikowane. Do rzadkości należą gatunki, relikty grup dawno wymarłych, które przetrwały do dziś prawie w niezmienionej formie, czyli tzw. żywe skamieniałości. Spośród roślin należą do nich m.in. skrzypłocze i łodziki, a spośród roślin: miłorząb dwuklapowy.
W badaniach paleontologicznych szczególną rolę odgrywają:
- SAMIENIAŁOŚCI PRZEWODNIE to szczątki organizmów szeroko rozprzestrzenionych na Ziemi w ściśle określonym, stosunkowo krótkim okresie geologicznym. Mogą służyć do łatwego określenia wieku warstw skalnych. Zalicza się do nich m.in. różne gatunki amonitów i trylobitów.
- FORMY PRZEJŚCIOWE to organizmy o cechach pośrednich pomiędzy dwiema grupami systematycznymi (np. miedzy płazami a gadami). Takie skamieniałości mają szczególna wartość, bo mogą stanowić bezpośredni dowód na ciągłość procesów różnicowania się organizmów na Ziemi, czyli że jedna grupa organizmów wywodzi się od innych, wcześniej powstałych. Najbardziej znane formy przejściowe na świecie to ichtiostega (mająca cechy ryby i płaza) i archeopteryks, zwany też praptakiem (łączy cechy gada i ptaka).
Najczęściej zachowują się w pokładach geologicznych jedynie twarde szczątki organizmów, tj. drewno roślin czy elementy szkieletu zwierząt, wtórnie wypełnione różnymi minerałami (najczęściej krzemionką lub węglanem wapnia). Długotrwały proces zastępowania w nich pierwotnych składników organicznych składnikami nieorganicznymi to FOSYLIZACJA. Poza kopalnymi szczątkami w skałach są odnajdywane dość często odciski organizmów lub ich części oraz ślady ich aktywności życiowej. Szczególna wartość mają takie znaleziska, które zawierają także dobrze zachowane części miękkie. Jest to możliwe tylko w wyjątkowych przypadkach, np. gdy szczątki zachowują się w formie, tzw. inkluzji, czyli wtrętów w materiale, w którym rozkład ciała jest niemożliwy lub bardzo ograniczony: w lodzie (np. obraz mamuta zachowany w wiecznej zmarzlinie na Syberii), w glebie przesyconej ropą naftową czy w bursztynie.
Podstawową cechą znalezisk kopalnych jest ich fragmentaryczność. Niekompletnością charakteryzuje się też całość zapisu kopalnego.
Dowody pośrednie ewolucji z zakresu anatomii, embriologii i innych dziedzin
Ważną rolę w anatomii porównawczej pełnią szczegółowe badania planu budowy określonych narządów (np. kończyn czy oczu). Narządy mające podobny plan budowy i powstające na podobnej drodze podczas rozwoju zarodkowego są nazywane narządami homologicznymi. Są nimi np. kończyny wszystkich kręgowców (płazów, gadów, ptaków i ssaków). Sugeruje to, że organizmy te pochodzą od wspólnego przodka, po którym odziedziczyły taki plan budowy kończyn, ale w trakcie ewolucji uległy modyfikacjom.
W trakcie ewolucji może dochodzić nie tylko do różnych modyfikacji narządów, ale i do całkowitej redukcji niektórych struktur. Nastąpiło to stopniowo, a świadczy o tym występowanie u niektórych organizmów tzw. narządów szczątkowych, będących niefunkcjonalnymi i silnie zredukowanymi pozostałościami organów obecnych u ich przodków. Obserwowana redukcja ma charakter przystosowawczy - w związku ze zmianą środowiska lub trybu życia w przeszłości dany organ stawał się zbędny i ulegał redukcji. Do organów szczątkowych można zaliczyć m.in. szczątkowe skrzydła u niektórych ptaków nielotnych czy też wyrostek robaczkowy i kość organowa u człowieka.
Różne grupy organizmów żyjących w zbliżonych warunkach wykształcają organy o podobnej funkcji, a nawet wyglądzie, których rozwój w zarodku i budowa anatomiczna są jednak odmienne. Takie narządy noszą nazwę narządów analogicznych. Np. oczy głowonogów i kręgowców czy skrzydła owadów i ptaków. Wszystkie te struktury pełnią tę samą funkcję, ale różnią się budową. Wykształciły się one zupełnie niezależnie w różnych, niespokrewnionych blisko ze sobą liniach rozwojowych, ale procesy prowadzące do ich powstawania dały zbliżony efekt końcowy. Podobieństwo tego rodzaju to konweregencja, spotykana często u organizmów podlegających podobnym naciskom selekcyjnym.
Ważnych dowodów potwierdzających ewolucje dostarczają badania embriologiczne, a więc badania nad rozwojem zarodkowym organizmów. Wykazują one, że im bliżej są spokrewnione ze sobą ewolucyjne organizmy, tym bardziej są spokrewnione ze sobą ewolucyjne organizmy, tym bardziej podobny jest ich rozwój zarodkowy.
Badania embriologiczne wynoszą także wiele informacji na temat ewolucji świata roślin:
1. Wykazują, że spokrewnione ze sobą grupy roślin mają podobny przebieg przemiany pokoleń i rozwój ontogenetyczny.
2. Wykazują na istnienie odrębnych linii rozwojowych, różniących się między innymi szczegółami rozwoju zarodkowego.
