生物学的進化：理論、プロセス、証明、例 - 生物学 - 2025

生物進化は世代の過程で生物のグループの性質の変化です。同じ種の生物のグループは「生物集団」として知られています。

本質的に、現代のネオダーウィンの進化論は、進化は生命体の段階的な変化からなると述べています。それは、おそらく-約35億年前に自己複製する能力を持つ分子から始まりました。

ソース：chensiyuan

時間の経過とともに、系統の分岐が発生し、新しい多様な種が出現しました。この進化的変化のメカニズムは、自然淘汰と遺伝子ドリフトです。

進化生物学は、生物多様性の起源とそれがどのように維持されているかを理解しようとしています。これは生物学の中心的な科学であるため、生物科学のさまざまな分野を統合する統一思想と一般的に見なされています。

進化生物学のこの統一された特性は、テオドシウス・ドブジャンスキーの有名なフレーズで特徴付けられました：「進化の光を除いて、生物学では何も意味がありません」。

今日、進化生物学は科学のすべての進歩を享受しており、多数の分子特性と強力な統計分析を使用して系統の再構築を可能にしています。

進化のプロセスは何ですか？

進化はラテン語のルーヴ・エボリューターに由来する用語であり、隠された可能性を明らかにする、または明らかにすることを意味します。今日、進化という言葉は単に変化を呼び起こします。オブジェクトや人の変化を参照することは、おそらく私たちの日常の辞書の一部です。

しかし、生物学的進化とは、世代の経過による生物群の変化を指します。この進化の一般的な定義はFutuyma（2005）で使用されています。個体としての生物は進化しないが、生物のグループは進化することに注意することが重要です。

生物学では、時間と空間に共存する同じ種の個体の集合を集団と呼びます。人口の変化が進化的であると見なされるためには、遺伝物質を介して世代から世代へと受け渡されなければなりません。

進化の科学理論

太古の昔から、人間は生命の起源と有機的な存在が存在する莫大な多様性の存在について本質的な好奇心を感じてきました。

イギリスの博物学者チャールズダーウィン（1809-1882）がこの科学の発展に大きな影響を与えたので、彼の貢献の前後に提案された理論を検討します。

ダーウィンの前：創造論と種の不変性

ダーウィン以前は、自然主義者やその他の科学者は、種の起源について創造論者が考えていました。

本質主義のビジョンが扱われ、各種には不変のエッセンスがあり、グループで観察された変動は存在の不完全性によるものでした。この概念はプラトンとアリストテレスの時代に扱われました。

その後、クリスチャンは聖書の箇所を文字通り解釈し始め、有機的な存在が超自然の存在によって単一の出来事で作成されたことを理解しました。彼らは神の完全性の下で作成されたので、この概念は時間の経過とともに種の変化を許しませんでした。

18世紀の博物学者の目標は、神が作成した神の計画を記録することでした。たとえば、リンネはこの考え方に従って現在の分類法の基礎を築きました。

後でこの見解はさまざまな思想家によって挑戦されました。当時最も重要なダーウィン以前の理論は、ジャンバプティストラマルクによって策定されました。彼にとって、各種は自然発生によって個別に生まれ、時間とともに「進歩」または改善することができました。

ラマルクによって確立された最も関連のある原則の1つは、獲得したキャラクターの継承でした。この博物学者は、私たちが生涯を通じて獲得するさまざまな特性が子孫に受け継がれる可能性があると信じていました。

たとえば、ラマルキアの見解では、すべての筋肉グループで一生懸命働くボディービルダーは、筋肉が発達した子供を産まなければなりませんでした。同じ原則が臓器の廃止にも当てはまるでしょう。

ダーウィンとウォレスの進化生物学への貢献：自然淘汰

チャールズダーウィンの名前は、彼の専門に関係なく、ほとんどの生物学のテキストに表示されます。ダーウィンは、生物学、そして科学全般に信じられないほど革命を起こしました。たとえば、ニュートンの貢献に匹敵します。

ダーウィンは青年期に、聖書の教えに忠実な考えを保ちました。しかし、宗教的な考えを伴って、ダーウィンは自然科学への関心を表明しました、それは彼がその瞬間の最も素晴らしい科学的な心に身を包んだ理由です。

ビーグルの旅

ダーウィンの人生は、幼い頃に南米のさまざまな地域を探検するイギリスの船であるHMSビーグルに乗って旅を始めたときに変わりました。数年の旅の後、ダーウィンは南アメリカの動植物の多様性を観察し、収集しました。

彼の最適な財政状況のおかげで、ダーウィンは自分の人生を生物科学の仕事に専念することができました。広範囲にわたる瞑想と経済学に関する講義の後、ダーウィンは自然淘汰の理論を生み出しました。

自然選択はシンプルで強力なアイデアであり、重要な進化のメカニズムです-後で見るように、唯一のメカニズムではありません。

このアイデアは、ダーウィンだけが導き出したものではありません。アルフレッドウォレスという名前の若い博物学者が独自に非常に類似したアイデアを思いつきました。ウォレスはダーウィンと通信し、両者は自然選択による進化論を提示しました。

種の起源

その後、ダーウィンは彼の傑作である「種の起源」を発表します。これは彼の理論を詳細かつ確固たる証拠とともに展開します。この本には、ダーウィンが生涯にわたって取り組んだ6つの版があります。

自然淘汰の理論は、個人の母集団にいくつかの有用で継承可能な変動がある場合、特性の所有者間に異なる再現があると主張しています。これらは、より多くの子孫を生成する傾向があり、したがって、集団における形質の頻度が増加します。

さらに、ダーウィンは共通の祖先も提案しました。すべての種は進化の時代に共通の祖先から分岐しました。このように、すべての有機的な存在は、偉大な生命の木で表現することができます。

ダーウィンの後：ネオダーウィニズムと統合

「The Origin」の発表直後、当時の最も重要な科学者の間で大きな論争が起こりました。しかし、年月が経つにつれて、理論は徐々に受け入れられました。

ダーウィンの考えを決して受け入れない生物学者がいたので、彼らは彼ら自身の進化論を生み出しました、今日ほとんど完全に信用されていません。これの例は、とりわけネオラマシズム、オルソジェネシス、および突然変異主義です。

30年代から40年代の間に、進化論的統合の出現により、すべての反ダーウィン理論は破棄されました。これは、とりわけフィッシャー、ハルデン、マイヤー、ライトなどの一連の遺伝学者と古生物学者の貢献によるダーウィンのアイデアの統合から構成されていました。

ダーウィンが研究中に経験しなければならない困難の1つは遺伝の粒子としての遺伝子の無知だったので、合成は何とか進化論を正しい遺伝原理と統合しました。

進化の証拠：単なる理論？

今日、生物学的進化は、強力で豊富な証拠に裏付けられた事実です。生物学者はプロセスの真実性を疑うことはありませんが、日常生活では、私たちは進化論は「単なる理論」であると聞いています。

この誤解は、「理論」という用語が科学と日常生活で異なる意味を持つという事実に起因しています。ほとんどの人にとって、理論は事実の不確実な予測であり、基礎が弱いという特徴があります。科学者にとって、理論は一貫した適切に構造化されたアイデアの集まりです。

このアイデアの順序に従って、進化は事実であると結論づけることができ、自然選択の理論など、それを説明するメカニズムがあります。進化の過程の最も顕著な証拠は次のとおりです。

ホモロジー

上記の特性が共通の祖先から直接継承された場合、2つのプロセスまたは構造は相同です。進化生物学では、ホモロジーは基本的なポイントです。ホモロジーは、グループ間の祖先と子孫の関係を再構築できる唯一の特性だからです。

形態学的ホモロジー

ホモロジーの非常に有名な例は、テトラポッドの手足の骨です。人間、クジラ、コウモリの3つの動物が移動のモードが異なり、相同性が進化過程の確固たる証拠である理由を理解してみましょう。

これらの3つのグループは、共通の祖先から継承したため、前肢の基本的な構造計画を共有しています。つまり、祖先のテトラポッドには上腕骨があり、その後に橈骨と尺骨があり、最後に一連の指骨がありました。

このような異なるライフスタイルを持つ3匹の動物が同じ四肢の骨の計画を共有する必要があるという機能上の理由はありません。

生命が設計された場合、同じ計画で水生生物、飛行生物、および陸生生物を構築する理由はありません。技術者はいません-どんなに経験が浅くても-飛行生物と水泳生物を同じ方法で作成します。

これを説明する最も論理的な方法は、共通の祖先によるものです。3人はすべて、この構造計画を祖先から継承し、翼、フィン、腕など、今日見られる適応的な変更を受けました。

分子ホモロジー

ホモロジーは生物の解剖学的特徴に限定されません。それらは分子レベルでも証明できます。生物の遺伝情報はDNAに保存され、トリプレットの形で翻訳されます。3つのヌクレオチドが1つのアミノ酸に対応します。

非常に具体的な例外はありますが、事実上すべての有機体がこの言語を共有しているため、普遍的な分子相同性はこの遺伝暗号の読み取りです。

化石の記録

ダーウィンが自然選択の彼の理論を提案するとき、彼はそれが不完全であるためにすべての漸進的な移行形式が化石の記録に存在しないと主張します。対照的に、ダーウィンの考えに反対する人々は、記録の不連続性を理論に反する証拠と見なしています。

有機物の存在の化石化プロセスは、標本が良好な状態で発見された確率と相まって、ありそうもない出来事であることを覚えておく必要があります。これらの理由により、今まで生きてきたすべての形態の1％未満が化石記録に含まれています。

それにもかかわらず、「過去への窓」として機能する非常によく保存された化石が発見されました。最も有名なものの1つは始祖鳥です。この化石では、爬虫類と鳥の中間的な特徴が際立っています。同様に、私たちは人間の進化を再構築することを可能にしたいくつかのヒト科の化石を持っています。

区切られた平衡の理論など、レジスターの不連続性を説明するために、いくつかの代替理論が提案されています。

生物地理学

進化は知識の多くの枝からの証拠によってサポートされていますが、進化プロセスの真実性をダーウィンに確信させたのは生物地理学でした。

惑星地球上の生物の分布は均一ではなく、このパターンの多くの側面は進化論によって説明でき、特別な創造仮説によって説明することはできません。

海洋島の動物群（本土と接触したことがない孤立した要素）を調べると、種の構成が非常に独特であることがわかります。たとえば、これはバミューダ諸島と呼ばれる北大西洋にある島で見られます。

この地域に生息する脊椎動物（非海洋）は非常に少なく、主に鳥、渡り鳥コウモリ、トカゲなどです。これらの種のいくつかは、北米の動物群との重要な関係を示しています。他の人たちは、その島の固有種であり、他のどの地域にも見られません。

この地域は、飛ぶことができ、遠くに分散できる動物がコロニーを形成しているため、この分布パターンは進化過程と互換性があります。

実際の進化：進化の例

進化生物学における別の誤解は、それが非常に遅いプロセスに関連しているということです。

強力な顎や優れた視力を持つ目のような複雑な適応を得るためには確かに数百万年待つ必要がありますが、比較的短時間で私たち自身の目で観察できる特定の進化過程があります。

次に、行動の進化の例として、Biston betularia mothのケースを分析します。後で、抗生物質と農薬に対する耐性について話します。これは、短期間に観察できる進化のもう1つの例です。

インダストリアルメラニズムと

進化生物学の最も顕著な例の1つは、産業的メラニズムです。この現象は産業革命中に記録され、Biston betularia mothの色の変化とその生息地の汚染との関係を確立することができました。

蛾には2つの形態があります。1つは明るい色、もう1つは暗い色です。汚染の前は、優勢な亜種は軽い蛾でした。おそらくそれはカバノキの木の薄い樹皮に止まり、潜在的な捕食者である鳥に気付かれなかったからです。

産業革命の到来とともに、汚染はかなりのレベルまで増加した。木の樹皮はますます濃い色を帯び始め、これは蛾の明変種と暗変種の頻度に変化をもたらしました。

暗色の蛾は、黒ずんだ樹皮に隠れやすくなるため、しばらくの間優勢な亜種でした。

その後、環境汚染の削減に役立つ環境浄化プログラムが実施されました。これらのプログラムの効率のおかげで、木々は本来の特徴的な色を取り戻し始めました。

推測できるように、蛾の頻度は再び変化し、明確な変異が優勢な変異でした。したがって、進化のプロセスは50年の期間で文書化されました。

進化のメカニズム

生物学的進化は、2つのステップを含むプロセスです。自然発生的な選択または遺伝的ドリフトのいずれかによる、変動の生成と、その後の変動の差次的複製です。このため、自然選択と進化という用語を同じ意味で使用しないでください。

集団遺伝学の観点から見ると、進化とは集団内での対立遺伝子頻度の経時変化です。したがって、対立遺伝子頻度を変化させる力は、選択、ドリフト、突然変異、および移動です。

自然な選択

先に述べたように、生物学へのダーウィンの最大の貢献は自然選択の理論を提案することでした。これはメディアによって強く誤解され、誤って伝えられており、「適者生存」などの誤ったフレーズに関連付けられています。

自然淘汰が発生する条件

自然淘汰は単純なアイデアであり、すばらしい結果をもたらします。システムが次の特性を満たしている場合、自然選択によってシステムは（必然的に）進化します。

進化生物学アプリケーション

進化生物学には、医学、農業、保全生物学、その他の分野の両方で、多くの用途があります。

薬

進化論は医学の分野で不可欠な科学です。たとえば、感染症の治療のための抗生物質の無差別使用の結果を予測することができます。

抗生物質を不必要に適用したり、治療を完了しなかった場合は、耐性のない変異体を排除しますが、耐性のある人は細菌集団での頻度を増やします。

現在、ほとんどの抗生物質に対する細菌耐性の問題は、世界的な関心と関心の対象となっています。抗生物質の使用についての意識を高めることは、この合併症を軽減する1つの方法です。

たとえば、細菌Staphylococcus aureusは手術室でよく見られ、手術中に患者に感染を引き起こします。

今日、細菌はペニシリン、アンピシリン、および関連する薬物などの多くの抗生物質に完全に耐性があります。それを打ち消すために新しい抗生物質が生成されましたが、薬はますます効率が低下しています。

抵抗の危機は進化の最も劇的な例の1つであり、私たち自身の目で観察できるため、進化のプロセスの証拠としても機能します。

農業と畜産

同じ進化の原理は、重要な経済的重要性を持つ作物において、害虫を排除するための農薬の使用に外挿することができます。同じタイプの農薬を長期間使用する場合、耐性変異株の増加を支持します。

同様に、農家は、（牛乳、肉などの）生産を最大化する「最高の」動物を手に入れようとしています。これらの牧場主は、実用的に最も役立つと思う個人を選択します。世代が進むにつれて、個人はますます人間が望むものに似ています。

人間の人工選択のこのプロセスは、生殖の成功の違いという点で自然選択に似ています。自然には選択エンティティがないという大きな違いがあります。

保全生物学

保全の問題については、「ボトルネック」などの現象や近交による適応度の低下を理解することで、それらを回避し、適応度を高めて人口を「健康」に保つ保全計画を作成できます。

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