Mikroevolucija i makroevolucija
Mikroevolucija se odnosi na evoluciju populacija unutar iste vrste. Iako se čini prilično uskim, pojam 'mikroevolucija' zapravo obuhvaća različite teme. Mikroevolucija je od osobitog interesa za ljude, jer može pružiti uvid u bilo kakve razlike između ljudske populacije, jesu li te razlike u osjetljivosti bolesti, visini, plodnosti ili nekom drugom faktoru. Znanstvenici su proučavali razlike između populacija ljudi kako bi stekli uvid u uzroke bolesti. Istraživanje mikroevolucije također nam pomaže da shvatimo kako patogeni stječu rezistenciju na antibiotike. Do sada opisane vrste mikroevolucije odnose se na evoluciju populacija koje se sastoje od pojedinačnih organizama unutar iste vrste. Unutar višestaničnih organizama, mikroevolucija se također javlja u populaciji naših stanica. Liječnici i znanstvenici proučavaju ovu vrstu mikroevolucije kako bi razumjeli jednu od najčešćih ljudskih bolesti: rak. Razvoj i progresija raka zahtijevaju mnoge mutacije u većini slučajeva, a ispitivanje stanica u tumoru može pružiti uvid u koji mutacija se dogodila prvi i koje su se mutacije dogodile kasnije. Ova vrsta istraživanja može odrediti mutacije koje dovode do metastaza raka (sposobnost širenja u druga tkiva) uspoređivanjem mutacija u stanicama koje su putovale u druge tkivo s stanicama, zapeli u tumor.
S druge strane, makroevolucija se odnosi na evoluciju viših svojti, tj. Na evoluciju koja se događa na razini višoj od jedne vrste. Kada se razmišlja o makroevoluciji, zamisao je filogenetskog stabla ili stabla života. Tema makroevolucije obuhvaća podrijetlo vrste, divergencija vrsta i sličnosti / razlike među vrstama. Proučavanje makroevolucije može se upotrijebiti za određivanje što čini određene biljne vrste toksične dok su druge jestive ili zašto su neke životinje imune na bolesti, dok su druge osjetljive. Od ispitivanja izumrlih Homo vrsta da bismo bolje razumjeli naše pretke kako bismo usporedili kako različiti tipovi patogena izbjegavaju imuni sustav, tema makroevolucije pokriva mnogo terena.
Unatoč tim razlikama, i mikroevolucija i makroevolucija uključuju ista načela i pojavljuju se istim mehanizmom. I mikroevolucija i makroevolucija nastaju kao posljedica mutacije. Genomska DNA stalno je izložena niskoj stopi mutacije. To je istina da li se stanica DNA pohranjuje u jezgri ili ako se aktivno replicira. Mutacije su promjene u nukleotidnoj sekvenci koje su prouzročene slučajnim oštećenjem ili pogreškama tijekom replikacije ili popravka. Dodatno, i makro i mikroevolucija uključuju migraciju, ili kretanje pojedinaca između populacije, kao i genetsko pomicanje ili slučajne promjene učestalosti određenih osobina ili mutacija unutar populacije. Konačno, i mikroevolucija i makroevolucija su proizvodi prirodne selekcije. Prirodna selekcija je širenje ili nestanak osobine u populaciji tijekom vremena (kroz povećani ili smanjeni opstanak ili reprodukciju) što dovodi do promjene učestalosti genotipova u populaciji.
Da bismo bolje razumjeli prirodni odabir, razmotrimo ga u kontekstu mutacije gena. Mutacija genomske DNA može proizvesti jedan od tri ishoda. Prvo, mutacija može biti neutralna, što znači da nikakva stvarna promjena u stanici ili organizmu ne dolazi kao posljedica mutacije. Ova vrsta mutacije može se održavati ili se može izgubiti s vremenom (zbog genetskog pomaka). Druga vrsta mutacije mogla bi proizvesti povoljan ishod, stvarajući učinkovitiji protein ili pružajući neku drugu prednost stanici ili organizmu. Treća vrsta mutacije je štetna ili nepovoljna mutacija. Ova vrsta mutacije obično je izgubljena, jer stanice ili organizmi koji nose ovu mutaciju mogu imati smanjene stope preživljavanja ili reprodukcije.
Različita područja genoma podliježu različitim stopama mutacije. Na primjer, područja koja ne sadrže gene niti sekvence koje utječu na gene imaju stope mutacije koje su jednake učestalosti slučajnih pogrešaka. S druge strane, kritički će gen imati vrlo nisku stopu mutacije, jer će gotovo svaka mutacija u kritičnom ganu biti štetna. Ovi geni nazivaju se "visoko očuvanim". Sekvence visoko očuvanih gena, poput ribosomnih proteina, mogu se koristiti za usporedbu i hipoteze o makroevoluciji distantno povezanih organizama (kao što su bakterije i životinje).
Drugi geni su se nedavno razvili i mogu biti jedinstveni za određenu skupinu organizama. Analiziranje sličnosti slijeda u tim genima može dati informacije o usko povezanim vrstama (makroevolucija) i može se čak upotrijebiti za usporedbu razlika među populacijama ili pojedincima iste vrste (mikroevolucija). Na primjer, virus influence se brzo razvija kako bi se izbjegao prepoznavanje imunološkog sustava. U slučaju gripe bilo bi povoljnija promjena (mutacija) u hemaglutininskom proteinu na virusnoj površini koja pomaže virusu izbjegavanja imunološkog sustava. Ispitivanje mikroevolucije influence koju uzrokuju genomske mutacije u proteinima kaputa svake godine upozorava na proizvodnju novih cjepiva protiv gripe.
Ukratko, makroevolucija i mikroevolucija predstavljaju isti proces, potaknut slučajnom mutacijom i prirodnom selekcijom, u različitim mjerilima. Iako može biti teško povezati promjene koje se javljaju tijekom mikroevolucije (kao što je razvoj otpornosti na lijekove) makroevolucionarnim promjenama (poput evolucije novih vrsta), razmislite o količini vremena koja je potrebna za svaku od njih. Mikroevolucija se može promatrati u životu i može se izravno mjeriti. Mikroevolucija se javlja kod svake nove generacije, pa čak i unutar višestaničnog organizma (kao kod raka). Makroevolucija traje puno dulje i mora se promatrati iz drugačije perspektive. Život na Zemlji prolazi kroz mikroevoluciju za 3,8 milijardi godina, a to je puno vremena za mikro događanja kako bi se proizveli makro rezultati.
