היסטוריה פילוסופיה ואתיקה של המדע

האבולוציה של החיים היא תהליך הדרגתי שדורש זמן רב, ומדע הגיאולוגיה הראה שכדור-הארץ היה מאוד עתיק. במהלך המאה ה-19, עם התקדמות המדע, החלה להתפתח התפיסה שהחיים על כדור-הארץ לא התפתחوا באופן מיידי או פתאומי, אלא בהדרגה, לאורך תקופות זמן מאוד ארוכות. תהליך זה התאפשר רק בזכות הזמן הרב שהיה זמין, שהומחש על ידי גילוי של הגיל האדיר של כדור-הארץ.

בעיות הנוגעות לחוקי השונויות: הגורמים להן לא היו ידועים. הסבר: בעידן של דרווין (אמצע המאה ה-19), מנגנוני התורשה הבסיסיים לא היו מובנים. לא ידעו על גנים, DNA או מוטציות. לכן, אף שדרווין ראה בבירור שווריאציות (הבדלים בין פרטים באוכלוסייה) קיימות והן חיוניות לברירה הטבעית, הוא לא ידע מהם הגורמים שיוצרים את השונויות הללו מלכתחילה. האקראיות הנראית לעין שלהן סתרה את התפיסה הניוטונית של דטרמיניזם וחוקיות. הסבר: העולם המדעי של המאה ה-19 עדיין היה מושפע עמוקות מהפיזיקה של ניוטון, שהציגה יקום דטרמיניסטי ופועל לפי חוקים קבועים וניתנים לחיזוי. תופעות נתפסו כבעלות סיבה ותוצאה ברורות. אולם, השונויות בטבע, כפי שראה אותן דרווין, נראו אקראיות, בלתי צפויות, וללא כיוון מסוים. אקראיות זו הייתה מאתגרת עבור תפיסה דטרמיניסטית זו, שציפתה לראות חוקיות גם ברמת הפרט. דרווין ניסה להתגבר על בעיות אלו על ידי: המעטה בחשיבות המקריות: "דיברתי עד כה לעיתים כאילו הווריאציות... נבעו במקרה. זו, כמובן, אמירה שגויה לחלוטין, אך היא משמשת להודות בגלוי בבורותנו לגבי הגורם לכל וריאציה מסוימת." (מוצא המינים, פרק 5). הסבר: דרווין היה מודע לכך שהשימוש במונח "מקרה" או "אקראי" לגבי וריאציות עלול להתפרש לא נכון או להצביע על חוסר הבנה מוחלט. כאן הוא מבהיר שהוא משתמש במושג "מקרה" רק כהודאה בבורות באשר לסיבות הספציפיות המדויקות לכל וריאציה. הוא לא התכוון לומר שהווריאציות נוצרות ללא כל סיבה, אלא שהסיבות הספציפיות היו לא ידועות לו (ולמדע באותה תקופה). הוא רצה להדגיש שיש סיבות, גם אם אינן ידועות. אימוץ תורשה רכה ("למרקיאנית"). הסבר: "תורשה רכה" (Soft inheritance) היא מונח המתאר תפיסות תורשה לפיהן תכונות נרכשות במהלך חייו של פרט (כתוצאה משימוש, אי-שימוש או השפעה סביבתית) יכולות לעבור בתורשה לצאצאיו. זוהי תמצית תאוריית הלמרקיזם (על שם ז'אן-בטיסט לאמארק). אף שדרווין ידוע בעיקר בזכות הברירה הטבעית, הוא למעשה שילב בתיאוריה שלו גם אלמנטים של תורשה למרקיאנית. הוא האמין, למשל, ששינויים הנגרמים על ידי שימוש או חוסר שימוש באיברים (כמו התפתחות שרירים) יכולים לעבור בירושה. הוא עשה זאת כיוון שלא הייתה לו תאוריית תורשה חלופית טובה יותר (כגון גנטיקה מנדלית, שהתגלתה באותו זמן אך לא הייתה ידועה לו). הוא ראה בתורשה רכה דרך להסביר את הופעתן של שונויות חדשות והעברתן לדורות הבאים.

שינוי עדכני בתיאוריה האבולוציונית המבוסס על אבולוציה התפתחותית: ההבנה החדשה היא ששינויים בהתפתחות יכולים להוביל לחדשנות אבולוציונית – כלומר, שינויים בתהליכי ההתפתחות הם הגורמים להופעת תכונות חדשות ובכך גם להיווצרות מינים חדשים. לדוגמה, פיזור אבולוציוני של מין אחד למגוון מינים (שהוא תהליך שנקרא הקרנה אדפטיבית או adaptive radiation) לא תמיד נגרם על ידי הזדמנויות אקולוגיות בלבד, אלא יכול להיגרם גם על ידי הופעת תכונות מורפולוגיות חדשות (שינויים במבנה הגוף) שמספקות למינים חדשים יתרון אבולוציוני. בהתחלה, היה מקובל לחשוב שההקרנה האדפטיבית נגרמת בעיקר על ידי הזדמנויות אקולוגיות (כגון חללים פנויים או שינוי במקורות מזון), אבל כיום, יש הבנה חדשה שהתהליך עשוי להיות גם תוצאה של שינויים בתהליכי ההתפתחות של אורגניזמים, שמובילים לחדשנות אבולוציונית ומגוון תכונות חדשות.

ההבנה של ארווין (2015): ארווין מציע כי לא ניתן להניח באופן אוטומטי שתכונות חדשות יופיעו כל פעם שהזדמנויות אקולוגיות מתעוררות. הוא מציין שהיו תקופות בהן היו השהיות אבולוציוניות (macroevolutionary lags), כלומר, היו תקופות בהן עברו הרבה שנים בין הופעת תכונות חדשות ובין ההתפשטות האקולוגית והאבולוציונית של מינים חדשים. בנוסף, ההבנה החדשה של ארווין טוענת שחדשנות אבולוציונית חייבת להתרחש דרך אבולוציה התפתחותית שמבוססת על תהליכים פנימיים עצמאיים שאינם תלויים בהזדמנויות אקולוגיות. כלומר, התכונה החדשה עשויה להתפתח הרבה אחרי שההזדמנות האקולוגית נגמרה. הסבר נוסף: אחד המנגנונים האפשריים לכך הוא רשתות גנטיות היררכיות שמחוברות באופן חזק ועמיד, ולכן קשה לשנותן. רשתות גנטיות אלו עשויות לשלוט במבנים התפתחותיים ומולקולריים שונים.