MOLEKULARNE PODSTAWY EWOLUCJI 1

Co to jest „teoria naukowa”?

Co to jest „teoria ewolucji”?

Nauka ma swoje prawa. Nie ka

da teoria mo

e by

opatrzona przymio-

tnikiem „naukowa”. Z drugiej strony Nauka nie zajmuje si

(nie powinna

zajmowa

!) tymi dziedzinami

ycia, gdzie z przyczyn metodycznych

nie jest mo

liwe przeprowadzenie naukowego do

wiadczenia.

Teoria naukowa (def.) – zespół praw naukowych, definicji, twierdze

i hipotez,

dotycz

cych danej dziedziny zjawisk, tworz

rzeczowo powi

zan

oraz

logicznie uporz

dkowan

i spójn

cało

ść

. Zadaniem teorii naukowej w naukach

logicznie uporz

dkowan

i spójn

cało

ść

. Zadaniem teorii naukowej w naukach

empirycznych jest nie tylko wyja

nianie faktów, lecz tak

e ich przewidywanie.

Ewolucja (def.) – powolny, nieodwracalny i kierunkowy proces rozwoju
organizmów, którego efektem jest coraz wi

ksza ró

norodno

ść

, zło

ono

ść

organizacja

wiata

ywego i

któremu podlegaj

całe populacje, a nie

pojedyncze osobniki

Teoria ewolucji jest teori

naukow

gdy

sformułowano definicje, prawa,

twierdzenia i hipotezy, tworz

ce spójn

cało

ść

, które znajduj

potwierdzenie w

dotychczas zebranych faktach do

wiadczalnych i pozwalaj

przewidywa

dalszy przebieg zjawiska. Teoria mi

dzy innymi sprawdza si

na bie

Ŝą

co w

liwej do zaobserwowania skali 100 lat - mikroewulucja.

Dlaczego teoria ewolucji budzi niekiedy

kontrowersje?

Teoria ewolucji odrzucana jest najcz

ęś

ciej z powodów

religijnych.

Nie da si

pogodzi

z teori

ewolucji tekstów

religijnych wielu religii (np. Biblii lub Koranu) je

eli

interpretuje si

te teksty dosłownie. (Nie da si

ich równie

wtedy pogodzi

z wieloma innymi teoriami naukowymi).

Do takich ugrupowa

religijnych nale

Ŝą

wyznawcy np.

konserwatywnych odłamów Islamu, konserwatywnych
ugrupowa

chrze

cija

skich np. Jehowici i Kreacjoni

ci w

USA. Taka postawa religijna nie akceptuje odr

bno

ci nauki

i jej narz

dzi poznania

wiata, a za jedyne

ródło wiedzy o

yciu uwa

a pisma apostołów, proroków i duchownych.

Postawa Ko

cioła Katolickiego wobec teorii ewolucji

i nauki

W Ko

ciele Katolickim współczesna interpretacja tekstu o stworzeniu odnosi

do niego jako do tekstu w sposób literacki opisuj

cego

prawd

o tym,

Bóg stworzył

wiat i człowieka

, a

nie przekaz na temat sposobu jak to zrobił

ciół akceptuje obecnie pogl

e mógł to zrobi

„za pomoc

” lub „przy

współudziale” procesu ewolucji.

Ewolucjonizm nie dotyczy nauki o duszy

ludzkiej, do której odnosz

teksty i dogmaty religijne.

Nie zawsze tak było – w XIX wieku i na pocz

tku XX wieku Ko

ciół Katolicki

zwalczał teori

ewolucji i widział w niej zagro

enie dla religijnego

ycia.

zwalczał teori

ewolucji i widział w niej zagro

enie dla religijnego

ycia.

Starsi duchowni i ludzie starszego pokolenia wci

ąŜ

mog

prezentowa

pogl

dy z tamtego okresu i mo

ecie si

spotka

z takimi postawami w

ród

rodzin dzieci, które b

dziecie uczy

cej informacji na stronie Ko

cioła Katolickiego w Polsce:

http://www.wiara.pl/
http://zapytaj.wiara.pl/

ciół Prawosławny nie zajmuje oficjalnego stanowiska wobec teorii

ewolucji, ko

cioły protestanckie bardzo rozmaicie, mo

na spotka

zarówno

całkowit

akceptacj

, stanowiska neutralne i skrajnie konserwatywne.

Jak biolog poznaje

wiat?

Jak poznaje

wiat osoba wierz

ca?

Pozorna sprzeczno

ść

pomi

dzy nauk

a religi

wynika cz

sto z braku

wła

ciwego zrozumienia granic poznania empirycznego i duchowego.

Trwaj

cy od XIX wieku spór: Czy jest sprzeczno

ść

pomi

dzy nauk

ewolucji, a religi

jest bezprzedmiotowy: nauka i religia w inny sposób

poznaj

wiat. Nauka przez do

wiadczenie, religia przez objawienie.

Biologia posługuje si

eksperymentem

w poznawaniu

wiata. Wszystko co

nie jest potwierdzone do

wiadczeniem, mo

e by

jedynie hipotez

o ró

nym

poziomie prawdopodobie

stwa. Niejedna hipoteza ju

upadła.

Religia poznaje

wiat przez

objawienie

, które odnosi si

do spraw

Religia poznaje

wiat przez

objawienie

, które odnosi si

do spraw

duchowych.

Czy mo

na wykona

naukowy eksperyment na „istnienie Boga”?

Nie mo

na naukowo udowodni

istnienia Boga (duchowo

ci, istnienia

wiata niematerialnego), ale z tych samych przyczyn nie mo

na tak

naukowo udowodni

e go nie ma.

Zagadnienie istnienia Boga pozostaje w sferze wiary, a nie wiedzy. Mo

„pewnym” istnienia Boga pod wpływem gł

bokiego prze

ycia religijnego,

a nie eksperymentu. Ludzie, którzy s

„pewni”,

e Bóg nie istnieje te

gruncie rzeczy „wierz

” – wierz

e Boga nie ma. Nauka nie pomo

e nam

rozstrzygn

ąć

tej wa

nej kwestii egzystencjalnej.

adna teoria nie wyja

nia, dlaczego w ogóle

ewolucja si

dzieje, a cz

steczki tworz

organizmy

ywe wbrew fizycznym prawom

entropii (rozpraszania) energii.

ycie jest

tajemnic

Teorie ewolucyjne nie daj

odpowiedzi na

adne z

Na jakie pytania nie odpowie teoria ewolucji?

Teorie ewolucyjne nie daj

odpowiedzi na

adne z

egzystencjalnych pyta

nurtuj

cych człowieka, takich

jak:

Kim jeste

my? Jaki jest sens naszego

ycia?

Nie wierzcie biologom, którzy twierdz

e ju

wszystko wiedz

yciu. Czym wi

cej wiemy,

tym wi

cej pojawia si

pyta

Hipoteza

dotycz

ca powstania wszech

wiata, jak

emy postawi

w oparciu o obecn

wiedz

Wszech

wiat powstał przez wybuch skoncentrowanej energii

(jedna z uznawanych teorii) – teoria nazywana „teori

rozszerzaj

cego si

wszech

wiata”. Inne teorie mówi

o tym,

wiat „pulsuje”, rozszerza si

by potem si

zapa

ść

, by

takie cykle powtarzaj

wiele razy. Astronomowie zgromadzili

ść

o dowodów na to,

e w tej chwili wszech

wiat si

rozszerza.

Hipotezy dotycz

ce powstania

ycia, jakie

emy postawi

w oparciu o obecn

wiedz

Wszystkie liczby s

hipotetyczne, najbardziej prawdopodobne w

wietle

aktualnej wiedzy:

Ziemia uformowała si

około 5 mld lat temu.

Pierwsze komórki ok. 3 mld lat temu
Pierwsze Procaryota ok. 2 mld lat temu
Eksplozja

ycia na Ziemi trwa mniej ni

1 mld lat

Człowiek ok. 1,5 miliona lat

5 mld

4 mld

3 mld

2 mld

1 mld

Era organizacji molekuł

Era Procaryota

Pierwsze Eucaryota

Eksplozja

ycia

U pocz

tków powstania

ycia jest wiele znaków

zapytania. Brak kopalin, tylko hipotezy, niektóre

poparte eksperymentami.

1938 Oparin – bulion pierwotny, koacerwaty
1953 Miller – metan, amoniak, wodór, woda i
wyładowania elektryczne daj

zwi

zki organiczne.

ycie wymaga powstania polimerów,

tymczasem

rodowisko wodne sprzyja

depolimeryzacji. By

e rol

odegrały

granice faz, powierzchnie niektórych
minerałów…

Organizm

ywy (def.):

(a)

ma własny metabolizm – potrafi pozyska

energi

i materi

otoczenia i przetworzy

na swoje potrzeby.

(b)

potrafi si

powieli

– pomna

a „

ycie”

(c)

Populacja organizmów

ywych podlega mechanizmom

ewolucji – ma zdolno

ść

reagowania na

rodowisko

zewn

trzne.

Dylemat: co było pierwsze – białko czy kwas nukleinowy?

Bez białka kwasy nukleinowe
nie potrafi

powieli

ALE!

To wła

nie w kwasie nukleinowym

jest zakodowana struktura białka

Nowe spojrzenie na ewolucj

molekuł:

1981 –

Cech

odkrył,

e RNA mo

e pełni

rol

katalityczn

Razem z

Altmanem dostali w 1990 r. nagrod

Nobla

za badania

nad katalitycznymi wła

ciwo

ciami RNA

W ostatnim dwudziestoleciu odkryto wiele rodzajów cz

steczek RNA,

pełni

cych funkcje katalityczne.

RYBOZYM (def.) – cz

steczka RNA posiadaj

ca wła

ciwo

katalityczne, enzymatyczne.

Rybozym faga T4 jest zdolny do samopowielenia, stanowi rodzaj „replikazy” RNA

dzy innymi funkcje katalityczne pełni

steczki RNA w

procesach:

Wycinania intronów (splicing)

Obróbka 3’ ko

cówek mRNA

Matryca do syntezy telomerów chromosomów

Primery (inicjuj

syntez

DNA)

Czynniki reguluj

ce transkrypcj

(transcryption factors)

Teoria ewolucji molekuł w skrócie:

Pierwszymi samoreplikuj

cymi si

steczkami były

steczki RNA

, które wykorzystywały rybonukleotydy

z otoczenia,

eby si

powieli

: stanowiły one zarówno

materiał genetyczny (matryc

) jak i enzym, zdolny do jej

odtworzenia (genotyp i fenotyp – 2 w 1)

DNA jest modyfikacj

RNA – przej

ł funkcj

matrycy ze

DNA jest modyfikacj

RNA – przej

ł funkcj

matrycy ze

wzgl

du na swoj

stabilno

ść

Białka nie maj

zdolno

ci do samopowielania – zatem

adna cecha nabyta białka,

adna „super-kombinacja”

aminokwasów powstała spontanicznie, nie mo

e by

przekazana potomstwu. Białka nie mog

pełni

roli

„praprzodka”.

Dalsze przesłanki dla kluczowej roli RNA:

W dzisiejszym

wiecie

ywym kompleksy RNA-białko

(rybonukleoproteiny) pełni

kluczowe role w

metabolizmie:

•

Rybosomy s

rybonukleoproteinami.

•

Bardzo wiele enzymów ma rybonukleotydy lub ich
pochodne w swoim aktywnym centrum.

•

Bardzo wiele enzymów ma rybonukleotydy lub ich
pochodne w swoim aktywnym centrum.

•

Replikacja DNA i regulacja aktywno

ci genów opiera

na interakcji RNA i białek.

•

Ponadto ponad połowa białkowych enzymów swoj

aktywno

ść

zawdzi

cza niebiałkowym kofaktorom.

Białka maj

lepsze wła

ciwo

ci katalityczne od RNA, oraz

lepsze wła

ciwo

ci budulcowe – s

jednak

niesamodzielne.

Jakie były kluczowe wydarzenia w ewolucji

ycia, które

znamy? (hipoteza)

•

Pierwotny

rybozym

samopowiela si

i katalizuje równie

powstawanie białek.

•

Powstaje

reduktaza

katalizuj

ca przekształcenie

rybonukleotydów do dezoksyrybonukleotydów.

•

Odwrotna transkrypcja

RNA => DNA

•

Błony białkowo-lipidowe

oddzielaj

od siebie

poszczególne procesy, oddzielaj

je od

rodowiska.

poszczególne procesy, oddzielaj

je od

rodowiska.

(Ostatnio uwa

a si

e pierwotna błona komórkowa

mogła by

nieorganiczna, np. pewne rodzaje iłów)

•

Endosymbioza

odegrała kluczow

rol

w ewolucji

eukariota: mitochondria i chloroplasty. Nie ma zgodno

co do pochodzenia j

dra: wpuklenie błony lub te

endosymbioza.

PROGENOTA – praorganizmy zbudowane z p

cherzyka błony

otaczaj

cej kwasy nukleinowy i białka.

•

Kod genetyczny jest identyczny w całym

wiecie

ywym na

Ziemi: ten sam u wirusów, bakterii i człowieka.

Jednakowe zasady

zapisu i odczytywania informacji genetycznej u wszystkich

Czy „

ycie” powstało na Ziemi jeden raz?

e wi

cej ni

raz, ale wszystko na to wskazuje,

e tylko jedna wersja przetrwała. Przesłanki dla takiej

hipotezy:

zapisu i odczytywania informacji genetycznej u wszystkich
organizmów

•

Centralna zasada biologii molekularnej: nadrz

dno

ść

genotypu w

procesie ewolucji

DNA <=> RNA =>białko

•

Neodarwinizm: organizmy

ywe s

skomplikowanymi układami

słu

Ŝą

cymi do namna

ania genomów. „Udane” zestawy genów

osi

gaj

sukces dzi

ki interakcji produkowanych przez nie fenotypów

z otoczeniem.

MOLEKULARNE PODSTAWY EWOLUCJI

(podsumowanie)

• Ewolucja organizmów

ywych jest powszechnie

uznawan

hipotez

. Wci

ąŜ

jednak wiemy niewiele o

mechanizmach, którymi si

kieruje.

• Ewolucj

emy bada

na ró

nych poziomach.

GATUNKI – POPULACJE – FENOTYPY – GENOMY

ASPEKT CHRONOLOGICZNY – GEOGRAFICZNY

•

ledzenie ewolucji na poziomie molekularnym stało

faktem dzi

ki technikom porównywania cz

stek:

sekwencji nukleotydów, aminokwasów… Ta
dziedzina rozwija si

dynamicznie od około 20 lat.

WYNIKI BADA

MOLEKULARNYCH

POTWIERDZAJ

JEDNO

ŚĆ

WIATA

YWIONEGO I PASUJ

DO TEORII EWOLUCJI