EWOLUCJA
Poglądy na temat ewolucji
POGLĄD |
OPIS |
WYZNAWCY |
kreacjonizm |
|
Augustyn z Hippony Tomasz z Akwinu |
lamarkizm |
|
Jean Babtiste de Monet de Lamarck |
katastrofizm |
|
Georges Cuvier |
aktualizm geologiczny |
|
James Hutton |
teoria doboru naturalnego Darwina-Wallace'a |
|
Karol Darwin Alfred Russel Wallace |
syntetyczna teoria ewolucji |
|
George Simpson Ernst Mayr |
Różnorodność biologiczna dotyczy zróżnicowania organizmów żywych i obejmuje:
różnorodność genetyczną
różnorodność gatunkową
różnorodność ekosystemową
różnorodność siedliskową
Dowody ewolucji
pośrednie
z zakresu anatomii porównawczej
narządy homologiczne, narządy analogiczne i narządy szczątkowe
z zakresu embriologii
podobieństwo między formami młodocianymi lub zarodkowymi
prawo biogenetyczne Haeckla
Rozwój osobniczy pojedynczego osobnika jest skróconym i szybkim powtórzeniem rozwoju całego rodu od początku jego pojawienia się na Ziemi.
z zakresu fizjologii, biochemii i biologii molekularnej
wszystkie żywe organizmy zbudowane są tych samych pierwiastków
uniwersalny kod genetyczny
replikacja semikonserwatywna
podobieństwo sekwencji aminokwasów (np. cytochrom c)
podobieństwo sekwencji DNA (m.in. genów niepodlegających rekombinacji np. DNA mitochondrialny, DNA w chromosomie Y)
podobieństwo metabolizmu (np. przewodzenie impulsów elektrycznych)
grupy krwi i czynnik Rh u człowieka i ssaków naczelnych
z zakresu biogeografii
gatunki endemiczne, gatunki reliktowe, żywe skamieniałości
bezpośrednie
analiza szczątków kopalnych dostarcza informacji o wyglądzie, trybie życia, powiązaniach ekologicznych, migracjach i czasie życia organizmów
proces utrwalania szczątków to fosylizacja
skamieniałości są rzadkie, ponieważ szczątki mogą przetrwać tylko w odpowiednich warunkach np. przykrycie warstwą osadu - zapis kopalny jest więc pełen luk
rodzaje skamieniałości:
elementy szkieletowe powstają, gdyż zawierają dużo soli mineralnych i trudno się rozkładają (często jednak dochodzi do zwapnienia lub skrzemionkowania - budowa elementów zmienia się w wyniku zastąpienia związków je budujących wtórnymi minerałami)
odciski powstają między dwiema warstwami skalnymi (w ten sposób mogą utrwalić się także delikatne elementy)
odlewy powstają, gdy oryginalna skamieniałość ulega zniszczeniu, a puste miejsce zostaje wypełnione osadem lub minerałami
konserwacje całego organizmu powstają w wyniku zatopienia organizmu w skamieniałej żywicy np. bursztynie lub w wiecznej zmarzlinie
inne ślady np. skamieniałe odchody (tzw. koprolity), skamieniałe jaja, gniazda, nory, uszkodzenia kości zwierząt odpowiadające zębom drapieżników
wiele skamieniałości uległo zniszczeniu w wyniku ruchów górotwórczych, erozji itp.
metody datowania skamieniałości
określenie wieku względnego; metody:
starsze skały znajdują się najgłębiej
skały podobnego wieku zawierają skamieniałości przewodnie
określenie wieku bezwzględnego; metody:
datowanie radiometryczne, w którym wykorzystuje się połowiczy rozpad promieniotwórczych pierwiastków m.in. uranu, potasu, toru - stosunek promieniotwórczego pierwiastka do normalnego pozwala określić jaki czas upłynął od śmierci organizmu
datowanie radiowęglowe, w którym wykorzystuje się połowiczy rozpad promieniotwórczego węgla - stosunek promieniotwórczego węgla 14C do węgla 12C pozwala określić czas jaki upłynął od śmierci organizmu
dendrochronologia, w której analizuje się liczbę i grubość słojów (im grubsze tym korzystniejsze warunki klimatyczne dla danego gatunku)
metoda paleomagnetyczna, w której analizuje się kierunek namagnesowania kryształków minerałów żelazowych (ustawiają się zgodnie z układem linii ziemskiego pola magnetycznego, ale co jakiś czas zmienia się biegunowość pola magnetycznego Ziemi - zmienia się także kierunek namagnesowania kryształów)
metoda termoluminescencyjna, w której ilość fotonów uwolnionych podczas podgrzania skały do ok. 450ºC jest proporcjonalna do długości czasu wystawienia na promieniowanie kosmiczne
Państwa roślinne
PAŃSTWO |
FORMACJE ROŚLINNE |
TYPOWE GATUNKI |
holarktyczne |
tundra, tajga, lasy liściaste, stepy, półpustynie, pustynie |
wierzby, klony, brzozy, rośliny motylkowe, sosny, świerki, modrzewie |
paleotropikalne |
puszcze tropikalne, lasy monsunowe, pustynie |
figowce, begonie, palmy, kawa, herbata, ogórek, ryż, bawełna |
neotropikalne |
lasy równikowe, stepy |
begonie, nasturcje, kaktusy, storczyki, palmy, papryka, kukurydza, dynia, słonecznik |
australijskie |
lasy twardolistne, sawanny, półpustynie, pustynie |
akacje, eukaliptusy |
przylądkowe |
lasy twardolistne |
pelargonie |
holantarktyczne |
tundra, lasy liściaste |
buk południowy |
morskie |
|
glony, sinice |
Krainy zwierzęce
KRAINA |
TYPOWE GATUNKI |
paleoarktyczna |
niedźwiedź polarny, wilk, łoś, renifer, sowa śnieżna, ryś europejski, bóbr europejski, żubr, niedźwiedź brunatny, jeleń europejski |
nerarktyczna |
niedźwiedź polarny, wilk, łoś, renifer, sowa śnieżna, ryś kanadyjski, bóbr kanadyjski, bizon, niedźwiedź grizzly, wapiti |
etiopska |
strusie, żyrafy, hipopotamy, antylopa, zebry, szympansy, goryle, pawiany, zimowiska bocianów i jaskółek |
orientalna |
słonie, nosorożce, lwy, lamparty, gepardy, hieny, bawoły, makaki, kobry, krokodyle, gibony, orangutany |
neotropikalna |
leniwce, pancerniki, mrówkojady, nandu |
australijska |
diabeł tasmański, dziobak, kangur, koale, kazuary, emu, kiwi |
Jeżeli frekwencję występowania allelu A w populacji określimy jako p, a frekwencję allelu a jako q, to:
frekwencja występowania genotypu AA wynosi p x p = p2; p2 x 100% - procent osobników z genotypem AA
frekwencja występowania genotypu Aa wynosi 2pq (2, bo p może być komórką jajową, a q plemnikiem lub q komórką jajową, a p plemnikiem); 2pq x 100% - procent osobników z genotypem Aa
frekwencja występowania genotypu aa wynosi q x q = q2; q2 x 100% - procent osobników z genotypem aa
p2 + 2pq + q2 = 100%
p + q = 1
Zadanie 1
Jeżeli gen ma dwa allele i 1 na 100 osobników jest homozygotą dominującą, oblicz liczbę osobników i częstość występowania poszczególnych alleli.
AA: p2 = 1/100 = 0,01 = 1%
p = 0,1
q = 1 - p = 0,9
aa: q2 = (0,9)2 = 0,81 = 81%
Aa: 2pq = 2 x 0,1 x 0,9 = 0,18 = 18%
Zadanie 2
W populacji grochu jadalnego występują rośliny o kwiatach czerwonych i rośliny o kwiatach białych. Allelem dominującym jest allel barwy czerwonej, a allelem recesywnym allel barwy białej. Częstość występowania homozygot recesywnych wynosi 0,8. Oblicz częstość występowania homozygot dominujących i heterozygot.
q2 = 0,8 = 80%
q = 0,9
p = 1 - q = 0,1
AA p2 = (0,1) 2 = 0,01 = 1%
Aa 2pq = 2 x 0,9 x 0,01 = 0,018 = 18%
Zadanie 3
Oblicz częstotliwość występowania heterozygot, homozygot dominujących i homozygot recesywnych w populacji grochu, wiedząc, że częstotliwość występowania recesywnego allelu wynosi 0,2.
q = 0,2
p = 1 - q = 0,8
AA: p2 = (0,2)2 = 0,04
Aa: 2pq = 2 x 0,2 x 0,8 = 0,32
aa: q2 = (0,8)2 = 0,64
Równowaga Hardy'ego-Weinberga
Frekwencja wszystkich alleli w populacji jest stała w kolejnych pokoleniach potomnych (populacja jest w stanie równowagi genetycznej i nie ewoluuje), gdy poniższe warunki są spełnione:
populacja jest bardzo liczna ze względu na statystyczny charakter równowagi Hardy'ego-Weinberga
zachodzi zjawisko panmiksji, a więc prawdopodobieństwo kojarzenia się osobników z każdej części populacji jest równe
nie działają naciski selekcyjne, a więc osobnik o każdym genotypie ma równe szanse na przeżycie
nie występują mutacje
nie występują migracje
Żaden z powyższych czynników (poza nie występowaniem migracji w niektórych przypadkach) nigdy nie może zostać spełniony.
Wniosek: zjawisko zmian frekwencji alleli w populacji jest powszechne, a ewolucja jest tego skutkiem. Rzeczywistość nie spełnia więc równowagi Hardy'ego-Weinberga.
Cechy ewolucji
podział ewolucji:
mikroewolucja
makroewolucja
megaewolucja
procesy zachodzące w wyniku czynników losowych:
dryf genetyczny polega na nieprzewidywalnych, przypadkowych zmianach frekwencji alleli w populacji (jedne allele mogą całkowicie zaniknąć, a inne - tzw. allele utrwalone - pozostać). Rola dryfu genetycznego jest większa im mniejsza jest populacja. Przyczyną może być np. trudność w odnalezieniu partnera płciowego. Powstaje w wyniku czynników losowych np. rzucając monetą (orzeł - jeden allel, reszka - drugi allel) stosunek orła do reszki wynosi 1:1, ale prawdopodobieństwo wyrzucenia w 1000 rzutach 500 orłów i 500 reszek jest mała, a odchylenie od rozkładu 500:500 tym większe, im mniejsza liczba rzutów
efekt założyciela polega na oderwaniu niewielkiej liczby osobników od macierzystej populacji, która trafia na nowy obszar, gdzie wytwarza nową populację (pula genowa nowej populacji jest różna od puli genowej populacji macierzystej)
efekt wąskiego gardła polega na nagłym zmniejszeniu liczebności różnorodnej genetycznie populacji i zmniejszeniu różnorodności genetycznej tej populacji w wyniku kataklizmu (osobniki, które przetrwały nie mają wszystkich genów wchodzących w skład puli genowej całej populacji)
prawidłowości ewolucji:
powolność
nieprzewidywalność
postępowość
kumulatywność
nieodwracalność np. walenie wtórnie przystosowały się do życia w wodzie, ale nie „odzyskały” rybich skrzel
prawo Dollo
Ewolucja nie może się cofnąć, niemożliwy jest powrót do wcześniejszego stadium rozwoju (prawdziwe tylko dla makroewolucji!).
może nastąpić uproszenie budowy organizmów np. tasiemca
nierównomierność
różne cechy zmieniają się w różnym tempie, skutkiem ewolucja mozaikowa
różne linie rozwojowe ewoluują w różnym tempie (tempo ewolucji szacuje się przez porównanie zmian morfologicznych w liniach rodowych znanych z zapisu kopalnego lub przez porównanie różnic w genach u współczesnych form); modele tempa ewolucji:
model nieciągłych stanów równowagi
gradualizm
radiacja adaptacyjna polega na wytworzeniu form przystosowawczych do poszczególnych nisz ekologicznych; z jednego gatunku powstaje wiele nowych gatunków przystosowanych do życia w różnych środowiskach np. zięby Darwina. Przy silnej konkurencji międzygatunkowej w wyniku radiacji mogą powstać formy wąsko wyspecjalizowane (np. roślinożercy przystosowują się do jednej rośliny), które wymierają na skutek zmiany warunków zewnętrznych (np. zmiana składu gatunkowego ekosystemu). Stąd w środowiskach zmiennych przydatne jest zachowanie szerokich możliwości przystosowawczych i jak największe zróżnicowanie wewnątrzpopulacyjne. Podczas radiacji dochodzi do:
dywergencji
konwergencji
ewolucji równoległej w tym koewolucji
aromorfoza to istotne zmiany w budowie i funkcjonowaniu organizmów, podnoszące je na wyższy poziom rozwoju ewolucyjnego, umożliwiające opanowanie nowych środowisk (w odróżnieniu od drobnych zmian przystosowawczych - idioadaptacji) np. celoma u pierścienic (stają się trójwarstwowe), segmenty u pierścienic (powoduje powstanie układu krwionośnego)
nowe adaptacje powstają z preadaptacji np. pierwotny uchyłek przewodu pokarmowego zmienił się u ryb w pęcherz pławny, u czworonogów w płuca
atawizm to cechy określonej grupy organizmów, które zanikły, lecz mogą pojawiać się u niektórych osobników tej grupy jako nawiązanie do przodków np. nadmierne owłosienie całego ciała, ogony u noworodków
prawo Cope'a
Szczepy odznaczają się tendencją do zwiększania rozmiarów ciała w toku filogenezy (nieprawdziwe!).
Dobór naturalny prowadzi do ukierunkowanych zmian w populacji zwiększających ich adaptację do warunków środowiskowych. Osobniki, które przeżyły odznaczają się najkorzystniejszymi cechami, stąd w kolejnych pokoleniach potomnych korzystne cechy kumulują się - powstają nowe formy lepiej przystosowane do warunków (gatunek nie jest więc statyczny i zmienia się). Dobór naturalny faworyzuje osobniki cechujące się wysoką rozrodczością i przeżywalnością, opisywany współczynnikiem reprodukcji netto (iloczyn rozrodczości i prawdopodobieństwa przeżycia danego genotypu: R = B x S)
Rodzaje doboru naturalnego:
stabilizujący
kierunkowy
rozrywający
Dobór płciowy to rodzaj doboru naturalnego, w którym o dostosowaniu decyduje atrakcyjność postrzegana przez płeć przeciwną. Tłumaczy posiadanie przez organizmy kosztownych cech (np. jaskrawe upierzenie łatwo demaskuje, duże poroże jest ciężkie i spowalnia). Najczęściej to samice wybierają samców jako partnerów. Kryteria wyboru:
stan zdrowia (efektywny samiec jest zdrowy, nie ma pasożytów i jest sprawny - mimo np. demaskującego, jaskrawego ubarwienia czy ciężkiego poroża udało mu się umknąć przed drapieżnikami)
wygląd (atrakcyjny samiec przekaże cechy potomstwu, potomek będzie atrakcyjny dla samic i będzie miał liczne potomstwo)
inne np. ilość zasobów jakie dany samiec może przekazać na wspólne wychowanie (np. samce ptaków budują gniazda, do których zapraszają samice).
Dobór płciowy pogłębia różnice międzygatunkowe i zapobiega krzyżowaniu międzygatunkowemu (większość mieszańców jest gorzej dostosowana niż gatunki wyjściowe, rzadko heterozja).
Dobór krewniaczy polega na zmniejszeniu szansy przekazania swoich genów własnemu potomstwu poprzez altruistyczne zachowania w stosunku do osobników spokrewnionych, co zwiększa sukces rozrodczy bliskich krewnych.
Badania ewolucji genów
badanie ewolucji pseudogenów, gdyż ich mutacje nie wpływają na fenotyp organizmu (pseudogeny niczego nie kodują, więc nie powodują zmian fenotypowych), nie podlegają presji doboru naturalnego (pseudogeny nie powodują zmian fenotypowych, więc dobór naturalny nie ma na nie wpływu) i gromadzą wszelkie mutacje (pseudogeny nie powodują zmian fenotypowych, więc dobór naturalny nie przetestuje danej mutacji i jej ewentualnie nie wyeliminuje)
badanie ewolucji genów zwanych domenami homeotycznymi, gdyż odpowiadają za wyznaczanie planu budowy ciała, a ich mutacje prowadzą do zróżnicowania się anatomii różnych typów, gromad i rzędów zwierząt (np. potwierdzono, że plan budowy ciała stawonogów odpowiada odwróconemu planowi budowy ciała kręgowców w wyniku odwrotnego działania w okresie zarodkowym morfogenu kodowanego przez jeden z genów Hox, który wyznacza polaryzację grzbieto-brzuszną)
Samolubne geny to takie, które mają na celu przetrwanie i skopiowanie się w maksymalnej liczbie w potomstwie np. geny kodują jakąś przystosowawczą cechę, aby zwiększyć swoją szansę na kopiowanie, geny preferują swoje własne kopie podczas mejozy, aby zwiększyć swoją szansę na kopiowanie (tzw. presja mejotyczna), istnieją transpozony.
Gatunki powstają w wyniku izolacji genetycznej między ewoluującymi populacjami w procesie specjacji. Nowy gatunek powstaje, gdy w wyniku zmian ewolucyjnych powstaną osobniki, które nie będą mogły krzyżować się z osobnikami odrębnych populacji.
Rodzaje izolacji genetycznej:
izolacje prezygotyczne
izolacje przestrzenne
izolacja geograficzna
izolacja siedliskowa
izolacja sezonowa
izolacja etiologiczna
izolacja mechaniczna
izolacje postzygotyczne
Podział specjacji:
podział ze względu na stosunki przestrzenne między populacjami
specjacja allopatryczna
specjacja sympatryczna
podział ze względu na tempo zachodzenia procesu
specjacja stopniowa
specjacja nagła
podział ze względu na liczbę powstałych gatunków
specjacja właściwa
specjacja filetyczna
Gatunki wymierają w procesie ekstyncji, która pozostaje zwykle w równowadze ze specjacją. Wyjątkiem są tzw. wielkie wymierania, które mogą być spowodowane m.in.:
upadkiem planetoidy lub komety
intensywnym wulkanizmem
zmianami układu kontynentów i prądów morskich (powodują zmiany składu atmosfery, zaburzenia klimatu, wahania poziomu morza)
Odbudowana biosfera jest wyraźnie inna.
Wielkie wymierania:
wymieranie ordowickie
wymieranie dewońskie
wymieranie permskie (wymarły trylobity, rozgwiazdy, drzewiaste widłaki, skrzypy i paprocie)
wymieranie triasowe
wymieranie kredowe (wymarły belemnity, amonity, wiele roślin lądowych, dinozaury oprócz ptaków, pterozaury, gady morskie - ichtiozaury, plezjozaury i mozazaury)
Wyjaśnienia biogenezy
koncepcja panspermii Arrheniusa
Zalążki życia w postaci przetrwalników bakterii dotarły na Ziemię z kosmosu np. w meteorytach (nie wyjaśnia to, skąd wzięło się życie).
koncepcja samoistnej biogenezy
Organizmy samoistnie powstały na Ziemi.
doświadczenie Oparina, Haldane'a i Foxa
cel: określenie czy protobionty mogą powstawać ze związków organicznych
mieszanina polipeptydów, wielocukrów i kwasów nukleinowych tworzy w wodzie kulki, które rosną, dzielą się i wykazują prosty metabolizm (tzw. koacerwaty)
postulat Sidneya Foxa: mieszanina wysuszonych aminokwasów podgrzewana daje polimery (tzw. protenoidy), które po dodaniu wody tworzą kuliste mikrosfery otoczone błonami (błony mają potencjał elektryczny i zachodzi przez nie osmoza)
wniosek: koncepcja „bulionu pierwotnego” (protobionty powstawały w „bulionie pierwotnym” - oceanie posiadającym związki organiczne)
doświadczenie Millera i Ureya
cel: określenie czy aminokwasy mogą powstawać z prostych związków organicznych, które występowały w pierwotnej atmosferze (metan, amoniak, wodór)
stworzenie układu doświadczalnego przypominającego pierwotne warunki na Ziemi - parująca kolba z wodą (praocean), nad którą znajdowała się mieszanina metanu, amoniaku i wodoru (atmosfera) oraz przepuszczalne przez kolbę iskry elektryczne (wyładowania atmosferyczne)
produkty reakcji skraplane w chłodnicy zbierane są w naczyniu
wniosek: proste związki organiczne mogły łączyć się w aminokwasy
koncepcja „pierwotnej pizzy”
problemem było wyjaśnienie, gdzie cząsteczki wg koncepcji „bulionu pierwotnego” miałyby ze sobą reagować
matrycą do powstawania związków organicznych była powierzchnia minerałów (tzw. „pizza pierwotna”) w strefie pływowej na przemian zalewane wodą morską i nasłoneczniane np. piryt
koncepcja świata RNA Orgela i Woesego
problemem było wyjaśnienie błędnego koła - współzależności DNA i białek (DNA koduje białka, do replikacji DNA potrzeba białkowych enzymów)
RNA pełnił funkcję nośnika informacji genetycznej i enzymu, dopiero później doszło do specjalizacji funkcji informacyjnej (DNA) i enzymatycznej (białko); inni badacze mówią, że prekursorem RNA był TNA
Powstawanie tlenu
tlen powstał w procesie fotosyntezy sinic, a jego nadwyżka gromadziła się w wodzie i przenikała do atmosfery (skutkiem eliminacja beztlenowców i powstanie pokładów żelaza, ponieważ tlenki żelaza w przeciwieństwie do żelaza są w wodzie nierozpuszczalne)
tlen w atmosferze pod wpływem promieniowania jonizującego utworzył warstwę ozonową, co umożliwiło wyjście życia na ląd
wszechobecność istot żywych i warunki tlenowe spowodowały, że niemożliwe jest samorództwo z materii nieożywionej
Powstanie protistów
ze względu na niewielkie rozmiary i brak szkieletu o ewolucji protistów i ich pokrewieństwach wnioskujemy z badań molekularnych
po podziałach komórkowych niektóre jednokomórkowe protisty nie rozłączały się - powstały formy kolonijne, a później plechowe
po zlodowaceniu w proterozoiku powstały wielokomórkowce (tzw. fauna ediakarańska)
eukarioty szybciej ewoluowały od prokariontów, dzięki lepszemu upakowaniu DNA, lepszemu podziałowi DNA i powstaniu płci - rozmnażanie płciowe umożliwia rekombinacje (populacje złożone ze zróżnicowanych osobników lepiej chronią się przed pasożytami i patogenami), eliminację z populacji niekorzystnych alleli, a sama diploidalność ułatwia naprawę uszkodzonego genu
powstanie płci spowodowało powstanie dymorfizmu płciowego
Powstanie roślin
przodkiem roślin były glony - ramienice
w ordowiku wyjście roślin na ląd; pierwsze rośliny, które pojawiły się na lądzie były zależne od wody
w dewonie istniały pierwotne rośliny lądowe - ryniofity
w karbonie istniały bujne lasy (paprocie, skrzypy, widłaki), z których powstał węgiel kamienny
w permie suchy klimat doprowadził do selekcji roślin, których cykle rozwojowe nie zależały od wody - dominacja na lądzie roślin nagozalążkowych o zredukowanym gametoficie; uniezależnienie od wody nastąpiło w wyniku zamknięcia makrosporangiów w osłonach i zamknięciu się zalążków:
makrosporangie z końców pędów przemieszczają się na początki pędów
redukcja ilości makrosporangiów i ich otaczanie przez liście płonne
ukształtowanie się zalążka
w kenozoiku dominacja na lądzie roślin okrytozalążkowych
Powstanie zwierząt
przodek zwierząt pochodzi z proterozoiku, zyskał zdolność syntezy kolagenu (białko to spaja komórki i buduje tkankę łączną), co pozwoliło na wielokomórkowość
w kambrze nastąpiła zmiana chemizmu wody morskiej - wytrącanie przez organizmy złogów mineralnych, które są preadaptacją - najpierw służyły do pozbywaniu się substancji niepożądanych, a potem utworzyły szkielet, który pozwolił zwiększyć rozmiary ciała i zapewniał lepszą ochronę przed drapieżnikami (w kambrze doszło do wyścigu zbrojeń)
w dewonie wyjście zwierząt na ląd (wije, skorpiony, owady bezskrzydłe, czworonogi)
w karbonie pojawiły się pierwsze owodniowce, które zróżnicowały się na dwie linie rozwojowe:
zauropsydy, które zróżnicowały się na dwie linie rozwojowe:
diapsydy dały początek w karbonie gadom i w jurze ptakom (miały czaszkę diapsydową)
anapsydy dały początek w permie mezozaurom (miały czaszkę anapsydową)
synapsydy, czyli gady ssakokształtne, które dały początek na przełomie triasu i jury ssakom (miały czaszkę synapsydową)
CZASZKA ANAPSYDOWA |
CZASZKA SYNAPSYDOWA |
CZASZKA DIAPSYDOWA |
parzyste otwory nosowe |
parzyste otwory nosowe |
parzyste otwory nosowe |
parzyste oczodoły |
parzyste oczodoły |
parzyste oczodoły |
otwór oka ciemieniowego |
otwór oka ciemieniowego |
otwór oka ciemieniowego |
otwór potyliczny |
otwór potyliczny |
otwór potyliczny |
brak okien skroniowych |
jedna para okien skroniowych (w nich mięśnie szczęk) |
dwie pary okien skroniowych (w nich mięśnie szczęk) |
formą przejściową między rybami a płazami była ichtiostega
CECHY RYBIE |
CECHY PŁAZIE |
|
|
formą przejściową między płazami a gadami była sejmuria
CECHY PŁAZIE |
CECHY GADZIE |
|
|
formą przejściową między gadami a ptakami był praptak
CECHY GADZIE |
CECHY PTASIE |
|
|
hipotezy wyjaśniające zdolność ptaków do lotu:
hipoteza arborealna
Lot pochodzi od przodka, zwierzęcia nadrzewnego, który początkowo posługiwał się lotem ślizgowym.
hipoteza kursorialna
Lot pochodzi od przodka, drapieżnika naziemnego, który utrzymywał równowagę podczas biegu balansując przednimi kończynami i podskakiwał.
połączenie hipotezy arborealnej i kursorialnej
Lot pochodzi od przodka, który balansował przednimi kończynami podczas ucieczki po pnie drzewa.
wymieranie kredeńskie spowodowało, że dinozaury zostały zastąpione przez ssaki, na niektórych lądach na krótki czas wielkie nielotne ptaki, krokodyle, jaszczurki
w mezozoiku doszło do rozpadu Pangei, co spowodowało zróżnicowanie biologiczne w kenozoiku (izolacja ustała po połączeniu Ameryki Północnej i Ameryki Południowej, nastąpiła wymiana fauny)
Powstanie grzybów
w proterozoiku wodni przodkowie grzybów oddzielili się od przodków zwierząt
we wczesnym paleozoiku samodzielne, jako składnik porostów lub jako pasożyty w stawonogach i ryniofitach wyjście grzybów na ląd
Tabela stratygraficzna Ziemi
|
FANEROZOIK
|
KENOZOIK |
NEOGEN |
Hominidy |
|
|
|
PALEOGEN |
przodkowie współczesnych ssaków, zróżnicowanie organizmów spowodowane rozpadem Pangei (izolacja biologiczna ustała po połączeniu Ameryki Północnej z Południową), małpy |
|
|
MEZOZOIK |
KREDA |
|
|
|
|
JURA |
dinozaury, ptaki |
|
|
|
TRIAS
|
ssaki, ichtiozaury, plezjozaury, krokodyle, żółwie |
|
|
PALEOZOIK |
PERM |
gady ssakokształtne |
|
|
|
KARBON |
owodniowce, rekiny |
|
|
|
DEWON |
amonit, stawonogi (wije, skorpiony, owady bezskrzydłe), kręgowce (czworonogi) |
|
|
|
SYLUR |
|
|
|
|
ORDOWIK |
liliowce, jeżowce, rozgwiazdy |
|
|
|
KAMBR |
stawonogi (trylobity), głowonogi (łodziki), strunowce (Pikaia) |
PREKAMBR |
PROTEROZOIK |
|
|
fauna ediakarańska |
|
ARCHAIK |
|
|
stromatolity |
Podział świata ze względu na odkrycia geograficzne:
Stary Świat
Nowy Świat
Ssaki naczelne
NACZELNE |
|||
|
|||
MAŁPIATKI |
WYŻSZE NACZELNE |
||
|
|
||
|
MAŁPY SZEROKONOSE |
MAŁPY WĄSKONOSE |
|
|
|
|
|
|
MAŁPY ZWIERZOKSZTAŁTNE |
MAŁPY CZŁEKOKSZTAŁTNE |
|
|
|
|
|
Filogeneza ssaków naczelnych
Filogeneza małp człekokształtnych
Porównanie anatomii człowieka współczesnego i małp człekokształtnych
CECHA |
CZŁOWIEK WSPÓŁCZESNY |
MAŁPY CZŁEKOKSZTAŁTNE |
sekwencja DNA |
zgodność DNA: człowiek i szympans 98,4% człowiek i goryl 97,7% człowiek i orangutan 96,4% |
|
sekwencja hemoglobiny |
identyczna u człowieka i szympansa (u goryla różni się dwoma aminokwasami) |
|
osocze krwi |
prawie identyczne białka |
|
mięśnie |
rozwinięte mięśnie mimiczne, różnice wynikają ze sposobu lokomocji |
|
kręgosłup |
wygięty esowato |
wygięty łukowato |
miednica |
szeroka i krótka |
węższa i dłuższa |
stopa |
podporowa, brak przeciwstawnego palucha, wysklepiona |
chwytna, przeciwstawny paluch, płaska |
czaszka |
podparta na kręgosłupie, duża mózgoczaszka, mniejsza grubość kości, słaby prognatyzm |
zwisa (otwór wielki czaszki w jej tylnej części), mała mózgoczaszka, duża grubość kości, znaczny prognatyzm |
uzębienie |
kły nie wystają ponad linię zgryzu, łuk zębowy paraboliczny |
kły wystają ponad linię zgryzu, łuk zębowy w kształcie litery U |
kończyny |
górne krótsze od dolnych |
górne dłuższe od dolnych |
mózgowie |
duże, posiada ośrodek mowy |
małe, brak ośrodka mowy |
inteligencja i mowa |
najwyższy poziom inteligencji, mowa |
wysoki poziom inteligencji, język migowy |
owłosienie ciała |
szczątkowe |
ciało owłosione oprócz twarzy, części dłoni i stóp |
Ewolucja australopiteków
ok. 4-5 mln lat temu pojawiły się w Afryce Wschodniej australopiteki, które łączą w sobie cechy małpie i ludzkie:
CECHY LUDZKIE |
CECHY MAŁPIE |
|
|
w Afryce Wschodniej i Afryce Południowej pojawiły się australopiteki masywne, które również cechowały się dwunożną lokomocją, brakiem dużych kłów (cechy ludzkie), ale również dużymi szczękami z dużymi zębami trzonowymi przystosowanymi do rozcierania pokarmu roślinnego i przyczepionymi mięśniami szczęk do grzebienia na ciemieniu (cechy małpie)
Ewolucja rodzaju Homo
przodkiem keriantrop
porównanie ludzi pierwotnych:
CZŁOWIEK ZRĘCZNY Homo habilis |
PITEKANTROP Homo erectus |
NEANDERTALCZYK Homo neanderthalensis |
CZŁOWIEK WSPÓŁCZESNY Homo sapiens |
szkielet pozaczaszkowy podobny do człowieka współczesnego |
|||
2,5-1,8 mln lat temu |
1,8 mln lat temu |
230 tys. lat temu |
200 tys. lat temu |
wschodnia Afryka |
Chiny, Jawa |
Europa, zachodnia Azja |
Afryka |
delikatnie zbudowani |
delikatnie zbudowani |
mocno zbudowani (w związku z mroźnym klimatem) |
delikatnie zbudowani |
mała mózgoczaszka |
duża mózgoczaszka |
bardzo duża mózgoczaszka |
bardzo duża mózgoczaszka |
wysunięta do przodu trzewioczaszka o bardzo silnym prognatyzmie |
wysunięta do przodu trzewioczaszka o silnym prognatyzmie |
wysunięta do przodu trzewioczaszka o słabym prognatyzmie (redukcja mięśni szczęk pozwoliła na zwiększenie rozmiarów mózgoczaszki) |
zredukowana twarzoczaszka o bardzo słabym prognatyzmie |
wały nadoczodołowe |
wały nadoczodołowe |
wały nadoczodołowe |
brak wałów nadoczodołowych (zamiast nich brwi) |
brak bródki |
brak bródki |
brak bródki |
obecność bródki |
wykonywał i stosował proste narzędzia kamienne |
wykonywał i stosował różnorodne narzędzia |
abstrakcyjne myślenie, religia (wiara w życie pozagrobowe), zachowania społeczne (opieka nad chorymi) |
kultura, przetwarzanie środowiska |
brak danych |
brak danych |
artykulacja dźwięków |
mowa |
znaczne owłosienie |
słabe owłosienie (używał ognia, nosił skórzaną odzież) |
bardzo słabe owłosienie |
szczątkowe owłosienie |
z Homo habilis wyewoluował Homo erectus, a z Homo erectus wyewoluowały równolegle: Homo neanderthalensis i Homo sapiens
człowiek współczesny zasiedlił Bliski Wschód (100 tys. lat temu), Australię (60 tys. lat temu), Europę (40 tys. lat temu; tzw. kromaniończyk) i Nowy Świat (kilka tys. lat temu)
człowiek współczesny swój sukces ewolucyjny zawdzięcza inteligencji, dzięki której rozwijał kulturę i dostosowywał środowisko do swoich potrzeb
człowiek nadal podlega ewolucji - np. izolacja geograficzna doprowadziła lokalne populacje do przystosowania się do miejscowych warunków i powstania zróżnicowania rasowego, choroby eliminują osobniki nieodporne, redukcja ostatnich zębów trzonowych (tzw. zęby mądrości)
Ewolucja kulturowa człowieka
w paleolicie pierwsze narzędzia z kamienia łupanego np. rozłupce, pięściaki (postęp techniki bardzo powolny): narzędzia Homo habilis - kultura olduwajska; narzędzia Homo erectus - kultura aszelska; narzędzia Homo neanderthalensis - kultura mustierska; narzędzia Homo sapiens - kultura oryniacka, kultura solutrejska, kultura magdaleńska itd.
opanowanie i wykorzystanie ognia
szałasy, odzież
w górnym paleolicie rozwój sztuki np. malowidła naskalne, ozdoby, rzeźby
w neolicie narzędzia z kamienia gładzonego
rolnictwo i hodowla pozwoliły wyżywić większą liczbę osób, osiadły tryb życia, tworzenie cywilizacji
obróbka metalu (miedź, brąz, żelazo)
Pochodzenie mowy
umożliwiła stworzenie złożonej kultury i cywilizacji (mowa umożliwia szybkie i skuteczne przekazywanie nowych pomysłów, planowanie, snucie hipotez, gromadzenie wiedzy)
szympansy mają zdolność do opanowania języka migowego, za pomocą którego przekazują swoje stany emocjonalne, proszę o coś, kłamią (nie potrafią nauczyć się gramatyki oraz przedstawiać sytuacji odległych w czasie i przestrzeni)
u innych zwierząt (np. waleni) również występują systemy komunikacji
proces polegający na stopniowych zmianach cech gatunkowych kolejnych pokoleń
niska przeżywalność, wysoka rozrodczość np. ryby
wysoka przeżywalność, niska rozrodczość np. słonie, ssaki naczelne
dotyczy zróżnicowania genetycznego populacji w obrębie gatunku
dotyczy zróżnicowania gatunków w siedlisku
dotyczy zróżnicowania ekosystemów
dotyczy zróżnicowania siedlisk
struktury o podobnej budowie, świadczące o pokrewieństwie, powstałe w wyniku ewolucji rozbieżnej (powstawanie różnic między spokrewnionymi gatunkami przy zachowaniu pewnych struktur)
struktury pełniące podobne funkcje, nieświadczące o pokrewieństwie, powstałe w wyniku ewolucji zbieżnej (powstawanie podobieństw między niespokrewnionymi gatunkami w tym pewnych struktur)
resztki struktur u danego organizmu, które są dobrze wykształcone u jego przodków lub krewniaków np. zęby mądrości lub skąpe owłosienie u człowieka
organizmy unikalne dla danego obszaru i nie występujące nigdzie indziej np. hatteria, miłorząb japoński
organizmy współczesne, które w przeszłości miały szerszy zasięg geograficzny np. świstak
relikty, które nie mają współcześnie bliskich krewnych, ponieważ przeszły kiedyś masowe wymieranie
inaczej skamienianie
określenie czy dana skała jest młodsza czy starsza niż inna
skamieniałości szybko ewoluujących organizmów
określenie ile lat upłynęło od utworzenia skały lub od jakiegoś zdarzenia geologicznego do dziś
osobniki populacji krzyżują się ze sobą losowo
odwracalne zmiany wewnątrzgatunkowe (zmiana frekwencji alleli) np. melanizm przemysłowy (zwiększenie częstości występowania osobników ciemnej karnacji na obszarach przemysłowych, co daje mniej widoczne zabarwienie dla drapieżników np. krępak brzozowy)
nieodwracalne zmiany na poziomie wyższym od gatunku i prowadzące do powstania nowych taksonów, będąca wypadkową licznych procesów mikroewolucyjnych (powstawanie i zmiany grup organizmów o nowych adaptacjach i planach budowy)
rodzaj makroewolucji prowadzący do powstania nowych królestw lub typów
inaczej dryft genetyczny
polega na wzroście złożoności organizmów i ekosystemów, co wynika z doboru naturalnego doskonalącego adaptacje
polega na powstawaniu zmian ewolucyjnych w wyniku akumulacji niewielkich zmian przez długi czas np. ewolucja kosteczek słuchowych
niejednakowe tempo zmian różnych cech w tej samej linii filetycznej, w wyniku czego organizmy żyjące w danym czasie charakteryzują się mieszaniną (mozaiką) cech prymitywnych i postępowych. Różne szczepy różnią się od siebie tempem zmian cech fenotypowych (zależy od skuteczności mechanizmów naprawczych DNA w różnych grupach, natężenia presji selekcyjnej, tempa wymiany pokoleń, liczebności potomstwa) i momentem zmian cech fenotypowych (na różnych etapach filogenezy danego szczepu) np. bardzo sprawy mózg u człowieka, ale prymitywny żołądek
inaczej model równowag przestankowych; zakłada niejednostajne tempo ewolucji - zmiany u osobnika pojawiają się intensywnie, ale przedzielone są długimi przestankami
zakłada jednostajne tempo ewolucji
inaczej radiacja przystosowawcza
kilka gatunków ptaków wywodzących się od jednego przodka, które na skutek radiacji adaptacyjnej na wyspach Galapagos przystosowały się do różnych nisz ekologicznych (różny kształt dziobu, różne rozmiary ciała)
oddziaływanie różnych nacisków selekcyjnych na przedstawicieli różnych linii rozwojowych powoduje powstanie różnych cech i różnych osobników
oddziaływanie podobnych nacisków selekcyjnych na przedstawicieli różnych linii rozwojowych powoduje powstanie analogicznych cech i podobnych osobników
oddziaływanie podobnych nacisków selekcyjnych na przedstawicieli spokrewnionych linii rozwojowych powoduje powstanie pary bliźniaczych gatunków siostrzanych
oddziaływanie podobnych nacisków selekcyjnych na przedstawicieli różnych linii rozwojowych powiązanych ze sobą ekologicznie (np. kwiat i zwierzę zapylające, pasożyt i żywiciel) powoduje powstanie osobników dostosowanych do siebie np. mimikra - upodabnianie się gatunków do siebie, istnieją dwa rodzaje: mimikra batezjańska (gatunki niejadowite upodabniają się do gatunków jadowitych, co pozwala zmniejszyć narażenie na drapieżnictwo - gdy jakiś drapieżnik zaatakuje któregoś z gatunków jadowitych i lekko się podtruje zawsze będzie unikał podobnych gatunków) i mimikra müllerowską (różne jadowite gatunki upodabniają się do siebie, co pozwala zmniejszyć narażenie na drapieżnictwo - gdy jakiś drapieżnik zaatakuje któregoś z nich i lekko się podtruje zawsze będzie unikał podobnych gatunków); mimetyzm - upodabnianie się gatunków do elementów otoczenia
zdolność organizmu przystosowania się do środowiska
liczba żeńskiego potomstwa jednej samicy w ciągu jej życia
ułamek liczby potomstwa dożywającego wieku rozrodczego
faworyzuje pośrednie fenotypy i utrzymuje na stałym poziomie różnorodność genetyczną powodując, że najlepiej przystosowane są osobniki o pośrednich fenotypach np. człowiek: noworodki duże < noworodki średnie > noworodki małe
faworyzuje określony fenotyp i zmniejsza różnorodność genetyczną powodując, że najlepiej przystosowane są osobniki nietypowe np. osobniki nieodporne na daną chorobę < osobniki odporne na daną chorobę
faworyzuje skrajne fenotypy i zwiększa różnorodność genetyczną powodując, że najlepiej przystosowane są osobniki o skrajnych fenotypach
Hox
polega na wstrzymaniu przepływu genów między populacjami
polega na przestrzennym rozdzieleniu populacji w wyniku pojawienia się bariery fizycznej np. pojawienie się lądolodu odgrodziło półwysep Iberyjski, Apeniński i Bałtycki od reszty Europy
inaczej izolacja ekologiczna; polega na występowaniu różnych osobników w różnych siedliskach np. sarna leśna przebywająca w lasach i sarna polna unikająca lasów
inaczej izolacja fenologiczna; polega na różnych porach kwitnienia lub przystępowania do rozrodu u różnych osobników np. jedne żaby godują w kwietniu, a inne w czerwcu
inaczej izolacja behawioralna; polega na różnych zachowaniach podczas godów u różnych zwierząt np. samice wielorybów wymagają od samców odpowiedniej pieśni
inaczej izolacja anatomiczno-morfologiczna; polega na innej budowie narządów rozrodczych u różnych organizmów np. wiele pokrewnych gatunków owadów różni się jedynie gonadami
inaczej izolacje pozazapłodnieniowe; polegają na niezgodności materiału genetycznego komórki jajowej i plemnika w wyniku czego zygota nie rozwija się lub rozwija się nieprawidłowo (bezpłodność mieszańców, większa śmiertelność mieszańców)
powstawanie gatunków w wyniku izolacji geograficznej
powstawanie gatunków w wyniku izolacji inaczej niż geograficzna
powstawanie gatunków w wyniku kumulowania się w kolejnych pokoleniach drobnych różnic w pulach genowych odizolowanych populacji np. na skutek dryftu genetycznego
powstawanie gatunków w wyniku dużej zmiany mutacyjnej np. poliploidalności
inaczej specjacja radiacyjna; powstawanie wielu gatunków z jednego gatunku w sposób wielokierunkowy, zachowują się przodkowie - tzw. kladogeneza
powstawanie jednego gatunku z innego gatunku w sposób jednokierunkowy, eliminacja przodków (przekształcenie się całej populacji w nowy gatunek) - tzw. anageneza
nauka o powstawaniu życia na Ziemi
inaczej praorganizmy
kwas treonukleinowy; zbudowany z treozy (tetroza)
Archaeopteryx
struktury wapienne utworzone przez cyjanobakterie (pierwsze skały)
obejmuje Europę, Azję i Afrykę
obejmuje Australię, Amerykę Północną i Amerykę Południową
inaczej antropoidy
inaczej małpy makakokształtne
inaczej hominoidy
ruch polegający na przeskakiwaniu z gałęzi na gałąź w zwisie na rękach, co spowodowało zanik zbędnego ogona oraz zmiany w kręgosłupie i miednicy pozwalające na pionową pozycję tułowia podczas brachiacji
wysunięcie szczęk
inaczej człowiek z Cro Magnon; wyparł neandertalczyka, gdyż był lepiej przystosowany (zmiany klimatyczne spowodowały, że przetrwali lepsi łowcy mamutów)
22
Wyszukiwarka