4 EWOLUCJA


EWOLUCJA

  1. Poglądy na temat ewolucji

  2. POGLĄD

    OPIS

    WYZNAWCY

    kreacjonizm

    • Bóg stworzył materię i życie z nicości i nieustannie podtrzymuje istnienie świata

    • niezmienność gatunków i ich liczby

    Augustyn z Hippony

    Tomasz z Akwinu

    lamarkizm

    • używanie narządu powoduje jego rozwój, a nieużywanie zanik

    • cechy nabyte przez organizm w ciągu życia są przekazywane potomstwu

    • podział zwierząt na wyższe i niższe, wszystkie zwierzęta się doskonalą, ciągłe istnienie mikroorganizmów tłumaczono dochodzeniem nowych organizmów (a więc organizmy prymitywne są najmłodsze i powstają w wyniku samorództwa)

    Jean Babtiste de Monet de Lamarck

    katastrofizm

    • w dziejach Ziemi zdarzyło się kilka katastrof, po każdej organizmy pojawiały się na nowo jako doskonalsze, a po jednej z katastrof pojawił się człowiek (tzw. teoria kataklizmów)

    Georges Cuvier

    aktualizm geologiczny

    • w przeszłości działały takie same procesy kształtujące Ziemię jak dziś, co pozwala na podstawie współczesnych obserwacji określać przebieg dawnych procesów geologicznych np. wypiętrzenie gór

    James Hutton

    teoria doboru naturalnego Darwina-Wallace'a

    • zmienność dziedziczna

    • cechy nabyte przez organizm w ciągu życia są przekazywane potomstwu (Darwin nie potrafi wyjaśnić różnorodności gatunkowej)

    • liczba osobników osiągających zdolność do rozrodu jest mniejsza niż liczba osobników, które przyszły na świat na skutek działania czynników biotycznych (np. drapieżnictwo) i abiotycznych (np. temperatura)

    • organizmy konkurują ze sobą walcząc o byt, ponieważ zasobów środowiska jest zbyt mało w stosunku do ich liczebności

    • największe szanse przeżycia mają osobniki najlepiej dostosowane do warunków środowiska (tzw. teoria doboru naturalnego)

    • gatunki powstają w wyniku ewolucji

    • ewolucja przebiega na poziomie populacyjnym i wyższym, na gatunki oddziałują różne naciski selekcyjne (m.in. izolacja osobników przez bariery geograficzne, czynniki losowe) prowadzące do powstania odmian, ras, podgatunków i gatunków

    Karol Darwin

    Alfred Russel Wallace

    syntetyczna teoria ewolucji

    • podstawą ewolucji zmienność mutacyjna, zmienność rekombinacyjna, wydarzenia losowe (np. katastrofa środowiskowa, pasożyty, ruchy górotwórcze), dobór naturalny

    • organizmy konkurują ze sobą walcząc o byt

    • populacja jest podstawową jednostką biologiczną, w obrębie której realizują się procesy doboru naturalnego

    • strategie utrzymania liczebność populacji:

    • r-selekcyjna

    • K-selekcyjna

    • dobór naturalny zmienia strategię genową populacji, czyli pulę genową populacji, co pozwala eliminować niekorzystne cechy (osobniki są gorzej dostosowane i wydają mniej liczne potomstwo) - dobór naturalny zmniejsza losową różnorodność w danym kierunku

    • wszystkie stadia ewolucyjne są co najmniej równie dobrze dostosowane do aktualnych warunków jak ich przodkowie do ówczesnych warunków (nie następuje pogorszenie dostosowania nawet jeśli kiedyś miałoby przynieść pozytywne skutki)

    George Simpson

    Ernst Mayr

    1. Różnorodność biologiczna dotyczy zróżnicowania organizmów żywych i obejmuje:

    1. różnorodność genetyczną

    2. różnorodność gatunkową

    3. różnorodność ekosystemową

    4. różnorodność siedliskową

    1. Dowody ewolucji

    1. pośrednie

    Rozwój osobniczy pojedynczego osobnika jest skróconym i szybkim powtórzeniem rozwoju całego rodu od początku jego pojawienia się na Ziemi.

    1. bezpośrednie

    1. Państwa roślinne

    0x08 graphic

    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

    1. Krainy zwierzęce

    0x08 graphic

    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

    1. Jeżeli frekwencję występowania allelu A w populacji określimy jako p, a frekwencję allelu a jako q, to:

    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

    1. 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:

    1. populacja jest bardzo liczna ze względu na statystyczny charakter równowagi Hardy'ego-Weinberga

    2. zachodzi zjawisko panmiksji, a więc prawdopodobieństwo kojarzenia się osobników z każdej części populacji jest równe

    3. nie działają naciski selekcyjne, a więc osobnik o każdym genotypie ma równe szanse na przeżycie

    4. nie występują mutacje

    5. 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.

    1. Cechy ewolucji

    0x08 graphic

    0x08 graphic

    Ewolucja nie może się cofnąć, niemożliwy jest powrót do wcześniejszego stadium rozwoju (prawdziwe tylko dla makroewolucji!).

    Szczepy odznaczają się tendencją do zwiększania rozmiarów ciała w toku filogenezy (nieprawdziwe!).

    1. 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:

    1. stabilizujący

    0x08 graphic

    1. kierunkowy

    0x08 graphic

    1. rozrywający

    0x08 graphic

    1. 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:

    Dobór płciowy pogłębia różnice międzygatunkowe i zapobiega krzyżowaniu międzygatunkowemu (większość mieszańców jest gorzej dostosowana niż gatunki wyjściowe, rzadko heterozja).

    1. 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.

    2. Badania ewolucji genów

    1. 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.

    1. 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:

    1. izolacje prezygotyczne

    1. izolacje postzygotyczne

    1. Podział specjacji:

    1. podział ze względu na stosunki przestrzenne między populacjami

    1. podział ze względu na tempo zachodzenia procesu

    1. podział ze względu na liczbę powstałych gatunków

    1. Gatunki wymierają w procesie ekstyncji, która pozostaje zwykle w równowadze ze specjacją. Wyjątkiem są tzw. wielkie wymierania, które mogą być spowodowane m.in.:

    Odbudowana biosfera jest wyraźnie inna.

    1. Wielkie wymierania:

    1. wymieranie ordowickie

    2. wymieranie dewońskie

    3. wymieranie permskie (wymarły trylobity, rozgwiazdy, drzewiaste widłaki, skrzypy i paprocie)

    4. wymieranie triasowe

    5. wymieranie kredowe (wymarły belemnity, amonity, wiele roślin lądowych, dinozaury oprócz ptaków, pterozaury, gady morskie - ichtiozaury, plezjozaury i mozazaury)

    1. Wyjaśnienia biogenezy

    Zalążki życia w postaci przetrwalników bakterii dotarły na Ziemię z kosmosu np. w meteorytach (nie wyjaśnia to, skąd wzięło się życie).

    Organizmy samoistnie powstały na Ziemi.

    0x08 graphic

    1. Powstawanie tlenu

    1. Powstanie protistów

    1. Powstanie roślin

    0x08 graphic

    1. Powstanie zwierząt