Rozważania o ewolucji życia
Mechanizmy ewolucji biologicznej
Jeszcze na początku XIX wieku panowało powszechne przekonanie, że wszystkie występujące na Ziemi gatunki powstały jednocześnie i od tego czasu pozostają niezmienne. Nieliczne wątpliwości, związane na przykład z odkryciami szczątków prehistorycznych zwierząt, nie zapowiadały jeszcze rewolucji w myśleniu o pochodzeniu gatunków, której autorem był Karol Darwin.
Twórcą teorii ewolucji był Karol Darwin
Jednym z pierwszych naukowców, którzy podjęli się wyjaśnienia źródła ogromnej różnorodności gatunków żyjących na Ziemi teraz i w przeszłości, był Karol Darwin. Jego badania prowadzone podczas wyprawy naukowej dookoła świata, jaką odbył na okręcie Beagle w latach 1831‑1836, zostały zwieńczone sformułowaniem teorii ewolucjiewolucji i stały się podstawą do dalszych poszukiwań. Teoria ewolucji wywarła ogromny wpływ na wszystkie dziedziny nauk przyrodniczych.
W swojej podróży Darwin miał okazję m.in. do badania zwierząt, roślin, skamieniałości i układów skał. Najważniejsze obserwacje Darwin poczynił na Wyspach Galapagos. Zobaczył tam nieznane dotychczas legwany morskie, gigantyczne żółwie słoniowe i pingwiny równikowe. Zwierzęta takie nie były znane z żadnych innych miejsc na Ziemi. Gatunki takie nazywa się endemitamiendemitami.
Podczas pobytu na Wyspach Galapagos Darwin porównywał rośliny i zwierzęta zasiedlające te tereny oraz ląd Ameryki Południowej. Zauważył, że pomimo podobieństw, gatunki zwierząt z wysp i stałego lądu wyraźnie się różnią. Dostrzegł również różnice wśród zwierząt zamieszkujących poszczególne wyspy archipelagu. Jedną z grup, które zwróciły jego uwagę były darwinki (zięby Darwina), różniące się m.in. kształtem i rozmiarem dzioba, co było wynikiem przystosowania tych ptaków do pozyskiwania różnego pokarmu. Na podstawie budowy dzioba Darwin wyróżnił wśród nich m.in. zięby owocożerne, liściożerne, owadożerne.
Darwin, próbując znaleźć stosowne wyjaśnienie różnorodności darwinek z Wysp Galapagos, przyjął, że wszystkie pochodzą od wspólnego przodka, który zdołał przedostać się ze stałego lądu Ameryki Południowej. Nieco odmienne warunki życia na poszczególnych wyspach spowodowały, że ptaki musiały z czasem dostosować się do dostępnego tam pokarmu i różnicować się, dając początek nowym gatunkom.
Po powrocie do Anglii przyrodnik przez wiele lat opracowywał zgromadzone podczas wyprawy okazy i analizował poczynione obserwacje. Rezultatem tych prac było sformułowanie teorii doboru naturalnegodoboru naturalnego wyjaśniającej mechanizm ewolucji.
Dobór naturalny polega na utrwaleniu takich zmian w budowie i funkcjach organizmu, które lepiej dostosowują go do życia w danym środowisku
Do sformułowania teorii doboru naturalnego przyczyniły się następujące obserwacje:
osobniki jednego gatunku nie są identyczne, różnią się od siebie wieloma cechami, np. rozmiarami ciała, umaszczeniem, sprawnością, podatnością na choroby;
gatunki wydają więcej potomstwa, niż może przetrwać w środowisku i więcej niż potrzeba do zastąpienia rodziców;
w danym środowisku pojawiają się dziesiątki, setki a czasem tysiące organizmów potomnych, a zasoby środowiska są ograniczone, co wywołuje bardzo silną konkurencję między nimi, którą Darwin nazwał walką o bytwalką o byt;
w konkurencji zwyciężają te organizmy, które odznaczają się najkorzystniejszymi cechami;
cechy przodków są przekazywane potomstwu, co oznacza, że kolejne pokolenia są dobrze przystosowane do panujących w środowisku warunków.
Mechanizm dzięki któremu przeżywają i przekazują swoje cechy organizmy najlepiej dostosowane nazwał Darwin doborem naturalnym.
Dobór naturalny to mechanizm ewolucji biologicznej, który daje szansę na przetrwanie i pozostawienie licznego potomstwa osobnikom dobrze przystosowanym do warunków środowiska, czyli najsilniejszym, najbardziej odpornym na choroby i najskuteczniej zdobywającym pożywienie. To one mają szansę dożyć wieku rozrodczego i przekazać swoje cechy następnemu pokoleniu. W ten sposób dzięki doborowi naturalnemu korzystne cechy są utrwalane w populacji.
Wyjaśnij, dlaczego dobór naturalny nazywa się również selekcją naturalną.
Teoria doboru naturalnego zaproponowana przez Karola Darwina została uzupełniona o późniejsze badania Grzegorza Mendla oraz Francisca Cricka i Jamesa Watsona z zakresu genetyki. W ten sposób powstała syntetyczna teoria ewolucjisyntetyczna teoria ewolucji. Zgodnie z jej założeniami dobór naturalny działa na zmienność genetyczną populacji, której głównym źródłem są mutacje i rekombinacje. Osobniki, które wygrywają w konkurencji przekazują swoje geny potomstwu. W ten sposób geny warunkujące korzystne cechy są utrwalane, a geny osobników gorzej przystosowanych są eliminowane wraz z ich śmiercią.
Dobór naturalny prowadzi do powstania nowych gatunków
Selekcjonerem organizmów jest środowisko (czynniki abiotyczneabiotyczne i biotycznebiotyczne). Dobór naturalny jest przypadkowy, jego efektem jest nasilenie konkurencji organizmów o zasoby środowiska. Zmiany w populacjach wywołane doborem powodują utrwalenie cech ułatwiających przetrwanie w środowisku. Jeśli dobór naturalny działa na populacje danego gatunku dostatecznie długo (np. sto tysięcy lat), a ich osobniki zostaną rozdzielone przez trudną do pokonania barierę (np. wody oceanu czy wysokie góry), to mogą powstać populacje o nieco odmiennych cechach. Różnice między nimi mogą się pogłębiać z pokolenia na pokolenie. Gdy rozdzielone populacje ponownie się zetkną, ich osobniki mogą różnić się tak bardzo, że nie będą mogły się krzyżować i wydawać potomstwa. Staną się więc odrębnymi gatunkami.
Przez Polskę przebiegają granice zasięgu słowika rdzawego i słowika szarego. Oba gatunki powstały stosunkowo niedawno, gdy dwie populacje ich wspólnego przodka zostały rozdzielone przez ostatnie zlodowacenie Europy. Po cofnięciu się lodowca okazało się, że te dwie grupy ptaków różnią się tak znacznie wyglądem, zachowaniem i wymogami siedliskowymi, że funkcjonują już jako dwa różne gatunki.
Dobór sztuczny jest prowadzony przez człowieka
Już pierwsi hodowcy dostrzegli, że na przykład wśród bydła każdy osobnik nieznacznie różni się od pozostałych i do rozrodu przeznaczali tylko te, które lepiej spełniały ich aktualne potrzeby: dawały więcej mleka lub więcej mięsa. Taka metoda, nazywana doborem sztucznym (lub sztuczną selekcją), prowadzi do wzmocnienia wybranej cechy w populacji, np. uzyskania większych i bardziej soczystych owoców, bogatych w cukier korzeni buraka cukrowego, nasion zbóż o większej zawartości skrobi, bardziej umięśnionych świń, szybszych koni. W wyniku doboru sztucznego uprawiane rośliny i hodowane zwierzęta zaczęły się różnić od swoich dzikich przodków.
Drogą doboru sztucznego powstały liczne odmiany zbóż, kapusty, pomidorów, drzew i krzewów owocowych, rośliny o ozdobnych kwiatach oraz rasy psów, kotów, koni, krów, owiec czy kóz.
Cecha | Dobór naturalny | Dobór sztuczny |
miejsce działania | środowisko naturalne | hodowla zwierząt lub uprawa roślin |
działanie | przypadkowe | zamierzone przez człowieka |
cechy organizmu | korzystne dla organizmu w danych warunkach | korzystne dla człowieka |
przeżywalność osobników | przeżywanie osobników najlepiej dostosowanych do środowiska | przeżywanie osobników wybranych przez człowieka |
czas trwania | długi, zwykle setki tysięcy lub miliony lat | krótki, kilkadziesiąt, kilkaset, kilka tysięcy lat |
znaczenie | podstawowy proces ewolucyjny | podstawowy proces wykorzystywany w hodowli i uprawie |
Zdarza się, że dobór sztuczny, oprócz cech atrakcyjnych dla hodowców, utrwala też cechy niepożądane. Na przykład hodowcy psów otrzymali rasę angielskich buldogów o płaskich, krótkich pyskach, które utrudniają psom oddychanie. Z kolei białe koty o niebieskich oczach są szczególnie narażone na wrodzoną głuchotę.
Krzyżowanie osobników należących do różnych gatunków jest najczęściej nieskuteczne, dlatego mieszańce międzygatunkowe, zwłaszcza u zwierząt, zdarzają sie rzadko. Przykładem międzygatunkowego mieszańca klaczy konia i ogiera osła jest muł – zazwyczaj niepłodny.
To ważne!
Dobór naturalny to główny mechanizm ewolucji biologicznej. Polega na tym, że w danych warunkach środowiska przeżywają i wydają potomstwo najlepiej przystosowane do tych warunków osobniki.
Powstawanie nowych gatunków jest wynikiem długo trwającej izolacji dwóch lub większej liczby populacji tego samego gatunku, na które działa dobór naturalny.
Dobór sztuczny to działanie prowadzące do utrwalenia u organizmów pożądanych dla człowieka cech, dzięki czemu powstają nowe rasy zwierząt i odmiany roślin.
Na pożegnanie
Ułóż zestaw 3 zadań dla innych uczniów korzystających z tego podręcznika, które sprawdzą wiedzę o mechanizmach ewolucji biologicznej. Do każdego pytania w zadaniu podaj 4 proponowane odpowiedzi, ale tylko jedna ma być prawidłowa. Pytanie z odpowiedziami wyślij Twojemu nauczycielowi, który włączy je do quizu Milionerzy.
Wiesz już jakie są mechanizmy ewolucji. Wróć do polecenia na stronie „Na dobry początek” i dopisz brakujące definicje. Pamiętaj, żeby nie kopiować słownika, ale wyjaśnić każde słowo kluczowe w miarę możliwości swoimi słowami.