Ewolucja i jej mechanizmy
Sprawdź co umiesz
Zdarza się, że odkrycie archeologiczne dostarcza i bezpośrednich, i pośrednich dowodów na ewolucję. W 2019 r. w Egipcie odkryto gliniane naczynia służące do fermentacji piwa. Znalezione w nich drożdże miały ok. 5000 lat i znajdowały się w stanie życia utajonego (anabiozy). Naukowcy uwarzyli piwo z zastosowaniem odkrytego szczepu oraz równie starego przepisu. Starożytne drożdże znacznie różniły się od współczesnych szczepów piwowarskich zarówno pod względem genetycznym, jak i zdolności fermentacyjnych.
Indeks górny Źródło: David Nield, Someone Has Made Beer Using 5,000‑Year‑Old Yeast From Ancient Egypt, ScienceAlert.com, 24 maja 2019. Materiał wykorzystany na podstawie art. 29 ustawy o prawie autorskim i prawach pokrewnych (prawo cytatu). Indeks górny koniecŹródło: David Nield, Someone Has Made Beer Using 5,000‑Year‑Old Yeast From Ancient Egypt, ScienceAlert.com, 24 maja 2019. Materiał wykorzystany na podstawie art. 29 ustawy o prawie autorskim i prawach pokrewnych (prawo cytatu).
Przeciwnicy teorii ewolucji podają szereg argumentów i przykładów mających przeczyć bezpośrednim i pośrednim dowodom na ewolucję. Na przykład w książce „Ewolucja, dewolucja, nauka” Maciej Giertych pisze: „Latimeria, którą uważano za wymarły gatunek, stanowiący ogniwo pomiędzy rybami a zwierzętami lądowymi, ma się świetnie, a badanie tkanek miękkich Latimerii wykluczyło, by mogła być prapłazem”. W innym miejscu autor pisze o pandzie czerwonej: „Te pochodzące z umiarkowanych lasów Himalajów urocze stworzenia to tylko dalecy krewniacy rodziny pandowatych, którym zawdzięczają nazwę. Rodowodowo bliżej im do szopów i łasic. W istocie z pandami dzielą tylko podobną dietę, bogatą w pędy bambusa”.
Indeks górny Źródło: ,,Ewolucja, dewolucja, nauka'', autor: Maciej Giertych, wydawnictwo: Fronda, data wydania: 2016‑01‑29. Materiał wykorzystany na podstawie art. 29 ustawy o prawie autorskim i prawach pokrewnych (prawo cytatu). Indeks górny koniecŹródło: ,,Ewolucja, dewolucja, nauka'', autor: Maciej Giertych, wydawnictwo: Fronda, data wydania: 2016‑01‑29. Materiał wykorzystany na podstawie art. 29 ustawy o prawie autorskim i prawach pokrewnych (prawo cytatu).
Maciej Giertych (ur. 24 marca 1936 w Warszawie) - polityk i naukowiec, profesor nauk leśnych. Głosi poglądy kreacjonistyczne oraz jest członkiem organizacji Cercle Scientifique et Historique zrzeszającej kreacjonistów katolickich.
Zapoznaj się z opisami poniższych zdjęć oraz tekstem, a następnie wykonaj polecenie.
Na pierwszym z powyższych zdjęć znajduje się szkielet łapy pandy wielkiej (Ailuropoda melanoleuca) wystawiony na pokaz w tokijskim muzeum. Na drugim zdjęciu – panda czerwona zwana też pandką rudą (Ailurus fulgens).
Zaskakującą zdolnością obu wymienionych gatunków jest umiejętność chwytania przedmiotów i precyzyjnego manipulowania nimi za pomocą łap. Wśród kręgowców zdolności takie posiadają głównie naczelne, ze względu na obecność kciuka. Jeśli jednak przyjrzysz się uważnie pierwszemu zdjęciu, dostrzeżesz, że panda wielka również posiada coś na kształt kciuka. Jest to jednak szósty „palec” nieposiadający (w przeciwieństwie do pozostałych 5) pazura. Ten „kciuk” powstał z przekształcenia części kości nadgarstka i występuje zarówno u pandy wielkiej, jak i pandy czerwonej.
Oba opisywane gatunki należą do rzędu drapieżnych (Carnivora) i podrzędu psokształtnych (Caniformia). Panda wielka jest gatunkiem należącym do rodziny niedźwiedziowatych (Ursidae), a pandka ruda do pandkowatych (Ailuridae). Nie zawsze jednak tak było. Ze względu na podobieństwo morfologiczne panda wielka od początku uznawana była za niedźwiedzia. Następnie, na podstawie między innymi podobieństw w budowie układu rozrodczego, oba gatunki zaklasyfikowano do rodziny szopowatych. W kolejnym etapie stworzono nową rodzinę, do której należały panda wielka i pandka ruda. Dopiero badania molekularne, polegające na porównaniu sekwencji nukleotydów wielu gatunków ssaków drapieżnych, pozwoliły na zaklasyfikowanie pandy wielkiej do niedźwiedziowatych, a pandki rudej do pandkowatych (których jest obecnie jedynym przedstawicielem).
Pomimo że oba opisywane gatunki zamieszkują podobne tereny i żywią się identycznym pokarmem (bambus), to fałszywe kciuki wykształciły się u nich niezależnie w toku ewolucji.
Na podstawie powyższych informacji i własnej wiedzy wskaż w tekście właściwe określenia. Osobniki pławikonika dobierają się do rozrodu na zasadzie doboru płciowego, który jest rodzajem doboru kierunkowego stabilizującego. Nowe pokolenia pławikoników są fenotypowo podobne do osobników rodzicielskich, co pogłębia różnice pomiędzy populacjami i prowadzi do izolacji prezygotycznej postzygotycznej. Chociaż przy znacznych różnicach w wielkości samców i samic możliwe jest zapłodnienie ikry w torbie lęgowej przez samca, to jednak utrudnione staje się przebicie tej torby przez pokładełko samicy – jest to przykład izolacji behawioralnej mechanicznej. Izolacja ta przyczynia się do powstawania kolejnych gatunków siostrzanych na zasadzie specjacji sympatrycznej specjacji allopatrycznej.
Informacja do ćwiczeń 9‑11.
Pewna wyspa jest siedliskiem życia palm gatunków A i B. Ich przedstawiciele prawie nie różnią się fenotypowo. Gatunek A zajmuje północną stronę wyspy, gdzie pH gleby waha się w okolicach 4,5–5, podczas gdy gleba w części południowej jest zasadowa (pH 9–9,5) i rosną na niej osobniki gatunku B. Z badań genetycznych wynika, że oba gatunki rozdzieliły się stosunkowo niedawno, już po zasiedleniu wyspy. Na wyspie nie występuje gleba o neutralnym odczynie. Palmy są wiatropylne, a odległości pomiędzy populacjami gatunków A i B są niewielkie. Gatunki A i B nie dają płodnego potomstwa.
Spośród niżej podanych wybierz ten rodzaj izolacji, który z pewnością nie był przyczyną specjacji na opisywanej wyspie. Możliwe odpowiedzi: 1. izolacja siedliskowa, 2. izolacja geograficzna, 3. izolacja sezonowa, 4. izolacja mechaniczna
Zakładając, że palmy stanowiły kiedyś jeden gatunek X, preferujący glebę na północnej stronie wyspy, można przypuszczać, że pomiędzy osobnikami tego gatunku występowała konkurencja wewnątrzgatunkowa. Niektóre osobniki gatunku X zajęły następnie południową część wyspy.
Informacja do ćwiczenia 17‑19.
Problematyczny w zrozumieniu doboru naturalnego jest czas, w jakim musi on działać na populację żeby zaszły zmiany, które człowiek jest w stanie dostrzec. Często warunki środowiska nie zmieniają się zbyt szybko i skutki doboru naturalnego (wliczając w to specjację) są niemożliwe do dostrzeżenia nie tylko przez jednostki, ale nawet przez całe pokolenia. Ewolucja to proces ciągły i długotrwały.
W 1988 roku Richard Lenski rozpoczął eksperyment polegający na prowadzeniu nieustannej hodowli bakterii pałeczki okrężnicy (Escherichia coli). Założył on 12 hodowli pochodzących od dwóch kolonii bakteryjnych różniących się neutralnym genetycznym markerem. Bakterie użyte do hodowli nie posiadały plazmidów i bakteriofagów. Codziennie 1 proc. każdej populacji był pobierany przez naukowca i mrożony do późniejszych analiz. Do 13 marca 2017 roku Richard Lenski przeprowadził 10000 takich pobrań. O eksperymencie zrobiło się głośno w świecie nauki dzięki wynikom sugerującym ekstremalnie szybką ewolucję hodowanych bakterii. Głównym związkiem organicznym, którym mogły odżywiać się bakterie we wspomnianej hodowli była glukoza.
Bakterie E. coli przed eksperymentem potrafiły korzystać także z innych źródeł energii (fruktozy, galaktozy i innych). Jednak w trakcie trwania doświadczenia, we wszystkich populacjach zaobserwowano stopniową utratę zdolności do ich metabolizowania. Jednocześnie komórki bakterii we wszystkich populacjach zwiększały swoje rozmiary i coraz efektywniej wykorzystywały glukozę. Część populacji (nazwana mutatorową) ulegała zmianom genetycznym powodującym pogorszenie procesów naprawczych DNA i w konsekwencji znacznie zwiększoną częstotliwość mutacji genetycznych.
Najbardziej zaskakujące było jednak odkrycie populacji, która zaczęła metabolizować cytrynian w warunkach tlenowych. Charakterystyka E. coli jako gatunku mówi, że są one do tego niezdolne. Co więcej ta niezdolność jest jednym z ważniejszych parametrów pozwalających odróżniać E. coli od bakterii z rodzaju Salmonella. Populacja bakterii, która w czasie trwania eksperymentu nabyła zdolność do metabolizowania cytrynianu w warunkach tlenowych, nie należała do populacji mutatorowych.
Indeks dolny Na podstawie: Richard E. Lenski, What is adaptation by natural selection? Perspectives of an experimental microbiologist, PloS Genetics, 2017. Materiał wykorzystany na podstawie art. 29 ustawy o prawie autorskim i prawach pokrewnych (prawo cytatu). Indeks dolny koniecNa podstawie: Richard E. Lenski, What is adaptation by natural selection? Perspectives of an experimental microbiologist, PloS Genetics, 2017. Materiał wykorzystany na podstawie art. 29 ustawy o prawie autorskim i prawach pokrewnych (prawo cytatu).
Ptasznik australijski (Atrax robustus) jest uznawany za najbardziej jadowitego pająka na świecie. Gatunek ten wytwarza hekstatoksynę w ilości mogącej zabić dorosłego człowieka. Typowymi ofiarami tych pająków są żaby i jaszczurki, wśród których potwierdzono istnienie inhibitorów osłabiających działanie heksatoksyny.
Indeks dolny Na podstawie: Matthew L. Holding i in., Venom Resistance as a Model for Understanding the Molecular Basis of Complex Coevolutionary Adaptations, „Integrative and Comparative Biology” 2016, nr 56(5), s. 1032–1043. Materiał wykorzystany na podstawie art. 29 ustawy o prawie autorskim i prawach pokrewnych (prawo cytatu). Indeks dolny koniecNa podstawie: Matthew L. Holding i in., Venom Resistance as a Model for Understanding the Molecular Basis of Complex Coevolutionary Adaptations, „Integrative and Comparative Biology” 2016, nr 56(5), s. 1032–1043. Materiał wykorzystany na podstawie art. 29 ustawy o prawie autorskim i prawach pokrewnych (prawo cytatu).
W rozmnażającej się płciowo populacji zwierząt, pozostającej w stanie równowagi genetycznej, w pewnym locus występują dwa allele genu autosomalnego. Allel wykazuje pełną dominację nad allelem . Na poniższym wykresie przedstawiono liczbę osobników tej populacji, o określonych genotypach. Oblicz częstość występowania alleli i w tej populacji. Wynik przedstaw w procentach. Zapisz odpowiednie obliczenia.
W rozmnażającej się płciowo populacji zwierząt, pozostającej w stanie równowagi genetycznej, w pewnym locus występują dwa allele genu autosomalnego. Allel wykazuje pełną dominację nad allelem . W poniższym opisie wykresu przedstawiono liczbę osobników tej populacji, o określonych genotypach. Oblicz częstość występowania alleli i w tej populacji. Wynik przedstaw w procentach. Zapisz odpowiednie obliczenia.
Sprawdź, czy populacja licząca 400 osób jest w stanie równowagi genetycznej, jeśli stwierdzono występowanie następujących fenotypów i genotypów: 180 osób ma niebieski kolor oczu (homozygoty recesywne), 220 osób ma brązowy kolor oczu, z czego 150 to heterozygoty, a 70 to homozygoty dominujące.
Tempo ewolucji, czyli szybkość zachodzenia zmian ewolucyjnych, jest nierównomierne. Obserwuje się zarówno zmiany mikroewolucyjne, jak też można pozyskać dane na temat zmian makroewolucyjnych.
W 1971 roku dwaj paleontolodzy, Niles Eldredge i Stephen Jay Gould, na sympozjum na temat „Modeli w paleobiologii”, przedstawili artykuł, który dał początek nowemu spojrzeniu na teorię ewolucji. Konwencjonalna, darwinowska teoria ewolucji zakłada gradualizm, czyli powolne i stopniowe zmiany w organizmach danej populacji, które doprowadzają do powstania nowego gatunku. Według tej teorii, proces przejścia od jednego do drugiego gatunku trwa setki tysięcy, bądź miliony lat, i przebiega, mniej więcej, w stałym tempie. Natomiast, według Eldredge’a i Goulda, dane paleontologiczne wskazują, że przekształcanie gatunków zachodzi relatywnie szybko, a następnie przez większość czasu ich trwania gatunki nie zmieniają się. Zatem tempo ewolucyjnych zmian jest zróżnicowane i zmienne. Tak więc główna teza teorii przerywanej równowagi mówi, że większość gatunków pojawiła się w krótkich momentach geologicznych, a następnie gatunki te utrzymywały się w niezmienionej postaci przez długi okres swojego trwania.
Indeks górny Źródło: „Teoria przerwanej równowagi – główne założenia i pojęcia”; Autorka: Joanna Najder. Materiał wykorzystany na podstawie art. 29 ustawy o prawie autorskim i prawach pokrewnych (prawo cytatu). Indeks górny koniecŹródło: „Teoria przerwanej równowagi – główne założenia i pojęcia”; Autorka: Joanna Najder. Materiał wykorzystany na podstawie art. 29 ustawy o prawie autorskim i prawach pokrewnych (prawo cytatu).