DOWODY I TEORIE EWOLUCJI

EWOLUCJA – CO TO TAKIEGO?

„Ewolucja (łac. evilutio – rozwinięcie) – ciągły proces, polegający na stopniowych zmianach cech gatunkowych kolejnych pokoleń wskutek eliminacji przez dobór naturalny lub sztuczny części osobników (genotypów) z bieżącej populacji.

Wraz z nowymi mutacjami wpływa to w sposób ciągły na bieżącą pulę genową populacji a przez to, w każdym momencie kształtuje przeciętny jej fenotyp. Zależnie od siły doboru oraz szybkości wymiany pokoleń, po krótszym lub dłuższym czasie, w stosunku do stanu populacji wyjściowej powstają tak duże różnice, że można mówić o odrębnych gatunkach. Ewolucja wyjaśnia mechanizmy powstawania nowych gatunków i przyczyny różnorodności form biologicznych, a zarazem ich jedność objawiającą się chociażby w powszechności występowania kwasów nukleinowych.

Przebieg i mechanizm procesu ewolucji opisywany jest przez teorię ewolucji, udokumentowaną dowodami wywodzącymi się z paleontologii, biochemii, biologii molekularnej, genetyki, anatomii porównawczej, embriologii i biogeografii.”

Idąc ogromnym skrótem cała ta ewolucja zakłada że dany organizm potrafi się zmieniać pod wpływem czynników naturalnych oraz sztucznych. Czy jest to aby na pewno możliwe? Oczywiście, że nie.

Karol Darwin zakładając całą swą teorię ewolucji nie wiedział o jednym: wiele systemów komórkowych należy do „nieredukowalnie złożonych” Brzmi obco i bardzo skomplikowanie w rzeczywistości jednak jest to bardzo proste do wyjaśnienia. Zacznijmy od samego początku czyli podstaw teorii Darwina.

Według tego wybitnego naukowca życie na Ziemi wszystkie organizmy ewoluowały przez niezliczone miliony lat. A więc z podstawowych substancji żywe organizmy non stop się przekształcały a potem budowały cząsteczki z których to w jakiś kompletnie dziwaczny sposób powstały pierwsze organizmy. Tak więc zagłębiając się w teorie ewolucji widzimy że wcale nie pochodzimy od małp lecz od aminokwasów oraz cukrów!

1) TEORIE EWOLUCJI

Idee ewolucyjne (transformistyczne) pojawiały się w czasach starożytnych (u Greków). Jednak do początku XIX wieku panował kreacjonizm. Chrześcijańska wizja pradziejów przyjmowała niezmienność gatunków, podając, że wszystkie formy życia zostały (wg Księgi Rodzaju) stworzone przed kilkoma tysiącami lat przez Boga w ciągu 6 dni.

• Teoria ewolucji wg J. Lamarcka

• Teoria J. B. Lamarcka (1744-1829) była pierwszą teorią ewolucji. Jednak nie wzbudziła dużego zainteresowania współczesnych mu przyrodników.

Teoria ta zakładała że:

prymitywne formy życia ciągle tworzą się z materii nieożywionej,

z organizmów prostych powstają bardziej złożone, które można uszeregować w tzw. drabinę jestestw żywych,

wszystkie organizmy są obdarzone siłą, która prowadzi je do coraz większej złożoności.

Teoria wyjaśniała powstawanie adaptacji u zwierząt podając dwa prawa.

Pierwsze prawo Lamarcka: narządy używane rozwijają się, a nie używane ulegają redukcji – jest to tendencją do postępu.

Drugie prawo określa dziedziczenie cech. Według Lamarcka cechy uzyskane poprzez używanie lub nieużywanie mogą być przekazane potomstwu, o ile wystąpią u obojga rodziców.

Teoria J. B. Lamarcka obecnie ma tylko historyczne znaczenie. Aktualna teza podana przez tego ewolucjonistę była stwierdzeniem, że organizmy kształtują się pod wpływem środowiska.

• Teoria ewolucji K. Darwina

Nazywana jest teorią doboru naturalnego; została ogłoszona w 1859 roku. Podobne wnioski (pracujący niezależnie) w tym samym czasie wyciągnął A. Wallace. Dlatego teorię doboru naturalnego nazywamy teorią Darwina-Wallace’a. Teoria ta zakłada:

Gatunki wykazują zmienność osobniczą, czyli każdy osobnik różni się od pozostałych.

Zmienność jest przekazywana przez komórki rozrodcze osobnikom potomnym (również cechy nabyte w ciągu życia osobnika).

Organizmy charakteryzują się duża rozrodczością, jednak ogólna ilość osobników utrzymuje się na stałym poziomie, ponieważ działają czynniki (abiotyczne i biotyczne) ograniczające wzrost liczebności.

Dysproporcja między liczbą powstających w każdym pokoleniu osobników a liczbą tych, które mogą przeżyć i wydać potomstwo stwarza konkurencję nazywaną walką o byt.

W warunkach konkurencji zwyciężają te osobniki, które okazują się najlepiej przystosowane do danego środowiska. Jest to dobór naturalny (tzw. selekcja), czyli przetrwanie najstosowniejszego.

Zwycięstwo w walce o byt objawia się nie tylko możliwością przeżycia lecz pozostawieniem większej liczby potomstwa.

Dobór naturalny nadaje procesom ewolucyjnym kierunek zgodny z wymogami środowiska.

Teoria Darwina odrzuca pojęcie gatunku niezmiennego, zakłada istnienie gatunków dynamicznych, których powstanie można wyjaśnić istnieniem doboru naturalnego. Również proces ewolucji wg Darwina nie ma charakteru jednoliniowego, raczej ewolucję można przedstawić w formie drzewa, tzw. rodowego. Ogłoszenie tej teorii wywołało przewrót w naukach biologicznych oraz wpłynęło na światopogląd człowieka. Zwolenników teorii Darwina nazywamy darwinistami.

Syntetyczna teoria ewolucji (STE)

Wywodzi się z klasycznego darwinizmu. Powstała ok. 100 lat po teorii Darwina. Interpretuje zjawiska ewolucji zgodnie z założeniami genetyki populacyjnej. Za twórców STE uważa się wielu naukowców, który zapoczątkowali oraz rozwinęli ten kierunek ewolucjonizmu. Są to np. R. Fisher, S. Wright. J. Haldon, G. Simpson, J. Huxley, E. Mayr.

STE zakłada, że pierwotnym źródłem przemian ewolucyjnych są mutacje. Jednak większość z nich polega na drobnych zmianach, które poprzez rekombinacje genetyczne prowadzą do zgromadzenia dużej zmienności w populacjach. Oznacza to, że różnorodność genetyczna populacji wynika z gromadzenia się alleli powstających w wyniku mutacji. Zaś ewolucja polega na zmianach częstości alleli w kolejnych pokoleniach.

Według STE, jednostką dziedziczności jest gen, który jest nośnikiem innowacji (ulega mutacji). Natomiast obiektem ewolucji jest populacja (nie gen, ani osobnik), w której dobór naturalny powoduje zmiany w składzie genetycznym puli genowej.

Obecnie istnieje wiele teorii ewolucji. Są to: teorie neodarwinowskie (np. mutacjonizm, saltonizm) oraz niedarwinowskie (typostrofizm, katastroficzne).

2) DOWODY EWOLUCJI

BEZPOŚREDNIE DOWODY EWOLUCJI

WIEK ZIEMI

Wiek Ziemi oceniany jest na ok. 5 mld lat. Do jego określenia służą izotopy promieniotwórczych pierwiastków : Uran 238, Potas 40 – do określania wieku skał i minerałów. Węgiel C14 służy do określania wieku młodszych obiektów.

SKAŁY OSADOWE

Powstałe na skutek opadania drobnych cząsteczek piasku, mułu, błota, popiołów, szczątków itp. oraz nakładania się ich warstwowo. Wiele z tych składników, poprzez erozję zostało przeniesione w inne miejsce. Trwało to miliardy lat. Najstarsze pokłady znajdują się najniżej, najmłodsze najwyżej. Są one poprzedzielane. Według pokładów wyodrębniono 5 er :

- archaik

- prekambr

- paleozoik

- mezozoik

- kenozoik

Wpływ na powstawanie skał osadowych miały też ruchy skorupy ziemskiej ( trzęsienia ziemi, wybuchy wulkanów ). Powodowały one powstanie głębin, które wypełniły się wodą oraz wypiętrzenie mas górskich o różnych wysokościach.

SKAMIENIAŁOŚCI

Martwe w postaci wykopalisk

- kości z ery mezozoicznej

- odciski stóp – tropy zwierząt

- sylwetki ludzi i zwierząt wydobyte ze zmarzlin lodowych czy torfu

- paprotniki, skrzypy, widłaki i paprocie w postaci odcisków na płytach węglowych

Żywe

- ryba trzonopłetwna latimura ( Ocean Indyjski )

- hapteria ( wyspy otaczające Nową Zelandię )

- stekowce i torbacze ( Australia )

- żółwie ( wyspa Galapagas )

POŚREDNIE DOWODY EWOLUCJI

Ewolucja to stopniowa, nieustanna zmiana, to proces nieodwracalny zachodzący w czasie i przestrzeni, jest to proces kierunkowy.

Dowody pośrednie

* wspólne pochodzenie organizmów żywych

* dane z dziedziny taksonomii – uwzględniają one :

• wygląd zewnętrzny

• sposób poruszania się

• sposób zdobywania pożywienia

• symetrię ciała

• sposób rozmnażania się

• typ rozwoju zarodkowego

• właściwości fizjologiczne

Na 1 milion budowa owadów jest taka sama(mają taki sam układ wydalniczy)

NARZĄDY HOMOLOGICZNE

mają takie same pochodzenie, ten sam plan budowy, ale spełniają one różne czynności : skrzydła ptaka, noga konia, płetwa wieloryba, ręka człowieka – wszędzie są te same kości, ale kończyny te spełniają różne funkcje. Mózgi kręgowców, pokrycie ciała kręgowców – to też narządy homologiczne

NARZĄDY ANALOGICZNE

Spełniają tę samą czynność, ale pochodzenie jest inne i plan budowy inny np. skrzydło ptaka i skrzydło motyla – oba służą do latania, oko kręgowca i oko owada. Z roślin : korzenie u organowców i chwytniki u mszaków – utrzymują roślinę w podłożu, pobierają wodę, ale budowa i pochodzenie jest różne.

NARZĄDY SZCZĄTKOWE U CZŁOWIEKA :

• Owłosienie ciała ( na klatce piersiowej u mężczyzn),

• wyrostek robaczkowy,

• zęby mleczne,

• budowa mięśni brzusznych,

• mięśnie przewodzące i odwodzące,

• paluch stopy,

• chwytność stopy u niemowlaka

ATAWIZMY U CZŁOWIEKA

• owłosienie lamugo płodu

• ogon; nawet do 25 cm długości

• pazury zamiast paznokci

• dodatkowa para sutek

• silnie wyrastający kieł

EMBRIOLOGICZNE DOWODY EWOLUCJI

W wczesnym rozwoju zarodkowym kręgowców w wyniku bruzdkowania powstaje morula, w wyniku dalszego podziału tworzy się blastula zbudowana z jednej warstwy komórek otaczających przestrzeń wypełniając płynem tzw. blastocelem. Gastrulacja – tworzenie się listków zarodkowych, czyli ektodermy, endodermy i mezodermy u wszystkich kręgowców przebiega tak samo.

DOWODY Z ZAKRESU BIOCHEMII

• wszystkie żywe organizmy zbudowane są tych samych pierwiastków, oprócz glinu, są to : węgiel, wodór, tlen, azot, fosfor, siarka,

- nieorganiczne : woda

- organiczne : białka, cukry, tłuszcze, udział procentowy tych związków i wody jest podobny u wszystkich organizmów

• skład płynów ustrojowych zwierząt jest podobny do składu wody morskiej

• budowa i funkcja wielu enzymów są podobne

• podobna budowa chlorofilu

• podobna jest struktura białek ( np. insulina ) – wykorzystano to w medycynie

• podoba jest budowa hormonów, choć pełnią one inną funkcję : prolaktyna u ssaków, ptaków, gadów

• obecność czynników RH+, RH- - u małp i ludzi

• anty perny grupowe krwi, czyli A, B, 0

• mitochondria u wszystkich eucariota są podobnie zbudowane i pełnią taką samą czynność

• kwasy nukleinowe – zbudowane z takich samych nukleotydów, wszędzie obowiązuje kod trójkowy i wzór semikonserwatywnej replikacji DNA

• mitoza u wszystkich eucariota przebiega tak samo

ROZMIESZCZENIE NA ZIEMI

• zasiedlenie Australii przez ssaki bezłożyskowe

• jeleniowate, wielbłądowate, niedźwiedziowate występują w Afryce, Eurazji i Ameryce

• żółwie na wyspach Galapago są to formy reliktowe, prawie się nie zmieniły

• skrzypłacz (ryba) jego larwa jest identyczna z larwą wymarłych już trylobitów

• ryby dwudyszne i trzonopłetwna latimura jest jajożyworodna

• miłorzęb japoński od 400 mln lat się nie zmienił, drzewo samicze i samcze

• brzoza karłowata, wierzba

• foka obrączkowana