Teorije, proces, testi in primeri biološke evolucije

The biološka evolucija To je sprememba lastnosti organizma v času generacij. Skupine organizmov iste vrste so znane kot "biološke populacije".

V bistvu sodobna neodarvinistična teorija evolucije pravi, da to sestavlja postopna sprememba življenjskih oblik. To se je začelo - predvidoma - z molekulo s sposobnostjo ponovitve približno 3.5 milijard let.

Vir: Chensiyuan [CC by-sa 4.0 (https: // creativeCommons.Org/licence/by-sa/4.0)]

S časom se je pojavila veja rodov in nastala je nova in raznolika vrsta. Mehanizmi za to evolucijsko spremembo so naravna selekcija in odmik genov.

Evolucijska biologija želi razumeti izvor biološke raznolikosti in kako vzdržuje. Kot je osrednja znanost iz biologije, na splošno velja za poenotečo misel, ki vključuje različne discipline bioloških znanosti.

Ta združujoča lastnost evolucijske biologije je bila označena v znamenitem stanju Teodozija Dobzhanskyja: "V biologiji ni nič smisla, če ni v luči evolucije".

Dandanes je evolucijska biologija uživala ves napredek v znanosti, kar omogoča, da se filogenije obnovijo s številnimi molekularnimi in močnimi značilnostmi statistična analiza.

[TOC]

Kakšen je evolucijski proces?

Evolucija je izraz, ki izhaja iz latinskih korenin Evolvere, kar prevaja kot uvajanje ali razkrivanje skritega potenciala. Danes beseda evolucija preprosto vzbudi spremembo. Verjetno je del našega dnevnega leksikona, da se sklicuje na spremembe v predmetu ali osebi.

Vendar se biološka evolucija s prehodom generacij nanaša na spremembe v skupinah organizmov. To splošno opredelitev evolucije uporablja Futuyma (2005). Pomembno je poudariti, da organizmi, kot je posamezniki Ne razvijajo se, medtem ko skupine organizmov.

V biologiji se nabor posameznikov iste vrste, ki sobivajo v času in v vesolju, imenujejo populacija. Da bi se sprememba populacije štela za evolucijsko.

Znanstvene teorije evolucije

Človek je že od nekdaj čutil lastno radovednost do izvora življenja in obstoja ogromne raznolikosti, ki jo predstavljajo organska bitja.

Ker je britanski naravoslovec Charles Darwin (1809-1882) pomembno vplival na razvoj te znanosti, bomo preučili teorije, predlagane pred in po njegovih prispevkih.

Pred Darwinom: kreacionizem in nespremenljivost vrste

Pred Darwinom je bilo za naravoslovje in druge znanstvenike značilno ohranjanje kreacionistične misli glede izvora vrste.

Obravnavali so esencialistične vizije, kjer je imela vsaka vrsta nespremenljivo bistvo in je bila variacija, ki smo jo opazili v skupini. To zasnovo je bilo obvladano v času Platona in Aristotela.

Nekaj ​​časa kasneje so kristjani začeli dobesedno razlagati odlomke Svetega pisma in razumeli, da je organska bitja v enem samem dogodku ustvarila nadnaravno entiteto. Ta koncepcija sčasoma ni omogočila sprememb vrst, saj so bile ustvarjene pod božansko popolnostjo.

V 18. stoletju je bil cilj naravoslovcev katalogirati božanski načrt, ki ga je ustvaril Bog. Na primer, Linneo je po tej misli vzpostavil podlage trenutne taksonomije.

Nato je to vizijo izzvalo več mislecev. Najpomembnejšo teorijo predživljenjskega časa je oblikoval Jean Baptiste Lamarck. Zanj je vsaka vrsta izvirala individualno skozi spontano generacijo in je lahko sčasoma "napredovala" ali se izboljšala.

Eno najpomembnejših načel, ki jih je vzpostavil Lamarck. Ta naravoslovec je verjel, da lahko različne značilnosti, ki jih pridobimo v življenju, prenesejo na naše potomce.

Na primer, pod Lamarkian Vision je moral bodybuilder, ki trdo dela vse svoje mišične skupine, imeti otroke z razvitimi mišicami. Enako načelo bo veljalo pri uporabi organov.

Darwin in Wallace Prispevki k evolucijski biologiji: Naravna selekcija

Ime Charlesa Darwina se običajno pojavlja v večini besedil biologije, ne glede na njegovo posebnost. Darwin je revolucioniral biologijo in znanosti na splošno z neverjetno - primerljivo velikostjo, na primer z Newtonovimi prispevki.

Darwin je v mladosti ohranil zvesto misel na svetopisemske nauke. Vendar pa je Darwin v spremstvu verske misli izrazil zanimanje za naravoslovje, tako da so ga obkrožili najsvetlejši znanstveni um trenutka.

Potovanje v beagle

Darwinovo življenje se je spremenilo, ko je v zgodnji mladosti začel potovanje na h. M. S. Beagle, britanska ladja, ki bi raziskovala različne regije Južne Amerike. Po potovanju, ki je trajalo nekaj let, je Darwin opazoval in zbral veliko raznolikost južnoameriške favne in flore.

Zahvaljujoč njegovemu optimalnemu finančnemu položaju je Darwin lahko svoje življenje posvetil izključno svojemu delu v bioloških znanostih. Po obsežnih meditacijah - in tudi branju o ekonomiji - je Darwin ustvaril svojo teorijo naravne selekcije.

Vam lahko služi: značilnosti živih bitij

Naravna selekcija je preprosta in hkrati močna ideja, ki je pomemben evolucijski mehanizem - čeprav ne edini, kot bomo videli kasneje.

Te ideje ni samo sklepal Darwin. Mladi naravoslovec z imenom Alfred Wallace je neodvisno dosegel zelo podobne ideje. Wallace je komuniciral z Darwinom in oba sta skupaj predstavila teorijo evolucije z naravno selekcijo.

Izvor vrst

Nato Darwin predstavi svojo mojstrovino: "Izvor vrst", Ki podrobno prikazuje svojo teorijo in z močnimi dokazi. Ta knjiga ima šest izdaj, v katerih je Darwin deloval vse življenje.

Teorija naravne selekcije trdi, da če obstaja kakšna koristna in dedna sprememba v populaciji posameznikov, bo med imetniki funkcij prišlo do diferencialne reprodukcije. Te bodo ponavadi ustvarile več potomcev in s tem povečale pogostost lastnosti v populaciji.

Poleg tega je Darwin predlagal tudi skupno prednik: vse vrste so se razhajale v evolucijskem času skupnega prednika. Tako so lahko vsa organska bitja predstavljena v velikem drevesu življenja.

Po Darwinu: neodarwinizem in sinteza

Takoj po objavi "Poreklo", Med najpomembnejšimi znanstveniki v tistem času je izbruhnila velika polemika. Vendar je bila z leti teorija postopoma sprejemana.

Bili so biologi, ki nikoli niso sprejeli darvinskih idej, zato so ustvarili svoje evolucijske teorije, ki so zdaj skoraj popolnoma diskreditirane. Primer tega so med drugim neo-belakizem, ortogeneza in mutacionizem.

Med 30. in 40. letom so bile vse teorije proti življenju zavržene s prihodom evolucijske sinteze. To je bilo sestavljeno iz združenja darvinskih idej s prispevki niza genetikov in paleontologov, kot so Fisher, Haldane, Mayr in Wright.

Sintezi je uspelo poenotiti evolucijske teorije s pravilnimi genetskimi načeli, saj je bila ena od težav, ki jih je Darwin med delom doživel, nepoznavanje genov kot delcev dedovanja.

Dokazi o evoluciji: samo teorija?

Danes je biološka evolucija dejstvo, ki ga podpirajo močni in obilni dokazi. Čeprav biologi ne dvomijo o resničnosti procesa, v vsakdanjem življenju običajno slišimo, da je evolucija "samo teorija" - s pejorativnimi konotacijami.

Ta nerazumevanje del dejstva, da ima izraz "teorija" različne pomene v znanosti in v vsakdanjem življenju. Za večino ljudi je teorija negotova napoved dejstva, za katero je značilno šibke temelje. Za znanstvenika je teorija na pravilen način dosledne in strukturirane ideje.

Po tem vrstnem redu idej lahko sklepamo, da je evolucija a narejen, In obstajajo mehanizmi za to, na primer teorija naravne selekcije. Najbolj izjemni dokazi evolucijskega procesa so naslednji.

Homologija

Dva procesa ali strukture sta homologna, če je bila ta lastnost podedovana neposredno od skupnega prednika. V evolucijski biologiji je homologija temeljna točka, saj so edine značilnosti, ki nam omogočajo.

Morfološke homologije

Zelo znan primer homologije so kosti okončin tetrapodov. Vzemimo tri živali, ki se razlikujejo v njihovi modalnosti lokomotije, da razumejo, zakaj je homologija močan dokaz evolucijskega procesa: ljudje, kiti in netopirji.

Te tri skupine delijo strukturni osnovni načrt v svojih prejšnjih okončinah, ker so ga podedovali od skupnega prednika. To pomeni, da je imel tetropod prednikov nadlahtnico, sledil je polmer in kocka ter na koncu niz falanges.

Ni funkcionalnega razloga, zakaj morajo tri živali s tako različnimi življenjskimi slogi v svojih okončinah deliti isti načrt kosti.

Če je bilo življenje zasnovano, ni razloga za izgradnjo vodnega organizma, enega letenja in zemlje z istim načrtom. Brez inženirja - vendar neizkušenost.

Najbolj logičen način za to je skupno prednik. Trije so podedovali ta strukturni načrt prednika in utrpeli prilagodljive spremembe, ki jih danes opazujemo: krila, plavuti in roke.

Molekularne homologije

Homologija ni omejena na anatomske značilnosti živega bitja. Lahko tudi na molekularni ravni dokažejo. Genetske informacije o živih bitjih so shranjene v DNK in se prenašajo v trojčke: trije nukleotidi ustrezajo aminokislini.

Univerzalna molekularna homologija je branje tega genetskega kodeksa, saj ta jezik delijo skoraj vsa organska bitja - čeprav obstajajo zelo posebne izjeme.

Fosilni zapis

Ko Darwin predlaga svojo teorijo naravne selekcije, trdi, da vse postopne prehodne oblike niso v registru fosilov, ker je nepopolno. Nasprotno pa nasprotniki darvinskih idej vidijo prekinitev registracije kot testa proti teoriji.

Ne pozabite, da je postopek fosilizacije organskega bitja malo verjeten dogodek, skupaj z verjetnostjo, da je vzorec v dobrem stanju. Zaradi teh razlogov je v registru fosilov manj kot 1% vseh oblik, ki so jih nekoč živeli.

Vam lahko služi: prebiotično evolucijo: kje se je zgodilo in kaj je potrebno

Kljub temu so bili najdeni zelo dobro ohranjeni fosili, ki služijo kot "okno v preteklost". Eden najbolj znanih je Arheopteryx. V tem fosilu poudarjajo vmesne značilnosti med plazilci in ptico. Imamo tudi več hominidnih fosilov, ki so nam omogočili obnovo evolucije ljudi.

Predlagane so nekatere alternativne teorije za razlago prekinitve registracije, kot je teorija tokanega ravnovesja.

Biogeografija

Čeprav je evolucija podprta z dokazi iz številnih vej znanja, je biogeografija prepričala Darwina o verodostojnosti evolucijskega procesa.

Porazdelitev živih organizmov na planetu Zemlja ni homogena in številne vidike tega vzorca je mogoče razložiti z evolucijsko teorijo - in ne s posebno hipotezo o ustvarjanju.

Ko preučimo favno oceanskih otokov (izolirani elementi, ki nikoli niso imeli stika s celino), ugotovimo, da je sestava vrst zelo posebna. Na primer, to je mogoče videti na otokih, ki se nahajajo na severnem Atlantiku, imenovani Bermudski otoki.

Domači vretenčarji (ne -sailorji) je zelo malo, predvsem ptic, selitvenih netopirjev in kuščarjev. Nekatere od teh vrst kažejo pomemben odnos s favno Severne Amerike. Drugi so po drugi strani endemični za otok in jih ne najdemo v nobeni drugi regiji.

Ta vzorec porazdelitve je združljiv z evolucijskimi procesi, saj je območje posebej kolonizirano z živalmi z zmogljivostjo letenja in razprševanjem velikih razdalj.

Evolucija v akciji: Primer evolucije

Drugo nerazumevanje v evolucijski biologiji je, da je povezan z izjemno počasnim procesom.

Čeprav je res, da bi morali pridobiti zapletene prilagoditve, kot so močne čeljusti ali oči z odličnimi vizijami čas.

Nato bomo analizirali primer molja Biston Betularia kot primer evolucije v akciji. Kasneje bomo govorili o odpornosti na antibiotike in pesticide, še en primer evolucije, ki ga lahko opazimo v kratkem času.

Industrijski melanizem in Biston Betularia

Eden najbolj izjemnih primerov evolucijske biologije je industrijski melanizem. Ta pojav je bil dokumentiran med industrijsko revolucijo in uspel je vzpostaviti razmerje med variacijo v barvi molja Biston Betularia in kontaminacijo njegovega habitata.

Molj predstavlja dve morfologiji: ena jasna in ena temna. Pred onesnaženjem je bila prevladujoča varianta jasen molj, predvidoma zato, ker se je usedla na jasen ugriz breze in bi lahko ostala neopažena s svojimi potencialnimi plenilci: ptice.

S prihodom industrijske revolucije onesnaževanje poveča pomembne ravni. Cortex Drevesa je začela jemati vse bolj temno obarvanost in to je povzročilo spremembo frekvenc svetlobnih in temnih različic moljev.

Temni molj je bil nekaj časa prevladujoča varianta, saj bi ga bilo mogoče bolje skriti v črnim lubju.

Kasneje so bili izvedeni programi čiščenja okolja, ki so pomagali zmanjšati onesnaževanje z okoljem. Zahvaljujoč učinkovitosti teh programov so drevesa začela znova sprejemati svojo začetno značilno barvo.

Kot lahko intuitiramo, se je frekvenca moljev spet spremenila, saj je jasna varianta prevladujoča. Tako je bil evolucijski proces dokumentiran v obdobju 50 let.

Evolucijski mehanizmi

Biološka evolucija je proces, ki vključuje dva koraka: ustvarjanje variacije in nato diferencialno reprodukcijo variacij, bodisi z naravno selekcijo bodisi z genskim odmikom. Zaradi tega se izraza naravne selekcije in evolucije ne smejo uporabljati zamenljivo - ker niso.

V perspektivi populacijske genetike je evolucija sprememba alelnih frekvenc sčasoma znotraj populacije. Tako so sile, ki spreminjajo alelne frekvence, izbira, premik, mutacija in migracija.

Naravna selekcija

Kot smo že omenili, je bil Darwinov največji prispevek k biologiji predlagati teorijo naravne selekcije. To so mediji močno napačno razumeli in napačno predstavili in ga povezali z napačnimi stavki, kot so: "Preživetje najprimernejših".

Pogoji za naravno selekcijo

Naravna selekcija je preprosta ideja, z veličastnimi rezultati. Če sistem ustreza naslednjim značilnostim, se bo razvil - neizogibno - z naravno selekcijo:

- Spremenljivost: en pogoj sine qua non Da bi prišlo do evolucije, mora biti znotraj populacije razlike.

Na primer, člani se razlikujejo po barvanju, krzu, višini itd. Spremembe najdemo na različnih ravneh: morfološke, celične, biokemične in molekularne. Ko se spuščamo na ravni, ugotovimo, da se variacija poveča.

- Podedobilnost: Preprosto povedano je zavijanje podobnost staršev s svojimi potomci. Formalno je opredeljen kot delež fenotipske variance zaradi genetske variacije in je izražen z enačbo: H² = V_G / (V_G + V_In), kjer V_G To je genetska varianta in V_In Okoljska varianca.

Vam lahko služi: gliceraldehid: struktura, značilnosti, funkcije

- Povezanost z njim Fitnes: Nazadnje mora dedna funkcija agenciji podeliti, da ima prednost v fitnes. Ta izraz se uporablja v evolucijski biologiji za količinsko opredelitev sposobnosti organizma, da preživi in ​​razmnožuje, pri čemer pusti rodovitne potomce.

Ko so izpolnjeni ti trije pogoji, se organizmi z ugodnimi lastnostmi pogosteje razmnožujejo kot pripadniki prebivalstva, ki nimajo istega.

Gene izhaja

Gene Drift je sprememba alelnih frekvenc, ki se pojavi z napako vzorčenja gametov iz ene generacije v drugo. To je stohastičen ali naključni dogodek. Ta pojav je pomemben, kadar je učinkovita populacija študije majhna.

V statistiki so napaka vzorčenja neskladja, ki obstajajo med teoretično napovedjo in eksperimentalno pridobljenim. Na primer, če imamo v torbi 50 črnih zrn in 50 rdečih zrn, bi pričakovali, da če bomo vzeli 10 naključnih, je pričakovani delež 5 črnih in 5 rdečih zrn.

Vendar ne bi bilo čudno, če bi bil eksperimentalni rezultat 6 črncev in 4 rdeče ali 7 črno in 3 rdeče. To je napaka vzorčenja.

Po nevtralni teoriji molekularne evolucije je večina mutacij fiksirana z izpeljavo in nimajo učinkov na fitnes posameznika.

Tako kot v naravni selekciji je tudi v genskem nastopu samo različna reprodukcija posameznikov, ki je v tem primeru po naključju - medtem ko je v naravni selekciji s značilnostjo, ki povečuje njegovo fitnes.

Evolucijske aplikacije za biologijo

Evolucijska biologija ima vrsto aplikacij, tako za medicino, kmetijstvo, biologijo ohranjanja in za druge discipline.

Zdravilo

Teorija evolucije je bistvena znanost na področju medicine. Na primer, omogoča, da napovemo rezultat neselektivne uporabe antibiotikov za zdravljenje nalezljivih bolezni.

Ko bobiotik po nepotrebnem uporabljamo ali ne dosežemo zdravljenja, bomo odpravili nerazredne različice, vendar bodo odporni posamezniki povečali svojo pogostost v populaciji bakterij.

Trenutno je vprašanje bakterijske odpornosti na večino antibiotikov svet zanimanja in skrbi. Zavedanje o uporabi antibiotikov je način za zmanjšanje tega zapleta.

Na primer bakterije zlati stafilokok Pogosto je, da so operacijske dvorane in povzroča okužbe pri bolnikih med operacijami.

Danes so bakterije popolnoma odporne na vrsto antibiotikov, kot so penicilin, ampicilin in sorodna zdravila. Čeprav so za preprečevanje njega ustvarjeni novi antibiotiki, so zdravila vse manj učinkovita.

Kriza odpornosti je eden najbolj dramatičnih primerov evolucije, ki ga lahko opazujemo z lastnimi očmi, zato služi tudi kot dokaz evolucijskega procesa.

Kmetijstvo in živinoreje

Enako evolucijsko načelo je mogoče ekstrapolirati z uporabo pesticidov za izločanje škodljivcev v kulturah s pomembnim gospodarskim pomenom. Če se dolgo uporablja enaka vrsta pesticidov, bomo naklonjeni povečanju odpornih različic.

Podobno si kmetje prizadevajo pridobiti "najboljše" živali, da bi povečali proizvodnjo (mleko, meso itd.). Ti kmetje izberejo posameznike, ki se jim zdijo najbolj uporabni v praktičnem smislu. S prehodom generacij posamezniki spominjajo na tisto, kar si želi človek.

Ta človeški umetni selekcijski postopek spominja na naravno selekcijo v smislu diferencialnega reproduktivnega uspeha. Z izjemno razliko, da v naravi ni Co -sensencerja.

Ohranitvena biologija

Pri vprašanjih ohranjanja je razumevanje pojavov, kot so "ozka grla" in zmanjšanje fitnes ki jo povzroča endogamija fitnes in naj bo prebivalstvo "zdravo".

Reference

1. Audesirk, t., Audesirk, g., & Byers, b. In. (2004). Biologija: znanost in narava. Pearson Education.
2. Darwin, c. (1859). O izvoru vrst z naravno selekcijo. Murray.
3. Freeman, s., & Herron, J. C. (2002). Evolucijska analiza. Dvorana Prentice.
4. Futuyma, d. J. (2005). Evolucija. Sinauer.
5. Hall, b. K. (Ed.). (2012). Homologija: Hierarhična osnova primerjalne biologije. Akademski tisk.
6. Hickman, c. Str., Roberts, l. S., Larson, a., Ober, w. C., & Garrison, c. (2001). Integrirani priformi zoologije. McGraw-Hill.
7. Kardong, k. V. (2006). Vretenčarji: primerjalna anatomija, funkcija, evolucija. McGraw-Hill.
8. Kliman, r. M. (2016). Enciklopedija evolucijske biologije. Akademski tisk.
9. LosOS, J. B. (2013). Princeton Vodnik po evoluciji. Princeton University Press.
10. Reece, J. B., Urry, l. Do., Cain, m. L., Wasserman, s. Do., Minorsky, str. V., & Jackson, r. B. (2014). Campbell Biology. Pearson.
11. Riž, s. Do. (2009). Enciklopedija evolucije. Obvestiti založništvo.
12. Russell, str., Hertz, str., & McMillan, b. (2013). Biologija: dinamična znanost. Nelson Education.
13. Soler, m. (2002). Evolucija: osnova biologije. Južni projekt.
14. Starr, c., Evers, c., & Starr, L. (2010). Biologija: pojmi in aplikacije brez fiziologije. Cengage učenje.
15. Zbudi se, d. B., Zbudi se, m. H., & Specht, c. D. (2011). Homoplazija: od zaznavanja vzorca do odvračanja procesa in mehanizma evolucije. Znanost, 331(6020), 1032-1035.