ewolucja - PROTOTO

Transkrypt

ewolucja - PROTOTO

Wszystkie materiały tworzone i przekazywane przez Wykładowców NPDN PROTOTO
są chronione prawem autorskim i przeznaczone wyłącznie do użytku prywatnego.
MATERIAŁY
Z KURSU KWALIFIKACYJNEGO
www.prototo.pl
EWOLUCJA
EWOLUCJA świata organicznego jest to
nieodwracalny, historyczny, przebiegający
w różnym tempie proces powstawania,
zmieniania i różnicowania się grup
organizmów, trwający równolegle i
zależnie od zmian zachodzących w
środowisku i powodujący przystosowanie
do owych zmian poprzez wymieranie
mniej przystosowanych, a przeżycie
bardziej przystosowanych form istot
żywych.
NPDN PROTOTO www.prototo.pl - B.Hucaluk-Pacek
Ewolucjonizm jest nauką, której przedmiotem badań
jest ewolucja organiczna.
Ewolucjonizm to nauka zajmująca się całokształtem
zagadnień związanych z rozwojem życia na Ziemi.
Przedmiotem badań ewolucjonizmu jest ewolucja,
oznaczająca proces ciągłych zmian organizmu w
kierunku coraz lepszego przystosowania się do
środowiska.
Zadaniem ewolucjonizmu jest:
* ustalanie drzew filogenetycznych (rodowych)
dla poszczególnych gatunków,
* określanie pochodzenia organizmów,
* ustalanie pokrewieństwa między organizmami,
* badanie możliwych dróg powstawania życia.
Dowody ewolucji
Dowodami ewolucji nazywamy fakty z różnych
dziedzin nauk biologicznych, przemawiające za
słusznością ewolucji.
Dowody ewolucji podzielono na dwie grupy:
dowody bezpośrednie oraz dowody pośrednie.
Dowody bezpośrednie
Są to dowody, które świadczą o przebiegu
ewolucji bezpośrednio. Takimi dowodami są
dane paleontologiczne (skamieniałości), analiza
których wskazuje na kolejność pojawiania się w
historii Ziemi form od najprostszych do coraz
bardziej skomplikowanych. Dane
paleontologiczne pozwalają śledzić drogi, jakimi
przebiegał proces ewolucyjny.
Najcenniejszymi dowodami bezpośrednimi są:
szczątki kopalne – fragmenty organizmów
występujących w poprzednich okresach
geologicznych. Pozwalają ustalić wygląd oraz
poziom rozwoju tych organizmów,
odciski – powstały jako ślady twardych
elementów w miękkim podłożu,
odlewy – powstały jako “odlewo-formy” szkieletu,
który z czasem był wymyty przez wodę,
ślady ruchu – ślady odcisku na podłożu
piaszczystym lub mulistym, które uległy
skamienieniu,
kaprolity – szczątki odchodów zwierząt,
inkuzje – zachowanie całych niezmienionych
organizmów w bursztynie, lodowcu, iłach z
woskiem ziemnym.NPDN PROTOTO www.prototo.pl - B.Hucaluk-Pacek
Do szczególnych dowodów bezpośrednich zaliczają
ewolucjoniści organizmy lub ich szczątki stanowiące
ogniwa pośrednie między gromadami.
Takimi formami pośrednimi są:
Ichtiostega – stanowi ogniwo pośrednie między rybami i
płazami.
Seymuria – forma pośrednia między płazami i gadami.
Archeopteryx – praptak, posiadający cechy gadów i
płazów.
Do dzisiaj żyją formy przejściowe lub występują
pojedynczo, tworząc gatunki reliktowe, nazywane inaczej
żywymi skamieniałościami.
Takimi gatunkami są:
Latimeria – występuje w Oceanie Indyjskim. Obecnie
jedyny gatunek ryb trzonopłetwych.
Rogaząb – jeden z trzech przedstawicieli ryb
dwudysznych, żyjących w wodach słodkich okresowo
zanikających.
Hatterie – gady występujące w Nowej Zelandii.
Miłorząb dwuklapowy – gatunek liściasty wśród
nagonasiennych.
Na podstawie dowodów bezpośrednich, ewolucjoniści
ustalają “chronologię dziejów” wykorzystując:
metodę fluorową – badając zawartość fluoru w
szczątkach organicznych,
metodę opartą na rozpadzie pierwiastków
promieniotwórczych (izotopów). Ta metoda pozwala
określić wiek bezwzględny.
Badany jest rozpad uranu 238, który trwa 4.51 mld lat;
potasu 40 – rozpad trwa 1,3 mld lat;
węgla 14 – rozpad trwa 5,73 tys. lat.
metodę opartą na paleomagnetyzmie.
Pole magnetyczne Ziemi wielokrotnie ulegało zmianom
wywołując zmiany w skałach zawierających żelazo,
metodę stratygraficzną pozwalającą ocenić wiek
względny. Oparta jest na badaniu skamieniałości
przewodnich. Są to organizmy, które żyły krótko na
rozległych obszarach. Znajdowane są tylko w pewnych
warstwach geologicznych, nie spotyka się tych
organizmów w warstwach
wyżej -i niżej leżących.
NPDN PROTOTO
www.prototo.pl - B.Hucaluk-Pacek
Dowody pośrednie
Pozwalają określić przebieg ewolucji oraz
wspólne pochodzenie form żywych na
podstawie analizy podobieństw
istniejących dzisiaj organizmów. Dane z
zakresu różnych nauk pozwalają
przedstawić dowody pośrednie ewolucji.
Dziedziny nauk, z których ewolucjoniści
czerpią dowody pośrednie to: biochemia,
fizjologia, anatomia, embriologia.
Narządy szczątkowe
Narządy szczątkowe - u form współczesnych
zredukowane, u przodków dobrze rozwinięte
narządy.
U człowieka narządami szczątkowymi są np.
kość ogonowa, zęby mądrości, wyrostek
robaczkowy. Obecność narządów szczątkowych
byłaby niewytłumaczalna, gdyby organizmy nie
zmieniały się w czasie, ponieważ jednak
ewolucja miała miejsce logiczne jest ich
występowanie.
Atawizmy - pierwotne lub wtórne występowanie
cechy charakterystycznej dla odległych
przodków osobnika. Przykładem atawizmu jest
np. odruch czepny u noworodków.
Narządy analogiczne
Narządy analogiczne to bardzo
podobne do siebie narządy,
ale nie na skutek wspólnego
pochodzenia, ale w skutek
pełnienia podobnych funkcji i
czynności w organizmie,
przykładem jest skrzydło
owada i ptaka.
Podobna sytuacja mogła zajść
w przypadku organizmów
bytujących w podobnych
siedliskach, ale zupełnie ze
sobą nie spokrewnionych, np.
delfin mimo, że żyje w wodzie i
posiada opływowy kształt ciała
nie jest rybą a ssakiem.
Narządy analogiczne
– skrzydło ptaka oraz
NPDN PROTOTO skrzydło ważki
Narządy homologiczne
Narządy homologiczne o wspólnym pochodzeniu
i planie budowy, ale
różne może być ich
wykorzystanie.
Przykładem są łuski
rogowe u gadów i pióra
ptaków. Dla taksonomia
ustalenie homologii w
budowie jest
podstawowym kryterium
klasyfikacji do danej
grupy systematycznej.
Narządy homologiczne
– szkielety kończyny
NPDN PROTOTO przedniej kręgowców
Anatomia porównawcza
Porównanie budowy
serca kręgowców
(wg Wiśniewski, 1977)
Dowody z zakresu biochemii i fizjologii
Dowody z zakresu biochemii i
fizjologii, wskazujące na
pokrewieństwo i wspólne
pochodzenie wszystkich
organizmów.
Przykładami są: uniwersalność
kodu genetycznego, zbliżony
skład krwi i limfy u wszystkich
organizmów, podobna struktura
białek. Większość komórek
przeprowadza cykl Krebsa,
posiada mitochondria i
cytochromy. W komórkach
eukariotycznych bardzo podobny
jest przebieg podziału
komórkowego (mitozy).
O podobieństwie biochemicznym
organizmów świadczy m.in.:
– identyczna budowa cząsteczek
biopolimerów – białek,lipidów,
węglowodanów, kwasów
nukleinowych, ATP;
– uniwersalny kod genetyczny;
– przebieg replikacji DNA, transkrypcji
RNA i translacji;
– proces mitozy i mejozy;
– budowa komórkowa organizmów;
– te same enzymy katalizujące;
– przebieg procesu oddychania
wewnątrzkomórkowego u organizmów
tlenowych;
– skład chemiczny i pochodzenie
chlorofilu oraz hemoglobiny;
– skład płynów ustrojowych zwierząt;
– podobieństwo czynników grupowych
krwi (AB0 i Rh) u naczelnych;
– wpływ hormonów na przemianę
materii.
Dowody z embriologii
Dowody z embriologii, czyli z
rozwoju zarodka i płodu.
Najlepiej znaczenie tego typu
dowodów tłumaczy prawo
biogenetyczne, mówiące iż w trakcie
ontogenezy, czyli rozwoju
osobniczego, organizm przechodzi
przez główne etapy, które w
filogenezie, czyli w rozwoju rodowym
przechodził cały ród. Oczywiście w
rozwoju osobniczym występują
również cechy właściwe tylko
zarodkom, związane z
przystosowaniem do warunków w
jakich występują a nie stwierdzane w
rozwoju rodowym.
Dodatkowo, wszystkie etapy rozwoju
zarodkowego zwierząt
(bruzdkowanie, gastrulacja i
organogeneza) przebiegają w tej
samej kolejności, a z konkretnych
listków zarodkowych powstają
zawsze konkretne układy i narządy,
NPDN PROTOTO np. z ektodermy naskórekwww.prototo.pl
i układ
- B.Hucaluk-Pacek
nerwowy.
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 Lamarcka 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
NPDN PROTOTO
wymogami środowiska.
Karol DARWIN
Teoria powstawania nowych gatunków drogą doboru naturalnego (1859):
Ponieważ rodzi się więcej organizmów niż jest w stanie przeżyć, organizmy
konkurują ze sobą, prowadząc walkę o byt.
W procesach rozmnażania przychodzi na świat znacznie więcej organizmów,
aniżeli może się wyżywić i utrzymać przy życiu.
– Cechą charakterystyczną organizmów żywych jest zmienność. Niektóre cechy
różniące jedne organizmy od drugich ułatwiają utrzymanie się przy życiu w walce o
byt, inne natomiast są niekorzystne i powodują wyeliminowanie nosicieli. W ten
sposób przeżywa najlepiej przystosowany, co stanowi istotę doboru naturalnego.
Osobniki, które przeżyły rozmnażają się przekazując swoje cechy potomstwu.
Dzięki temu z pokolenia na pokolenie następuje coraz lepsze przystosowanie do
środowiska. Jeśli środowisko się zmienia, zmieniają się również przystosowania
kolejnych pokoleń.
Podróż HMS Beagle
W połowie lipca 1837
Darwin zaczął
prowadzić notatnik "B"
zatytułowany
Transmutation of
Species.
Na stronie 36 nad jego
pierwszym drzewem
ewolucyjnym widnieją
słowa I think ("myślę")
SYNTETYCZNA TEORIA EWOLUCJI - neodarwinizm
- łączy odkrycia genetyki, systematyki i paleontologii w spójną teorię
wywodzącą się z teorii Darwina.
Syntetyczna teoria ewolucji:
Populacje naturalne charakteryzuje zmienność losowa, nieadaptacyjna,
której źródłem są mutacje i rekombinacje.
• Populacje zmieniają się z pokolenia na pokolenie wskutek zmian frekwencji
alleli, spowodowanych doborem naturalnym, dryfem genetycznym i
przepływem genów.
• Większość wariantów adaptacyjnych daje niewielki efekt fenotypowy,
dlatego obserwowane zmiany są stopniowe.
• Wzrost różnorodności organizmów zachodzi wskutek specjacji, która polega
zwykle na stopniowym powstawaniu izolacji rozrodczej między populacjami.
• Te same procesy, jeśli trwają dostatecznie długo, powodują tak duże zmiany
w organizmach, że istnieją podstawy do nadania im wyższej rangi
taksonomicznej (rodzaju, rodziny itd.).
• Głównym reprezentantem tego
kierunku był niemiecki biolog
i genetyk August Weismann.
Syntetyczna teoria ewolucji (STE)
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.
Prawidłowości ewolucji
Ewolucja charakteryzuje się pewnymi cechami, które nazwano prawidłowościami. Nie
można ich traktować na równi z prawami np. fizyki gdyż odnoszą się do procesów
mniej regularnych i mają charakter opisowy pozwalający uchwycić pewne często
powtarzające się tendencje ewolucyjne. Jednak prawidłowości te nie dają możliwości
przewidywania przyszłej drogi ewolucyjnej danej linii rodowej.
Postępowość jest rozwojem prowadzącym do doskonalenia organizmu. Celem
doskonalenia jest podwyższenie poziomu wydajności biologicznej organizmów,
prowadzące do lepszego opanowania środowiska albo uniezależnienia się od jego
wpływów.
Niektórzy ewolucjoniści za miarę postępowości grupy gatunku uważają:
- występowanie licznych odmian w obrębie gatunku
- dużą rozmaitość opanowanych środowisk,
- obfitość gałęzi ewolucyjnych, jakie grupa ta wydała w historii Ziemi.
Postępowość to morfo-fizjologiczne zmiany prowadzące do komplikowania lub
uwsteczniania budowy i funkcji narządów.
Nieodwracalność. W ewolucji nie występuje proces powrotu do form pierwotnych.
Nawet jeśli zmieni się środowisko, przyjmując cechy pierwotnego, to i tak ewolucja
ma charakter postępowy.
Kierunkowość. Kierunek ewolucji jest związany z postępowością. Ewolucja może
być jednokierunkowa albo wielokierunkowa.
Tempo. Jest to szybkość przebiegu ewolucji. Na tempo ewolucji wpływa wiele
czynników. Są to: częstość zachodzenia mutacji, długość życia osobników,
rekombinacje genetyczne, wielkość populacji, wpływ innych organizmów na
populacje, a przede wszystkim szybkość zmian w środowisku. Poszczególne grupy
systematyczne pojawiły się w pewnym okresie historii Ziemi, jednak po jakimś czasie
wymarły, inne trwają do dziś. Ta różnica wynika z umiejętności przystosowania się do
NPDN
PROTOTO -oraz szybkość przystosowania grup
zmian zachodzących w środowisku.
Umiejętność
systematycznych jest różna,
dając szansę
przeżycia lub wyginięcia.
www.prototo.pl
- B.Hucaluk-Pacek
Mechanizmy ewolucji czynniki wywołujące proces ewolucji organizmów
– Zmienność genetyczna pierwotna - powstająca w wyniku
mutacji - jej efektem są nowe warianty genów (allele)
– Zmienność wtórna - powstająca w wyniku rekombinacji - jej
efektem są nowe genotypy (nowe zestawy alleli)
– Dziedziczenie
• Zjawiska losowe - dryf genetyczny - zmiana frekwencji
poszczególnych alleli wywołuje proces ewolucji w
obrębie populacji tego samego gatunku.
• Dobór naturalny = selekcja - prowadzi do zmian
przystosowawczych powodujących, że zmienność
określonej populacji odpowiada wymogom środowiska,
które ta populacja zajmuje; prowadzi zatem do
powstania zróżnicowania genetycznego między
populacjami.
Dobór naturalny
Dobór naturalny określany jest jako selekcja. Eliminuje z populacji osobniki o
niepożądanych cechach, pozostawiając przy życiu osobniki najlepiej przystosowane.
Prowadzenie selekcji przez człowieka nazywamy selekcją sztuczną. Warunkiem
działania selekcji jest występowanie zmienności genetycznej w populacji. Selekcja
bezpośrednio działa na fenotypy, ale pośrednio wpływa na genotyp.
Wyróżniamy trzy typy selekcji:
selekcja stabilizująca – nazywana normalizującą. Faworyzowane są cechy o
wartościach średnich dla danej populacji, a eliminowane cechy skrajne.
Ta selekcja działa w populacji, która:
- żyje w nie zmieniających się warunkach,
- osiągnęła wysoki poziom przystosowania, w której zmienność genetyczna
utrzymywana jest na stałym poziomie i nie prowadzi do zmian ewolucyjnych.
selekcja kierunkowa – faworyzuje cechy o wartościach odbiegających od aktualnej
średniej dla danej populacji. Selekcja ta powoduje przesunięcie średniej wartości
cechy w określonym kierunku. W czasie działania tej selekcji maleje zmienność
genetyczna populacji.
selekcja rozdzielająca – nazywana różnicującą, faworyzuje równocześnie dwie
różne wartości cechy, odbiegające od aktualnej średniej dla danej populacji.
Następuje selekcja form pośrednich.
Taki typ selekcji działa w populacji zasiedlającej niejednorodne środowisko,
powodując rozbicie populacji na jednostki dobrze przystosowane do poszczególnych
NPDN
PROTOTO
siedlisk. Populacja charakteryzuje
się wysoką
zmiennością
genetyczną.
Dryf genetyczny
Dryf genetyczny oznacza nieregularne wahania
częstości występowania genów. Dotyczy małych
populacji, w których może doprowadzić do całkowitej
eliminacji jednego z alleli doprowadzając do
homozygotyczności. Dryf powoduje przypadkowe
zmiany rozkładu cech. Przykładem dryfu genetycznego
jest efekt założyciela, który oznacza małą populację
powstałą z osobników wyjściowych, tzw. założycieli.
Powstała populacja odbiega pod względem składu
genetycznego od populacji macierzystej, ponieważ
osobniki wyjściowe (tzw. założyciele) zawierają tylko
część puli genowej populacji.
Mutacje
W populacji wszystkie występujące osobniki tworzą pulę
genową, czyli sumę wszystkich genów na wszystkie
cechy populacji. Podłożem ewolucji są zmiany w puli
genowej populacji. Zmiany te następują w wyniku:
- mutacji, polegającej na nagłej zmianie materiału
genetycznego (genie, chromosomie). Powstają nowe
odmiany genu (allele), a w konsekwencji nowe gatunki
tworzące się w wyniku działania selekcji faworyzującej
mutacje korzystne,
- w wyniku napływu nowych genów z innej populacji.
Zmiany w materiale genetycznym powodują tworzenie
nowych odmian, gatunków. Są przyczyną ewolucji.
Izolacje
Odgrywają ważną rolę w ewolucji organizmów. Są
warunkiem powstawania nowych gatunków. Izolacje
ograniczają krzyżowanie się populacji uniemożliwiając
przepływ genów między nimi. Istnieją różne typy izolacji:
Izolacja geograficzna – powoduje oddzielenie
przestrzenne populacji barierami zewnętrznymi (morze,
góry).
Izolacja rozrodcza – powoduje oddzielenie populacji
barierami wewnętrznymi, wynikającymi z budowy,
fizjologii oraz trybu życia. Istnieje szereg czynników
izolacji rozrodczej działających na różnych etapach
rozrodu. Są to:
izolacja siedliskowa – partnerzy są przystosowani do
innych siedlisk,
izolacja sezonowa – partnerzy mają inną porę rozrodu,
izolacja mechaniczna – różnice w budowie narządów
rozrodczych.
Drogi powstawania gatunków
Gatunek jest podstawową jednostką klasyfikacji organizmów, stanowi zbiór
osobników podobnych do siebie (w takim stopniu, w jakim podobne jest
potomstwo tych samych rodziców), swobodnie się krzyżujących,
wydających na świat płodne potomstwo.
Osobniki tworzące gatunek podlegają ewolucji. Najczęściej różnicują się na
jednostki podrzędne nazywane odmianami, rasami. Tworzenie nowych
gatunków – specjacja odbywa się w wyniku specjacji właściwej,
polegającej na zwiększaniu się liczby gatunków przez wyodrębnienie się
jednego lub kilku gatunków z gatunku istniejącego. Gatunek wyjściowy
istnieje nadal lub zanika.
Powstanie nowych gatunków w wyniku specjacji właściwej następuje pod
wpływem izolacji geograficznej, a następnie rozrodczej. Proces ten dotyczy
powstawania gatunków z populacji izolowanych przestrzennie,
oddzielonych od siebie barierami takimi jak: łańcuchy górskie, morza, strefy
klimatyczne. Izolacja może powstać również w wyniku migracji grupy
osobników na nowe tereny (np. wyspa) lub wytworzenie barier na terenie
zamieszkiwanym przez dany gatunek, powodując rozbicie go na populację.
Każda z izolowanych populacji przystosowuje się na drodze selekcji
(doboru naturalnego) do innych warunków środowiskowych, a ostatecznie
doprowadzi do różnic genetycznych między populacjami i powstania
nowego gatunku.
Specjacja filetyczna natomiast polega na przekształceniu się istniejącego
gatunku w inny gatunek.
PROTOTOwzględnie
Zmiany zachodzą stopniowo NPDN
w warunkach
stałego środowiska.
Powstanie wszechświata
Żyjemy w ciągle zmieniającym się wszechświecie złożonym z miliardów
populacji gwiazd zwanych galaktykami. Obecnie istnieje kilka hipotez
dotyczących powstania wszechświata.
Hipoteza wybuchu (opisana przez G. Gamowa) nazywana Big-Bang.
Według tej hipotezy świat powstał ok. 15-20 miliardów lat temu w czasie
nieprawdopodobnie wielkich eksplozji pierwotnego atomu. Ten jeden punkt
rozszerzył się w cały wciąż rosnący wszechświat. Wówczas w miliardowej
części sekundy powstały: przestrzeń, czas i materia, rządzące się
określonymi prawami. W ułamku sekundy powstała materia pod postacią
różnych izotopów wodoru (prot, deuter, tryt). Siły wzajemnego przyciągania
atomów wodoru powodowały powstanie obłoków tego gazu (o średnicy
miliardów kilometrów), które dzięki oziębianiu, kondensacji i siły
przyciągania kurczyły się. Masa zapadających się obłoków powodowała
powstanie w ich centrum wielkich ciśnień i wysokiej temperatury. Wyzwalało
się dużo energii jądrowej pod postacią ciepła i światła, a gazowa kula
tworzyła gwiazdę. Izotopy wodoru tworzyły hel, który w panujących
warunkach ulegał dalszym przekształceniom tworząc: węgiel, neon, sód,
magnez, glin. Powstałe pierwiastki łączyły się z obłokami wodorowego pyłu
tworząc zaczyn dla nowych gwiazd i planet.
Hipoteza ekspansji – kontrakcji. Opisuje wszechświat jako twór pulsujący,
który po okresie rozszerzania rozpocznie etap kurczenia.
Hipoteza statyczna – przedstawia wszechświat, w którym materia wciąż
powstaje. Wszechświat przez cały czas rozszerza się, ale zagęszczenie w
nim materii pozostaje takie samo.
Już od dawna ludzie zastanawiali się, skąd pochodzi życie.
Powstawały różne wyjaśnienia tego procesu:
Życie jest nadprzyrodzonym aktem stworzenia – kreacjonizm.
Powstaje nagle, spontanicznie z substancji nieożywionej – proces nazwano samorództwem.
Życie pochodzi z kosmosu, z którego w gotowej formie i postaci dostało się na Ziemię.
Dopiero pod koniec XIX wieku grupa chemików i przyrodników zaczęła zastanawiać się nad
możliwością powstania związków organicznych z prostych nieorganicznych. Wcześniej uważano,
że związki organiczne mogą być wytwarzane jedynie przez organizmy żywe. W tym czasie F.
Wohler w warunkach laboratoryjnych wytworzył pierwszy związek organiczny (mocznik). Kolejnym
etapem w wyjaśnianiu tworzenia życia była hipoteza A. J. Oparina (1922 r.), w której radziecki
biochemik wyjaśnia tworzenie pierwszych związków organicznych na Ziemi z prostych związków
węgla: CO2 i CH4 (metan). Ponieważ pierwotna atmosfera zawierała: CO2, amoniak, parę wodną
oraz była pod wpływem promieniowania nadfioletowego, zaczęły się tworzyć różnorodne związki
organiczne. Dużą rolę w przekształcaniu prostych związków organicznych w związki bardziej
złożone odegrała energia słoneczna pod postacią promieniowania ultrafioletowego i ciepła.
Podobne znaczenie miały wyładowania elektryczne, promieniowanie kosmiczne oraz energia
pochodząca z rozpadu izotopów promieniotwórczych. Przeprowadzono w różnych laboratoriach
doświadczenia symulujące warunki panujące w początkowych etapach istnienia planety (pierwsze
takie doświadczenie wykonał Muller). Doświadczenia dowiodły powstanie około 100 związków (o
różnym stopniu złożoności) organicznych z nieorganicznych. Takie pierwotne agregaty
cząsteczek białka otoczone kroplami tłuszczu nazwano koacerwatami. Następnie tworzyły one
mikroskopijne kulki tzw. mikrosfery, posiadające zdolność wchłaniania pewnych substancji ze
środowiska. Wchłonięte substancje mogły następnie podlegać różnym reakcjom chemicznym.
Powstały protobionty, pierwsze struktury ponadcząsteczkowe.
Pierwsze żywe “organizmy” powstały jako jednokomórkowe heterotroficzne prokarionty około 3
miliardów lat temu (znaleziono skamieniałe organizmy podobne do bakterii na terenie Afryki
Południowej).
Kolejne zmiany polegały na wytworzeniu organizmów fotosyntetyzujących, które zaczęły
wytwarzać tlen cząsteczkowy gromadzący się w atmosferze (około 2 miliardów lat temu).
Prawdopodobnie około 1 miliarda latNPDN
temu powstały
organizmy,
które można uznać za komórki,
PROTOTO
ponieważ otoczone były błonąwww.prototo.pl
komórkową i zawierały
jądro
komórkowe.
- B.Hucaluk-Pacek
Doświadczenie Muller’a
Etapy antropogenezy
Ewolucja człowieka przebiegała w ciągu ostatniego miliona lat. Człowiek pochodzi od grupy lądowych nadrzewnych
ssaków, żyjących na terenie Afryki. Zwierzęta te żyły wśród drzew i poruszały się ruchem wahadłowym, przenosząc się z
gałęzi na gałąź za pomocą rąk. W toku dalszej ewolucji potomkowie tych zwierząt, nazywani prokonsulami (osobnik
wielkości pawiana), rozpoczęli życie na ziemi dając początek grupie organizmów o niezwykle powiększonym mózgu. Był to
przodek człowieka, tzw. ramapitek. Występował na bardzo rozległych terenach ok. 8-10 milionów lat temu. Miał silnie
umięśnione żuchwy, zredukowane kły. Żył na sawannach lub w laso-sawannach. Przednie kończyny wykorzystywał do
polowań, obrony.
Kolejnym osobnikiem w rozwoju człowieka był australopitek – żył ok. 2 milionów lat temu, prawdopodobnie w jaskiniach.
Miał wyprostowaną postawę. Jego twarz była krótka, szeroka z cofniętym czołem. Przednie zęby drobne. Produkował
prymitywne narzędzia z kości, kamieni.
Homo habilis to tzw. człowiek zręczny. Dał początek homo erectusowi, nazywanemu pitekantropem. Miał całkowicie
wyprostowaną postawę ciała. Jego twarz pozbawiona podbródka była wysunięta ku przodowi. Posiadał nad oczodołami
ciężki wał kostny. Żył na terenach stepowo-leśnych. Zakładał obozowiska, rozniecał ogień. Posługiwał się mową
artykułowaną.
Następnie był homo sapiens neandertalens, tzw. neandertalczyk. Tworzył społeczeństwa składające się z małych grup
rodzinnych. Miał postawę ciała wyprostowaną. Żył w jaskiniach. Korzystał z ognia. Wytwarzał urozmaicone narzędzia,
zajmował się łowiectwem. Zauważalne były u niego zaczątki kultury oraz praktyk medycznych. Grzebał zwłoki bliskich.
Około 300 tys. lat temu nagle wyginął. Kromańczyk żył współcześnie z neandertelczykami, prawdopodobnie przyczyniając
się do ich wyginięcia. Charakteryzował się kształtem twarzy zbliżonym do współczesnego człowieka, długą czaszką bez
łuków brwiowych, wysokim czołem. Tworzył narzędzia z kości, kamieni, liczne ozdoby oraz ubrania. Kromańczyk był
bezpośrednim przodkiem homo sapiens sapiens (człowieka współczesnego).
Homo sapiens sapiens – człowiek współczesny żyjący od 45 tys. lat temu do dziś.
Cechy ludzkie
pionowa postawa ciała (kręgosłup ma wygięcie lędźwiowe, powodując ułożenie środka ciężkości nad miednicą)
rozwój mózgo- i trzewioczaszki, która tworzy twarzoczaszkę z żuchwą zawierającą brodę,
redukcja łuków brwiowych,
redukcja szczęk
ukształtowanie uzębienia umożliwiającego spożywanie pokarmu roślinnego i zwierzęcego
używanie rąk do pracy i manipulacji
korzystanie z mowy artykułowanej
myślenie abstrakcyjne pozwalające na pracę twórczą.
Powstały odmiany (rasy) gatunku homo sapiens.
Wyróżniamy:
rasę białą – ma skórę różowobiałą lub żółtawobiałą; włosy proste lub kręcone, jasne lub ciemne; wąski nos; silne rzeźbiony
profil twarzy; usta wąskie.
rasę żółtą – ma skórę żółtawobiałą lub beżowożółtą; włosy proste, ciemne, grube; profil twarzy płaski; grubą podściółkę
tłuszczową w pobliżu powiek, małe oczy,
rasę czarną – ma skórę ciemną; włosy wełniste czarne; nos szeroki, krótki o dużych nozdrzach; grube, mięsiste usta; w
NPDN PROTOTO profilu twarzy wysunięte szczęki.
BIOGENEZA - proces powstawania życia na Ziemi.
• Etapy powstawania życia na Ziemi (uczniowie bardzo chętnie
słuchają i dzielą się swoją wiedzą (lub zbiorami) na ten temat 
• Ewolucja prebiologiczna - abiogenna synteza prostych związków
organicznych.
– Powstawanie polimerów prostych związków (powstawanie układów
złożonych: polisacharydy, białka, kwasy nukleinowe) Powstanie struktur
błoniastych oddzielających makrocząsteczki od środowiska - powstanie
prakomórki - zapewnienie mikrośrodowiska dla przebiegu specyficznych
reakcji chemicznych charakterystycznych dla systemów ożywionych.
• Powstanie aparatu genetycznego - możliwość powielania
pierwotnych kwasów nukleinowych i pierwotnych polipeptydów w
warunkach abiotycznych i możliwość przekazywania informacji
umożliwiającej powielanie komórki.
• Powstanie mechanizmu dostarczającego energii.
Etapy ewolucji organizmów na kuli ziemskiej
Życie na planecie mogło powstać dopiero po zaistnieniu odpowiednich warunków. Organizmy
przeszły przemiany ewolucyjne od form najprostszych do wysoko zorganizowanych oraz
rozumnych (człowiek).
Dowody na istnienie kolejnych etapów ewolucji organizmów można znaleźć wśród skamieniałości
oraz żyjących reliktów. Dzięki nim można odtworzyć kolejne etapy rozwoju organizmów na Ziemi.
Kolejne etapy rozwoju organizmów podzielono na ery oraz okresy, w
których przedstawiono rozwój roślin i zwierząt. Rozwoje tych grup nie pokrywają się ze sobą,
Etapy rozwoju świata roślin:
Pierwszą erą, w której istniały rośliny była:
era eofityczna – trwała od powstania życia do 415 milionów lat temu. Występowały bakterie, sinice, glony,
era paleofityczna – od 415-220 mln lat temu; pierwsze rośliny lądowe, psylofity, mchy, rozwój paprotników,
era mezofityczna – od 220-100 milionów lat temu; rozwój roślin nagonasiennych (od nasiennych, paprotników do
iglastych), pojawienie się roślin kwiatowych,
era kenofityczna – od 100 milionów lat temu do dzisiaj; rozwój okrytonasiennych
Etapy rozwoju świata zwierząt:
Era prekambryjska – 3,5 miliarda do 570 milionów lat temu; powstają organizmy jedno-, wielokomórkowe,
bezkręgowce.
Era paleozoiczna – od 570-225 mln lat temu; bezkręgowce, pierwsze ryby, płazy, owady, gady.
Era mezozoiczna – od 225-65 milionów lat temu; rozkwit gadów, pierwsze ssaki, ptaki.
Era kenozoiczna – od 65 mln lat temu do dnia dzisiejszego; rozwój ssaków, owadów,
małych gadów, rozwój człowieka.
PODSUMOWANIE
* Wybierz, które pary są narządami
homologicznymi, a które analogicznymi:
A. skrzydło bociana - skrzydło ważki
B. oko ośmiornicy - oko okonia
C. skrzydło nietoperza - płetwa wieloryba
D. cierń kaktusa - kolec róży
E.
kończyna grzebiąca kreta - kopyto konia
* Ewolucjonizm to:
A. Teoria wedle, której życie powstało z
materii nieożywionej i w miarę rozmnażania
uległo przemianom do różnych gatunków, w
tym człowieka.
B. Wniosek z naukowego doświadczenia
Darwina potwierdzony niezbywalnymi
dowodami.
C. Nauka o życiu i przeobrażaniu gatunków
D. Założenie, że w miarę upływu czasu
człowiek w istotny sposób zaczyna
stopniowo odróżniać się od małpy
* Dopasuj rodzaj doboru do
charakterystyki:
1. Ten typ doboru eliminuje z populacji
osobniki nieprzystosowujące się do zmian
zachodzących w środowisku.
2. Ten typ doboru eliminuje osobniki o
średnim natężeniu cechy
3. Ten typ doboru faworyzuje fenotypy, które
najlepiej przystosowują się do zmian.
4. Ten typ doboru powoduje przesunięcie
rozkładu częstości cechy w stronę jednej z
wartości skrajnych.
Do wyboru: kierunkowy, różnicujący,
selekcyjny, stabilizujący
* Podstawową naturalną jednostką życia
na Ziemi jest:
a) królestwo
b) typ
c) rodzaj
d) gatunek
* Bezpośrednich danych pozwalających
wnioskować o ewolucji dostarcza:
a) paleontologia
b) embriologia
c) fizjologia i biochemia
d) -taksonomia
NPDN PROTOTO
Literatura:
Ewa Pyłka-Gutowska „Biologia. Vademecum Maturzysty”; Wydawnictwo „Oświata”;
Warszawa 2002;
Henryk Wiśniewski „Biologia dla klas III liceum ogólnokształcącego o profilu
podstawowym i biologiczno-chemicznym”, AGMEN; Warszawa 1997.
E. P. Salomon, C. A. Ville i inni „Biologia”; MULTICO Oficyna Wydawnicza; Warszawa
1996.
P. Hoser „Anatomia i fizjologia człowieka”; WSiP; Warszawa 1995
A. Rajski „Zoologia” Tom 1 i 2; PWN; Warszawa 1994
W. Czechowski, W. Gajewski, G. Garbaczewska, E. Nowakowski, P. Trojan, Z.
Starcik „BIOLOGIA” ; Państwowe wydawnictwo Rolnicze i Leśne; Warszawa 1989
Zasoby Internetu

ewolucja - PROTOTO

Transkrypt

Podobne dokumenty

specyficzne i niespecyficzne trudności w uczeniu się

odżywianie się zwierząt

fotosynteza /oddychanie (utlenianie biologiczne)

specyficzne i niespecyficzne trudności w uczeniu się

rewalidacja niepełnosprawnych intelektualnie