EWOLUCJA Proces stopniowych kierunkowych i nieodwracalnych zmian organizmw

EWOLUCJA Proces stopniowych, kierunkowych i nieodwracalnych zmian organizmów

TEORIE EWOLUCJONIZMU • LAMARKIZM - Organizmy są obdarzone siła witalną, która sprawia, że nieustannie się rozwijają - Ewolucja odbywa się na poziomie osobniczym - Narządy używane się rozwijają, a nieużywane uwsteczniają - Cechy nabyte przez osobnika w ciągu życia są dziedziczone przez jego potomstwo - Życie na Ziemi powstaje na drodze samorództwa

KATASTROFIZM • Teoria Cuviera • W historii Ziemi występowały katastrofy, zmieniając budowę Ziemi i niszcząc świat organizmów powodując wymieranie gatunków • Historia życia na Ziemi przebiegała etapami, a w każdym z etapów Ziemię zamieszkiwały inne gatunki, które nie ewoluowały

TEORIA EWOLUCJI DARWINA • Przemiany organizmów są możliwe dzięki zmienności organizmów • Mechanizmami przemian są: - Dobór naturalny - Konkurencja między organizmami (walka o byt)

SYNTETYCZNA TEORIA EWOLUCJI • Rozwinięcie teorii ewolucji Darwina • Zmienność genetyczna, czyli występowanie różnic między osobnikami jednego gat. jest wynikiem rekombinacji i mutacji • Cechy przodków podlegają dziedziczeniu • Cechy nabyte nie dziedziczą się • Większość organizmów wydaje na świat dużo potomstwa co prowadzi do konkurencji o zasoby środowiska • Konkurencję wygrywają organizmy najlepiej przystosowane

DOWODY BEZPOŚREDNIE EWOLUCJI Rodzaj dowodu Przykłady

DOWODY POŚREDNIE EWOLUCJI Rodzaj dowodu Przykłady

KONWERGENCJA I DYWERGENCJA • KONWERGENCJA Upodabnianie się organizmów niespokrewnionych ze sobą pod wpływem tych samych warunków środowiska. Prowadzi do analogii czyli podobieństwa całych org. lub elementów budowy ü Skrzydło owada i ptaka • DYWERGENCJA Powstawanie różnic między blisko spokrewnionymi organizmami na skutek bytowania w różnych środowiskach. Prowadzi do homologii. ü Odmienna budowa kończyn u kręgowców

Matura maj 2016

DOBÓR NATURALNY • Selekcja naturalna • Przeżywają i wydają na świat osobniki najlepiej przystosowane do życia w danym środowisku

PODZIAŁ DOBORU ZE WZGLĘDU NA TYP SELEKCJI Dobór sztuczny Dobór naturalny Świadoma selekcja osobników dopuszczonych do rozrodu Przeżywają i wydają na świat potomstwo organizmy najlepiej przystosowane. Selekcjonerem nie jest człowiek, a środowisko • Powstawanie ras psów, kotów, zwierząt użytkowych • Powstawanie wyspecjalizowanych osobników czyli nowych gatunków

PODZIAŁ DOBORU ZE WZGLĘDU NA SPOSÓB DZIAŁANIA 1. DOBÓR STABILIZUJĄCY Prowadzi do wyeliminowania osobników o skrajnych fenotypach. Zachodzi we względnie stałych warunkach środowiska Przykład: Największa przeżywalność mają noworodki człowieka o przeciętnej masie ok. 3, 5 kg co oznacza, że dobór stabilizujący preferuje osobniki o średniej masie ciała

PODZIAŁ DOBORU ZE WZGLĘDU NA SPOSÓB DZIAŁANIA 2. DOBÓR KIERUNKOWY Prowadzi do wyeliminowania osobników o fenotypach z jednego krańca przedziału zmienności. Zachodzi, gdy warunki środowiska ulegają stopniowym zmianom. Przykład: większą przeżywalność w środowisku zanieczyszczonym mają ćmy o ciemnym zabarwieniu skrzydeł. Oznacza to, że dobór kierunkowy preferuje osobniki ciemniejsze

PODZIAŁ DOBORU ZE WZGLĘDU NA SPOSÓB DZIAŁANIA 3. DOBÓR ROZRYWAJĄCY Prowadzi do wyeliminowania osobników o fenotypach pośrednich. Zachodzi, gdy osobniki zajmują obszary o odmiennych warunkach środowiska. Prowadzi do powstania dwóch różnych populacji a potem do powstania nowych gatunków Przykład: ślimak morski Acmea digitalis może żyć wśród ciemnych skał lub jasno ubarwionych wąsonogów. Dlatego dobór preferuje osobniki o jasnych lub ciemnych muszlach, a eliminuje o pośrednim kolorze.

MELANIZM PRZEMYSŁOWY • Przykład zachodzenia ewolucji i działania doboru naturalnego • Dominacja liczebna ciemnych ciem (krępaka nabrzozaka) wywołana przez przemysłowe zanieczyszczenia środowiska

DOBÓR PŁCIOWY • Selekcjonerem jest osobnik tego samego gatunku lecz odmiennej płci • Siła konkurencja o samicę (zachowania godowe, walki) • Dobór płciowy prowadzi do powstania dymorfizmu płciowego

DOBÓR KREWNIACZY • Wyjaśnia na podstawie genów zachowania altruistyczne osobników ze sobą spokrewnionych • Osobnik altruistyczny pomagając swoim krewnym, z którymi ma wspólne geny zwiększa szanse na przekazanie tych genów potomstwu, np. u golców jedna para rodzi młode, a pozostałe osobniki opiekują się potomstwem

EWOLUCJA NA POZIOMIE POPULACJI • GENETYKA POPULACYJNA – nauka zajmująca się badaniem dziedziczenia oraz zmianami częstości występowania alleli w populacji spowodowanymi m. in. działaniem ewolucji • PULA GENOWA POPULACJI – suma alleli wszystkich genów całej populacji. Każda populacja jednego gatunku ma odmienną, charakterystyczną dla niej pulę genową.

PRAWO HARDY’EGO -WEINBERGA • Podstawowe równanie genetyki populacyjnej, które pozwala obliczyć częstość występowania alleli i genotypów w populacji znajdującej się w stanie równowagi genetycznej, czyli: - odizolowanej od innych populacji - z osobnikami o takim samym stopniu przystosowania do środowiska (brak doboru naturalnego) - z osobnikami kojarzącymi się losowo (brak doboru płciowego) - bez mutacji - złożonej z bardzo dużej liczby osobników

Obliczanie częstości występowania genotypów • p – częstość występowania allelu A • q – częstość występowania allelu a gdzie p+q = 1 (p+q)2=p 2+2 pq+q 2 p 2 – częstość występowania genotypu AA 2 pq – częstość występowania genotypu Aa q 2 – częstość występowania genotypu aa

ZADANIE W populacji występują osobniki o kwiatach czerwonych – allel A i białych - allel a. Częstość występowania allelu A wynosi 0, 6. Zakładając, że populacja znajduje się w równowadze genetycznej oblicz częstość występowania w niej genotypów i fenotypów.

1. Obliczamy częstość występowania allelu recesywnego. A=p=0, 6 p+q=1 q=1 -p q=1 -0, 6=0, 4 q=0, 4

2. Obliczamy częstość występowania genotypów wg. wzoru: A=p=0, 6 a=q=0, 4 AA=p 2=0, 62=0, 36 Aa=2 pq=2 x 0, 6 x 0, 4=0, 48 aa=q 2=0, 42=0, 16 Z krzyżówki genetycznej A (p) a (q) AA Aa p 2=0, 36 pq=0, 24 Aa aa pq=0, 24 q 2=0, 16 AA=0, 36 Aa=0, 24+0, 24=0, 48 aa=0, 16

3. Obliczamy częstość występowania fenotypu kwiaty czerwone Kwiaty czerwone występują u AA i Aa AA (p 2) + Aa(2 pq) = 0, 36+0, 48=0, 84

4. Oblicz częstość występowania fenotypu kwiaty białe. Kwiaty białe występują u aa q 2=0, 42=0, 16

Praktyczne wykorzystanie prawa Hardy’ego -Weinberga Do obliczania przybliżonej częstości występowania alleli recesywnych warunkujących choroby genetyczne

DRYF GENETYCZNY Przypadkowe zmiany częstości występowania alleli w puli genetycznej małej, izolowanej populacji. Dotyczy zdarzeń losowych dlatego nie nadaje ewolucji określonego kierunku.

FORMY DRYFU GENETYCZNEGO EFEKT ZAŁOŻYCIELA EFEKT WĄSKIEGO GARDŁA • Mała grupa osobników jednej • Zawęża się pula genowa populacji przemieszcza się na nowy, spowodowana zmniejszeniem izolowany teren, np. na wyspę liczebności przez • Pula genowa tej populacji różni się od - katastrofę (pożar) puli genowej populacji macierzystej, - gdy w rozmnażaniu bierze mała bo zależy od alleli założycieli liczba osobników (najsilniejsze • Np. , populacja Aborygenów – brak tu samce u fok) grup krwi AB i B, bo wśród założycieli • Prowadzi do obniżenia różnorodności nie było osób z allelem IB populacji, a nawet do jej wyginięcia • Np. , populacja gepardów – mało zróżnicowana genetycznie ponieważ jej liczebność zmalała na skutek licznych polowań

EFEKT ZAŁOŻYCIELA

EFEKT WĄSKIEGO GARDŁA

SPECJACJA – POWSTAWANIE GATUNKÓW Gatunek – grupa populacji, których osobniki w warunkach naturalnych mogą krzyżować się ze sobą i dawać płodne potomstwo. Są one izolowane rozrodczo od innych gatunków. Izolacja rozrodcza – biologiczna przeszkoda między gatunkami, która uniemożliwia im krzyżowanie się, co gwarantuje zachowanie odrębności puli genowej

MECHANIZMY IZOLACJI ROZRODZCEJ IZOLACJA PREZYGOTYCZNA • Izolacja siedliskowa • Izolacja sezonowa • Izolacja behawioralna • Izolacja mechaniczna • Izolacja gametyczna

MECHANIZMY IZOLACJI ROZRODZCEJ IZOLACJA POSTZYGOTYCZNA • Obniżona żywotność mieszańców • Bezpłodność mieszańców • Upośledzenie potomstwa mieszańców

RODZAJE SPECJACJI BARIERA GEOGRAFICZNA SPECJACJA ALLOPATRYCZNA SPECJACJA SYMPATRYCZNA Zachodzi pomiędzy populacjami Zachodzi w obrębie jednej jednego gatunku rozdzielonymi populacji na skutek izolacji barierą geograficzną (góry, rozrodczej. Do zróżnicowania jezioro) może prowadzić dobór rozrywający lub mutacja chromosomowa (poliploidyzacja)

RODZAJE SPECJACJI SZYBKOŚĆ ZACHODZENIA SPECJACJA STOPNIOWA SPECJACJA NAGŁA Zachodzi powoli, a zmiany Przebiega szybko, skokowo. kumulują się i powodują U roślin to często wynik stopniowe różnicowanie poliploidyzacji – populacji w nowe gatunki zwielokrotnienia liczby chromosomów na skutek błędu podczas podziału komórkowego

RODZAJE SPECJACJI LICZBA POWSTAŁYCH GATUNKÓW SPECJACJA RADIACYJNA SPECJACJA FILETYCZNA Zachodzi w wyniku radiacji adaptacyjnej (przystosowawczej) Polega na rozdzieleniu się jednego gatunku na liczne nowe gatunki wskutek przystosowania się do odmiennych warunków środowiska Gatunek żyjący w jeziorach Gatunek żyjący w morzach Gatunek wyjściowy Polega na przekształceniu się całego gatunku w inny Gatunek żyjący w górach Gatunek żyjący w lasach Gatunek wyjściowy Nowy gatunek

PRAWIDŁOWOŚCI EWOLUCJI • Tempo ewolucji jest nierównomierne i zależy od: - Struktury genetycznej populacji (duża liczba mutacji zwiększa tempo) - Warunków środowiska (gwałtowne zmiany zwiększają tempo) - Wielkości populacji (w przypadku małej populacji dryf genetyczny zwiększa tempo) • Ewolucja jest nieodwracalna • Ewolucja jest różnokierunkowa

PODZIAŁ EWOLUCJI ZE WZGLĘDU NA SKALĘ ZMIAN EWOLUCYJNYCH • MIKROEWOLUCJA zachodzi na niskim poziomie w pulach genowych populacji, np. melanizm przemysłowy • MAKROEWOLUCJA zachodzi na poziomie wyższym niż gatunek, powstają tu rzędy, gromady. Są to procesy powstawania nowych planów budowy i funkcji, np. przystosowanie do latania

KOEWOLUCJA • Wzajemna ewolucja dwóch lub więcej populacji powiązanych zależnościami ekologicznymi • Ewolucyjny wyścig zbrojeń – np. w układzie drapieżnik - ofiara

BIOGENEZA – HISTORIA ŻYCIA NA ZIEMI • Proste związki organiczne • Związki organiczne o charakterze polimerów • Heterotroficzne organizmy prokariotyczne • Autotroficzne organizmy prokariotyczne J • Jednokomórkowe organizmy eukariotyczne • Wielokomórkowe organizmy eukariotyczne

TEORIA ENDOSYMBIOZY • Zakłada, że mitochondria i plastydy są przekształconymi w drodze ewolucji mikroorganizmami • Dostały się one do wnętrza komórki praeukariotycznej droga fagocytozy • Nie uległy strawieniu, a przekształciły się w mitochondria i plastydy • Argumentem przemawiającym za endosymbiozą jest np. posiadanie przez te organella własnego DNA (są organellami półautonomicznymi)

ANTROPOGENEZA – pochodzenie człowieka Stanowisko systematyczne człowieka w przyrodzie: • królestwo- zwierzęta • typ- strunowce • podtyp- kręgowce • gromada- ssaki • podgromada- ssaki łożyskowe • rząd- naczelne • rodzina- człowiekowate • rodzaj- człowiek • gatunek- człowiek rozumny

Porównanie szympansa i człowieka cecha obecność wałów nadoczodołowych kształt szczęki kły otwór wielki czaszki kręgosłup miednica stosunek długości kończyn stopa szympans obecne brak litera V wystające poza linię zgryzu paraboliczny niewystające poza linię zgryzu w tylnej części czaszki wygięty łukowato przesunięty do przodu kifoza piersiowa i krzyżowa lordoza szyjna i lędźwiowa szeroka i krótka dolne dłuższe od górnych wąska i długa górne dłuższe od dolnych chwytna z przeciwstawnym paluchem człowiek wysklepiona bez przeciwstawnego palucha

PRZEBIEG ANTROPOGENEZY australopitek 4, 2 - 1, 3 mln lat temu Afryka 105 -150 cm 30 -68 kg 500 cm 3 człowiek zręczny wzrost i waga ciała, gatunek występowanie pojemność puszki mózgowej 2, 5 -1, 5 mln lat temu Afryka 100 -150 cm 32 -55 kg 600 cm 3 cechy charakterystyczne - niskie czoło - wydatne wały nadoczodołowe - płaski nos - masywne szczęki - wielkie zęby - poruszał się na dwóch kończynach, ale wspinał się jeszcze na drzewa - żywił się owocami i pędami roślin - twarzoczaszka wysunięta do przodu - niskie czoło - wydatne wały nadoczodołowe - masywna żuchwa - małe zęby - posługiwał się kamiennymi narzędziami - tworzył przejściowe obozowiska - jadł głównie mięso

człowiek wyprostowany 2 mln- 500 tys. 130 -170 cm lat temu 52 -76 kg Afryka, Europa, 1000 cm 3 Azja neandertalczyk 150 - 30 tys. 155 -170 cm lat temu 64 -76 kg Afryka, Europa, 1500 cm 3 Azja człowiek rozumny od 200 tys. 150 -180 cm lat temu 45 -83 kg Afryka, Europa, 1400 cm 3 Azja, Ameryka - twarzoczaszka wysunięta do przodu - niskie czoło - wydatne wały nadoczodołowe - szerokie i masywne szczęki z silnymi trzonowcami - poruszał się w postawie wyprostowanej - był dobrym piechurem - posługiwał się ogniem - wytwarzał narzędzia z kości i rogów zwierząt oraz z kamienia, - wszystkożerny - opieka nad potomstwem - życie w grupach - odziewanie się w skóry zwierząt - szeroka twarz bez podbródka - niskie czoło - wydatne wały nadoczodołowe - duży nos - miał jasną karnację, rude lub jasne włosy i szaro- niebieskie oczy - tworzył zróżnicowane narzędzia - potrafił mówić - polował - życie w szałasach - opieka nad starymi i chorymi - chowanie zmarłych - początki wierzeń religijnych - wyodrębniona bródka - zęby drobne, kły nie wystają poza linię zgryzu - nogi dłuższe i silniejsze niż ręce - redukcja owłosienia ciała - możliwość posługiwania się skomplikowanymi narzędziami dzięki zdolności do abstrakcyjnego myślenia - tworzenie kultury - posługiwanie się mowa artykułowaną