Ewolucjonizm NEODARWINIZM

Dr Jacek Francikowski Uniwersyteckie Towarzystwo Naukowe

Uniwersytet Śląski w Katowicach

Główne paradygmaty biologii

• Wspólne początki życia

• Komórka jako podstawowo jednostka

funkcjonalna

• DNA jako nośnik informacji

• Związek struktury i funkcji

• Życie tworzy struktury dyssypatywne

• Ogromna zmienność i bogactwo form

Jedność i różnorodność wśród organizmów żywych - ewolucja

Podróż Darwina na „Beagle”

Długa podróż (5 lat), pełna inspirujących

obserwacji i doświadczeń.

Obserwacje

Darwina

• Istnienie odziedziczalnej zmienności w

populacjach

• Populacje wydają więcej potomstwa niż może

pomieścić środowisko

• Populacje są przystosowane do życia w swoich

środowiskach

Główne założenia darwinowskiej

teorii ewolucji Dziedziczność – otrzymywanie materiału genetycznego

rodziców, zgodnie z zasadami genetyki.

Zmienność – proces dziedziczności nie jest dokładny,

pojawiają się mutacje, rekombinacje, transfer genów.

Ograniczone zasoby – organizmy konkurują o

zasoby środowiska

Dostosowanie [ang. fitness] – cechy ułatwiają konkurencję o

zasoby, są korzystniejsze w danych warunkach środowiska niż

inne cechy.

Różna przeżywalność i rozrodczość – osobniki bardziej

dostosowane mają większe szanse przeżycia i wydania na świat

potomstwa niż osobniki mniej dostosowane.

Kumulatywny efekt selekcji

naturalnej

przykłady

Źródło odziedziczalnej zmienności rekombinacyjna (mieszanie materiału genetycznego,

powstawanie nowych kombinacji genetycznych), oparta na:

zjawisku crossing over

niezależnej segregacji chromosomów

łączeniu się gamet różnych osobników

Płeć – ewolucja rozmnażania

płciowego

Źródło odziedziczalnej zmienności

mutacyjna (powstanie nowej jakości genetycznej):

genów

chromosomów

genomów

Mutacje genetyczne są problematyczne

Nasze mutanty

Mutanty szlaku syntezy barwników wzrokowych

u świerszcza domowego (Acheta domesticus) – yellow, white

wild

white yellow

Mechanizmy

Mechanizmami ewolucji określa się procesy prowadzące do

zmiany częstości alleli w populacji. Najogólniej można wyróżnić

dwa typy mechanizmów ewolucji:

1. mechanizmy ukierunkowane zwane doborem [ang. selection],

gdzie kierunek ewolucji jest określony koniecznością wynikającą

z dostosowania fenotypu;

2. mechanizmy neutralne, o całkowicie losowym podłożu, zwane

ogólnie ewolucją neutralną.

Rodzaje doboru

• Naturalny

• Płciowy

• Krewniaczy

• Sztuczny

CO JEST PRESJĄ SELEKCYJNĄ?

Typy doboru wg efektu

Dryf genetyczny

proces polegający

na fluktuacji częstości

występowania danego allelu w

populacji, nie wynikający

z mutacji, migracji ani

z doboru naturalnego

Przepływ genów

rozprzestrzenianie

się genów pomiędzy

populacjami.

Obserwowalne efekty procesów

ewolucyjnych

Adaptacja

Wymarcie

Kooperacja

Specjacja > filogenetyka

Koewolucja

Adaptacja

Jest ewolucyjnym procesem w trakcie którego populacja

organizmów z czasem staje się lepiej dostosowana do życia w

zajmowanej niszy i rozmnażania (fitness)

Cecha adaptatywna jest elementem wzorca rozwojowego

organizmu, który umożliwia lub zwiększa jego szansę przeżycia i

rozrodu

Adaptacja powstaje ze stopniowej modyfikacji istniejących

struktur. Struktury o podobnej budowie mogą mieć różne funkcje.

Mimetyzm i mimikra

– MIMICRA

– MIMETYZM

– Struktury analogiczne i homologiczne

Specjacja

Proces biologiczny, w

wyniku którego powstają

nowe gatunki organizmów.

Zachodzi na skutek

wytworzenia się bariery

rozrodczej pomiędzy

wyjściowymi populacjami,

czyli ograniczenia

wymiany genów pomiędzy

nimi.

Czym jest gatunek?

Kooperacja

SYMBIOZA

ALTRUIZM

Filogenetyka

Historyczny rozwój grup organizmów

obrazujący ich wyłanianie się z grup

wcześniejszych.

Drzewa budowane zwykle w oparciu o dane anatomiczne/morfologiczne.

Od pewnego czasu badanie filogenezy w oparciu o dane molekularne.

Im krótszy łącznik (droga) pomiędzy grupami

tym bliższe pokrewieństwo

Ciekawe ewolucyjne „zasady”

Haeckela

Dollo

Cope

Willistona

Zasada Heckla

Ontogeneza powtarza filogenezę

Zasada Dollo

• Struktury utracone raz nie mogą być już

odzyskane

• Trudnym jest zduplikować genetyczny

mechanizm rozwoju struktury, jeśli zostały

odrzucone

Zasada Copea

• Obserwuje się wzrost masy i

rozmiarów ciała organizmów

w filogenezie

• Dlaczego?

Zasada Willistona

• W oparciu o bazowe

rozwiązania następuje

redukcja jak i

zróżnicowanie struktur

pomiędzy grupami

• Specjalizacja struktur

do określonych celów