Koncepcja ewolucji: uwagi na temat nowoczesnej koncepcji ewolucji

Koncepcja ewolucji: uwagi na temat nowoczesnej koncepcji ewolucji!

Obecna koncepcja ewolucji jest zmodyfikowaną formą teorii doboru naturalnego Darwina i często nazywaną neodarwinizmem. Zgodnie z nim tylko zmiany genetyczne (mutacje) są dziedziczone, a nie wszystkie zmiany, jakie zachował Darwin. Tak więc nowoczesna koncepcja ewolucji jest syntezą teorii Darwina i Hugo de Vriesa. Jest to również nazywane Syntetyczną Teorią Ewolucji.

Zdjęcie dzięki uprzejmości: dinca.org/wp-content/uploads/2009/06/evolution-of-a-decent-man.jpg

Syntetyczna teoria ewolucji jest wynikiem pracy wielu naukowców, mianowicie: T. Dobzhansky, RA Fisher, JBS Haldane, Swell Wright, Ernst Mayr i GL Stebbins. Stebbins w swojej książce Process of Organic Evolution omówił teorię syntetyczną. Nowoczesna koncepcja ewolucji obejmuje następujące czynniki:

1. Zmiana genetyczna w populacji:

To ludność ewoluuje, a nie jej poszczególni członkowie. Rola jednostki w procesie ewolucyjnym polega na przeniesieniu jej genetycznej zmienności na potomstwo. Ewolucja zachodzi poprzez akumulację zmian genetycznych w populacji w długim okresie czasu. Zmiana genów następuje w następujący sposób.

(i) Mutacje:

Mutacje są nagłymi zmianami dziedzicznymi. Hugo de Vries uważał, że to mutacja wywołuje ewolucję, a nie drobne zmiany (dziedziczne), o których mówił Darwin. Według Darwina ewolucja była stopniowa, podczas gdy Hugo de Vries twierdził, że mutacja spowodowała specjację, a zatem zwana była solą (jednokrotna duża mutacja). Mutacje są dwojakiego rodzaju: mutacje chromosomalne i mutacje genów.

(a) Mutacje chromosomowe:

Są one spowodowane zmianami w liczbie chromosomów i zmianami w strukturze.

Zmiany w liczbie chromosomów:

Mutacje te są spowodowane zmianami w liczbie chromosomów. Są to dwa dalsze typy: poliploidalna i aneuploidia (a) Polyploidia. Jest to wzrost liczby zestawów chromosomowych. Przykład: triploidia (3n), tetraploidia (4n), pentaploidia (5n), heksaploidia (6n). Wzrost liczby tego samego genomu jest znany jako autopoślizgowość (np. AAAA). Zwiększenie liczby zestawów chromosomów w wyniku połączenia genomów dwóch lub większej liczby organizmów nazywa się allopolyploidią.

Jest to również określane jako międzygatunkowa poliploidia, (b) Aneuploidia. Jest to mutacja, w której zachodzi zmiana numeryczna w liczbie chromosomów monosomii genomu (2n-1), nullisomii (2n-2), trisomii (2n + 1), tetrasomii (2n + 2), itd.

Strukturalne zmiany w chromosomach (Aberracje chromosomowe):

Gdy zmiana zachodzi w morfologii chromosomów, nazywa się ją aberracją chromosomową. Są to cztery typy: duplikacja (podwojenie segmentu), niedobór (usunięcie segmentu), translokacja (przejście segmentu chromosomu do niehomologicznego chromosomu) i inwersja (odwrócenie w kolejności genów).

(b) Mutacje genów:

Kiedy zmiany mają strukturę genową i ekspresję z powodu dodania, podstawienia lub inwersji nukleotydów nazywane są mutacjami genowymi. Częstotliwość mutacji genowych różni się w zależności od genu. Szybkość mutacji genu jest zwiększona przez obecność promieniowania i niektórych chemikaliów zwanych mutagenami.

Zmutowane geny dodają nowe allele do puli genów. Pula genowa jest sumą wszystkich różnych genów i ich alleli obecnych w populacji. Jest to pula genów, która ewoluuje, gdy nowe geny, tj. Allele, są dodawane lub usuwane, to są surowcem do ewolucyjnej zmiany. Nagromadzenie wielu mutacji może przyczynić się do zmian na dużą skalę, które ostatecznie doprowadziły do ​​powstania nowych gatunków.

Mutacje genów, które wymagają delecji substytucyjnej lub wstawienia pojedynczej zasady azotowej, nazywa się mutacją punktową. Mutacje genów, które obejmują więcej niż jedną zasadę azotową lub cały gen są określane jako mutacje brutto.

(ii) Rekombinacja genów:

Dzieje się tak z następujących powodów: (a) Podwójne rodzicielstwo (b) Niezależny asortyment chromosomów (c) Przekraczanie podczas mejozy. (iv) Losowe połączenie gamet (v) Tworzenie nowych alleli. Ponieważ dodaje nowe allele i kombinację alleli do puli genów, ważnym procesem podczas ewolucji jest zmienność.

(iii) Migracja genów (przepływ genów):

Przemieszczanie się osób z jednego miejsca do drugiego nazywane jest migracją. Jeśli migrujące osobniki będą się rozmnażać w nowej populacji, imigranci dodadzą nowe allele do lokalnej puli genetycznej populacji gospodarza.

Nazywa się to migracją genów. Czasami dwie populacje oddzielonego gatunku zamykają się z powodu migracji. Geny dwóch populacji mieszają się w wyniku rozmnażania, a ich wynik powoduje zmiany u potomstwa.

(iv) Dryf genetyczny (efekt Sewall Wright):

Termin dryf genetyczny (Sewall Wright Effect) odnosi się do eliminacji pewnych cech, gdy część populacji migruje lub umiera z klęsk żywiołowych. Zmienia częstotliwość genu pozostałej populacji, co powoduje zmiany. Nazwa pochodzi od amerykańskiego genetyka Sewall Wright, który zrozumiał jego ewolucyjne znaczenie. Chociaż dryf genetyczny występuje we wszystkich populacjach, jego skutki są najbardziej widoczne w bardzo małej izolowanej populacji. Dwa ważne przykłady dryfu genetycznego to efekt założycielski i efekt wąskiego gardła.

(a) Efekt założyciela lub zasada założyciela:

Jest to ważny przykład dryfu genetycznego w populacji ludzkiej. Zauważa się, że niewielka grupa osób zwanych założycielami opuszcza swoje domy, aby znaleźć nową osadę, a populacja w nowej osadzie może mieć różne częstotliwości genotypu niż populacja macierzysta. Tworzenie się nowego genotypu w nowej osadzie nazywa się efektem założyciela. Czasami tworzą nowy gatunek.

(b) Efekt wąskiego gardła:

Termin został wprowadzony przez Stebbibnsa dla rocznego i dwucylnego zjawiska cyklu spadku i wzrostu wielkości populacji. Gdy liczba ludności spada, liczba osób może ulec zmniejszeniu do tego stopnia, że ​​mała grupa ludności stanowiąca populację zostanie wyizolowana i ograniczona w dystrybucji.

Są one następnie narażone na przypadkowy dryf genetyczny powodujący utrwalenie pewnych genów. W ten sposób ludność przywraca swoje dawne bogactwo. Takie zmniejszenie częstości alleli nazywa się genetycznym wąskim gardłem, które często zapobiega wyginięciu gatunku (ryc. 7.51).

Znaczenie dryfu genetycznego:

Dryf genetyczny jest siłą ewolucyjną. Większość krzyżujących się populacji zwierząt jest niewielka. Dryf genetyczny pomaga populacjom się różnić, z powodu prawdopodobieństwa, że ​​każda populacja przypisze różne genotypy przez przypadek.

(v) Nonrandom Mating:

Wielokrotne kojarzenie się między osobnikami o pewnych wybranych cechach zmienia częstotliwość genu. Wybór bardziej jaskrawo zabarwionego samca ptaka przez samicę ptaka może zwiększyć częstotliwość genu jasnego koloru w następnym pokoleniu.

(vi) Hybrydyzacja:

Jest to skrzyżowanie organizmów genetycznie różnych w jednym lub kilku cechach (znakach). Pomaga w przeplataniu się genów różnych grup tej samej odmiany, gatunków i czasami różnych gatunków.

Wszystkie powyższe czynniki powodują zmiany genetyczne w rozmnażaniu płciowym.

2. Izolacja:

Izolacja to zapobieganie kryciu między grupami krzyżującymi się z powodu barier fizycznych (np. Geograficznych, ekologicznych) i biotycznych (np. Fizjologicznych, behawioralnych, mechanicznych, genetycznych). Każdy czynnik, który zapobiega krzyżowaniu się, jest znany jako mechanizm izolujący. Mechanizm izolujący zapobiega krzyżowaniu się za pomocą trzech metod (Mayr, 1963) - (i) Ograniczenie do rozproszenia losowego, (ii) Ograniczenie do losowego krycia i, (iii) Ograniczenie do płodności. Izolację reprodukcyjną opisano tutaj.

Izolacja rozrodcza:

Izolacja prokreacyjna to zapobieganie krzyżowaniu się populacji dwóch różnych gatunków. Według Mayr mechanizmy izolowania reprodukcyjnego są biologicznymi właściwościami osobników, które zapobiegają krzyżowaniu się populacji naturalnie sympatrycznych. Utrzymuje charaktery gatunku, ale może prowadzić do powstania nowych gatunków. Dwa główne podtypy mogą być rozpatrywane w ramach izolacji reprodukcyjnej: Przedwczesne izolowanie i izolacja po śmierci.

(a) Izolacja przed odosobnieniem lub w procesie decyzyjnym:

Głównymi czynnikami działającymi w ramach tego podtypu są:

Izolacja mechaniczna:

Morfologia narządów płciowych lub narządów rozrodczych (płci męskiej i żeńskiej) obu populacji może być bardzo skomplikowana i niepodobna; w rezultacie nie dochodzi do kopulacji między samcami jednej populacji a kobietami drugiej. Mechaniczna izolacja jest powszechna wśród gatunków owadów. W niektórych roślinach struktura kwiatów jest bardzo skomplikowana, co zapobiega zapylaniu krzyżowemu między pokrewnymi gatunkami.

Izolacja psychiczna:

Różnice w zachowaniu ograniczają przypadkowe krycie osobników płci męskiej i żeńskiej różnych gatunków. Różnice w zachowaniu zaobserwowano szczególnie podczas zalotów, co jest ważnym zjawiskiem seksualnym, obejmującym serię bodźców i reakcji pomiędzy partnerami godowymi. Piosenki ptaków, zachowanie zalotów itp. Mogą również odgrywać skuteczną rolę w kojarzeniu.

Izolacja sezonowa:

Jest to również skuteczna bariera dla przepływu genów. Tutaj okres lęgowy osobników jest inny dla różnych gatunków. Kilka przykładów można przytoczyć z ptaków w celu zilustrowania sezonowej izolacji ze względu na różnicę w okresie rozrodczym.

Izolacja Gametowa:

W wolno żyjących wodnych formach, gdzie zapłodnienie jest zewnętrzne, gamety wytwarzane przez różne gatunki zwykle nie przyciągają się nawzajem i ten rodzaj bariery jest znany jako izolacja gry.

(b) Izolacja po kryciu lub Postzygotic:

Głównymi czynnikami działającymi w ramach tego podtypu są:

Niezgodność:

W niektórych przypadkach krzyżowanie ma miejsce między populacjami, ale zapłodnienie nie może mieć miejsca; a nawet może wystąpić nawożenie, ale nie powstanie żadne potomstwo hybrydowe. U roślin pyłek kwiatowy nie rośnie i nie osiąga żadnej zalążka.

Hybrid Inviability:

Tutaj następuje normalne zapłodnienie i powstaje hybrydowe potomstwo, ale hybryda ma zmniejszoną żywotność. Hybrydowość może pojawić się na każdym etapie rozwoju.

Sterylność hybrydowa:

W wielu przypadkach hybrydy mogą być energiczne i żyć do dojrzałości płciowej, ale są sterylne. Konie i osły to dwa różne gatunki; hybrydowy muł jest produkowany z krycia męskiego osła i klaczy (samica konia). Podobnie krycie pomiędzy ogierem (samcem) i żeńską osłem skutkuje hybrydą zwaną hinny. Zarówno mule, jak i hometry są sterylne.

Rozkład hybrydowy:

W niektórych przypadkach wytwarzane są nie tylko silne hybrydy F], ale także hybrydy te wytwarzają osobniki F2 potomnego szczepu potomnego. Niestety, rozkład hybrydowy prowadzi do generacji F ₂ i pokolenia wstecznego, ponieważ osoby te mają mniejszą żywotność lub oba te czynniki.

Osiągnięcie izolacji reprodukcyjnej poprzez połączone efekty mechanizmów izolacyjnych wydaje się być ważnym krokiem w specjacji.

Niektóre zwierzęta należące do różnych gatunków mogą produkować płodne hybrydy w niewoli. Żadna bariera dla hybrydyzacji między tymi gatunkami nie rozwinęła się podczas ich długiej izolacji od siebie. Selekcja naturalna nie sprzyjała redukcji hybrydyzacji.

Przykłady gatunków hodujących w niewoli i produkujących płodne hybrydy to (i) lwica afrykańska (Panthera leo) i tygrys azjatycki (Panthera tigris) produkują "tygrysy", (ii) niedźwiedź polarny i niedźwiedź brunatny z Alaski (iii) krzyżówka ( kaczka) i kaczkę i (iv) rybę plackowatą i miecznikową. Ważne jest, aby pamiętać, że te gatunki nie krzyżują się w naturalnym stanie.

3. Dziedziczność:

Przekazywanie cech lub odmian od rodzica do potomka nazywa się dziedzicznością, która jest ważnym mechanizmem ewolucji. Organizmy posiadające cechy dziedziczne, które są pomocne w środowisku naturalnym zwierzęcia lub w innym środowisku, są preferowane w walce o byt. W ten sposób potomstwo może korzystać z korzystnych cech swoich rodziców.

4. Naturalny wybór (wybór):

Jest to najszerzej przyjęta teoria dotycząca głównego przyczynowego mechanizmu zmiany ewolucyjnej, dogłębnej przez Karola Darwina i Alfreda Russela Wallace'a. Wynika to z rozmnażania różnicowego (niektórzy członkowie populacji produkują obfite potomstwo, niektórzy tylko nieliczni, a jeszcze inni nie mają), jeden fenotyp w porównaniu z innymi fenotypami w tej samej populacji.

Określa to względny udział różnych genotypów, które ludzie posiadają i propagują w populacji. Zgodnie z darwinizmem mechanizm przeżycia i płodności, który wpływa na sukces reprodukcyjny lub promuje różnicowe rozmnażanie, nazywa się selekcją. Ale według współczesnych poglądów selekcja jest konsekwentnym zróżnicowaniem wkładu różnych genotypów w następną generację.

5. Specjacja (pochodzenie nowego gatunku):

Populacje gatunków obecnych w różnych środowiskach i są oddzielone barierami geograficznymi i fizjologicznymi, gromadzą różne różnice genetyczne (warianty) z powodu mutacji, rekombinacji, hybrydyzacji, dryfów genetycznych i doboru naturalnego. Populacje te stają się zatem od siebie różne morfologicznie i genetycznie, i stają się izolowane reprodukcyjnie, tworząc nowe gatunki.