WYKŁADY ZOOLOGII dla 1. roku

Transkrypt

1 WYKŁADY ZOOLOGII dla 1. roku Jerzy Dzik Instytut Paleobiologii PAN Instytut Zoologii UW Warszawa 2006

2 Copyright statement This presentation has been prepared for a university lecture, thus for a non-profit activity. Pictures included, modified to various degree, have been copied from the internet and literature without indicating the original source, which is frequently difficult to trace. Whoever finds her/his rights violated, is kindly requested to notify the author (dzik@twarda.pan.pl); ; the questioned picture will be immediately withdrawn. Unlimited use of the slides in teaching is welcomed provided that the user takes full responsibility for it.

3 EGZAMIN z zoologii dzik@twarda.pan.pl egzamin pisemny 2 lutego 2007 roku, g Miecznikowa, sala 9B zakres na stronie internetowej Zakładu Zoologii pytania typu: Dlaczego [coś] jest [takie a nie inne]? czy Skąd wiadomo, że [jakaś interpretacja] jest prawdziwa? konsultacje w poniedziałki w Zakładzie: Banacha 2, 2. piętro

4 JAK SIĘ UCZYĆ zoologii do egzaminu? wielkość czcionki prezentacji wyznacza hierarchię ważności informacje w ramce są do zrozumienia (i zapamiętania) uczyć się najłatwiej konfrontując notatki z międzynarodowymi źródłami wiedzy polskie nazewnictwo zwyczajowe do tego nie wystarcza

5 Wykład 1. KRÓLESTWA ORGANIZMÓW Jerzy Dzik Instytut Paleobiologii PAN Instytut Zoologii UW Warszawa 2006

6 ZOOLOGIA to nauka o zwierzętach nie każda wiedza o zwierzętach jest nauką nauka jest sposobem opisu świata, który wymaga oszczędności metodologicznej (brzytwa Ockhama) oraz testowalności (falsyfikowalności) twierdzeń

7 ZWIERZĘ ujęcie tradycyjne popularne pojmowanie zwierząt: organizmy cudzożywne zdolne do ruchu tradycyjnie w kursie zoologii umieszcza się więc niektóre pierwotniaki ale jest wiele niezależnie powstałych grup takich organizmów nie wszystkie zwierzęta są zdolne do ruchu, niektóre są samożywne

8 ZWIERZĘ ujęcie ścisłe tradycyjne królestwo zwierzęt polifiletyczne możliwa naukowa koncepcja świata zwierząt: organizmy wielokomórkowe wytwarzające kolagenową substancję międzykomórkową wywodzą się z przodka o takich cechach niektóre mogły zatracić część dawnych cech są grupą monofiletyczną ( parafiletyczną )

9 EWOLUCJA fundamentem biologii naukowe objaśnienie złożoności i różnorodności zwierząt wymaga odwołania do dwu aspektów ewolucji: inżynierskiego jako skutek adaptacji funkcji do środowiska historycznego jako skutek przypadkowych zaszłości

10 TEORIA DARWINA mechanizm zjawiska ewolucji Charles R. Darwin ( ) jeśli na populację obiektów cechujących się losowo generowaną i ściśle dziedziczoną zmiennością działa selekcja, to w kolejnych pokoleniach odpowiednio zmienia się rozkład zmienności istotą życia jest zdolność do ewolucji

11 WNIOSKOWANIE o przebiegu ewolucji jest związek między odmiennością a czasem rozbieżnej ewolucji fenetyka: podobieństwo organizmów (liczba wspólnych cech) jest wyrazem ewolucyjnej bliskości kladystyka: rozprzestrzenienie cech jest przejawem ich ewolucyjnej dawności problem ziarnistości, obiektywności i równowartościowości cech

12 TESTOWANIE HIPOTEZ o przebiegu ewolucji różne źródła wiedzy powinny dawać taki sam obraz ewolucji (kongruencja) skoro jest związek między czasem a odmiennością to anatomia organizmów kopalnych jest bliższa przodkom stosownie do wieku geologicznego

13 WSPÓLNOTA POCHODZENIA dzisiejszych organizmów procesy życiowe odbywają się dziś wyłącznie wewnątrz lipidowej błony (komórki) katalizują je enzymy ich struktura odczytywana jest z mrna dziedziczną informację przechowuje DNA wszystkie organizmy posługują się takim samym (prawie) kodem genetycznym

14 OSTATNI WSPÓLNY PRZODEK dzisiejszych organizmów 0,8 mld lat był złożoną komórką translacja nie była oddzielona przestrzennie od transkrypcji być może miał podwójną błonę komórkową (gramujemny) i peptydoglikanową ściankę być może był zdolny do fotolizy wody i wiązania azotu sinice mogą być najbliższymi jego potomkami 2 mld lat Cyanobacteria

15 BAKTERIE cechy pierwotne tylakoidy Nitrosococcus DNA Bacillus Planctomyces komórki bakterii mogą mieć oddziały translacja nieoddzielona od trankrypcji nie ma więc intronów ani odmienności chromosomów nukleoid

16 BACTERIA BAKTERIE cechy swoiste Escherichia rzęski flagellinowe rzęski z rotorem wyłączne nierozciągliwa peptydoglikanowa ścianka wymusza kształt pałeczki brak zewnętrznej błony wtórny przystosowania do skrajnych warunków (np. archeobakterie) Posibacteria Negibacteria rotor rzęski Salmonella

17 DRZEWO RODOWE organizmów Prokaryota pierwotnie podwójna błona i peptydoglikanowa ścianka Eukaryota cytoszkielet, zróżnicowanie chromosomów, rozdzielenie translacji (reticulum( reticulum) od transkrypcji (jądro introny)

18 CYTOSZKIELET eukariotów FtsZ mikrotubule z tubuliny homologicznej bakteryjnemu białku FtsZ ale nie flagellinie zginane dzięki dyneinie filamenty pośrednie o homologicznej centralnej części (keratyna, wimentyna, lamina etc.) włókna kurczliwe (miozyna i aktyna) wić włókna cytoszkieletu mikrotubula tubulina dyneina

19 GENEZA EUKARYOTA a mitoza mitoza identyczne chromosomy bakterii mogą być rozdzielane przypadkowo cytoszkielet zapewnia rozdział wzdłuż mikrotubul wrzeciona podziałowego dzięki mitozie chromosomy mogą się różnić precyzyjny rozdział ustalonych zestawów chromosomów umożliwia ich rozbieżną ewolucję

20 SYMBIOTYCZNE pochodzenie organelli autonomia genetyczna chloroplastów i mitochondriów może być oznaką symbiotycznego pochodzenia ale możliwa też rozbieżna ewolucja odcinków genomu wewnątrz jednej komórki liczne geny mitochondriów i chloroplastów w jądrze chloroplasty są monofiletyczne jeśli symbioza, to tylko raz

21 RHODOPHYTA KRASNOROSTY Bangiomorpha 1,2 mld lat najstarsze rozpoznawalne eukarioty chloroplasty mają tylko chlorofil a i fikobilisomy na tylakoidach (jak sinice) nawet komórki płciowe bez wici celulozowa ściana komórkowa są najdawniejszymi organizmami jądrowymi organizacja plechowa powstała niezależnie od innych glonów

22 EUKARYOTA wczesna ewolucja przodek wszystkich dzisiejszych eukariotów miał mitochondria i płeć być może powstanie wici późniejsze od krasnorostów może chloroplasty są symbiontami sinice są przodkami chloroplastów a może i samych eukariotów

23 kompleks synaptonemalny GENEZA PŁCI i mejozy płeć nie daje doraźnych korzyści i nie służy rozmnażaniu! zwiększa jedynie różnorodność genetyczną (crossing over) ) wzmagając ewolucję wymaga rozpoznawania chemicznych sygnałów komórek obcych ale nie do zjadania konieczna okresowa redukcja liczby chromosomów mejoza

24 GATUNEK biologiczny zespół populacji zdolnych do krzyżowania ale oddzielonych barierą rozrodczą jedyna jednostka obiektywna taksonomii możliwy test krzyżowania podgatunek oddzielony barierą geograficzną bariery inicjują rozbieżną ewolucję ę anatomii gatunki bezpłciowe są arbitralne

25 łuski WICIOWCE pochodzenie 0,7 mld lat wspólny przodek miał łuski również na wici (homologiczne mastigonemom; z aparatu Golgiego) dzisiejsze wiciowce są w rozmaity sposób wyspecjalizowane duplikacja genów i rozbieżna ewolucja chlorofilu wewnątrz chloroplastu a także między gatunkami obok chlorofilu a chlorofil c (bruzdnice i złotowiciowce) lub b (eugleny i zielenice)

26 PRASINOPHYCEAE ZIELONE wiciowce chlorofil b obok a (jak eugleny), podwójna błona chloroplastów łuski Mesostigma dwie wici z łuskami na powierzchni tubularne cristae mitochondriów budowa mitochondriów ważną cechą mitochodrium zielonego wiciowca Pteromonas dyskowate cristae Euglena lamellarne choanoflagellata Stephanoeca

27 CHLOROPHYTA ZIELENICE funkcjonowanie wici rozbieżna ewolucja działania aparatu lokomotorycznego przednia i tylna wić mogą mieć różne funkcje

28 CHAROPHYCEAE RAMIENICE a pochodzenie roślin lądowych Klebsormidium wątrobowiec Notothylas widliczka Selaginella fragmoplast nowa ściana od centrum komórki plemniki z osiowym szkieletem mikrotubularnym wyłączne dla paprotników, wątrobowców i ramienic podobny szkielet u euglen ramienica Nitella