Ewolucjonizm NEODARWINIZM. Dr Jacek Francikowski Uniwersyteckie Towarzystwo Naukowe Uniwersytet Śląski w Katowicach

Transkrypt

1 Ewolucjonizm NEODARWINIZM Dr Jacek Francikowski Uniwersyteckie Towarzystwo Naukowe Uniwersytet Śląski w Katowicach

2 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

3

4 Podróż Darwina na Beagle Długa podróż (5 lat), pełna inspirujących obserwacji i doświadczeń.

5 Obserwacje Darwina Istnienie odziedziczalnej zmienności w populacjach Populacje wydają więcej potomstwa niż może pomieścić środowisko Populacje są przystosowane do życia w swoich środowiskach

6 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.

7 Kumulatywny efekt selekcji naturalnej przykłady

8

9

10

11

12 Źródło odziedziczalnej zmienności rekombinacyjna (mieszanie materiału genetycznego, powstawanie nowych kombinacji genetycznych), oparta na: zjawisku crossing over niezależnej segregacji chromosomów łączeniu się gamet różnych osobników

13 Płeć ewolucja rozmnażania płciowego

14 Źródło odziedziczalnej zmienności mutacyjna (powstanie nowej jakości genetycznej): genów chromosomów genomów

15

16 Mutacje genetyczne są problematyczne

17 Nasze mutanty Mutanty szlaku syntezy barwników wzrokowych u świerszcza domowego (Acheta domesticus) yellow, white wild yellow white

18 Mechanizmy

19 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.

20 Rodzaje doboru Naturalny Płciowy Krewniaczy Sztuczny CO JEST PRESJĄ SELEKCYJNĄ?

21 Typy doboru wg efektu

22 Dryf genetyczny proces polegający na fluktuacji częstości występowania danego allelu w populacji, nie wynikający z mutacji, migracji ani z doboru naturalnego

23 Przepływ genów rozprzestrzenianie się genów pomiędzy populacjami.

24

25 Obserwowalne efekty procesów ewolucyjnych

26 Adaptacja Wymarcie Kooperacja Specjacja > filogenetyka Koewolucja

27 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.

28 Mimetyzm i mimikra MIMICRA MIMETYZM Struktury analogiczne i homologiczne

29 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? Specjacja

30 Kooperacja SYMBIOZA ALTRUIZM

31 Filogenetyka Drzewa budowane zwykle w oparciu o dane anatomiczne/morfologiczne. Od pewnego czasu badanie filogenezy w oparciu o dane molekularne. Historyczny rozwój grup organizmów obrazujący ich wyłanianie się z grup wcześniejszych. Im krótszy łącznik (droga) pomiędzy grupami tym bliższe pokrewieństwo

32 Ciekawe ewolucyjne zasady Haeckela Dollo Cope Willistona

33 Zasada Heckla Ontogeneza powtarza filogenezę

34 Zasada Dollo Struktury utracone raz nie mogą być już odzyskane Trudnym jest zduplikować genetyczny mechanizm rozwoju struktury, jeśli zostały odrzucone

35 Zasada Copea Obserwuje się wzrost masy i rozmiarów ciała organizmów w filogenezie Dlaczego?

36 Zasada Willistona W oparciu o bazowe rozwiązania następuje redukcja jak i zróżnicowanie struktur pomiędzy grupami Specjalizacja struktur do określonych celów