Teoria ewolucji. Dobór naturalny.
Podstawy ewolucji - dobór } Replikacja informacji genetycznej wprowadza zmienność!2 } losowe błędy w replikacji (nieuniknione) } rearanżacje genomu } horyzontalny transfer genów } interakcje genomów } symbioza, łączenie genomów } Procesy wzmacniające zmienność } np. procesy płciowe } Wytworzone przez zmienność warianty nie są równocenne } Różne warianty mają różne dostosowanie (fitness) różne prawdopodobieństwo przekazania informacji kolejnym pokoleniom w danych warunkach środowiska
Dobór naturalny } Działa na dowolne aspekty zmienności fenotypowej } W ewolucji ma znaczenie gdy działa na te aspekty fenotypu, które są odziedziczalne en.wikipedia.org/wiki/image:mutation_and_selection_diagram.svg!3
Przeżycie najlepiej przystosowanego } Survival of the fittest (Herbert Spencer) } Sformułowanie mylące } Nie chodzi o przeżycie, czy ogólną kondycję, tylko o sukces reprodukcyjny } Istotne tylko te elementy, które są odziedziczalne!4
Tautologia? } Obserwacja, że różne warianty mają różne prawdopodobieństwo przekazania genów potomstwu w danym środowisku nie jest trywialna } Nie wszystkie cechy wpływające na sukces reprodukcyjny są przedmiotem doboru (tylko te, które są odziedziczalne)! } Częsty błąd tzw. darwinizmu społecznego i zwulgaryzowanej socjobiologii!5
Przetrwają najsilniejsi, walka o byt? } Kolejne błędne sformułowania } Wszystkie osobniki, które odnoszą sukces reprodukcyjny, mają wkład w pulę genów następnego pokolenia } Konkurencja nie jest jedynym, ani najważniejszym czynnikiem doboru } Gatunki dzielące to samo środowisko zajmują różne nisze, rzadko konkurują!6
Czy zawsze powstanie wariant optymalny? } } } Krajobraz fitness (funkcja fitness w zależności od genotypu)!!!!!!! Przejście z A do B niewielkimi krokami może być niemożliwe Niektóre rozwiązania poza zasięgiem ewolucji } Np. natura nie wynalazła koła!7
Działanie doboru } Dobór kierunkowy!8 } Przesuwa rozkład cechy } Dobór stabilizujący } Utrzymuje średni fenotyp, odrzuca skrajne } Dobór równoważący utrzymuje różnorodność alleli } Dobór różnicujący } Faworyzuje wartości skrajne prowadzi do specjacji
Przykład: Krępak nabrzozak (Biston betularia) Opisane przez J.B.S. Haldane a! Ubarwienie maskujące http://en.wikipedia.org/wiki/image:biston.betularia.7200.jpg en.wikipedia.org/wiki/image:biston.betularia.f.carbonaria.7209.jpg en.wikipedia.org/wiki/j._b._s._haldane Zanieczyszczenie środowiska (rewolucja przemysłowa) faworyzowało odmianę ciemną W ostatnich dekadach powrót do form jasnych Dobór kierunkowy
Dobór stabilizujący } Najczęstsza forma, zwłaszcza w stabilnych warunkach } Np. waga urodzeniowa niemowląt } Za mała źle (mniejsze szanse na przeżycie, podatność na infekcje) } Za duża źle (mniejsza szansa przeżycia porodu) } Dobór oczyszczający } informacja ze środowiska w postaci doboru równoważy utratę informacji na skutek mutacji!10
Dobór równoważący } Utrzymuje różnorodność alleli } Faworyzowanie heterozygot } Selekcja wariantów rzadkich!11
Anemia sierpowata } Mutacje w genie β-globiny } Szczególnie częsta u Afrykanów } Choroba recesywna, ale w warunkach niskiego ciśnienia (wysoko w górach) heterozygoty chorują } Dodatkowy fenotyp oporność na malarię, fenotyp dominujący!12
Anemia sierpowata } Dobór równoważący faworyzuje heterozygoty gdy: } } w środowisku występuje zarodzieć malarii ciśnienie powietrza jest wysokie (niziny)!13
Anemia sierpowata Częstość allelu HbS Występowanie malarii (historyczne)!14
Nosiciele allelu HbS Lassana Diarra (ex. Real Madryt, ex. rep. Francji) Ryan Clark (Pittsburgh Steelers)!15
Dobór zależny od częstości } Dodatni korzystne warianty częstsze } Ujemny korzystne warianty rzadsze } forma doboru równoważącego } np. stosunek płci (50:50)!16
Dodatni dobor zależny od częstości } Kolor jest sygnałem ostrzegawczym (owady niejadalne) } Drapieżniki uczą się unikać } Korzystny jest kolor najczęstszy na danym terenie!17 Borer et al. Positive frequency-dependent selection on warning color in Alpine leaf beetles. Evolution. 2010. (12):3629-33.
Negatywny dobór zależny od częstości Kwiaty stoplamka bzowego (Dactylorhiza sambucina) to tzw. fałszywy sygnał nie zawierają nektaru! Owady po pierwszym kontakcie szukają kwiatu odmiennego koloru! Sukces reprodukcyjny odwrotnie proporcjonalny do częstości allelu!18
Selekcja wariantów rzadkich dobór apostatyczny } Przykład wstężyk (Cepea nemoralis) } Bardzo duża zmienność wzorów i barw skorupki } Selekcja przez drapieżniki ptaki } Uczą się najszybciej rozpoznawać osobniki typowe, co faworyzuje te nietypowe!19
Allele MHC } Główny kompleks zgodności tkankowej } Białka uczestniczące w rozpoznawaniu swój-obcy } Bardzo różnorodne } Przy wyborze partnera preferowany taki, który ma inne allele MHC } ryby } myszy!20
A u człowieka? } Wedekind 1995 } kobiety wybierają partnerów o odmiennych allelach MHC kierując się zapachem } efekt nie występuje u zażywających doustne środki antykoncepcyjne!21
Dobór różnicujący } Faworyzowane fenotypy skrajne } Stosunkowo rzadki, ale pozwala na specjację bez bariery geograficznej!22
Zięby Darwina z Galapagos } Duże dzioby twarde, duże nasiona, łatwiejsze kruszenie } Małe dzioby drobne nasiona, łatwiejsze wydłubywanie } Średnie dzioby za słabe do dużych nasion, za duże do małych!23
Człowiek jako czynnik doboru różnicującego Częściej zbierane rośliny o średniej liczbie kolców. Preferencje estetyczne wybór typowych okazów.!24
Szczególne rodzaje doboru } Dobór płciowy } Dobór krewniaczy } Dobór grupowy?!25