Teoria ewolucji. Dobór naturalny. Dobór p ciowy i krewniaczy. Adaptacje.
Dzia anie doboru Dobór kierunkowy Przesuwa rozkład cechy Dobór stabilizujący Utrzymuje średni fenotyp, odrzuca skrajne Dobór równoważący utrzymuje różnorodność alleli Dobór różnicujący Faworyzuje wartości skrajne prowadzi do specjacji 2
Przykład: Krępak nabrzozak (Biston betularia) Opisane przez J.B.S. Haldane a 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 Ubarwienie maskujące 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 4
Dobór równoważący Utrzymuje różnorodność alleli Faworyzowanie heterozygot Selekcja wariantów rzadkich 5
Anemia sierpowata Mutacje w genie -globiny Szczególnie częsta u Afrykanów Choroba recesywna, ale w warunkach niskiego ciśnienia (wysoko w górach) heterozygoty chorują Dodatkowy fenotyp oporność na malarię, fenotyp dominujący 6
Anemia sierpowata Dobór równoważący faworyzuje heterozygoty gdy: w środowisku występuje zarodzieć malarii ciśnienie powietrza jest wysokie (niziny) 7
Anemia sierpowata Częstość allelu HbS Występowanie malarii (historyczne) 8
Nosiciele allelu HbS Lassana Diarra (Real Madryt, rep. Francji) Santonio Holmes (Pittsburgh Steelers) 9
Selekcja wariantów rzadkich 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 10
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 człowiek? (Wedekind 1995) kobiety wybierają partnerów o innych allelach MHC kierując się zapachem. Efekt nie występuje u zażywających doustne środki antykoncepcyjne 11
Dobór różnicujący Faworyzowane fenotypy skrajne Stosunkowo rzadki, ale pozwala na specjację bez bariery geograficznej 12
Cz owiek jako czynnik doboru różnicującego 13
Szczególne rodzaje doboru Dobór płciowy Dobór krewniaczy Dobór grupowy? 14
Dobór p ciowy Sukces reprodukcyjny uzależniony od preferencji potencjalnych partnerów (atrakcyjności) Konkurencja między osobnikami tej samej płci Często prowadzi do powstania cech niekorzystnych z punktu widzenia przetrwania osobnika Dobór naturalny działa poprzez sukces reprodukcyjny, nie przeżycie osobnika 15
Dobór p ciowy Zaproponowany przez Darwina Dobrze udokumentowane dowody znacznie później: M. Andersson, 1982 wikłacze olbrzymie (Euplectes progne) większy sukces reprodukcyjny samców z dłuższymi ogonami 16
Dobór p ciowy Dlaczego prowadzi niekiedy do cech niepotrzebnych, a nawet szkodliwych? Teoria Fishera uciekająca selekcja: Dodatnie sprzężenie zwrotne 17 Samice wybierają partnerów z dłuższym ogonem w potomstwie więcej osobników z długimi ogonami W kolejnym pokoleniu więcej samców z długimi ogonami i samic preferujących długie ogony
Dobór p ciowy Hipoteza seksownych synów Samica wybiera samca, który przekaże synom cechy zwiększające szanse wyboru przez samice Dla samicy korzystne upodobania takie, jak u większości Problemy hipotezy Każda nowa cecha jest początkowo rzadka i nietypowa Nie tłumaczy wzrostu intensywności cechy (np. długości ogona) preferencja wartości średniej 18
Dobór p ciowy Teoria handicapu (Zahavi, 1975) Oparta na teorii gier Komunikacja między osobnikami Cecha kosztowna (np. długi kolorowy ogon) jest sygnałem dobrego stany zdrowia ( jakości genów ) 19
Teoria handicapu Handicap i altruizm Tymal arabski (Turdoides squamiceps) Żyje w grupach Niespokrewnione osobniki obdarowują się pożywieniem, pomagają w gnieździe, czyszczą się itp. Zachowanie altruistyczne jako sygnał jakości 20
U cz owieka Kość prącia (bakulum) Występuje u wielu zwierząt, w tym naczelnych Usztywnia prącie podczas kopulacji U człowieka brak Zdolność do kopulacji przy braku usztywniającej kości sygnałem dobrego stanu zdrowia? Bakulum psa 21
Konflikty p ciowe W obrębie tej samej płci Pomiędzy płciami 22
Konflikt w obrębie tej samej p ci Walki godowe Konkurencja plemników 23
Konflikt między p ciami Różne optima strategii ewolucyjnych samic i samców 24
Konflikt między p ciami Różne optima strategii ewolucyjnych samic i samców Dotyczące tej samej cechy (tych samych genów) Szerokość bioder u człowieka Węższe lepsze do chodzenia w postawie wyprostowanej Szersze lepsze do rodzenia dzieci Obserwowana szerokość jest kompromisem, nie jest optimum dla żadnej z płci Rozwiązanie różnice między płciami 25
Konflikt między p ciami Różne optima strategii ewolucyjnych samic i samców Dotyczące różnych cech (genów) Np. częstość kopulacji Dla samców jak najczęstsza (niska inwestycja) Dla samic niezbyt częsta (większy koszt) Powstają różne mechanizmy. Wyścig zbrojeń między płciami. 26
Konflikt między p ciami Strąkowcowate 27
Konflikt u strąkowcowatych Narządy kopulacyjne samców są kolczaste Wydłuża kopulację Uszkadza narządy rodne samicy Zmniejsza prawdopodobieństwo kolejnej kopulacji z innym samcem Zmniejsza fitness samicy zwiększając fitness samca Samice starają się zrzucić samce i skrócić kopulację Zmniejsza fitness samca 28
Dobór krewniaczy Strategie ewolucyjne zwiększające sukces reprodukcyjny krewnych kosztem własnego (Hamiliton, 1964) Dostosowanie łączne (inclusive fitness) Dostosowanie organizmu jest sumą sukcesu reprodukcyjnego własnego i wpływu na sukces reprodukcyjny krewniaków (wspólne geny) Równanie Hamiltona r B > C r współczynnik pokrewieństwa B zysk reprodukcyjny krewniaka C koszt reprodukcyjny własny 29
Pszczo y Królowe diploidalne (2 zestawy genów) Trutnie haploidalne (1 zestaw genów) wszystkie plemniki identyczne Duży współczynnik pokrewieństwa między robotnicami i między robotnicami a królową Siostry bliżej spokrewnione między sobą (0,75), niż z własnym potomstwem (0,5) Powstają zachowania społeczne Aż do rezygnacji z reprodukcji na rzecz zachowania reprodukcji sióstr lub matki 30
Efekty dzia ania doboru Adaptacje Dostosowania do środowiska Egzaptacje Cechy, ktorych obecna funkcja jest inna niż pierwotna Np. pióra ptaków (kiedyś do zatrzymywania ciepła, obecnie do lotu) Produkty uboczne (spandrel) Konieczne ze względu na inne cechy i ogólny plan budowy, ale (początkowo) same z siebie bez wartości (Gould, 1979) Mogą stać się egzaptacjami 31
Za tydzień... 32