Evoluution perusteet Evoluution periaatteet. Evoluutio muuttaa lajeja

Transkriptio

1 Evoluution periaatteet Evoluution perusteet Evoluutio muuttaa lajeja Evoluutio liittyy kaikkeen elävään. Jokainen maapallon olento, myös ihminen, kuuluu eliökuntaan, jolla on yhteinen alkuperä. Evoluution vuoksi maailmassa on erilaisia lajeja, kuten voikukkia, hyttysiä ja ihmisiä. Evoluution ymmärtäminen auttaa käsittämään, keitä olemme ja miksi meistä on tullut tällaisia. Evoluutio on olemassaolomme selitys. Evoluutio auttaa myös ymmärtämään esimerkiksi lajien sukupuuttojen seuraukset ja sukupuuttojen ehkäisyn tärkeyden. Evoluutio tarkoittaa lajien muuttumista. Evoluutiossa lajit muuttuvat ympäristön ja perimän muutosten seurauksena. Evoluution seurauksena nykyisin elävät lajit ovat erilaisia kuin aiemmin eläneet. Esimerkiksi valaat eivät enää muistuta niiden esivanhempaa, joka oli maalla elävä nisäkäs. Evoluutiota tapahtuu koko ajan, mutta lajien muutos on usein liian hidas yhden ihmiselämän aikana havaittavaksi. Lajien muuttumiseen voi mennä satojatuhansia tai miljoonia vuosia. Pitkän ajan kuluessa hyvin pienistä muutoksista voi kuitenkin kasvaa suuria eroja. Esimerkiksi silmä on kehittynyt hyvin pienten muutosten kautta valoa aistivasta täplästä. Jokainen vähäinenkin muutos sen rakenteeseen on parantanut silmän toimintaa ja tuonut etua yksilölle. Muutosten ansiosta näkökyky on parantunut. a 152 Evoluution perusteet 153

2 Evoluutiolla on kolme edellytystä Evoluution edellytykset ovat perinnöllisyys, muuntelu ja luonnonvalinta. Perinnöllisyys tarkoittaa sitä, että yksilöiden ominaisuudet siirtyvät jälkeläisille. Tämän vuoksi lapset muistuttavat vanhempiaan. He ovat perineet ominaisuuksia, esimerkiksi ihonvärin ja persoonallisuudenpiirteitä. Ominaisuudet siirtyvät geenien eli perintötekijöiden välityksellä vanhemmilta lapsille. Muuntelu tarkoittaa sitä, että saman lajin yksilöiden välillä on eroja esimerkiksi ulkonäössä tai käyttäytymisessä. Muuntelu näkyy esimerkiksi eroina luokan oppilaiden pituudessa ja temperamentissa. Myös samojen vanhempien lapset ovat hieman erilaisia, sillä he kaikki saavat vanhemmiltaan erilaiset geenit. Muuntelua tuottavat myös geeneissä tapahtuvat muutokset eli mutaatiot. Mutaatio voi saada aikaan muutoksen yksilön ominaisuuksissa. Mutaatio voi olla yksilölle hyödyllinen, haitallinen tai merkityksetön. Haitalliset mutaatiot voivat aiheuttaa esimerkiksi syöpiä. Esimerkiksi ihmisellä mutaatio on saanut aikaan sen, että osa ihmisistä sietää maidon laktoosia. Ne ihmiset, joilla ei ole tätä mutaatiota, saavat vatsaoireita maidon laktoosista. m Geenejä voi verrata kirjaimista muodostuviin sanoihin. Mutaatiot puolestaan ovat kuin muutoksia noissa sanoissa. Kirjaimen muutos muuttaa lausetta. Muutoksen jälkeen lause voi edelleen olla järkevä, ymmärrettävä tai muuttua sekavaksi, kuten viimeisessä tapauksessa, jossa ensimmäinen kirjain häviää kokonaan. Samoin muutos geenissä voi saada aikaan muutoksen yksilössä. Luonnonvalinta vaikuttaa evoluutioon Luonnonvalinta on kolmas evoluution edellytys. Sen myötä eliölajit sopeutuvat paremmin ympäristöönsä, sillä yksilöille hyödylliset ominaisuudet yleistyvät vähitellen. Parhaiten ympäristöön sopeutuvat yksilöt saavat esimerkiksi enemmän ravintoa tai välttävät pedot paremmin. Näin ne voivat saada enemmän jälkeläisiä. Vanhempien ominaisuudet periytyvät jälkeläisille, joten juuri heidän hyvät ominaisuutensa runsastuvat lajissa. Tämän seurauksena laji muuttuu vähitellen. Mikään yksittäinen ominaisuus on harvoin aina ylivertainen, koska ympäristöolosuhteet kuitenkin vaihtelevat eri paikoissa ja eri aikoina. Esimerkiksi valkea turkki on jänikselle hyödyllinen lumisena talvena, mutta haitallinen, mikäli lumettomat talvet yleistyvät. Ennen antibioottia Antibiootin jälkeen Jääkarhu on esimerkki luonnonvalinnasta Luonnonvalinnan iso vaikutus näkyy karhujen evoluutiossa. Edellisen jääkauden aikaan jäätikkö levisi laajalle etelään. Osa harmaakarhuista siirtyi jäälle pyytämään hylkeitä noin vuotta sitten. Kylmällä jäätiköllä luonnonvalinta suosi suurta ruumiinkokoa ja valkeaa turkkia. Suuri koko auttaa lämmönsäätelyssä, ja valkea turkki eristää kylmältä sekä tar joaa suojavärin. Pienet ja ruskeaturkkiset yksilöt kuolivat todennäköisemmin ankarissa oloissa. Muutaman kymmenen tuhannen vuoden aikana harmaakarhuista kehittyi jääkarhuja. Suuren eläimen kohdalla näin nopea evoluutio on harvinaista. Tämä osoittaa, miten luonnonvalinta toimii yhdessä muuntelun ja perinnöllisyyden kanssa, kun lajit kohtaavat suuria muutoksia elinympäristössään. Nyt ilmastonmuutos uhkaa jääkarhujen olemassaoloa. Jäätiköt sulavat niin nopeasti, ettei jääkarhu ehkä ehdi sopeutua ympäristön uuteen muutokseen. m Näiden kuvitteellisten bakteerien välillä on muuntelua, eli ne ovat keskenään erilaisia. Punaiset sietävät antibiootteja parhaiten, keltaiset eivät siedä niitä lainkaan. Jos bakteerien elinympäristöön lisätään antibioottia, lisääntyvät punaiset tehokkaimmin. Keltaiset taas häviävät nopeasti. Näin luonnonvalinta suosii antibiootteja sietäviä bakteereja tässä ympäristössä ja ne yleistyvät. Vanhemmilla on erilaiset geenit, jotka saavat heissä aikaan erilaisia ominaisuuksia. Jälkeläiset perivät sekoituksen erilaisia geenejä, joten heillä on piirteitä molemmilta vanhemmiltaan. m Mutaatio eli muutos geeneissä voi aiheuttaa muutoksen yksilön ominaisuuksiin. Albinismi on ominaisuus, joka aiheutuu yhden geenin muuttumisesta erilaiseksi. Albiinohiirillä ei ole tämän vuoksi pigmenttiväriä turkissa, joten niillä on valkea turkki. Albiinojen silmät ovat punaiset. m Luonnonvalinta suosii erivärisiä kyitä eri tavoin. Musta kyy kerää paremmin auringonvaloa, joten se hyötyy värinsä lämmitysvaikutuksesta varsinkin keväisin. Toisaalta musta väri erottuu maastosta harmaata paremmin, joten kyyn saalistajat, esimerkiksi hiirihaukka, havaitsevat sen harmaata paremmin. Näin väristä on myös haittaa. m Jääkarhu on kehittynyt harmaakarhusta. Metsässä harmaakarhun väristä on hyötyä, mutta jäätiköllä jääkarhun valkea turkki auttaa sitä selviytymään paremmin. 154 Evoluution perusteet 155

3 Uusia lajeja syntyy hitaasti Evoluutio luo monimuotoisuutta Samaan lajiin kuuluvat yksilöt voivat saada keskenään lisääntymiskykyisiä jälkeläisiä. Uusi laji syntyy, kun jo olemassa olevan lajin populaatiot joutuvat eristyksiin toisistaan erilaisiin elinympäristöihin. Syynä eroon voivat olla esimerkiksi ylitsepääsemättömät vuoristot ja vesistöt. Erilaisissa ympäristöissä populaatioissa tapahtuu sopeutumista siellä vallitseviin olosuhteisiin. Sopeutumisen saa aikaan evoluutio. Jokaisella lajilla on oma ekologinen lokeronsa, johon se mukautuu. Sopeutuminen erilaisiin ekologisiin lokeroihin tuottaa eroja populaatioiden välille. Kun populaatiot ovat kehittyneet niin erilaisiksi, että niiden yksilöt eivät enää lisäänny keskenään, on syntynyt uusi laji eli on tapahtunut evoluutiota. Uuden lajin synty on hidas tapahtuma. Se voi kestää satojatuhansia, jopa miljoonia vuosia. Muutokset ovat liian pieniä ja hitaita yhden ihmiselämän aikana havaittavaksi. Silti näiden pienten muutosten kautta syntyy uusia lajeja. Tähän tarvitaan siis riittävästi aikaa ja ympäristöolojen muutos, joka pakottaa lajin sopeutumaan. m Darwininsirkut elävät Galápagossaarilla Tyynellämerellä. Niiden paksunokkainen, siemeniä syövä esivanhempi saapui Etelä-Amerikasta kauan sitten. Saarilla tästä yhdestä esivanhemmasta on kehittynyt useita eri lajeja, joista jokainen on sopeutunut eri saarilla vallitseviin olosuhteisiin. Lajien erot näkyvät selvästi niiden nokan muodossa. Eri lajien nokat ovat sopeutunut eri ravintoon saaren pääravinnon mukaisesti. Uusien lajien synnyn seurauksena maapallon lajimonimuotoisuus eli lajimäärä on kasvanut. Ny kyään maapallolla elää enemmän lajeja kuin koskaan. Tarkasti ei edes tiedetä, paljonko lajeja on, sillä läheskään kaikkia lajeja ei ole vielä löydetty. Arvioidaan, että kaiken kaikkiaan maapallolla olisi lajeja 8,7 miljoonaa. Suomessa lajeja on noin Ympäristön nopea muutos vaarantaa monimuotoisuuden Suurikin lajimäärä voi olla vaarassa, jos lajien elinympäristö muuttuu nopeasti. Ihmisen aiheuttama lajien sukupuuttoon kuoleminen on nykyään nopeinta maapallon historian aikana. Lajeja kuolee jopa tuhat kertaa nopeammin kuin ilman ihmisen vaikutusta tapahtuisi. Lajeja häviää esimerkiksi elinympäristöjen hävityksen, tulokaslajien ja ilmastonmuutoksen seurauksena. Monimuotoisuuden kato on suurimpia uhkia maapallolle, sillä evoluutio on liian hidasta korvatakseen menetykset. Evoluutiossa ei voi myöskään kehittyä täysin samanlaista lajia menetetyn tilalle, joten lajin sukupuutto on lopullinen. Sukupuutoista on haittaa myös meille ihmisille, sillä olemme riippuvaisia monimuotoisesta luonnosta esimerkiksi ekosysteemipalvelujen kautta. Ekosysteemipalveluilla tarkoitetaan luonnon ihmiselle tuottamia hyötyjä, kuten hyönteispölytystä. Esimerkiksi valtaosa maailman hedelmistä vaatii syntyäkseen pölytyksen ja 90 % C-vitamiinista valmistuu hyönteispölytteisissä kasveissa. m Nykyistä eliökunnan järjestelmää voi verrata puuhun. Sen haarautuvien oksien kärjissä olevat lajit elävät nykyään. Siirryttäessä oksia pitkin kohti runkoa tavataan aiemmin eläneitä lajeja, jotka ovat nykyisten esivanhempia. Näistä useimmat ovat jo kuolleet sukupuuttoon. Puun juurella on kaikkien elävien olentojen esivanhempi noin 3,5 miljardin vuoden takaa. Evoluution ymmärtäminen on tärkeää Evoluutio vastaa moniin kiehtoviin kysymyksiin. Mistä olemme tulleet? Miksi linnuilla on siivet ja kaloilla evät? Evoluution avulla löytyy vastaus siihen, miksi ihmiset pitävät makeasta, mutta kissat eivät. Näiden vastausten lisäksi tarvitsemme evoluution ymmärtämistä, mikäli esimerkiksi haluamme taistella uusia tauteja vastaan. Tai kun haluamme kehittää parempia ravintokasveja, jotta saamme riittävästi ruokaa myös tulevaisuudessa väestön kasvaessa. Ihminen muuttaa eliölajien elinympäristöä ennennäkemättömän nopeasti. Jotta voisimme pelastaa lajit sukupuutoilta, täytyy meidän olla selvillä niiden evoluutiosta. Muista nämä! m Uusia lajeja syntyy, kun lajin populaatiot joutuvat eristyksiin toisistaan. Kuvassa esimerkki lajiutumisesta. 1. Hedelmäkärpäset elävät banaanisaarella ja pitävät banaanista. 2. Osa hedelmäkärpäsistä ajautuu toiselle saarelle, toisenlaiseen ekologiseen lokeroon, jossa ei ole banaaneja vaan appelsiineja Erilaisista olosuhteista johtuen saarten hedelmäkärpäset erilaistuvat sopeutumalla oman saarensa hedelmiin Kun osa appelsiinisaaren hedelmäkärpäsistä ajautuu takaisin banaanisaarelle, eivät eri saarten hedelmäkärpäset enää lisäänny keskenään. On syntynyt uusi hedelmäkärpäslaji. y Evoluutio tarkoittaa lajeissa tapahtuvaa muutosta. y Evoluution edellytyksiä ovat perinnöllisyys, muuntelu ja luonnonvalinta. y Luonnonvalinnan vaikutuksesta lajit sopeutuvat paremmin ympäristöönsä. y Evoluution seurauksena syntyy uusia lajeja. y Uusien lajien synty johtaa monimuotoisuuden kasvuun. 156 Evoluution perusteet 157

4 . Tehtäviä? Tiesitkö tämän? 1. Selitä sanat a) geeni b) muuntelu c) mutaatio d) lajimonimuotoisuus 2. Kertaa a) Mitä evoluutio tarkoittaa? b) Mitkä ovat evoluution edellytykset? c) Mitä luonnonvalinta tarkoittaa? d) Mitä tarkoitetaan lajilla? 3. Tarkastele alkukuvaa a) Miksi merileguaanit (1) näyttävät keskenään erilaisilta? b) Taivaalla lentää galapagosinhiirihaukka (2). Miten se vaikuttaa merileguaanipopulaatioon? c) Pohdi, miksi galapagosinmerimetso (3) on menettänyt lentokykynsä. d) Osa kuvan lajeista on kehittynyt Galápagossaarilla, eli ne ovat uusia lajeja. Anna selitys sille, miten ne ovat voineet syntyä. 4. Tarkastele alkukuvaa a) Kuvassa muistiinpanokirjaa täyttää Charles Darwin (4). Kuka hän oli ja miten hän liittyy evoluutioon? b) Merileguaani on kasvinsyöjä. Katso kuvaa ja pohdi, miksi merileguaani on sopeutunut syömään merilevää toisin kuin muut leguaanit. Käytä apuna internetiä ja tietokirjallisuutta. Merkitse tehtävän loppuun käyttämäsi lähteet. 5. Etsi luvusta a) Miten luonnonvalinta ja evoluutio ovat vaikuttaneet jääkarhuun? b) Miten uusia lajeja syntyy? c) Milloin eli kaikkien elollisten olentojen esivanhempi? d) Paljonko maapallolla on eliölajeja? 6. Pohdi Katso kuvaa bakteereista sivulla 155 ja päättele sen perusteella, miksi on tärkeää syödä määrätty antibioottikuuri loppuun asti. 7. Selitä Hyödynnä sanastoa. Mitä tarkoittaa a) populaatio b) ekologinen lokero c) ekosysteemipalvelu? 8. Tutkielma Tee lyhyt tutkielma hevosen evoluutiosta. Käy läpi hevosen historia, tärkeimmän muutokset hevosen rakenteessa ja syyt muutoksiin. Mitkä evoluutiotekijät ovat suosineet hevosen kehittymistä nykyisenkaltaiseksi? Esittele tutkielmasi muille. 9. Etsi tietoa Joskus kaksi eri lajin yksilöä voi saada jälkeläisiä keskenään eli lajit voivat risteytyä. Yleensä nämä risteymät eivät voi enää lisääntyä. a) Miksi luonnossa ei juuri ole tiikerin ja leijonan risteymiä (liikeri/leikeri/ tiikoni)? b) Miksi luonnossa on metson ja teeren risteymiä? Etsi kuva kummastakin risteymästä. Mitä vanhempiensa piirteitä risteymällä on? 10. Pohdi a) Maapallolla elää tällä hetkellä enemmän lajeja kuin koskaan yhdellä kertaa maapallon historian aikana. Miksi monimuotoisuus on kasvanut? b) Miksi maapallon monimuotoisuus on nykyään vaarassa? c) Mitä haittaa sukupuutoista on? d) Miksi evoluution ymmärtäminen on tärkeää? Charles Darwin oli evoluutioteorian isä Charles Darwin syntyi vuonna Nuorena luonnontieteilijänä hän pääsi mukaan maailmanympärimatkalle HMS Beagle -laivalla vuonna Viisi vuotta kestäneen matkan aikana laiva pysähtyi monissa maissa. Kuuluisimmaksi pysähdyspaikaksi muodostuivat Galápagossaaret Etelä-Amerikan länsipuolella. Nämä päiväntasaajalla sijaitsevat karut saaret yllättivät Darwinin hämmästyttävillä eläimillään. Esimerkiksi merileguaanit olivat jotain ennennäkemätöntä: ei tiedetty, että lisko voisi elää sekä maalla että meressä. Saarilla eli myös monia muita vain siellä tavattavia eli kotoperäisiä lajeja. Lisäksi jotkin eri saarilla elävät lajit poikkesivat hieman toisistaan. Esimerkiksi merikilpikonnien kotisaaren pystyi tunnistamaan niiden kilven muodosta. Myös saarten sirkku-linnut olivat erilaisia eri saarilla. Tämä sai Darwinin pohtimaan syytä siihen, miksi läheisten saarien sukulaislajit olivat hieman erilaisia. Hän pohti asiaa jalostuksen näkökulmasta. Esimerkiksi kaikki kaalit ovat sukua toisilleen, mutta erinäköisiä. Lisäksi niiden yhteinen esi-isä ei muistuta kaaleja juuri lainkaan. Olisiko luonnossakin kyse samasta asiasta? Entä jos jalostuksen sijaan luonnossa toimii luonnonvalinta, joka muuttaa lajeja? Darwin päätteli, että kullakin saarella oli hieman erilaiset olosuhteet eli lajeilla oli erilaiset ekologiset lokerot. Eri saarilla elävien lähisukuisten lajien oli täytynyt sopeutua hieman erilaisiin oloihin, joten ne olivat muuttuneet luonnonvalinnan myötä eri lajeiksi. Tämä oli Darwinin suuri ajatus, joka johti myöhemmin kirjan Lajien synty (1859) julkaisuun ja evoluutioteorian läpilyöntiin. Moni aiempikin tutkija oli pohtinut evoluutiota, mutta Darwin oli ensimmäinen, joka sai palaset loksahtamaan kohdilleen. Darwinin aikana ei tiedetty geeneistä mitään, joten nykyään hänen teoriaansa on lisätty niiden merkitys. Tällöin puhutaan synteettisestä evoluutioteo riasta. Kysymyksiä 1. Miksi Galápagossaaret olivat tärkeät evoluutioteorian synnyssä? 2. Muutkin tutkijat olivat pohtineet evoluutiota ennen Darwinia. Miksi Darwin jäi historiaan? 3. Mitä merkittävää evoluutioon liittyvää Darwin ei tiennyt? 4. Alfred Wallace päätyi luonnonvalinnan ideaan samaan aikaan kuin Darwin. Ota selvää, a) missä Wallace teki tutkimustyötään b) miksi hän hävisi Darwinille eli miksi kunnia luonnonvalinnasta annetaan yleisesti Darwinille. Käytä apuna tietokirjallisuutta ja internetiä. Merileguaani on vaihtolämpöinen, joten sen täytyy lämmitellä kivellä sukelluksen jälkeen. 158 Evoluution perusteet 159

5 Evoluution todisteet Fossiilit kertovat evoluutiosta Evoluutiosta on useita erilaisia todisteita. Fossiilit ovat yksi todisteista. Fossiili tarkoittaa muinaisen eliön jäännettä, esimerkiksi kivettymää. Se kertoo kauan sitten eläneestä eliöstä, esimerkiksi kasvista tai eläimestä. Fossiilien avulla on saatu monipuolista tietoa evoluutiosta. Fossiileista voimme päätellä esimerkiksi lajien elinajankohdan, dinosaurusten rakenteen ja elintavat tai kukkivien kasvilajien syntyhetken. Fossiileja syntyy vain harvoin Fossiilin synty on monimutkainen ja harvinainen tapahtuma. Eliön täytyy kuoleman jälkeen hautautua nopeasti hapettomaan paikkaan, esimerkiksi hiekkaan tai mutaan, jotta sen jäänteet eivät hajoa. Hapettomissa olosuhteissa hajottajien toiminta on mahdotonta. Tällöin eliön jäännökset kivettyvät pitkien aikojen kuluessa ja niistä syntyy fossiili. Usein fossiileissa esiintyvät eliölajit ovat sellaisia, joita ei enää elä maapallolla. Ne ovat kuolleet sukupuuttoon. Fossiilit esiintyvät kalliossa aikajärjestyksessä Fossiileja kertyy maahan niin, että varhaisemmat lajit ovat alemmissa kerrostumissa ja nuoremmat lajit niiden päällä. Tämä johtuu maa-aineksien ja fossiilien kasaantumisesta aiempien kerrosten päälle. Kun fossiileja on löydetty eri-ikäisistä kerrostumista, on huomattu, että samaan lajiryhmään kuuluvat eliölajit ovat kehittyneet monien miljoonien vuosien aikana yhä erilaisemmiksi. Miljoonaa vuotta sitten Geenit todistavat evoluutiosta Suuret fossiilit ovat jännittäviä ja mielenkiintoisia, mutta evoluution tärkein todiste ovat pienet DNAmolekyylit, joista muodostuvat geenit eli perintötekijät. Selvittämällä geenien eroja lajien välillä voimme seurata evoluution aikaansaamaa muutosta. Mitä vähemmän lajien välillä on eroja geeneissä, sitä läheisempää sukua ne ovat toisilleen. Mitä enemmän eroja on, sitä kauemman aikaa sitten lajit ovat evoluutiossa erkaantuneet toisistaan. Geenit määräävät sen, miksi joku on ihminen ja joku toinen hiiri tai voikukka. Me emme ole hiiriä, koska geenimme ovat osin erilaisia hiiren geeneihin verrattuna. Suuri osa geeneistämme on silti samanlaisia, sillä meillä oli yhteinen esivanhempi miljoonia vuosia sitten. vähän eroa DNA:n erot verrattuna ihmiseen Muutos geeneissä kertoo evoluutiosta Välillä geeneihin tulee muutoksia eli mutaatioita. Jos muutos on hyödyllinen, se usein yleistyy luonnonvalinnan myötä. Haitallinen muutos taas usein karsiutuu pois. Tutkimalla geenejä ja vertailemalla niitä eri la jien kesken voimme selvittää milloin ja millaisia muutoksia evoluutio on lajiin tuottanut. Laktoosin sietokyvyn muutos ihmisellä on yksi esimerkki tästä. Geenejä tutkimalla on saatu selville se, että sietokyky kehittyi noin 7000 vuotta sitten. Laktoosin sietokyvystä oli hyötyä, koska se mahdollisti maidon käytön ravintona myös aikuisena. Näin luonnonvalinta suosi ominaisuutta, ja se yleistyi nopeasti. Samoin vertaamalla jääkarhun ja harmaakarhun geenejä voitiin selvittää näiden lajien erkanemishetki paljon eroa m Kaikilla lajeilla bakteerista sinivalaaseen on sama DNA:n perusrakenne soluissaan. Lähisukuisten lajien DNA:ssa on vain pieniä eroja. Esimerkiksi ihmisen ja simpanssin DNA:t ovat 99-prosenttisesti samanlaiset. Kaukaisemmilla sukulaisilla erot ovat suuremmat. Ihmisen ja kalan DNA:n samankaltaisuus on noin 70 %. m Liskolintu (Archaeopteryx) on kuuluisa välimuotofossiili. Siinä on sekä matelijan että linnun piirteitä. Sen edeltäjät olivat matelijoita ja jälkeläiset lintuja. m Kalliossa alempana on aiemmin eläneitä lajeja. Mitä ylemmäs siirrytään, sitä lähemmäs nykyaikaa tullaan ja sitä nuoremmista lajeista on kyse. 160 Evoluution perusteet 161

6 Samankaltaiset rakenteet todistavat evoluutiosta Alkionkehityksen samankaltaisuus kertoo sukulaisuudesta Surkastumat periytyvät esivanhemmilta Evoluutio muotoilee olemassa olevia rakenteita. Näin ollen kaikkien selkärankaisten eturaajat muistuttavat hyvin paljon toisiaan. Eturaajan rakenne on muovautunut aina kunkin lajin käyttötarkoitukseen sopivaksi. Linnulla, lepakolla, valaalla ja ihmisellä on eturaajassa samat luut samassa järjestyksessä. Luut ovat vain hieman erimuotoisia ja kokoisia, jotta ne muodostaisivat toimivan rakenteen. Tämä kertoo, että lajeilla on yhteinen esivanhempi, jonka raajaa evoluutio on muokannut sopivaksi. Läheistä sukua toisilleen olevien lajien alkiot muistuttavat toisiaan. Esimerkiksi nisäkkäiden alkioita on alkuvaiheessa hankala erottaa toisistaan. Sen sijaan nisäkkään alkion erottaa helposti kalan alkiosta. Kuitenkin myös nisäkkäiden alkiolla on kidusten alut. Kaloilla niistä syntyy kidukset, mutta nisäkkäillä ne muovautuvat kurkun rakenteiksi. Alkion kehitystä vertailemalla voimme päätellä lajien sukulaisuuden ja saada tietoa evoluutiosta. Surkastumat ovat eliöiden elimiä tai rakenteita, jotka ovat menettäneet alkuperäisen käyttötarkoituksensa. Ne kertovat eliön sopeutumisesta uusiin olosuhteisiin. Esimerkiksi valaat ja käärmeet eivät tarvitse takajalkoja, mutta niiden luiset jäänteet voivat löytyä edelleen molemmilta. Ihmisellä häntäluu ja viisaudenhampaat ovat esimerkkejä, jotka periytyvät esivanhemmiltamme, mutta joille ei ole enää käyttöä. Jalostus on ihmisen aikaansaamaa evoluutiota kolibri (pituus 10 cm) valas (pituus 20 m) m Eri lajeilla ja lajiryhmillä elinten perusrakenne on samankaltainen. Esimerkiksi valaalla ja linnulla on sama rakenne, niiden koko ja muoto vain ovat eri. Molemmilta löytyvät samat luut samassa järjestyksessä. Luut ovat vain hieman erimuotoisia eri käyttötarkoituksen mukaan. Jalostus on ihmisen aikaansaamaa evoluutiota, jossa lajien ominaisuuksia muokataan toivotun kaltaisiksi. Jalostus on verrattavissa luonnossa tapahtuvaan luonnonvalintaan, ja siten osoitus evoluutiosta. Jalostus eroaa luonnonvalinnasta siinä, että se saa usein paljon nopeammin muutoksia aikaan. Jalostuksessa ihminen valikoi yksilöt, joilla on haluttuja ominaisuuksia, kuten kasvilla satoisuus ja eläimellä rauhallisuus. Kun valitut yksilöt lisääntyvät keskenään, laji muuttuu. Jalostuksen vuoksi monia nykyisiä ruokapöydän antimia ei enää tunnistaisi niiden alkuperäisistä muodoista. Esimerkiksi kaalit ovat varsin erilaisia verrattuna niiden alkuperäiseen muotoon, sinappiin. Myös sadat eri koirarodut ovat esimerkki jalostuksesta. Viisaudenhampaat ovat ihmisellä surkastuma. Viisaudenhampaita ei enää tarvita, ja niistä on yleensä vain haittaa, koska ne eivät mahdu pienentyneeseen leukaamme. Viisaudenhampaat myös reikiintyvät helposti. Muista nämä! m Eri selkärankaislajien alkiot muistuttavat elämänsä alkuvaiheissa toisiaan, mikä on todiste lajien yhteisestä alkuperästä. Kuvassa on kuuluisan saksalaisen tutkijan Ernst Haeckelin piirrokset vuodelta Ne herättivät ilmestyttyään runsaasti keskustelua. 162 Evoluution perusteet yy Evoluutiolla on useita eri todisteita. yy Fossiilien avulla saadaan tietoa aiemmin eläneistä lajeista. yy DNA on tärkeimpiä evoluution todisteita. yy Surkastumat ja samankaltaiset rakenteet eri lajeilla ovat osoitus evoluutiosta. yy Jalostus on ihmisen aikaansaamaa evoluutiota. Nykyiset kaalit ovat jalostuksen tulosta. Niiden kaikkien kantamuoto on sinappi, jonka ominaisuuksia on jalostettu ihmisen tarpeiden mukaan. 163

7 . Tehtäviä 1. Selitä sanat a) fossiili b) surkastuma c) jalostus 2. Kertaa a) Miksi fossiileja syntyy vain harvoin? b) Mikä on evoluution tärkein todiste? c) Mainitse edellisten lisäksi kolme muuta evoluution todistetta. d) Mitä raajan luut kertovat evoluutiosta? 3. Etsi luvusta a) Mitä fossiilien avulla voidaan päätellä? b) Mitä geenien tutkiminen kertoo evoluutiosta? c) Anna esimerkkejä surkastumista. d) Miten jalostus eroaa luonnonvalinnasta? 4. Pohdi Katso alla olevia kuvia eri selkärankaisten raajoista. a) Mihin tehtävään kukin raaja on sopeutunut? b) Vertaa raajoja. Mitä yhteistä ja mitä eroa niillä on? 5. Pohdi Katso kuvaa lajien sukulaisuudesta sivulla 161 ja vastaa kysymyksiin. a) Kumpi on ihmiselle läheisempää sukua, rotta vai koira? b) Mikä on ihmisen lähin sukulainen? c) Kumpi on simpanssille läheisempi sukulainen: ihminen vai kuvan makakiapina? 6. Etsi tietoa Etsi tietoa internetistä tai tietokirjallisuudesta. a) Mitä muita todisteita evoluutiosta on kuin kirjassa esitetyt? b) Miten ja miksi laktoosin sietokyky kehittyi ihmiselle? 7. Etsi tietoa Selvitä jonkin jalostetun lajin, esimerkiksi lehmän, kanan, sian tai hevosen, alkuperä. Tee lyhyt esitys lajin historiasta ja jalostuksella aikaansaaduista muutoksista. Etsi tietoa internetistä tai tietokirjallisuudesta.? Tiesitkö tämän? Valaiden evoluutiohistoria on mielenkiintoinen Evoluutio tuottaa yleensä samaan ongelmaan samantapaisia ratkaisuja. Joskus vaikuttaa myös siltä, että evoluutio palaa ajassa taaksepäin. Valaat ovat esimerkki molemmista. Kaikki vesieläimet ovat virtaviivaisia, jotta veden vastus olisi mahdollisimman pieni. Niinpä valaat ja kalat muistuttavat ulkonäöltään toisiaan, vaikka ovatkin aika kaukaista sukua toisilleen. Elämä nousi vedestä maalle noin 400 miljoonaa vuotta sitten. Kaloista kehittyi sammakkoeläimiä, joista kehittyi matelijoita ja sitten nisäkkäitä. Valaat ovat esimerkki nisäkkäistä, jotka ovat palanneet alkuperäiseen elinympäristöönsä, veteen. Valaiden esivanhempi oli maalla elänyt hieman sutta muistuttanut petonisäkäs, joka kuului muinaisiin sorkkaeläimiin. Sen nykyisiin sukulaisiin kuuluu esimerkiksi virtahepo. Osa näistä pedoista siirtyi meren äärelle ja sopeutui pyydystämään ruokansa vedestä. Tiedämme niiden olevan valaiden esivan- nykyaika aika 8. Etsi tietoa Linnut ovat dinosaurusten jälkeläisiä. Miten voimme tietää sen? Etsi todisteita, jotka osoittavat lintujen kehittyneen dinosauruksista. b) ihminen a) hevonen c) delfiini 164 Evoluution perusteet d) lintu hempia, sillä niiden kallon rakenne muistuttaa nykyisten valaiden kalloa. Näistä lajeista kehittyi saukkomaisia lajeja, jotka elivät sekä maalla että vedessä. Ne eivät olleet vielä yhtä sopeutuneita vesielämään kuin nykyiset valaat. Kaikkien nisäkkäiden tapaan valaat hengittävät keuhkoilla. Yksi keino selvittää valaiden evoluutiota on seurata fossiileista lajien sierainten kulkeutumista päälaelle. Sieraimet päälaella helpottavat hengittämistä vedessä. Samoin valaiden kehityksen myötä niiden eturaajat kehittyivät evämäisiksi ja takajalat surkastuivat pikkuhiljaa yhä pienemmiksi. Nykyisillä valailla voi edelleen joskus löytyä jäänteet takajaloista ruumiin sisältä. Valaiden evoluutio tunnetaan varsin hyvin, sillä erilaisia välimuotofossiileita on löytynyt useita ja valaiden fossiilisarja on kattava. Nykyisiä valaita ovat esimerkiksi sini- ja ryhävalas sekä miekkavalas ja delfiinit. ~ 50 milj. v. sitten 9. Pohdi Katso kuvaa valaasta ja kolibrista sivulla 162. Vastaa kysymyksiin. a) Mikä on punaisella rengastettu rakenne kuvassa? b) Millä yleisnimellä kaikkia tällaisia rakenteita kutsutaan? c) Mitä rakenne kertoo valaiden esivanhemmista? Kysymyksiä Valaiden kehitys on voitu selvittää varsin tarkoin maanisäkkäästä hyvin veteen sopeutuneeksi lajiksi. 1. Miksi kalat ja valaat muistuttavat rakenteeltaan toisiaan? 2. Millainen oli valaiden esivanhempi? 3. Miten valaiden evoluutiota on voitu selvittää? 4. Pohdi, mitä muita sopeumia vesielämään valailla on kuin evämäiset eturaajat ja sierain päälaella. 5. Etsi tietoa a) Nimeä eri valaslajeja. b) Onko Suomessa valaita? 165