Mitä (biologinen) evoluutio on?

Transkriptio

1

2 Mitä (biologinen) evoluutio on? Näinkö se menee? - (Erityisesti evoluutioteorian alkuaikoina) eliölajien muuttumista ajan kuluessa. - Nykyisin populaatioiden geenikoostumuksen muutosta ajan kuluessa (kun kahden eliöryhmän geenikoostumus muuttuu eri lailla, näistä voi syntyä uusia lajeja)

3 Evoluutioteorian synty Erasmus Darwin ( ) - Kirjoitti eliölajien muuttumisesta muutaman artikkelin, ja mm. runoihin. Jean-Babtiste Lamarck ( ) - Kehitti 1800-luvun alussa ensimmäisen evoluutioteorian: hankittu ominaisuus periytyy! Charles Darwin ( ) - Opiskeli aluksi lääketiedettä, valmistui papiksi vuotiaana luonnontutkijana purjehti viisi vuotta maailman ympäri HMS Beagle-tutkimusaluksella. - Julkaisi kirjansa Lajien synty (1859), jossa selvitti eliöiden polveutumista ja lajien kehitystä. Alfred Russell Wallace ( ) - Sama ajatus kuin Darwinilla kirjoitti siitä Darwinille ensimmäinen julkaisu yhdessä.

4 HMS Beagle. Royal Navyn Cherokee-luokan kymmenkanuunainen prikitakiloitu sluuppi (joka muutettiin tutkimusretkiä varten parkiksi)

5 On the Origin of Species by Means of Natural Selection, or the Preservation of Favoured Races in the Struggle for Life

6 Darwinin matka HMS Beagle -laivalla

7 Darwinin evoluutioteoria ( luvun alku): eliölajit muuttuvat ajan myötä luonnonvalinnan seurauksena. Perinnöllisyyden lainalaisuudet löytyvät (vuodesta 1900 lähtien) ja DNA:n rakenne selviää (1959). Synteettinen evoluutioteoria (noin 1920 alkaen): eliöpopulaatioiden geenikoostumus muuttuu luonnonvalinnan (ja sattuman) seurauksena.

8 Synteettinen evoluutioteoria pähkinänkuoressa 1. Yksilöt ovat erilaisia (esim. aggressiivisuudessa). 2. Ainakin osa erilaisuudesta on periytyvää eli DNA:ssa olevissa yksilönrakennusohjeissa (geeneissä). 3. Yksilöt lisääntyvät niin paljon etteivät kaikkien jälkeläiset kykene pärjäämään ja lisääntymään (ainakaan yhtä hyvin kuin vanhempansa) kilpailu. 4. Joillain ominaisuuksilla (esim. rauhallisuus) varustetut lisääntyvät tehokkaammin kuin toisilla (esim. aggressiivisuus). Ominaisuuksien suhteelliset osuudet populaatioissa muuttuvat (rauhallisia on seuraavassa sukupolvessa enemmän). Kahdesta eristyneestä, eri suuntiin kehittyvästä populaatiosta voi syntyä kaksi lajia jos ne eivät enää yhteen joutuessaan lisäänny keskenään.

9 Vähän perinnöllisiä eroja (muuntelua) Paljon perinnöllisiä eroja (muuntelua)

10 - Uusia perimän muotoja syntyy jatkuvasti mutaatioina syntyy perinnöllistä muuntelua. - Joskus syntyy mutaatioita, joita kantavat eliöt voivat lisääntyä ja pärjätä ympäristössään muita paremmin. Eliöille voi kehittyä kokonaan uusia ominaisuuksia Esim. ihmissuolen kyky tuottaa laktaasi-entsyymiä (hajottaa maitosokeria eli laktoosia) alun perin mutaatio mahdollisti maidon käytön myös aikuisilla laktaasia suoleensa tuottavat ihmiset saivat hieman muita enemmän (myöhemmin lisääntyviä) lapsia kyky tuottaa laktaasia yleistyi.

11 Muuntelu Luonnonvalinta, seksuaalivalinta ja sattuma valikoivat yksilöitä seuraaviin sukupolviin erilaisten yksilöiden joukosta. Mistä tulee erilaisuus eli muuntelu? 1. Mutaatiot Mm. säteily ja kemikaalit aiheuttavat muutoksia perimään (DNAn emäsjärjestys muuttuu) 2. Vanhempien ominaisuuksien yhdistyminen eli rekombinaatio Syntyy yksilöitä jotka ovat erilaisia kuin Jääkarhulla ja gepardilla ei ole äskettäisen pullonkaulaefektin takia juuri

12 Mikä aiheuttaa evoluutiota 1. Luonnonvalinta suosii yksilöitä, jotka sopeutuvat ympäristöönsä parhaiten näiden geenimuodot eli alleelit yleistyvät populaatiossa. 2. Seksuaalivalinta suosii yksilöitä jotka ovat toisen sukupuolen suosiossa tai jotka pärjäävät kilpailussa saman sukupuolen yksilöiden kanssa. 3. Sattuma muuttaa alleelien (geenimuotojen) lukusuhteita sattumanvaraiseen suuntaan varsinkin pienissä populaatioissa.

13 Luonnollista valintaa Oletetaan että tinttäisten (pikkulintuja) siiven pituus on joko 56mm tai 60mm, ja että ominaisuus on periytyvä. Pitkäsiipiset lentävät nopeammin suoraan, mutta hitaammin joutuessaan pujottelemaan puiden lomitse. Laitetaan tinttiäisiä a) avoimelle preerialle (heinikkoa) ja b) tiheään metsään. Miten siiven pituus saattaisi muuttua, ja miksi? a) b)

14 Öttiäismunia Öttiäiset munivat kalliolle. Munien väri vaihtelee vitivalkoisesta harmaan sävyjen kautta mustaan. Pedot etsivät näkönsä perusteella näitä munia ruuakseen. Millaista evoluutiota öttiäisissä saattaa tapahtua kun kallio on: a. musta b. valkoinen c. keskiharmaa d. shakkilaudan tapaan mustista ja valkoisista alueista koostuva?

15 yksilömäärä yksilömäärä yksilömäärä yksilömäärä yksilömäärä yksilömäärä Valintatyypit TASAPAINOTTAVA VALINTA SUUNTAAVA VALINTA HAJAUTTAVA VALINTA ominaisuuden vaihtelu ominaisuuden vaihtelu ominaisuuden vaihtelu ominaisuuden vaihtelu ominaisuuden vaihtelu ominaisuuden vaihtelu

16 Tunguransammakko Merinorsu Fregattilintu Ihminen Satakieli Seksuaalivalinta Paksusarvilammas Riikinkukko

17 Miksi riikinkukolla on niin upea pyrstö? - Naaras tapaa koirasta vain parittelun ajan se saa tältä vain perimää jälkeläisilleen. - Pitkäpyrstöisin koiras voi hyvin pitkästä pyrstöstään huolimatta sillä on siis hyvät geenit, eli se on periytyvästi terve ja vahva! (ns. Zahavin haittaperiaate) -... ja huomaa, koiras ei voi huijata (heiveröinen ja sairas tuupertuu ylipitkän pyrstönsä alle). Amotz Zahavi ( ) Arabiantimali (Zahavin tutkimuskohde)

18 Esimerkki seksuaalivalinnasta Malte Andersson ja kenianpiispa

19 Seksuaalivalinta tiivistettynä Sukupuoli joka sijoittaa enemmän lisääntymiseen (materiaa, energiaa aikaa jne.) valitsee puolisonsa (yleensä naaras, ns. Triversin sääntö). Valitaan ominaisuuksia, jotka ovat puolisolle lähes mahdottomia kantaa tai rakentaa (koko, kuviot, värit, äänet jne.) eli haittoja (handicap). paljon jälkeläisiä tulevissa sukupolvissa: 1. Isompia haittoja kantavia koiraita 2. Haittoihin mieltyneitä naaraita

20 Esimerkki sattumasta: pullonkaulailmiö Kiharakarvaisuus lisääntyy tulivuorenpurkauksen seurauksena. Kiharakarvaiset eivät ole suorakarvaisia paremmin ympäristöönsä sopeutuneita. Jos nämä kaksi uivat saarelle, lisääntyvät ja saarelle syntyy kiharakarvaisten muflonien populaatio, on kyse perustajavaikutuksesta.

21 8. Lajien synty 1. Selvitä oppikirjan kappaleen 8 avulla: miten syntyy eliölaji? 2. Mitä tarkoittavat seuraavat käsitteet: a) Sopeutumislevittäytyminen b) Maantieteellinen isolaatio c) Lisääntymisisolaatio d) Geenivirta 3. Miten Saimaannorpasta on tullut alalaji? Miksei se ole laji? Miten siitä voisi joskus tulla laji?

22 Miten lajeja syntyy? - allopatrinen lajiutuminen Ympäristö 1 (esim. lämmin, metsäinen) Luonnonvalinta, seksuaalivalinta ja sattuma muuttavat populaation geenikoostumusta Eliöpopulaatio jakaantuu kahtia (maantieteellinen isolaatio, esim vuorijono tai kannas) Populaatiot uudelleen yhteen Lisääntymisisolaatio = ei enää lisääntymistä populaatioiden välillä Ympäristö 2 (esim. viileä, kuiva) Luonnonvalinta, seksuaalivalinta ja sattuma muuttavat populaation geenikoostumusta Kaksi lajia

23 Miten lajeja syntyy? sympatrinen lajiutuminen Populaatiot voivat lajiutua lähes kosketusetäisyydellä: Esim. kovakuoriaiselle pieni mutaatio valitsee ravintokasvi A:n sijaan ravintokasvi B:n parittelevat vain ravintokasvinsa pinnalla lajit kehittyvät erilleen samalla alueella Siksikö sademetsissä niin paljon hyönteislajeja? Kovakuoriaisia Jaavan saarelta. Kaikki eri lajia.

24 Selvitä itsellesi seuraavat käsitteet 1. Kelpoisuus eli fitness 2. Tasapainottava valinta 3. Hajottava valinta 4. Suuntaava valinta 5. Maantieteellinen isolaatio 6. Geenivirta 7. Allopatrinen lajiutuminen 8. Sympatrinen lajiutuminen 9. Sopeutumislevittäytyminen