Biologiczne

Biologiczne

Podstawy

Podstawy

Zachowania

Zachowania

Teoria ewolucji - rys

Teoria ewolucji - rys

historyczny

historyczny

Pojęcie ewolucji

Pojęcie ewolucji

– w potocznym ujęciu

– w potocznym ujęciu

•

Długotrwały proces

Długotrwały proces

•

Stopniowe zmiany

Stopniowe zmiany

•

Zmiany ilościowe

Zmiany ilościowe

•

Kierunek zmian: ku większej

Kierunek zmian: ku większej

doskonałości

doskonałości

Poglądy Arystotelesa

Poglądy Arystotelesa

•

Organizmy można klasyfikować na

Organizmy można klasyfikować na

podstawie podobieństwa i różnic w

podstawie podobieństwa i różnic w

budowie

budowie

•

Można zauważyć homologie i analogie w

Można zauważyć homologie i analogie w

budowie zwierząt

budowie zwierząt

•

Organizmy można uszeregować w postaci

Organizmy można uszeregować w postaci

łańcucha kierując się ich podobieństwem

łańcucha kierując się ich podobieństwem

•

Zachodzi walka o byt, ale natura nie

Zachodzi walka o byt, ale natura nie

eliminuje form przegrywających walkę

eliminuje form przegrywających walkę

Jean Pierre Antoine

Jean Pierre Antoine

de Monet de Lamarck (1744-

de Monet de Lamarck (1744-

1829)

1829)

•

By

By

ł

ł

jednym z pierwszych którzy u

jednym z pierwszych którzy u

ż

ż

yli

yli

terminu „biologia” dla nauki o życiu na

terminu „biologia” dla nauki o życiu na

naszej planecie

naszej planecie

•

Zauwa

Zauwa

ż

ż

y

y

ł

ł

ż

ż

e:

e:



gatunki s

gatunki s

ą

ą

przystosowane do

przystosowane do

ś

ś

rodowiska,

rodowiska,

w którym

w którym

ż

ż

yj

yj

ą

ą



istniej

istniej

ą

ą

formy przej

formy przej

ś

ś

ciowe

ciowe



zmiany zachodz

zmiany zachodz

ą

ą

w geologicznej skali

w geologicznej skali

czasu

czasu

Poglądy Lamarcka – Teoria

Poglądy Lamarcka – Teoria

dziedziczenia cech nabytych

dziedziczenia cech nabytych

•

1809 r. – „Filozofia zoologii”

1809 r. – „Filozofia zoologii”

•

Za

Za

ł

ł

o

o

ż

ż

enia teorii Lamarcka:

enia teorii Lamarcka:



warunki zewn

warunki zewn

ę

ę

trzne wp

trzne wp

ł

ł

ywaj

ywaj

ą

ą

na

na

organizmy poprzez „czucie

organizmy poprzez „czucie

”

”

i

i

„

„

pobudliwo

pobudliwo

ść

ść

”

”



narz

narz

ą

ą

d

d

y

y

u

u

ż

ż

ywan

ywan

e

e

rozwijają się

rozwijają się



cech

cech

y

y

nabyt

nabyt

e

e

( w tym

( w tym

przyzwyczaje

przyzwyczaje

nia)

nia)

są przekazywane potomstwu

są przekazywane potomstwu

Baron Georges Leopold Chretien

Baron Georges Leopold Chretien

Frederick Dagobert Cuvier (1769-

Frederick Dagobert Cuvier (1769-

1832)

1832)

•

Teoria katastrofizmu:

Teoria katastrofizmu:

–

Zmiany gatunkowe powstają

Zmiany gatunkowe powstają

gwałtownie i nieregularnie w zależności

gwałtownie i nieregularnie w zależności

od częstości i wielkości katastrof

od częstości i wielkości katastrof

–

Podczas katastrofy giną gatunki a na ich

Podczas katastrofy giną gatunki a na ich

miejsce pojawiają się nowe

miejsce pojawiają się nowe

–

jako przykład katastrofy podawał

jako przykład katastrofy podawał

upadek meteorytu

upadek meteorytu

Teoria ewolucji Karola

Teoria ewolucji Karola

Darwina

Darwina

•

W latach 1831-1836

W latach 1831-1836

opływa świat podróżując

opływa świat podróżując

jako przyrodnik na statku

jako przyrodnik na statku

Beagle

Beagle

•

Odnalazł wielkie

Odnalazł wielkie

zróżnicowanie form

zróżnicowanie form

organizmów pozornie

organizmów pozornie

jednego gatunku – zięby na

jednego gatunku – zięby na

wyspach Galapagos.

wyspach Galapagos.

•

Aby wyjaśnić tak

Aby wyjaśnić tak

precyzyjne dostosowanie

precyzyjne dostosowanie

do warunków

do warunków

środowiskowych posłużył

środowiskowych posłużył

się teorią Thomasa

się teorią Thomasa

Malthusa (Esej o

Malthusa (Esej o

zaludnieniu, 1798)

zaludnieniu, 1798)

Teoria doboru naturalnego

Teoria doboru naturalnego

•

1859 r. – „O pochodzeniu gatunków”

1859 r. – „O pochodzeniu gatunków”

•

Podstawowe za

Podstawowe za

ł

ł

o

o

ż

ż

enia

enia

teorii doboru

teorii doboru

naturalnego

naturalnego

:

:



zró

zró

ż

ż

nicowanie

nicowanie



dziedziczenie

dziedziczenie



dobór

dobór

(przetrwanie i/lub reprodukcja)

(przetrwanie i/lub reprodukcja)

Poglądy Darwina

Poglądy Darwina

potencjał

rozrodczy

organizmów

ograniczenie

zasobów

różnice

między

osobnikami

przekazywan

ie cech

potomstwu

walka

o

byt

przeżycie

najlepszeg

o

zmiana

częstości

występowani

a cech w

populacji

Poglądy Darwina

Poglądy Darwina

•

Dowody ewolucji:

Dowody ewolucji:



paleontologia

paleontologia

(szczątki kopalne)

(szczątki kopalne)



zoogeografia

zoogeografia

(rozmieszczenie

(rozmieszczenie

gatunków)

gatunków)



anatomia

anatomia

(homologia i analogia

(homologia i analogia

narządów)

narządów)

Poglądy Darwina

Poglądy Darwina

•

W

W

ą

ą

tpliwo

tpliwo

ś

ś

ci Darwina:

ci Darwina:



niewielka ilo

niewielka ilo

ść

ść

form przej

form przej

ś

ś

ciowych w materiale

ciowych w materiale

kopalnym

kopalnym



istnienie cech nieprzydatnych

istnienie cech nieprzydatnych



pocz

pocz

ą

ą

tek cech u

tek cech u

ż

ż

ytecznych

ytecznych



krótki czas istnienia Ziemi (wg Kelvina 100

krótki czas istnienia Ziemi (wg Kelvina 100

milionów lat)

milionów lat)



mechanizm dziedziczenia (pośredniość cech

mechanizm dziedziczenia (pośredniość cech

potomka w stosunku do cech rodziców)

potomka w stosunku do cech rodziców)

(zignorował wyniki Gregora Mendla)

(zignorował wyniki Gregora Mendla)

Kryzys Darwinizmu

Kryzys Darwinizmu

•

1900 r. – opisanie praw dziedziczenia

1900 r. – opisanie praw dziedziczenia

przez de Vriesa i rozwój genetyki

przez de Vriesa i rozwój genetyki

•

słabość praw ewolucji:

słabość praw ewolucji:



prawo biogenetyczne Haeckla

prawo biogenetyczne Haeckla

(ontogeneza odzwierciedla filogenezę)

(ontogeneza odzwierciedla filogenezę)



prawo Dollo (ewolucja nigdy się nie cofa)

prawo Dollo (ewolucja nigdy się nie cofa)



prawo Cope’a (w toku ewolucji rozmiary

prawo Cope’a (w toku ewolucji rozmiary

ciała osobników danego gatunku

ciała osobników danego gatunku

zwiększają się)

zwiększają się)

Mutacjonizm

Mutacjonizm

•

podstawow

podstawow

ą

ą

p

p

rzyczyną

rzyczyną

zmian

zmian

ewolucyjnych s

ewolucyjnych s

ą

ą

mutacje

mutacje

•

mutacje nadają ewolucji kierunek

mutacje nadają ewolucji kierunek

(

(

organizm ma „wbudowan

organizm ma „wbudowan

ą

ą

” tendencj

” tendencj

ę

ę

do

do

zmian w okre

zmian w okre

ś

ś

lonym kierunku

lonym kierunku

)

)

•

dobór naturalny ma marginalne znaczenie

dobór naturalny ma marginalne znaczenie

ponieważ różnice międzyosobnicze są

ponieważ różnice międzyosobnicze są

znikome (pojęcie genotypu dzikiego)

znikome (pojęcie genotypu dzikiego)

Saltacjonizm

Saltacjonizm

•

za zmiany ewolucyjne

za zmiany ewolucyjne

odpowiedzialne są makromutacje

odpowiedzialne są makromutacje

(jednoczesne mutacje obejmujące

(jednoczesne mutacje obejmujące

wiele genów) – w ich wyniku

wiele genów) – w ich wyniku

powstają organizmy potomne

powstają organizmy potomne

znacząco różniące się od rodziców

znacząco różniące się od rodziców

Genetyka populacyjna

Genetyka populacyjna

•

1926 r. – rosyjski genetyk Czetwerikow

1926 r. – rosyjski genetyk Czetwerikow

obala pojęcie genotypu dzikiego

obala pojęcie genotypu dzikiego

•

genetyka populacyjna rozwija się również

genetyka populacyjna rozwija się również

w Anglii (Fisher, Haldane) i USA (Wright)

w Anglii (Fisher, Haldane) i USA (Wright)

•

Dobzhansky popularyzuje możliwość

Dobzhansky popularyzuje możliwość

integracji genetyki populacyjnej i teorii

integracji genetyki populacyjnej i teorii

Darwina

Darwina

Syntetyczna teoria ewolucji

Syntetyczna teoria ewolucji

•

koniec lat 40-tych XX w. – narodziny

koniec lat 40-tych XX w. – narodziny

„nowej” teorii ewolucji (synteza

„nowej” teorii ewolucji (synteza

genetyki populacyjnej i darwinizmu)

genetyki populacyjnej i darwinizmu)

•

synonimy: nowa synteza, nowy

synonimy: nowa synteza, nowy

neodarwinizm

neodarwinizm

•

Słowa klucze: gen i genotyp

Słowa klucze: gen i genotyp

Syntetyczna teoria ewolucji

Syntetyczna teoria ewolucji

•

Podstawowe założenia:

Podstawowe założenia:



ewolucji podlega populacja

ewolucji podlega populacja



populacj

populacj

ę

ę

cechuje pula genowa

cechuje pula genowa



pula sta

pula sta

ł

ł

a w ka

a w ka

ż

ż

dym pokoleniu = stan

dym pokoleniu = stan

równowagi genet

równowagi genet

ycznej

ycznej



pula zmienna = ewolucja (rozmna

pula zmienna = ewolucja (rozmna

ż

ż

anie

anie

nielosowe, ró

nielosowe, ró

ż

ż

nicuj

nicuj

ą

ą

ce)

ce)



kierunek zmian wyznaczany jest przez dobór

kierunek zmian wyznaczany jest przez dobór

naturalny

naturalny



mutacje s

mutacje s

ą

ą

jednym ze źródeł

jednym ze źródeł

zmienno

zmienno

ś

ś

ci

ci

Prawo Hardy’ego-Weinberga

Prawo Hardy’ego-Weinberga

•

P

P

opulacja znajduje się w stanie

opulacja znajduje się w stanie

równowagi genet

równowagi genet

ycznej

ycznej

, gdy:

, gdy:



jest dostatecznie du

jest dostatecznie du

ż

ż

a

a



nie zachodz

nie zachodz

ą

ą

mutacje

mutacje



dobór naturalny nie dzia

dobór naturalny nie dzia

ł

ł

a na korzy

a na korzy

ść

ść

ani

ani

na

na

niekorzy

niekorzy

ść

ść

ż

ż

adnej cechy

adnej cechy



rozmna

rozmna

ż

ż

anie jest losowe

anie jest losowe



nie zachodz

nie zachodz

ą

ą

migracje osobników

migracje osobników

Powstawanie nowych

Powstawanie nowych

gatunków

gatunków

•

Według nowych ewolucjonistów

Według nowych ewolucjonistów

podstawowym mechanizmem

podstawowym mechanizmem

powstawania nowych gatunków jest

powstawania nowych gatunków jest

specjacja allopatryczna

specjacja allopatryczna

Specjacja allopatryczna

Specjacja allopatryczna

•

zmiany ewolucyjne wynikaj

zmiany ewolucyjne wynikaj

ą

ą

ze zmian

ze zmian

cz

cz

ę

ę

sto

sto

ś

ś

ci genów w populacji

ci genów w populacji

•

specjacja i powstawanie nowych taksonów

specjacja i powstawanie nowych taksonów

wynika ze stopniowego gromadzenia

wynika ze stopniowego gromadzenia

takich zmian w populacjach

takich zmian w populacjach

•

specjacja wymaga izolacji cz

specjacja wymaga izolacji cz

ęś

ęś

ci populacji

ci populacji

•

przyczyn

przyczyn

ą

ą

izolacji mo

izolacji mo

ż

ż

e by

e by

ć

ć

bariera

bariera

geogr

geogr

aficzna

aficzna

Mutacjonizm vs

Mutacjonizm vs

selekcjonizm

selekcjonizm

•

Mutacje s

Mutacje s

ą

ą

losowe, ale:

losowe, ale:



nie wszystkie mutacje s

nie wszystkie mutacje s

ą

ą

równie

równie

prawdopodobne

prawdopodobne



mutacje w pewnym kierunku i kierunku

mutacje w pewnym kierunku i kierunku

odwrotnym nie musz

odwrotnym nie musz

ą

ą

by

by

ć

ć

równie

równie

prawdopodobne

prawdopodobne



cz

cz

ę

ę

sto

sto

ść

ść

mutacji zale

mutacji zale

ż

ż

y od warunków

y od warunków

zewn

zewn

ę

ę

trznych i tempa mutacji typowego

trznych i tempa mutacji typowego

dla danego genu

dla danego genu

Punktualizm

Punktualizm

•

1972 r. – Gould i Eldredge ogłaszają

1972 r. – Gould i Eldredge ogłaszają

koncepcję naruszanej równowagi

koncepcję naruszanej równowagi

ewolucyjnej:

ewolucyjnej:



Darwin błędnie zakłada stałość tempa

Darwin błędnie zakłada stałość tempa

ewolucji

ewolucji



tempo ewolucji jest zmienne:

tempo ewolucji jest zmienne:

przeplataj

przeplataj

ą

ą

si

si

ę

ę

dwie fazy -

dwie fazy -

stazy

stazy

i

i

skoki

skoki

(specjacje)

(specjacje)

Ewolucja neutralna

Ewolucja neutralna

•

Pod koniec lat 70-tych japoński genetyk

Pod koniec lat 70-tych japoński genetyk

Kimura stwierdził, że:

Kimura stwierdził, że:



znaczna część zmian ewolucyjnych zachodzi

znaczna część zmian ewolucyjnych zachodzi

bez udziału doboru naturalnego

bez udziału doboru naturalnego



większość podstawień aminokwasów ma

większość podstawień aminokwasów ma

charakter neutralny

charakter neutralny



dla różnych klas białek tempo mutacji

dla różnych klas białek tempo mutacji

neutralnych jest różne

neutralnych jest różne



tempo ewolucji neutralnej odpowiada tempu

tempo ewolucji neutralnej odpowiada tempu

mutacji neutralnych

mutacji neutralnych



zmiany molekularne mogą być traktowane

zmiany molekularne mogą być traktowane

jako zegar wydarzeń ewolucyjnych

jako zegar wydarzeń ewolucyjnych

William D. Hamilton

William D. Hamilton

•

Teoria dostosowania łącznego

Teoria dostosowania łącznego

–

Przetrwanie niekoniecznie oznacza

Przetrwanie niekoniecznie oznacza

reprodukcja

reprodukcja

–

To geny mają być przekazane a więc nie

To geny mają być przekazane a więc nie

trzeba się rozmnażać wystarczy pomóc

trzeba się rozmnażać wystarczy pomóc

rozmnażać się „członkom rodziny”

rozmnażać się „członkom rodziny”