DOWODY EWOUCJI

Dowody ewolucji dzielimy na:

- Bezpośrednie - są to dowody z paleontologii, są bezsporne i namacalne

- Pośrednie - dowody z anatomii porównawczej

narządy homologiczne - mają wspólne pochodzenie i jago ślad zachowany w planie budowy, ale morfologicznie są różne, bo pełnią rożne funkcje. Przykłady:

-- > skrzydła ptaka i kończyna przednia ssaka

-- > liść asymilacyjny, liść kolec u kaktusa i liść pułapka u dzbanecznika

-- > przedrośle paproci i --- > woreczek zalążkowy i komórki ziarnka pyłku u okrytonasiennych

                                       --- > pierwotne bielmo i komórki w ziarenku pyłku u nagonasiennych

                                       --- > cały mech

narządy analogiczne - narządy o różnym pochodzeniu i różnej budowie wewnętrznej, ale takiej samej budowie zewnętrznej, bo pełnią takie same funkcje. Przykłady:

-- > bielmo pierwotne i triploidalne bielmo wtórne

-- > chwytniki mchu i korzenie

-- > skrzydło nietoperza i skrzydło owada

konwergencja - upodobnianie się do siebie organizmów z różnych grup systematycznych z powodu bytowania w jednym wspólnym środowisku. Przykłady:

-- > upodobnianie się do siebie zwierząt żyjących w Australii torbaczy do łożyskowców np. wiewiórka torbacz i wiewiórka łożyskowiec

-- > oko głowonoga i oko ryby

-- > rekin i delfin

-- > ubarwienie zwierząt polarnych

Konwergencja(zbieżność) to daleko posunięta analogia, natomiast daleko posunięta homologia to dywergencja(rozbieżność)

Narządy szczątkowe:

Są dowodem ewolucji, bo świadczą o tym, że u przodków występowały w postaci doskonałej, a teraz występują w postaci uwstecznionej. Przykłady:

-- > wyrostek robaczkowy jelita ślepego ptaki, ssaki roślinożerne mają ten wyrostek duży i niezbędny w trawieniu, a u człowieka jest to narząd szczątkowy.

U zwierząt roślinożernych wyrostek jest to wylęgarnia drobnoustrojów pomagających w trawieniu celulozy.

-- > U człowieka zęby mądrości to narządy uwstecznione

-- > 5 palec jest szczątkowy

-- > owłosienie ciała u człowieka

-- > u roślin małe inkrustowane liście na kłączu

-- > węzły i międzywęźla na kłączach

-- > 2 synergidy w komórce zalążka

atawizmy - powrót do cech przodków np. człowiek z ogonem, przyrośnięcie zębów do szczęki

aromorfozy - duże i ważne zmiany ewolucyjne które stawiają organizmy na wyższym szczeblu drabiny ewolucyjnej np. wykształcenie 2 obiegów krwi u kręgowców, wykształcenie drożnego układu pokarmowego, wykształcenie płuc u kręgowców lądowych, u dżdżownic powstanie układu krążenia oraz powstanie układu metanefrydialnego

idioadaptacja - małe, drobne zmiany ewolucyjne które mają na celu przystosowanie organizmów do warunków środowiska. Przykłady:

-- > tyflosolis u dżdżownic i gruczoły wapienne

-- > różne aparaty gębowe owadów

DOWODY EWOLUCJI Z BIOCHEMII

1. DNA jako materiał genetyczny wszystkich organizmów żywych.

Informacja o cechach organizmów jest zapisana w DNA. Jest to dowód na wspólne pochodzenie organizmów, a konsekwencją jest taki sam kod genetyczny. Kod genetyczny jest uniwersalny.

2. Zbliżony skład chemiczny organizmów.

Woda jest dominującym składnikiem wszystkich organizmów żywych.

W skład roślin i zwierząt wchodzą cukry, węglowodany, woda i tłuszcze. Woda i cukry dominują u roślin.

3. Podobieństwo w zawartości ważnych pierwiastków w różnych grupach organizmów i wodzie oceanicznej.

Badano zawartość Na, K, Cu, P, Ca w:

- osoczu skrzypłocza - stawonogi, szczękoczułkowce, staroraki

- osoczu ryby chrzęstnoszkieletowej

- osoczu człowieka

- wodzie oceanicznej

W każdym z wymienionych płynów występują te pierwiastki w ilościach bardzo podobnych. Świadczy to o tym, że życie wyszło z wody. Pierwsze prakomórki powstały w ciepłych morzach i zamknęły w sobie fragmenty środowiska i mimo doskonalenia w toku ewolucji wnętrze to zmieniło się tylko nieznacznie.

4. Podobna budowa cząsteczki barwnika zwierzęcego, czyli hemu i roślinnego chlorofilu.

Barwnikiem u roślin jest chlorofil, a u zwierząt hem, cząsteczki tych związków są bardzo podobne. Centralny atom w chlorofilu to Mg, a 3 w hemie Fe.

DOWODY EWOLUCJI Z BIOGEOGRAFII

Biogeografia- nauka o rozmieszczeniu organizmów na ziemi

* fitogeografia - mówi o rozmieszczeniu roślin

*zoogeografia - mówi o rozmieszczeniu zwierząt

Kryteria podziału świata na państwa roślinne i krainy zwierzęce:

1. linie zasięgowe gatunków przewodnich

Gatunki przewodnie to takie które są najbardziej charakterystyczne dla danego terenu i tam gdzie sięga zasięg danego gatunku poprowadzono granice państw.

2. występowanie endemitów i reliktów

relikty - przeżytki z dawnych epok, czyli żywe skamieniałości, organizmy bardzo stare, ale takie którym udało się przetrwać do dziś, np. latimeria, hatterie, miłorząb japoński, dziobak i kolczatka

endemity - gatunki rzadko spotykane; występujące w jednym lub kilku miejscach na ziemi. Pojęcie reliktu czasami pokrywa się z pojęciem endemitu np. hatteria, miłorząb. Endemit nie musi być gatunkiem starym np. brzoza ojcowska występuje tylko w ojcowskim PN.

gatunki kosmopolityczne - gatunki zamieszkujące niemal całą kulę ziemską.

3. Podobieństwo klimatu

4.Zależności pomiędzy organizmami.

Na terenie, gdzie jest bogata szata roślinna występuje bogactwo roślinożerców, a to pociąga za sobą bogactwo drapieżców.

Czynniki które zdecydowały o współczesnym rozmieszczeniu roślin i zwierząt na ziemi

1. Czynnik historyczny

* dawne połączenia między kontynentami

Teoria Wegenera - kiedyś wszystkie lądy stanowiły jedną całość, a następnie wszystkie kontynenty rozsunęły się - tym tłumaczy się podobieństwo flory Ameryki.

* rozmaite ruchy górotwórcze i fałdowania

Podczas wypiętrzania pasm górskich jedne gatunki umierały, a inne przybywały na ten teren.

* zlodowacenia - zniszczyły dużą część organizmów oraz przemieściły część organizmów

2. Czynniki topograficzne - ukształtowanie powierzchni ziemi

3. Czynniki klimatyczne

EWOLUCJONIZM

Ewolucja - zwykle jednokierunkowe zmiany w organizmach które prowadzą do coraz lepszego przystosowania organizmów do życia w konkretnym środowisku. Celem ewolucji jest doskonalenie organizmów w kierunku przydatnych cech, czyli takich które lepiej przystosują do środowiska.

W toku ewolucji nie muszą powstawać organizmy większe, silniejsze, mocniejsze tylko lepiej przystosowane do środowiska. Proces ewolucji zachodzi ustawicznie, ponieważ warunki na ziemi zmieniają się cały czas.

PIERWSI EWOLUCJONIŚCI I ICH POGLĄDY:

Arystoteles - twierdził, że życie powstało z materii nieożywionej, ale materie musiała do tego popchnąć nadprzyrodzona siła.

Ewolucjoniści nowożytni:

Jerzy Buffon - "Albo koń pochodzi od osła, albo osioł jest uwstecznionym koniem." Zdanie to wyraża poglądy ewolucjonistyczne.

Kreacjonizm - poglądy stworzenia świata zgodne z biblią.

Erazm Darwin - był poetą i wyrażał poglądy ewolucjonistyczne w wierszach; pisał o przemianach form prymitywnych w doskonalsze.

Jan Chrzciciel Lamarck - przyrodnik; dyrektor katedry zoologii na uniwersytecie w Paryżu; wprowadził do słownika słowo "biologia". Swoje poglądy zawarł w dziele "Filozofia zoologii".

Prawa Lamarcka:

I. Prawo używania i nieużywania narządów.

Jeżeli narządy są używane to się rozwijają i doskonalą, a narządy nie używane ulegają stopniowemu uwstecznieniu.

Przykłady:

- kret to zwierze o bardzo uwstecznionym wzroku, ma za to doskonale rozwinięty węch i słuch.

- żyrafa ma długą szyję, bo pokarmem żyraf są liście drzew i dlatego z pokolenia na pokolenie szyja była dłuższa.

II. Prawo dziedziczenia cech nabytych.

To co organizmy nabyły w ciągu życia przekazują potomstwu pod wpływem, że cechę tę posiadali oboje rodziców.

Przykład:

- jeżeli szyja rodziców żyrafy wydłużyła się to potomstwo rodziło się z szyją już wydłużoną.

III. Wpływ wewnętrznej siły na wykształcenie sie cech organizmu.

Wewnętrzna chęć doskonalenia lub uwstecznienia jakiegoś narządu jest siłą napędową ewolucji. Dziś uważamy, że Lamarck miał rację np. w czasie choroby wewnętrzna chęć życia w wiara w skuteczność terapii przyspiesza leczenie.

Lamarck ogłosił swoje poglądy w 1809r. (rok urodzenia K. Darwina). Za swoje poglądy Lamarck został wyrzucony z pracy, bo w tym samym czasie pracował Georges Cuvier.

Georges Cuvier był paleontologiem i natrafiając na różne organizmy z różnych warstw litosfery stworzył teorię katastrof.

Teoria Cuviera:

Życie zostało stworzone przez siłę nadprzyrodzoną, a stworzeń tych było kilka. Po każdym stworzeniu przychodziła katastrofa i niszczyła życie na ziemi. Siła ta stwarzała życie na nowo z tym, że za każdym razem nowe stworzenia były lepsze.

Uwierzono Cuvierowi i dlatego teoria Lamarcka upadła.

Cuvier był twórcą anatomii porównawczej. Miał też zasługi w dziedzinie paleontologii.

KAROL DARWIN - anglik; urodził się w 1809r; był człowiekiem bogatym synem lekarza Roberta Darwina, przez całe życie pracował naukowo.

Ważniejsze działa K. Darwina:

- "O powstawaniu gatunków drogą doboru naturalnego"

- "Wyraz uczuć u człowieka i zwierząt"

- "O powstawaniu raf koralowych"

- "O pochodzeniu człowieka"

- "O zmienności roślin i zwierząt w stanie udomowienia"

- "O pszczołach i ich roli w zapylaniu kwiatów"

- "O dżdżownicach i ich roli w użyźnianiu gleby"

- "O zapyleniu krzyżowym i samozapyleniu "

- "O roślinach pnących"

- "O roślinach owadożernych"

Karol Darwin interesował się przyrodą, po ukończeniu szkoły średniej studiował przez 1,5 roku medycynę 2 lata teologię, ostatecznie skończył jako nauczyciel. Już jako student brał udział w kołach naukowych i tam został dostrzeżony.

Otrzymał propozycję podróży dookoła świata na statku Beogle (1831-36). Statek ten płynął w celach kartograficznych. Darwin miał pełnić rolę lekarza i obserwatora przyrody. W trakcie podróży notował spostrzeżenia i wysyłał do Anglii. W Anglii drukowała to miejscowa prasa. Powrócił z podróży jako znany podróżnik. Ożenił się, a w prezencie ślubnym otrzymał od ojca majątek Down w Anglii. Tam do końca życia tworzył swoje dzieła. Najważniejszym dziełem Darwina jest "O powstawaniu gatunków droga doboru naturalnego."

Teoria Darwina jest w większości aktualna bez zmian.

1. Organizmy mnożą się w bardzo szybkim tempie (geometryczny postęp rozrodu)

Gdyby 1 roślina mniszka wydała tylko 100 nasion rocznie po 10 pokoleniach byłoby ich 10¹⁸, czyli tyle, że aby mógł się zmieścić tylko mniszek to lądy powinny mieć dużo większą powierzchnie i byłoby tylko miejsce dla mniszka. Mniszek wytwarza tyle nasion, ale istnieją czynniki które ograniczają tę ogromną rozrodczość.

2. Zmienność jest bezkierunkowa, czyli przynosi raz organizmom zmutowanym korzyść, a innym razem stratę.

W przyrodzie zachodzi zmienność, ale jest ona bezkierunkowa, może być korzystna lub niekorzystna. Zmiany korzystne zostaną utrwalone w gatunku, a niekorzystne nie są utrwalane.

3. W przyrodzie istnieje walka o byt.

Czynnikiem ograniczającym wielką rozrodczość jest walka o byt w kolejnych pokoleniach:

- walka o miejsce na ziemi

- walka o dostęp do światła, wody, pokarmu

Walka ta nie musi być mechaniczna. Darwin "walkę o byt" zmienił na "konkurencję". Konkurencja jest tym silniejsza im nisze ekologiczne organizmów bardziej się nakładają.

W wyniku walki i byt przeżywają tylko organizmy najlepiej przystosowane w danej konkretnej sytuacji życiowej np. dwa uciekające zajączki duży i mały.

- o światło - sosny w lesie

- o miejsce na ziemi - nasiona mniszka które znalazły się razem na podłożu wygrywa ten który pierwszy skiełkuje (ma większą energię kiełkowania).

4. Walka o byt jest selekcjonerem w doborze naturalnym.

W walce o by przeżywają organizmy lepiej przystosowane. W przypadku zmienności wygrywają te jednostki które mutacja zmieniła na korzystne.

Te najlepiej przystosowane dobierają się w rodzicielskie pary i tworzą kolejne bardzo liczne pokolenia. W kolejnym pokoleniu również toczy się walka o byt itd.

Walka o byt jest selekcjonerem w doborze naturalnym, bo to walka o byt selekcjonuje organizmy tych konkretnych warunkach środowiska.

Dobór naturalny narzuca przeżywanie najstosowniejszego.

5. Dobór naturalny, czyli przeżywanie najstosowniejszego w konkretnej sytuacji życiowej prowadzi do wyłaniania osobników o korzystnych cechach, a te dobierają się w rodzicielskie pary i wydają kolejne pokolenia.

W skutek naturalnej selekcji przezywają organizmy o cechach innych niż u organizmów wyjściowych i one dają początek innym gatunkom.

6. Teoria doboru sztucznego

W doborze sztucznym selekcjonerem jest człowiek - hodowca.

Dobór sztuczny to dobieranie do rozrodu organizmów korzystnych dla hodowli, czyli dla człowieka.

To co człowiek wybiera jako cechę korzystną dla siebie nie musi być korzystne dla organizmów.

-//--//--//--//--//--//--//--//--//--//--//--//--//--//--//--//--//--//--//--//--//--//--//--//--//--//--//     

Te żyrafy które urodziły się z szyją nieco dłuższą od innych miały zawsze większą przewagę nad innymi w walce o byt, tę cechę przekazały potomstwu. Przez wiele tysięcy pokoleń szyja się wydłużała.

Darwin dzielił się spostrzeżeniami z uczonymi z całego świata, ale w tym samym czasie tworzył Wales. 

INŻYNIERIA GENETYCZNA

Inżynieria genetyczna to manipulowanie materiałem genetycznym, czyli DNA.

Restryktazy (enzymy restrykcyjne) - jest to produkt komórek bakteryjnych, tworzone są przez bakterie w celu ochrony przed bakteriofagami. Wyizolowano z bakterii ponad 100 różnych restryktaz. Każda z nich przecina cząsteczkę DNA w miejscu o innej sekwencji nukleotydów. Inżynier genetyk wprowadza do komórki odpowiednie restryktazy.

Restryktazy mogą ciąć cząsteczkę w dwojaki sposób:

- zostawiając tzw. tępe końce - pozostawione wtedy, gdy restryktaza przecina oba łańcuchy w tym samym miejscu.

- zostawiając tzw. lepkie końce - restryktaza przecina 1 łańcuch w innym miejscu, a 2 w innym, lepki koniec umożliwia dobudowywanie żądanego łańcucha DNA pod warunkiem że poda mu lepki koniec.

Nie da się narzędziem wprowadzić DNA, robą to wektory, są to najczęściej:

- plazmidy - małe cząsteczki DNA występują niezależnie od nukleoidów w komórkach bakterii.

Inżynier musi przeciąć plazmid enzymami restrykcyjnymi, do plazmidu wprowadzamy odpowiedni DNA. Plazmid razem z nim wnika do komórki.

Plazmidy zawierają geny.

Dziedziczenie cytoplazmatyczne nie jest zgodne z prawami Mendla.

-bakteriofag- jest to dokonywanie sztucznej transdukcji

Drogi pozyskiwania DNA

- pozyskiwanie z martwych komórek

- pozyskiwanie cząsteczek z żywych komórek

Wbudowaniem obcego DNA do plazmidu, a także do nukleoidu komórki zajmują się ligazy. Tak otrzymuje się organizmy GMO (genetycznie modyfikowane, transgeniczne)

Bakterie uzyskane drogą inżynierii genetycznej tworzą dla ludzi białka np. insulinę, somatotropinę (hormon wzrostu). Metodą tą uzyskuje się również bakterie wykorzystywane do usuwania plam ropy na morzu po katastrofach tankowców.

Drogą inżynierii genetycznej uzyskano odmiany roślin odporne na pasożyty, np. ziemniaki odporne na stonkę. Uzyskano rośliny które mają długą trwałość.

!!!Geny z pożywienia nie wchodzą do naszego genotypu !!!!!

Zmiany te mogą zaburzyć zależności w środowisku. Organizmy te mogą wyprzeć gatunki rodzime, czyli takie które były od początku na danym środowisku.

Klonowanie DNA

Fragment DNA który chcemy uzyskać (uzyskać wiele identycznych kopii) pobieramy i wprowadzamy do komórki i komórka ta powiela dany fragment.

Klonowanie zwierząt     

Jako pierwszą sklonowano owce Dolli. Owca od której pobrano DNA miała 6 lat. Dokonano 300 prób klonowania udała się ta z Dolli. Średnio udaje się 1 na 100 zabiegów klonowania.

Etapy klonowania

1. pobieranie komórki jajowej od zwierzęcia które chcemy sklonować

2. Wprowadzamy w miejsce jądra 1n jądro 2n pobierane najczęściej z leukocytów lub komórek nabłonka.

Gdy wprowadzamy diploidalne jądro do komórki jajowej ta zachowuje się jak zygota, przystępuje więc do bruzdkowania (wszystko to odbywa się w probówce - in vitro). Zarodek na etapie kilkunastu komórek wprowadza się do matki zastępczej. 1% klonowanych zarodków udaje się wychować.