Biologiske evolusjonsteorier, prosess, tester og eksempler

De Biologisk evolusjon Det er endringen i egenskapene til organismegrupper i løpet av generasjoner. Grupper av organismer av samme art er kjent som "biologiske populasjoner".

I hovedsak sier moderne neodarwinistisk evolusjonsteori at dette består av en gradvis livsendring. Dette startet - antagelig - med et molekyl med evnen til å gjenskape seg omtrent 3.5 milliarder år.

Kilde: Chensiyuan [CC BY-SA 4.0 (https: // creativecommons.Org/lisenser/by-SA/4.0)]

Med tidenes gang oppstod en gren av avstamningene og nye og mangfoldige arter oppsto. Mekanismene for denne evolusjonsendringen er naturlig seleksjon og gentrift.

Evolusjonsbiologi søker å forstå opprinnelsen til biologisk mangfold og hvordan den opprettholder. Som en sentral vitenskap innen biologi, blir den generelt sett på som en samlende tanke, som integrerer de forskjellige fagområdene biologiske vitenskaper.

Denne samlende egenskapen til evolusjonsbiologi ble markert i den berømte frasen til Theodosius Dobzhansky: "Ingenting gir mening i biologi, hvis det ikke er i lys av evolusjonen".

I dag har evolusjonsbiologi hatt glede av alle fremskritt innen vitenskap, slik at fylogenier kan gjenoppbygges ved hjelp av mange molekylære og kraftige egenskaper statistisk analyse.

[TOC]

Hva er evolusjonsprosessen?

Evolusjon er et begrep som stammer fra latinske røtter Evolvere, som oversettes som distribusjon eller avslører et skjult potensial. I dag vekker ordet evolusjon ganske enkelt en endring. Det vil sannsynligvis være en del av vårt daglige leksikon å referere til endringer i et objekt eller i en person.

Imidlertid refererer biologisk evolusjon til endringer i grupper av organismer gjennom generasjonens passering. Denne generelle definisjonen av evolusjon brukes av Futuyma (2005). Det er viktig å fremheve at organismer som som enkeltpersoner De utvikler seg ikke, mens grupper av organismer gjør det.

I biologi kalles settet med individer av samme art som sameksisterer i tid og i verdensrommet befolkning. For at en endring i en befolkning skal anses som evolusjonær, må den overføres fra en generasjon til en annen gjennom det genetiske materialet.

Vitenskapelige teorier om evolusjon

Siden uminnelige tider har mennesket følt en egen nysgjerrighet for livets opprinnelse og eksistensen av det enorme mangfoldet som organiske vesener presenterer.

Som den britiske naturforskeren Charles Darwin (1809-1882) hadde en betydelig innvirkning på utviklingen av denne vitenskapen, vil vi undersøke teoriene som ble foreslått før og etter hans bidrag.

Før Darwin: Artenes kreasjonisme og uforanderlighet

Før Darwin ble naturforskerne og andre forskere karakterisert ved å opprettholde en kreasjonistisk tanke med hensyn til opprinnelsen til arten.

Essensialistiske visjoner ble håndtert, der hver art hadde en uforanderlig essens og variasjonen vi observerte i gruppen skyldtes bare ufullkommenheter av å være. Denne unnfangelsen ble administrert på tidspunktet for Platon og Aristoteles.

En tid senere begynte kristne bokstavelig talt å tolke Bibelenes passasjer, og forstå at organiske vesener ble opprettet i en enkelt hendelse av en overnaturlig enhet. Denne unnfangelsen tillot ikke endringer i arter over tid, siden de hadde blitt opprettet under guddommelig perfeksjon.

På 1700 -tallet var målet med naturforskerne å katalogisere den guddommelige planen som Gud hadde skapt. For eksempel etablerte Linneo basene for den nåværende taksonomien etter denne tankegangen.

Deretter ble denne visjonen utfordret av flere tenkere. Tidens mest relevante pre-life-teori ble formulert av Jean Baptiste Lamarck. For ham hadde hver art opprinnelig fra spontan generasjon og var i stand til å "komme" eller forbedre seg over tid.

Et av de mest relevante prinsippene som ble opprettet av Lamarck var arven etter de ervervede karakterene. Denne naturforskeren mente at de forskjellige funksjonene vi skaffer oss i hele livene våre, kunne overføres til avkommet vårt.

For eksempel, under den lamarkiske visjonen, måtte en kroppsbygger som jobber hardt alle muskelgruppene sine, få barn med utviklede muskler. Det samme prinsippet vil gjelde med misbruk av organene.

Darwin og Wallace bidrag til evolusjonsbiologi: naturlig utvalg

Charles Darwins navn vises vanligvis i de fleste biologitekster, uavhengig av hans spesialitet. Darwin revolusjonerte biologi og vitenskap generelt, med utrolig - sammenlignbar størrelse, for eksempel med Newtons bidrag.

I sin ungdom opprettholdt Darwin en trofast tanke om bibelsk lære. Imidlertid, ledsaget av en religiøs tanke, uttrykte Darwin interesse for naturvitenskap, så den var omgitt av øyeblikkets lyseste vitenskapelige sinn.

Turen i Beagle

Darwins liv tok en sving da han i en tidlig alder startet en tur ombord på h. M. S. Beagle, et britisk skip som ville utforske forskjellige regioner i Sør -Amerika. Etter en tur som varte i et par år, observerte og samlet Darwin et stort mangfold av søramerikansk fauna og flora.

Takket være hans optimale økonomiske situasjon var Darwin i stand til å vie livet sitt utelukkende til sitt arbeid innen biologiske vitenskaper. Etter omfattende meditasjoner - og også lesninger om økonomi - genererte Darwin sin teori om naturlig seleksjon.

Kan tjene deg: kjennetegn ved levende vesener

Naturlig utvalg er en enkel og samtidig kraftig idé, å være en viktig evolusjonsmekanisme - selv om det ikke er den eneste, som vi vil se senere.

Denne ideen ble ikke bare trukket av Darwin. En ung naturforsker ved navn Alfred Wallace nådde veldig like ideer uavhengig. Wallace kommuniserte med Darwin, og presenterte begge sammen teorien om evolusjon ved naturlig seleksjon.

Opprinnelsen til arter

Deretter presenterer Darwin sitt mesterverk: “Opprinnelsen til arter”, Som viser teorien i detalj og med robust bevis. Denne boken har seks utgaver der Darwin jobbet gjennom hele livet.

Naturlig seleksjonsteori fastholder at hvis det er nyttig og arvelig variasjon i en populasjon av individer, vil det være en differensiell reproduksjon mellom funksjonsholderne. Disse vil ha en tendens til å generere flere etterkommere, og dermed øke frekvensen av egenskapen i befolkningen.

I tillegg foreslo Darwin også felles aner: alle arter har avviket i evolusjonstid for en forfedre til felles. Dermed kan alle organiske vesener være representert i livets store tre.

Etter Darwin: Neodarwinisme og syntese

Umiddelbart etter publiseringen av "Opprinnelsen", Det brøt ut en stor kontrovers blant datidens viktigste forskere. Gjennom årene ble teorien imidlertid gradvis akseptert.

Det var biologer som aldri aksepterte darwinske ideer, så de genererte sine egne evolusjonsteorier, nå nesten fullstendig diskreditert. Et eksempel på dette er neo-llingisme, ortogenese og mutasjonisme, blant andre.

Mellom år 30 og 40 ble alle anti-livsteorier kastet med ankomst av evolusjonssyntese. Dette besto av foreningen av darwinske ideer med bidragene fra en serie genetikere og paleontologer som Fisher, Haldane, Mayr og Wright, blant andre.

Syntese klarte å forene evolusjonsteorier med riktige genetiske prinsipper, siden en av vanskene Darwin måtte oppleve under sitt arbeid var uvitenheten til gener som arvspartikler.

Bevis for evolusjon: Bare en teori?

I dag er biologisk evolusjon et faktum støttet av robuste og rikelig bevis. Selv om biologer ikke tviler på prosessen i prosessen, hører vi i dagliglivet vanligvis at evolusjonen er "bare en teori" - med pejorative konnotasjoner.

Denne misforståelsen av det faktum at begrepet "teori" har forskjellige betydninger i vitenskap og i hverdagen. For de fleste er en teori en usikker spådom av et faktum, preget av å ha svake fundamenter. For en forsker er en teori et organ med konsistente og strukturerte ideer på riktig måte.

Etter denne ideens orden, kan vi konkludere med at evolusjonen er en laget, Og det er mekanismer for å forklare det, for eksempel teori av naturlig utvalg. De mest fremragende bevisene på evolusjonsprosessen er følgende.

Homologi

To prosesser eller strukturer er homologe hvis denne egenskapen ble arvet direkte fra en felles stamfar. I evolusjonsbiologi er homologi et grunnleggende poeng, siden de er de eneste egenskapene som tillater oss.

Morfologiske homologier

Et veldig kjent eksempel på homologi er beinene til ekstremitetene i tetrapodene. La oss ta tre dyr som er forskjellige i modaliteten deres for bevegelse for å forstå hvorfor homologi er et robust bevis på evolusjonsprosessen: mennesker, hvaler og flaggermus.

Disse tre gruppene deler en strukturell grunnleggende plan i sine tidligere ekstremiteter, fordi de arvet den fra en felles stamfar. Det vil si at en forfedres tetropod hadde en humerus, etterfulgt av en radius og en kube, og til slutt en serie Falanges.

Det er ingen funksjonell grunn til at tre dyr med så forskjellige livsstiler må dele den samme beinplanen i lemmene.

Hvis livet ble designet, er det ingen grunn til å bygge en vannlevende organisme, en flyging og et land med samme plan. Ingen ingeniør - men uerfarenhet.

Den mest logiske måten å forklare dette på er av felles aner. De tre arvet denne strukturelle planen til en stamfar og led de adaptive modifikasjonene som vi observerer i dag: vinger, finner og armer.

Molekylære homologier

Homologi er ikke begrenset til anatomiske egenskaper ved et levende vesen. De kan også bevises på molekylært nivå. Den genetiske informasjonen om levende vesener lagres i DNA og oversettes til tripletter: tre nukleotider tilsvarer en aminosyre.

En universell molekylær homologi er lesingen av denne genetiske koden, siden praktisk talt alle organiske vesener deler dette språket - selv om det er veldig spesifikke unntak.

Fossilrekorden

Når Darwin foreslår sin naturlige seleksjonsteori, argumenterer han for at alle gradvise overgangsformer ikke er til stede i det fossile registeret fordi det er ufullstendig. I kontrast ser motstanderne av darwinske ideer diskontinuiteten i registreringen som en test mot teorien.

Vi må huske at prosessen med fossilisering av et organisk vesen er en usannsynlig hendelse, kombinert med sannsynligheten for at et eksemplar som finnes i god stand. Av disse grunner er mindre enn 1% av alle skjemaene de en gang bodde representert i fossilregisteret.

Kan tjene deg: prebiotisk evolusjon: hvor det skjedde og hva som er nødvendig

Til tross for dette er det funnet veldig godt bevarte fossiler som fungerer som et "vindu for fortiden". En av de mest kjente er Archeopteryx. I dette fossilet fremhever de mellomegenskapene mellom et krypdyr og en fugl. Vi har også flere hominid -fossiler som har tillatt oss å gjenoppbygge utviklingen av mennesker.

Noen alternative teorier er blitt foreslått for å forklare diskontinuiteten i registreringen, for eksempel teorien om punktert balanse.

Biogeografi

Selv om evolusjonen støttes av bevis fra mange kunnskapsgrener, var det biogeografien som overbeviste Darwin om sannheten i evolusjonsprosessen.

Fordelingen av levende organismer på planeten Jorden er ikke homogen, og mange aspekter av dette mønsteret kan forklares med evolusjonsteori - og ikke ved den spesielle skapelseshypotesen.

Når vi undersøker faunaen på de oseaniske øyene (isolerte elementer som aldri har hatt kontakt med fastlandet), finner vi at artssammensetningen er veldig særegen. For eksempel kan dette sees på øyene som ligger i Nord -Atlanteren, kalt Bermuda Islands.

Innfødte virveldyr (ikke -serie) er veldig få, hovedsakelig fugler, trekkende flaggermus og øgler, blant andre. Noen av disse artene viser et betydelig forhold til faunaen i Nord -Amerika. Andre er derimot endemiske for øya og finnes ikke i noen annen region.

Dette distribusjonsmønsteret er kompatibelt med evolusjonsprosessene, siden området er spesielt kolonisert med dyr med flykapasitet og spredning av store avstander.

Evolusjon i handling: Eksempel på evolusjon

En annen misforståelse i evolusjonsbiologien er at den er relatert til en ekstremt treg prosess.

Selv om det er sant at for å få komplekse tilpasninger som kraftige kjever eller øyne med utmerkede visjoner, må vi vente et par millioner år, det er visse evolusjonsprosesser som vi kan observere med våre egne øyne i en relativt kort periode på tid.

Neste skal vi analysere saken om møllen Biston Betularia Som et eksempel på evolusjon i aksjon. Senere skal vi snakke om motstanden mot antibiotika og plantevernmidler, et annet eksempel på evolusjon som vi kan observere på kort tid.

Industriell melanisme og Biston Betularia

Et av de mest fremragende eksemplene i evolusjonsbiologi er industriell melanisme. Dette fenomenet ble dokumentert under den industrielle revolusjonen og klarte å etablere et forhold mellom variasjonen i fargen på møllen Biston Betularia og forurensning av dets habitat.

Møllen presenterer to morfologier: en klar og en mørk. Før forurensning var den dominerende varianten den klare møllen, antagelig fordi den satte seg på den klare bitt av bjørk og kunne gå upåaktet hen av potensielle rovdyr: fugler.

Med ankomsten av den industrielle revolusjonen øker forurensningen betydelige nivåer. Trærne cortex begynte å ta en stadig mørkere farging, og dette genererte en endring i frekvensene til de lys- og mørke variantene av møllene.

Den mørke møllen var den dominerende varianten en stund, siden den kunne være bedre skjult i den svertede barken.

Deretter ble miljørensingsprogrammer implementert som bidro til å redusere miljøforurensning. Takket være effektiviteten til disse programmene begynte trærne å ta sin første karakteristiske farge igjen.

Som vi kan intuitere, endret frekvensen av møllene seg igjen, og er den klare varianten den dominerende. Dermed ble evolusjonsprosessen dokumentert i en periode på 50 år.

Evolusjonsmekanismer

Biologisk evolusjon er en prosess som involverer to trinn: generering av variasjon og deretter den differensielle reproduksjonen av variasjoner, enten ved naturlig seleksjon eller ved gendrift. Av denne grunn bør begrepet naturlig seleksjon og evolusjon ikke brukes om hverandre - fordi de ikke er det.

Under perspektivet av populasjonsgenetikkutvikling er endringen av allelfrekvenser over tid i en populasjon. Dermed er kreftene som endrer allelfrekvenser seleksjon, drift, mutasjon og migrasjon.

Naturlig utvalg

Som vi nevnte tidligere, var Darwins største bidrag til biologi å foreslå naturlig seleksjonsteori. Dette har blitt sterkt misforstått og feilrepresentert av media, og assosierte det med gale setninger som: "Overlevelsen av de mest passende".

Forhold for naturlig seleksjon for å oppstå

Naturlig utvalg er en enkel idé, med praktfulle resultater. Hvis et system oppfyller følgende egenskaper, vil det utvikle seg - uunngåelig - gjennom naturlig utvalg:

- Variabilitet: en tilstand sina qua non For at evolusjonen skal skje, må det være variasjon i befolkningen.

For eksempel varierer medlemmene i sin farge, pels, høyde osv. Vi kan finne variasjonen på forskjellige nivåer: morfologisk, cellulær, biokjemiker og molekylær. Når vi går ned på nivået, opplever vi at variasjonen øker.

- Arvelighet: Enkelt sagt er innpakning likheten til foreldre med avkommet. Formelt er det definert som andelen av den fenotypiske variansen på grunn av genetisk variasjon og uttrykkes med ligningen: h² = V_G / (V_G + V_OG), hvor v_G Det er den genetiske variansen og v_OG Miljøvariansen.

Kan tjene deg: glyseraldehyd: struktur, egenskaper, funksjoner

- Tilknytning til ham Fitness: Til slutt må den arvelige funksjonen overlate byrået at det har en fordel i Fitness. Dette begrepet brukes i evolusjonsbiologi for å kvantifisere en organismes evne til å overleve og reprodusere, og etterlater fruktbare avkom.

Når disse tre forholdene er oppfylt, er det mer sannsynlig at organismer med de fordelaktige egenskapene reproduserer enn medlemmene i befolkningen som mangler det samme.

Gen stammer

Gendrift er endringen i allelfrekvenser som oppstår ved prøvetakingsfeilen til gameter fra en generasjon til en annen. Det vil si at det er en stokastisk eller tilfeldig hendelse. Dette fenomenet er betydelig når den effektive studien er liten.

I statistikk er prøvetakingsfeilen avvikene som eksisterer mellom den teoretiske prediksjonen og den eksperimentelt oppnådde. For eksempel, hvis vi har 50 svarte korn og 50 røde korn i en pose, kan vi forvente at hvis vi tar 10 tilfeldig.

Imidlertid ville det ikke være rart om det eksperimentelle resultatet er 6 svarte og 4 røde, eller 7 svarte og 3 røde. Dette er prøvetakingsfeilen.

I henhold til den nøytrale teorien om molekylær evolusjon, er de fleste mutasjoner fikset ved avledning og har ingen effekter på Fitness av individet.

Som i naturlig seleksjon er det i gentdrift bare differensiell reproduksjon av individer at det i dette tilfellet er ved en tilfeldig Fitness.

Evolusjonsbiologiske applikasjoner

Evolusjonsbiologi har en serie applikasjoner, både for medisin, landbruk, bevaringsbiologi og for andre fagområder.

Medisin

Evolusjonsteori er en essensiell vitenskap innen medisinområdet. For eksempel lar det oss forutsi resultatet av den vilkårlige bruken av antibiotika for behandling av smittsomme sykdommer.

Når vi bruker et antibiotika unødvendig eller ikke kulminerer medisinsk behandling, vil vi eliminere ikke -motstandsdyktige varianter, men resistente individer vil øke frekvensen i bakterienes populasjon.

Foreløpig er spørsmålet om bakteriell resistens mot de fleste antibiotika en verden av interesse og bekymring. Bevisstheten om bruk av antibiotika er en måte å redusere denne komplikasjonen.

For eksempel bakterier Staphylococcus aureus Det er vanlig er operasjonsrommene og forårsaker infeksjoner hos pasienter under operasjoner.

I dag er bakterier helt motstandsdyktig mot en serie antibiotika, som penicillin, ampicillin og relaterte medisiner. Selv om nye antibiotika er blitt generert for å motvirke det, er medisiner mindre og mindre effektive.

Motstandskrisen er et av de mest dramatiske eksemplene på evolusjon, som vi kan observere med våre egne øyne, så den fungerer også som bevis på evolusjonsprosessen.

Landbruk og husdyr

Det samme evolusjonsprinsippet kan ekstrapoleres til bruk av plantevernmidler for eliminering av skadedyr, i kulturer med betydelig økonomisk betydning. Hvis samme type plantevernmidler brukes lenge, vil vi favorisere økningen i resistente varianter.

Tilsvarende prøver bønder å få tak i de "beste" dyrene, for å maksimere produksjonen (melk, kjøtt, etc.). Disse bøndene velger individene som de anser som mest nyttige. Med generasjonens passering ligner enkeltpersoner det som er ønsket av mennesket.

Denne menneskelige kunstige utvelgelsesprosessen ligner naturlig utvalg, med tanke på differensiell reproduktiv suksess. Med den bemerkelsesverdige forskjellen om at det i naturen ikke er noen co -gencer.

Bevaringsbiologi

I bevaringsspørsmål reduserer forståelsen av fenomener som "flaskehalser" og reduserer i Fitness forårsaket av endogami gjør det mulig å unngå dem og generere bevaringsplaner som øker Fitness og hold befolkningen "sunn".

Referanser

1. AUDESIRK, T., AUDESIRK, g., & Byers, B. OG. (2004). Biologi: Vitenskap og natur. Pearson Education.
2. Darwin, ca. (1859). Om artenes opprinnelse ved hjelp av naturlig seleksjon. Murray.
3. Freeman, s., & Herron, J. C. (2002). Evolusjonsanalyse. Prentice Hall.
4. Futuyma, d. J. (2005). Utvikling. Sinaauer.
5. Hall, b. K. (Red.). (2012). Homologi: Det hierarkiske grunnlaget for komparativ biologi. Akademisk presse.
6. Hickman, ca. P., Roberts, l. S., Larson, a., Ober, w. C., & Garrison, C. (2001). Integrerte priorms av zoologi. McGraw-Hill.
7. Kardong, k. V. (2006). Virveldyr: Sammenlignende anatomi, funksjon, evolusjon. McGraw-Hill.
8. Kliman, r. M. (2016). Encyclopedia of Evolutionary Biology. Akademisk presse.
9. Losos, J. B. (2013). Princeton Guide to Evolution. Princeton University Press.
10. Reece, J. B., Urry, l. TIL., Cain, m. L., Wasserman, s. TIL., Minorsky, p. V., & Jackson, r. B. (2014). Campbell Biology. Pearson.
11. Ris, s. TIL. (2009). Encyclopedia of Evolution. Informere publisering.
12. Russell, s., Hertz, p., & McMillan, B. (2013). Biologi: Dynamisk vitenskap. Nelson Education.
13. Soler, m. (2002). Evolution: Grunnlaget for biologi. South Project.
14. Starr, c., Evers, c., & Starr, L. (2010). Biologi: konsepter og applikasjoner uten fysiologi. Cengage Learning.
15. Våkne, d. B., Wake, m. H., & Specht, C. D. (2011). Homoplasy: Fra å oppdage et mønster til å avskrekke prosess og evolusjonsmekanisme. Vitenskap, 331(6020), 1032-1035.