Informacija

Evoliucija ir atrankos lygiai

Evoliucija ir atrankos lygiai


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Skaitydamas Okašos „Evoliuciją ir atrankos lygius“, jis kalba apie „atrankos problemos lygį“. Šiame pradiniame skyriuje yra šiokia tokia problema, nes, nors jis kalba apie tai, kodėl atrankos lygių problema yra problema, jis neapibrėžia, kokie atrankos lygiai yra.

Knygos pradžia…

"Atrankos problemos lygiai yra viena iš pagrindinių evoliucinės biologijos, nes ji kyla tiesiogiai iš pagrindinės darvinizmo logikos. Problema gali būti vertinama kaip trijų veiksnių rezultatas ..."

Manau, kad jis turi omenyje „atrankos lygmens problemą“, kad atranka veikia daugeliu lygių, o tai, kas prisitaiko viename lygmenyje, gali būti netinkama kitame. Todėl negalime apibrėžti atrankos kaip veikiančios viename lygmenyje, o tiriant ją kaip tokią, gali būti padarytos neteisingos išvados – atrankos tyrimas nėra paprastas procesas. Ar kas nors gali tiksliai apibrėžti, ką Okasha ir visa bendruomenė šiuo klausimu reiškia „atrankos lygio problema“?

(Pastaba: veiksniai yra abstraktus atrankos principų pobūdis, hierarchinis biologinės organizacijos pobūdis ir adaptacijos procesas natūralios atrankos būdu).


Reeve'as ir Kelleris pirmame skyriuje Pasirinkimo lygiai evoliucijoje (Princeton Univ. Press, 1999), atrodo, sprendžia šį klausimą šios pastraipos antrame punkte.

Šio tomo tikslas – atrinkti dabartinius teorinius ir empirinius tyrimus apie (1) kaip natūrali atranka tarp žemesnio lygio biologinių vienetų (pvz., organizmų) sukuria aukštesnio lygio vienetus (pvz., visuomenes), ir (2) atsižvelgiant į tai, kad keli lygiai. egzistuoja, kaip natūrali atranka viename biologiniame lygmenyje veikia atranką žemesniame ar aukštesniame lygmenyje [pridėtas paryškintas šriftas]. Šios dvi problemos kartu sudaro tai, ką Leigh (2 skyrius) vadina „pagrindine etologijos problema“. Iš tiesų, kaip toliau siūlo Leigh, jie gali būti vertinami kartu kaip „pagrindinė biologijos problema“, kai genai ir organizmai taip pat įtraukiami kaip gretimi biologinės hierarchijos lygiai. Šis apibendrinimas turi pageidaujamą savybę nedelsiant pašalinti ilgalaikę koncepcinę prarają tarp organizmo ir molekulinių biologų.

Autoriai siūlo tinkamumo apibrėžimus, kuriuose atsižvelgiama į hierarchinius santykius (atrankos problemos lygis), atsižvelgiant į bruožo (nepotizmo tarp socialinių vabzdžių) poveikį „gretimiems“ biologiniams lygmenims, tokiems kaip individas ir kolonija.

Išmatuodami tai, ką jie vadina „absoliučia tinkamumo jėga“, jie siūlo užtemdyti tai, ką jie laiko klaidingomis diskusijomis dėl pagrindinio atrankos lygio (tarkime, genai ir individai).

Čia išryškėja kiek netikėtas jų diskusijos aspektas:

„Vis dar gėdingai įprasta skaityti netikslius teiginius… kad varlės turi išauginti daug kiaušinių, kad užtikrintų rūšies išlikimą, nes buožgalviai patiria itin didelį plėšrumą, arba kad vilkai sukūrė ritualizuotus vaizdus, ​​kad nustatytų dominavimo hierarchijas, nes fizinės kovos būtų per daug nepalankus rūšiai. Šie naivūs teiginiai išduoda plačiai paplitusį ir nuolatinį klaidingą supratimą apie lygį, kuriuo dažniausiai veikia natūrali atranka.

Jų esmė ta, kad tokie teiginiai orientuoti į netinkamą atrankos (grupės) lygį ir kad stipresnė atranka gali įvykti individualiu lygiu; jų bendras argumentas yra tas, kad reikia atsižvelgti į abu lygius.

Negaliu to pateikti kaip „bendruomenės apibrėžimo“, tačiau tai gali būti reprezentatyvus pavyzdys.


9.2: Darvinas, Wallace'as ir natūralios atrankos evoliucijos teorija

  • Prisidėjo Suzanne Wakim ir amp Mandeep Grewal
  • Butte koledžo profesoriai (ląstelių molekulinė biologija ir augalų mokslas).

Didysis kanjonas, parodytas paveikslėlyje (PageIndex<1>), yra Amerikos piktograma ir vienas iš gamtos pasaulio stebuklų. Tai taip pat praeities įrašas. Pažvelkite į uolienų sluoksnius paveikslėlyje. Jei eitumėte taku į kanjono apačią, kiekvienu žingsniu žemyn, žengtumėte žingsnį atgal. Taip yra todėl, kad žemesni uolienų sluoksniai atspindi tolimesnę praeitį. Uolienų sluoksniai ir juose esančios fosilijos rodo regiono ir jo organizmų priešistorę ​​per 2 milijardus metų. Nors Charlesas Darwinas niekada nesilankė Didžiajame kanjone, jis matė uolienų sluoksnius ir fosilijas kitose pasaulio vietose. Jie buvo vienas įkvėpimo jo evoliucijos teorijai. Darvino ir RSKOS teorija sukrėtė mokslo pasaulį. Šioje koncepcijoje sužinosite, kodėl.

Paveikslas ( PageIndex <1> ): Didysis kanjonas


Įvadas

Klimato kaita veikia įvairius biologinės įvairovės aspektus visoje planetoje (pvz., [1, 2]). Visų pirma, plačiai pranešama apie fenotipinio pasiskirstymo populiacijose pokyčius dėl įvairių morfologinių, fenologinių ar gyvenimo istorijos bruožų [2–4]. Keista, tačiau vis dar mažai žinoma apie santykinį šių pokyčių mechanizmų indėlį [5]. Populiacijoje fenotipiniai pasiskirstymai gali keistis dėl gyventojų struktūros pasikeitimo (pvz., Amžiaus struktūros ar lyties santykio), dėl fenotipinio plastiškumo (individų viduje ar tarp jų) ir dėl genetinių pokyčių [6–8]. Tikslus mechanizmų, skatinančių fenotipinius pokyčius, mišinys lems gyventojų, susiduriančių su ilgalaikiais aplinkos sąlygų pokyčiais, ateitį [9] dėl kelių priežasčių. Pirma, besikeičiančios gyventojų struktūros pasekmės yra įvairios ir gali būti savitos (pvz., [8, 10]). Antra, fenotipinis plastiškumas gali būti veiksmingas būdas susidoroti su besikeičiančia aplinka, tačiau jo poveikis gali būti trumpalaikis ir netgi netinkamas [11–13]. Trečia, genetinė evoliucija, kurią skatina natūrali atranka, gali pagerinti populiacijos augimo tempą, o tai gali prisidėti prie ilgalaikio populiacijos išlikimo [12].

Laukinėse populiacijose atitinkamas plastiškumo ir evoliucijos indėlis lieka nežinomas dėl daugumos dokumentuotų fenotipinių pokyčių [14, 15] (atkreipkite dėmesį, kad evoliucija reiškia genetinius pokyčius, čia ir likusioje rankraščio dalyje). Iki šiol dauguma įrodymų apie evoliucinį atsaką į klimato kaitą gaunami iš augalų [16]. Priešingai, nepaisant daugybės fenotipinių pokyčių, akivaizdžiai susijusių su klimatu, pavyzdžių, buvo stebėtinai mažai pavyzdžių, vienareikšmiškai įrodančių, kad stuburinių gyvūnų populiacija keičiasi reaguojant į klimato kaitą (žr. Diskusijas [17–20]). Šis įrodymų trūkumas iš dalies gali būti susijęs su tuo, kad klausimui nebuvo suteiktas prioritetas [14, 15]. Tačiau tai tikriausiai taip pat atspindi esminius iššūkius, būdingus adaptacinės evoliucijos bandymams, susijusius su reikalavimais atitinkamiems duomenims ir statistiniams metodams. Laukinėse populiacijose, kuriose eksperimentinės manipuliacijos neįmanomos, patikimiausia fenotipinių pokyčių genetinio pagrindo tyrimo priemonė yra naudoti ilgalaikius kilmės duomenis, kad būtų galima patikrinti „veislinių verčių“ pokyčius-apskaičiuotą individų genetinį nuopelną. iš savo giminaičių fenotipų [21]. Tai reikia daryti atsargiai, nes prognozuojamų veisimosi verčių tendencijos gali būti supainiotos su aplinkos tendencijomis, nebent jos būtų tinkamai kontroliuojamos [22], o evoliucijos greičio įverčių tikslumas gali būti padidintas, jei veisimosi vertės įverčių koreliacinė struktūra nėra tinkama. tvarkoma [23]. Mūsų žiniomis, iš laukinių stuburinių populiacijų tyrimų, kuriuose tinkamai atsižvelgiama į veisimosi vertės prognozių neapibrėžtumą, tik 3 buvo aptikti genetinių pokyčių, kuriais grindžiamas fenotipinis pokytis, atsižvelgiant į atrankos spaudimą, keičiantis klimatui: plunksnų spalva antkakliuose muselgraužiuose [20], ir kūno dydis Sibiro Jays [24] ir sniego pelėnai [25]. Tačiau tik atlikus daugiau empirinių tyrimų, kuriuose aiškiai tikrinama evoliucija, bus galima pasakyti, ar dabartinis įrodymų trūkumas taip pat atspindi lėtą natūralių populiacijų prisitaikymo prie aplinkos pokyčių tempą [26].

Klimato kaita gali turėti įtakos daugeliui organizmo biologijos aspektų, tačiau fenologija (t. Y. Sezoninis gyvenimo istorijos įvykių laikas) atrodo ypač paveikta [3, 27–29]. Dramatiški fenologijų pokyčiai, reaguojant į ankstesnį pavasario pradžią, yra ypač gerai dokumentuoti vidutinio ir aukšto platumos praeivėse, kur daugelio populiacijų ir rūšių veisimosi laikas įvyksta anksčiau [18, 30]. Ypač paukščių sistemų tyrimas parodė, kad norint nustatyti individualų tinkamumą, labai svarbu tiksliai pritaikyti fenologiją prie klimato. Tarp vidutinės veisimosi datos ir tinkamiausio optimalumo, kuris keičiasi su klimatu, sumažinimas gali pakeisti atrankinį spaudimą ir taip potencialiai sumažinti populiacijos augimo tempą [31, 32], nors nustatyti ryšį tarp individualaus ir populiacijos lygio procesų yra sudėtinga [33, 34]. Klimato kaitos poveikis žinduolių fenologijai yra mažiau gerai dokumentuotas ir ne toks aiškus nei paukščių [29] ir gali būti sudėtingesnis, nes dėl žinduolių ilgo nėštumo laikotarpio jų veisimosi fenologija gali būti jautri klimatui ilgesnį laiką [17]. Be to, nepaisant išsamių įrodymų apie fenotipinius fenologijos pokyčius, keli tyrimai, kuriuose buvo tiriamas laukinių populiacijų fenologijos pokyčių genetinis pagrindas, nerado genetinių pokyčių įrodymų [35–38]. Viena iš galimų išimčių yra žieminių kandžių kiaušinių išsiritimo datos pasikeitimas [39], dėl kurio dažnas sodo eksperimentas parodė genetinių pokyčių indėlį.

Tauriųjų elnių populiacijoje (Cervus elaphus, Linnaeus 1758) Rumo saloje, Šiaurės vakarų Škotijoje, gimdymo data nuo 1980 m. pailgėjo 4,2 dienos per dešimtmetį, o tai buvo pokytis, susijęs su temperatūra ir kitomis oro sąlygomis metais prieš gimdymą, ypač tuo metu. koncepcijos [40, 41]. Ankstesni šios populiacijos tyrimai parodė, kad fenotipinis plastiškumas, reaguojant į temperatūrą ir populiacijos struktūrą, paaiškina didelę dalį (23%) gimdymo datos pažangos [41] ir taip pat, kad individo plastiškumas yra pakankamas, kad būtų galima paaiškinti santykį tarp gyventojų. tarp temperatūros ir gimdymo datos [42]. Tačiau dokumentuotas plastiškumas nepaaiškina daugumos pastebėtų fenotipinių pokyčių laikui bėgant, paliekant vietos procesams, kurie dar nebuvo ištirti. Tikėtina, kad evoliucija vaidina svarbų vaidmenį, nes pastebėtas fenotipinis pokytis kokybiškai atitinka genetinį atsaką į atranką: gimdymo data yra paveldima šioje populiacijoje [43], taip pat atrenkama ankstesnėms datoms [44].

Šiame tyrime mes naudojame kiekybinius genetinius gyvūnų modelius [21, 45], kad įvertintume evoliucijos greitį gimdymo metu ir plastinių bei demografinių procesų indėlį į stebimą fenologijos pokytį Rum tauriųjų elnių tiriamojoje populiacijoje. Pradedame svarstydami atsaką į atranką, kurio galima tikėtis iš pastebėtos atrankos stiprumo ir (siauros prasmės) gimdymo datos paveldimumo, remiantis paprasta „veisėjo lygties“ prognoze [46]. Viena ryškiausių išvadų, padarytų neseniai taikant kiekybinę genetinę teoriją evoliucinėje ekologijoje, buvo vienareikšmių „veisėjo lygties“ prognozių nesugebėjimas užfiksuoti bruožų dinamikos laukinėse populiacijose [47, 48]. Tai gali būti dėl kelių priežasčių, iš kurių svarbiausia yra nereali prielaida, kad tik židinio bruožas yra svarbus. Todėl mes taip pat atsižvelgiame į daugiamatę veisėjo lygtį [49] ir klausiame, kaip palikuonių dydžio atranka ir genetinė gimimo datos ir dydžio koreliacija pakeičia numatomą evoliucinį atsaką. Tačiau yra ir antra, mažiau ištirta teorijos žlugimo priežastis: prognozuojami genetiniai atsakai į atranką dažnai lyginami su pastebėtais fenotipinių pokyčių, o ne genetinių pokyčių tempais. Fenotipinius pokyčius paprastai veikia ne tik genetiniai pokyčiai, bet ir daugybė negenetinių procesų, todėl jie gali blogai atspindėti pagrindinius genetinius pokyčius. Kaip pagrindinė šio darbo analizė, mes naudojame veisimo vertybių tendencijas ir antrinę natūralios atrankos teoremą (STS), kad įvertintume evoliucijos greitį gimdymo metu. Tada mes išbandome, ar apskaičiuotas evoliucijos greitis yra suderinamas su atsaku į atranką, numatytą vienmatės ar daugiamatės „selekcininko lygties“, ar genetiniu dreifu. Mes taip pat atsižvelgiame į negenetinių procesų, prisidedančių prie fenotipinių pokyčių, poveikį ir kiekybiškai įvertiname fenotipinio plastiškumo vaidmenį reaguojant į atšilimo temperatūrą ir gyventojų struktūros pokyčius.


Grupės pasirinkimas

Mūsų redaktoriai peržiūrės, ką pateikėte, ir nuspręs, ar peržiūrėti straipsnį.

Grupės pasirinkimas, biologijoje - natūralios atrankos rūšis, kuri bendrai veikia visus tam tikros grupės narius. Grupės atranka taip pat gali būti apibrėžiama kaip atranka, kurios bruožai vystosi atsižvelgiant į grupių tinkamumą (išgyvenimą ir reprodukcijos sėkmę), arba, matematiškai, kaip atranka, kai bendras grupės tinkamumas yra didesnis arba mažesnis už atskirų narių tinkamumo verčių vidurkį. Paprastai atrenkama grupė yra mažas darnus socialinis vienetas, o narių sąveika yra altruistinio pobūdžio. Atrodo, kad elgsenos, turinčios įtakos grupės atrankai, pavyzdžiai yra kooperatyvinė medžioklė, pvz., liūtų ir kitų socialinių mėsėdžių jauniklių, pavyzdžiui, dramblių, auginimas ir įspėjimo apie plėšrūnus sistemas, tokias kaip prerijų šunys ir žemės voverės.

Grupės atrankos tyrimas atliko svarbų vaidmenį informuojant kitas atrankos teorijas ir nušvietė gyvūnų, įskaitant žmones, pastebėto altruistinio elgesio reikšmę. Tačiau jis buvo prieštaringas nuo tada, kai jį XIX amžiuje įvedė britų gamtininkas Charlesas Darwinas. Dažnai nesavanaudiškas elgesys kelia pavojų veikiančių asmenų tinkamumui ir galbūt sumažina jų galimybes palikti palikuonis. Darvinas suprato, kad tai iškėlė jo natūralios atrankos teorijos problemą, kuriai palikuonių gimimas ir išlikimas buvo esminis evoliucinės sėkmės veiksnys.

XX amžiaus pradžioje kiti tyrinėjo Darvino grupės elgesio pastebėjimus tyrimuose, kuriuose daugiausia dėmesio buvo skiriama tam tikrų fizinių bruožų ir elgesio raidai, kuri, atrodo, naudinga socialinėms grupėms. Tačiau to amžiaus viduryje, atsiradus neodarvinizmui, kai Darvino natūralios atrankos teorija buvo susintetinta su genetika (šiuolaikinė evoliucinė sintezė), idėja, kad atranka veikė grupes, iš esmės buvo atmesta. Daugelis evoliucijos biologų sutiko, kad adaptacija per atranką individo ir geno lygmeniu buvo svarbesnė nei atranka grupės lygmeniu.


Evoliucijos ir natūralios atrankos pamokos planas

Mokymo tikslai: Šios pamokos tikslas – kad mokiniai suprastų, kad evoliucija yra ilgas procesas ir atsiranda dėl to, kad rūšis turi prisitaikyti, kad galėtų išgyventi aplinkoje, kurioje ji gyvena. Užsiėmimas taip pat supažindina mokinius su Charleso Darwino darbais savo kelionėje. į Galapagų salas, 1831–1836 m. Vairavimo klausimas, vedantis į šį pamokos planą, yra toks: Kodėl augalų ir gyvūnų išvaizda keičiasi ilgą laiką?

Įvertinimo lygis: 7, 8 klasė

Trukmė: 75-150 minučių

Mokomoji medžiaga:
1. Darvino pelekų paveikslas (žr. A priedą)
2. Darbalapis iš „Eureka B“ darbalapio enciklopedija 10

QEP POL antrajam ciklui, susijusiam su evoliucijos koncepcija:
1. Apibūdina gyvų organizmų raidos etapus
2. Paaiškina natūralios atrankos procesą

Vaikų išankstinės nuostatos susiję su evoliucijos koncepcija: Prisitaikymas atsiranda reaguojant į aplinkosaugos iššūkį ir tai, kad šis aplinkos spaudimas skatina evoliuciją.

Vertinimo elementai, skirti ištirti arba atskleisti mokinių išankstines nuostatas apie evoliuciją:

1 klausimas. Šiuolaikinės žirafos turi ilgus kaklus, nes:
A. Jie ištempia juos, kad pasiektų medžius maisto.
B. Jų protėviai ilgainiui prisitaikė turėti ilgus kaklus.
C. Žirafos ilgiausiais kaklais yra stipriausios ir tobuliausios.
D. Jų kaklo ilgis padidina kūno temperatūrą.
E. Jų kaklo ilgis padidina jų greitį.

(Gauti iš MOSART, gyvybės mokslų tyrimo testas, elemento forma Nr. 921, Q21)

2 klausimas. Evoliucijos eigoje dažnai būna taip, kad gyvūno kūne prarandama struktūra, pavyzdžiui, funkcinė akis. Tai yra, nes .
A. Jis nebenaudojamas aktyviai.
B. Kaupiasi mutacijos, kurios sutrikdo jo funkciją.
C, Tai trukdo kitiems bruožams ir funkcijoms.
D. Jo išlaikymo išlaidos nėra pateisinamos jos teikiama nauda

(Pritaikytas pagal biologinių koncepcijų priemonę, 12 klausimas)

3 klausimas. Kaip katastrofiškas pasaulinis įvykis gali paveikti evoliucijos eigą?
A. Nepageidaujamos genų versijos pašalinamos.
B. Sukuriami nauji genai.
C. Tik kai kurios rūšys gali išgyventi įvykį.
D. Yra trumpalaikių padarinių, kurie laikui bėgant išnyksta.

(Pritaikyta pagal biologinių koncepcijų priemonę, 4 ketvirtis)

Veikla - evoliucija ir natūrali atranka

Per šią tyrimais pagrįstą veiklą, pavadintą Evoliucija ir natūrali atranka, studentai supras, kad rūšys prisitaiko/vystosi, kad galėtų išgyventi savo konkrečiose buveinėse. Tolesniuose skyriuose aprašėme veiklos procedūrą ir pateikėme aktualių diskusijų klausimų mokytojams, naudojantiems šį pamokos planą.

1 veiksmas: mokinių mąstymo / intuityvių modelių skatinimas:
Pradėjo diskusiją pasakydamas klasei, kad visos šunų veislės yra kilusios iš vilkų, ir paklausė klasės „Jei turėtum krūvą vilkų ir norėtum Čihuahua, kaip ją sukurtum?Grupėse mokiniai aptarė klausimą. Mokytojas pereina iš grupės į grupę, gaudamas atsakymus iš atsitiktinai atrinktų mokinių. Galimi studentų atsakymai yra šie:

  • Chihuahuas galima išauginti iš vilkų, daugelį kartų selektyviai veisiant mažus vilkus trumpais veidais ir trapiais įdegio plaukais.
  • Augindami vilkus šiltoje aplinkoje, kad jiems nereikėtų sunkaus kailio ir aprūpintumėte juos daugybe maisto, kad vilkai taptų mažiau agresyvūs ir išsivystytų mažesni dantys. (Atskleidžiant klaidingą supratimą, kad aplinka sukelia individus, o savybės išsivysto nuo naudojimo ar nenaudojimo).

Pristatykite pagrindinę veiklą, kalbėdami apie Darvino kelionę į Galapagų salas 1831–1836 m. Kai Darvinas atvyko į Galapagus, jis rado kikilius su mažo dydžio snapais, maitinančiais daugiausia vabzdžius, gyvenančius Santa Marijos salos kikiliuose, su dideliais snapais, kurie daugiausia maitinosi kietomis sėklomis Pintos saloje, ir kikiliais su vidutinio dydžio snapais, kurie daugiausia maitinosi vaisiai San Cristobal saloje.
Tada paprašykite mokinių pažvelgti į kikilių nuotraukas ir paklausti: (1) Koks kikilis kokį maistą valgo? ir (2) Kaip manote, kodėl snapo dydžiai ir formos yra būdingi vienai salai?. Žiūrėdami į nuotraukas ir užmezgę ryšį tarp maisto šaltinio, prisitaikymo (snapo dydžio), mokiniai supranta, kad laikui bėgant rūšys prisitaiko išgyventi.

2 veiksmas: duomenų rinkimas ir supratimas:
Mokytojas klausia mokinių: Kas nutiktų, jei įvyktų ugnikalnio išsiveržimas ir kietos sėklos taptų vieninteliu maistu Izabelės saloje (kikiliai su didelio dydžio snapu yra vieninteliai, kurie gali išgyventi)?.
Tada mokytojas pasakoja mokiniams, kad keletas kikilių persikėlė į kaimynines salas ieškodami naujo maisto. Mokiniai Mokytojas taip pat gali paklausti mokinių, kokio tipo kikiliai išgyvens kiekvienoje saloje (dauguma kikilių Pintos saloje turės didelį snapą, dauguma San Kristobalio salos kikilių – vidutinio dydžio snapą, o dauguma kikilių kikilių Santa Marijos saloje turės mažo dydžio snapą).

Pastaba: Mokytojai gali sukurti lentelę ant lentos ir suskaičiuoti mokinių atsakymus.

Mokytojas prašo mokinių palyginti kikilių pasiskirstymą Pintos, San Cristobal ir Santa Maria salose po ugnikalnio išsiveržimo su tuo, ką rado Darvinas (kikilių populiacijos lygiai tokios pačios). Šis klausimas verčia mokinius grįžti prie koncepcijos, kad jei organizmo buveinėje yra didžiulių sutrikimų, tai išgyvenusios rūšys tai daro, nes turi prisitaikymą, kuris pagerina išgyvenimą. Iš San Kristobalio salą perkėlusių kikilių išliks tik tie, kurių snapas yra vidutinio dydžio, nes jų snapas geriausiai prisitaikęs prie saloje turimo maisto – vaisių. Iš į Santa Marijos salą persikėlusių kikilių išliks tik tie, kurių snapas mažas, nes jų snapas tinka ėsti vabzdžius – saloje vyraujantį maistą. Į Pintos salą persikėlę kikiliai klestėtų, jei turėtų didelių dydžių snapus, kurie geriausiai tinka ėsti Pintos saloje randamas kietas sėklas.

3 veiksmas: įrodymais pagrįstų paaiškinimų kūrimas:
Mokytojas prašo mokinių nuspėti skirtingų rūšių kikilių ryšius. Studentai gali pasiūlyti:

  • Skirtingi kikiliai visada buvo skirtingi (neteisingi).
  • Kikiliai dabar yra kitos rūšys, tačiau jų protėviai buvo bendri. Jei mokiniai pasiūlys šį paaiškinimą, paklauskite, kas galėjo nutikti dėl to, kad viena rūšis pasikeitė į daugybę skirtingų rūšių? Jie skiriasi vienas nuo kito dėl įvykio, kuris atskyrė gyventojus - izoliacijos rezultatas gyvenant skirtingose ​​salose su skirtingais maisto ištekliais.

Po šios diskusijos paklauskite mokinių, kas galėjo sukelti snapo dydžio pokyčius (vulkano išsiveržimas, pakeitęs maisto prieinamumą Izabelės saloje, sukėlė šį evoliucinių pokyčių pavyzdį). Diskusijoje galima sutelkti dėmesį į šiuos dalykus:

Ø Spaudžia paaiškinimus: Pavyzdžiui: Kaip manote, kodėl pasikeitė snapo dydis? Ar galite pasidalinti su manimi daugiau apie tai, ką galvojate?

Ø Mokinių orientavimasis į vienas kito mąstymą. Tai galėtų padėti mokytojams rasti panašumų ir skirtumų tarp mokinių atsakymų. Pavyzdžiui: Ar sutinkate ar nesutinkate su tuo, ką studentai A sakė? Ir kodėl?

Pastaba: Mokytojai gali užrašyti mokinių atsakymus lentoje. Toms pačioms idėjoms mokytojai gali naudoti skirtingų spalvų kreidas ir žymeklius. Jei pateikiamos panašios idėjos, mokytojai gali naudoti tas pačias spalvas.

4 žingsnis: pratęsimas ir diskusija apie atsparumą antibiotikams:
Labai rimtas evoliucijos taikymas vyksta antibiotikams atsparioms bakterijoms. Šios pratęsimo veiklos tikslas - padidinti mokinių supratimą apie vis rimtesnę sveikatos problemą, su kuria mūsų visuomenė susiduria dabar ir ateityje, o tai yra evoliucija. Šios diskusijos pagrindinis klausimas: Ką natūrali atranka numato apie atsparumo antibiotikams raidą E. coli?
Studentai bus pakviesti diskutuoti šiuo vairavimo klausimu grupėse. Jie taip pat bus pakviesti užrašyti savo atsakymus lentoje. Konkrečiai klausimai grupėms yra tokie:

  • Kiek iš jūsų per pastaruosius metus vartojo antibiotikus?
  • Antibiotikai atsirado nuo 1933 m. Kaip žmonės kovojo su infekcijomis iki antibiotikų atradimo?
  • Ar manote, kad sergantiems žmonėms visada reikia antibiotikų? Ar skauda ausį? Ar turite mononukleozę?
  • Kai kai kurios mononukleozės gydymas yra bakterinis, antibiotikai būtų naudingi. Kitais atvejais jis yra virusinis, todėl antibiotikai neveikia. Tačiau visada antibiotikai skiriami tik tuo atveju. Kaip manote, kokia čia problema?
  • Ar antibiotikai išgydytų peršalimą (Atsakymas yra toks, nes peršalimą sukelia virusas. Tačiau žmonės vis tiek nori antibiotikų)? Kaip manote, kokia čia problema?
  • Kodėl kai kurios bakterijos tampa atsparios antibiotikams? (Jei nedidelis skaičius bakterijų išgyvena esant antibiotikams, jos dauginasi ir perduoda šią naudingą savybę savo palikuonims.)
  • Vidutinis bakterijų generavimo laikas yra 20-30 minučių. Kaip tai sukeltų bakterijų atsparumą antibiotikams?

Pastaba: Atsparumas antibiotikams E. coli. E. coli yra lazdelės formos bakterijos, gyvenančios žmogaus virškinamajame trakte. Dauguma padermių yra nekenksmingos, tačiau kai kurios sukelia infekcijas, kurias gydytojai gali gydyti penicilinu ar kitais antibiotikais. Kai kurie E. coli turi fermentą, galintį suskaidyti peniciliną ir kitus antibiotikus. Kai kurie E. coli yra atsparūs antibiotikams.
Pastaba: Nemokamos daugialypės terpės programinės įrangos, nagrinėjančios evoliuciją ir natūralią atranką, naudojimas: http://learn.genetics.utah.edu/content/selection/recipe/http://learn.gen.

5 žingsnis: įvertinimas:
Šios pamokos tikslas yra sudominti mokinius, suteikiant jiems pasirinktą tyrimo temą, skirtą evoliucijai ir prisitaikymui. Siekdami įvertinti mokinių mokymosi rezultatus, dėstytojai gali pakviesti mokinius rašyti pranešimą apie natūralią atranką, naudojant bet kurį dominantį organizmą. Studentai turėtų paaiškinti, kaip veikia natūrali atranka, kad parodytų savo supratimą apie evoliuciją ir natūralią atranką. Galimi pavyzdžiai:


Nuo dažnio priklausantis pasirinkimas

2 pav. Geltonagerklis driežas su šoninėmis dėmėmis yra mažesnis nei mėlynakrūmio arba oranžinio gerklės patinai ir atrodo šiek tiek panašus į šios rūšies pateles, todėl gali sėlinti. (kreditas: „tinyfroglet“/„Flickr“)

Kitas atrankos tipas, vadinamas nuo dažnio priklausančiu atranka, teikia pirmenybę įprastiems (nuo teigiamo dažnio priklausančiam pasirinkimui) arba retiems (nuo neigiamo dažnio priklausančiam pasirinkimui) fenotipams. Įdomus tokio tipo atrankos pavyzdys matomas unikalioje Ramiojo vandenyno šiaurės vakarų driežų grupėje. Paprastieji driežai, patekę į šoną, būna trijų gerklės spalvų: oranžinės, mėlynos ir geltonos. Kiekviena iš šių formų turi skirtingą reprodukcijos strategiją: oranžiniai patinai yra stipriausi ir gali kovoti su kitais patinais dėl patekimo į savo pateles, mėlyni patinai yra vidutinio dydžio ir sudaro tvirtus porinius ryšius su savo draugais, o geltonieji patinai (2 pav.) yra mažiausi. ir atrodo šiek tiek panašios į pateles, o tai leidžia joms paslėpti kopuliacijas. Kaip ir akmenų-popieriaus žirklių žaidimas, konkurencinėje kovoje dėl moterų oranžinė spalva yra mėlyna, mėlyna-geltona, o geltona-oranžinė. Tai reiškia, kad dideli, stiprūs oranžiniai patinai gali susidoroti su mėlynaisiais patinais, kad poruotųsi su mėlynųjų poromis susirišusiomis patelėmis, mėlynieji patinai sėkmingai apsaugo savo draugus nuo geltonų sportbačių patinų, o geltonieji patinai gali nusėsti nuo galimų porų. didelių, daugialypių oranžinių patinų.

Pagal šį scenarijų oranžiniai patinai bus palankūs natūraliai atrankai, kai populiacijoje dominuoja mėlyni patinai, mėlyni patinai klestės, kai populiacija daugiausia yra geltonos spalvos, o geltoni patinai bus atrinkti, kai oranžiniai patinai yra daugiausiai gyventojų. Dėl to šoninių dėmių driežų populiacijos keičiasi šių fenotipų pasiskirstymu – vienoje kartoje gali vyrauti oranžinė spalva, o tada geltoni patinai pradės daugėti. Kai geltoni patinai sudaro didžiąją populiacijos dalį, bus atrenkami mėlyni patinai. Galiausiai, kai mėlyni patinai taps dažni, oranžiniai patinai vėl bus palankūs.

Neigiama nuo dažnio priklausanti atranka padeda padidinti populiacijos genetinę dispersiją, pasirenkant retus fenotipus, o teigiama nuo dažnio priklausanti atranka paprastai sumažina genetinę dispersiją, pasirinkdama bendrus fenotipus.


5 natūralios evoliucijos atrankos Žemėje pavyzdžiai | Biologija

Kai kurie natūralios evoliucijos žemėje atrankos pavyzdžiai yra šie:

A. Genetinis adaptacijos pagrindas pramoniniame melanizme (7.41 pav.):

Devyniolikto amžiaus pradžioje (1830 m.) Anglijoje nebuvo didelio pramonės augimo (pvz., Birmingeme), o daugiausia buvo baltasparniai pipirai Bistort betularia, kurie buvo gerai pritaikyti apsiginti nuo plėšriųjų paukščių.

Dieną jis ilsėjosi ant šviesios spalvos, kerpėmis dengto ąžuolo kamieno. Tačiau 1920 m. augant pramonei, iš pramonės kaminų išsiskiriančios dūmų dalelės pražudė kerpes ir patamsino medžių kamienus.

Taigi baltasparniai Biston betularia tapo ryškesni plėšrūnams. Tada kai kuriuose kandžių populiacijos nariuose atsirado dominuojanti genų mutacija. Dėl šios genų mutacijos atsirado tamsiai sparnuota melaninė kandis, kuri turėjo didesnes galimybes išgyventi nei pilkos spalvos kandis.

Pirmoji melancholinė pipirinių kandžių forma buvo pastebėta 1845 m. Šios tamsios spalvos kandys, diferencijuodamos dauginimosi būdą, sukūrė tamsios spalvos melaninę rūšį - Biston carbonaria, kuri iki 1895 m. Sudarė 99% kandžių.

Šviesių kandžių pakeitimas tamsios spalvos melaninėmis rūšimis dėl pramoninių dūmų buvo vadinamas pramoniniu melanizmu. Taigi natūrali atranka palankiai įvertino melaninių kandžių sėkmingą dauginimąsi diferencijuotai dauginantis, kad jos būtų pritaikytos pramoninėse Anglijos srityse.

Tai rodo, kad evoliuciniai pokyčiai visada turi genetinį pagrindą, o ši genetinė variacija, kuriai palanki natūrali atranka, leidžia organizmams prisitaikyti prie tam tikros aplinkos, o tai padidina jų išlikimo galimybes.

Iš pradžių jį studijavo R.A. Fischeris ir E.B. „Ford“. 1950 -aisiais pramoninį melanizmą eksperimentiniu būdu išbandė britų ekologas Bernardas Kettelwellas. Jis užaugino vienodą skaičių tamsių ir šviesių pipirinių kandžių. Jis išleido vieną šių kandžių rinkinį užterštoje zonoje (Birmingemo miškas), o kitą - užterštoje vietoje (Dorsete).

Po kelerių metų jis galėjo iš užterštos vietos susigrąžinti 19 proc. Šviesių kandžių ir 40 proc. Tamsių kandžių, o iš neužterštos vietos - tik 12,5 proc. Šviesių kandžių ir 6 proc. Šis rezultatas parodo skirtingą B. betularia išgyvenimo modelius užterštose ir neužterštose srityse.

(i) Suodingos sritys puikiai apsaugo melanines formas dėl padidėjusio dominuojančio geno dažnio pramoninėje srityje.

(ii) Neužterštose vietovėse ir kaimo vietovėse, kur industrializacija nevyko, už šviesias kandis atsakingo geno dažnis turi daugiau selektyvaus pranašumo.

(iii) Mišrioje populiacijoje geriau prisitaikę individai išgyvena ir daugėja, tačiau nė vienas variantas nėra visiškai sunaikintas, pvz., pramoninė tarša visiškai nepašalino šviesių kandžių geno.

Taip pat buvo pranešta daugelyje kitų Europos šalių. Pramoninis melanizmas buvo pastebėtas apie 70 kandžių rūšių Anglijoje ir apie 100 rūšių JAV. Tačiau nuo 1956 m., Kai buvo priimti įstatymai dėl švaraus oro, anglis keičia nafta ir elektra.

Tai sumažino suodžių nuosėdas ant medžių kamienų. Taigi, sumažėjus taršai, vėl padaugėjo šviesios spalvos kandžių. Tai vadinama atvirkštine evoliucija.

B. DDT atsparūs uodai:

Yra žinoma, kad uodai yra Plasmodium ir Wuchereria sukeltų ligų, tokių kaip maliarija ir dramblys, platintojai. Anksčiau uodų populiacija turėjo daugiau DDT jautrių, bet mažiau DDT atsparių uodų. Kai DDT nebuvo naudojamas, atsparus DDT ir toliau dominavo DDT jautrūs uodai.

Tačiau kai buvo pradėtas naudoti DDT kaip insekticidas (pradėtas 1940 m.), DDT atsparūs uodai turėjo konkurencinį pranašumą prieš savo kolegas. Jų DDT atsparus turtas pasklido vis daugiau gyventojų, todėl dabar uodų populiacijoje dominuoja DDT atsparūs.

Tai taip pat yra krypties pasirinkimo pavyzdys. Taigi pagal natūralios atrankos principą cheminiai insekticidai išliktų naudingi tik ribotą laiką.

C. Pjautuvinė anemija:

Pjautuvo pavidalo ląstelių anemija pasižymi:

a) Apie 1–2% visų eritrocitų tampa pjautuvo formos.

b) Ankstyvas eritrocitų plyšimas, sukeliantis sunkią anemiją.

c) Normalus hemoglobinas Hb-A pakeičiamas defektiniu hemoglobinu Hb-S, kuriame β grandinės glutamo rūgštis pakeičiama aminorūgštimi valinu dėl vienos bazės pakeitimo gene.

d) O.2-Hb-S nešimo galia yra mažesnė nei Hb-A.

e) nukentėjusio asmens mirtis iki brendimo amžiaus.

(ii) Priežastis. Tai sukelia recesyvinė autosominė geno mutacija homozigotinėje būsenoje (Hb S Hb S). Heterozigotai (Hb A Hb S ) taip pat turi keletą pjautuvo formos ląstelių.

Žmonės, sergantys pjautuvine anemija, dažniausiai aptinkami tose atogrąžų Afrikos vietose, kur maliarija yra labai paplitusi. Buvo pranešta, kad pjautuvo formos heterozigotos ląstelės naikina maliarijos parazitą. Taigi heterozigotai gali atsispirti maliarijos infekcijai daug geriau nei homozigotiniai normaliam hemoglobinui.

Kenksmingų recesyvinių genų praradimas dėl homozigotų mirties yra subalansuotas sėkmingu heterozigotų dauginimu. Taigi natūrali atranka išsaugojo jį kartu su normaliu hemoglobinu maliarijos paveiktose vietovėse. Tai balansavimo ar stabilizavimo atrankos pavyzdys.

E. Mikrobų atsparumas antibiotikams

(7.44 pav.). Joshua Lederberg ir Esther Lederberg parodė genetinį bakterijų prisitaikymo pagrindą, kultivuodami bakterijų ląsteles savo apsodinimo eksperimentu.

Lederbergo eksperimente buvo atlikti šie veiksmai:

1. Jie pasėjo bakterijas ant agaro plokštelės ir gavo plokštelę su keliomis bakterijų kolonijomis. Ši plokštė buvo vadinama “master plate ”.

2. Iš šios pagrindinės plokštės jie suformavo keletą kopijų. Tam jie paėmė sterilizuotą aksominį diską, sumontuotą ant medinio bloko, kuris buvo švelniai prispaustas prie pagrindinės plokštės. Kai kurios bakterijų ląstelės iš kiekvienos kolonijos prilipo prie aksominio audinio.

3. Dabar, paspaudę šį aksomą ant naujų agaro lėkščių, jie gavo tikslias pagrindinės plokštelės kopijas. Taip yra todėl, kad bakterijų ląstelės buvo perkeltos iš vienos plokštelės į kitą aksomu.

4. Tada jie bandė padaryti kopijas ant agaro plokštelių, kuriose buvo antibiotikas penicilinas. Keletas kolonijų galėjo augti agaro plokštelėje ir buvo teigiama, kad jos atsparios penicilinui, o kitos kolonijos neaugo penicilino antibiotikų terpėje ir buvo laikomos pencilinui jautriomis kolonijomis.

Taigi kai kuriose bakterijų ląstelėse buvo iš anksto prisitaikyta auginti terpę, kurioje yra antibiotikas penicilinas. Šis išankstinis prisitaikymas tam tikrose bakterijose išsivystė atsitiktinai genų mutacijos būdu, o ne reaguojant į peniciliną. Tai pasireiškė tik tada, kai tokios bakterijos buvo veikiamos penicilinu. Nauja aplinka nesukelia mutacijų, ji tik atrenka anksčiau įvykusias išankstines adaptacines mutacijas.

Lederbergo eksperimentas padėjo neodarvinizmą ir įrodė, kad atsparumo penicilinui adaptacija bakterijų ląstelėse atsirado dėl to, kad iš prigimties buvo atrinktos jau egzistuojančios bakterijų mutantinės formos.

Penicilinui atsparios bakterijų ląstelės neturėjo pranašumo daugintis aplinkoje, kai nebuvo penicilino. Tačiau jie turėjo konkurencinį pranašumą prieš kitus penicilino kontūravimo agaro plokštelėse, todėl jie greitai daugėjo ir formavo kolonijas penicilino turinčioje terpėje.

F. Bakterijų atsparumas vaistams. L. Cavalli ir G.A. Meccacaro (1952) parodė, kad gaubtinės žarnos bakterijos ir Escherichia coli yra 250 kartų atsparesni antibiotikams ir chloramfenikoliui, nei toleruoja normalios bakterijos. Kryžminus eksperimentus patvirtinama, kad atsparumas bakterijoms įgyjamas mutacijos būdu ir yra paveldimas Mendelio principais.

Pernelyg didelis herbicidų, pesticidų, antibiotikų ir kt. Naudojimas leido atrinkti atsparias veisles per trumpesnį laiką. Tai yra antropogeninių veiksmų evoliucijos pavyzdžiai ir įrodo, kad evoliucija nėra nukreiptas procesas, bet yra stochastinis procesas, pagrįstas atsitiktiniais įvykiais gamtoje ir atsitiktinėmis mutacijomis organizmuose.


Evoliucijos, ekologijos ir elgesio principai

1 skyrius. Įvadas [00:00:00]

Profesorius Stephenas Stearnsas: Biologinė evoliucija turi dvi dideles idėjas. Vienas iš jų yra susijęs su to, kaip vyksta procesas, ir tai vadinama mikroevoliucija. Šiuo metu vyksta jo evoliucija. Šiuo metu jūsų kūne vyksta evoliucija. Kiekviename jūsų išmatų grame yra apie 10 13-ųjų bakterijų ir jose yra pakankamai mutacijų, kad padengtų visą bakterijų genomą. Kiekvieną kartą, kai nuleidžiate vandenį į tualetą, tualetuose nuleidžiate visą naują informacijos apie bakterijų genomus rinkinį. Tai vyksta visą laiką.

Dabar kita pagrindinė tema yra makroevoliucija. Šis mikroevoliucijos procesas sukūrė istoriją, o istorija taip pat riboja procesą. Procesas tęsiasi 3,8 milijardo metų. Ji sukūrė istoriją, kurioje buvo unikalių įvykių, ir toje istorijoje įvyko dalykų, kurie dabar riboja tolesnę šiandien vykstančią mikroevoliuciją.

Tai vienas iš sudėtingiausių evoliucijos dalykų. Jis turi daug skirtingų skalių. Mano žmona visada manimi nusivilia. Ji sako: „Na, kada tai atsitiko? Aš sakau: „Oi, ne taip seniai, tik apie 20 milijonų metų“. Ir, žinote, taip nutinka, kai tampi evoliuciniu biologu, labai priartinate ir tolinate gilų laiką. Ir šis mikroevoliucijos procesas bus pirmas dalykas, kurį mes išnagrinėsime. Tai veržlės ir varžtai. Tai, kas iš tikrųjų sukūrė raštus. Tačiau makroevoliucijos modeliai taip pat yra labai svarbūs, nes jie fiksuoja planetos gyvenimo istoriją ir riboja dabartinį procesą.

Taigi kurso evoliucijos dalis iš esmės yra sudaryta iš dviejų įvadinių paskaitų. Tada aš praleisiu šešias paskaitas kalbėdamas apie mikroevoliucinius principus.Taigi tai yra dalykai, į kuriuos visada galite grįžti, jei esate suglumę dėl problemos. Tada bus penkios paskaitos apie tai, kaip organizmai sukurti sėkmingai reprodukcijai. Tai apima tokius šaunius dalykus kaip seksualinė atranka, draugo pasirinkimas ir kiti dalykai. Paprastai sekso atrankos paskaitą galiu surengti beveik Valentino dieną.

Tada mes laikysimės makroevoliucijos principų. Tai susiję tiek su specifikacija, tiek naujų rūšių formavimusi, tiek su tuo, kaip biologai dabar analizuoja gyvybės medį, bandydami suprasti ir daryti išvadą apie gyvybės planetoje istoriją. Tada pažvelgsime į tą istoriją, pažvelgsime į pagrindinius įvykius, o tai apima ir fosilijas, ir organizmų įvairovę, ir kai kuriuos abstrakčius gyvybės organizavimo principus. Taigi visa tai yra dalis to, kaip galime analizuoti gyvenimo planetoje istoriją.

Ir tada, prieš pat pavasario atostogas, integruosime mikro ir makroevoliuciją. Mes tai padarysime dviem skirtingais būdais. Mes tai darysime kartu su evoliucija, kai susilieja mikro ir makro, ir mes taip pat darome tai su evoliucine medicina, kur abu mąstymo būdai yra būtini, norint suprasti ligas ir žmogaus kūno dizainą.

2 skyrius. Evoliucijos studijų istorija [00:03:22]

Taigi iš kur kilo ši evoliucijos idėja? Na, idėjų visada yra. Galite grįžti į Aristotelį ir rasti evoliucinės minties elementų Aristotelyje. Tačiau iš tikrųjų tai XIX amžiaus idėja, ir norėdami pamatyti, kaip ji vystėsi, grįžkime į maždaug 1790 ar 1800 m., taigi, Apšvietos amžiaus pabaigoje.

Tuo metu, jei paklaustumėte gerai išsilavinusio žmogaus, gyvenančio Vakarų kultūroje, kiek senas pasaulis, jis atsakytų: „O tūkstančiai metų“. Ir jei jų paklaustumėte: „Na, iš kur atsirado visos šios planetos rūšys? jie sakytų, kad jie visi sukurti taip, kaip atrodo dabar, ir niekada nepasikeitė. Ir jei jų paklaustumėte: „Ar kada nors buvo išnykusios rūšys? jie sakytų: „Ne, viskas, kas buvo sukurta, vis dar gyva ir yra kur nors planetoje“.

Taigi, kai Aleksandras fon Humboldtas, kuris tikrai buvo „Apšvietos“ padaras, ketina ištirti Pietų Ameriką, jis mano, kad gali susidurti su kai kuriomis iš tų keistų fosilijų, kad prancūzai pasirodė Paryžiaus baseine, virš Tepuis. Venesueloje. Taigi jis tikrai manė, kad yra prarastas pasaulis. Žinoma, vėliau Arthuras Conanas Doyle'as apie tai parašė romaną. Bet tie vaikinai iš tikrųjų pagalvojo: „Ei, aš važiuoju į Venesuelą arba į Kongą, galbūt sutiksiu brontozaurą“. Taip jie tuo metu manė.

Jie manė, kad adaptacijas sukūrė dieviškas įsikišimas. Jie nemanė, kad egzistuoja natūralus procesas, galintis pagaminti viską, kas buvo taip išskirtinai sukurta kaip jūsų akis. Dabar mes žinome, kad jūsų akis iš tikrųjų yra labai prastai suprojektuota, tačiau jiems tai atrodė gana gerai. Ar kas nors žino, kodėl akis yra blogai suprojektuota? Kas tavo akiai negerai?

Studentas: Akla vieta.

Profesorius Stephenas Stearnsas: Jai buvo akla zona ir –?

Studentas: [Negirdimas]

Profesorius Stephenas Stearnsas: Jis turi nervus, o kraujagyslės yra prieš tinklainę. Šviesa turi praeiti per nervus ir kraujagysles, kad patektų į tinklainę. Aštuonkojis turi daug geresnę akį.

Gerai, dabar, kai Darvinas paskelbė savo knygą 1859 m., Žmonės manė, kad pasaulis yra labai, labai senas, kiek metų jie nebuvo tikri. Dabar žinome apie keturis su puse milijardo, bet tuo metu, remiantis kalnų erozijos greičiu ir vandenyno druskingumu, darant prielaidą, kad vandenynas nuolat kaupė druską ir kad jis negavo palaidotas bet kur, ką tai daro, žmonės manė šimtus milijonų metų. Jie dar nebuvo milijardų diapazone, bet manė šimtus milijonų.

Jie žinojo, kad fosilijos tikriausiai yra išnykusios rūšys. Tai buvo Cuvier'o indėlis. Jis tai padarė dėl žinduolių fosilijų Paryžiaus baseine. Geoffrey Saint-Hilaire'as su Cuvier daug diskutavo apie homologiją, ir tai įvyko 1830 m. Beje, tai buvo vienas iš dalykų, kurį daugelis žmonių visoje Europoje labai atidžiai sekė ir#8211tai tai buvo labai, labai svarbi intelektualinė tema tuo metu ir#8211ir tai buvo apie homologiją. Iš esmės tai buvo Geoffrey Saint-Hillaire'o idėja, kad jei mano ranka turi penkis pirštus, tada šikšnosparnio sparnas turi penkis pirštus, o kiaulės pelekas turi penkis pirštus, tai rodo, kad mes visi turime tuos penkis. pirštai nuo bendro protėvio, todėl mes esame susiję, nes turėjome bendrą protėvį.

Tai galėjote pamatyti 1830 m. Tai buvo prieš Darvinui išleidžiant savo knygą. Gerai? Žinoma, mes turime idėją, kad prisitaikymai atsiranda dėl natūralios atrankos, ir mes esame skolingi Darvino. Ir aš labai trumpai pakalbėsiu apie procesą, kurį jis išgyveno nuo 1838 iki 1859 m. Tai yra viena iš svarbiausių idėjų apie gyvenimo prigimtį, taigi ir apie žmogaus būklę, kuri kada nors buvo paskelbta, ir primygtinai rekomenduoju perskaityti, jei turite galimybę Rūšių kilmė. Darvinas iš tikrųjų buvo geras rašytojas. Tai Viktorijos laikų proza, todėl ji šiek tiek primena Dickenso skaitymą. Bet tai geras dalykas, jis turi gražų riedėjimo stilių.

Kaip jis prie to atėjo? Darvinas buvo metęs medicinos mokyklą. Nuvykęs į Edinburgą, medikų mokykla nemėgo vabalų ir tapo pakankamai aistringa kaip gamtininkė, kad taptų žinoma, kaip 22 metų jaunuolis, kaip vaikinas, kuris gali būti geras bendražygis ekspedicijoje. Didžiosios Britanijos Admiralitetas siuntė Fitzroy po pasaulį daryti jūrlapių ir Darvinas įlipo į laivą.

Taigi būdamas ne daug vyresnis, o gal net šiek tiek jaunesnis už kai kuriuos iš jūsų, Darvinas iškeliauja. Jam 22 metai. Jis nori žinoti, kaip formuojasi rūšys. Jis užsibrėžė sau tokį tikslą. Taigi jis yra ambicingas. Jis iškėlė aiškų tikslą. Tikslas yra išspręsti vieną iš aktualiausių biologijos problemų tuo metu: iš kur atsiranda rūšys?

Dabar jį paskatino geologas Charlesas Lyellas, atradęs gilų laiką ir įtikinęs Darviną, kad laiko užteks. Jis sustoja Argentinoje. Argentinos upės krantuose jis gali pamatyti milžiniškus iškastinius šarvuočius, o tada to paties kranto viršuje jis gali pamatyti dabartines šarvuotes, vaikštančias aplink krantą. Ten jie yra gyvi, tiesiai virš iškastinių. Jie atrodo taip pat, bet– turiu galvoje, jie atrodo panašiai, bet jie nėra vienodi. Taigi čia yra tam tikras ryšys.

Čilėje jis sėda ant žirgo ir joja į Andus ir mato, kad jūros fosilijos pakyla tūkstančius pėdų virš jūros lygio, aiškiai vyksta kažkoks dinamiškas procesas, kuris iškėlė tas jūrų fosilijas į viršų. Jis dar nežino apie žemyno dreifą, ir, deja, yra fosilijų.

Valparaiso uoste jis mato žemės drebėjimo, įvykusio prieš pat jiems atvykstant, padarinius. Tai buvo didelis. Tikriausiai jis buvo toks didelis kaip žemės drebėjimas, kuris neseniai sukėlė didelį cunamį Indonezijoje, taigi greičiausiai tai buvo 8,5, 8,6 žemės drebėjimas ir jis sukėlė gal 50 pėdų pakilimą. Taigi jis pradėjo matyti pasaulį dinamišką. Viskas ne visada buvo taip, kaip yra.

Tada jis eina į Galapagus ir naršykite Galapagų svetainę ir pažiūrėkite į kai kuriuos iš šių skirtumų. Darvinas pastebėjo, kad pašaipiai įvairiose salose yra skirtingi. Jei nuvyksite į Galapagus, pastebėsite, kad jei nusileisite Ispanoloje, pašaipūs paukščiai tikrai nori jūsų vandens, ir jie užšoks ant jūsų galvos ar kelio ir bandys pasiekti vandens tiekimą. Tačiau iš tikrųjų visi pašaipiai skirtingose ​​salose atrodo šiek tiek kitaip, ir tai pastebėjo Darvinas.

Jis taip pat matė, kad jūrų iguanos atrodo kiek kitaip, o sausumos - kitaip. Įdomu tai, kad jis nepastebėjo pelekų skirtumų, kol grįžo į Angliją ir atidavė savo kolekciją Britų muziejui, o Britanijos muziejaus ornitologai atėjo ir pasakė: „Ei, Darvinai, ar tu supranti, kad kikiliai šiose salose skiriasi? Ir tada jis tikrai pradėjo matyti, kiek skirtumų gali susikaupti, kaip greitai, kai paimi migrantą iš Centrinės Amerikos ir padedi jį izoliuotame salyne.

Taigi jis grįžta į Londoną. Jis buvo laive apie ketverius metus. Jis turi problemų su jūros liga. Jis daugiau niekada nekelia kojos į laivą. Po ketverių metų šiame laive jis nenori prisiartinti prie vandens. Jis taip pat turėjo keletą problemų su kapitonu Fitzroy, bet daugiausia dėl to, kad jam labai skaudėjo skrandį „Bigle“.

Jis skaito gerbiamąjį Malthusą apie gyventojų augimą. Malthus ’s knyga buvo išleista 1798 m. Malthus iš esmės sakė, kad populiacijos auga eksponentiškai, tačiau žemės ūkis auga linijiškai. Todėl populiacijos visada viršys savo išteklių bazę. Tai įtikino Darviną, kad visi organizmai konkuruoja dėl išteklių ir kad tai neišvengiamai turi būti. Jis labai aiškiai matė, koks galingas dauginimasis skatina eksponentinį gyventojų skaičiaus augimą. Prie to grįšime kurso ekologijos dalyje.

Ir dabar mes žinome, kad organizmai iš esmės konkuruoja ne tik dėl maisto išteklių, bet ir dėl visko, dėl ko jų genai patenka į kitą kartą. Taigi tai gali būti konkurencija su draugais. Tai gali būti konkurencija dėl lizdų vietų, konkurencija dėl maisto daugybės skirtingų dalykų. Bet bet kokiu atveju tai paskatino Darvino mąstymą. Taigi jis užsirašo natūralios atrankos idėją. Tai jam ateina 1838 m., tai jo užrašų knygelėse 1838 m.

Iš esmės natūralią atranką įveiksiu per minutę. Tai apgaulingai paprasta idėja, nes mechanizmas atrodo toks paprastas, tačiau pasekmės yra tokios įvairios. Darvinas suprato, kokios buvo pasekmės. Ir jis iš karto nepaskelbė. Jis darė kitus dalykus. Jis išėjo ir penkerius ar šešerius metus dirbo prie barnių. Jis surašė daug idėjų apie dalykus, nesusijusius su natūralia atranka, ir iš tikrųjų nepabėgo nuo to, kol 1858 m. negavo Alfredo Russelio Wallace'o, jauno britų gamtininko, kurį ištiko maliarinės karštinės priepuolis, laiškas. ta pati idėja Indonezijoje.

Wallace'as žinojo, kad Darvinas galvojo apie šiuos dalykus, ir atsiuntė Darviui laišką. Ir tuo metu Darvinas, britų džentelmenas, koks jis buvo, turėjo nuspręsti, ar jis padarys tokį maloningą, garbingą dalyką ir leis Wallace'ui tai padaryti, ar sąžiningai, ką, jo kolegos, žinojo, turėjo idėją. Ir tai, ką jie nusprendžia, yra tai, kad jie paskelbs bendrą leidinį.

Taigi, jei apsilankysite 1858 m. Linnaean Society biologiniame žurnale, kuris yra Jeilio bibliotekoje, galite peržiūrėti Alfredo Russelio Wallace'o ir Charleso Darwino straipsnius, kuriuose išdėstyta natūralios atrankos idėja. Ir tada Darvinas skubiai spausdina savo knygą. Taigi jis dirbo prie knygos, kuri greičiausiai bus apie 1200 puslapių, ir išleidžia jos santrauką, pavadintą „Rūšių kilme“, kuri yra apie 350 puslapių. Ir jis išparduodamas pirmą dieną, pirmą dieną parduotas visas 6000 egzempliorių ir nuo to laiko spausdinamas.

Tai ’s Biglis. Darvinas miegojo hamakas kapitono kabinoje, laivo gale, kuri siaubingai sukrėtė. Ir tai iš esmės viskas, ką noriu padaryti dėl evoliucijos idėjos vystymo. Iš esmės tai, ką aš padariau, norėjau tau pajusti, kad kažkas panašaus į tave išėjo ir žinojo, kas yra gili problema, ir atsitiko taip, kad jam pasisekė patekti į ypatingą situaciją, kai jie buvo paskatinti ir sugalvojo idėja, kuri pakeitė pasaulį. Nėra jokios priežasties, kad tai negali pasikartoti.

3 skyrius. Natūralios atrankos sąlygos [00:15:59]

Taigi dabar aš jums pateiksiu trumpą mikroevoliucijos ir makroevoliucijos apžvalgą. Čia ir natūrali atranka čia, ir Darvino idėja. Jei populiacijoje skiriasi reprodukcinė sėkmė ir ką tai reiškia? Ar visi kambaryje esantys žmonės pakeltų ranką, jei būtų vienintelis vaikas? Apsižvalgyti. Yra apie penkis ar šešis. Kiek jūsų yra iš dviejų vaikų turinčių šeimų? Daug. Kiek su trimis? Siek tiek. Kiek su keturiais? Nemažai, bet ne tiek, kiek ten tik su vaikais. Ar kas nors turi penkis? Taip, pora. Ar kas nors turi šešis? Ne. Jei būtume, beje, XIX amžiuje, šiuo metu vis dar būtų daug rankų.

Ką tik matėte, kiek skiriasi šiame kambaryje esančių šeimų reprodukcinė sėkmė. Reprodukcijos sėkmės skirtumai iš esmės reiškia, kad skirtingos šeimos turi skirtingą palikuonių skaičių arba skirtingi asmenys turi skirtingą palikuonių skaičių. Tuomet turi būti tam tikrų bruožo variacijų.

Kiek iš jūsų yra jaunesni nei 5'5? Pakelk rankas. Kiek tarp 5,5 ir 6 pėdų? Kiek virš 6 pėdų? Šiame kambaryje daug aukščio skirtumų. Taigi reprodukcijos sėkmė labai skiriasi, daug ūgio. Turi būti ne nulinė koreliacija tarp reprodukcijos sėkmės ir bruožo. Dėl šio konkretaus bruožo buvo atlikti kai kurie tyrimai. Pasirodo, aukštesni vyrai turi daugiau vaikų. Nežinau, ar tai tik NBA efektas, ar kas tai yra, bet pasirodo, kad tai tiesa daugelyje visuomenių.

Taigi tarp reprodukcijos sėkmės ir bruožo yra ne nulinė koreliacija. Tada turi būti bruožo paveldimumas. Žmonių ūgio paveldimumas yra apie 80%. Taigi šiame kambaryje yra visos natūralios aukščio atrankos sąlygos. Viskas, ką jums reikia padaryti, tai išeiti ir turėti vaikų, ir tai įvyks.

Taigi, jei kada nors abejojate, ar populiacijoje vyksta evoliucija, grįžkite prie šių pagrindinių sąlygų. Jūs visada galite nuspręsti, ar jis veiks, ar ne. Pažeisdami bet kurį iš šių keturių punktų galime išjungti natūralią atranką. Jei reprodukcinė sėkmė nesiskirs, pvz., jei yra monogamija visą gyvenimą ir vieno vaiko politika, reprodukcinė sėkmė bus nulinė, jei visi turi tik vieną vaiką, žinoma, kai kurie žmonės vis tiek turės nulį, bet ’ yra kuo arčiau.

Jei bruožas nesiskiria, o jei bruožas panašus į penkis pirštus, yra labai mažai žmonių su šešiais pirštais, yra keletas, bet labai mažai. Jei tarp reprodukcijos sėkmės ir požymio yra nulinė koreliacija, jei tarp reprodukcijos sėkmės ir požymio yra nulinė koreliacija. Mes eisime į visas sąlygas tam. Tai lemia neutralią evoliuciją. Gerai? Tada viskas tiesiog nukrypsta. Na, turėkite visą paskaitą apie tai. Arba, jei bruožas nėra paveldimas, jei jame nėra genetinio komponento, jis nesivysto.

Taigi natūrali atranka-įdomu, kodėl ji tai daro? Atsiprašome- natūrali atranka nebūtinai atsitinka. Tai atsitinka tik tam tikromis sąlygomis. Iš esmės šioje nuotraukoje aš ką tik jums pasakiau apie natūralią atranką. Jei X ašyje pavaizduotas bruožas skiriasi, o reprodukcinė sėkmė skiriasi, remiantis Y ašimi, ir yra ryšys tarp šių dviejų, o tai reiškia, kad aš galiu beveik nubrėžkite tiesią liniją tarp šių taškų, įvyks natūrali atranka ir ji stums bruožą į dešinę.

Jei atsiranda visos šios sąlygos, išskyrus koreliaciją, ir jūs turite bruožų pokyčių, reprodukcijos sėkmės pokyčių, bet koreliacijos nėra, tada gausite atsitiktinį nukrypimą. Ir šios dvi situacijos lemia radikaliai skirtingus dalykus. Ši situacija skatina prisitaikymą, sukuria visą fantastišką biologiją, su kuria esate susipažinę. Tai sukėlė mejozę, jūsų akis, smegenis. Tai nepaprastai galinga.

Ši situacija dešinėje, atsitiktinio dreifo situacija, sieja mikroevoliuciją su filogenetika, ir tai leidžia mums panaudoti DNR sekų kitimą, kad būtų galima daryti išvadą apie istoriją. Ir aš prie to pasieksiu. Šis teiginys šiuo metu yra neskaidrus. Nesitikėkite, kad šiuo metu jis bus skaidrus. Tačiau po dviejų ar trijų paskaitų aš tai išsamiai išnagrinėsiu, ir jūs pamatysite, kad turime turėti dreifo procesą, kad sukurtume tam tikrą didelio masto dėsningumą, kuris suteiktų mums laiko ir santykį makroevoliucijoje.

Taigi abu lemia reprodukcijos sėkmės skirtumai. Skirtumas yra tas, ar yra ryšys tarp geno ar požymio variacijos ir reprodukcijos sėkmės kitimo.

4 skyrius. Atrankos ir prisitaikymo galia [00:21:25]

Jei turime stiprų pasirinkimą, galime gauti nuostabių dalykų. Prisitaikymą galėčiau iliustruoti įvairiais būdais. Galėčiau tai pasakyti sakydamas su lapų pjovimo skruzdėlėmis, kurios buvo pirmosios ūkininkės, prieš 50 milijonų metų prijaukinusios grybelį ir nuo to laiko jį augina. Tai būtų vienas iš būdų, kaip galėčiau tai padaryti.

Galėčiau tai padaryti su išskirtine giliavandenių stiklinių kempinių morfologija ir tuo, kaip efektyviai jos filtruoja daiktus iš vandens. Galėčiau tai padaryti su ryklio kūno dizainu. Daug daiktų.

Aš tai darau su šikšnosparniais, iš dalies todėl, kad būdamas Jeilio vidurinės mokyklos darbuotojas dirbau su šikšnosparniais šiame pastate. Tuo metu turėjome vaikiną, kuris tyrinėjo šikšnosparnius. Dabar daugelis šikšnosparnių yra vabzdžiaėdžiai ir naktimis, visiškoje tamsoje, medžios kandis. Jie tai daro su sonaru.

Šikšnosparnis sveria tik apie 50–100 gramų, ir jis skleidžia garsą, kuris yra toks pat stiprus kaip „Metallica“ koncertas, kai jūs stovite šalia pagrindinės gitaros ir garsiakalbių sistemos. Gerai? Arba jis yra toks garsus, jei jums patinka, kaip „Boeing 747“, kylantis iš pakilimo tako. Tai yra ši maža būtybė. Jis skleidžia neįtikėtinai stiprų garsą. Tai yra 130 decibelų.

Taip yra todėl, kad garso intensyvumas, garso amplitudė mažėja kartu su atstumo kvadratu ir jam reikia aptikti aidą, kuris grįžta iš kandžio. Aidas, grįžtantis iš kandžių, kuris, beje, gali pagauti maždaug 20 pėdų atstumu, yra maždaug milijoną kartų mažesnis, o aidas sklinda tik po vienos ar dviejų milisekundžių. Taigi įsivaizduokite, kad jūs esate čia, jūs „nuvylėte“ ir#8211, išskyrus daug garsiau nei tai ir#8211, o vėliau po milisekundžių išgirstate „spragtelėjimas“, ir jūs neapsiribojote.

Tai išskirtinis.Visą fiziologiją turi ausyje, kad galėtų išgirsti grįžtamąjį aidą, ir iš tikrųjų gali atskirti, ar jis žiūri į neaiškią kandį, ar lygų vabalą. Kandis turi įvairiausių prisitaikymo būdų, kaip pabėgti nuo šikšnosparnio. Tai girdi šikšnosparnį. Šikšnosparniai plaukioja aplink, kandis girdi šikšnosparnį. Kandis įsuka į beviltišką spiralę ir neria link žemės –gerai–šikšnosparnis pradeda lįsti. Kandžių ausyje gyvena erkė. Manau, kad jūs pradedate suprasti šios erkės problemą. Jei kandis užklups, erkė bus suėsta.

Erkės ir#8217 sprendimas? Jis gyvena tik vienoje ausyje. Jei rinksite kandis ir ieškosite erkių jų ausyse, pamatysite, kad jos visada yra tik vienoje pusėje. Taigi kandis visada turi aiškią ausį, kad galėtų išgirsti šikšnosparnį. Visoje biologijoje yra tokių dalykų.

Čia ir kitos rūšies šikšnosparniai, vadinami Noctilio, medžioja žuvis. „Noctilio“ iš esmės aptinka vandens paviršiaus raibuliavimą, tada nuskrenda žemyn ir užpakalinėmis kojomis apjuosia žuvį. Jis gali aptikti 1/10 th milimetro skersmens laidą, prilipantį 1/10 th milimetro virš vandens paviršiaus. Kai rūpinausi šikšnosparniais, aš niekada nemačiau Noctilio. Pagalvojau: „Dieve, tai turi būti didžiausias šikšnosparnis pasaulyje“.

Maždaug prieš ketverius metus Amazonėje su žmona išplaukėme baidarėmis, saulėlydžio metu, prie ežero, visai šalia Amazonės upės. Pradėjo temti. Visą dieną karaliai žvejojo ​​tame ežere, o dieną ežeras buvo apsemtas daugybės žuvų norimo maisto, tačiau jie bijojo karalių. Temstant karališkosios žuvelės nebegalėjo medžioti, o visas ežero paviršius buvo įdubęs nuo žuvų, ateinančių valgyti maisto.

Taigi jų laikas buvo puikus. Jie tiksliai žinojo, kaip turi sutemti, kad būtų saugūs. Žuvis priėjo ir pradėjo valgyti maistą. Tuo metu – tai buvo vos netrukus po saulėlydžio, o šikšnosparnių sakalai vis dar stovėjo aplink ežerą. Ant medžių galėjai matyti sakalus, sėdinčius ant galūnių ir skrendančius nuo galūnių. Maždaug 15 minučių po to, kai žuvis pradėjo ėsti, sutemo tiek, kad šikšnosparnių sakalai nebegalėjo medžioti, o tuo metu išėjo Noctilio, o vanduo buvo padengtas šimtais šikšnosparnių, kurie gaudė žuvis. Jie gaudė žuvis per metrą nuo mūsų.

Dabar šioje istorijoje yra keletas dalykų, kuriuos, manau, norėčiau pabrėžti. Viena yra ta, kad visa ta bendruomenė yra puikiai pritaikyta. Kiekvienas jo elementas žino, kada viskas vyksta ir kokia yra rizika, kokia yra kaina ir nauda. Kitas dalykas yra tai, kad aš turėjau naudos iš liberalaus išsilavinimo, o kai tas šikšnosparnis išlindo ir skrido maždaug už metro nuo mano kanoja Amazonėje, mano gyvenimas buvo daug turtingesnis, nes aš laukiau, kol pamatysiu jį 40 metų. metų. Buvau apie tai girdėjęs Jeilio kursuose. Aš žinojau, kur tai tinka. Žinojau, kokias adaptacijas jis turi, ir berniukas man buvo malonu tai pamatyti.

5 skyrius. Driftas [00:27:09]

Taigi prisitaikymas gali būti įspūdingas. Dreifas yra kažkas, kas iš tikrųjų patinka geikams tarp mūsų. Aš taip pat turiu geikingą pusę, gerai? „Drift“ nėra toks morfologiškai ar meniškai gražus dalykas. Tai yra matematiškai gražus dalykas. Dreifas įvyksta visada, kai nėra ryšio tarp reprodukcinės sėkmės ir bruožo kitimo, ir tai sukuria tokius modelius.

Taigi čia mes pradėsime nuo 20 populiacijų ir pradėsime jas nuo 0,5, o mes leisime mejozei, kuri yra tarsi teisingos monetos metimas, ir leisime pokyčiams ir reprodukcijos sėkmei, ir mes juos tiesiog paleisime populiacijų 20 kartų, ir matote, kad čia yra beveik vienodai tikėtinas galutinių būsenų pasiskirstymas. Taigi mes visi pradedame nuo 0,5, o eidamas jis tampa triukšmingas.

Taigi tai yra dreifo proceso vaizdas, ir jei kuri nors iš šių populiacijų genų dažnio atveju padidės iki 1 arba iki 0, procesas sustos, nes tai yra absorbuojančios būsenos. Jei dažnis tampa 1, tai visi jį suprato ir negali būti jokių pakeitimų, o jei dažnis tampa 0, tada niekas to negavo ir gali būti jokių pakeitimų. Taigi, ką reiškia sugerianti būsena.

Pirmiausia, viso organizmo bruožai yra natūralios atrankos produktai. Galbūt ne artimiausioje praeityje, bet paprastai tam tikru gyvenimo istorijos momentu visas organizmo bruožas bus patekęs į natūralią atranką. Taigi jis bus suformuotas ir suprojektuotas pagal šį procesą. Ir, pirma, daug DNR sekų buvo suformuota dėl dreifo. Taigi mes matome dizainą visame organizme ir matome triukšmą genome, o šiurkščiai - daug išimčių.

Yra DNR sekų, kurios iš tikrųjų turi aiškią selektyvią vertę, dabar apie tai yra visa literatūra. Jei kas nors norite parašyti esė apie atrankos parašus genome, dabar galite rasti daug informacijos apie tai, kaip atpažinti, kad neseniai buvo atrinkta dalis genomo. Yra viso organizmo bruožų, kurie neturi akivaizdžios selektyvinės vertės, pavyzdžiui, smakras.

Smakras iš tikrųjų yra evoliucijos rezultatas, veikiantis vystymuisi, kad paimtų veidą, kuris panašus į gorilos ar šimpanzės veidą, kuris taip išsipūtė ir iš esmės jį išlygino taip, kad vertikaliai esame daug plokštesni nei šimpanzės ar šimpanzės. gorila, o dėl to buvo atstumta, kažkas, kas ten buvo, bet tarsi uždengta, įstrigo.

Taigi iš čia atsirado smakras. Tai nereiškia, kad smakrai buvo selektyvūs. Dabar gali būti, kad po to, kai jie atsirado, juos galėjo atlikti šiek tiek seksualinės atrankos. Tačiau, žinoma, kūrimo procesas, kuris iš pradžių juos sukūrė, neturėjo būti prisitaikantis. Tai gali būti tiesiog šalutinis produktas, vykstantis iš esmės nuo lūpų iki galo.

Taigi mikroevoliucijos temos yra atranka ir dreifas. Natūralią atranką lemia reprodukcinės sėkmės kitimas. Atrankos stiprumas matuojamas pagal bruožo kitimo ir reprodukcinės sėkmės ryšį. Kai nėra koreliacijos, nėra sistemingų pokyčių, o tada viskas tiesiog nukrypsta, gerai?

6 skyrius. Gyvenimo istorija [00:31:11]

Dabar makroevoliucija yra didelio masto procesas, bendras vaizdas. Na, čia yra tam tikri pagrindiniai teiginiai apie makroevoliuciją. Jei kas nors jūsų paklaus: „Ką reiškia šis išgalvotas žodis makroevoliucijan reiškia? “, pasakykite jiems iš esmės. Yra vienas gyvybės medis. Viskas planetoje turėjo bendrą kilmę. Viskas yra susiję su viskuo kitu, išskyrus virusus, kurie yra per maži, kad galėtume nuspręsti, ar jų genomai yra per maži. Šakos nukreiptos į medį, specifiniai įvykiai ir#8211tai, kai susiformavo naujos rūšys.

Ši istorija paženklinta ryškių didelių įvykių. Įvyko masinis išnykimas. Buvo meteoritų smūgių. Gyvenimo informacinės struktūros organizavime įvyko didelių pokyčių. Ir biologinės disciplinos, su kuriomis galite susidurti, įtraukiamos į šią laiko juostą. Taigi iš tikrųjų skirtingos biologijos dalys tiria skirtingas šio proceso dalis.

Medis atrodo taip. Tai didelio masto medis. Taigi tokiu mastu čia matomos trys gyvenimo karalystės, tai yra bakterijos, archajos ir eukariotai, čia šaknys ir apytikriai 3,7 milijardo metų, o ne milijono metų. Ir vienu metu purpurinė bakterija pateko į eukariotus ir tapo mitochondrija, o kitur cianobakterija pateko į įvairias augalų linijas, tris kartus ir tapo chloroplastu.

Taigi tai yra didelis mastas. Ir jūs tikriausiai ieškote to, kad sužinotumėte, kur esate, svarbiausias dalykas visatoje, ir esate čia, ant mažos šakelės. Gerai? Dabar, jei tai susprogdinsime ir pažvelgsime į daugialąsčius organizmus, atrodo, kad daugialąsteliškumas atsirado maždaug prieš 800 milijonų ar milijardą metų. Tai yra grybai, tai yra dalykai, kuriuos mes vadiname augalais, daugialąsčiais augalais, o tada šia kryptimi turime gana sudėtingą šakų seriją, kuri baigiasi tuo, kad mes esame čia. Gerai?

Tai, ką daro, padarė Tomas Pollardas, MCDB, maždaug prieš penkerius metus, ir tuo metu geltonos spalvos daiktai turėjo genomus, kurie buvo visiškai suskirstyti. Dabar yra šimtai visiškai suskirstytų genomų. Taigi per pirmuosius du milijardus gyvenimo metų didžioji dalis veiksmo vyksta bazinėje spinduliuotėje. Taigi vyksta su bakterijomis, archaja ir eukariotų protėvių vienaląsčiais dalykais. Esant tokiai mastei, mes tik ant mažos šakelės ant galo ir simbioziniai įvykiai atvedė mitochondrijas ir chloroplastus į eukariotines ląsteles.

Tai jau pasako apie jus ką nors įdomaus. Jūs esate genomų bendruomenė. Jūs nesate vientisas genomas. Jūs turite tas mitochondrijas. Pagrindinės temos iš esmės yra ta, kad specifiškumo įvykiai, įvykę, ypač per pastaruosius milijardus metų, sukūrė gyvybės medį, apibūdinantį visko, kas yra planetoje, santykius.

Sisteminė biologija, filogenetika, tyrinėdama tuos santykius, bando daryti išvadą apie gyvenimo istoriją. Ir čia yra tikra gili problema, kaip mes galime daryti išvadą apie medį? Medžio ir#8211 organizmai neturi kaktos brūkšninio kodo, nurodančio, su kuo jie susiję. Turime pabandyti išsiaiškinti, su kuo jie susiję, ir kai suprantame santykius, žinome istoriją, nes santykiai apibrėžia istoriją.

Taigi mes dirbame su hipotezėmis apie istoriją ir tikriname šias hipotezes viena su kita ir bandome sugalvoti tą, kuri labiausiai atitinka mūsų turimus duomenis. Ir jie suteikia mums istorinę sistemą, kurioje mes galime interpretuoti tai, kas įvyko. Yra įvykę svarbūs įvykiai. Trumpai tai jie.

Gyvybė atsirado maždaug prieš 3,6–3,9 milijardo metų. Ir, beje, atrodo, kad jis atsirado gana greitai. Tikriausiai per maždaug 100 mln. planeta pakankamai atvėsta, kad vanduo būtų skystas, o gyvybė greičiausiai atsiranda gana greitai. Ir galima teigti, kad per pirmuosius šimtus kartų atsirado pirmieji parazitai. Taigi tie dalykai įvyko gana greitai.

Tada eukariotai ir mejozė, kaip biologas kalba apie organizuotą seksą, įvyko maždaug prieš 1,5–2,5 milijardo metų, maždaug prieš milijardą metų daugialąsteliškumas, suteikiantis mums vystymosi biologiją. Atrodo, kad visi pagrindiniai gyvūnų planai turi, išskyrus galbūt medūzas ir keletą jų giminaičių, visi jie atsirado maždaug prieš 550 milijonų metų.

Permės masinio išnykimo metu planetoje beveik neteko gyvybių. Mes tai išnagrinėsime vėliau kurso metu. Kviečiame parašyti esė apie masinius išnykimus, jei norite žinoti, kad didelė mirtis yra jaudinanti. Atrodo, kad tai iš esmės įvyko apsinuodijus vandenynais. Gėlės spinduliuoja maždaug prieš 65–135 milijonus metų.

Kalba yra svarbi, nes kai tik atsiranda kalba, tada mes turime nepriklausomą informacijos perdavimą iš kartos į kartą, mes gauname kultūrinį perdavimą. Tai tikriausiai yra maždaug 60–100 000 metų, bent jau turint sintaksę ir sudėtingą informacijos saugojimą. Rašymui tik apie 6000 metų. Ir, žinoma, svarbūs dalykai yra visai neseniai.

Taigi tai yra požiūris į gyvenimą, kuris pereina nuo bakterijų iki dinozaurų iki rokenrolo ir kurį galima ištirti evoliucijos principais. Kaip biologinės disciplinos tai atspindi? Na, mikrobiologija ir biochemija bando ištirti dalykus, kurie yra bendri visam gyvenimui. Tai reiškia, kad tos pačios cheminės reakcijos, kurios vyksta bakterijose, vyksta ir žmogaus kepenyse, ir tai yra maždaug nuo pusantro iki keturių milijardų metų. Gerai?

Genetika ir ląstelių biologija tyrinėja medžiagą, kuri didžiąja dalimi seka evoliuciniu mejozės išradimu. Yra bakterinė genetika, bet eukariotų genetika yra kažkas, kas tiria dalykus, kurių amžius yra apie 1,5 milijardo metų. Vystymosi biologija ir bendroji fiziologija-tai daugialąstelinės disciplinos, priklausančios nuo daugialąsčio organizmo egzistavimo. Tas dalykas atsirado tik prieš maždaug milijardą metų. Neurobiologija, jums reikia komplekso ir#8211 jums reikia cefalizacijos ir#8211 jums reikia turėti sudėtingą nervų sistemą. Tai tiria reiškinius, kurie tikriausiai yra maždaug 500–600 milijonų metų senumo. Tas pats ir elgesiui.

Klasėje yra keletas antropologų. Jūs, vaikinai, studijuojate dalykus, kurie tikriausiai atsirado išilgai mūsų medžio šakos per pastaruosius 15–20 milijonų metų. Taigi planetoje egzistuoja laikinas biologijos, kaip disciplinos, rinkinys, kaip ir gyvybė.

7 skyrius. Išvada [00:39:33]

Taigi pagrindinės šios paskaitos sampratos yra tai, kad biologijoje yra dviejų rūšių paaiškinimai. Vienas iš jų yra artimas arba mechaninis klausimas, į kurį atsakoma tiriant, kaip veikia molekulės ir didesnės struktūros. Tai iš esmės fiziniai ir cheminiai paaiškinimai. Ir tada yra evoliuciniai klausimai, kodėl daiktas egzistuoja, kodėl jis buvo sukurtas taip? Ir į tai galima atsakyti per atranką arba per istoriją, arba geriausias būdas tai padaryti yra naudoti abu ir sujungti tuos paaiškinimus.

Tai, kas skiria biologiją nuo fizikos ir chemijos, yra natūrali atranka. Tai nėra principas, kurį galite rasti fizikos vadovėlyje ar chemijos vadovėlyje. Tai yra bendras principas, kuris iš tikrųjų galioja daugeliui dalykų, išskyrus biologiją, tačiau jis nėra įtrauktas į fiziką ir chemiją. Ir yra biologijos modelis, kuris sujungia biologiją su geologija ir astronomija, ir tai yra istorija. Taigi evoliucinėje biologijoje yra svarbus istorinės minties elementas, taip pat abstraktesnis natūralios atrankos veiksmas kuriant organizmus reprodukcinei sėkmei ir formuojant pokyčius bei genų dažnį.

Dabar noriu baigti paskaitą pasakydamas jums kai ką stulbinamo. Aš nesugebėsiu kiekvienoje paskaitoje visada pasakyti jums ko nors stulbinančio. Tačiau viena iš didelių privilegijų dėstyti įvadinę biologiją arba būti „Intro Bio“ klasėje yra ta, kad yra tam tikrų didelių dalykų, apie kuriuos daugiau niekada nebus diskutuojama. Gerai? Tai vienas iš jų. Mes esame nuolatiniai su ne gyvybe.

Štai kaip aš ’m jus tuo įtikinsiu. Pagalvokite apie savo mamą. Dabar pagalvok apie jos mamą. Dabar pagalvokite apie savo mamą ir#8217 mamą. Dabar noriu, kad atliktumėte tokį procesą, kokį atlikote matematikoje, kai atlikite indukcinį įrodymą ir tiesiog grįžkite atgal. Tiesiog paleisk tą procesą. Gerai? Grįžk laiku. Paspartinkite dabar. Gerai? Grįžome prie dešimties milijonų. Dabar turime šimtą milijonų. Dabar mums yra milijardas metų. Dabar esame 3,9 milijardo metų. Kiekviename žingsnyje buvo tėvai. Prieš 3,9 milijardo metų nutinka kažkas labai įdomaus. Jūs pereinate per gyvybės kilmę ir nebėra tėvų. Tuo metu esate susijęs su abiotine medžiaga.

Dabar tai reiškia, kad ne tik gyvybės medis sujungia jus su visais gyviais planetoje, bet ir gyvybės kilmė jus sujungia su visa visata. Tai yra gili mintis. Kiekvienas jūsų kūno elementas, kuris yra sunkesnis už geležį, ir jums reikia daug jų, buvo susintetintas naujoje, ah, supernovoje. Planeta, kurioje jūs sėdite, yra antrinis supernovos medžiagos perdirbimas, o jūsų kūnas yra sukonstruotas iš šios medžiagos ir naudoja ją kai kuriuose svarbiausiuose procesuose.

Taigi vizija, kurią jums suteikia evoliucinė biologija, yra ne tik praktinė, kaip mąstyti ir analizuoti, kaip ir kodėl biologijos klausimai, bet ir bendresnis teiginys apie žmogaus būklę, ir tikiuosi, kad jūs #8217 turėsi laiko apmąstyti. Kitą kartą atliksime pagrindinę genetiką.


Pagrindinės knygos

Natūralios atrankos tyrimas prasidėjo nuo Darvino Rūšių kilmė (Darvinas 2010, iš pradžių paskelbtas 1859 m.), Tačiau iki „šiuolaikinės sintezės“ vėl nepateko į naudą. Pagrindinės sintezės knygos, kuriose buvo nagrinėjami natūralios atrankos lauko tyrimai, buvo Dobžanskio. Genetika ir rūšių kilmė (Dobzhansky 1937), Mayro Sistematika ir rūšių kilmė (Mayras 1942) ir Stebbinsas Augalų kaita ir evoliucija (Stebbins 1950). Kitas svarbiausias šios srities knygų tyrimas buvo atliktas kartu su „Ford“ Ekologinė genetika (Ford 1964) ir Endlerio Natūrali atranka gamtoje (Endleris 1986). Naujausios knygos apie natūralią atranką, daugiausia dėmesio skiriant lauko tyrimams, yra Bell's Pasirinkimas: Evoliucijos mechanizmas (Varpas 2008). Norėdami gauti daugiau informacijos apie ankstyvą darbą su natūralia atranka, žr Oksfordo bibliografijos Evoliucinės biologijos straipsnyje „Natūrali atranka“.

Bell, G. 2008 m. Pasirinkimas: evoliucijos mechanizmas. 2d leid. Oksfordas: Oksfordo universitetas Paspauskite.

Tam tikra prasme „Endler 1986“ atnaujinimas, tačiau gana skirtingo požiūrio ir platesnis - šioje knygoje apžvelgiami atrankos lauko tyrimai, taip pat natūralios atrankos laboratorijoje ir dirbtinės žmonių atrankos tyrimai.

Darvinas, C. 2010 m. Apie rūšių kilmę natūralios atrankos būdu. Niujorkas: moderni biblioteka.

Iš pradžių paskelbta 1859 m. (Londonas: John Murray). Pateikė gausius įrodymus apie Darvino prisitaikančios evoliucijos mechanizmą, tai yra natūralią atranką.

Dobžanskis, Th. 1937 m. Genetika ir rūšių kilmė. Niujorkas: Kolumbijos universitetas. Paspauskite.

Teigia, kad populiacijos genetika, įskaitant atranką, atitinka genetinius skirtumus tarp rūšių.

Endleris, J. A. 1986. Natūrali atranka gamtoje. Prinstonas, NJ: Prinstono univ. Paspauskite.

Apžvelgiami to meto atrankos šioje srityje tyrimai, kurie dabar apėmė sudėtingesnius bruožus, knygoje pateikiama kiekybinė atrankos stiprumo iš turimų įvertinimų analizė, numatant daugybę vėlesnių sintezių (žr. Sintezes).

Fordas, E. B. 1964 m. Ekologinė genetika. Londonas: Metuenas.

Šioje knygoje pateikiami geresni natūralios atrankos, iš tikrųjų vykstančios lauke, įrodymai, nei buvo anksčiau, daugiausia dėmesio skiriant paprastiems polimorfiniams bruožams. Buvo išleisti keturi leidimai, paskutinis – 1975 m.

Mayras, E. 1942 m. Sistemiškumas ir rūšių kilmė. Niujorkas: Kolumbijos univ. Paspauskite.

Mažina Dobzhanskio argumentą vienu lygiu, kad parodytų, jog skirtumai tarp gyvūnų rūšių populiacijų gali atsirasti dėl populiacijos genetinių procesų, įskaitant atranką.

Stebbins, G. L. 1950 m. Augalų kaita ir evoliucija. Niujorkas: Kolumbijos univ. Paspauskite.

Pateikiami įrodymai, kad Mayr argumentai vienodai tinka augalams.

Vartotojai, neturintys prenumeratos, nemato viso šio puslapio turinio. Prašome užsiprenumeruoti arba prisijungti.


Norite pradėti muštynes ​​evoliucijos konferencijoje? Tiesiog iškelkite grupės atrankos koncepciją: idėją, kad vienas mišrus individų maišas gali būti pasirinktas kaip grupė, palyginti su kitomis heterogeninėmis grupėmis iš tos pačios rūšies. Biologai, kurie nedvejodami susiburs į grupę kovoti su kreacionizmu ar intelektualiu dizainu, gali staiga pradėti pyrago kovą, kad apgintų principą, kad &bdquot&rsquo kiekvienas žmogus už save.&rdquo

Tačiau pats Charlesas Darwinas pasisakė už grupės atranką. Jis teigė, kad moralūs vyrai gali būti ne geresni už amoralius, tačiau moralių žmonių gentys tikrai turės didžiulį pranašumą prieš piratų grupes. Tačiau septintajame dešimtmetyje atranka grupės lygmeniu buvo baigta. Įtakingas teoretikas George'as Williamsas pripažino, kad nors grupės atranka gali būti įmanoma, realiame gyvenime su grupe susijusių adaptacijų iš tikrųjų nėra.

Richardas Dawkinsas iš Kembridžo universiteto, kurio raštai pasiekė milijonus, teigia, kad atranka gali nepasiekti net tokio aukšto biologinės organizacijos lygio kaip individualus organizmas. Jis teigia, kad atranka veikia genus, o individas yra tūkstančių savanaudiškų genų atrankos įsikūnijimas, kiekvienas bando įamžinti save.

Tačiau per pastaruosius kelis dešimtmečius grupių atranka tyliai grįžo tarp evoliucijos teoretikų. E. O. Wilsonas iš Harvardo universiteto ir Davidas Sloanas Wilsonas (nesusiję) iš Binghamtono universiteto bando suteikti visapusišką pagarbą grupės atrankai. Jie pervadina ją į kelių lygių atrankos teoriją: atranka nuolat vyksta keliuose lygiuose vienu metu. Ir kaip apskaičiuoti šių atrankų sumą bet kokiomis realiomis aplinkybėmis? &bdquoMes tiesiog turime išnagrinėti situacijas kiekvienu konkrečiu atveju“, – sako Sloanas Wilsonas.

Tačiau „Wilsons“ 2007 m. Gruodžio mėn Ketvirtinė biologijos apžvalga. „Adaptacija bet kokiu lygiu“, – rašo jie, „reikalauja natūralios atrankos proceso tame pačiame lygmenyje, o žemesniuose lygmenyse natūrali atranka jį paprastai kenkia“.

Eksperimentai su tikromis grupėmis iliustruoja esmę. Pseudomonas fluorescens bakterijos greitai išsiurbia visą ištirpusį deguonį iš skystos buveinės, palikdamos ploną gyvenamąjį sluoksnį šalia paviršiaus. Tačiau kai kurios bakterijos spontaniškai sukuria naudingą mutaciją. Šie grupę gelbstintys asmenys išskiria polimerą, kuris leidžia individų kekėms sudaryti plaukiojančius kilimėlius. Kaip kilimėlis, visos bakterijos išgyvena, nors dauguma jų nenaudoja metabolinės energijos gamindamos polimerą. Bet jei laisvalaikio mėgėjai tampa godūs ir atgamina per daug jų rūšių, kilimėlis nuskęsta ir visi miršta, tiek altruistai, tiek laisvamaniai. Tarp šių bakterijų yra grupės, kurios palaiko pakankamai altruistų, kad galėtų išplėsti konkurentų grupes, kuriose yra mažiau altruistų nei šis minimalus skaičius. Buvusios grupės išgyvena, auga ir išsiskirsto į dukterines grupes. Taigi altruistiniai asmenys gali klestėti, nepaisant to, kad polimeras gaminamas brangiais ištekliais.

Bene didžiausias pokytis, kurį grupės atranka įneša į evoliucinę teoriją, yra jo reikšmė vadinamajai giminių atrankai. Kai kurie teoretikai teigia, kad tai, kas atrodo kaip grupės atranka, iš tikrųjų gali būti suprantama kaip genetinis ryšys. Evoliucionistas J.B.S. Haldane'as nuoširdžiai paaiškino giminių atranką: & ldquo Aš atiduočiau savo gyvybę už du brolius ar aštuonis pusbrolius. & Rdquo Šiuo požiūriu altruistinės bakterijos Pseudomonas kilimėliai taupo artimus giminaičius, taip užtikrindami daugumos genų, kuriuos jie taip pat turi, išlikimą.

Apversdami šį argumentą ant galvos, Wilsonai tvirtina, kad giminės atranka yra ypatingas grupės atrankos atvejis. & gdquo; Giminystės svarba, & bdquo jie pažymi & ldquois, kad tai padidina grupių genetinę variaciją. & rdquo Vienos grupės asmenys yra daug panašesni vienas į kitą ir daug mažiau panašūs į bet kurios kitos grupės asmenis. Ir ta įvairovė tarp grupių suteikia aiškesnį pasirinkimą grupėms. Taigi giminystė pabrėžia atrankos grupės lygiu svarbą, palyginti su individualia atranka grupėje.

Wilsonai mano, kad evoliucionistai turi apimti daugiapakopę atranką, kad galėtų atlikti vaisingus sociobiologijos tyrimus ir mdash & ldquothe socialinio elgesio tyrimą iš biologinės perspektyvos. Altruistinės grupės muša savanaudiškas grupes. & Rdquo

Pastaba: šis straipsnis iš pradžių buvo išspausdintas pavadinimu „Kas naudinga grupei“.


Žiūrėti video įrašą: Šokio Revoliucija. Neila ir Ema Lavrenovaitės. Atrankos (Gruodis 2022).