View
214
Download
0
Category
Preview:
Citation preview
Anders S. BarfodBiologisk Institut
AARHUS UNIVERSITETDet Naturvidenskabelige FakultetNat.au.dk/foredrag
Evolutionsteorien – fundamentet for den moderne biologi
Anders S. BarfodBiologisk Institut
AARHUS UNIVERSITETDet Naturvidenskabelige FakultetNat.au.dk/foredrag
1. juli, 1858
Evolutionsteoriens endegyldige fremsættelse
18. juni, 1858
Wallace
George Lyell
JD Hooker
Anders S. BarfodBiologisk Institut
AARHUS UNIVERSITETDet Naturvidenskabelige FakultetNat.au.dk/foredrag
Darwins inspirationskilder
• Geologi• Fossiler• Isolation på øer • Overproduktion af afkom• Formvariation• Kunstig selektion
Anders S. BarfodBiologisk Institut
AARHUS UNIVERSITETDet Naturvidenskabelige FakultetNat.au.dk/foredrag
Darwins inspirationskilder
• Geologi• Fossiler• Isolation på øer • Overproduktion af afkom• Formvariation• Kunstig selektion
Anders S. BarfodBiologisk Institut
AARHUS UNIVERSITETDet Naturvidenskabelige FakultetNat.au.dk/foredrag
Darwins inspirationskilder
• Geologi• Fossiler• Isolation på øer • Overproduktion af afkom• Formvariation• Kunstig selektion
Anders S. BarfodBiologisk Institut
AARHUS UNIVERSITETDet Naturvidenskabelige FakultetNat.au.dk/foredrag
Darwins inspirationskilder
• Geologi• Fossiler• Isolation på øer• Overproduktion af afkom• Formvariation• Kunstig selektion
Anders S. BarfodBiologisk Institut
AARHUS UNIVERSITETDet Naturvidenskabelige FakultetNat.au.dk/foredrag
Darwins inspirationskilder
• Geologi• Fossiler• Isolation på øer • Overproduktion af afkom• Formvariation• Kunstig selektion
Anders S. BarfodBiologisk Institut
AARHUS UNIVERSITETDet Naturvidenskabelige FakultetNat.au.dk/foredrag
Darwins inspirationskilder
• Geologi• Fossiler• Isolation på øer • Overproduktion af afkom• Formvariation• Kunstig selektion
Anders S. BarfodBiologisk Institut
AARHUS UNIVERSITETDet Naturvidenskabelige FakultetNat.au.dk/foredrag
Observation 1) - Alle arter besidder en forplantningsevne der ville resultere i eksponentiel vækst hvis alle individer der blev født, fik lov til at vokse op og sætte afkom i verden.
Observation 2) - De fleste populationer udviser et stabil størrelse.
Observation 3) - Naturlige ressourcer er begrænsede.
Slutning 1 - SelektionDet er kun en mindre del af det afkom der produceres der overlever.
De logiske slutninger der førte Darwin frem til evolutionsteorien I
Anders S. BarfodBiologisk Institut
AARHUS UNIVERSITETDet Naturvidenskabelige FakultetNat.au.dk/foredrag
Observation 4) - Individer fra samme population udviser betydelig variation i deres karaktertræk. Ingen er nøjagtig ens.
Observation 5) - Disse variable karaktertræk nedarves for en stor dels vedkommende.
Slutning 2 - VariationEn populations individer udviser variation i karaktertræk der for en stor dels vedkommende er arvelige.
De logiske slutninger der førte Darwin frem til evolutionsteorien II
Anders S. BarfodBiologisk Institut
AARHUS UNIVERSITETDet Naturvidenskabelige FakultetNat.au.dk/foredrag
Teorien om arternes forandring. Idet det kun er de bedst tilpassede individer der overlever og viderebringe deres egenskaber til næste generation, vil grupper af individer tilhørende samme art gradvist forandre sig afhængigt af forandringer i miljøet (selektionstryk). På denne måde kan en art på lang sigt udvikle sig til en anden art (’descent with modification’, ’transformation’)
De logiske slutninger der førte Darwin frem til evolutionsteorien III
Slutning 1 - Selektion Slutning 2 - Variation
Anders S. BarfodBiologisk Institut
AARHUS UNIVERSITETDet Naturvidenskabelige FakultetNat.au.dk/foredrag
Darwin i Danmark
Georg Brandes
http://www.darwin.au.dk
Georg Brandes, 1902
Anders S. BarfodBiologisk Institut
AARHUS UNIVERSITETDet Naturvidenskabelige FakultetNat.au.dk/foredrag
2000
1800
1900
ALMENBIOLOGI
EVOLUT.BIOLOGI
MOLEK.BIOLOGI
GEOLOGI
Biostratigrafi
Uniformitarianisme
Kromosomer og de mendelske arvelove
Naturlig selektion
fossiler
1700
Evolution
Hierarkisk klassifikation
Sammenlign. anatomi
Mutationer
Moderne syntese
Radiometrisk datering
DNA
Kladistik
IT
Genomics
PCR
Organisationstrin
Anders S. BarfodBiologisk Institut
AARHUS UNIVERSITETDet Naturvidenskabelige FakultetNat.au.dk/foredrag
Mendels arvelighedslove
Gregor Mendel (1822-1884)
Anders S. BarfodBiologisk Institut
AARHUS UNIVERSITETDet Naturvidenskabelige FakultetNat.au.dk/foredrag
Mendels arvelighedslove
Mendels 1. lov Ethvert individ besidder to gener for hver egenskab. Kønscellernedannes ved reduktionsdelingsåledes at halvdelen har den eneegenskab og halvdelen den anden.
Mendels 2. lovGener for forskellige egenskaber kombineres uafhængigt ved befrugtningen.
Anders S. BarfodBiologisk Institut
AARHUS UNIVERSITETDet Naturvidenskabelige FakultetNat.au.dk/foredrag
DNA, livets kode
Anders S. BarfodBiologisk Institut
AARHUS UNIVERSITETDet Naturvidenskabelige FakultetNat.au.dk/foredrag
• Udskrevet på en linie med skriftstørrelse 10 ville de 3.3 milliarder basepar, som det menneskelige genom består af, strække sig over en afstand på mere end 8000 km.
• Der er mere lager kapacitet i det DNA der findes I siden på en okse skanke end samtlige hardiske I verden!
• Lagring af den information der findes i al DNA på jorden villekræve 1027 hardiske af 10 Gb hvilke ville fylde 16 X 1013 km3
Livets kapacitet for lagring af information
Anders S. BarfodBiologisk Institut
AARHUS UNIVERSITETDet Naturvidenskabelige FakultetNat.au.dk/foredrag
Ikke kodende DNA
Mitokondriel DNA37 gener
KerneDNA80.000 gener
Menneskets genom
GenrelateretDNA
Ikke genrelateret DNA
Kodende DNA
Ikke kodendeDNA
DNA i lavtantal kopier
DNA i højtAntal kopier
10% 90%
75%25%
60% 40%
Anders S. BarfodBiologisk Institut
AARHUS UNIVERSITETDet Naturvidenskabelige FakultetNat.au.dk/foredrag
Nedarvning af variation –tilfældig med begrænsninger eller variationer over et tema
Selektion – retningsbestemt, men set i et længere
tidsperspektiv, også en variabel proces
Øget tilpasning til de fremherskende livsvilkår og øget
levedygtighed af afkom
Evt. artsdannelse ved reproduktiv isolation
tid
Anders S. BarfodBiologisk Institut
AARHUS UNIVERSITETDet Naturvidenskabelige FakultetNat.au.dk/foredrag
Kilder til variation
•Seksualitet (rekombination af egenskaber)
•Mutationer
•Hybridisering og kromosomfordobling
•Tilfældige begivenheder (genetisk drift)
Anders S. BarfodBiologisk Institut
AARHUS UNIVERSITETDet Naturvidenskabelige FakultetNat.au.dk/foredrag
Nedarvning af variation – tilfældig med begrænsninger eller variationer over et tema
Selektion – målrettet, men variabel proces i et længere tidsperspektiv
Øget tilpasning til de fremherskende livsvilkår og øget
levedygtighed af afkom
Evt. artsdannelse ved reproduktiv isolation
Birkemåler (Biston betularia)
Anders S. BarfodBiologisk Institut
AARHUS UNIVERSITETDet Naturvidenskabelige FakultetNat.au.dk/foredrag
Nedarvning af variation – tilfældig med begrænsninger eller variationer over et tema
Selektion – retningsbestemt, men set i et længere tidsperspektiv,
også en variabel proces
Øget tilpasning til de fremherskende livsvilkår og øget levedygtighed af afkom (fitness)
Evt. artsdannelse ved reproduktiv isolation
Anders S. BarfodBiologisk Institut
AARHUS UNIVERSITETDet Naturvidenskabelige FakultetNat.au.dk/foredrag
Nedarvning af variation – tilfældig med begrænsninger eller variationer over et tema
Selektion – retningsbestemt, men set i et længere tidsperspektiv,
også en variabel proces
Øget tilpasning til de fremherskende livsvilkår og øget
levedygtighed af afkom
Evt. artsdannelse ved reproduktiv isolation
tid
Anders S. BarfodBiologisk Institut
AARHUS UNIVERSITETDet Naturvidenskabelige FakultetNat.au.dk/foredrag
150 år efter Darwin
’Nothing in biology makessense except in the light of evolution’
Theodosius Dobzhansky (1900-1975) The American Biology Teacher, March 1973 (35:125-129)
Anders S. BarfodBiologisk Institut
AARHUS UNIVERSITETDet Naturvidenskabelige FakultetNat.au.dk/foredrag
Forædling af afgrøder og dyr (’kunstig selektion’)
Evolutionsteoriens betydning for vores hverdag?
Anders S. BarfodBiologisk Institut
AARHUS UNIVERSITETDet Naturvidenskabelige FakultetNat.au.dk/foredrag
Forståelse for sygdomsfremkaldende organismers udvikling
Evolutionsteoriens betydning for vores hverdag?
Anders S. BarfodBiologisk Institut
AARHUS UNIVERSITETDet Naturvidenskabelige FakultetNat.au.dk/foredrag
Bioteknologisk forskning (genetisk modificering) -
Evolutionsteoriens betydning for vores hverdag?
Anders S. BarfodBiologisk Institut
AARHUS UNIVERSITETDet Naturvidenskabelige FakultetNat.au.dk/foredrag
Hvilken betydning har evolutionsteorien for vores hverdag?
Evolutionære computer algoritmer
selektion
Lav en start population
Opstil kriteri-um for optimal løsning
Er løsningen optimal?
Bedste løsning
rekombination
mutation
Lav en ny population
START SLUT
Anders S. BarfodBiologisk Institut
AARHUS UNIVERSITETDet Naturvidenskabelige FakultetNat.au.dk/foredrag
Pause
Xanthopan morganii ssp. praedictaAngraecum sesquipedale
Anders S. BarfodBiologisk Institut
AARHUS UNIVERSITETDet Naturvidenskabelige FakultetNat.au.dk/foredrag
Hvorledes opstår arter?
Hvorledes vokser da nu den mindre Forskjel mellem Varieteterne til den større Forskjel mellem Arterne? (s. 136)
Men, kunde man spørge, hvorledes kan et analogt Princip (”Divergensprincippet”) kunne komme til at virke ude i naturen? (s. 137)
Anders S. BarfodBiologisk Institut
AARHUS UNIVERSITETDet Naturvidenskabelige FakultetNat.au.dk/foredrag
Evolutionære processer
Ø-biogeografi
Gradualisme versus punktueret ligevægt Allopatrisk versussympatrisk artsdannelsen
Anders S. BarfodBiologisk Institut
AARHUS UNIVERSITETDet Naturvidenskabelige FakultetNat.au.dk/foredrag
Resultatet af evolutionsprocessen
Purvis and Hector N
ature405, 212 ‐219 (11 M
ay 2000);
Anders S. BarfodBiologisk Institut
AARHUS UNIVERSITETDet Naturvidenskabelige FakultetNat.au.dk/foredrag
Hypoteser om afstamning
Anders S. BarfodBiologisk Institut
AARHUS UNIVERSITETDet Naturvidenskabelige FakultetNat.au.dk/foredrag
Willi Hennig og kladistikken
Willi Hennig 1913-1976
Anders S. BarfodBiologisk Institut
AARHUS UNIVERSITETDet Naturvidenskabelige FakultetNat.au.dk/foredrag
KARAKTER tilstand 1 tilstand 2A: a’ a’’BLADINDSKÆRING savtakket fjerlappetBLOMSTERSTAND klase skærmSÆDIGHED oversædig undersædig
transformation
Karakteranalysen
Anders S. BarfodBiologisk Institut
AARHUS UNIVERSITETDet Naturvidenskabelige FakultetNat.au.dk/foredrag
Typer af karakterer
Morfologiske karakterer
Molekylære/genetiske karakterer
Anders S. BarfodBiologisk Institut
AARHUS UNIVERSITETDet Naturvidenskabelige FakultetNat.au.dk/foredrag
Karakter matrix
0 0 0
0 0 0
0 0 0
1 1 1
0 0 0
0 0 0
0 0 0
1 1 1
0 0 0
1 1 1
Karakterer
Art
er
a b c
Anders S. BarfodBiologisk Institut
AARHUS UNIVERSITETDet Naturvidenskabelige FakultetNat.au.dk/foredrag
Kilder til kovariation
Fælles afstamning
Tilpasning til lignende livsvilkår
Anders S. BarfodBiologisk Institut
AARHUS UNIVERSITETDet Naturvidenskabelige FakultetNat.au.dk/foredrag
Karakter polarisering - indirekte evidens
’Out-group’ kriteriet
1) Alle karakterer i den formodede søster-gruppe kodes ’0’.
2) En gruppe bestående af repræsentanter fra flere forskellige udviklingslinier bruges som sammenligningsgrundlag for den gruppe man studerer.
Anders S. BarfodBiologisk Institut
AARHUS UNIVERSITETDet Naturvidenskabelige FakultetNat.au.dk/foredrag
Parsimoni
1 1 0 0 1 1 0 0 0 0
1 1 1 1 0 0 1 0 0 0
1 1 1 1 1 0 0 1 1 1
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
A
B
C
Z
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10OTEerkarakterer
A B C Z A C B Z5
6
1,2
3,4
8,9,1057 3,4
8,9,10 3,4
1,2
5 7
6
Trælængde 11 Trælængde 12
Anders S. BarfodBiologisk Institut
AARHUS UNIVERSITETDet Naturvidenskabelige FakultetNat.au.dk/foredrag
Molekylær systematik
Anders S. BarfodBiologisk Institut
AARHUS UNIVERSITETDet Naturvidenskabelige FakultetNat.au.dk/foredrag
Anders S. BarfodBiologisk Institut
AARHUS UNIVERSITETDet Naturvidenskabelige FakultetNat.au.dk/foredrag
Et eksempel
Colin Hughes, and Ruth Eastwood. 2006.Island radiation on a continental scale: Exceptional rates of plant diversification afteruplift of the Andes. PNAS 103 (27):10334-10339
Anders S. BarfodBiologisk Institut
AARHUS UNIVERSITETDet Naturvidenskabelige FakultetNat.au.dk/foredrag
Intelligent designtidslinie
Paleys udgiver Natural Theology
Dom i USAs højesteret
Kile strategien
DK: Jacob Wolf udgiver Rosens Råb
1802
1986
1999
2004
Anders S. BarfodBiologisk Institut
AARHUS UNIVERSITETDet Naturvidenskabelige FakultetNat.au.dk/foredrag
To hovedindvendinger mod evolutionsteorien:
•Ureducerbar kompleksitet•Kun en teori
Anders S. BarfodBiologisk Institut
AARHUS UNIVERSITETDet Naturvidenskabelige FakultetNat.au.dk/foredrag
Ureducerbar kompleksitet
Hvorledes kan et organ såkomplekst som øjet forklares ud fra en evolutionær processom i høj grad beror påtilfældigheder?
Anders S. BarfodBiologisk Institut
AARHUS UNIVERSITETDet Naturvidenskabelige FakultetNat.au.dk/foredrag
Videnskabelig metode
1. Formulering af videnskabeligt spørgsmål baseret på observationer.
2. Opstilning af hypotese.3. Afledning testbare forudsigelser.4. Planlægning af eksperimenter til testning
af den opstillede hypoteses forudsigelser. 5. Indsaml data. 6. Analysér data.7. Sammenlign data med forudsigelse.8. Konkludér på basis af accept eller
afvisning af den opstillede hypotese.9. Lav eventuelt om på hypotesen og start
ved pkt. 3 igen.
hypotese
teori
Anders S. BarfodBiologisk Institut
AARHUS UNIVERSITETDet Naturvidenskabelige FakultetNat.au.dk/foredrag
”Evolution er et faktum og en teori”(Stephen Jay Gould)
Mekanismen (teori) hvorved evolutionen (faktum) finder sted diskuteres til stadighed
Recommended