Beogradska gimnazija

Maturski radna temu

Darvinova teorija

Beograd, 2010. godine

Sadržaj

1. Uvod.................................................................................................................2

2. Osnovni pojmovi..............................................................................................2

3. Evolucioni mehanizmi......................................................................................2

3.1. Teorija evolucije.................................................................................3

3.1.1. Preteče teorije evolucije.......................................................3

3.1.2. Lamarkova teorija evolucije..................................................3

3.1.3. Darvinova teorija evolucije...................................................4

3.1.3.1. Čarls Darvin............................................................5

4. Selekcija kao faktor evolucije.........................................................................10

4.1. Ravnotežna (balansna) selekcija.....................................................13

4.2. Primeri..............................................................................................14

Zaključak............................................................................................................17

Literatura............................................................................................................18

1

1. Uvod

Danas se teorija evolucije smatra utemeljenom činjenicom. Ali nije oduvek bilo tako. Prva knjiga Mojsijeva u Bibliji daje kratak pregled o misteriji porekla našeg sveta. Malo ko je do vek i po uopšte sumnjao u tu istinu, sve dok se jedan prirodnjak amater nije odvažio na put otkrića i potresao svet jednom jeretičkom idejom. Ispitijući užarena korita lave na ostrvu Galapagos, Čarls Darvin je ostao fasciniran čudnim životom divljine. Video je gigantske kornjače, izolovane na različitim ostrvima, različite veličine i oblika. I tako je on zamislio da tokom velikih vremenskih perioda, ako se kornjače menjaju, one će na kraju da se transformišu u nešto sasvim drugo. Čarls Darvin je iznetom teorijom postao značajna ličnost, čije je delo frapantno uticalo na kraj 19. i 20. veka.

U ovom maturskom radu dat je pregled osnovnih pojmova vezanih za evoluciju i teorije koje su je pratile u prvom redu teoriju Čarlsa Darvina.

2. Osnovni pojmovi

Pojam "evolucija" nije potekao od Darvina, već se u biologiji ustalio znatno kasnije. Pod tim pojmom su se tokom proteklih 150 godina podrazumevale različite stvari, pošto je u nekadašnjem obilju suprotstavljenih teorija bilo teško pronaći pravu definiciju evolucije.

U modernim vremenima jedna definicija evolucije postala je ustaljena. Naime, po toj definiciji, evolucija je proces progresivnih promena u genetičkom sistemu koje su primarno zasnovane na izmenjenim interakcijama bioloških populacija i sredine. Promene u genetičkom sistemu omogućavaju razvoj bioloških vrsta tokom dugih intervala vremena, što dovodi do porasta raznolikosti živog sveta, ali i do kreacije novih životnih formi, koje su često naprednije od svojih predaka.

U osnovi, evolucija je složen, sveobuhvatan i neprekidan proces u živom svetu, zasnovan na tri ključna mehanizma: mutaciji, prirodnoj selekciji i genetičkom driftu. Ovi mehanizmi su spori, slučajni procesi i zahtevaju milionske vremenske periode, tako da je brzina evolucije uglavnom mala – za evoluciju jedne vrste kičmenjaka obično je potrebno bar milion godina.

3. Evolucioni mehanizmi

2

Postoje tri osnovna mehanizma evolucionih promena: prirodna selekcija, genetički drift i protok gena. Prirodna selekcija menja učestalosti gena koji povećavaju/smanjuju sposobnost preživljavanja i reprodukcije (ostavljanja potomstva). Pod genetičkim driftom se podrazumevaju slučajne promene u učestalosti alela, a pod protokom gena svi transferi gena unutar i između populacije. Značajnost pojedinačnih evolucionih mehanizama zavisi uveliko od jačine prirodne selekcije i efektivne veličine populacije[19]. Prirodna selekcija preovlađuje značajnošću u velikim (brojnim) populacijama, dok je efekat genetičkog drifta najveći u malim populacijama.

3.1. Teorija evolucije 3.1.1. Preteče teorije evolucije

Evolucijske misli javile su se već u staroj Grčkoj (Heraklit, Empedoklo, Aristotel). Sredinom XVIII veka Karl Line, provodeći u svojem delu Sastav prirode (Systema naturale, 1735) kategorizaciju svih dotad poznatih biljaka i životinja, strogo je zastupao načelo: »Vrsta ima onoliko koliko ih je od početka stvoreno« (Tot numeramus species, quot ab initio sunt creatae). Suprotno tom kreacionističkom shvatanju Džordž Luis Lekler u delu Istorija prirode (Histoire naturelle, 1749–88) izražava misao o promeni vrsta. Na temelju proučavanja velikog broja savremenih biljaka i životinja, kao i opsežnog paleontološkog materijala, on zaključuje da su »sve životinje proizišle od jednoga pretka, koji se tokom vremena menjao i usavršavao te proizveo sve životinjske rodove«. Zoolog Lakaped, autor poglavlja o ribama u Bufonovoj Istoriji prirode, tumači sličnost organizama podrijetlom od zajedničkoga pretka i smatra da su te promene u vezi sa promenljivim uticajem okoline, ukrštavanjem itd. On govori i o preživljavanju bolje prilagođenih vrsta i u tome se približava biti darvinizma, tj. teoriji o prirodnom odabiru, selekciji. Na prirodoslovce XVIII vek znatno je uticao i Lajbnic "zakon kontinuiteta" ili neprekidnosti, po kojem priroda ne pravi skokove, već je u njoj sve povezano postupnim prelazima, kako u području fizičkih, tako i psihičkih pojava.

3.1.2. Lamarkova teorija evolucije

J. B. Lamark objavio je 1801. "Sistem životinja bez kičme" (Système des animaux sans vertèbres), u kojem je prvi put izneo ideju o zajedničkom poreklu organizama i njihovu postupnom razvoju, koju je 1809. u poznatom delu Filozofija zoologije (Philosophie zoologique) razradio u prvu celovitu evolucionu teoriju. Po Lamarku postoji u prirodi polagan, neprekidan proces preobrazbe vrsta. Činitelje koji su uslovljavali taj proces Lamark svodi na promene okoline po kojima se menjaju i potrebe životinje, pa time ona stiče nove navike. U skladu sa novim navikama i potrebama jedni se organi više upotrebljavaju i jače razvijaju; obratno, neupotrebljavanje organa dovodi do njihovog slabljenja i iščezavanja u potomaka. Te su promene po Lamarku uvek adekvatne uslovima sredine, a roditelji ih prenose na potomstvo. Tako su npr. krtici reducirane oči, jer ih pod zemljom ne upotrebljava. Ta prilagođavanja nastaju zbog volje

3

životinje, napregnute želje, težnje da zadovolji svoje potrebe i navike. Lamark je prvi obuhvatio u celini evolucijski problem, ali se zbog manjkavih rezultata tadašnje nauke zapleo u teleološke greške.

3.1.3. Darvinova teorija evolucije

Sredinom XIX veka prirodne nauke su već raspolagale mnogobrojnim činjenicama koje su govorile u prilog evoluciji. Postignuti su važni uspesi na području poredbene anatomije, kičmenjaka, i poredbene embriologije; T. Švan otkrio je 1839. jedinstvo stanične građe svih živih bića (celularna teorija) i osnovao nauka o ćeliji – citologiju.Liel u delu Načela geologije (Principles of Geology, 1831) postupne promene Zemlje tumačio je sporim i neprekidnim delovanjem prirodnih pojava: vode, vetra, sunca itd.U poljoprivredi se razvijala tehnika selekcije – engleski stočari i ratari uzgajali su nove pasmine domaćih životinja i nove sorte kulturnog bilja. Za obradu i dokumentaciju svoje evolucione teorije Čarls Darvin je, kako se vidi, imao znatno povoljniji naučni teren. Uz sve to on je dugo oklevao sa izdavanjem svog glavnog dela „O poreklu vrsta posredstvom prirodne selekcije" i objavio ga je tek 1859. kada ga je na to nagovorio Valas.Darvinova teorija evolucije poziva se najpre na prirodni odabir ili selekciju koja uništava jedinke slabije prilagođene uslovima života, a podupire one bolje prilagođene. Individualne varijacije koje ulaze u proces selekcije mogu, po Darvinovom mišljenju, biti determinisane spoljašnjim (okolina) i unutrašnjim (kasnije nazvani genetičkim) faktorima.

Darvin je dokazao da evolucija ima adaptivan značaj i da je org. svrhovitost relativno izražena u prilagođenosti organizma na određeni istorijsko uslovljeni kompleks spoljašnjih uslova. Njegova teorija je u nauci poznata kao darvinizam. Često se i sama nauka o evoluciji poistovjećuje sa pojmom darvinizma.Darvinovo naučavanje dalje su razradili, proširili i produbili Huli, Hekler, imirjazev i dr. Hekel se posebno istakao kao vatreni pristalica Darvinove teorije. On je naučno razradio problem jedinstva žive i nežive prirode, postanak života hemijskim putem iz nežive prirode, monofiletsko poreklo živih bića itd., i na kraju formulisao >biogenetski zakon (koji u savremenoj evoluciji ima samo istorijsko značenje). Filogenija je po Hekelu osnovna nauka o promenama oblika kroz koje prolaze organizmi tokom celog svog razvoja. Hekel je tako prvi postavio teoriju descendencije, koju je nazvao transformizmom, spojivši u njoj uz darvinizam i neke lamarkističke misli.

Darvinizam je opšte prihvaćen pojam za Darvinovu teoriju evolucije prema kojoj su se sva živa bića razvila od malog broja jednostavnih oblika života putem posebnog i dugotrajnog procesa razvoja i prirodnog odabiranja.

4

3.1.3.1. Čarls Darvin

Slika 1. Čarls Darvin

Čarls Robert Darvin (1809 - 1882) je bio britanski naučnik koji je postavio temelje moderne teorije evolucije po kojoj se svi životni oblici razvijaju putem prirodne selekcije. Kao model razvoja (evolucije), znatno je uticao na razvoj bioloških, psiholoških i socijalnih nauka, ali i na sporove unutar različitih religijskih shvatanja i dogmi o nastanku ljudske vrste i razvoju čoveka.

Darvin je rođen u mestu Šruzberi, grofovija Šropšir, 12. februara 1809. godine kao peto dete dobrostojeće engleske porodice. Njegov pradeda sa majčine strane je bio uspešni trgovac porculanskom i lončarskom robom Džosaja Vedžvud, a pradeda s očeve strane bio je poznati psiholog i naučnik iz 18. veka Erazmus Darvin.

5

Godine 1825. nakon završetka školovanja u elitnoj školi u rodnom Šruzberiju, mladi Darvin upisuje medicinu na univerzitetu u Edinburgu. Godine 1827. izbačen je sa studija medicine i upisao se na univerzitet Kembridž sa namerom da postane sveštenik anglikanske crkve. Tamo je sreo geologa Adama Sedžvika i naturalistu DŽona Hensloua. Henslou ne samo da je pomogao Darvinu na sticanju samopouzdanja nego je svog učenika podučio kako da bude pažljiv i savestan promatrač prirodnih fenomena i skupljač primeraka živog sveta.

Nakon završenih studija na Kembridžu 1831. Darvin se u svojoj dvadeset drugoj godini, na Henslouov nagovor, ukrcao na istraživački brod "Bigl" pridruživši se tako ekipi prirodnjaka na naučnom putovanju po svetu. Na ovom dugom i mučnom putovanju Darvin je sakupio veliku količinu fosila, biljaka i životinja, a istraživanja koja je na Biglu obavio uverila su ga u promenljivost vrsta.

Darvin je na tom putovanju dobio priliku da posmatra geološke formacije koje su pronađene na različitim kontinentima i ostrvima kao i velik broj fosila i organizama. Obišao je Južnu Ameriku, Tahiti, Australiju, jug Afrike, a između ostalog i pacifička ostrva Galapagos, gde je video različite, ali veoma slične vrste kornjača na raznim ostrvima arhipelaga. Nekada, u davnoj prošlosti, sve kornjače sa Galapagosa pripadale su istoj vrsti, ali su se prilagodile različitim prirodnim uslovima na raznim ostrvima i tako se transformisale u nove, zasebne vrste, što je bila očigledna potvrda Lamarkove teze da do preobražaja vrsta dolazi pod uticajem sredine.

Na temelju ovakvih zapažanja, kao i na osnovu mnogih kasnije izvedenih eksperimenata, Darvin je tokom narednih dvadeset godina razvijao svoju teoriju, ali je prikupio i velik broj saznanja iz drugih oblasti nauke. Na primer, ideju na osnovu koje je objasnio kako varijacije dovode do novih vrsta i pomoću koje je otkrio mehanizam prirodne selekcije – ideju o postepenom preobražaju vrsta – bio je preuzeo iz geologije koju je odlično poznavao i napisao čak tri knjige iz ove nauke. Pre svega, ipak, Darvin je svoju teoriju zasnovao na dotadašnjim istraživanjima i rezultatima transformista. Može se, zapravo, reći da je on samo uspeo da reši ključne probleme sa kojima se transformistički koncept do tada bez uspeha suočavao. Zato su neosnovana mnoga široko zastupljena stanovišta o Darvinu kao rodonačelniku ili dogmatičaru jedne nove nauke, iako nema sumnje da je Darvinov doprinos bio presudan za nastanak teorije evolucije. U nizu biologa koji su, tokom 200 godina razvoja transformističkog koncepta, učestvovali u stvaranju jedne nove biološke teorije Darvin je bio ključni, ali i dalje samo jedan od učesnika.

U svojim geološkim opservacijama Darvin je bio najviše impresioniran posledicama delovanja prirodnih sila na Zemljinu površinu. U to doba većina geologa zastupala je teoriju kako su pojedine vrste životinjskog i biljnog sveta nastajale nezavisno jedna od druge, te da je svaka prošla kreacija uništena iznenadnom katastrofom, kao što je npr. zemljotres ili pucanje i uvijanje Zemljine kore. Prema toj teoriji poslednja katastrofa bila je ona povezana s

6

Nojevom barkom koja je izbrisala sve životne oblike osim onih koji su se ukrcali u Nojevu barku. Ostali primerci životnih oblika postali su fosili. Prema tom gledištu, vrste, nastale nezavisno jedna od druge, nisu mutirale tako da su zauvek ostajale na istom stepenu razvoja.Darvinova teorija je u celosti objavljena 1859. godine pod naslovom O poreklu vrsta (engl. On the Origin of Species). Nazvana „knjigom koja je šokirala svet“, knjiga je rasprodana već prvog dana te je naknadno štampano još šest izdanja. Reakcija na Darvinovu knjigu bila je veoma brza...

Slika 2. Brod „Bigl“, slika Ovena Stenlija iz 1841

Katastrofičnu tezu (ali ne i teoriju o nemutaciji vrsta) izmenio je engleski geolog ser Čarls Lajel u svojoj knjizi u dva sveska „Principi geologije“ (engl. Principles of Geology) (1830 - 1833). Lajel je utvrdio kako Zemljina površina prolazi kroz

7

stalne promene što je rezultat delovanja prirodnih sila kroz duži vremenski period. Dok je boravio na "Biglu" Darvin je zaključio kako mnoga Lajelova zapažanja odgovaraju onome što je sam uočio. Takođe je primetio da neki njegovi nalazi nisu u skladu s Lajelovim hipotezama. Tako je, na primer, zapazio da na ostrvu Galapagos postoji jedinstvena vrsta kornjača, američkog drozda i zeba koje su, uprkos tome što su bliski povezane, različite u strukturi i prehrambenim navikama od ostrva do ostrva. Ta opažanja naterala su Darvina da postavi pitanje da li je moguće da postoje veze između različitih ali i sličnih vrsta.

Nakon što se 1836. vratio u Englesku, svoje ideje o promenjivosti vrsta objavio je u delu „Beleške o transmutaciji vrsta“ (engl. Notebooks on the Transmutation of Species). Darvin se u svom stanovištu o razvijanju organizama još više učvrstio nakon što je pročitao „Esej o principima stanovništva“ (engl. An Essay on the Principle of Population) iz 1798. godine, delo britanskog ekonomiste Tomasa Roberta Maltusa. U tom delu Maltus objašnjava kako broj stanovnika Zemlje raste brže nego što raste proizvodnja hrane (broj stanovnika raste geometrijskom progresijom, a proizvodnja hrane aritmetičkom). Čovek nije u stanju da uravnoteži navedene pojave, pa to, umesto njega, čine prirodne katastrofe, glad, bolesti i ratovi. Darvin je Maltusovu teoriju primenio na životinje i biljke i 1838. godine načinio nacrt teorije evolucije putem prirodne selekcije.

Darvin je sledećih dvadeset godina dorađivao svoju teoriju i usput se bavio i nekim drugim prirodno-istorijskim projektima; budući da je bio prilično bogat, nikada nije imao potrebu za dodatnom zaradom. Godine 1839. oženio se sa svojom rođakinjom Emom Vedžvud, a nešto kasnije preselio se malo imanje Daun Haus pokraj Londona. Tamo je sa suprugom podizao desetoro dece, od koje je troje umrlo u ranom detinstvu. Darvin je svoju teoriju prvi put objavio 1858. godine u novinama, istovremeno kada je to učinio i Alfred Rasel Volas, mladi prirodnjak koji je nezavisno od Darvina došao do istog zaključka. Darvinova teorija je u celosti objavljenja 1859. godine pod naslovom O poreklu vrsta (engl. On the Origin of Species). Nazvana „knjigom koja je šokirala svet“, knjiga je rasprodana već prvog dana te je naknadno štampano još šest izdanja.

Reakcija na Darvinovu knjigu bila je veoma brza. Neki biolozi prigovarali su Darvinu kako ne može dokazati svoje hipoteze. Drugi su kritikovali Darvinovu koncepciju o razvijanju različitih vrsta iz jedne. Međutim, nisu naučnici bili najžešći kritičari Darvinove teorije već je to bila Crkva. Crkveni predstavnici su Darvinu oštro prigovarali da teorija o prirodnoj selekciji poriče uticaj Boga na stvaranje čoveka i stavlja čoveka na isti nivo sa životinjama.

8

Slika 3. Karikatura Darvina kao majmuna objavljena u magazinu Hornet

Ostatak života Darvin je proveo dorađujući teoriju tako da je kasnije objavio još nekoliko knjiga u kojima je objašnjavao sporne delove teorije: "Menjanje životinja i biljaka u domaćim uslovima" (1868; The Variation of Animals and Plants Under Domestication), "Poreklo čoveka" (1871; The Descent of Man ), "Ispoljavanje emocija kod životinja i čoveka" (1872; The Expression of the Emotions in Animals and Man) i "Poreklo čoveka i selekcija u vezi sa polom (1872; The Descent of Man and Selection in Relation to Sex). Važnost Darvinova rada prepoznali su njegovi savremenici te je Darvin izbaran u Kraljevsko društvo (Royal Society) 1839. godine i u Francusku akademiju nauka (1878). Odana mu je počast i mestom pokopa u vestminsterskoj opatiji, nakon što je 19. aprila 1882. preminuo u mestu Daun, grofovija Kent.4. Selekcija kao faktor evolucije

9

Darvinova teorija evolucije ponudila je obrazloženje mehanizma evolucije: bila je to selekcija.

Često se govori o evoluciji na bazi prirodne selekcije. Za razliku od svakodnevne upotrebe reči selekcija, gde se uvek javlja čovek kao selektor, u prirodnoj selekciji toga nema. U biologiji tu funkciju vrši prirodna selekcija. Termin koji je bio u vezi sa značenjem pojma prirodne selekcije još od Darvina i Alfreda Rasela Volasa, kao što je preživljavanje najpodobnijeg – survival of the fittest, termin je preuzet je od Herberta Spensera i to je termin koji je dosta nesrećno odabran, jer je bio neshvaćen kod nebiologa.

Prirodna selekcija je proces koji opisuje opstajanje tokom generacija naslednih osobina koje se mogu okarakterisati kao „korisne" za reprodukiju ili samo preživljavanje, a gubitak onih osobina koje se mogu okarakterisati kao „štetne". Ova promena u učestalosti gena se dešava jer organizmi nosioci „korisnih" osobina prenose više kopija ovih osobina u sledeću generaciju.

Vrsta je grupa organizama koji mogu stupati u reproduktivne odnose. Međutim, ako je vrsta podeljena u populacije između kojih postoji reproduktivna izolacija, mutacije i genetički drift, zajedno sa različitim sredinskim selekcionim pritiscima, rezultuju u akumuliranju razlika u ovim populacijama. Tokom niza generacija, ovo povećavanje razlika dovodi do stvaranja novih vrsta - specijacije.

Prirodnu selekciju predstavljaju faktori koji eliminišu određene genotipove i na taj način remete genetičku ravnotežu populacije. Genetički ona označava smanjenje ili povećanje frekvencije gena ili genotipova u populaciji.

Genotip je genska konstitucija nekog organizma koja može da se odnosi na:

jedan par alela (uži smisao genotipa) celovitu naslednu osnovu (sve gene koje taj organizam poseduje),

što predstavlja širi smisao genotipa.

Pojam genotipa uveo je Johannsen 1909.g. Genotip zigota, nastalog spajanjem polnih ćelija, sadrži proporcionalno jednak broj majčinih i očevih gena, samo što su se ti geni drugačije iskombinovali u genotipu potomka. Kakav će biti efekat genotipa na fenotip zavisi ne samo od genetske osnove već i od dejstva faktora sredine u kojoj se novi organizam razvija.

Kod diploidnih organizama genski aleli se u jedru telesnih ćelija uvek nalaze u paru:

jedan se nalazi na hromozomu koji vodi poreklo od majke drugi se nalazi na hromozomu od oca.

Selekcija podrazumeva odabiranje jedinki (potomaka) koji će činiti sledeću generaciju. Izdvajanjem određenih fenotipova, odnosno genotipova, oni se favorizuju (potpomažu) pri čemu se menja genetička struktura populacije.

10

Fenotip je skup svih osobina jednog organizma koje su nastale zajedničkim delovanjem genotipa i uslova sredine u kojima se dati organizam razvija. Pojam fenotipa uveo je Johannsen, 1909. g.Fenotip se osim u širem smislu može posmatrati, slično kao i genotip, i u užem smislu, kao jedna osobina koju određuje neki genotip.

Fenotipske osobine se najgrublje mogu podeliti na: kvalitativne i kvantitativne.

Genetička ravnoteža populacije odnosi se na zakonitost da se učestalost alela u populaciji iz generacije u generaciju ne menja ako se zadovolje određeni uslovi: - da je populacija dovoljno velika (model podrazumeva beskonačno veliku populaciju);

o ukrštanje jedinki te populacije je slučajno; o da se generacije između jedinki ne poklapaju; o da odsustvuju faktori koji remete genetičku ravnotežu populacije:

mutacije, igracije, prirodna selekcija, genetički drift

Populacija ima genetičku strukturu iskazanu kroz frekvenciju (učestalost) alela i odgovarajućih genotipova. Osnovni zakon populacione genetike je Hardi – Vajnbergov zakon.

Ova dva naučnika, nezavisno jedan od drugog, su matematičkim putem dokazali da procesi nasleđivanja ne menjaju učestalost alela i genotipova u uzastopnim generacijama, čime je populacija u ravnoteži. To je zakon idealne populacije, koja je jako retka u prirodnim uslovima pošto su populacije u prirodi stalno izložene uticajima faktora koji tu ravnotežu remete. Zbog toga je ona u dinamičkoj ravnoteži - mutacije i migracije unose nove alele (gene) koje prirodna selekcija odbacuje ili prihvata u zavisnosti od spoljašnje sredine.

U populaciji koja je u ravnoteži moguće je, na osnovu učestalosti alela odrediti učestalost odgovarajućih genotipova (ili fenotipova) i obratno, o čemu i govori Hardi-Vajnbergov zakon. Genetička struktura populacije održava se iz generacije u generaciju (u ravnoteži je), tj. učestalost gena i genotipova ostaju nepromenjene ako su zadovoljeni gore navedeni uslovi.

Ovaj zakon najlakše se ilustruje na genu koji ima dva alela : dominantan alel (A) i recesivan alel (a).

11

U roditeljskoj generaciji (roditelji su heterozigoti) ovi aleli su prisutni u gametima sa frekvencijama p (za dominantan alel A) i q (za alel a) :

P: Aa x AaF1: AA, Aa, Aa, aa (vidi tabelu)

ženke

А (п) а (q)

mužjaciА (п) АА (п2) Аа (пq)

а (q) аА (qп) аа (q2)

Tabela 1. Kombinacije

Potomačka generacija F1 poseduje tri različita genotipa: AA - čija je učestalost p2 Aa sa učestalošću 2rq aa , sa učestalošću q2.

Pošto je populacija u ravnoteži iste frekvencije se pojavljuju generacijama, te važe za celu populaciju (100% ili 1) pa je njihov zbir jedak 100% ili 1 :

п2 (АА) + 2рq (2Аа) + q2 (аа) = 100% ( 1 ) Hardi-Vajnbergova formula

Ova jednačina je razvijeni oblik izraza ( р+q )2 = 1, što znači da je i п + q = 1, odakle je п = 1 – q ili q = 1 - п .To pokazuje međuzavisnost alela i genotipova koje ti aleli obrazuju. Ako se učestalosti alela ne promene, učestalosti genotipova u sledećoj generaciji ostaće iste i obrnuto, što znači da je populacija u genetičkoj ravnoteži.Ako je poznata učestalost recesivnog fenotipa (osobine) u određenoj populaciji, moguće je na osnovu toga izračunati frekvencu alela i genotipova.

Npr. ako znamo da je učestalost albino osoba 25%, onda možemo da izračunamo kolika je učestalost alela i genotipova u toj populaciji:

prvo računamo učestalost recesivnog alela a, pošto se albinizam nasleđuje autozomno-recesivno: q2(аа)= 0,25 pa je onda q = 0,5 (50%)

kada je poznato q, onda se iz jednačine п + q = 1 izračunava р = 0,5 prema učestalosti alela jednostavno je izračunati učestalost genotipova:

dominantan homozigot (АА) р2 = 0,25 ili 25% heterozigot (2Аа) 2рq =2 х о,5 х о,5 = 0,50 ili 50% recesivan homozigot (аа) q2 = 0,25 ili 25%.

Genetička struktura populacije predstavlja učestalost gena (jedinki koje ih sadrže) u toj populaciji. Da bi se utvrdila učestalost gena (njihovih alela) ili njihovih kombinacija (genotipova) prate se fenotipske osobine jedinki koje čine neku populaciju.

12

Osobine koje se prate i služe za utvrđivanje genetičke strukture neke populacije mogu da budu:

morfološko-anatomske: oblik, veličina, boja nekog telesnog dela; fiziološko-biohemijske. različite forme nekog proteina, enzima; osobine u ponašanju jedinki.

U određivanju genetičke strukture humanih populacija neophodno je da se zadovonje određeni kriterijumi: - koriste se osobine određene jednim genom ili malim brojem gena, kvalitativne osobine, kao što su:

boja očiju boja kose nasledne bolesti krvne grupe ABO, Rh, MN sistema i dr. uzorak koji se ispituje mora da bude dovoljno velik i da nije

odabran.

Populacija je u ravnoteži ako se njena genetička struktura održava nepromenjenom iz generacije u generaciju.

Genetičku strukturu populacije određuju: faktori koji održavaju njenu genetičku ravnotežu faktori koji tu ravnotežu remete.

Međusobno dejstvo ovih faktora određuje stabilnost populacije koja nije statična već dinamična:

kada se u populaciji učestalost gena ne bi nikada menjala, tj. ne bi remetila njena ravnoteža, ne bi dolazilo ni do evolucije.

Faktori koji remete genetičku ravnotežu populacije su istovremeno i faktori evolucije i pripadaju im:

mutacije migracije prirodna selekcija genetički drift.

4.1. Ravnotežna (balansna) selekcija

Jedan od najpoznatijih primera delovanja prirodne selekcije na učestalost pojedinačnih genskih alela u ljudskim populacijama odnosi se bolest srpastu anemiju, bolest česta kod afričkih urođenika. Ovu anemiju (malokrvnost) određuje dominantan alel (S) koji dovodi do stvaranja nenormalnog hemoglobina (HbS). Taj hemoglobin je smanjene rastvorljivosti usled čega se ne raspoređuje normalno po eritrocitima pa oni dobijaju srpast oblik. Izmenjeni hemoglobin ima i smanjenu sposobnost vezivanja O2 što dovodi do anemije i niza drugih poremećaja. U homozigotnom stanju (SS) gen je letalan zbog teškog oblika anemije. Osobe koje su recesivni homozigoti (ss) nisu anemične, ali zato lako oboljevaju od malarije, bolesti koja je česta u Africi. Heterozigoti (Ss) se odlikuju najvećom životnom sposobnošću jer imaju blag oblik anemije i

13

istovremeno imaju i manju šansu da obole od malarije. Ovo je primer za delovanje balansne (ravnotežne) selekcije, koja favorizuje heterozigote, a odstranjuje homozigote i tako se u populaciji održavaju dva alela (S i s).

Sposobnost opstanka jednog genotipa u prirodi najbolje se meri brojem potomaka koje on ostavlja sledećoj generaciji (reproduktivni uspeh).

Adaptivna vrednost (fitnes) je broj broj reproduktivno zrelih potomaka jednog genotipa u odnosu na neki drugi genotip u istoj populaciji. Na pr. ako genotip AA daje za 20%, a genotip aa za 10% manje potomaka od genotipa Aa, onda će njihove adaptivne vrednosti (W) iznositi – za genotip AA 0,8, a za genotip aa 0,9. Skup faktora koji smanjuje njihovu adaptivnu vrednost čini selekcioni koeficijent (S). Adaptivna vrednost i selekcioni koeficijent dopunjuju se do 1, ili 100% - W + S = 1.

4.2. Primeri

Postoji druga grupa biologa koja smatra da je prirodna selekcija realan fenomen. Medjutim, danas je bilogija uspela da pribavi samo jedan primer koji nedvosmisleno pokazuje da postoji prirodna selekcija. Koji je to primer? To je primer sa leptirom Biston betularia. Taj leptir zivi u Engleskoj, i pre industrijske revolucije, od njegove dve forme: svetle i tamne, preko 90% je 1850. godine bilo svetlih formi. A onda dolazi do industrijske revolucije, sa svim produktima koje je donela. I doslo je do promena, tako da 1950. godine imamo obrnutu situaciju, da je sada preko 90% tamnih jedinki. O cemu se radi? Pre industrijske revolucije drvece u Engleskoj je bilo obraslo lisajevima. Lisajevi su simbiotska (simbioza - zajednicko zivljenje) kombinacija gljiva i algi. I svaka komponenta moze da se razdvoji i da se nezavisno kultivise, ali kad rastu zajedno oni stvaraju lisaj. To je jedna velika grupa organizama koja se sad svrstava kao posebna vrsta. Znaci, u Engleskoj su pre industrijske revolucije bili beli lisajevi, tako da su bele jedinke leptirica bile tesko primetljive, u odnosu na njihove predatore, zivotinje koje ih jedu. I onda su ptice, naravno, predominantno lovile tamne leptirice. Kad tamni padne na belu podlogu, on se vidi. Ali, ono sto je vazno, postojala je i tamna i svetla forma istovremeno. A sa industrijskom revolucijom, lisajevi odumiru i stabla postaju tamna, ogoljena, jer nema lisajeva. Tako da se sada desava suprotno: tamne jedinke se ne primecuju, dok svetle jedinke su vrlo primetne. I onda predatori love, jasno, svetle jedinke.

14

Slika 4. Primer prirodne selekcije

Ovo je jedan jedini primer do sad opisan, ali sigurno dovoljan, koji pokazuje da je prirodna selekcija realan fenomen. Da li je onda prirodna selekcija stvaralac evolutivnih novina? Najpre treba zapamtiti da prirodna selekcija ne znaci evolucija. Neki misle ako dokazu da postoji prirodna selekcija, da su dokazali evoluciju. Niko ovde, u ovom primeru, nije evoluirao, niko nije uznapredovao. Mi smo imali dve pocetne forme leptira, tamne i svetle. Sa cim ste poceli sa tim ste i zavrsili. Jedino se menja ucestalost pojedinih varijanti vrste koja vec postoji, a ne prelazna varijanta koja je kandidat za novu vrstu.

Dakle, prirodna selekcija nam samo objasnjava zasto odredjeni fenotip ili klasa fenotipova srecnije prezivljava sa promenom sredine, odnosno zasto su odredjeni preziveli, a ne kako su nastali. Dakle, prirodna selekcija objasnjava zasto najprilagodjeniji prezivljavaju, a ne zasto su oni takvi. To sto najprilagodjeniji prezivljavaju, ni po cemu ne objasnjava "kako su oni nastali". Selekcija pre odgovara na pitanje prilagodjenosti, nego nastanka. Prirodna selekcija, sama po sebi, nije generator ili stvaralac evolutivnih novina, nego ona samo eksponira pojedine varijante, kao u ovom slucaju sa leptirom. Varijante ne nastaju pod indukcijom sredine, vec nasumicno, slucajno, kombinacijom genetickog materijala, necega sto vec postoji u genetickom fondu jedne vrste.

Populacije i vrste se ne prilagođavaju samo na promene u abiotičkoj sredini, već koevoluiraju zajedno sa nekim drugim vrstama u međusobnoj

15

kompeticiji. Od ovoga je pošao biolog Van Valen kad je razmatrao podatke koje je dobio od razmatranja nekih fosilnih ostataka.

Po njemu, s obzirom na to da vrste evoluiraju, ako nema promena u abiotičkoj sredini ona bi trebalo da evolucijom stalno smanjuje mogućnost svog izumiranja, ali se to nije dogodilo. I Van Valen je pretpostavio da je to zbog toga što neprestano koevoluiraju vrste koje žive na istom prostoru i koje imaju određeni međuodnos, te da i pored odsustva promena u abiotičkoj sredini ta vrsta mora stalno evoluirati da bi održala korak sa drugim vrstama sa kojima je u kompeticiji ili u nekom drugom odnosu. Bila je to hipoteza koju je on nazvao "Hipoteza Crvene kraljice" po liku iz knjige Alisa iza, delo Čarlsa Ludvidža Dodžsona. U toj knjizi postoji lik Crvene kraljice, koja je u jednom trenutku potrčala sa Alisom i kada je Alisa pitala gde su stigli, ona joj je odgovorila: "Nigde. Ovde moraš trčati najbrže što možeš da bi ostala u mestu, a da bi nedge stigao moraš trčati bar dvaputa brže". Tako je i Van Valen smatrao da vrste moraju evoluirati samo da bi preživele i da bi izdržale kompeticiju sa drugim vrstama, da bi se izborile sa predatorima i parazitima. Upotrebio je lik iz književnosti da bi približio tumačenje tog svog koncepta.

16

Zaključak

Prvobitna, Darvinova teorija evolucije dovela je – uz potonja naučna saznanja – do novih, savremenijih evolutivnih teorija, kao što je Darvin svoje delo zasnovao na ranije nastalim, transformističkim teorijama o nastanku živih stvorenja. Taj proces naučnog saznanja nije završen, niti može biti, pošto i dalje postoji potreba za novim objašnjenjima mehanizama biološke evolucije. Međutim – sam proces evolucije je činjenica. Postepeni preobražaj svih živih vrsta u vremenu je neosporan, potkrepljen neoborivim naučnim dokazima. Priroda, u tom smislu, zaista ne pravi skokove, niti će ih praviti. Ali, ni nauka, takođe. Evoluciona biologija predstavlja onu biologiju koja integriše sve ostale njene delove i daje im smisao. Mnogi biolozi smatraju da pre pojave Darvinove teorije biologija nije bila teorijski zasnovana nauka, već neka vrsta prirodopisa.

Genetske analize i prodori na polju molekularne biologije omogućili su nam da napravimo planove genetskog razvitka i da ih uporedimo sa planovima fosilnog razvitka. Mnogi prelazni fosili koji povezuju stablo života u jednu celinu, nađeni su i izučeni. Delovi teorije koji su bili misterija i samom Darvinu danas su objašnjeni i analizirani.

U Darvinovo doba, nauka nije znala skoro ništa o tome kako deca nasleđuju osobine od roditelja (mada je bilo jasno da se to događa), kako se te osobine menjaju vremenom, i koji su osnovni mehanizmi po kojima se sve to događa. Darvin se u velikoj meri mučio da objasni mehanizme kako nastaje promenljivost. Danas se to za tili čas objasni. Mi smo to objašnjavali kod "ljudskih rasa". Darvin se mučio da objasni kako nastaje varijabilnost u populaciji, jer tad se nije znala genetika. I onda se on prilično mučio, dao je teoriju po kojoj je pokušao da objasni nastanak individualnih razlika, ali je genetika posle pokazala da takav koncept nije tačan.

17

Literatura

1. Dumanović, J, Marinković, D, Denić, M: Genetički rečnik, Beograd, 1985. 2. Kosanović, M, Diklić, V: Odabrana poglavlja iz humane genetike, Beograd, 1986. 3. Marinković, D, Tucić, N, Kekić, V: Genetika, Naučna knjiga, Beograd 4. Matić, Gordana: Osnovi molekularne biologije, Zavet, Beograd, 1997. 5. Ridli, M: Genom - autobiografija vrste u 23 poglavlja, Plato, Beograd, 2001. 6. Tucić, N, Matić, Gordana: O genima i ljudima, Centar za primenjenu psihologiju, Beograd, 2002. 7. Švob, T. i sradnici: Osnovi opće i humane genetike, Školska knjiga, Zagreb, 1990. 8. Marinković, D, Tucić, N, Kekić, V: Genetika, Naučna knjiga, Beograd 9. Tatić, S, Kostić, G, Tatić, B: Humani genom, ZUNS, Beograd, 2002. 10. Matić, Gordana: Osnovi molekularne biologije, Zavet, Beograd, 1997. 11. Ridli, M: Genom - autobiografija vrste u 23 poglavlja, Plato, Beograd, 2001. 12. Prentis S: Biotehnologija, Školska knjiga, Zagreb, 1991. 13. Dumanović, J, marinković, D, Denić, M: Genetički rečnik, Beograd, 1985. 14. Kosanović, M, Diklić, V: Odabrana poglavlja iz humane genetike, Beograd, 1986.

18