Mechanizmy ewolucji: wprowadzenie

Biologiczne podstawy zachowań (ćwiczenia)

Magdalena Reuter

JAK DZIAŁA EWOLUCJA?

(PRZEZ DOBÓR NATURALNY!)

• organizmy w populacji różnią się między sobą uposażeniami (w cechy)

• uposażenia korzystne są dziedziczone (za pośrednictwem genów)

• Dziedziczne są też zmiany powstałe w wyniku mutacji (zmian struktur genów)

• pewne organizmy rozmnażają się szybciej (w większej liczbie) niż inne

• geny organizmów rozmnażających się szybciej zdominowują populację

Przesłanki teoretyczne działania doboru naturalnego

1. nie przetrwanie, lecz reprodukcja: Przetrwanie jest istotne, ale jeszcze istotniejsza jest

reprodukcja. Co dzieje się z genami tych, którzy żyją najdłużej ale rozmnażają się najwolniej lub wcale?

2. nie siła, lecz dostosowanie: W procesie ewolucji ważne jest dostosowanie do

środowiska. Osobniki, które są silne, ale mniej odporne na choroby lub pasożyty, źle dobierają partnerów seksualnych, z trudem znajdują pożywienie lub są bezpłodne - nie przetrwają w środowisku, nie rozmnożą się, lub przekażą słabsze geny.

Ewolucja to NIE „przetrwanie najsilniejszych”

Organizm nie musi się rozmnażać „osobiście”, by przekazać swoje geny. Może to zrobić pomagając swoim bliskim krewnym (altruizm krewniaczy)

Przykład: Owady społeczne

Jean-Baptiste Lamarck:

NIE ma dziedziczenia cech nabytych

• zmiany cech organizmów odbywają się w sposób

ukierunkowany tak, aby zrealizować potrzeby organizmu w

zmieniającym się środowisku

• cechy nabyte przez organizm w czasie życia dziedziczą się

• narządy nieużywane zanikają

Zaprzeczenie postulatów Lamarcka:

August Weismann• Teoria ciągłości plazmy zarodkowej (pocz. XX wieku) dwa odrębne rodzaje tkanek - germen (nasienie) i soma (ciało). Każdy organizm jest produktem komórek typu germen i tylko zmiany w nich mogą się być dziedziczone. Eksperyment na myszach - którym ucinano ogony i sprawdzano, czy w kolejnych populacjach cecha ta się upowszechni - obalił możliwość dziedziczenia cech nabytych

• odkrycie ponowne w 1900 r. praw Mendla• rozwój genetyki populacyjnej od lat 20 - tych XX wieku• teoria chromosomowa T. H. Morgana

NIE ma dziedziczenia cech nabytych

• Cechy nabyte nie zapisują się w genach

• Nie dziedziczymy złamania kości, chorób niegenetycznych, umiejętności naszych rodziców wykształconych w toku ich życia

• Możemy dziedziczyć jedynie predyspozycje do wykonywania pewnych umiejętności

NIE ma dziedziczenia cech nabytych

Gould, 1994

Ewolucja to NIE „rozwój”:postęp od form niższych, ku wyższym

Ewolucja to NIE „rozwój”:To NIE postęp od form niższych, ku wyższym

Ewolucja to raczej koło młyńskie niż drabina

07-03-23

Ewolucja to NIE „rozwój”:To NIE postęp od form niższych, ku wyższym

Metafora czerwonej królowej (Ridley)

• Dobór naturalny działa tu i teraz, a nie za 100 pokoleń.

• W populacji zostaną geny organizmów, które mają najwyższe dostosowanie w danej chwili, a nie tych, które mogłyby mieć w przyszłości (nawet jeśli dana cecha mogłaby się za 100 pokoleń rozwinąć w coś bardzo użytecznego - np. skrzydło, ucho czy oko)

• Pułapka teleologiczna – mechanizm doboru nie działa kierunkowo natomiast procesy ewolucyjne można określić jako przebiegające kierunkowo; ewolucja zatem nie jest celem, ale raczej sposobem rozwiązywania problemów.

Ewolucja NIE przebiega celowo

• Z kim rywalizują w walce o byt osobniki najlepiej przystosowane? Czy z innymi przedstawicielami tego samego gatunku czy z przedstawicielami innych gatunków?

• Przykład: gazela która musi być szybsza od innych gazel żeby uciec przed gepardem

• Wewnątrz gatunku jest największa konkurencja o zasoby (pokarm, partnerzy seksualni). Selekcja w obrębie gatunku jest istotniejsza niż selekcja między gatunkami.

NIE „przedłużenie gatunku”, „dobro gatunku” a dobro jednostki, przetrwanie genu (Socjobiologia)

• Selekcjoniści „grupowi” (V.C. Wynne-Edwards, Julian Huxley) – twierdzili, iż ważniejszy jest interes grupy a nie jednostki

• Selekcjonisci „jednostkowi” (Ronald Fisher, J.B.S. Haldane, Sewall Wright) – byli zdania, iż przeważa zawsze interes jednostki

• A co z altruizmem zwierzęcym?

Jak się okazuje, altruizm wśród zwierząt wcale nie potwierdza selekcjonizmu grupowego: wyjaśnienie socjobiologiczne - poprzez altruizm krewniaczy

NIE „przedłużenie gatunku”, „dobro gatunku” (Socjobiologia)

NIE „przedłużenie gatunku” czy„dobro gatunku”, a dobro jednostki,przetrwanie genu (Socjobiologia)

George Williams (1966) „Adaptation and natural selection” – sprzeciwił się selekcjonistom grupowym; wyjaśnił, w jaki sposób z działań egocentrycznych jednostek wypływają skutki istotne dla zbiorowości.

• Współpracują ze sobą osobniki spokrewnione• Do współpracy dochodzi, gdy przynosi ona korzyści jednostce (bezpośrednio lub pośrednio)• Tam gdzie egoizm jest korzystniejszy niż altruizm – samolubne jednostki zostawiają większą liczbę potomstwa niż altruiści

Punktualizm (Gould, Eldredge - 1972) - dominującym typem zmian są szybkie przejścia z jednego stanu równowagi do drugiego. W tych stanach populacja utrzymuje się przez dłuższy okres bez większych zmian

•Punktowo naruszana równowaga ewolucyjna (punctuated equilibria) to nie saltacjonizm - „szybkie” znaczy „szybkie względem skali czasowej ewolucji”, czyli chodzi o zmiany w ciągu kilkudziesięcu tysięcy lat, a nie w ciągu jednego pokolenia.

•Tempo ewolucji jest zmienne (występują przyspieszenia, ale i zatrzymania ewolucji – staza)

NIE ma skoków w ewolucji

NIE wszystko jest adaptacją (S.J.Gould i R. Lewontin)

Jaka jest funkcja płatka ucha lub kości podbródka?

Spandrel - w architekturze renesansowej – trójkątne obszary zakrzywienia sufitu ponad łukami, często wykorzystywane do umiejscawiania w nich fresków lub płaskorzeźb.Obszar ten uważa się za uboczną konsekwencję powstającą z kształtu łuku, niż za umyśnie zaprojektowany w formie dziwnego kształtu fragment sufitu do umiejscawiania na nim fresków

Spandrele powstały w wyniku ograniczeń architektonicznych.

S. J. Gould, R. Lewontin (1974) "The Spandrels of San Marco and the

Panglossian Paradigm: A Critique of the Adaptationist Programme."

NIE wszystko jest adaptacją(S.J.Gould i R. Lewontin)

NIE wszystko jest adaptacją(S.J.Gould i R. Lewontin)

• Gould i Lewontin: niektóre cechy organizmów

mogły rozwinąć się z tego samego powodu, co

spandrele w architekturze.

• Spandrel – nieadaptacyjna cecha organizmu,

uformowana jako efekt uboczny cechy adaptacyjnej

NIE wszystko jest adaptacją(S.J.Gould i R. Lewontin)

Egzaptacja – exaptation – ex + (ad) aptation

Wykorzystanie struktury lub cechy organizmu na potrzeby funkcji

innej niż ta, dla której powstała w drodze selekcji naturalnej.

• Cecha ta obecnie zwiększa przystosowanie, pomimo, iż nie

powstała na drodze doboru naturalnego.

• Np. pióra u ptaków służą obecnie do latania, co zwiększa

przystosowanie ptaków do warunków otoczenia. Jednak pióra

najprawdopodobniej powstały w drodze doboru naturalnego do

termoregulacji organizmu.

NIE wszystko jest adaptacją(S.J.Gould i R. Lewontin)

W ewolucji umysłu – czytanie zwiększa obecnie przystosowanie do

środowiska człowieka, mimo, iż pierwotną funkcją percepcji nie

była funkcja czytania lecz funkcja sprawnego poruszania się w

przestrzeni

Zdaniem Lewontina i Goulda większość cech umysłu to spandrele i

egzaptacje, a nie adaptacje

Stephen Jay Gould and Elisabeth Vrba. 1982. „Exaptation: a missing term in the

science of form”

Podsumowanie

• Istotniejsza jest reprodukcja a NIE przetrwanie• Ważniejsze jest dostosowanie a NIE siła• NIE ma dziedziczenia cech nabytych• Ewolucja to NIE rozwój• Ewolucja NIE przebiega celowo• NIE „przedłużenie gatunku”„dobro gatunku” a dobro

jednostki, przetrwanie genu (Socjobiologia)• NIE ma skoków w ewolucji• NIE wszystko jest adaptacją (Gould, Lewontin)