Biologiska evolutionsteorier, process, tester och exempel

De biologisk utveckling Det är förändringen i egenskaperna hos organismgrupper under generationer. Grupper av organismer av samma art är kända som "biologiska populationer".

I huvudsak säger modern neodarwinistisk teori om evolution att detta består av en gradvis livsförändring. Detta började - förmodligen - med en molekyl med förmågan att replikera sig cirka 3.5 miljarder år.

Källa: Chensiyuan [CC BY-SA 4.0 (https: // CreativeCommons.Org/licenser/BY-SA/4.0)]

Med tidens gång inträffade en gren av linjerna och nya och olika arter uppstod. Mekanismerna för denna evolutionära förändring är naturligt urval och gendrift.

Evolutionär biologi försöker förstå ursprunget till biologisk mångfald och hur den upprätthåller. Som är en central vetenskap inom biologi, betraktas det vanligtvis som en förenande tanke, som integrerar de olika disciplinerna inom biologiska vetenskaper.

Denna förenande egenskap av evolutionär biologi markerades i den berömda frasen av Theodosius Dobzhansky: "Ingenting är vettigt i biologi, om det inte är i ljuset av evolutionen".

Nuförtiden har evolutionär biologi haft alla framsteg inom vetenskapen, vilket gör att fylogenier kan byggas om med hjälp av många molekylära och kraftfulla egenskaper Statistisk analys.

[TOC]

Vad är den evolutionära processen?

Evolution är en term som härstammar från latinska rötter Evolver, som översätter som att distribuera eller avslöja en dold potential. Idag framkallar ordutvecklingen helt enkelt en förändring. Det är troligtvis en del av vårt dagliga lexikon att hänvisa till förändringar i ett objekt eller i en person.

Biologisk utveckling avser emellertid förändringar i grupper av organismer genom generationer. Denna allmänna definition av evolution används av Futuyma (2005). Det är viktigt att lyfta fram att organismer som personer De utvecklas inte, medan grupper av organismer gör det.

I biologi kallas uppsättningen av individer av samma art som samexisterar i tid och i rymden populationer. För att en förändring i en befolkning ska betraktas som evolutionär måste den överföras från en generation till en annan genom det genetiska materialet.

Vetenskapliga teorier om evolution

Sedan tidiga tider har människan känt en inre nyfikenhet för livets ursprung och förekomsten av den enorma mångfalden som organiska varelser är närvarande.

Eftersom den brittiska naturforskaren Charles Darwin (1809-1882) hade en betydande inverkan på utvecklingen av denna vetenskap, kommer vi att undersöka de föreslagna teorier före och efter hans bidrag.

Innan Darwin: Kreationism och immutabilitet av arten

Innan Darwin kännetecknades naturforskarna och andra forskare av att upprätthålla en kreationistisk tanke om artens ursprung.

Essentialistiska visioner hanterades, där varje art hade en oföränderlig essens och den variation vi observerade i gruppen berodde bara på brister om att vara. Denna uppfattning hanterades vid tidpunkten för Platon och Aristoteles.

En tid senare började kristna bokstavligen tolka Bibelns passager och förstå att organiska varelser skapades i en enda händelse av en övernaturlig enhet. Denna uppfattning tillät inte förändringar i arter över tid, eftersom de hade skapats under gudomlig perfektion.

På 1700 -talet var målet med naturisterna att katalogisera den gudomliga planen som Gud hade skapat. Till exempel etablerade Linneo baserna i den nuvarande taxonomin efter denna tankegång.

Därefter utmanades denna vision av flera tänkare. Tidens mest relevanta pre-life-teori formulerades av Jean Baptiste Lamarck. För honom hade varje art sitt ursprung individuellt genom spontan generation och kunde "utvecklas" eller förbättra med tiden.

En av de mest relevanta principerna som upprättats av Lamarck var arv av de förvärvade karaktärerna. Denna naturforskare trodde att de olika funktionerna vi förvärvar under våra liv kunde överföras till våra avkommor.

Under Lamarkian -visionen måste till exempel en kroppsbyggare som arbetar hårt alla sina muskelgrupper, få barn med utvecklade muskler. Samma princip kommer att gälla med att använda organen.

Darwin och Wallace -bidrag till evolutionär biologi: naturligt urval

Charles Darwins namn visas vanligtvis i de flesta biologitexter, oavsett hans specialitet. Darwin revolutionerade biologi och vetenskaper i allmänhet med otrolig - jämförbar storlek, till exempel med Newtons bidrag.

I sin ungdom upprätthöll Darwin en trogen tanke på bibliska läror. Men åtföljd av en religiös tanke uttryckte Darwin ett intresse för naturvetenskap, så det var omgiven av ögonblickens ljusaste vetenskapliga sinnen.

Resan i beagle

Darwins liv tog en tur när han i en tidig ålder startade en resa ombord på H. M. S. Beagle, ett brittiskt fartyg som skulle utforska olika regioner i Sydamerika. Efter en resa som varade i ett par år observerade och samlade Darwin en enorm mångfald av sydamerikanska fauna och flora.

Tack vare sin optimala ekonomiska situation kunde Darwin ägna sitt liv uteslutande till sitt arbete inom biologiska vetenskaper. Efter omfattande meditationer - och även läsningar om ekonomi - genererade Darwin sin teori om naturligt urval.

Kan tjäna dig: egenskaper hos levande varelser

Naturligt urval är en enkel och samtidigt kraftfull idé, att vara en viktig evolutionär mekanism - även om det inte är den enda, som vi kommer att se senare.

Denna idé härleddes inte bara av Darwin. En ung naturforskare vid namn Alfred Wallace nådde mycket liknande idéer oberoende. Wallace kommunicerade med Darwin, och båda presenterade tillsammans teorin om evolution genom naturligt urval.

Arternas ursprung

Därefter presenterar Darwin sitt mästerverk: “Arternas ursprung”, Som visar sin teori i detalj och med robust bevis. Den här boken har sex utgåvor där Darwin arbetade under hela sitt liv.

Natural Selection Theory hävdar att om det finns någon användbar och ärftlig variation i en befolkning av individer kommer det att finnas en differentiell reproduktion mellan funktionsinnehavarna. Dessa tenderar att generera fler ättlingar och därmed öka frekvensen av egenskaper i befolkningen.

Dessutom föreslog Darwin också gemensamma förfäder: Alla arter har divergerats i evolutionär tid för en förfader gemensamt. Således kan alla organiska varelser representeras i livets stora träd.

Efter Darwin: Neodarwinism och syntes

Omedelbart efter publiceringen av "Ursprunget", En stor kontrovers bröt ut bland tidens viktigaste forskare. Men under åren accepterades teorin gradvis.

Det fanns biologer som aldrig accepterade darwiniska idéer, så de genererade sina egna evolutionära teorier, nu nästan helt diskrediterade. Ett exempel på detta är bland annat neo-glurism, ortogenes och mutationism.

Mellan år 30 och 40 kasserades alla anti-livsteorier med ankomsten av evolutionär syntes. Detta bestod av föreningen av darwiniska idéer med bidrag från en serie genetiker och paleontologer som Fisher, Haldane, Mayr och Wright, bland andra.

Syntes lyckades förena evolutionära teorier med korrekta genetiska principer, eftersom en av svårigheterna Darwin var tvungen att uppleva under sitt arbete var okunnigheten om gener som arvpartiklar.

Bevis på evolution: bara en teori?

Idag är biologisk utveckling ett faktum som stöds av robusta och rikliga bevis. Även om biologer inte tvivlar på processens sanning, hör vi i det dagliga livet vanligtvis att evolutionen är "bara en teori" - med pejorativa konnotationer.

Denna missförståelse av det faktum att termen "teori" har olika betydelser i vetenskapen och i vardagen. För de flesta är en teori en osäker förutsägelse av ett faktum, som kännetecknas av att ha svaga grunder. För en forskare är en teori en mängd konsekventa och strukturerade idéer på rätt sätt.

Efter denna idéordning kan vi dra slutsatsen att evolutionen är en gjord, Och det finns mekanismer för att förklara det, till exempel teori av naturligt urval. De mest framstående bevisen på den evolutionära processen är följande.

Homeologi

Två processer eller strukturer är homologa om denna egenskap ärvdes direkt från en gemensam förfader. I evolutionär biologi är homologi en grundläggande punkt, eftersom de är de enda egenskaperna som tillåter oss.

Morfologiska homologier

Ett mycket berömt exempel på homologi är benen i tetrapodens extremiteter. Låt oss ta tre djur som skiljer sig åt i deras rörelse för att förstå varför homologi är ett robust bevis på den evolutionära processen: människor, valar och fladdermöss.

Dessa tre grupper delar en strukturell grundläggande plan i sina tidigare extremiteter, eftersom de ärvde den från en gemensam förfader. Det vill säga en förfäder Tetropod hade en humerus, följt av en radie och en kub, och slutligen en serie falanger.

Det finns ingen funktionell anledning till att tre djur med så olika livsstilar måste dela samma benplan i deras lemmar.

Om livet utformades finns det ingen anledning att bygga en vattenlevande organisme, en flygning och ett land med samma plan. Ingen ingenjör - Men erfarenhet.

Det mest logiska sättet att förklara detta är av vanliga förfäder. De tre ärvde denna strukturella plan för en förfader och led de adaptiva modifieringarna som vi observerar idag: vingar, fenor och vapen.

Molekylär homologier

Homologi är inte begränsade till anatomiska egenskaper hos en levande varelse. De kan också bevisas på molekylnivå. Den genetiska informationen från levande varelser lagras i DNA och översätter till tripletter: tre nukleotider motsvarar en aminosyra.

En universell molekylär homologi är läsningen av denna genetiska kod, eftersom praktiskt taget alla organiska varelser delar detta språk - även om det finns mycket specifika undantag.

Fossilregistret

När Darwin föreslår sin naturliga urvalsteori hävdar han att alla gradvisa övergångsformer inte finns i fossilregistret eftersom det är ofullständigt. Däremot ser motståndarna till darwiniska idéer att registreringens diskontinuitet är ett test mot teorin.

Vi måste komma ihåg att processen för fossilisering av en organisk varelse är en osannolik händelse, i kombination med sannolikheten för att ett prov som finns i gott skick. Av dessa skäl representeras mindre än 1% av alla former som de en gång bodde i fossilregistret.

Kan tjäna dig: prebiotisk evolution: var det hände och vad som är nödvändigt

Trots detta har mycket väl bevarade fossiler hittats som fungerar som ett "fönster till det förflutna". En av de mest kända är Archeopteryx. I denna fossil belyser de mellanliggande egenskaper mellan en reptil och en fågel. Vi har också flera hominidfossiler som har gjort det möjligt för oss att återuppbygga människors utveckling.

Några alternativa teorier har föreslagits för att förklara registreringens diskontinuitet, till exempel teorin om punkterad balans.

Biogeografi

Även om utvecklingen stöds av bevis från många kunskapsgrenar, var det biogeografin som övertygade Darwin om sanningen i den evolutionära processen.

Distributionen av levande organismer på planeten Jorden är inte homogen, och många aspekter av detta mönster kan förklaras genom evolutionsteori - och inte av den speciella skapelseshypotesen.

När vi undersöker faunaen på de oceaniska öarna (isolerade element som aldrig har haft kontakt med fastlandet), finner vi att artens sammansättning är mycket speciell. Till exempel kan detta ses på öarna i Nordatlanten, kallad Bermuda Islands.

Infödda ryggradsdjur (icke -försiktare) är mycket få, främst fåglar, migrerande fladdermöss och ödlor, bland andra. Några av dessa arter visar en betydande relation med faunaen i Nordamerika. Andra är å andra sidan endemiska för ön och finns inte i någon annan region.

Detta distributionsmönster är kompatibelt med de evolutionära processerna, eftersom området specifikt koloniseras med djur med flygkapacitet och spridning av stora avstånd.

Evolution in Action: Exempel på evolution

En annan missförstånd i evolutionär biologi är att den är relaterad till en extremt långsam process.

Även om det är sant att för att få komplexa anpassningar som kraftfulla käkar eller ögon med utmärkta visioner, skulle vi behöva vänta ett par miljoner år, finns det vissa evolutionära processer som vi kan observera med våra egna ögon under en relativt kort period av tid.

Därefter kommer vi att analysera fallet med mal Biston betularia Som ett exempel på evolution i handling. Senare kommer vi att prata om resistensen mot antibiotika och bekämpningsmedel, ett annat exempel på evolution som vi kan observera på kort tid.

Industriell melanism och Biston betularia

Ett av de mest framstående exemplen inom evolutionär biologi är industriell melanism. Detta fenomen dokumenterades under den industriella revolutionen och lyckades skapa en relation mellan variationen i malens färg Biston betularia och föroreningen av dess livsmiljö.

Malen presenterar två morfologier: en klar och en mörk. Före föroreningar var den dominerande varianten den klara malen, förmodligen för att den satt upp på den klara biten av björk och kunde gå obemärkt av deras potentiella rovdjur: fåglar.

Med ankomsten av den industriella revolutionen ökar föroreningar betydande nivåer. Träbarken började ta en allt mörkare färg och detta genererade en förändring i frekvenserna för de lätta och mörka varianterna av malarna.

Den mörka malen var den dominerande varianten ett tag, eftersom den kunde vara bättre dold i den svarta barken.

Därefter implementerades miljörengöringsprogram som hjälpte till att minska miljöföroreningar. Tack vare effektiviteten i dessa program började träden ta sin ursprungliga karakteristiska färg igen.

Som vi kan intuit förändrades malens frekvens igen och var den tydliga varianten den dominerande. Således dokumenterades den evolutionära processen under en tid på 50 år.

Evolutionsmekanismer

Biologisk utveckling är en process som involverar två steg: generering av variation och sedan differentiell reproduktion av variationer, antingen genom naturligt urval eller genom gendrift. Av denna anledning bör termen naturligt urval och utveckling inte användas omväxlande - eftersom de inte är det.

Under perspektivet av befolkningsgenetik är utvecklingen av alleliska frekvenser över tid inom en befolkning. Således är krafterna som förändrar allelfrekvenser urval, drift, mutation och migration.

Naturligt urval

Som vi nämnde tidigare var Darwins största bidrag till biologi att föreslå naturlig urvalsteori. Detta har starkt missförstått och felaktigt presenterats av media och associerat det med felfraser som: "Överlevnaden för det mest lämpliga".

Förhållanden för att naturligt urval ska ske

Naturligt urval är en enkel idé med magnifika resultat. Om ett system uppfyller följande egenskaper kommer det att utvecklas - oundvikligen - genom naturligt urval:

- Variabilitet: ett villkor sinus qua non För att utvecklingen ska inträffa måste det finnas variation inom befolkningen.

Till exempel varierar medlemmarna i sin färg, päls, höjd, etc. Vi kan hitta variationen på olika nivåer: morfologisk, cellulär, biokemist och molekylär. När vi går ner på nivån finner vi att variationen ökar.

- Arvbarhet: Enkelt uttryckt är inslagning likhet med föräldrar med sina avkommor. Formellt definieras det som andelen fenotypisk varians på grund av genetisk variation och uttrycks med ekvationen: h² = V_G / (V_G + V_OCH), där v_G Det är den genetiska variansen och v_OCH Miljövariansen.

Kan tjäna dig: glyceraldehyd: struktur, egenskaper, funktioner

- Förening med honom Kondition: Slutligen måste den ärftliga funktionen ge byrån att den har en fördel i kondition. Denna term används i evolutionär biologi för att kvantifiera förmågan hos en organisme att överleva och reproducera, vilket lämnar bördiga avkommor.

Således, när dessa tre förhållanden är uppfyllda, är det mer benägna att organismerna med de fördelaktiga egenskaperna reproduceras än befolkningsmedlemmarna som saknar samma sak.

Gen härstammar

Gendrift är förändringen i alleliska frekvenser som uppstår genom provtagningsfelet för gameter från en generation till en annan. Det vill säga det är en stokastisk eller slumpmässig händelse. Detta fenomen är betydelsefullt när den effektiva studiepopulationen är liten.

I statistik är provtagningsfelet de avvikelser som finns mellan den teoretiska förutsägelsen och den experimentellt erhållna. Om vi ​​till exempel har 50 svarta korn och 50 röda korn i en påse, kan vi förvänta oss att om vi tar 10 slumpmässigt är den förväntade andelen 5 svarta och 5 röda korn.

Det skulle emellertid inte vara konstigt om det experimentella resultatet är 6 svarta och 4 röda, eller 7 svarta och 3 röda. Detta är provtagningsfelet.

Enligt den neutrala teorin om molekylär evolution är de flesta mutationer fixerade genom härledning och har inga effekter på kondition av individen.

Liksom i naturligt urval finns det i gendrift differentiell reproduktion av individer bara att det i detta fall är av en slump - medan det är i naturligt urval av en egenskap som ökar dess kondition.

Evolutionära biologiska applikationer

Evolutionär biologi har en serie tillämpningar, både för medicin, jordbruk, bevarandebiologi och för andra discipliner.

Medicin

Evolution Theory är en väsentlig vetenskap inom medicinområdet. Till exempel tillåter det oss att förutsäga resultatet av kritisk användning av antibiotika för behandling av infektionssjukdomar.

När vi tillämpar en antibiotikum onödigt eller inte kulminerar medicinsk behandling, kommer vi att eliminera icke -resistenta varianter, men resistenta individer kommer att öka sin frekvens i bakteriepopulationen.

För närvarande är frågan om bakteriell resistens mot de flesta antibiotika en värld av intresse och oro. Medvetenheten om användning av antibiotika är ett sätt att minska denna komplikation.

Till exempel bakterier Staphylococcus aureus Det är vanligt är operationssalen och orsakar infektioner hos patienter under operationer.

Idag är bakterier helt resistenta mot en serie antibiotika, såsom penicillin, ampicillin och relaterade läkemedel. Även om nya antibiotika har genererats för att motverka det, är läkemedel mindre och mindre effektiva.

Motståndskrisen är ett av de mest dramatiska exemplen på evolution, som vi kan observera med våra egna ögon, så det fungerar också som bevis på den evolutionära processen.

Jordbruk och djur

Samma evolutionära princip kan extrapoleras till användning av bekämpningsmedel för eliminering av skadedjur, i kulturer med betydande ekonomisk betydelse. Om samma typ av bekämpningsmedel appliceras på länge kommer vi att gynna ökningen av resistenta varianter.

På liknande sätt försöker jordbrukare att få de "bästa" djuren, för att maximera produktionen (mjölk, kött etc.). Dessa jordbrukare väljer de individer som de anser vara mest användbara i praktiska termer. Med generationers passering liknar individer det som önskas av människan.

Denna mänskliga konstgjorda urvalsprocess liknar naturligt urval, när det gäller differentiell reproduktiv framgång. Med den anmärkningsvärda skillnaden att det i naturen inte finns någon Co -Sentencer.

Bevarandebiologi

I bevarandefrågor är förståelsen av fenomen som "flaskhalsar" och minskar i kondition orsakad av endogami gör det möjligt att undvika dem och generera bevarandeplaner som ökar kondition och hålla befolkningen "frisk".

Referenser

1. Audesirk, T., Audesirk, g., & Byers, b. OCH. (2004). Biologi: Vetenskap och natur. Pearson Education.
2. Darwin, c. (1859). På arternas ursprung med naturligt urval. Murray.
3. Freeman, s., & Herron, J. C. (2002). Evolutionär analys. Prentice hall.
4. Futuyma, D. J. (2005). Evolution. Sinauer.
5. Hall, b. K. (Ed.). (2012). Homologi: Den hierarkiska grunden för jämförande biologi. Akademisk press.
6. Hickman, c. P., Roberts, L. S., Larson, A., Ober, w. C., & Garrison, c. (2001). Integrerade prioms av zoologi. McGraw-hill.
7. Kardong, K. V. (2006). Ryggradsdjur: Jämförande anatomi, funktion, evolution. McGraw-hill.
8. Kliman, r. M. (2016). Encyclopedia of Evolutionary Biology. Akademisk press.
9. Losos, j. B. (2013). Princeton Guide to Evolution. Princeton University Press.
10. Reece, j. B., Urry, L. TILL., Kain, m. L., Wasserman, s. TILL., Minorsky, s. V., & Jackson, r. B. (2014). Campbellbiologi. Pearson.
11. Ris, s. TILL. (2009). Encyclopedia of Evolution. Informera publicering.
12. Russell, s., Hertz, s., & McMillan, f. (2013). Biologi: Den dynamiska vetenskapen. Nelson Education.
13. Soler, m. (2002). Evolution: Grunden för biologi. Sydprojekt.
14. Starr, C., Evers, c., & Starr, L. (2010). Biologi: Begrepp och tillämpningar utan fysiologi. Cengage Learning.
15. Väckning, D. B., Vakna, m. H., & Specht, c. D. (2011). Homoplasy: Från att detektera ett mönster till förvaring av process och mekanism för evolution. Vetenskap, 331(6020), 1032-1035.