Beskriv, hvordan evolutionsteorien ved naturlig selektion understøttes af bevis
Evidensen for evolutionen er overbevisende og omfattende. Når man ser på alle niveauer af organisation i levende systemer, ser biologer signaturen fra den tidligere og nutidige udvikling. Darwin dedikerede en stor del af sin bog Om oprindelsen af arter til at identificere mønstre i naturen, der var i overensstemmelse med evolutionen, og siden Darwin er vores forståelse blevet klarere og bredere.
Læringsmål
- Skitserer fysiske beviser, der understøtter evolutionsteorien
- Skitserer biologiske beviser, der understøtter teorien om evolution
- Afvis almindelige misforståelser om evolution
Fysisk dokumentation
Fossiler
Fossiler giver et solidt bevis for, at organismer fra fortiden ikke er de samme som dem, der findes i dag, og fossiler viser en progression af evolution. Forskere bestemmer fossilernes alder og kategoriserer dem fra hele verden for at bestemme, hvornår organismerne levede i forhold til hinanden. Den resulterende fossile optegnelse fortæller fortidens historie og viser udviklingen af form gennem millioner af år (figur 1a). For eksempel har forskere genoprettet meget detaljerede optegnelser, der viser udviklingen af mennesker og heste (figur 1b).
Figur 1. I dette (a) display er fossile hominider arrangeret fra ældste (nederst) til nyeste (øverst). Efterhånden som hominider udviklede sig, ændredes kraniets form. En kunstners gengivelse af (b) uddøde arter af slægten Equus afslører, at disse gamle arter lignede den moderne hest (Equus ferus), men varierede i størrelse.
Anatomi og embryologi
Figur 2. Den lignende konstruktion af disse vedhæng indikerer, at disse organismer har en fælles forfader.
En anden type bevis for evolution er tilstedeværelsen af strukturer i organismer, der har den samme grundlæggende form. For eksempel deler knoglerne i vedhængene til et menneske, en hund, en fugl og en hval alle den samme samlede konstruktion (figur 2), der skyldes deres oprindelse i vedhængene til en fælles forfader. Over tid førte evolution til ændringer i form og størrelse af disse knogler i forskellige arter, men de har opretholdt det samme overordnede layout. Forskere kalder disse synonyme dele homologe strukturer.
Nogle strukturer findes i organismer, der overhovedet ikke har nogen tilsyneladende funktion og ser ud til at være resterende dele fra en tidligere fælles forfader. Disse ubrugte strukturer uden funktion kaldes vestigiale strukturer. Nogle eksempler på vestigiale strukturer er vinger på fugle uden fly, blade på nogle kaktus og bagbenben i hvaler.
Et andet bevis på evolution er konvergensen af form i organismer, der har lignende miljøer. For eksempel er arter af ikke-beslægtede dyr, såsom polarræven og ripen, der bor i den arktiske region, blevet valgt til sæsonbestemte hvide fænotyper om vinteren for at blande sig med sneen og isen (figur 3). Disse ligheder opstår ikke på grund af fælles herkomst, men på grund af lignende pres på selektionen – fordelene ved ikke at blive set af rovdyr.
Figur 3. Den hvide vinterfrakke af (a) ræven og (b) rypefjerdens fjerdragt er tilpasninger til deres omgivelser. (kredit a: modifikation af arbejde af Keith Morehouse)
Embryologi, studiet af udviklingen af en organisms anatomi til dets voksne form, giver også bevis for sammenhæng mellem nu vidt forskellige divergente grupper af organismer. Mutationsjustering i fosteret kan have så store konsekvenser hos den voksne, at fosterdannelse har tendens til at blive bevaret. Som et resultat vises strukturer, der er fraværende i nogle grupper, ofte i deres embryonale former og forsvinder, når den voksne eller unge form nås. For eksempel udviser alle hvirveldyrsembryoner, inklusive mennesker, gællespalter og haler på et eller andet tidspunkt i deres tidlige udvikling. Disse forsvinder hos voksne i terrestriske grupper, men opretholdes i voksne former for akvatiske grupper som fisk og nogle padder. Store abeembryoner, inklusive mennesker, har en halestruktur under deres udvikling, der går tabt ved fødslen.
Biologisk dokumentation
Biogeografi
Den geografiske fordeling af organismer på planeten følger mønstre, der bedst forklares ved evolution i forbindelse med bevægelse af tektoniske plader over geologisk tid. Brede grupper, der udviklede sig før opløsningen af superkontinentet Pangaea (omkring 200 millioner år siden) distribueres over hele verden.Grupper, der udviklede sig siden opbruddet, vises entydigt i regioner på planeten, såsom den unikke flora og fauna på de nordlige kontinenter, der dannede sig fra superkontinentet Laurasia og de sydlige kontinenter, der dannedes fra superkontinentet Gondwana. Tilstedeværelsen af medlemmer af plantefamilien Proteaceae i Australien, det sydlige Afrika og Sydamerika er bedst på grund af deres udseende før det sydlige superkontinent Gondwana bryder sammen.
Den store diversificering af pungdyr i Australien og fraværet af andre pattedyr afspejler Australiens lange isolation. Australien har en overflod af endemiske arter – arter der ikke findes andre steder – hvilket er typisk for øer, hvis isolering ved vandområder forhindrer artsvandring. Over tid adskiller disse arter sig evolutionært i nye arter, der ser meget anderledes ud end deres forfædre, der kan eksistere på fastlandet. Pungdyrene i Australien, finnerne på Galápagos og mange arter på Hawaii-øerne er alle unikke for deres ene oprindelsessted, alligevel viser de fjerne forhold til forfædres arter på fastlandet.
Molekylærbiologi
Ligesom anatomiske strukturer reflekterer strukturerne i livets molekyler nedstigning med modifikation. Bevis for en fælles forfader for hele livet afspejles i DNA’s universalitet som det genetiske materiale og i den nærmeste universalitet af den genetiske kode og maskinerne til DNA-replikation og ekspression. Grundlæggende opdelinger i livet mellem de tre domæner afspejles i store strukturelle forskelle i ellers konservative strukturer såsom komponenterne i ribosomer og strukturer af membraner. Generelt afspejles tilknytningen mellem grupper af organismer i ligheden mellem deres DNA-sekvenser – nøjagtigt det mønster, der kunne forventes ved afstamning og diversificering fra en fælles forfader.
DNA-sekvenser har også belyst nogle af evolutionens mekanismer. For eksempel er det klart, at udviklingen af nye funktioner for proteiner almindeligvis forekommer efter genduplikationshændelser, der tillader fri modifikation af en kopi ved mutation, selektion eller drift (ændringer i en befolknings genpul som følge af tilfældighed), mens den anden kopi fortsætter med at producere et funktionelt protein.
Evolution — It’s a Thing
Denne video definerer evolution og diskuterer flere forskellige beviser, der understøtter Evolutionsteorien:
Misforståelser om evolution
Selvom evolutionsteorien skabte en vis kontrovers, da den først blev foreslået, blev den næsten universelt accepteret af biologer, især yngre biologer, inden for 20 år efter offentliggørelsen af On the Origin of Species. Ikke desto mindre er evolutionsteorien et vanskeligt begreb, og misforståelser om, hvordan den fungerer, findes i overflod.
Evolution er bare en teori
Kritikere af evolutionsteorien afviser dens betydning ved målrettet at forvirre daglig brug af ordet “teori” med den måde, forskere bruger ordet. I videnskab forstås en “teori” som en række grundigt testede og verificerede forklaringer på et sæt observationer af den naturlige verden. Forskere har en teori om atomet, en teori om tyngdekraft og relativitetsteorien, som hver især beskriver forståede fakta om verden. På samme måde beskriver evolutionsteorien fakta om den levende verden. Som sådan har en teori inden for videnskab overlevet betydelige bestræbelser på at miskreditere den af forskere. I modsætning hertil er en “teori” i almindelig folkelig sprog et ord, der betyder et gæt eller en foreslået forklaring; denne betydning er mere beslægtet med det videnskabelige begreb “hypotese”. Når kritikere af evolution siger, at evolution er “bare en teori”, antyder de, at der ikke er meget bevis, der understøtter den, og at den stadig er i færd med at blive testet grundigt. Dette er en vildfarlig karakterisering.
Enkeltpersoner udvikler sig
Evolution er ændringen i en befolknings genetiske sammensætning over tid, specifikt over generationer, som følge af differentieret reproduktion af individer med visse alleler. Enkeltpersoner ændrer sig naturligvis i løbet af deres levetid, men dette kaldes udvikling og involverer ændringer programmeret af det sæt af gener, som individet erhvervede ved fødslen i koordination med individets miljø. Når man tænker på udviklingen af en egenskab, er det sandsynligvis bedst at tænke på ændringen af den gennemsnitlige værdi af karakteristikken i befolkningen over tid. For eksempel, når naturlig udvælgelse fører til ændring af regningsstørrelse i mellemstore finke i Galápagos, betyder det ikke, at individuelle regninger på finkerne ændres ng. Hvis man måler den gennemsnitlige regningsstørrelse blandt alle individer i befolkningen ad gangen og derefter måler den gennemsnitlige regningsstørrelse i befolkningen flere år senere, vil denne gennemsnitlige værdi være forskellig som et resultat af evolutionen.Selvom nogle individer kan overleve fra første gang til anden, har de stadig den samme regningsstørrelse; der vil dog være mange nye individer, der bidrager til forskydningen i den gennemsnitlige regningsstørrelse.
Organismer udvikler sig med det formål
Udsagn som “organismer udvikler sig som reaktion på en ændring i et miljø “Er ret almindelige, men sådanne udsagn kan føre til to typer misforståelser. For det første må udsagnet ikke forstås således, at individuelle organismer udvikler sig. Erklæringen er stenografi for” en befolkning udvikler sig som reaktion på et skiftende miljø. ” En anden misforståelse kan dog opstå ved at fortolke udsagnet således, at udviklingen på en eller anden måde er bevidst. Et ændret miljø resulterer i, at nogle individer i befolkningen, dem med bestemte fænotyper, drager fordel og derfor producerer forholdsmæssigt flere afkom end andre fænotyper. Dette resulterer i ændring i populationen, hvis egenskaberne er genetisk bestemt.
Det er også vigtigt at forstå, at den variation, som naturlig udvælgelse fungerer, allerede findes i en population og ikke opstår som reaktion på en miljømæssig ændring . For eksempel vil anvendelse af antibiotika på en population af bakterier over tid vælge en population af bakterier, der er resistente over for antibiotika. Resistensen, som er forårsaget af et gen, opstod ikke ved mutation på grund af anvendelsen af antibiotikumet. Genet for resistens var allerede til stede i genpoolen af bakterierne, sandsynligvis ved en lav frekvens. Antibiotikumet, der dræber bakteriecellerne uden resistensgenet, vælger stærkt individer, der er resistente, da disse ville være de eneste, der overlevede og delte. Eksperimenter har vist, at mutationer for antibiotikaresistens ikke opstår som et resultat af antibiotika.
I større forstand er evolution ikke målrettet. Arter bliver ikke “bedre” over tid, de sporer simpelthen deres skiftende miljø med tilpasninger, der maksimerer deres reproduktion i et bestemt miljø på et bestemt tidspunkt. Evolution har ikke noget mål om at gøre hurtigere, større, mere komplekse eller endog smartere arter på trods af fyldigheden af denne form for sprog i populær diskurs. Hvilke karakteristika udvikler sig i en art er en funktion af den nuværende variation og miljøet, som begge ændrer sig konstant på en ikke-retningsbestemt måde. Hvilket træk passer ind i et miljø ad gangen tiden kan meget vel være fatalt på et eller andet tidspunkt i fremtiden. Dette gælder lige så godt for en insektart som for den menneskelige art.
Evolution forklarer livets oprindelse
Det er en almindelig misforståelse om, at evolution inkluderer en forklaring på livets oprindelse. Omvendt mener nogle af teoriens kritikere, at den ikke kan forklare livets oprindelse. Teorien forsøger ikke at forklare livets oprindelse. Evolutionsteorien e forklarer, hvordan populationer ændrer sig over tid, og hvordan livet diversificerer arternes oprindelse. Det kaster ikke lys over begyndelsen på livet inklusive oprindelsen af de første celler, hvilket er, hvordan livet defineres. Mekanismerne for livets oprindelse på Jorden er et særligt vanskeligt problem, fordi det skete for meget længe siden, og formodentlig skete det bare en gang. Vigtigere er det, at biologer mener, at tilstedeværelsen af liv på jorden udelukker muligheden for, at de begivenheder, der førte til liv på jorden, kan gentages, fordi de mellemliggende faser straks ville blive mad til eksisterende levende ting.
Dog en gang arvsmekanisme var på plads i form af et molekyle som DNA enten inden i en celle eller præcelle, ville disse enheder være underlagt princippet om naturlig selektion. Mere effektive reproducenter ville øge i frekvens på bekostning af ineffektive reproducere. Så selvom evolution ikke forklarer livets oprindelse, kan den have noget at sige om nogle af de processer, der fungerer, når først levende enheder har fået visse egenskaber.
Sammenfattende: Bevis for udvikling
Siden Darwin udviklede sine ideer om afstamning med modifikation og presset fra naturlig udvælgelse, er en række beviser blevet samlet, der understøtter evolutionsteorien. Fossile beviser viser ændringer i slægter gennem millioner af år, såsom hos hominider og heste. At studere anatomi tillader forskere at identificere homologe strukturer på tværs af forskellige grupper af beslægtede organismer, såsom benben. Vestigiale strukturer tilbyder også spor til fælles forfædre. Ved hjælp af embryologi kan forskere identificere fælles forfædre gennem strukturer, der kun er til stede under udvikling og ikke i voksen form.
Biogeografi giver yderligere spor om evolutionære relationer. Tilstedeværelsen af beslægtede organismer på tværs af kontinenter indikerer, hvornår disse organismer kan have udviklet sig. For eksempel er nogle flora og fauna på de nordlige kontinenter ens på tværs af disse landmasser, men adskiller sig fra de sydlige kontinenters.Øer som Australien og Galapagos-kæden har ofte unikke arter, der udviklede sig efter disse landmasser adskilt fra fastlandet. Endelig giver molekylærbiologi data, der understøtter evolutionsteorien. Navnlig viser universaliteten af DNA og næsten universaliteten af den genetiske kode for proteiner, at alt liv engang delte en fælles forfader. DNA giver også spor til, hvordan evolution kan være sket. Gendublisering tillader, at en kopi gennemgår mutationshændelser uden at skade en organisme, da en kopi fortsætter med at producere funktionelt protein.
Der findes mange misforståelser om evolutionsteorien – inklusive nogle, der er blevet videreført af kritikere af teorien. For det første betyder evolution som en videnskabelig teori, at den har mange års observation og akkumulerede data, der understøtter den. Det er ikke “bare en teori”, som en person kan sige i almindeligt sprog.
En anden misforståelse er, at individer udvikler sig, selvom det faktisk er befolkninger, der udvikler sig over tid. Enkeltpersoner bærer simpelthen mutationer. Desuden er disse mutationer opstår hverken med vilje eller opstår som reaktion på et miljømæssigt pres. I stedet for sker mutationer i DNA spontant og er allerede til stede hos individer i en befolkning, når et selektivt tryk opstår. Når miljøet begynder at favorisere et bestemt træk, så individer, der allerede bærer denne mutation, vil have en selektiv fordel og sandsynligvis overleve bedre og udprodusere andre uden tilpasning.
Endelig behandler evolutionsteorien ikke faktisk oprindelsen af liv på denne planet. mener, at vi faktisk ikke kan gentage de omstændigheder, der førte til liv på Jorden, for på dette tidspunkt eksisterer liv allerede. Tilstedeværelsen af liv har ændret miljøet så drastisk, at oprindelse kan ikke produceres fuldstændigt til undersøgelse.
Kontroller din forståelse
Besvar spørgsmålene nedenfor for at se, hvor godt du forstår de emner, der er dækket af det forrige afsnit. Denne korte quiz tæller ikke med i din karakter i klassen, og du kan tage den igen et ubegrænset antal gange.
Brug denne quiz til at kontrollere din forståelse og beslutte, om du (1) skal studere det foregående afsnit yderligere eller (2) gå videre til næste afsnit.
