Beskriv hvordan evolusjonsteorien ved naturlig seleksjon støttes av bevis
Evidensen for evolusjon er overbevisende og omfattende. Ser på hvert nivå av organisering i levende systemer, ser biologer signaturen til evolusjon fra fortid og nåtid. Darwin viet en stor del av sin bok, On the Origin of Species, til å identifisere mønstre i naturen som var i samsvar med evolusjonen, og siden Darwin har vår forståelse blitt klarere og bredere.
Læringsmål
- Skisserer fysiske bevis som støtter evolusjonsteorien
- Skisserer biologiske bevis som støtter evolusjonsteorien
- Motbeviser vanlige misoppfatninger om evolusjon
Fysisk bevis
Fossiler
Fossiler gir solid bevis for at organismer fra fortiden ikke er de samme som de som er funnet i dag, og fossiler viser en progresjon av evolusjon. Forskere bestemmer alderen på fossiler og kategoriserer dem fra hele verden for å bestemme når organismer levde i forhold til hverandre. Den resulterende fossilregistreringen forteller historien om fortiden og viser utviklingen av form over millioner av år (figur 1a). For eksempel har forskere gjenopprettet svært detaljerte poster som viser utviklingen av mennesker og hester (figur 1b).
Figur 1. I dette (a) displayet er fossile hominider ordnet fra eldste (nederst) til nyeste (øverst). Etter hvert som hominider utviklet seg, endret skallen seg. En kunstners gjengivelse av (b) utdøde arter av slekten Equus avslører at disse eldgamle artene lignet den moderne hesten (Equus ferus), men varierte i størrelse.
Anatomi og embryologi
Figur 2. Den lignende konstruksjonen av disse vedleggene indikerer at disse organismer har en felles forfedre.
En annen type bevis for evolusjon er tilstedeværelsen av strukturer i organismer som har samme grunnleggende form. For eksempel deler beinene i vedhengene til et menneske, en hund, en fugl og en hval den samme generelle konstruksjonen (figur 2) som skyldes deres opprinnelse i vedhengene til en felles forfader. Over tid førte evolusjon til endringer i form og størrelse på disse beinene i forskjellige arter, men de har opprettholdt den samme generelle utformingen. Forskere kaller disse synonyme delene homologe strukturer.
Noen strukturer eksisterer i organismer som ikke har noen tilsynelatende funksjon i det hele tatt, og ser ut til å være gjenværende deler fra en tidligere felles forfader. Disse ubrukt strukturer uten funksjon kalles vestigial strukturer. Noen eksempler på vestigialstrukturer er vinger på fugler uten fly, blader på noen kaktus og bakbenben i hvaler.
Et annet bevis på evolusjon er konvergensen av form i organismer som har lignende miljøer. For eksempel er arter av ikke-relaterte dyr, som fjellreven og rype, som lever i den arktiske regionen valgt for sesongmessige hvite fenotyper om vinteren for å blande seg med snøen og isen (figur 3). Disse likhetene forekommer ikke på grunn av felles forfedre, men på grunn av lignende trykk på utvalget – fordelene ved å ikke bli sett av rovdyr.
Figur 3. Den hvite vinterfrakken til (a) fjellreven og (b) rypefjærdrakten er tilpasninger til omgivelsene. (kreditt a: modifikasjon av arbeidet av Keith Morehouse)
Embryologi, studiet av utviklingen av en organismes anatomi til den voksne formen, gir også bevis på sammenheng mellom nå vidt forskjellige grupper av organismer. Mutasjonsjustering i embryoet kan ha så store konsekvenser hos den voksne at embryodannelse har en tendens til å bli bevart. Som et resultat vises strukturer som er fraværende i noen grupper ofte i sine embryonale former og forsvinner når den voksne eller unge formen er nådd. For eksempel viser alle virveldyrembryoer, inkludert mennesker, gjellespalter og haler på et tidspunkt i sin tidlige utvikling. Disse forsvinner hos voksne i terrestriske grupper, men opprettholdes i voksne former for akvatiske grupper som fisk og noen amfibier. Store apeembryoer, inkludert mennesker, har en halestruktur under utviklingen som går tapt ved fødselen.
Biologisk bevis
Biogeografi
Den geografiske fordelingen av organismer på planeten følger mønstre som er best forklart av evolusjon i forbindelse med bevegelsen av tektoniske plater over geologisk tid. Brede grupper som utviklet seg før oppløsningen av superkontinentet Pangea (for rundt 200 millioner år siden) distribueres over hele verden.Grupper som utviklet seg siden oppbruddet vises unikt i regioner på planeten, for eksempel den unike floraen og faunaen på de nordlige kontinentene som dannet seg fra superkontinentet Laurasia og de sørlige kontinentene som dannet seg fra superkontinentet Gondwana. Tilstedeværelsen av medlemmer av plantefamilien Proteaceae i Australia, Sør-Afrika og Sør-Amerika er best på grunn av deres utseende før det sørlige superkontinentet Gondwana brøt sammen.
Den store diversifiseringen av pungdyr i Australia og fraværet av andre pattedyr gjenspeiler Australias lange isolasjon. Australia har en overflod av endemiske arter – arter som ikke finnes andre steder – noe som er typisk for øyer hvis isolasjon ved vannoverflater hindrer migrasjon av arter. Over tid divergerer disse artene evolusjonært i nye arter som ser veldig forskjellige ut fra sine forfedre som kan eksistere på fastlandet. Pungdyrene i Australia, finnene på Galápagos og mange arter på Hawaii-øyene er alle unike for sitt ene utgangspunkt, men de viser likevel fjerne forhold til forfedres arter på fastlandet.
Molekylærbiologi
Som anatomiske strukturer, reflekterer strukturene til livets molekyler nedstigningen med modifikasjon. Bevis for en felles forfader for hele livet gjenspeiles i universaliteten av DNA som det genetiske materialet og i den nærmeste universaliteten til den genetiske koden og maskineriet for DNA-replikasjon og uttrykk. Fundamentale inndelinger i livet mellom de tre domenene gjenspeiles i store strukturelle forskjeller i ellers konservative strukturer som komponentene i ribosomer og strukturer av membraner. Generelt sett reflekteres beslektelsen av grupper av organismer i likheten mellom deres DNA-sekvenser – nøyaktig det mønsteret som kan forventes fra nedstigning og diversifisering fra en felles forfedre.
DNA-sekvenser har også belyst noen av evolusjonsmekanismene. For eksempel er det klart at evolusjonen av nye funksjoner for proteiner ofte forekommer etter genet dupliseringshendelser som tillater gratis modifisering av en kopi ved mutasjon, seleksjon eller drift (endringer i en populasjons genpool som følge av tilfeldigheter), mens den andre kopi fortsetter å produsere et funksjonelt protein.
Evolusjon – det er en ting
Denne videoen definerer evolusjon og diskuterer flere varianter av bevis som støtter evolusjonsteorien:
Misforståelser av evolusjon
Selv om evolusjonsteorien genererte noe kontrovers da den først ble foreslått, ble den nærmest allment akseptert av biologer, særlig yngre biologer, innen 20 år etter publisering av On the Origin of Species. Likevel er evolusjonsteorien et vanskelig konsept og misforståelser om hvordan den fungerer florerer.
Evolusjon er bare en teori
Kritikere av evolusjonsteorien avviser dens betydning ved målrettet å forvirre daglig bruk av ordet «teori» med måten forskere bruker ordet. I vitenskap forstås en «teori» som et utvalg av grundig testede og verifiserte forklaringer på et sett med observasjoner av den naturlige verden. Forskere har en teori om atomet, en gravitasjonsteori og relativitetsteorien, som hver beskriver forståte fakta om verden. På samme måte beskriver evolusjonsteorien fakta om den levende verden. Som sådan har en vitenskapsteori overlevd betydelige anstrengelser for å diskreditere den av forskere. I motsetning til dette er en «teori» i folkemunningen et ord som betyr en gjetning eller antydet forklaring; denne betydningen er mer lik det vitenskapelige begrepet «hypotese». Når evolusjonskritikere sier at evolusjon er «bare en teori», antyder de at det er lite bevis som støtter den, og at den fremdeles er i ferd med å bli testet grundig. Dette er en feilkarakterisering.
Individer utvikler seg
Evolusjon er endringen i genetisk sammensetning av en populasjon over tid, spesielt over generasjoner, som skyldes differensiell reproduksjon av individer med visse alleler. Enkeltpersoner endres selvsagt i løpet av livet, men dette kalles utvikling og involverer endringer programmert av settet med gener individet tilegnet seg ved fødselen i samordning med individets miljø. Når man tenker på utviklingen av en karakteristikk, er det sannsynligvis best å tenke på endringen av gjennomsnittsverdien til karakteristikken i befolkningen over tid. For eksempel, når naturlig utvalg fører til endring av regningsstørrelse i middels bakkefinker i Galápagos, betyr ikke dette at individuelle regninger på finnene er skiftende ng. Hvis man måler den gjennomsnittlige regningsstørrelsen blant alle individer i befolkningen på en gang og deretter måler den gjennomsnittlige regningsstørrelsen i befolkningen flere år senere, vil denne gjennomsnittsverdien være forskjellig som et resultat av evolusjonen.Selv om noen individer kan overleve fra første gang til andre, vil de fremdeles ha samme regningsstørrelse; det vil imidlertid være mange nye individer som bidrar til skiftet i gjennomsnittlig regningsstørrelse.
Organismer utvikler seg med formål
Uttalelser som «organismer utvikler seg som svar på en endring i et miljø «Er ganske vanlige, men slike utsagn kan føre til to typer misforståelser. For det første må uttalelsen ikke forstås slik at individuelle organismer utvikler seg. Uttalelsen er stenografi for» en befolkning utvikler seg som svar på et miljø i endring. » En annen misforståelse kan imidlertid oppstå ved å tolke utsagnet slik at evolusjonen på en eller annen måte er forsettlig. Et endret miljø resulterer i at noen individer i befolkningen, de med spesielle fenotyper, har fordel og derfor produserer proporsjonalt flere avkom enn andre fenotyper. Dette resulterer i endring i populasjonen hvis egenskapene er genetisk bestemt.
Det er også viktig å forstå at variasjonen som naturlig utvalg fungerer på allerede er i en populasjon og ikke oppstår som svar på en miljøendring. . For eksempel vil bruk av antibiotika på en populasjon bakterier over tid velge en populasjon bakterier som er resistente mot antibiotika. Motstanden, som er forårsaket av et gen, oppsto ikke ved mutasjon på grunn av påføringen av antibiotika. Genet for resistens var allerede tilstede i bakteriens genbasseng, sannsynligvis med lav frekvens. Antibiotikumet, som dreper bakteriecellene uten motstandsgenet, velger sterkt individer som er resistente, siden disse ville være de eneste som overlevde og delte seg. Eksperimenter har vist at mutasjoner for antibiotikaresistens ikke oppstår som et resultat av antibiotika.
I større forstand er evolusjon ikke målrettet. Arter blir ikke «bedre» over tid, de sporer ganske enkelt deres skiftende miljø med tilpasninger som maksimerer reproduksjonen i et bestemt miljø på et bestemt tidspunkt. Evolusjon har ikke noe mål om å lage raskere, større, mer komplekse eller til og med smartere arter, til tross for det generelle med denne typen språk i populær diskurs. Hvilke egenskaper som utvikler seg i en art, er en funksjon av variasjonen som er tilstede og miljøet, som begge endres kontinuerlig på en ikke-retningsbestemt måte. Hvilket trekk passer i ett miljø på en tiden kan godt være dødelig et eller annet tidspunkt i fremtiden. Dette holder like godt for en art av insekter som den gjør for mennesker.
Evolusjon forklarer livets opprinnelse
Det er en vanlig misforståelse om at evolusjon inkluderer en forklaring på livets opprinnelse. Omvendt mener noen av teoriens kritikere at den ikke kan forklare livets opprinnelse. Teorien prøver ikke å forklare livets opprinnelse. Evolusjonsteorien e forklarer hvordan populasjoner endrer seg over tid og hvordan livet diversifiserer artenes opprinnelse. Det kaster ikke lys over begynnelsen til livet, inkludert opprinnelsen til de første cellene, som er hvordan livet blir definert. Mekanismene til livets opprinnelse på jorden er et spesielt vanskelig problem fordi det skjedde for veldig lenge siden, og antagelig skjedde det bare en gang. Det er viktig at biologer mener at tilstedeværelsen av liv på jorden utelukker muligheten for at hendelsene som førte til liv på jorden kan gjentas fordi de mellomliggende stadiene umiddelbart ville bli mat for eksisterende levende ting.
Imidlertid, en gang en arvsmekanismen var på plass i form av et molekyl som DNA enten i en celle eller forcelle, ville disse enhetene være underlagt prinsippet om naturlig seleksjon. Mer effektive reprodusenter vil øke i frekvens på bekostning av ineffektive reprodusenter. Så selv om evolusjon ikke forklarer livets opprinnelse, kan den ha noe å si om noen av prosessene som opererer når førlevende enheter har fått visse egenskaper.
Oppsummert: Evidence for Evolution
Siden Darwin utviklet sine ideer om nedstigning med modifikasjon og presset fra naturlig utvalg, er det samlet en rekke bevis som støtter evolusjonsteorien. Fossile bevis viser endringene i slektslinjer over millioner av år, for eksempel hos hominider og hester. Å studere anatomi lar forskere identifisere homologe strukturer på tvers av forskjellige grupper av beslektede organismer, for eksempel beinben. Vestigiale strukturer gir også ledetråder til vanlige forfedre. Ved hjelp av embryologi kan forskere identifisere vanlige forfedre gjennom strukturer som bare er tilstede under utvikling og ikke i voksen form.
Biogeografi gir ytterligere ledetråder om evolusjonære forhold. Tilstedeværelsen av relaterte organismer på tvers av kontinenter indikerer når disse organismer kan ha utviklet seg. For eksempel er noen flora og fauna på de nordlige kontinentene like over disse landmassene, men skiller seg fra de sørlige kontinentene.Øyer som Australia og Galapagos-kjeden har ofte unike arter som utviklet seg etter at disse landmassene ble skilt fra fastlandet. Til slutt gir molekylærbiologi data som støtter evolusjonsteorien. Spesielt viser universaliteten til DNA og nær universaliteten til den genetiske koden for proteiner at alt liv en gang delte en felles forfader. DNA gir også ledetråder til hvordan evolusjon kan ha skjedd. Gendublisering tillater at en kopi gjennomgår mutasjonshendelser uten å skade en organisme, ettersom en kopi fortsetter å produsere funksjonelt protein.
Mange misoppfatninger eksisterer om evolusjonsteorien – inkludert noen videreført av kritikere av teorien. For det første betyr evolusjon som vitenskapelig teori at den har mange års observasjon og akkumulerte data som støtter den. Det er ikke «bare en teori» som en person kan si på vanlig språk.
En annen misforståelse er at individer utvikler seg, selv om det faktisk er populasjoner som utvikler seg over tid. Enkeltpersoner bærer ganske enkelt mutasjoner. Videre er disse mutasjoner oppstår verken med vilje eller oppstår som svar på et miljøtrykk. I stedet skjer mutasjoner i DNA spontant og er allerede til stede hos individer i en befolkning når et selektivt trykk oppstår. Når miljøet begynner å favorisere et bestemt trekk, så individer som allerede bærer den mutasjonen, vil ha en selektiv fordel og sannsynligvis vil overleve bedre og utprodusere andre uten tilpasning.
Endelig adresserer evolusjonsteorien faktisk ikke livets opprinnelse på denne planeten. tro at vi faktisk ikke kan gjenta omstendighetene som førte til liv på jorden fordi det på dette tidspunktet allerede eksisterer liv. Tilstedeværelsen av liv har så dramatisk forandret miljøet at opprinnelse kan ikke produseres helt for studier.
Sjekk din forståelse
Svar på spørsmålene nedenfor for å se hvor godt du forstår emnene som ble dekket i forrige avsnitt. Denne korte quizen teller ikke med i karakteren din i klassen, og du kan ta den på nytt ubegrenset antall ganger.
Bruk denne quizen for å sjekke forståelsen din og bestemme om du vil (1) studere forrige avsnitt videre eller (2) gå videre til neste seksjon.
