Opisz, w jaki sposób teoria ewolucji przez dobór naturalny jest poparta dowodami

Dowody na ewolucję są przekonujące i obszerne. Patrząc na każdy poziom organizacji w żywych systemach, biolodzy widzą sygnaturę przeszłej i obecnej ewolucji. Darwin poświęcił dużą część swojej książki, O pochodzeniu gatunków, identyfikacji wzorców w naturze, które byłyby zgodne z ewolucją, a od czasu Darwina nasze zrozumienie stało się jaśniejsze i szersze.

Fizyczne dowody

Skamieniałości

Skamieniałości dostarczają solidnych dowodów na to, że organizmy z przeszłości różnią się od tych znalezionych dzisiaj, a skamieniałości pokazują postęp ewolucji. Naukowcy określają wiek skamieniałości i kategoryzują je z całego świata, aby określić, kiedy organizmy żyły względem siebie. Powstały zapis kopalny opowiada historię przeszłości i pokazuje ewolucję formy na przestrzeni milionów lat (ryc. 1a). Na przykład naukowcy odzyskali bardzo szczegółowe zapisy pokazujące ewolucję ludzi i koni (rysunek 1b).

Anatomia i embriologia

Innym rodzajem dowodów ewolucji jest obecność struktur w organizmach, które mają tę samą podstawową formę. Na przykład kości w przydatkach człowieka, psa, ptaka i wieloryba mają tę samą ogólną budowę (ryc. 2), wynikającą z ich pochodzenia w przydatkach wspólnego przodka. Z biegiem czasu ewolucja doprowadziła do zmian w kształcie i rozmiarze tych kości u różnych gatunków, ale zachowały one ten sam ogólny układ. Naukowcy nazywają te synonimiczne części strukturami homologicznymi.

Niektóre struktury istnieją w organizmach, które w ogóle nie pełnią żadnej widocznej funkcji i wydają się być pozostałościami po dawnym wspólnym przodku. Te nieużywane struktury bez funkcji nazywane są strukturami szczątkowymi. Niektóre przykłady szczątkowych struktur to skrzydła ptaków nielotnych, liście niektórych kaktusów i kości tylnych nóg wielorybów.

Innym dowodem ewolucji jest zbieżność form organizmów, które dzielą podobne środowiska. Na przykład gatunki niespokrewnionych zwierząt, takie jak lis polarny i pardwa, żyjące w regionie arktycznym, zostały wyselekcjonowane ze względu na sezonowe białe fenotypy zimą, aby zmieszały się ze śniegiem i lodem (ryc. 3). Te podobieństwa występują nie z powodu wspólnego pochodzenia, ale z powodu podobnej presji selekcyjnej – korzyści wynikających z tego, że drapieżniki nie są widziane.

Embriologia, badanie rozwoju anatomii organizmu do jego postaci dorosłej, również dostarcza dowodów na pokrewieństwo między obecnie bardzo rozbieżnymi grupami organizmów. Mutacyjne podkręcanie zarodka może mieć tak nasilone konsekwencje u dorosłego, że formowanie się zarodka jest zwykle zachowane. W rezultacie struktury, które są nieobecne w niektórych grupach, często pojawiają się w swoich formach embrionalnych i znikają, gdy osiąga postać dorosłą lub młodocianą. Na przykład wszystkie zarodki kręgowców, w tym ludzie, na pewnym etapie wczesnego rozwoju wykazują szczeliny skrzelowe i ogony. Znikają one u dorosłych grup lądowych, ale są utrzymywane w dorosłych formach grup wodnych, takich jak ryby i niektóre płazy. Zarodki małp człekokształtnych, w tym ludzie, mają w rozwoju ogonową strukturę, która jest tracona w chwili urodzenia.

Dowody biologiczne

Biogeografia

Rozmieszczenie geograficzne organizmów na planecie podlega wzorom, które najlepiej wyjaśnia ewolucja w połączeniu z ruchem płyt tektonicznych w czasie geologicznym. Szerokie grupy, które wyewoluowały przed rozpadem superkontynentu Pangea (około 200 milionów lat temu), są rozproszone po całym świecie.Grupy, które wyewoluowały od czasu rozpadu, pojawiają się wyjątkowo w regionach planety, takich jak unikalna flora i fauna północnych kontynentów, które powstały z superkontynentu Laurazji i południowych kontynentów, które powstały z superkontynentu Gondwany. Obecność członków rodziny roślin Proteaceae w Australii, Afryce Południowej i Ameryce Południowej jest najlepsza ze względu na ich pojawienie się przed rozpadem południowego superkontynentu Gondwany.

Ogromne zróżnicowanie torbaczy w Australii i brak innych ssaków odzwierciedla długą izolację Australii. Australia jest bogata w gatunki endemiczne – gatunki niespotykane nigdzie indziej – co jest typowe dla wysp, których izolacja przez przestrzenie wodne zapobiega migracji gatunków. Z biegiem czasu gatunki te ewolucyjnie zmieniają się w nowe gatunki, które wyglądają zupełnie inaczej niż ich przodkowie, którzy mogą istnieć na kontynencie. Torbacze Australii, zięby na Galapagos i wiele gatunków na Wyspach Hawajskich są unikalne w jednym miejscu pochodzenia, ale wykazują odległe pokrewieństwa z gatunkami przodków na kontynentach.

Biologia molekularna

Podobnie jak struktury anatomiczne, struktury cząsteczek życia odzwierciedlają pochodzenie z modyfikacją. Dowód istnienia wspólnego przodka dla całego życia znajduje odzwierciedlenie w uniwersalności DNA jako materiału genetycznego oraz w niemal uniwersalności kodu genetycznego i maszynerii replikacji i ekspresji DNA. Podstawowe podziały w życiu między trzema domenami znajdują odzwierciedlenie w głównych różnicach strukturalnych w skądinąd konserwatywnych strukturach, takich jak składniki rybosomów i struktury błon. Ogólnie rzecz biorąc, pokrewieństwo grup organizmów znajduje odzwierciedlenie w podobieństwie ich sekwencji DNA – dokładnie we wzorcu, którego można by się spodziewać po pochodzeniu i zróżnicowaniu od wspólnego przodka.

Sekwencje DNA również rzuciły światło na niektóre mechanizmów ewolucji. Na przykład jest oczywiste, że ewolucja nowych funkcji białek często następuje po zdarzeniach duplikacji genów, które pozwalają na swobodną modyfikację jednej kopii poprzez mutację, selekcję lub dryf (zmiany w puli genów populacji wynikające z przypadku), podczas gdy druga copy nadal wytwarza funkcjonalne białko.

Ewolucja – to rzecz

Ten film wideo definiuje ewolucję i omawia kilka rodzajów dowodów, które wspierają teorię ewolucji:

Błędne poglądy na temat ewolucji

Chociaż teoria ewolucji wywołała pewne kontrowersje, kiedy została po raz pierwszy zaproponowana, została prawie powszechnie zaakceptowana przez biologów, zwłaszcza młodszych, w ciągu 20 lat po opublikowaniu O powstawaniu gatunków. Niemniej jednak teoria ewolucji jest trudną koncepcją i obfituje w nieporozumienia na temat jej działania.

Ewolucja to tylko teoria

Krytycy teorii ewolucji lekceważą jej znaczenie, celowo myląc codzienne użycie słowa „teoria” ze sposobem, w jaki naukowcy używają tego słowa. W nauce „teoria” jest rozumiana jako zbiór gruntownie przetestowanych i zweryfikowanych wyjaśnień dla zbioru obserwacji świata przyrody. Naukowcy mają teorię atomu, teorię grawitacji i teorię względności, z których każda opisuje zrozumiałe fakty dotyczące świata. W ten sam sposób teoria ewolucji opisuje fakty dotyczące świata żywego. Jako taka, teoria naukowa przetrwała znaczące wysiłki naukowców w celu zdyskredytowania jej. Natomiast „teoria” w potocznym języku potocznym to słowo oznaczające domysł lub sugerowane wyjaśnienie; znaczenie to jest bardziej zbliżone do naukowego pojęcia „hipotezy”. Kiedy krytycy ewolucji mówią, że ewolucja jest „tylko teorią”, sugerują, że istnieje niewiele dowodów na jej poparcie i że wciąż jest w trakcie rygorystycznych testów. Jest to błędna charakterystyka.

Jednostki ewoluują

Ewolucja to zmiana składu genetycznego populacji na przestrzeni czasu, w szczególności na przestrzeni pokoleń, wynikająca z różnic w rozmnażaniu się osobników z określonymi allelami. Oczywiście jednostki zmieniają się przez całe życie, ale nazywa się to rozwojem i obejmuje zmiany programowane przez zestaw genów nabytych przez jednostkę przy urodzeniu w koordynacji ze środowiskiem jednostki Myśląc o ewolucji cechy, prawdopodobnie najlepiej jest pomyśleć o zmianie średniej wartości cechy w populacji w czasie. Na przykład, kiedy dobór naturalny prowadzi do zmiany wielkości dzioba u zięb średnioziemnych na Galapagos, nie oznacza to, że indywidualne rachunki na ziębach ulegają zmianie. ng. Jeśli mierzy się średnią wielkość rachunku wszystkich osobników w populacji w tym samym czasie, a następnie mierzy średnią wielkość rachunku w populacji kilka lat później, ta średnia wartość będzie inna w wyniku ewolucji.Chociaż niektóre osoby mogą przeżyć od pierwszego do drugiego, nadal będą miały ten sam rozmiar dzioba; jednak pojawi się wiele nowych osób, które przyczynią się do zmiany średniej wielkości rachunku.

Organizmy ewoluują zgodnie z przeznaczeniem

Stwierdzenia takie jak „organizmy ewoluują w odpowiedzi na zmianę środowiska ”Są dość powszechne, ale takie stwierdzenia mogą prowadzić do dwóch rodzajów nieporozumień. Po pierwsze, stwierdzenie nie może być rozumiane jako oznaczające ewolucję pojedynczych organizmów. Stwierdzenie to jest skrótem dla„ populacja ewoluuje w odpowiedzi na zmieniające się środowisko ”. Jednak może powstać drugie nieporozumienie, jeśli zinterpretujemy to stwierdzenie jako oznaczające, że ewolucja jest w jakiś sposób zamierzona. Zmienione środowisko sprawia, że niektóre osobniki w populacji, posiadające określone fenotypy, odnoszą korzyści, a zatem produkują proporcjonalnie więcej potomstwa niż inne fenotypy. Powoduje to zmianę populacji, jeśli cechy są zdeterminowane genetycznie.

Ważne jest również, aby zrozumieć, że zmienność, na którą działa dobór naturalny, występuje już w populacji i nie pojawia się w odpowiedzi na zmianę środowiska . Na przykład podanie antybiotyków populacji bakterii z czasem spowoduje wybranie populacji bakterii opornych na antybiotyki. Oporność, którą wywołuje gen, nie powstała w wyniku mutacji z powodu zastosowania antybiotyku. Gen oporności był już obecny w puli genów bakterii, prawdopodobnie z niską częstotliwością. Antybiotyk, który zabija komórki bakterii bez genu oporności, silnie selekcjonuje oporne osobniki, ponieważ tylko one przeżyłyby i podzieliły się. Eksperymenty wykazały, że mutacje oporności na antybiotyki nie powstają w wyniku antybiotyku.

W szerszym sensie ewolucja nie jest ukierunkowana na cel. Gatunki nie stają się „lepsze” z upływem czasu; po prostu śledzą swoje zmieniające się środowisko za pomocą dostosowań, które maksymalizują ich rozmnażanie w określonym środowisku w określonym czasie. Ewolucja nie ma na celu tworzenia szybszych, większych, bardziej złożonych lub nawet inteligentniejszych gatunków, pomimo powszechność tego rodzaju języka w dyskursie popularnym. Jakie cechy ewoluują w gatunku, są funkcją istniejącej zmienności i środowiska, z których oba stale się zmieniają w sposób bezkierunkowy. Jaka cecha pasuje do jednego środowiska w jednym Czas może być śmiertelny w pewnym momencie w przyszłości. Dotyczy to równie dobrze gatunku owadów, jak i gatunku ludzkiego.

Ewolucja wyjaśnia pochodzenie życia

Jest to powszechne nieporozumienie, że ewolucja obejmuje wyjaśnienie pochodzenia życia. Z drugiej strony, niektórzy krytycy teorii uważają, że nie może ona wyjaśnić pochodzenia życia. Teoria nie próbuje wyjaśnić pochodzenia życia. Teoria ewolucji e x wyjaśnia, jak populacje zmieniają się w czasie i jak życie różnicuje pochodzenie gatunków. Nie rzuca światła na początki życia, w tym pochodzenie pierwszych komórek, czyli jak definiuje się życie. Mechanizmy powstawania życia na Ziemi są szczególnie trudnym problemem, ponieważ wystąpiły one bardzo dawno temu i przypuszczalnie wystąpiły tylko raz. Co ważne, biolodzy uważają, że obecność życia na Ziemi wyklucza możliwość powtórzenia się wydarzeń, które doprowadziły do powstania życia na Ziemi, ponieważ etapy pośrednie natychmiast stałyby się pożywieniem dla istniejących istot żywych.

Jednak mechanizm dziedziczenia istniał w postaci cząsteczki takiej jak DNA, czy to w komórce, czy w komórce wstępnej, byty te podlegałyby zasadzie doboru naturalnego. Bardziej efektywne odtwarzacze zwiększyłyby częstotliwość kosztem nieefektywnych odtwarzaczy. Więc chociaż ewolucja nie wyjaśnia pochodzenia życia, może mieć coś do powiedzenia na temat niektórych procesów zachodzących po tym, jak istoty sprzed życia uzyskały określone właściwości.

Sprawdź, czy rozumiesz

Odpowiedz na poniższe pytania, aby zobaczyć, jak dobrze rozumiesz tematy omówione w poprzedniej sekcji. Ten krótki quiz nie jest wliczany do oceny z zajęć i możesz go powtórzyć nieograniczoną liczbę razy.

Użyj tego quizu, aby sprawdzić swoje zrozumienie i zdecydować, czy (1) przestudiować poprzednią część dalej lub (2) przejdź do następnej sekcji.