Descrieți modul în care teoria evoluției prin selecție naturală este susținută de dovezi
Dovezile evoluției sunt convingătoare și extinse. Privind la fiecare nivel de organizare din sistemele vii, biologii văd semnătura evoluției trecute și prezente. Darwin a dedicat o mare parte din cartea sa, Despre originea speciilor, identificării tiparelor din natură care erau în concordanță cu evoluția și, de la Darwin, înțelegerea noastră a devenit mai clară și mai largă.
Obiective de învățare
- Descrieți dovezile fizice care susțin teoria evoluției
- Descrieți dovezile biologice care susțin teoria evoluției
- Refutați concepțiile greșite comune despre evoluție
Dovezi fizice
Fosile
Fosilele oferă dovezi solide că organismele din trecut nu sunt aceleași cu cele găsite astăzi, iar fosilele arată o progresie a evoluției. Oamenii de știință determină vârsta fosilelor și le clasifică din întreaga lume pentru a determina când au trăit organismele unele față de altele. Înregistrările fosile rezultate spun povestea trecutului și arată evoluția formei de-a lungul a milioane de ani (Figura 1a). De exemplu, oamenii de știință au recuperat înregistrări foarte detaliate care arată evoluția oamenilor și a cailor (Figura 1b).
Figura 1. În acest afișaj (a), hominidele fosile sunt aranjate de la cele mai vechi (jos) la cele mai noi (sus). Pe măsură ce hominizii au evoluat, forma craniului s-a schimbat. Interpretarea de către un artist a (b) speciilor dispărute din genul Equus relevă faptul că aceste specii antice seamănă cu calul modern (Equus ferus), dar au variat ca mărime.
Anatomie și embriologie
Figura 2. Construcția similară a acestor anexe indică faptul că aceste organisme au un strămoș comun.
Un alt tip de dovadă a evoluției este prezența structurilor în organisme care au aceeași formă de bază. De exemplu, oasele din apendicele unui om, câine, pasăre și balenă au aceeași construcție generală (Figura 2) rezultată din originea lor în apendicele unui strămoș comun. De-a lungul timpului, evoluția a dus la modificări ale formelor și dimensiunilor acestor oase la diferite specii, dar acestea au menținut același aspect general. Oamenii de știință numesc aceste părți sinonime structuri omoloage.
Unele structuri există în organisme care nu au deloc funcție aparentă și par a fi părți reziduale dintr-un strămoș comun trecut. Aceste structuri neutilizate fără funcție se numesc structuri vestigiale. Câteva exemple de structuri vestigiale sunt aripile de la păsările care nu zboară, frunzele unor cactuși și oasele piciorului din spatele balenelor.
O altă dovadă a evoluției este convergența formei în organismele care împărtășesc medii similare. De exemplu, speciile de animale fără legătură, cum ar fi vulpea arctică și ptarmiganul, care trăiesc în regiunea arctică, au fost selectate pentru fenotipuri albe sezoniere în timpul iernii pentru a se amesteca cu zăpada și gheața (Figura 3). Aceste similitudini apar nu din cauza ascendenței comune, ci din cauza presiunilor de selecție similare – beneficiile de a nu fi văzute de prădători.
Figura 3. Haina albă de iarnă a (a) vulpii arctice și penajul (b) ptarmiganului sunt adaptări la mediul lor. (credit a: modificare a lucrării de Keith Morehouse)
Embriologia, studiul dezvoltării anatomiei unui organism la forma sa adultă, oferă, de asemenea, dovezi ale legăturii dintre grupurile acum divergente. de organisme. Modificarea mutațională a embrionului poate avea consecințe atât de mari la adult, încât formarea embrionului tinde să fie conservată. Ca urmare, structurile care sunt absente în unele grupuri apar adesea în formele lor embrionare și dispar în momentul în care se ajunge la forma adultă sau juvenilă. De exemplu, toți embrionii de vertebrate, inclusiv oamenii, prezintă fante și cozi branhiale la un moment dat în dezvoltarea lor timpurie. Acestea dispar la adulții grupurilor terestre, dar sunt menținute în formele adulte ale grupurilor acvatice, cum ar fi peștii și unii amfibieni. Embrionii de maimuță mare, inclusiv oamenii, au o structură a cozii în timpul dezvoltării lor, care se pierde până la naștere.
Dovezi biologice
Biogeografie
Distribuția geografică de organisme de pe planetă urmează modele care se explică cel mai bine prin evoluție coroborat cu mișcarea plăcilor tectonice de-a lungul timpului geologic. Grupurile largi care au evoluat înainte de destrămarea supercontinentului Pangea (acum aproximativ 200 de milioane de ani) sunt distribuite în întreaga lume.Grupurile care au evoluat de la despărțire apar în mod unic în regiunile planetei, cum ar fi flora și fauna unice ale continentelor nordice care s-au format din supercontinentul Laurasia și din continentele sudice care s-au format din supercontinentul Gondwana. Prezența membrilor familiei de plante Proteaceae în Australia, Africa de Sud și America de Sud este cea mai bună datorită apariției lor înainte ca supercontinentul sudic Gondwana să se destrame.
Marea diversificare a marsupialelor din Australia și absența a altor mamifere reflectă izolarea îndelungată a Australiei. Australia are o abundență de specii endemice – specii care nu se găsesc nicăieri altundeva – ceea ce este tipic insulelor a căror izolare prin întinderi de apă împiedică migrarea speciilor. De-a lungul timpului, aceste specii diferă evolutiv în specii noi care arată foarte diferit de strămoșii lor care ar putea exista pe continent. Marsupialele din Australia, cintezele de pe Galápagos și multe specii din Insulele Hawaii sunt toate unice pentru un singur punct de origine, dar prezintă relații îndepărtate cu speciile ancestrale de pe continent.
Biologie moleculară
La fel ca structurile anatomice, structurile moleculelor vieții reflectă descendența cu modificări. Dovezile unui strămoș comun pentru toată viața se reflectă în universalitatea ADN-ului ca material genetic și în aproape universalitatea codului genetic și a mecanismului de replicare și exprimare a ADN-ului. Diviziunile fundamentale în viață între cele trei domenii se reflectă în diferențele structurale majore în structurile altfel conservatoare, cum ar fi componentele ribozomilor și structurile membranelor. În general, relația dintre grupurile de organisme se reflectă în similitudinea secvențelor lor de ADN – exact modelul care ar fi de așteptat de la descendență și diversificare de la un strămoș comun.
Secvențele de ADN au arătat, de asemenea, lumină asupra unor a mecanismelor evoluției. De exemplu, este clar că evoluția noilor funcții pentru proteine are loc în mod obișnuit după evenimente de duplicare a genelor care permit modificarea gratuită a unei copii prin mutație, selecție sau derivare (modificări ale bazei genetice a unei populații rezultate din întâmplare), în timp ce cealaltă copia continuă să producă o proteină funcțională.
Evolution — It’s a Thing
Acest videoclip definește evoluția și discută mai multe varietăți de dovezi care susțin teoria evoluției:
Concepții greșite despre evoluție
Deși teoria evoluției a generat unele controverse atunci când a fost propusă pentru prima dată, ea a fost aproape universal acceptată de biologi, în special de biologii mai tineri, în termen de 20 de ani de la publicarea publicației Despre originea speciilor. Cu toate acestea, teoria evoluției este un concept dificil, iar concepțiile greșite despre modul în care funcționează abundă.
Evoluția este doar o teorie
Criticii teoriei evoluției resping importanța ei prin confundarea în mod intenționat a utilizarea zilnică a cuvântului „teorie” cu modul în care oamenii de știință folosesc cuvântul. În știință, o „teorie” este înțeleasă a fi un corp de explicații testate și verificate temeinic pentru un set de observații ale lumii naturale. Oamenii de știință au o teorie a atomului, o teorie a gravitației și teoria relativității, fiecare dintre ele descriind fapte înțelese despre lume. În același mod, teoria evoluției descrie fapte despre lumea vie. Ca atare, o teorie în știință a supraviețuit eforturilor semnificative de a o discredita de către oamenii de știință. În schimb, o „teorie” în limba populară comună este un cuvânt care înseamnă o presupunere sau o explicație sugerată; acest sens este mai asemănător cu conceptul științific de „ipoteză”. Când criticii evoluției spun că evoluția este „doar o teorie”, aceștia implică faptul că există puține dovezi care o susțin și că este încă în curs de a fi testat riguros. Aceasta este o caracterizare greșită.
Indivizii evoluează
Evoluția este schimbarea compoziției genetice a unei populații de-a lungul timpului, în special de-a lungul generațiilor, rezultată din reproducerea diferențiată a indivizilor cu anumite alele. Indivizii se schimbă pe parcursul vieții lor, evident, dar aceasta se numește dezvoltare și implică modificări programate de setul de gene pe care individul le-a dobândit la naștere în coordonare cu mediul individului.Când ne gândim la evoluția unei caracteristici, este probabil cel mai bine să ne gândim la schimbarea valorii medii a caracteristicii în populație în timp. De exemplu, atunci când selecția naturală duce la modificarea dimensiunii facturii la cintezele cu pământ mediu în Galápagos, acest lucru nu înseamnă că facturile individuale de la cinteze sunt modificate ng. Dacă se măsoară dimensiunea medie a facturii între toți indivizii din populație la un moment dat și apoi se măsoară dimensiunea medie a facturii în populație câțiva ani mai târziu, această valoare medie va fi diferită ca urmare a evoluției.Deși unele persoane pot supraviețui de la prima dată până la a doua, vor avea în continuare aceeași dimensiune a facturii; cu toate acestea, vor exista mulți indivizi noi care contribuie la schimbarea dimensiunii medii a facturii.
Organismele evoluează în scopuri
Afirmații precum „organismele evoluează ca răspuns la o schimbare într-un mediu „Sunt destul de frecvente, dar astfel de afirmații pot duce la două tipuri de neînțelegeri. În primul rând, afirmația nu trebuie înțeleasă ca însemnând că organismele individuale evoluează. Afirmația este prescurtată pentru” o populație evoluează ca răspuns la un mediu în schimbare „. Cu toate acestea, o a doua neînțelegere poate apărea interpretând afirmația în sensul că evoluția este cumva intenționată. Un mediu modificat are ca rezultat unii indivizi din populație, cei cu fenotipuri particulare, beneficiind și, prin urmare, producând proporțional mai mulți descendenți decât alte fenotipuri. Acest lucru are ca rezultat schimbarea populației dacă caracteristicile sunt determinate genetic.
De asemenea, este important să înțelegem că variația la care lucrează selecția naturală se află deja într-o populație și nu apare ca răspuns la o schimbare de mediu . De exemplu, aplicarea de antibiotice la o populație de bacterii va selecta, în timp, o populație de bacterii rezistente la antibiotice. Rezistența, care este cauzată de o genă, nu a apărut prin mutație din cauza aplicării antibioticului. Gena pentru rezistență era deja prezentă în rezerva de gene a bacteriilor, probabil la o frecvență scăzută. Antibioticul, care ucide celulele bacteriene fără gena de rezistență, selectează puternic indivizii care sunt rezistenți, deoarece aceștia ar fi singurii care au supraviețuit și s-au împărțit. Experimentele au demonstrat că mutațiile pentru rezistența la antibiotice nu apar ca rezultat al antibioticului.
Într-un sens mai larg, evoluția nu este orientată spre obiectiv. Speciile nu devin „mai bune” în timp; ele urmăresc pur și simplu mediul în schimbare cu adaptări care să maximizeze reproducerea lor într-un anumit mediu la un anumit moment. Evoluția nu are niciun scop de a face specii mai rapide, mai mari, mai complexe sau chiar mai inteligente, în ciuda caracterul comun al acestui tip de limbaj în discursul popular. Ce caracteristici evoluează într-o specie sunt o funcție a variației prezente și a mediului, ambele fiind în continuă schimbare într-un mod nedirecțional. Ce trăsătură se potrivește într-un mediu la unul timpul poate fi fatal la un moment dat în viitor. Acest lucru este valabil atât pentru o specie de insectă, cât și pentru specia umană.
Evoluția explică originea vieții
Este o neînțelegere comună că evoluția include o explicație a originilor vieții. În schimb, unii critici ai teoriei cred că nu poate explica originea vieții. Teoria nu încearcă să explice originea vieții. Teoria evoluției e explică modul în care populațiile se schimbă în timp și modul în care viața diversifică originea speciilor. Nu aruncă lumină asupra începuturilor vieții, inclusiv a originilor primelor celule, care este modul în care este definită viața. Mecanismele originii vieții pe Pământ sunt o problemă deosebit de dificilă, deoarece a apărut cu mult timp în urmă și, probabil, a apărut o singură dată. Foarte important, biologii cred că prezența vieții pe Pământ exclude posibilitatea ca evenimentele care au condus la viața pe Pământ să poată fi repetate, deoarece etapele intermediare ar deveni imediat hrană pentru viețuitoarele existente.
Cu toate acestea, odată ce mecanismul de moștenire a fost pus în aplicare sub forma unei molecule precum ADN, fie în interiorul unei celule, fie în celula pre-celulară, aceste entități ar fi supuse principiului selecției naturale. Reproducătorii mai eficienți ar crește în frecvență în detrimentul reproducătorilor ineficienți. Deci, deși evoluția nu explică originea vieții, poate avea ceva de spus despre unele dintre procesele care funcționează odată ce entitățile pre-vii au dobândit anumite proprietăți.
În rezumat: dovezi pentru evoluție
De când Darwin și-a dezvoltat ideile despre descendență cu modificări și presiunile selecției naturale, s-au adunat o varietate de dovezi care susțin teoria evoluției. Dovezile fosile arată schimbările filiațiilor de-a lungul a milioane de ani, cum ar fi la hominizi și cai. Studierea anatomiei permite oamenilor de știință să identifice structuri omoloage în diverse grupuri de organisme înrudite, cum ar fi oasele picioarelor. Structurile vestigiale oferă, de asemenea, indicii pentru strămoșii comuni. Folosind embriologia, oamenii de știință pot identifica strămoșii comuni prin structuri prezente numai în timpul dezvoltării și nu în forma adultă.
Biogeografia oferă indicii suplimentare despre relațiile evolutive. Prezența organismelor înrudite pe continente indică momentul în care aceste organisme ar fi putut evolua. De exemplu, unele flore și faune din continentele nordice sunt similare pe aceste mase terestre, dar distincte de cele din continentele sudice.Insulele precum Australia și lanțul Galapagos au adesea specii unice care au evoluat după aceste mase terestre separate de continent. În cele din urmă, biologia moleculară oferă date care susțin teoria evoluției. În special, universalitatea ADN-ului și aproape universalitatea codului genetic pentru proteine arată că toată viața avea odinioară un strămoș comun. ADN-ul oferă, de asemenea, indicii despre cum s-ar fi putut întâmpla evoluția. Duplicările genetice permit ca o copie să sufere evenimente mutaționale fără a afecta un organism, întrucât o copie continuă să producă proteine funcționale.
Există multe concepții greșite despre teoria evoluției – inclusiv unele perpetuate de criticii teoriei. În primul rând, evoluția ca teorie științifică înseamnă că are ani de observație și date acumulate care o susțin. Nu este „doar o teorie” așa cum o poate spune o persoană în limba populară comună.
O altă concepție greșită este că indivizii evoluează, deși populațiile evoluează în timp. Indivizii pur și simplu au mutații. mutațiile nu apar nici intenționat, nici nu apar ca răspuns la o presiune a mediului. În schimb, mutațiile ADN-ului se produc spontan și sunt deja prezente la indivizii unei populații atunci când apare o presiune selectivă. Odată ce mediul începe să favorizeze o anumită trăsătură, atunci cele indivizii care poartă deja acea mutație vor avea un avantaj selectiv și probabil vor supraviețui mai bine și îi vor produce pe alții fără adaptare.
În cele din urmă, teoria evoluției nu abordează de fapt originile vieții pe această planetă. Oamenii de știință credem că nu putem, de fapt, repeta circumstanțele care au condus la viața pe Pământ, deoarece în acest moment viața există deja. Prezența vieții a schimbat atât de dramatic mediul, încât originile nu pot fi produse în totalitate pentru studiu.
Verificați-vă înțelegerea
Răspundeți la întrebările de mai jos pentru a vedea cât de bine înțelegeți subiectele tratate în secțiunea anterioară. Acest scurt test nu contează pentru nota dvs. din clasă și îl puteți relua de un număr nelimitat de ori.
Utilizați acest test pentru a vă verifica înțelegerea și pentru a decide dacă (1) studiați în continuare secțiunea anterioară. sau (2) treceți la secțiunea următoare.
