Teórie biologického vývoja, proces, testy a príklady

Ten biologický vývoj Je to zmena vlastností organizmových skupín v priebehu generácií. Skupiny organizmov rovnakých druhov sú známe ako „biologické populácie“.

Moderná neodarwinistická teória evolúcie v podstate hovorí, že to pozostáva z postupnej zmeny života. Toto sa začalo - pravdepodobne - s molekulou so schopnosťou replikovať sa asi 3.5 miliárd rokov.

Zdroj: Chensiyuan [CC BY-SA 4.0 (https: // creativeCommons.Org/licencie/By-SA/4.0)]

S plynutím času sa vyskytla vetva línií a vznikli nové a rozmanité druhy. Mechanizmy tejto evolučnej zmeny sú prirodzený výber a drift génu.

Evolučná biológia sa snaží porozumieť pôvodu biologickej rozmanitosti a ako sa zachováva. Rovnako ako ústredná veda v biológii, všeobecne sa považuje za zjednocujúce myslenie, ktoré integruje rôzne disciplíny biologických vied.

Táto zjednocujúca vlastnosť evolučnej biológie bola označená v slávnej fráze Theodosius Dobzhansky: „Nič nedáva zmysel v biológii, ak to nie je vo svetle evolúcie“.

V súčasnosti sa evolučná biológia tešila všetkým pokrokom vo vede, čo umožnilo prestavbu fylogénie pomocou početných molekulárnych a silných charakteristík štatistickej analýzy.

[TOC]

Aký je evolučný proces?

Vývoj je termín, ktorý pochádza z latinských koreňov Vyvíjať, čo sa prekladá ako nasadenie alebo odhalenie skrytého potenciálu. Dnes slovo Evolution jednoducho vyvoláva zmenu. Je pravdepodobné, že bude súčasťou nášho denného lexikónu, ktorý bude odkazovať na zmeny v objekte alebo v osobe.

Biologický vývoj sa však vzťahuje na zmeny v skupinách organizmov prostredníctvom prechodu generácií. Túto všeobecnú definíciu vývoja používa Futuyma (2005). Je dôležité zdôrazniť, že organizmy ako napríklad jednotlivci Sa nevyvíjajú, zatiaľ čo skupiny organizmov to robia.

V biológii sa súbor jednotlivcov rovnakých druhov, ktoré koexistujú v čase a vo vesmíre, nazývajú populácie. Aby sa zmena v populácii považovala.

Vedecké teórie evolúcie

Od nepamäti sa ľudská bytosť pocítila vnútornou zvedavosťou pre pôvod života a existenciu obrovskej diverzity, ktorú prítomné organické bytosti.

Ako britský prírodovedec Charles Darwin (1809-1882) mal významný vplyv na rozvoj tejto vedy, preskúmame teórie navrhnuté pred a po jeho príspevkoch.

Pred Darwinom: kreacionizmus a nemennosť druhu

Pred Darwinom boli prírodovedci a ďalší vedci charakterizovaní udržiavaním kreacionistického myslenia v súvislosti s pôvodom druhu.

Zvládli sa esencialistické vízie, kde každý druh mal nemennú podstatu a variácie, ktoré sme v skupine pozorovali. Táto koncepcia bola spravovaná v čase Platóna a Aristotela.

O niečo neskôr kresťania začali doslova interpretovať pasáže Biblie a pochopili, že organické bytosti boli vytvorené na jednej udalosti nadprirodzenou entitou. Táto koncepcia nepovolila v priebehu času zmeny druhov, pretože boli vytvorené pod božskou dokonalosťou.

V 18. storočí bolo cieľom prírodovedcov katalogizovať božský plán, ktorý Boh stvoril. Napríklad Linneo založil základy súčasnej taxonómie po tejto myšlienkovej línii.

Následne táto vízia napadla niekoľko mysliteľov. Najdôležitejšia teória pred život v čase formulovala Jean Baptiste Lamarck. Pre neho každý druh vznikol individuálne prostredníctvom spontánnej generácie a bol schopný „postupovať“ alebo sa časom zlepšoval.

Jedným z najdôležitejších princípov, ktoré Lamarck stanovil, bolo dedičstvo získaných postáv. Tento prírodovedec veril, že rôzne funkcie, ktoré získavame počas celého nášho života.

Napríklad, pod Lamarkovským videním, kulturista, ktorý tvrdo pracuje všetky svoje svalové skupiny, musel mať deti s rozvinutými svalmi. Rovnaký princíp sa bude uplatňovať pri zneužívaní orgánov.

Príspevky Darwin a Wallace k evolučnej biológii: Prírodný výber

Názov Charlesa Darwina sa zvyčajne objavuje vo väčšine biologických textov, bez ohľadu na jeho špecialitu. Darwin revolúciu v biológii a vedy všeobecne, napríklad s neuveriteľnou porovnateľnou veľkosťou, napríklad s Newtonovými príspevkami.

Vo svojej mladosti si Darwin udržiaval vernú myšlienku biblického učenia. Darwin však, sprevádzaný náboženským myslením.

Výlet do bígla

Darwinov život sa otočil, keď v ranom veku začal výlet na palube H. M. Siež. Beagle, britská loď, ktorá by skúmala rôzne regióny Južnej Ameriky. Po výlete, ktorý trval pár rokov, Darwin pozoroval a zhromaždil obrovskú rozmanitosť juhoamerickej fauny a flóry.

Vďaka svojej optimálnej finančnej situácii sa Darwin mohol venovať svojmu životu výlučne svojej práci v biologických vedách. Po rozsiahlych meditáciách - a tiež čítania o ekonómii - Darwin vytvoril svoju teóriu prírodného výberu.

Môže vám slúžiť: Charakteristiky živých bytostí

Prírodný výber je jednoduchý a zároveň silným nápadom, ktorý je dôležitým vývojovým mechanizmom - aj keď nie jediný, ako uvidíme neskôr.

Túto myšlienku nielen odvodil Darwin. Mladý prírodovedec menom Alfred Wallace dosiahol veľmi podobné nápady nezávisle. Wallace komunikoval s Darwinom a obaja prezentovali teóriu evolúcie prirodzeným výberom.

Pôvod druhu

Následne Darwin predstavuje svoje majstrovské dielo: „Pôvod druhu“, Ktorý podrobne zobrazuje svoju teóriu a s robustnými dôkazmi. Táto kniha má šesť vydaní, v ktorých Darwin pracoval počas svojho života.

Teória prirodzeného výberu tvrdí, že ak existujú užitočné a dedičné rozdiely v populácii jednotlivcov, medzi držiteľmi funkcií dôjde k rozdielovej reprodukcii. Budú mať tendenciu vytvárať viac potomkov, čím sa zvyšuje frekvencia vlastnosti v populácii.

Okrem toho Darwin tiež navrhoval spoločné predky: všetky druhy sa v evolučnom čase predkovia spoločne líšili. Takže všetky organické bytosti môžu byť reprezentované vo Veľkom strome života.

After Darwin: Neodarwinizmus a syntéza

Ihneď po zverejnení “Pôvod", Medzi najdôležitejšími vedcami času vypukla veľká kontroverzia. V priebehu rokov sa však teória postupne akceptovala.

Boli tam biológovia, ktorí nikdy neakceptovali darwinovské nápady, a tak vytvorili svoje vlastné evolučné teórie, teraz takmer úplne zdiskreditované. Príkladom je okrem iného neolackizmus, ortogenéza a mutationizmus.

Medzi rokom 30 a 40 boli všetky teórie anti-života vyradené príchodom evolučnej syntézy. Pozostávalo to z spojenia darwinovských myšlienok s prínosmi série genetikov a paleontológov, ako sú Fisher, Haldane, Mayr a Wright,.

Syntéza dokázala zjednotiť evolučné teórie správnymi genetickými princípmi, pretože jedným z ťažkostí, ktoré musel počas svojej práce zažiť, bola neznalosť génov ako častíc dedičstva.

Dôkaz evolúcie: iba teória?

Dnes je biologický vývoj faktom podporený robustnými a hojnými dôkazmi. Aj keď biológovia nepochybujú o pravdivosti procesu, v každodennom živote zvyčajne počujeme, že evolúcia je „iba teória“ - s pejoratívnymi konotáciami.

Táto nedoručná časť skutočnosti, že pojem „teória“ má odlišné významy vo vede a vo každodennom živote. Pre väčšinu ľudí je teória neistá predpoveď skutočnosti, ktorá sa vyznačuje slabými základmi. Pre vedca je teória správnym spôsobom súborom konzistentných a štruktúrovaných myšlienok.

Po tomto poradí nápadov môžeme dospieť k záveru, že evolúcia je a vyrobený, A existujú mechanizmy, ako to vysvetliť, napríklad teória prírodného výberu. Najvýznamnejšie dôkazy o evolučnom procese sú nasledujúce.

Homológia

Dva procesy alebo štruktúry sú homológne, ak sa táto vlastnosť zdedila priamo od spoločného predka. V evolučnej biológii je homológia základným bodom, pretože sú jedinými charakteristikami, ktoré nám umožňujú.

Morfologické homológie

Veľmi slávny príklad homológie sú kosti končatín tetrapodov. Vezmime tri zvieratá, ktoré sa líšia v ich modalite lokomócie, aby sme pochopili, prečo je homológia robustným dôkazom evolučného procesu: ľudia, veľryby a netopiere.

Tieto tri skupiny zdieľajú štrukturálny základný plán vo svojich predchádzajúcich končatách, pretože ho zdedili od spoločného predka. To znamená, že predkovia tetropod mali humerus, nasledovaný polomerom a kockou a nakoniec sériou falanges.

Neexistuje žiadny funkčný dôvod, prečo tri zvieratá s takým rôznym životným štýlom musia zdieľať rovnaký plán kostného kostí v končatinách.

Ak bol život navrhnutý, nie je dôvod vybudovať vodný organizmus, jedno lietanie a zem s rovnakým plánom. Žiadny inžinier - akokoľvek neskúsenosť.

Najegickejším spôsobom, ako to vysvetliť, je spoločný pôvod. Tri zdedili tento štrukturálny plán predka a utrpeli adaptívne úpravy, ktoré dnes pozorujeme: krídla, plutvy a zbrane.

Molekulárne homológie

Homológia sa neobmedzuje na anatomické charakteristiky živej bytosti. Môžu sa tiež preukázať na molekulárnej úrovni. Genetické informácie o živých bytostiach sa ukladajú v DNA a prekladajú sa do trojíc: tri nukleotidy zodpovedajú aminokyselinám.

Univerzálna molekulárna homológia je čítanie tohto genetického kódu, pretože prakticky všetky organické bytosti zdieľajú tento jazyk - hoci existujú veľmi špecifické výnimky.

Fosílny záznam

Keď Darwin navrhuje svoju prirodzenú teóriu výberu, tvrdí, že všetky postupné prechodné formy nie sú prítomné v fosílnych registri, pretože je neúplný. Naopak, oponenti darwinovských myšlienok vidia diskontinuitu registrácie ako test proti teórii.

Musíme pamätať na to, že proces fosílizácie organickej bytosti je nepravdepodobnou udalosťou spojenou s pravdepodobnosťou, že vzorka sa nachádza v dobrom stave. Z týchto dôvodov je v fosílnych registri zastúpených menej ako 1% všetkých foriem, ktoré kedysi žili.

Môže vám slúžiť: Prebiotický vývoj: Kde sa to stalo a čo je potrebné

Napriek tomu sa našli veľmi dobre zachované fosílie, ktoré slúžia ako „okno do minulosti“. Jeden z najslávnejších je Archeopteryx. V tejto fosílii zdôrazňujú medzipomienky medzi plazom a vtákom. Máme tiež niekoľko hominidných fosílií, ktoré nám umožnili prestavať vývoj ľudí.

Navrhli sa niektoré alternatívne teórie na vysvetlenie diskontinuity registrácie, napríklad teória prerušovanej rovnováhy.

Biogeografia

Aj keď je vývoj podporovaný dôkazmi mnohých vetiev vedomostí, bola to biogeografia, ktorá presvedčila Darwina o pravdivosti evolučného procesu.

Distribúcia živých organizmov na planéte Zem nie je homogénne a mnoho aspektov tohto vzoru možno vysvetliť evolučnou teóriou - a nie hypotézou osobitnej tvorby.

Keď skúmame faunu oceánskych ostrovov (izolované prvky, ktoré nikdy nemali kontakt s pevninou), zistíme, že zloženie druhov je veľmi zvláštne. Napríklad to je možné vidieť na ostrovoch, ktoré sa nachádzajú v severnom Atlantiku, nazývané ostrovy Bermudy.

Natívne stavovce (non -Sailors) sú veľmi málo, najmä vtáky, netopiere a jašterice, okrem iného. Niektoré z týchto druhov vykazujú významný vzťah s faunou Severnej Ameriky. Na druhej strane sú iní endemické pre ostrov a nenachádzajú sa v žiadnom inom regióne.

Tento distribučný vzorec je kompatibilný s vývojovými procesmi, pretože oblasť je špeciálne kolonizovaná so zvieratami s letovou kapacitou a rozptyľuje veľké vzdialenosti.

Vývoj v akcii: Príklad vývoja

Ďalším nedorozumením v evolučnej biológii je to, že súvisí s mimoriadne pomalým procesom.

Aj keď je pravda, že na získanie zložitých úprav, ako sú silné čeľuste alebo oči s vynikajúcimi víziami, musíme počkať niekoľko miliónov rokov, existujú určité evolučné procesy, ktoré môžeme pozorovať svojimi očami v relatívne krátkom období čas.

Ďalej budeme analyzovať prípad moru Biston betuturia Ako príklad vývoja v akcii. Neskôr budeme hovoriť o rezistencii na antibiotiká a pesticídy, ďalší príklad vývoja, ktorý môžeme pozorovať v krátkom čase.

Priemyselný melanizmus a Biston betuturia

Jedným z najvýznamnejších príkladov v evolučnej biológii je priemyselný melanizmus. Tento jav bol zdokumentovaný počas priemyselnej revolúcie a podarilo sa mu nadviazať vzťah medzi variáciou vo farbe mory Biston betuturia a kontaminácia jeho biotopu.

Moth predstavuje dve morfológie: jedna jasná a jedna tmavá. Pred znečistením bol dominantný variant jasným morom, pravdepodobne preto, že sa posadil na jasnom uhryznutí brezy a mohol by ich potenciálne predátory bez povšimnúť: vtáky: vtáky.

S príchodom priemyselnej revolúcie znečistenie zvyšuje významné úrovne. Cortex stromov začal berie stále tmavé sfarbenie, a to vyvolalo zmenu frekvencií svetla a tmavých variantov mory.

Temná motha bola na chvíľu dominantným variantom, pretože by sa dalo lepšie skryť v sčernenej kôre.

Následne sa implementovali programy čistenia životného prostredia, ktoré pomohli znížiť znečistenie životného prostredia. Vďaka efektívnosti týchto programov začali stromy opäť berú svoju počiatočnú charakteristickú farbu.

Ako môžeme intuit, frekvencia mory sa opäť zmenila a je jasným variantom dominantným dominantom. Evolučný proces bol teda dokumentovaný v období 50 rokov.

Vývojové mechanizmy

Biologický vývoj je proces, ktorý zahŕňa dva kroky: generovanie variácie a potom diferenciálna reprodukcia variácií, buď prirodzeným výberom alebo génovým driftom. Z tohto dôvodu by sa termín prírodný výber a vývoj nemali používať vzájomne zameniteľne - pretože nie sú.

Podľa perspektívy vývoja genetiky populácie je zmena alelických frekvencií v priebehu času v rámci populácie. Sily, ktoré menia alelické frekvencie, sú teda výber, drift, mutácia a migrácia.

Prirodzený výber

Ako sme už spomenuli, Darwinov najväčším prínosom k biológii bolo navrhnúť teóriu prírodného výberu. To médiá dôrazne nepochopili a nepravdilo to, čo sa spája s nesprávnymi frázami, ako napríklad: „Prežitie najvhodnejších“.

Podmienky pre prírodný výber

Prírodný výber je jednoduchý nápad, s nádhernými výsledkami. Ak systém spĺňa nasledujúce charakteristiky, vyvíja sa - nevyhnutne - prostredníctvom prirodzeného výberu:

- Variabilita: jedno sine qua non Aby sa evolúcia vyskytla, musí existovať rozdiely v rámci populácie.

Napríklad členovia sa líšia v ich sfarbení, kožušine, výške atď. Nájdeme variácie na rôznych úrovniach: morfologické, bunkové, biochemizé a molekulárne. Keď ideme na úroveň, zistíme, že zmena sa zvyšuje.

- Dedičnosť: Jednoducho povedané, zabalenie je podobnosťou rodičov so svojimi potomkami. Formálne je definovaný ako podiel fenotypovej rozptylu v dôsledku genetickej variácie a je vyjadrený s rovnicou: h² = V_G / (V_G + Vložka_A), kde v_G Je to genetická rozptyl a v_A Rozptyl životného prostredia.

Môže vám slúžiť: glyceraldehyd: Štruktúra, charakteristiky, funkcie

- Združenie s ním Fitnes: Nakoniec, dedičná funkcia musí agentúre udeliť, že má výhodu v spôsobilosť. Tento termín sa používa v evolučnej biológii na kvantifikáciu schopnosti organizmu prežiť a reprodukovať sa, pričom zostane úrodné potomstvo.

Ak sú teda splnené tieto tri podmienky, organizmy s výhodnými znakmi sa s väčšou pravdepodobnosťou reprodukujú ako členovia populácie, ktorým chýba rovnaké.

Odvodiť

Drift génu je zmena alelických frekvencií, ktorá sa vyskytuje pomocou chyby vzorkovania gamét z jednej generácie do druhej. To znamená, že ide o stochastickú alebo náhodnú udalosť. Tento jav je významný, keď je účinná štúdia malá populácia.

V štatistike je chyba odberu vzoriek rozdiely, ktoré existujú medzi teoretickou predikciou a experimentálne získanou. Napríklad, ak máme vo vrecku 50 čiernych zŕn a 50 červených zŕn, očakávali by sme, že ak vezmeme 10 náhodných, očakávaný podiel je 5 čiernych a 5 červených zŕn a 5 červených zŕn.

Nebolo by to však čudné, keby experimentálnym výsledkom je 6 čiernych a 4 červená alebo 7 čierna a 3 červená. Toto je chyba vzorkovania.

Podľa neutrálnej teórie molekulárneho vývoja je väčšina mutácií fixovaná deriváciou a nemá žiadne účinky na spôsobilosť jednotlivca.

Rovnako ako pri prirodzenom výbere, v génovom drift spôsobilosť.

Evolučné biologické aplikácie

Evolučná biológia má sériu aplikácií, a to tak pre medicínu, poľnohospodárstvo, biológiu ochrany, ako aj pre ďalšie disciplíny.

Liek

Teória evolúcie je nevyhnutnou vedou v oblasti medicíny. Umožňuje nám napríklad predpovedať výsledok nevyváženého použitia antibiotík na liečbu infekčných chorôb.

Keď zbytočne uplatňujeme antibiotikum alebo nevyvrcholime lekárske ošetrenie, vylúčime nerezistentné varianty, ale rezistentní jedinci zvýšia svoju frekvenciu v populácii baktérií.

V súčasnosti je otázka bakteriálnej rezistencie na väčšinu antibiotík svetom záujmu a záujmu. Uvedomenie si používania antibiotík je spôsob, ako znížiť túto komplikáciu.

Napríklad baktérie Stafylococcus aureus Je bežné, že operačné sály a spôsobujú infekcie u pacientov počas operácií.

Dnes sú baktérie úplne rezistentné na sériu antibiotík, ako je penicilín, ampicilín a súvisiace lieky. Aj keď boli vytvorené nové antibiotiká, ktoré im pôsobia, lieky sú čoraz menej účinné.

Kríza odporu je jedným z najdramatickejších príkladov evolúcie, ktorú môžeme pozorovať našim očami, takže slúži aj ako dôkaz evolučného procesu.

Poľnohospodárstvo a hospodárske zvieratá

Rovnaký evolučný princíp môže byť extrapolovaný na použitie pesticídov na odstránenie škodcov, v kultúrach s výrazným ekonomickým významom. Ak sa rovnaký typ pesticídov uplatňuje po dlhú dobu, uprednostňujeme zvýšenie rezistentných variantov.

Podobne sa poľnohospodári snažia získať „najlepšie“ zvieratá, maximalizovať výrobu (mlieko, mäso atď.). Títo poľnohospodári vyberajú jednotlivcov, ktorých považujú za najužitočnejších z praktických podmienok. Pri prechode generácií sa jednotlivci podobajú tomu, čo si želajú človek.

Tento proces ľudského umelého výberu pripomína prírodný výber z hľadiska rozdielneho reprodukčného úspechu. S pozoruhodným rozdielom, že v prírode neexistuje žiadny CO -Sentencer.

Ochranárska biológia

V otázkach ochrany, porozumenie javov, ako sú „úzke miesta“ a pokles v spôsobilosť spôsobené endogamou umožňuje vyhnúť sa im a generovať plány ochrany, ktoré zvyšujú spôsobilosť a udržujte populáciu „zdravú“.

Odkazy

1. Audesirk, T., Audesirk, G., & Byers, B. A. (2004). Biológia: Veda a príroda. Pearson Vzdelanie.
2. Darwin, C. (1859). O pôvode druhov pomocou prírodného výberu. Murray.
3. Freeman, s., & Herron, J. C. (2002). Evolučná analýza. Sála.
4. Futuyma, D. J. (2005). Vývoj. Sinauer.
5. Hall, b. Klimatizovať. (Ed.). (2012). Homológia: Hierarchický základ porovnávacej biológie. Akademická tlač.
6. Hickman, C. P., Roberts, L. Siež., Larson, a., Ober, w. C., & Garrison, C. (2001). Integrované priroty zoológie. McGraw-Hill.
7. Kardong, K. Vložka. (2006). Stavovce: porovnávacia anatómia, funkcia, vývoj. McGraw-Hill.
8. Kliman, R. M. (2016). Encyklopédia evolučnej biológie. Akademická tlač.
9. Losos, J. B. (2013). Princeton Sprievodca evolúciou. Princeton University Press.
10. Reece, J. B., Urry, l. Do., Kain, m. L., Wasserman, s. Do., Minorsky, P. Vložka., & Jackson, R. B. (2014). Biológia Campbell. Pearson.
11. Ryža, s. Do. (2009). Encyklopédia evolúcie. Publikovanie.
12. Russell, str., Hertz, P., & McMillan, B. (2013). Biológia: Dynamická veda. Nelson Education.
13. Soler, m. (2002). Vývoj: základ biológie. Južný projekt.
14. Starr, c., Evers, C., & Starr, L. (2010). Biológia: Koncepty a aplikácie bez fyziológie. Učenie sa.
15. Prebudiť, D. B., Wake, M. H., & Speht, C. D. (2011). Homoplazia: Od detekcie vzoru po deterénny proces a mechanizmus evolúcie. Veda, 331(6020), 1032-1035.