sâmbătă, 31 decembrie 2011
Evolutia Omului
Introducere
Evolutia nu are loc neaparat intr-o linie dreapta continua si cu o viteza constanta. Exista lacune in cunostintele noastre, si traiectoria exacta a evolutiei este necunoscuta, desi presupunerile logice au dus la unele dintre cel mai probabile sugestii. Analizarea si compararea DNA-ului este o metoda folosita des in determinarea paternitatii sau stabilirea unui grad de rudenie intre doua persoane. Aceeasi metoda ne permite sa spunem ca cimpanzeii sunt cea mai apropiata ruda a noastra inca in viata (oamenii si cimpanzeii bonobo au in comun 98.4% din ADN). Aceasta insa nu inseamna ca oamenii au evoluat din cimpanzei. Stramosul comun al oamenilor si cimpanzeilor a trait acum 7 milioane de ani si a disparut intre timp. Cifrele din dreapta in diagrama urmatoare arata cat de diferit este ADN-ul diferitelor specii de primate comparate cu cimpanzeul bonobo. Observam ca cele doua specii de cimpanzeu difera cu 0.7%. De asemenea, se observa ca speciile sunt cu atat mai diferite cu cat s-au despartit din linia ce a dus la cimpanzeul bonobo mai demult (diferenta creste relativ constant cu aproximativ 0.7% in trei milioane de ani).
Cand Darwin a publicat faimoasa sa carte "Evolutia Speciilor", urmata de "Originea omului" nu se descoperise practic nici o fosila a stramosilor omului. Aceasta a dat nastere frazei "veriga lipsa", adica o fosila care sa fac legatura intre oameni si primate. De atunci, imaginea s-a schimbat complet si evolutia omului este mult mai bine inteleasa. Un numar mare numar de fosile, oase si dinti au fost descoperite in diferite locuri prin Africa, Europa si Asia. Unelte de piatra, os si lemn, vetre de foc, asezari sau locuri funerare, au fost descoperite, de asemenea. Ca urmare a acestor descoperiri in archeologie si antropologie, s-a reusit formarea unei imagini despre evolutia homininelor (si evolutia omului) timp de 4 - 5 milioane de ani.
Trasaturi Caracterisice Ale Omului
Mersul Biped
Mersul pe doua picioare, este una dintre cele mai timpurii caracteristici evolutive ale homininelor. Aceasta caracteristica ce apare in evolutia omului nu este atat de radicala pe cat pare - cimpanzeii au abilitatea de a sta si a se deplasa in doua picioare, si o fac deseori. Noua forma de locomotie a dus la modificari ale scheletului, mai ales in partea de jos a coloanei vertebrale, pelvis si picioare. Datorita faptului ca aceste schimbari pot fi determinate studiind oasele fosile, pozitia bipeda este de multe ori vazuta ca o trasatura definitorie a subfamiliei hominine. Mersul biped apare odata cu disparitia marilor paduri si inlocuirea lor cu savana. Mersul biped le permite oamenilor arhaici, printre altele, sa care hrana pe distante din ce in ce mai mari si sa observe mai bine imprejurimile.
Marimea Craniului
Majoritatea abilitatilor umane de a se folosi de unelte si obiecte felurite isi are originea in complexitatea creierului. In timpul evolutiei omului, marimea creierului s-a triplat. Aceasta crestere in volum poate fi pusa pe seama schimbarilor din comportamentul homininelor. Omul pare a fi mai desptept decat ar fi necesar pentru supravietuirea in savana. De aceea, este rezonabil sa presupunem ca cresterea in volum a creierului s-a datorat mai degraba selectiei sexuale sau competitiei intre hominine decat datorita competitiei intre hominine si animalele vanate sau pradatori. Evolutia poate crea bucle de feedback pozitive. Exact acest lucru a avut loc in evolutia omului: cu cresterea inteligentei se creaza o societate mai complexa, in care indivizii mai inteligenti au mai mult succes, creand o societate si mai complexa care necesita si mai multa inteligenta s.a.m.d. Remarcam ca cimpanzeii sunt de asemenea mai inteligenti decat pare a fi necesar pentru viata lor relativ usoara; cimpanzeii insa traiesc in grup, dupa reguli relativ complexe, in care masculii formeaza aliante intre ei pentru a putea ajunge la conducerea grupului. O pozitie inalta in ierarhia grupului duce la cresterea succesului reproductiv, iar pentru asta este nevoie de un anumit nivel de inteligenta.
De ce nu continua cimpanzeii a evolueze si sa devina la fel de destepti ca omul? Pentru ca un creier mai mare insemna un consum de energie mai mare, care nu poate fi intotdeauna sustinut. La fel, un leu mai mare poate avea mai mult succes la vanatoare, insa necesita mai multa energie si deci trebuie sa manance mai mult. Marimea oprima a unui leu este exact cea care o are. In acelasi fel, inteligenta optima a cimpanzeului pentru mediul si "societatea" in care traieste este exact cea pe care o are.
Tehnologia hominidelor pare remarcabila, insa uneori ea ramane practic neschimbata pe perioade mari de timp (peste jumatate milion de ani). In general, cu cat tehnologia avanseaza mai mult, cu atat avanseaza mai repede; lucru valabil si in ziua de astazi. Cu evolutia de noi specii, unelte din piatra si alte artefacte de acest fel, au devenit extrem de numeroase si complicate. Cele mai vechi hominide cunoscute, descoperite in sudul si estul Africii, au inceput sa migreze in regiunile tropicale si subtropicale ale Eurasiei cam acum un milion de ani, si inspre zonele temperate acum 500,000 de ani. Mult mai tarziu (acum 50,000 de ani), hominidele au fost capabile sa traverseze bariera naturala a apelor, pana in Australia. Doar dupa aparitia omului modern, migratia a atins si America, acum 30,000 de ani. Remarcam ca au fost mai multe migratii ale hominidelor din Africa. Omul modern reprezinta ultima migratie si inlocuieste treptat celelalte hominide prezente deja in zonele care le ocupa.
Fata Si Dintii
A treia mare tendinta in evolutia omului este micsorarea treptata a fetei si dintilor. Toate maimutele mari sunt dotate cu dinti mari, si canini proeminenti. Primele hominine prezentau astfel de canini, dar cele care au urmat au prezentat o tendinta clara de atrofiere. De asementea, premolarii si molarii s-au atrofiat si ei in dimensiuni. Reducerea dimensiunilor fetei, maxilarului si mandibulei este asociata cu aceste schimbari. La primele hominine, fata era mare si situata in fata cutiei craniene. Odata cu micsorarea dintilor si cu marirea creierului, fata a devenit mai mica si pozitia ei s-a schimbat. Astfel, fata oamenilor actuali este situata mai degraba sub cutia craniana, decat in fata acesteia.
Originile Umane
Introducere
Fosilele provenite de la stramosii omului, se impart in doua genuri: australopitecus si homo, si provin de acum 5 milioane de ani. Natura arborelui evolutiv al hominidelor inainte de aceata data este nesigura. Acum 7 pana la 20 de milioane de ani, maimutele primitive erau raspandite in Africa si mai tarziu in Eurasia. Cu toate ca s-au gasit numeroase fosile, felul de viata al acestor creaturi, si legatura lor cu maimutele actuale si cu oamenii este cauza unor dezbateri intre cercetatori. Una dintre aceste maimute fosile, cunoscuta sub numele de Sivapithecus, apare sa imparta unele trasaturi cu marea maimuta asiatica, urangutanul, care poate fi urmasul direct. Nici una dintre aceste fosile nu ofera evidente clare ca ar face parte dint-o linie evolutiva care sa duca la familia hominide.
Australopithecus
Evidentele fosile ale evolutiei omului incep cu Australopithecus. Fosile din acest gen au fost descoperite intr-un numar mare de locuri, in sudul si estul Africii. Datand de aproape 4 milioane de ani, acest gen pare sa fi disparut acum 1 milion de ani. Toti membrii erau bipezi, si deci hominine. Dar, observand dintii, falcile si marimea creierului, difereau totusi destul de mult intre ei ai au fost impartiti in sase specii: A. Anamensis, A. Afarensis, A. Aethipicus, A. Africanus, A. Robustus si A. boisei.
A. Anamensis si A. Aethipicus sunt decoperiri recente si se stie destul de putine despre ei. A. Afarensis traia in estul Africii acum 3 - 4 milioane de ani. Gasit pe teritoriul tarilor Etiopia si Tanzania, A. Afarensis avea un creier mai mic decat cel al cimpanzeilor. Unii membri posedau canini mai proeminenti decat cei ai homininelor de mai tarziu. Nici un fel de unelte nu au fost gasite cu fosilele lor.
Acum 2.5 - 3 milioane de ani, A. Afarensis a evoluat in A. Africanus. Cunoscut, la inceput in zone din sudul Africii, A. Africanus avea un creier similar cu cel al predecesorului sau. Oricum, cu toate ca marimea molarilor s-a pastrat, caninii, au crescut doar pana la nivelul celorlalti dinti. Nici cu A. Africanus nu s-au descoperit unelte.
Acum 2.6 milioane de ani, evidente fosile, indica prezenta a cel putin doua, si probabil in total a patru specii separate ale homininelor. O astfel de despartire evolutiva se pare ca s-a produs cu un segment al hominidelor, evoluand in genul homo, si mai apoi in omul modern, in timp ce celelalte au disparut. Ultimele astfel de specii disparute sunt A. Robustus, limitat la Africa de sud, si A. boisei, descoperit doar in estul Africii. A. Robustus prezenta dinti, falci si muschi mai mari decat la restul genului. Au disparut acum 1 milion de ani.
Genul Homo
Harta de mai jos prezinta evolutia homininelor in timp. Observam ca aparitia unei specii noi nu inseamna disparitia speciei-mama. A. bosei continua sa traiasca aproape un milion de ani dupa aparitia A robustus. Remarcam ca pana la 4 specii de hominide au trait in acelasi timp, desi nu neaparat in acelasi spatiu geografic.
Unii cercetatori cred ca dupa despartirea evolutiva care a dus la apraritia lui A. Robustus, A. Africanus a evoluat in genul Homo. Daca este asa, atunci aceasta schimbare a avut loc acum 2.5 - 2 milioane de ani. Fosile datand din aceasta perioada arata un ciudat amestec de trasaturi. Unele hominine posedau un creier mare, dar si diti dezvoltati. Altele aveau dinti de dimensiuni reduse, dar si un creier mic. Un numar semnificativ de cranii si mandibule fosile din aceasta perioada au fost gasite in Tanzania si Kenya, in estul Africii si sunt catalogate ca apartinand de Homo Habilis. Acestea reprezinta primele fosile descoperite impreuna cu unelte de piatra. Homo Habilis au multe in comun cu primi australopiteci si cu membrii de mai tarziu ce apartin genului Homo.
Primele evidente considerabile ale uneltelor de piatra vin din Africa, acum 2.5 milioane de ani. Aceste unelte nu au fost gasite asociate cu o specie de hominine in particular. S-au descoperit in Africa, locuri datand de 1,5-2 milioane de ani, unde pe langa uneltele de piatra existau si oase cu urme (zgarieturi) care provin de la uneltele din piatra. Acestea ne spun ca homininele consumau carne, dar cata provenea din vanat nu se stie, asa cum nu se cunoaste nici cantitatea de plante si insecte pe care acestea inca le mai consumau. Nu se cunoaste nici daca aceste activitati apartineau exclusiv hominidelor sau si australopitecii aveau aceste obiceiuri. (hominidele reprezinta genul homo, pe cand hominine se refera si la genul australus).
Descoperiri arheologice atesta existenta acum 1.5-1.6 milioane de ani, in nordul Kentei, a unei specii Homo, cu creierul dezvoltat, dintii mai atrofiati: Homo erectus. Intre 700.000 si 1 milion de ani vechime este atestata raspandirea acestuia in diferite parti tropicale, pana in regiunile temperate din Asia. Un numar de puncte arheologice contin unelte sofisticate. In pestera Zhoukoudian, in nordul Chinei, exista evidentele utilizarii focului. Fosilele care au fost gasite sunt ale unor animale mari ca elefantii, lucru care atesta specializarea hominidelor.
In timpul lui H. erectus, evolutia umana a continuat. Marimea creierului este mult mai mare decat cea de la homininele vechi, variind intre 750-800 cm3. Mai tarziu, H. erectus avea cranii cu volume de 1,100-1300 cm3, apropiate de cele ale lui Homo sapiens.
Homo Sapiens Sapiens
Omul modern, Homo sapiens sapiens, a aparut prima data acum 100,000 de ani. H. Neanderthalensis populau estul si centrul Europei, incepand de acum 100,000 de ani si pana acum 35,000-40,000 de ani, cand au disparut. Fosile de H. sapiens, mai diferite, au fost gasite si in alte parti ale lumii.
Trasaturile omului de Neandertal (stanga), o frunte joasa, tesita, o fata lata, fara barbie, sunt prea primitive pentru a putea fi considerati stramosii nostri. Cercetatorii plaseaza H. Sapiens Neanderthalensis pe o ramura diferita, care a disparut. Potrivit acestei teorii originile omului pot fi gasite in Africa de sud. Evoluand acum 90,000-200,000 de ani, acesti oameni s-au raspandit pe toata suprafata planetei, luand locul vechilor H. sapiens. Suport pentru aceasta teorie vine urmarind ADN-ul din mitocondriile aflate in celulele femelelor stramosilor nostri. Aceasta cautare confirma ipoteza cum ca oamenii au evoluat dintr-o singura generatie sud-sahariana, sau din sud-estul Asiei. Datorita metodei folosite, aceasta presupunere poarta numele de "Ipoteza Evei".
Cunoastem evolutia omului prin interpretarea fosilelor descoperite, dar imaginea este departe de a fi completa. Doar viitoarele fosile ne vor permite sa completam lacunele existente in cunostintele noastre despre evolutia omului. Folosind metode sofisticate, cercetatorii pot sa dateze fosilele mult mai exact decat in trecut. In viitor vom observa o crestere enorma in informatii despre evolutia omului.
O Scurta Istorie A Vietii Animale
La aparitia vietii pe pamant, in atmosfera planetei nu exista oxigen. Acesta este produs de bacterii (prin fotosinteza). Desi pentru formele de viata unicelulara existente atunci oxigenul era otravitor, apar in curand forme de viata care folosesc oxigenul pentru a produce energie, un proces mult mai eficient decat cele folosite pana atunci. Oxigenul permite formelor de viata sa produca o cantitate mare de energie, ceea ce face posibila aparitia animalelor. Primele animale apar cu putin timp inainte de cambrian, aproximativ acum 600 milioane de ani. In cambrian diversitatea animalelor creste rapid.
Primele animale au colonizat pamantul acum 380 milioane de ani. Colonizarea pamantului este urmata de crestere in diversitatea si complexitatea formelor de viata. Primii amfibieni aveau corpul de un metru lungime, picioare dezvoltate, pentadactile; ei au petrecut multa vreme inotand si vanandu-si prada in apa; preistoricul Ychtiostega este unul dintre acestia.
In carbonifer, vegetatia densa asigura conditii de viata insectelor, paianjenilor, si altor nevertebrate. Apar reptilelor timpurii ca Diadectes; acesta masura de la nas pana la varful cozii cca. 2 m lungime. Dentitia dovedeste ca era erbivor. In permian (a inceput acum 280 de milioane de ani) apar reptile cu caracter de mamifer. Dupa multe milioane de ani, reptilele au suferit modificari. Li s-a intarit dentitia, picioarele, iar unele specii nu mai aveau tegument cornificat, ci corpul le era acoperit cu par. In permian are loc cea mai mare extictie in masa, in care peste 95% din specii dispar.
Era mezozoica reprezinta tranzitia intre lumea vie antica si lumea vie mai evoluata. Lumea vegetala si animala se deosebea esential de cea din erele anterioare. Mezozoicul a durat cca. 160 mil. de ani si a fost dominat de dinozauri. Inainte de disparitia dinozaurilor, mamiferle erau reprezentate prin animale insectivore mici. Dupa disparitia dinozaurilor, mamiferele se diversifica rapid, ocupand nisele ecologice lasate libere.
Evolutia Plantelor
Paleobotanistii (oamenii de stiinta care studiaza ramasite fosilizate ale plantelor),au reusit sa descopere cand au evoluat aproximativ diferite grupuri importante de plante, dar in mod inevitabil cunostintele noastre au multe lipsuri, pentru ca plantele nu contin acel tip de material dur, cum este scheletul unui animal, care sa se fosilizeze bine. Din fericire, uneori pot fi detectate forme vechi de viata vegetala in ceea ce au fost mai demult depuneri de noroi, gasindu-se cateva plante fosilizate in roci despre care se stie ca dateaza de acum 3,100 de milioane de ani.
Stim din arhiva fosiselor gasite ca viata pe Pamant trebuie sa fi inceput cu organisme de tip vegetal, iar plantele sunt legatura de baza din lantul alimentar care sustine o imensa diversitate de viata animala.
Cele mai vechi plante cunoscute erau alge primitive - structuri unicelulare in care toate functiile erau efectuate intr-o singura celula fara nucleu. Aceste alge albastre-verzi sunt foarte primitive, si probabil acum 1.500 milioane de ani au aparut algele mai cunoscute, cu nuclee. in cele din urma au aparut alge pluricelulare, probabil asemanatoare cu buruienile marine. Ele aveau organe de reproducere de parti diferite ale plantei.
In perioada cambriana, cu circa 590 de milioane de ani in urma, multe forme de viata erau deja bine stabilite. S-au identificat peste 900 de specii din acea perioada, iar acestea sunt doar cele care s-au pastrat si au fost descoperite dupa sute de milioane de ani.
In perioada siluriana (cu 440-408 de milioane de ani in urma), plantele au "iesit" din apa si au inceput sa colonizeze uscatul. Vechea viata vegetala si animala era limitata la oceane, dar algele s-au adaptat si la apa dulce, si probabil ca din aceste alge de apa dulce au evoluat plantele de uscat. Primele plante care au iesit din apa s-au stabilit probabil in balti sau mlastini, unde partile lor inferioare erau tot timpul scufundate. Primele forme de plante cu adevarat de uscat erau probabil inca dependente de umiditate, si trebuiau sa creasca aproape de apa - muschii frunzosi, muschii pielosi si ferigile, care au evoluat primele ca plante de uscat, au si acum nevoie de un mediu umed pentru ca partea reproducatoare a ciclului vietii lor sa functioneze.
Supravietuirea pe uscat necesita o structura fizica complet diferita de viata acvatica. Este necesar un sistem "vascular"(retea de tuburi) prin care sa circule prin planta apa, substantele nutritive si produsele fotosintezei, si este nevoie de o structura mai rigida, care sa se autosustina. Totusi, inainte ca plantele de uscat sa poata ajunge in regiuni mai uscate, ele au trebuit sa dezvolte un sistem reproducator care sa le permita sa functioneze suficient in aer.
Pentru a prospera pe uscat, formele de planta au dezvoltat treptat radacini pentru absorbtia apei si, intr-o lunga perioada de timp, au gasit si metode de reproducere mai putin dependente de umiditate. Ramasitile moderne ale vechilor forme de plante, ca muschii frunzosi si muschii pielosi, sunt si acum dependente de un mediu pentru a se putea reproduce lucru care nu este necesar pentru plantele cu flori, evoluate mai recent.
Primele plante cu flori (gimnospermele, precum coniferele) erau dependente de vant pentru polenizare si raspandirea semintelor, pentru ca nu existau insecte care sa faca toate acestea. Tipul de planta dominant in prezent (angiospermele) a evoluat o data cu insectele si animalele, si adesea are flori polenizate de insecte. Uneori semintele sunt raspandite de animale (de exemplu, ghimpi sau spini care se agata de blana animalelor).
Selectia Naturala, baza Teoriei Evolutiei
Introducere
Mecanismul evolutiei animalelor, desi inteles de putini oameni, este de fapt foarte simplu si logic. Teoria evolutiei defineste evolutia in mod exact ca schimbarea caracteristicilor genetice ale unei populatii in timp. Pentru schimbari radicale care duc la aparitia de noi specii (macroevoutie) este nevie de milioane de ani; schimbari mai putin radicale au fost observate insa (microevolutie). Un fluture ce traieste in Anglia avea doua varietati: deschisa la culoare si inchisa la culoare. Cei din urma reprezetau 2% din totalul populatiei in 1848. In 1898 insa, ei reprzentau 95% din populatia din zonele industriale. Aceasta este un exemplu de evolutie (schimbare in caracteristici genetice) datorata selectiei naturale: poluarea industriala duce la innegrirea pomilor si suprafetelor pe care se aseaza fluturii. Cei inchisi la culoare sunt observati mai greu de pasari, deci supravietuiesc mai bine pana la varsta reproductiva.
Deoarece ADN-ul nu se pastreaza in timp pentru a fi analizat, ne putem baza pe caracteristicile fizice observabile din fosile, existand o legatura directa intre gene (AND) si caracteristicile fizice ale unei specii. Evolutia nu insemna progres. Populatiile se adapteaza la conditiile mediului; o adaptare care este aduce succes in anumite conditii poate duce la disparitia speciei cand conditiile se schimba.
Variatia Genetica
Pentru evolutie este nevoie de variatie genetica. Variatia genetica este exprimata prin alele; alelele reprezinta versiuni diferite ale aceleiasi gene. Spre exemplu, la oameni exista patru alele determinand patru grupe de sange: A, B, AB si O. In exemplul de mai sus, daca nu ar fi existat cateva molii inchise la culoare la inceputul industrializarii, populatia nu ar fi evoluat de la culoare deschisa la culoare inchisa. Variatia genetica are la baza un proces numit mutatie genetica (o schimbare a genelor). O mutatie este practic o greseala facuta in momentul copierii ADN-ului. Majoritatea mutatiilor nu produc o schimbare pozitiva sau negativa (mutatii neutre). Un numar infim sunt pozitive; restul au rezultat negativ. Mutatiile neutre sunt in general pierdute. Cele negative sunt, pe deasupra, eliminate de selectia naturala. Cele pozitive sunt avantajate de selectia naturala si in general cresc in fregventa. Un exemplu de mutatii pozitive sunt alelele care confera insectelor rezistenata la numite chimicale folosite impotriva lor. Daca aceste chimicale sunt folosite pe scara larga, fregventa aleleor ce confera rezistenta creste foarte mult.
Un individ mostenete doua alele, una de la fiecare parinte. Aceasta produce o "recombinare" a genelor, care creste variatia genetica. De asemenea, variatia genetica creste datorita venirii in populatia a indivizilor apartinand altor populatii. Dupa cum am spus, evolutia reprezinta selectia anumitor alele, avand la baza variatia genetica. Mutatiile duc la o crestere in variatia genetica, pe cand evolutia duce la o descrestere a variatiei genetice. Principalul mecanism prin care evolutia are loc este selectia naturala.
Selectia Naturala
Teoria evolutiei are la baza selectia naturala, iar aceasta este definita ca succes reproductiv diferentiat. Adica anumiti indivizi vor avea mai multi urmasi decat altii, iar in timp fregventa celor mai prolifici va creste. Mai exact, fergventa alelor ce duc la succesul reproductiv mai bun decat media al indivizilor ce le poseda va creste.Cel mai fregvent, evolutia actionaza prin inlaturarea mutatiilor negative. Indivizii care au aceste mutatii nu supravietuiesc pana la varsta de reproducere. In mod ocazional, o mutatie apare care este favorizata de selectia naturala (ca in exemplul cu moliile).
Selectia naturala selectioneaza din variatia genetica deja existenta in populatie. Variatia genetica este limitata. Spre exemplu, multe broaste testoase sunt omorate de masini. Ar fi bine ca cochilia lor sa fie din metal; totusi, nu exista nici o variatie privind continutul de metal al cochiliei, deci selectia naturala nu poate produce broaste testoase cu cochilie din metal. Un exemplu mai relevant este aparitia caracteristicilor complexe, un aspect controversat inca si folosit deseori pentru a combate teoria evolutiei. Nu exista nici o variatie care sa duca la aparitia aripii complet formate. De aceea, caracteristici complexe (ca aripa) trebuie sa evolueze in stadii intermediare. Proto-aripi probabil au folosit proto-pasarilor in moduri ce nu aveau nici o legatura cu zborul. Penele probabil foloseau la izolare termica si nu au evoluat de la inceput pentru zbor. Un caracter poate evolua pentru un anumit scop, dar poate fi folosit pentru alt scop mai tarziu. Pentru a continua exemplul cu aria, pinguinii au evoluat din pasari zburatoare, insa acum folosesc aripile pentru a inota. Vedem ca aparitia caracteriticilor complexe nu pune teoria evolutiei in dificultate, insa lipsa fosilelor relevante inseamna ca detaliile cu privire la aparitia caracteristicilor complexe sunt inca in discutie.
Teoria evolutiei stabileste clar ca animalele nu se comporta avand in vedere interesul speciei sau al altor indivizi. Un comportament altruistic este dezavantajat de selectia naturala; intr-o populatie cu animale altruiste si egoiste, cele care sunt egoiste sunt avantajate de selectia naturala. Totusi, se observa nenumarate exemple de comportament altruistic in lumea animala. In realitate insa, aceste comportamente sunt doar aparent altruiste. Mangustele scot sunete de avertizare cand vad un animal de prada; la auzul acestor sunete, tot grupul fuge sa se ascunda. Ce interes ar avea mangusta care vede pradatorul sa le avertizeze pe celelalte? Selectia naturala ar trebui sa avantajeze mangusta care se ascunde doar ea.
Realitatea este insa ca mangusta care scoate sunete de avertizare nu o face pentru binele celorlalte; un grup de manguste alergand in toate directiile poate fi derutant pentru pradator si deci avantajos pentru mangusta noastra. Totodata, in grupul de manguste majoritatea pot fi rude apropiate. A ajuta rude apropiate este ca si cum s-ar ajuta pe ea insasi, deoarece au in comun mare parte din materialul genetic. S Haldane a remarcat ca s-ar inneca bucuros daca prin aceasta ar salva doi frati sau opt veri. Fiecare frate are aproximativ jumatate din alelele sale, iar fiecare var aproximativ o optime. Probabil aceasta impersonalitate care pare sa reduca o persoana la o gramada de chimicale face ca teoria evolutiei sa fie respinsa de multi oameni (trebuie sa recunosc ca teoria evolutiei in acest aspect este neatragatoare - din punct de veder filosofic, desi teoria evolutiei in totalitatea sa este mult mai atragatoare). Revenind la manguste, trebuie remarcat ca ce am spus inainte nu inseamna ca mangusta stie ce face si de ce. Insemna doar ca mangustele care se comporta asa datorita caracteristicilor lor genetice (aparute in mod accidental datorita mutatiilor) sunt mai bine adaptate si selectia naturala le favorizeaza.
Selectia Sexuala
Selectia sexuala este de fapt parte a selectiei naturale. A supravietui nu este de ajuns. Indivizii trebuie sa aiba urmasi. Masculii multor pasari au pene mari si viu colorate care in mod sigur atrag pradatorii. Din punct de vedere al supravietuirii, acesta este un dezavantaj. Din punct de vedere sexual insa, este un avantaj. Masculii care nu au pene viu colorate evita pradatorii mai bine, insa nu reusesc sa atraga femele si deci in final nu au urmasi. In acest caz, se ajunge la un echilibru intre selectia naturala din punct de vedre al supravietuirii si selectia sexuala. In anumite cazuri s-a dovedit ca penele mai "frumoase" preferate de femele sunt de fapt un indicator al sanatatii masculului. De asemenea, masculii se lupta deseori intre ei pentru a se putea reproduce. Caracteristici ca coarnele cerbului apar tot datorita selectiei sexuale.
Fregventa alelelor se poate schimba si din intamplare. Spre exemplu, daca o populatie scade drastic in numar, fregventa alelelor in indivizii ramasi poate fi diferita de cea originala. Mai important, in cazul in care un numar mic de indivizi colonizeaza un mediu nou, exista sanse bune ca fregventa alelelor in acest mic grup sa fie diferita de cea din populatie in general (spre exemplu, daca tragem patru carti dintr-un pachet, este putin probabil ca toate cele patru tipuri -romb, pica, inima rosie si trefla- sa fie reprezentate in cele partru carti trase la intamplare). Astfel, noua populatie ce apare in noul teritoriu este diferita de cea ramasa in habitatul original.
Cum Apar Noi Specii
Can ne gandim la teoria evolutiei, ne gandim la aparitia speciilor noi. Acest proces se numeste speciatie (dintr-o specie-mama rezulta doua sau mai multe specii-fiice). Oameni de stiinta recunosc doua moduri de speciatie: alopatrica si simpatrica. Speciatia alopatrica are loc cand o specie este impartita in doua subdivizii separate geografic (spre exemplu de munti sau un rau). Cele doua populatii evolueaza separat, si in timp iau nastere doua specii diferite. Speciatia simpatrica inseamna ca doua populatii devin izolate din punct de vedere reproductiv fara a fi izolate geografic. Speciatia alopatrica este principalul mod in care apar noi specii.
Disparitia Speciilor
Motivele pentru care speciile dispar sunt numeroase. Habitatul se poate schimba. Alte organisme de care specia depinde pot disparea sau pot evolua mecanisme de aparare. De asemenea, este posibil ca o specie sa dispara datorita competitiei cu alta specie. Aceasta din urma este in general o specie-invadator. O posibilitate interesanta este aceea in care o populatie devine izolata si evolueaza intr-o noua specie, pentru ca apoi sa invadeze teritoriul ocupat de specia-mama si sa o inlocuiasca. Exista si extinctii in masa, in care o catastrofa duce la disparitia unui numar mare de specii intr-un timp relativ scurt. Cea mai bine cunoscuta extinctie este disparitia dinozaurilor acum 65 milioane de ani, in urma impactului unui meteorit cu Pamantul. Extinctiile in masa sunt urmate de speciatie rapida, in care noi specii evolueaza rapid si umplu nisele ecologice lasate libere. Teoria evolutiei explica usor aceasta speciatie rapida de dupa catastrofe naturale majore.
Darwin si Istoria Teoriei Evolutiei
Istoria teoriei evolutiei este uimitoare si intotdeauna m-am intrebat de ce le-a trebuit oamenilor de stiinta atat de mult timp sa accepte teoria evolutiei. Ideea evolutiei nu era nici pe departe noua, ci fusese sugerata de altii inaintea lui Charles Darwin (1809-1882). Vechimea extraordinara a planetei era deja acceptata de oamenii de stiinta. De asemenea, fusesera descoperite nenumarate fosile care aratau ca cu cat stratul de fosile era mai vechi, cu atat animalele deveneau mai simple si mai putin similare cu cele de astazi.
J.B. Lamark propusese un mecanism pentru evolutie in care caracteristicile dobandite de un animal in timpul vietii sunt mostenite de urmasii acestuia (spre exemplu, urmasul unui culturist ar mosteni muschii acestuia). Din acest punct de vedere, gatul lung al girafei a aparut din cauza ca generatii de girafe au incercat sa se intinda dupa frunze. Acest principiu este fals, desi Darwin il accepta la inceputul carierei sale.
Charles Darwin devine convins de evolutie cu mult timp inainte de a veni cu idea selectiei naturale. Selectia naturala este mecanismul propus de Darwin pentru evolutie in cartea sa "Evolutia speciilor", publicata in 1859. Darwin ajunge la concluziile sale in urma calatoriei pe vaporul "Beagle", in care observa ca populatii de animale izolate pe insule isi dezvoltasera caracteristici diferite, adica se adaptasera la mediul diferit de pe insula. Crescatorii de animale creasera deja diferite rase prin inmultire selectiva, dovedind ca exista variatii in cadrul unei specii. Plecand de la aceasta idee, Darwin propune un nou mecanism prin care a aparut gatul lung al girafei: in populatii stravechi, existau animale cu gatul un pic mai lung decat media; acestea sunt mai bine adaptate la mediul lor (ajung la mai multe frunze) deci au mai mult succes din punct de vedere reproductiv. Rezultatul este ca in generatia urmatoare, numarul animalelor cu gatul mai lung creste, iar cel al celor cu gatul mai scurt scade. In timp, acest proces duce la girafele de astazi.
Dupa publicarea cartii, aceasta este contestata de un numar mare de ganditori religiosi si laici. In scurt timp insa, teoria evolutiei este acceptata de majoritatea oamenilor educati (in jurul anilor 1870). Mecanismul propus de Darwin, selectia naturala este mai greu acceptat, majoritatea oamenilor de stiinta preferand sa vada evolutia ca un proces progresiv, avand un anumit scop (o evolutie constanta de la animale simple la om, formand o asa-zisa scara evolutiva cronologica). Selectia naturala sugereaza mai degraba un proces adaptiv aleatoriu si fara scop, depinzand de conditiile de mediu; acest proces este mai degraba comparat cu un pom care se ramifica in toate directiile decat cu o scara.
La inceputul secolului XX, genetica se dezvolta ca stiinta, oferind un mecanism prin care se transmit caracteristicile de la o generatie la alta, precum si o explicatie pentru variatiile intre indivizii unei populatii (si demonstreaza definitiv falsitatea teoriei lui Lamark). Genetica se bazeaza pe legile lui Mendel, descoperite de fapt in timpul vietii lui Darwin insa acceptate de comunitatea stiintifica cu mult mai tarziu. In a doua parte a secolului XX, este identificat codul genetic sau ADN-ului. Este recunoscut ca selectia naturala este principalul mecanism al evolutiei, insa sunt identificate si altele care il completeaza, creandu-se o imagine mult mai complexa decat cea prezentata de Darwin.
Incercarile de a aplica teoria evolutiei pentru a intelege societatea umana sunt inconcludente in cel mai bun caz. Exploratorii victorieni vedeau populatiile intalnite in Africa sau Australia ca fiind mai jos pe "scara" evolutiva fata de cele din Europa. Impartira umanitatii in rase si aplicarea principiului supravietuirii celui mai bine adaptat constituie baza pseudo-stiintifica a rasismului Nazist. Dupa descoperirea ADN-ului insa, este recunoscut ca populatiile umane sunt, din punct de vedere genetic, aproape identice si deci nu pot fi unele "superioare" altora. Exista insa multe discutii cu privire la rolul evolutiei in comportamentul uman. Sunt unii cercetatori care sustin ca omul este ceea ce evolutia l-a programat sa fie, explicand comportamentl uman in functie de genele care le are un individ; altii insa sustin ca omul are copacitate de a invata din experienta atat de mare, incat aceasta anuleaza majoritatea instinctelor "programate" in gene de evolutie.
Teoria Evolutionista. Doar o teorie?
Teoria Evolutionista NU este "doar o teorie".
In limbajul de zi cu zi, prin "teorie" intelegem o banuiala care nu a fost inca verificata. In limbajul oamenilor de stiinta, lucrurile stau altfel. O astfel de banuiala se numeste ipoteza. O teorie ia nastere prin "metoda stiintifica". Aceasta consista din mai multi pasi:
Se observa un anumit fenomen
Se strang cat mai mute date despre fenomen
Se formuleaza o explicatie (ipoteza) pentru fenomen
Pe baza acestei explicatii, se trag anumite concluzii logice care pot fi verificate experimental
Se fac experimente care sa verifice sau sa infirme concluziile ipotezei
In cazul in care experimentul confirma concluziile ipotezei, el este repetat de alti oameni de stiinta
Daca aceleasi rezultate sunt obtinute in mod independent de alti oameni de stiinta, o noua teorie a luat nastere.
Exista teorii noi, sustinute de putine experimente sau dovezi, care sunt inca in discutie. Exista insa si teorii care au fost confirmate in nenumarate randuri, pe o perioada mare de timp; acestea sunt acceptate ca fapt de oamenii de stiinta si stau la baza unei stiinte sau unei ramuri a stiintei. O astfel de teorie este teoria evolutionista.
Aceasta nu inseamna insa ca teoria evolutionista este considerata completa, deoarece in orice moment se pot decoperi fenomene noi, care sa o completeze sau modifice. Desi teoria evolutionista este universal acceptata, detaliile sunt inca departe de a fi complet stabilite. Totusi, singurele dezbateri care au loc astazi in randul oamenilor de stiinta cu privire la teoria evolutionista sunt in legatura cu felul in care au evoluat animalele, si in nici un caz daca au evoluat.
Fosilele si Teoria Evolutiei
Fosilele dovedesc validitatea teoriei evolutiei si ne permit sa determinam felul in care au evoluat vietuitoarele. In decursul erelor geologice, au trait alte vietuitoare decat cele pe care le vedem astazi, care sunt urmasi ai acestor animale stravechi. Felul in care au evoluat animalele poate fi descifrat in straturile de diferite varste ale scoartei terestre, datorita fosilelor pe care acestea le contin.
Multe vietuitoare care au populat Pamantul au lasat numeroase resturi si urme in straturile scoartei terestre, ce s-au pastrat pana in zilele noastre, numite fosile. Denumirea acesta provine din latinescul fossa = groapa, deoarece era descoperite in urma sapaturilor. In general de la animalele stravechi s-au pastrat partile tari: cochilii, schelete, oase, etc. Rareori, in anumite conditii de conservare, s-au pastrat si animale intregi. Astfel, in gheturile Siberiei s-a pastrat de mai bine de 20.000 de ani mamutul - un elefant paros - asa cum era el, cu blana, piele si muschi. In ozocherita (ceara de pamant) s-a conservat un rinocer intact, iar in chihlimbar - rasina unui pin fosil - s-au pastrat numeroase insecte stravechi.
Fosilele au in geologie aceeasi importanta pe care o au documentele in istorie sau inscriptiile in arheologie. Studiul fosilelor a dovedit ca fiintele care populau odinioara pamantul se deosebeau de cele actuale si deosebirea este cu atat mai mare cu cat sunt mai vechi.
Animalele fosilizate, cu cat sunt mai vechi, cu atat au o organizare si o structura mai simpla, fiind mult diferentiate de urmasii lor de astazi si, cu cat ne apropiem de timpurile noastre, cu atat aceste caractere vechi dispar si sunt inlocuite cu altele noi care le apropie din ce in ce mai mult de animale actuale. Astfel, fosilele dovedesc succesiunea neintrerupta a vietuitoarelor si evolutia lor de-a lungul erelor geologice. Ele mai dovedesc ca vietuitoarele de astazi sunt o continuare fireasca a stravechilor forme care s-au succedat pe planeta noastra de-a lungul milioanelor de ani.
Evolutia Omului - Introducere
ATENTIE CITIT CU ATENTIE CA SA INTELEGETI CUM STA TREABA CU EVOLUTIA
Evolutia nu are loc neaparat intr-o linie dreapta continua si cu o viteza constanta. Exista lacune in cunostintele noastre, si traiectoria exacta a evolutiei este necunoscuta, desi presupunerile logice au dus la unele dintre cel mai probabile sugestii. Analizarea si compararea DNA-ului este o metoda folosita des in determinarea paternitatii sau stabilirea unui grad de rudenie intre doua persoane. Aceeasi metoda ne permite sa spunem ca cimpanzeii sunt cea mai apropiata ruda a noastra inca in viata (oamenii si cimpanzeii bonobo au in comun 98.4% din ADN). Aceasta insa nu inseamna ca oamenii au evoluat din cimpanzei. Stramosul comun al oamenilor si cimpanzeilor a trait acum 7 milioane de ani si a disparut intre timp. Cifrele din dreapta in diagrama urmatoare arata cat de diferit este ADN-ul diferitelor specii de primate comparate cu cimpanzeul bonobo. Observam ca cele doua specii de cimpanzeu difera cu 0.7%. De asemenea, se observa ca speciile sunt cu atat mai diferite cu cat s-au despartit din linia ce a dus la cimpanzeul bonobo mai demult (diferenta creste relativ constant cu aproximativ 0.7% in trei milioane de ani).
Cand Darwin a publicat faimoasa sa carte "Evolutia Speciilor", urmata de "Originea omului" nu se descoperise practic nici o fosila a stramosilor omului. Aceasta a dat nastere frazei "veriga lipsa", adica o fosila care sa fac legatura intre oameni si primate. De atunci, imaginea s-a schimbat complet si evolutia omului este mult mai bine inteleasa. Un numar mare numar de fosile, oase si dinti au fost descoperite in diferite locuri prin Africa, Europa si Asia. Unelte de piatra, os si lemn, vetre de foc, asezari sau locuri funerare, au fost descoperite, de asemenea. Ca urmare a acestor descoperiri in archeologie si antropologie, s-a reusit formarea unei imagini despre evolutia homininelor (si evolutia omului) timp de 4 - 5 milioane de ani.
Trasaturi Caracterisice Ale Omului
Mersul Biped
Mersul pe doua picioare, este una dintre cele mai timpurii caracteristici evolutive ale homininelor. Aceasta caracteristica ce apare in evolutia omului nu este atat de radicala pe cat pare - cimpanzeii au abilitatea de a sta si a se deplasa in doua picioare, si o fac deseori. Noua forma de locomotie a dus la modificari ale scheletului, mai ales in partea de jos a coloanei vertebrale, pelvis si picioare. Datorita faptului ca aceste schimbari pot fi determinate studiind oasele fosile, pozitia bipeda este de multe ori vazuta ca o trasatura definitorie a subfamiliei hominine. Mersul biped apare odata cu disparitia marilor paduri si inlocuirea lor cu savana. Mersul biped le permite oamenilor arhaici, printre altele, sa care hrana pe distante din ce in ce mai mari si sa observe mai bine imprejurimile.
Marimea Craniului
Majoritatea abilitatilor umane de a se folosi de unelte si obiecte felurite isi are originea in complexitatea creierului. In timpul evolutiei omului, marimea creierului s-a triplat. Aceasta crestere in volum poate fi pusa pe seama schimbarilor din comportamentul homininelor. Omul pare a fi mai desptept decat ar fi necesar pentru supravietuirea in savana. De aceea, este rezonabil sa presupunem ca cresterea in volum a creierului s-a datorat mai degraba selectiei sexuale sau competitiei intre hominine decat datorita competitiei intre hominine si animalele vanate sau pradatori. Evolutia poate crea bucle de feedback pozitive. Exact acest lucru a avut loc in evolutia omului: cu cresterea inteligentei se creaza o societate mai complexa, in care indivizii mai inteligenti au mai mult succes, creand o societate si mai complexa care necesita si mai multa inteligenta s.a.m.d. Remarcam ca cimpanzeii sunt de asemenea mai inteligenti decat pare a fi necesar pentru viata lor relativ usoara; cimpanzeii insa traiesc in grup, dupa reguli relativ complexe, in care masculii formeaza aliante intre ei pentru a putea ajunge la conducerea grupului. O pozitie inalta in ierarhia grupului duce la cresterea succesului reproductiv, iar pentru asta este nevoie de un anumit nivel de inteligenta.
De ce nu continua cimpanzeii a evolueze si sa devina la fel de destepti ca omul? Pentru ca un creier mai mare insemna un consum de energie mai mare, care nu poate fi intotdeauna sustinut. La fel, un leu mai mare poate avea mai mult succes la vanatoare, insa necesita mai multa energie si deci trebuie sa manance mai mult. Marimea oprima a unui leu este exact cea care o are. In acelasi fel, inteligenta optima a cimpanzeului pentru mediul si "societatea" in care traieste este exact cea pe care o are.
Tehnologia hominidelor pare remarcabila, insa uneori ea ramane practic neschimbata pe perioade mari de timp (peste jumatate milion de ani). In general, cu cat tehnologia avanseaza mai mult, cu atat avanseaza mai repede; lucru valabil si in ziua de astazi. Cu evolutia de noi specii, unelte din piatra si alte artefacte de acest fel, au devenit extrem de numeroase si complicate. Cele mai vechi hominide cunoscute, descoperite in sudul si estul Africii, au inceput sa migreze in regiunile tropicale si subtropicale ale Eurasiei cam acum un milion de ani, si inspre zonele temperate acum 500,000 de ani. Mult mai tarziu (acum 50,000 de ani), hominidele au fost capabile sa traverseze bariera naturala a apelor, pana in Australia. Doar dupa aparitia omului modern, migratia a atins si America, acum 30,000 de ani. Remarcam ca au fost mai multe migratii ale hominidelor din Africa. Omul modern reprezinta ultima migratie si inlocuieste treptat celelalte hominide prezente deja in zonele care le ocupa.
Fata Si Dintii
A treia mare tendinta in evolutia omului este micsorarea treptata a fetei si dintilor. Toate maimutele mari sunt dotate cu dinti mari, si canini proeminenti. Primele hominine prezentau astfel de canini, dar cele care au urmat au prezentat o tendinta clara de atrofiere. De asementea, premolarii si molarii s-au atrofiat si ei in dimensiuni. Reducerea dimensiunilor fetei, maxilarului si mandibulei este asociata cu aceste schimbari. La primele hominine, fata era mare si situata in fata cutiei craniene. Odata cu micsorarea dintilor si cu marirea creierului, fata a devenit mai mica si pozitia ei s-a schimbat. Astfel, fata oamenilor actuali este situata mai degraba sub cutia craniana, decat in fata acesteia.
Originile Umane
Introducere
Fosilele provenite de la stramosii omului, se impart in doua genuri: australopitecus si homo, si provin de acum 5 milioane de ani. Natura arborelui evolutiv al hominidelor inainte de aceata data este nesigura. Acum 7 pana la 20 de milioane de ani, maimutele primitive erau raspandite in Africa si mai tarziu in Eurasia. Cu toate ca s-au gasit numeroase fosile, felul de viata al acestor creaturi, si legatura lor cu maimutele actuale si cu oamenii este cauza unor dezbateri intre cercetatori. Una dintre aceste maimute fosile, cunoscuta sub numele de Sivapithecus, apare sa imparta unele trasaturi cu marea maimuta asiatica, urangutanul, care poate fi urmasul direct. Nici una dintre aceste fosile nu ofera evidente clare ca ar face parte dint-o linie evolutiva care sa duca la familia hominide.
Australopithecus
Evidentele fosile ale evolutiei omului incep cu Australopithecus. Fosile din acest gen au fost descoperite intr-un numar mare de locuri, in sudul si estul Africii. Datand de aproape 4 milioane de ani, acest gen pare sa fi disparut acum 1 milion de ani. Toti membrii erau bipezi, si deci hominine. Dar, observand dintii, falcile si marimea creierului, difereau totusi destul de mult intre ei ai au fost impartiti in sase specii: A. Anamensis, A. Afarensis, A. Aethipicus, A. Africanus, A. Robustus si A. boisei.
A. Anamensis si A. Aethipicus sunt decoperiri recente si se stie destul de putine despre ei. A. Afarensis traia in estul Africii acum 3 - 4 milioane de ani. Gasit pe teritoriul tarilor Etiopia si Tanzania, A. Afarensis avea un creier mai mic decat cel al cimpanzeilor. Unii membri posedau canini mai proeminenti decat cei ai homininelor de mai tarziu. Nici un fel de unelte nu au fost gasite cu fosilele lor.
Acum 2.5 - 3 milioane de ani, A. Afarensis a evoluat in A. Africanus. Cunoscut, la inceput in zone din sudul Africii, A. Africanus avea un creier similar cu cel al predecesorului sau. Oricum, cu toate ca marimea molarilor s-a pastrat, caninii, au crescut doar pana la nivelul celorlalti dinti. Nici cu A. Africanus nu s-au descoperit unelte.
Acum 2.6 milioane de ani, evidente fosile, indica prezenta a cel putin doua, si probabil in total a patru specii separate ale homininelor. O astfel de despartire evolutiva se pare ca s-a produs cu un segment al hominidelor, evoluand in genul homo, si mai apoi in omul modern, in timp ce celelalte au disparut. Ultimele astfel de specii disparute sunt A. Robustus, limitat la Africa de sud, si A. boisei, descoperit doar in estul Africii. A. Robustus prezenta dinti, falci si muschi mai mari decat la restul genului. Au disparut acum 1 milion de ani.
Genul Homo
Harta de mai jos prezinta evolutia homininelor in timp. Observam ca aparitia unei specii noi nu inseamna disparitia speciei-mama. A. bosei continua sa traiasca aproape un milion de ani dupa aparitia A robustus. Remarcam ca pana la 4 specii de hominide au trait in acelasi timp, desi nu neaparat in acelasi spatiu geografic.
Unii cercetatori cred ca dupa despartirea evolutiva care a dus la apraritia lui A. Robustus, A. Africanus a evoluat in genul Homo. Daca este asa, atunci aceasta schimbare a avut loc acum 2.5 - 2 milioane de ani. Fosile datand din aceasta perioada arata un ciudat amestec de trasaturi. Unele hominine posedau un creier mare, dar si diti dezvoltati. Altele aveau dinti de dimensiuni reduse, dar si un creier mic. Un numar semnificativ de cranii si mandibule fosile din aceasta perioada au fost gasite in Tanzania si Kenya, in estul Africii si sunt catalogate ca apartinand de Homo Habilis. Acestea reprezinta primele fosile descoperite impreuna cu unelte de piatra. Homo Habilis au multe in comun cu primi australopiteci si cu membrii de mai tarziu ce apartin genului Homo.
Primele evidente considerabile ale uneltelor de piatra vin din Africa, acum 2.5 milioane de ani. Aceste unelte nu au fost gasite asociate cu o specie de hominine in particular. S-au descoperit in Africa, locuri datand de 1,5-2 milioane de ani, unde pe langa uneltele de piatra existau si oase cu urme (zgarieturi) care provin de la uneltele din piatra. Acestea ne spun ca homininele consumau carne, dar cata provenea din vanat nu se stie, asa cum nu se cunoaste nici cantitatea de plante si insecte pe care acestea inca le mai consumau. Nu se cunoaste nici daca aceste activitati apartineau exclusiv hominidelor sau si australopitecii aveau aceste obiceiuri. (hominidele reprezinta genul homo, pe cand hominine se refera si la genul australus).
Descoperiri arheologice atesta existenta acum 1.5-1.6 milioane de ani, in nordul Kentei, a unei specii Homo, cu creierul dezvoltat, dintii mai atrofiati: Homo erectus. Intre 700.000 si 1 milion de ani vechime este atestata raspandirea acestuia in diferite parti tropicale, pana in regiunile temperate din Asia. Un numar de puncte arheologice contin unelte sofisticate. In pestera Zhoukoudian, in nordul Chinei, exista evidentele utilizarii focului. Fosilele care au fost gasite sunt ale unor animale mari ca elefantii, lucru care atesta specializarea hominidelor.
In timpul lui H. erectus, evolutia umana a continuat. Marimea creierului este mult mai mare decat cea de la homininele vechi, variind intre 750-800 cm3. Mai tarziu, H. erectus avea cranii cu volume de 1,100-1300 cm3, apropiate de cele ale lui Homo sapiens.
Homo Sapiens Sapiens
Omul modern, Homo sapiens sapiens, a aparut prima data acum 100,000 de ani. H. Neanderthalensis populau estul si centrul Europei, incepand de acum 100,000 de ani si pana acum 35,000-40,000 de ani, cand au disparut. Fosile de H. sapiens, mai diferite, au fost gasite si in alte parti ale lumii.
Trasaturile omului de Neandertal (stanga), o frunte joasa, tesita, o fata lata, fara barbie, sunt prea primitive pentru a putea fi considerati stramosii nostri. Cercetatorii plaseaza H. Sapiens Neanderthalensis pe o ramura diferita, care a disparut. Potrivit acestei teorii originile omului pot fi gasite in Africa de sud. Evoluand acum 90,000-200,000 de ani, acesti oameni s-au raspandit pe toata suprafata planetei, luand locul vechilor H. sapiens. Suport pentru aceasta teorie vine urmarind ADN-ul din mitocondriile aflate in celulele femelelor stramosilor nostri. Aceasta cautare confirma ipoteza cum ca oamenii au evoluat dintr-o singura generatie sud-sahariana, sau din sud-estul Asiei. Datorita metodei folosite, aceasta presupunere poarta numele de "Ipoteza Evei".
Cunoastem evolutia omului prin interpretarea fosilelor descoperite, dar imaginea este departe de a fi completa. Doar viitoarele fosile ne vor permite sa completam lacunele existente in cunostintele noastre despre evolutia omului. Folosind metode sofisticate, cercetatorii pot sa dateze fosilele mult mai exact decat in trecut. In viitor vom observa o crestere enorma in informatii despre evolutia omului.
vineri, 30 decembrie 2011
Curiosity-11-Putem trai vesnic? (2011)
DESCARCARE http://www.multiupload.com/YLYB9A0J5U
Episodul 11: Putem trai vesnic ?
Vom reuşi vreodată să avem viaţă veşnică? Şi, dacă da, când anume? În 2011, Adam Savage avea 43 de ani. Acum suntem în anul 2967 şi Adam, în vârstă de 1000 de ani, face o retrospectivă a vieţii sale, dezvăluindu-ne cum ştiinţa medicală a secolului 21 i-a transformat organismul şi a creat un super-om cibernetizat, care poate trăi veşnic. Programul vorbeşte despre transumanitate, download-uri cerebrale, organe care se autoregenerează şi transplanturi totale de corp. Totul – doar pentru a deveni primul om din lume care a împlinit 1000 de ani.
Articol original: Curiosity-11-Can you live forever? (2011) | Top Filme Documentar - Vizioneaza Gratuit Filme Documentare Online
Episodul 11: Putem trai vesnic ?
Vom reuşi vreodată să avem viaţă veşnică? Şi, dacă da, când anume? În 2011, Adam Savage avea 43 de ani. Acum suntem în anul 2967 şi Adam, în vârstă de 1000 de ani, face o retrospectivă a vieţii sale, dezvăluindu-ne cum ştiinţa medicală a secolului 21 i-a transformat organismul şi a creat un super-om cibernetizat, care poate trăi veşnic. Programul vorbeşte despre transumanitate, download-uri cerebrale, organe care se autoregenerează şi transplanturi totale de corp. Totul – doar pentru a deveni primul om din lume care a împlinit 1000 de ani.
Articol original: Curiosity-11-Can you live forever? (2011) | Top Filme Documentar - Vizioneaza Gratuit Filme Documentare Online
Curiosity-5-Exista universuri paralele? (2011)
descarcare documentar http://www.multiupload.com/WZ0CU7MERC
Episodul 5: Există universuri paralele ?
Cum Universul este practic infinit, este oare chiar imposibil să credem că există altundeva şi alte versiuni ale noastre? Undeva, dincolo de limitele spaţiului şi timpului, aşa cum le cunoaştem noi acum? Oamenii de ştiinţă care explorează limitele fizicii şi ale cosmosului încep să creadă cu adevărat în existenţa unor universuri paralele, care ar putea determina soarta omenirii. Morgan Freeman ne invită să aflăm cum şi unde există aceste lumi, întrebându-se ce s-ar întâmpla dacă am reuşi să călătorim dintr-o dimeniune în alta.
Articol original: Curiosity-5-Is there a parallel universe? (2011) | Top Filme Documentar - Vizioneaza Gratuit Filme Documentare Online
Episodul 5: Există universuri paralele ?
Cum Universul este practic infinit, este oare chiar imposibil să credem că există altundeva şi alte versiuni ale noastre? Undeva, dincolo de limitele spaţiului şi timpului, aşa cum le cunoaştem noi acum? Oamenii de ştiinţă care explorează limitele fizicii şi ale cosmosului încep să creadă cu adevărat în existenţa unor universuri paralele, care ar putea determina soarta omenirii. Morgan Freeman ne invită să aflăm cum şi unde există aceste lumi, întrebându-se ce s-ar întâmpla dacă am reuşi să călătorim dintr-o dimeniune în alta.
Articol original: Curiosity-5-Is there a parallel universe? (2011) | Top Filme Documentar - Vizioneaza Gratuit Filme Documentare Online
Curiosity-12-Exista viata pe Mike? Cat de curat este corpul uman? (2011 Articol original: Curiosity-12-World's Dirtiest Man (2011) | Top Filme Documentar - Vizioneaza Gratuit Filme Documentare Online
http://documentare.digitalarena.ro/curiosity-12-exista-viata-pe-mike-cat-de-curat-este-corpul-uman-2011/
Episodul 12: Există viaţă pe Mike ? Cât de curat este corpul uman?
Ne facem duş, ne facem baie, ne dăm cu parfumuri şi deodorante. Suntem mai curaţi şi mai sănătoşi decât am fost vreodată de-a lungul istoriei omenirii. S-ar putea deci să ne surprindă să aflăm că pe noi trăiesc de 10 ori mai multe chestii decât celulele din corpul nostru. De la flora intestinală până la fauna de pe pielea şi din părul nostru, acest film explorează speciile sălbatice care fac parte din organismul uman, prezentându-le în detalii uluitoare, microscopice, şi combinând creativitatea documentarelor despre natură cu charisma vedetei Discovery, Mike Rowe.
Episodul 12: Există viaţă pe Mike ? Cât de curat este corpul uman?
Ne facem duş, ne facem baie, ne dăm cu parfumuri şi deodorante. Suntem mai curaţi şi mai sănătoşi decât am fost vreodată de-a lungul istoriei omenirii. S-ar putea deci să ne surprindă să aflăm că pe noi trăiesc de 10 ori mai multe chestii decât celulele din corpul nostru. De la flora intestinală până la fauna de pe pielea şi din părul nostru, acest film explorează speciile sălbatice care fac parte din organismul uman, prezentându-le în detalii uluitoare, microscopice, şi combinând creativitatea documentarelor despre natură cu charisma vedetei Discovery, Mike Rowe.
marți, 27 decembrie 2011
Evoluţie
Evoluţie
De la Wikipedia, enciclopedia liberă
În biologie, teoria evoluției descrie fenomenul prin care caractere noi, utile speciei, apărute la un individ și transmise descendenților acestuia ajung să fie adoptate de o populație. Evoluția stă la baza speciației (adică apariția unor specii noi din specii existente).
Evoluția biologică se referă la faptul că organismele complexe rezultă din precursori mai simpli, deși acest mod de abordare implică o puternică simplificare a unui proces complex. O discuție completă despre evoluția biologică necesită explicații detaliate din domeniul geneticii. De asemenea necesită investigarea diferențelor care caracterizează speciile, genurile și întreg arborele vieții, deoarece aceste fenomene încearcă să fie explicate de teoria evoluției.
Evoluția biologică poate fi explicată în mai multe moduri, dar, pentru a surprinde cele două fațete ale ei (aspectele genetice și diferențele dintre organisme) vom prezenta două dintre definiții:
1) Evoluția este modificarea compoziției genetice a unei populații de la o generație la alta.
2) Evoluția reprezintă modificarea gradată a organismelor în decursul timpului, apariția de specii și linii evolutive pornind de la forme ancestrale, precum și generarea de diversitate.
Prima definiție subliniază modificările genetice, iar termenul utilizat frecvent este de microevoluție. Cu alte cuvinte, evoluția are loc la cea mai mică scală atunci când frecvențele alelelor dintr-o populație se modifică într-o succesiune de generații. Microevoluția reprezintă de fapt modificarea genofondului unei populații. Cea de a doua definiție se referă la apariția de noi forme de viață, care pot fi grupate la un loc cu alte forme de viață apărute întro ierarhie taxonomică. În mod obișnuit este denumită macroevoluție și privește schimbările evolutive peste nivelul speciei. Spre exemplu, apariția penelor în timpul evoluției păsărilor dintr-un grup de dinozauri reprezintă o noutate evolutivă care poate fi folosită pentru a defini un taxon superior speciei.
Serie de articole despre Biologie
Evoluționism
Mecanisme și procese
Adaptarea
Genetic drift
Gene flow
Mutația
Selecția
Speciația
Cercetare și istoric
Dovezi
Istorie
Sinteza
Efect social / Obiecții
Domenii în biologia evoluționistă
Genetica evoluționistă
Dezvoltarea evoluționismului
Evoluția omului
Evoluția moleculară
Filogeneză
Genetica populației
Biologie · v • d • m
Teoria evoluției este unul din elementele fundamentale ale teoriei biologice. Este o teorie în biologie care explică apariția diferitelor tipuri de plante și animale (ca și a altor forme de viață ale Terrei) prin pre-existența altor tipuri, diferențele între acestea fiind datorate unor modificări produse în generații succesive. Ca teorie a biologiei, teoria evoluției este o teorie științifică. Asta înseamnă că ea este considerată a fi o ipoteză testabilă naturalistă care a fost dovedită. Primele dovezi în sprijinul teoriei evoluției au fost acelea provenind din studiile comparative de morfologie ale speciilor existente și din studiul fosilelor (paleontologie). De atunci, dovezile provenind din aceste surse s-au acumulat pe măsură ce înțelegerea fenomenului a fost adâncită, în timp ce discipline ale biologiei recent apărute (ca genetica, biochimia, fiziologia, etologia și în special biologia moleculară) au furnizat puternice dovezi adiționale, care au confirmat primele concluzii. Cantitatea de informație despre istoria evoluționară stocată în ADN-ul viețuitoarelor este virtualmente nelimitată, savanții fiind capabili să reconstruiască orice detaliu al istoriei evoluționare a vieții în măsura în care investesc suficient timp și resurse de laborator. Biologii nu mai sunt însă interesați să obțină dovezi suplimentare care să sprijine faptul evoluției, ci, mai degrabă, sunt preocupați a răspunde la întrebarea "ce tip de cunoștințe pot fi obținute din fiecare dintre sursele diverselor dovezi?". [1]
Teoria evoluției prezintă o explicație științifică a dualului fenomen al diversității și ordinii biologice. Ea explică variația ordonată constatată de biologi ca fiind produsul unor procese naturale care s-au repetat de numeroase ori în istoria vieții și care continuă să se manifeste și azi. Diversitatea formelor de viață este marcată de o ordine fundamentală, un "motiv" (model), prin care speciile apropiat înrudite partajează între ele mai multe trăsături comune decât o fac cu organismele mai distant înrudite. [2]
Evoluția, în sens biologic, poate fi descrisă ca procesul prin care speciile se schimbă prin transformări succesive pornind de la alte organisme și nu prin generare spontană sau creație divină. Ideea evoluției s-a dezvoltat începând cu secolul XIX.
Scopul teoriei evoluției este de a explica originea speciilor, formarea lor pe parcursul timpului prin evoluția dintr-un strămoș comun. Această teorie a început prin a descrie evoluția ca un aspect al existenței ființelor vii (Lamarck și Darwin).
Cuprins [ascunde]
1 Introducere
2 Istoricul teoriei evoluției
3 Teorii privind originea vieții
4 Mecanismele evoluției
4.1 Selecție naturală
4.2 Drift genetic
4.3 Flux genetic
5 Procesele de bază în evoluție
5.1 Ereditatea
5.2 Speciația
5.3 Extincția
5.4 Variația
5.4.1 Mutația genetică
5.4.2 Sexul și recombinarea
5.5 Populația genetică
6 Dovezi
7 Consecințe
7.1 Adaptarea
7.2 Co-evoluția
7.3 Cooperara
7.4 Speciația
8 Evoluția și genetica
9 Critici aduse teoriei evoluției
10 Predarea teoriilor evoluției în școala românească
10.1 Între anii școlari 2001/2002 și 2006/2007
10.2 Anul școlar 2007/2008
11 Note:
12 Legături externe
13 Bibliografie
14 Vezi și
15 Legături externe
[modificare]Introducere
În biologie, evoluția reprezintă modificarea caracterelor moștenite ale populațiilor de organisme de la o generație la alta. Aceste schimbări sunt determinate de combinarea a trei procese principale: variație, reproducere și selecție. Genele care trec de la un organism la urmașii acestuia produc trăsături ereditare, care constituie baza evoluției. Aceste trăsături variază în cadrul populațiilor, ale căror indivizi prezintă variații genetice. Urmașii pot avea trăsături noi sau modificate și aceasta fie datorită mutațiilor genetice sau prin transferul de gene între populații și între specii. Astfel, la speciile care se reproduc sexuat, prin recombinare genetică se produc noi combinații de gene. Evoluția se produce când aceste diferențe ereditare devin tot mai comune sau tot mai rare într-o populație.
Două mecanisme majore dirijează evoluția. Primul este selecția naturală, procesul care face ca acele caractere ereditare, care sunt mai eficace pentru supraviețuire și reproducere, să devină mai răspândite în cadrul unei populații. Aceasta se datorează faptului că indivizii cu caractere mai avantajoase se reproduc mai ușor, astfel că tot mai mulți indivizi din generațiile următoare vor moșteni aceste trăsături.[3][4] După mai multe generații, în urma acestor schimbări succesive, mici și aparent întâmplătoare și o selecție naturală a variantelor care răspund cel mai bine solicitărilor mediului, se realizează adaptarea.[5] Al doilea mecanism major al evoluției îl constituie driftul genetic, un proces independent care produce schimbări aleatorii ale trăsăturilor la o populație mică. Pentru ca aceste trăsături să se transmită la urmași, care la rândul lor să se reproducă, probabilitatea joaca un rol important. Deși diferențele produse prin mutație genetică și selecție naturală sunt relativ mici de la o generație la alta, în timp acestea se pot acumula, producând adevărate schimbări la nivelul organismelor, astfel încât se poate ajunge la noi specii (speciație). [6] Mai mult, similaritățile dintre organisme sugerează faptul că toate speciile cunoscute provin dintr-un strămoș comun printr-un proces de divergență graduală.[3]
Biologia evoluționistă studiază domeniul legat de evoluția lumii vii, dezvoltă și testează teorii care să-i explice mecanismul. Studiind fosilele și biodiversitatea formelor de viață existente, oamenii de știință și-au dat seama, mai ales pe la jumătatea secolului al XIX-lea, că speciile se modifică în timp.[7][8] Totuși, mecanismul care dirijează aceste schimbări a rămas necunoscut până în 1859, când Charles Darwin publică Originea speciilor, explicând această teorie prin intermediul conceptului de selecție naturală.[9] Deși a provocat controverse aprinse, teoria lui Darwin a fost acceptată de majoritatea lumii științifice.[10][11][12][13] Prin anii 1930' are loc combinarea dintre teoria selecției naturale a lui Darwin cu legile lui Mendel privind ereditatea și se obține teoria sintetică a evoluției,[14] în cadrul căreia se realizează legătura dintre unitățile evolutive (gene) și mecanismul evoluției (selecția naturală). Fiind mai vizionară și mai explicită, aceasta nouă teorie se confruntă cu succes cu noile probleme ridicate de biologia modernă, furnizând o explicație unificatoare a existenței diversității vieții pe Pământ.[11][12][15]
[modificare]Istoricul teoriei evoluției
Pentru detalii, vezi: Istoria gândirii evoluționiste.
Charles Darwin, creatorul teoriei evoluției bazate pe mecanismul selecției naturale
De-a lungul timpului, au existat mai multe teorii, mai mult sau mai putin științifice:
Teoria creaționistă susține:
toate speciile de plante și animale au fost create de divinitate;
aceste specii nu se modifică de-a lungul timpului;
Teoria catastrofelor:
în diferite epoci au existat diferite forme de viață care au dispărut în urma unor catastrofe naturale;
noi forme de viață au apărut prin creație.
această teorie a contribuit la dezvoltarea geologiei
Lamarckismul:
organele utilizate mai intens se dezvoltă iar cele nefolosite se atrofiază;
aceste organe modificate sunt moștenite;
Teoria lui Darwin
organismele produc suficient de multi urmași astfel încât speciile respective să nu dispară;
caracteristicile urmașilor variază și sunt parțial ereditare;
organismele se află în competiție continuă pentru condiții de viață favorabile;
anumite ființe au caracteristici deosebite care le oferă avantaj în lupta pentru existență;
aceste organisme au mai multi urmași și astfel aceste caracteristici se răspândesc mai repede.
Teoria sintetică a evoluției ia în considerare mai mulți factori evolutivi:
mutație genetică
selecție naturală
izolare
recombinare
drift genetic.
În cursul secolului XX, noțiunea de evoluție a fost extinsă în totalitatea universului, deci la toate organismele, de la particulele subatomice la societatea umană de teologi și oameni de știință ca Pierre Teilhard de Chardin, Julian Huxley și James Lovelock (teoria Gaia).
[modificare]Teorii privind originea vieții
Pentru detalii, vezi: Abiogeneză.
Deși evoluția speciilor este o teorie acceptată de marea majoritate a oamenilor de știință [16], problema originii vieții este intens disputată, cercetătorii avansând diverse ipoteze despre modul cum a apărut prima formă de viață.[necesită citare]
[modificare]Mecanismele evoluției
Principalele mecanisme care realizează schimbarea evolutivă sunt: selecția naturală, driftul genetic și fluxul de gene. Selecția naturală favorizează genele care măresc capacitatea de supraviețuire și de reproducere. Driftul genetic constituie schimbarea aleatorie a frecvenței alelelor, cauzată de asocierea genelor unei generații în cadrul reproducerii. Fluxul genetic reprezintă transferul de gene în interiorul și între populații. Importanța relativă a selecției naturale și a fluxului genetic la nivelul unei populații depinde de puterea de selecție și de mărimea efectivă a populației,[17] care indică numărul de indivizi apți de reproducere.[18] Ca o consecință, modificarea mărimii populației poate influența în mod spectaculos cursul evoluției. Astfel, atunci când populația se micșorează, aceasta își poate pierde variația genetică, rezultând o populație uniformă.[19] Acest lucru are loc în cazul migrării, extinderii habitatului sau subdivizării populației.[18]
[modificare]Selecție naturală
Selecția naturală este procesul prin care mutațiile genetice care sunt favorabile reproducerii devin și rămân comune în decursul generațiilor succesive ale unei populații.
[modificare]Drift genetic
Driftul genetic reprezintă schimbarea frecvenței alelelor de la o generație la alta, unde un rol important îl joacă modul arbitrar sau hazardul prin care aceste alele se transmit de la părinți la urmași. Tot șansa este cea care, în unele cazuri, stabilește dacă un individ supraviețuiește și se reproduce.[19] Când forțele selective sunt absente sau relativ slabe, frecvența alelelor tinde să crească sau să scadă. Astfel, driftul genetic poate să conducă la dispariția anumitor alele în favoarea altora, o populație ajungând să se separe în două populații divergente cu seturi diferite de alele.[20]
[modificare]Flux genetic
Fluxul genetic reprezintă schimbul de gene dintre populații care în general sunt de aceeași specie.[21] De exemplu, acest schimb poate avea loc în cazul migrațiilor sau al polenizării. Are loc transferul orizontal de gene și apar organismele hibride.
Prin migrație se poate schimba frecvența alelelor sau poate apărea o variație genetică în cadrul populației. Astfel, prin imigrație se poate introduce un nou material genetic în fondul genetic al populației, în timp de prin emigrație se poate înlătura material genetic. Fluxul genetic poate fi împiedicat de anumite obstacole cum ar fi lanțuri montane, oceane, deșerturi sau chiar construcții de mari dimensiuni ca în cazul Marelui Zid Chinezesc, care a împiedicat fluxul genetic al plantelor din acea zonă.[22]
[modificare]Procesele de bază în evoluție
[modificare]Ereditatea
Structura ADN-ului. Baza nucleotidă din centru este înconjurată de carbohidrați fosfatați sub forma unei duble elice
Evoluția organismelor constă în schimbări ale trăsăturilor fenotipice moștenite, a celor caracteristici particulare ale unui organism. De exemplu, la om culoarea ochilor reprezintă o caracteristică moștenită, pe care un individ o poate prelua de la părinți.[23] Aceste trăsături moștenite sunt controlate de gene, care în cadrul genomului unui organism, formează genotipul.[24] Setul complet de trăsături observabile care alcătuiesc structura și comportamentul unui organism se numește fenotip. Aceste trăsături provin din interacțiunea genotipului cu mediul înconjurător.[25] Ca rezultat, nu orice aspect al fenotipului organismului poate fi ereditar. Astfel, bronzarea pielii reprezintă o interacțiune dintre genotipul unei persoane și lumina solară; efectul nu este moștenit de copiii acesteia. Totuși oamenii prezintă moduri diferite de a răspunde la lumina solară, conform particularităților genotipurilor. Un exemplu clar îl constituie acei indivizi care au moștenit trăsăturile albinismului; aceștia nu se bronzează și sunt sensibili la arsurile datorate soarelui.[26]
Caracteristicile ereditare se transmit de-a lungul generațiilor prin intermediul ADN-ului, o moleculă care este capabilă să codifice informația genetică. [24] ADN-ul este un polimer compus din patru tipuri de baze azotate. Secvența acestor baze în cadrul moleculei reprezintă chiar informația genetică, precum succesiunea literelor într-un text sau a caracterelor binare în programarea unui calculator. Acele porțiuni ale moleculei de ADN care se referă la anumită unitate funcțională se numesc gene. Genele se diferențiază prin modul de realizare a succesiunii bazelor. La nivel celular, înlănțuirile de spirale ADN se acociază cu proteinele formând structuri complexe numite cromozomi. O anumită poziționare a cromozomului se numește locus. Secvența de ADN a unui locus diferă de la un individ la altul, aceste forme diferite numindu-se alele. Secvențele de ADN se pot schimba prin intermediul mutațiilor genetice, realizându-se noi alele. Dacă are loc o mutație la nivelul unei gene, noile alele pot modifica anumite trăsături și astfel se poate realiza o modificare a fenotipului individului. Totuși unele trăsături sunt mult mai complexe și nu se pot modifica decât prin multipla interacțiune genetică.[27][28]
[modificare]Speciația
Pentru detalii, vezi: Speciație.
Speciația este procesul prin care o specie se divide în una sau mai multe specii descendente.[29] A fost observat și studiat atât în condiții de laborator, cât și în natură.[30] În cazul organismelor care se reproduc sexuat, speciația poate fi cauzată de izolare repoductivă urmată de divergență genealogică.[necesită citare]
Există patru mecanisme ale speciației:
speciație alopatrică: este cea mai răspândită. Apare la populațiile inițial izolate geografic, cum ar fi în cazurile de fragmentare a habitatului sau de migrație. În aceste condiții, selecția poate produce schimbări rapide, atât în aspectul, cât și în comportamentul organismelor.[31][32]
speciație peripatrică
speciație parapatrică
speciație simpatrică
[modificare]Extincția
Pentru detalii, vezi: Extincție.
[modificare]Variația
Pentru detalii, vezi: Variație.
Fenotipul individual al unui organism este determinat de genotipul sau/și de mediul în care trăiește. O mare parte a variației fenotipului unei populații este cauzată de diferența dintre genotipurile indivizilor.[28] Teoria sintetică a evoluției definește evoluția ca o schimbare în timp în cadrul acestei variații genetice. Frecvența unei alele particulare fluctuează, devenind mai mult sau mai puțin prevalentă față de alte forme ale acelei gene. Prin evoluție, aceste schimbări pot fi dirijate într-o direcție sau alta. Variația dispare când acea alelă ajunge la un punct de fixație, când fie că dispare din cadrul unei populații, fie înlocuiește în întregime o alelă ancestrală.[19] Variația este determinată de mutații genetice, migrația între populații (fluxul genetic) și de redistribuirea genelor în cadrul reproducerii sexuale. Variația poate să provină și din schimbul genetic dintre diferite specii. Astfel, avem transferul orizontal de gene la bacterii și hibridizarea la plante.[33] Deși prin aceste procese se introduc variații constante, majoritatea genomurilor speciei sunt identice la toți indivizii.[34] Totuși, schimbări aparent minore ale genotipului pot provoca schimbări spectaculoase ale fenotipului: cimpanzeii și oamenii diferă cu numai 5% din genom.[35]
[modificare]Mutația genetică
Pentru detalii, vezi: Mutație.
Duplicarea unei părţi a cromozomului
Variațiile genetice provin din mutații întâmplătoare care survin la nivelul genomului organismului. Mutațiile reprezintă schimbări în secvența ADN-ului genomului unei celule și sunt provocate de radiații, viruși, elemente transpozabile (transpozoni), substanțe chimice mutagene sau de erori care apar în timpul meiozei sau a replicării ADN-ului.[36][37][38] Acești mutageni produc mai multe tipuri de schimbări în structura ADN-ului; unele fără efect, altele pot produce noi gene sau împiedica funcționarea altora. Studii efectuate pe Drosofila melanogaster (devenită model în genetică) arată că, dacă o mutație care schimbă o proteină este produsă de o genă, atunci acea genă poate fi periculoasă, 70% din aceste mutații putând avea efecte distructive, rezultatul fiind fie neutru, fie cu slabe efecte benefice.[39] Pentru a contracara efectele distrugătoare ale mutațiilor asupra celulelor, organismele au dezvoltat mecanisme de reparare a ADN-ului pentru a înlătura aceste mutații.[36] De aceea, rata optimă a mutațiilor pentru o specie este un echilibru între prețul plătit pentru o înaltă rată a mutațiilor, cum ar fi cele nocive, și energia consumată prin metabolism pentru a reduce această valoare, cum ar fi cazul enzimelor care refac ADN-ul.[40]
Unele specii, cum ar fi retrovirușii, posedă o atât de înaltă frcvență a mutațiilor, încât aproape orice urmaș posedă o mutație genetică.[41] Astfel, acești viruși pot evolua rapid și pot evita contraatacul sistemului imunitar al organismului.[42] Mutațiile pot realiza duplicarea unor secvențe întregi de ADN, ceea ce constituie o veritabilă materie primă din care vor apărea noi gene, astfel că în fiecare milion de ani, se realizează duplicarea a zeci până la sute de gene la nivelul genomului animal.[43]
Cele mai multe gene aparțin unor mari familii de gene care pornesc de la un strămoș comun.[44] Genele noi sunt produse prin diverse metode, cel mai frecvent prin duplicarea sau mutația unei gene ancestrale sau prin recombinarea părților unor gene diferite prin care astfel se generează noi combinații cu funcții diferite.[45][46] Domeniile proteice (acele proteine care evoluează independent de lanțul proteic) funcționează ca module, fiecare având o funcție specifică și independentă, dar care pot fi combinate pentru a produce gene care să codifice noi proteine cu alte proprietăți.[47] De exemplu ochiul uman utilizează patru gene pentru a-și forma structurile sensibile la lumină: trei pentru vederea color și una pentru vederea nocturnă; toate însa își au originea de la o genă ancestrală.[48] Un avantaj al duplicării genelor (sau chiar al unui întreg genom) îl constituie faptul că suprapunerea funcțiilor redundante în gene multiple permite alelelor să fie reținute, ceea ce dezvoltă diversitatea genetică.[49] Modificarea numărului de cromozomi poate genera mai multe mutații, unde segmentele de ADN din cadrul cromozomilor se rup și se regrupează. De exemplu, doi cromozomi ai genului homo pot fuziona formând cromozomul 2 uman; această fuziune este necunoscută în cadrul evoluției liniare a celorlalte ramuri de primate.[50] În procesul evolutiv, cel mai important rol al unor astfel de rearanjamente cromozomiale este acela de a accelera divergența populațiilor, generându-se noi specii a căror diferențiere genetică să fie menținută.[51] Secvențe întregi de ADN se pot deplasa de-a lungul genomului, cum ar fi transpozonii provocând fracțiuni majore al materialului genetic la plante și animale, fiind astfel importante în evoluția genomurilor.[52] Mai mult, aceste secvențe mobile de ADN pot produce mutații sau dispariția genelor existente, având astfel un rol important în realizarea diversității genetice.[53]
[modificare]Sexul și recombinarea
La organismele asexuate, genele sunt moștenite în grup. La cele sexuate, urmașii prezintă combinații aleatorii ale cromozomilor parentali. În cadrul procesului de recombinare genetică, organismele sexuale pot efectua schimb de ADN între doi cromozomi compatibili.[54] Recombinarea și reasortarea nu afectează frecvența alelelor, ci doar modul cum acestea se ascociază unele cu altele, generându-se urmași cu noi combinații de alele.[55]
[modificare]Populația genetică
Fluturele alb al moliei
Varianta în negru
Din punct de vedere genetic, există o schimbare de la o generație la alta a frecvenței alelelor unei populații care deține un fond genetic comun. O populație este un grup localizat de indivizi care aparțin aceleiași specii. De exemplu toți fluturii de molie de aceeași specie care locuiesc într-o pădure izolată reprezintă o populație. O singură genă a acestei populații poate avea mai multe forme alternative, ceea ce dovedește diferența dintre fenotipurile diferitelor organisme. Un exemplu îl constituie gena responsabilă cu culoarea fluturelui care are două alele: albă și neagră. Fondul genetic reprezintă setul complet de alele din cadrul unei singure populații, astfel că fiecare alela apare de un anumit număr de ori. Acea fracțiune de gene dintr-un fond genetic, care are o alelă particulară, reprezintă frecvența acelei alele. Astfel putem spune că evoluția are loc atunci când sunt schimbări ale frecvențelor alelelor în cadrul unei populații; de exemplu cazul când alelele pentru culoarea neagră devin mai răspândite la nivelul populației de molii.
Pentru a întelege mecanismele care conduc la evoluția unei populații, e bine să observăm ce condiții sunt necesare pentru ca să nu se producă această evoluție. Principiul Hardy-Weinberg susține că frecvența alelelor (variațiilor unei gene) într-o populație suficient de mare rămâne constantă dacă singurele cauze perturbatoare care acționează asupra unei populații o constituie combinația întâmplătoare a alelelor la combinarea spermei și ovulelor în timpul fertilizăriisau fecundării.[56] O astfel de populație, aflată în echilibrul Hardy-Weinberg, nu evoluează.[57]
[modificare]Dovezi
Teoria evoluției este verificată de:
omologie: multe animale prezintă structuri osoase și musculare similare, și toate au ADN similar, ceea ce conduce la ideea unui strămoș comun;
embriologie: de-a lungul evoluției fetale, embrionii diferitelor vertebrate seamana intre ei, lucru remarcat de Ernst Haeckel;
studiul fosilelor: descoperirea acelor verigi de legătură (fosile tranziționale) între diferite clase de animale, de exemplu:
Tiktaalik , care indică tranziția de la pești la tetrapode
Thrinaxodon, care indică tranziția de la reptile la mamifere
Ambulocetus, care indică tranziția de la mamifere terestre la cetacee (balene și delfini)
Archaeopteryx, care indică tranziția de la reptile la păsări
mutațiile genetice: principala cauză a variațiilor din cadrul speciilor;
organele vestigiale - părți ale corpului care au devenit inutile: amigdalele, coccisul, timusul, degetul mic, glanda pineală, apendicele vermiform, părul capilar etc.
biogeografie
[modificare]Consecințe
Evoluția influențează toate aspectele legate de forma și comportamentul organismelor. Ca urmare a selecției naturale, au loc acele adaptări comportamentale și fizice prin care indivizii își optimizează capacitatea de a găsi hrana, de a evita prădătorii sau de a atrage parteneri. Organismele pot răspunde la selecție și cooperând între ele, un exemplu în acest sens fiind simbioza. Pe termen lung, evoluția generează noi specii prin scindarea populațiilor ancestrale în noi grupuri între care nu mai au loc încrucișări.
Aceste consecințe ale evoluției se împart în macroevoluție , evoluția care are loc la nivelul speciilor (au loc fenomene ca: speciație, extincție) și microevoluție, care constă în schimbări evolutive de mai mică amploare (cum ar fi adaptarea) care au loc în cadrul unei specii sau unei populații. În general, macroevoluția este considerată ca fiind un rezultat al unor perioade mai lungi de microevoluție.[58] Astfel, diferența dintre micro- și macroevoluție nu este una fundamentală, fiind realizată de factorul timp.[59] Totuși, în cadrul macroevoluției, trăsăturile speciei pot fi importante.
[modificare]Adaptarea
Pentru detalii, vezi: Adaptare.
Adaptarea constă în acele structuri sau forme de comportament care îmbunătățesc o anumita funcție, ceea ce favorizează supraviețuirea și reproducerea organismelor.[9] Aceasta se realizează printr-o serie continuă de schimbări minore ale trăsăturilor, schimbări aleatorii din care selecția naturală alege pe cele mai adecvate mediului.[60] Prin acest proces fie se câștigă o caracteristică nouă, fie se pierde una ancestrală. Un exemplu care arată ambele tipuri de schimbări îl constituie adaptarea bacteriilor la antibiotice, când se produc modificări genetice ce măresc rezistența la antibiotice a acestora și aceasta fie schimbând ținta medicamentului, fie accelerând activitatea transportorilor care elimină substanța medicamentoasă din celulă.[61] Un alt exemplu îl constituie modul cum bacteria Escherichia coli își dezvolta capacitatea de a utiliza acidul citric ca nutrient, lucru observat în experimentele de laborator[62] sau modul cum Flavobacterium dezvoltă o noua enzimă care îi permite să se dezvolte și în mediul format de produsele secundare obținute la fabricarea nylon-ului[63][64] sau modul cum bacteria Sphingobium, prezentă în sol, dezvoltă un întreg mecanism metabolic prin care degradează pentaclorofenolul, un pesticid de sinteză.[65][66]
[modificare]Co-evoluția
Interacțiunea dintre organisme poate genera atât conflict, cât și cooperare. Când această interacțiune are loc între perechi de specii, cum ar fi agentul patogen și gazda, sau prădător și pradă, aceste specii pot dezvolta adaptări corespondente. Cu alte cuvinte, evoluția unei specii conduce la evoluție prin adaptare și pentru specia cealaltă, care la rândul ei generează reacții de adaptare pentru prima specie. Acest ciclu selecție-răspuns se numeste co-evoluție[67] Un exemplu îl constituie producția de tetrodotoxină la salamandra roșcată, Taricha granulosa, dar și cresterea rezistenței la această neurotoxină din partea prădătorului acesteia, "șarpele-jartieră".[68]
[modificare]Cooperara
Nu toate interacțiunile dintre specii constituie conflict.[69] Au evoluat multe situații în care există un beneficiu reciproc. O astfel de cooperare există între plante și ciupercile din specia Mycorrhiza care cresc la rădăcina acestora și le ajută să absoarbă din sol substanțele nutritive.[70] Pe de altă parte, plantele asigură acestor ciuperci zahăr, pe care îl obțin în urma fotosintezei.
Coaliția dintre organismele de aceeași specie a evoluat foarte mult. Un exemplu îl constituie socializarea întâlnita la insecte ca albinele, termitele, furnicile. Aici, insecte sterile asigură paza și hrana unui mic număr de organisme din cadrul coloniei, singurele capabile sa se reproducă. Un lucru similar se petrece la nivelul organismelor animalelor, unde celulele somatice coordoneaza creșterea celulelor germinale. Celulele somatice răspund la semnale specifice care le indică să crească, să se dezvolte sau să moară. Dacă celulele ignoră aceste semnale și se înmulțesc în mod neadecvat, cresterea lor necontrolată generează cancer.[36]
[modificare]Speciația
Pentru detalii, vezi: Speciație.
[modificare]Evoluția și genetica
[modificare]Critici aduse teoriei evoluției
Pentru detalii, vezi: Controversa creație-evoluție.
Teoria evoluționistă este respinsă mai ales de către adepții creaționismului. Câteva problemele ale evoluționismului pe care creaționiștii le consideră încă neelucidate [71]:
modul în care informația codificată în cadrul ADN-ului se dezvoltă apărând forme de viață din ce în ce mai complicate;creaționiștii ignoră aici fenomenul duplicării genelor[necesită citare]
apariția relativ rapidă a unor schimbări radicale ale caracteristicilor speciilor;acest fenomen a fost explicat de către Stephen Jay Gould prin teoria echilibrului punctat.
[modificare]Predarea teoriilor evoluției în școala românească
[modificare]Între anii școlari 2001/2002 și 2006/2007
Se predă la clasa a XII-a liceu teoria evoluției.
Între anii scolari 2001/2002 și 2006/2007 au fost în vigoare Programele școlare pentru clasele a XI a – a XII aprobate cu Ordin al Ministrului educației naționale nr. 4923 din 18.10.2000 și modificate prin Ordin al Ministrului educației și cercetării nr. 3915 din 31.05.2001, care prevedeau la pag 15 în Tabel orientativ de conținuturi 15% din cadrul orelor de biologie să fie afectate Istoriei vieții. Procentele alocate pentru fiecare tematică sunt orientative fiecare cadru didactic având libertatea de a stabili în funcție de propria opțiune și de particularitățile clasei timpul propriu necesar parcurgerii integrale a programei
Capitolul „Istoria vieții” cuprindea:
a) Prezentarea generală a teoriilor clasice și moderne privind originea și evoluția vieții.
b) Generalități privind organismele primitive.
c) Dovezi ale evoluției (paleontologie, anatomie comparată, embriologie comparată, biochimie comparată).
d) Evoluția omului.
e) Mecanismele speciației:
selecția;
factori determinanți și tipuri de selecție;
speciația intra și interspecifice.
Programă școlară pentru disciplina Biologie, clasa a XII-a în vigoare între anii scolari 2001/2002 și 2006/2007 aici [1].
De la Wikipedia, enciclopedia liberă
În biologie, teoria evoluției descrie fenomenul prin care caractere noi, utile speciei, apărute la un individ și transmise descendenților acestuia ajung să fie adoptate de o populație. Evoluția stă la baza speciației (adică apariția unor specii noi din specii existente).
Evoluția biologică se referă la faptul că organismele complexe rezultă din precursori mai simpli, deși acest mod de abordare implică o puternică simplificare a unui proces complex. O discuție completă despre evoluția biologică necesită explicații detaliate din domeniul geneticii. De asemenea necesită investigarea diferențelor care caracterizează speciile, genurile și întreg arborele vieții, deoarece aceste fenomene încearcă să fie explicate de teoria evoluției.
Evoluția biologică poate fi explicată în mai multe moduri, dar, pentru a surprinde cele două fațete ale ei (aspectele genetice și diferențele dintre organisme) vom prezenta două dintre definiții:
1) Evoluția este modificarea compoziției genetice a unei populații de la o generație la alta.
2) Evoluția reprezintă modificarea gradată a organismelor în decursul timpului, apariția de specii și linii evolutive pornind de la forme ancestrale, precum și generarea de diversitate.
Prima definiție subliniază modificările genetice, iar termenul utilizat frecvent este de microevoluție. Cu alte cuvinte, evoluția are loc la cea mai mică scală atunci când frecvențele alelelor dintr-o populație se modifică într-o succesiune de generații. Microevoluția reprezintă de fapt modificarea genofondului unei populații. Cea de a doua definiție se referă la apariția de noi forme de viață, care pot fi grupate la un loc cu alte forme de viață apărute întro ierarhie taxonomică. În mod obișnuit este denumită macroevoluție și privește schimbările evolutive peste nivelul speciei. Spre exemplu, apariția penelor în timpul evoluției păsărilor dintr-un grup de dinozauri reprezintă o noutate evolutivă care poate fi folosită pentru a defini un taxon superior speciei.
Serie de articole despre Biologie
Evoluționism
Mecanisme și procese
Adaptarea
Genetic drift
Gene flow
Mutația
Selecția
Speciația
Cercetare și istoric
Dovezi
Istorie
Sinteza
Efect social / Obiecții
Domenii în biologia evoluționistă
Genetica evoluționistă
Dezvoltarea evoluționismului
Evoluția omului
Evoluția moleculară
Filogeneză
Genetica populației
Biologie · v • d • m
Teoria evoluției este unul din elementele fundamentale ale teoriei biologice. Este o teorie în biologie care explică apariția diferitelor tipuri de plante și animale (ca și a altor forme de viață ale Terrei) prin pre-existența altor tipuri, diferențele între acestea fiind datorate unor modificări produse în generații succesive. Ca teorie a biologiei, teoria evoluției este o teorie științifică. Asta înseamnă că ea este considerată a fi o ipoteză testabilă naturalistă care a fost dovedită. Primele dovezi în sprijinul teoriei evoluției au fost acelea provenind din studiile comparative de morfologie ale speciilor existente și din studiul fosilelor (paleontologie). De atunci, dovezile provenind din aceste surse s-au acumulat pe măsură ce înțelegerea fenomenului a fost adâncită, în timp ce discipline ale biologiei recent apărute (ca genetica, biochimia, fiziologia, etologia și în special biologia moleculară) au furnizat puternice dovezi adiționale, care au confirmat primele concluzii. Cantitatea de informație despre istoria evoluționară stocată în ADN-ul viețuitoarelor este virtualmente nelimitată, savanții fiind capabili să reconstruiască orice detaliu al istoriei evoluționare a vieții în măsura în care investesc suficient timp și resurse de laborator. Biologii nu mai sunt însă interesați să obțină dovezi suplimentare care să sprijine faptul evoluției, ci, mai degrabă, sunt preocupați a răspunde la întrebarea "ce tip de cunoștințe pot fi obținute din fiecare dintre sursele diverselor dovezi?". [1]
Teoria evoluției prezintă o explicație științifică a dualului fenomen al diversității și ordinii biologice. Ea explică variația ordonată constatată de biologi ca fiind produsul unor procese naturale care s-au repetat de numeroase ori în istoria vieții și care continuă să se manifeste și azi. Diversitatea formelor de viață este marcată de o ordine fundamentală, un "motiv" (model), prin care speciile apropiat înrudite partajează între ele mai multe trăsături comune decât o fac cu organismele mai distant înrudite. [2]
Evoluția, în sens biologic, poate fi descrisă ca procesul prin care speciile se schimbă prin transformări succesive pornind de la alte organisme și nu prin generare spontană sau creație divină. Ideea evoluției s-a dezvoltat începând cu secolul XIX.
Scopul teoriei evoluției este de a explica originea speciilor, formarea lor pe parcursul timpului prin evoluția dintr-un strămoș comun. Această teorie a început prin a descrie evoluția ca un aspect al existenței ființelor vii (Lamarck și Darwin).
Cuprins [ascunde]
1 Introducere
2 Istoricul teoriei evoluției
3 Teorii privind originea vieții
4 Mecanismele evoluției
4.1 Selecție naturală
4.2 Drift genetic
4.3 Flux genetic
5 Procesele de bază în evoluție
5.1 Ereditatea
5.2 Speciația
5.3 Extincția
5.4 Variația
5.4.1 Mutația genetică
5.4.2 Sexul și recombinarea
5.5 Populația genetică
6 Dovezi
7 Consecințe
7.1 Adaptarea
7.2 Co-evoluția
7.3 Cooperara
7.4 Speciația
8 Evoluția și genetica
9 Critici aduse teoriei evoluției
10 Predarea teoriilor evoluției în școala românească
10.1 Între anii școlari 2001/2002 și 2006/2007
10.2 Anul școlar 2007/2008
11 Note:
12 Legături externe
13 Bibliografie
14 Vezi și
15 Legături externe
[modificare]Introducere
În biologie, evoluția reprezintă modificarea caracterelor moștenite ale populațiilor de organisme de la o generație la alta. Aceste schimbări sunt determinate de combinarea a trei procese principale: variație, reproducere și selecție. Genele care trec de la un organism la urmașii acestuia produc trăsături ereditare, care constituie baza evoluției. Aceste trăsături variază în cadrul populațiilor, ale căror indivizi prezintă variații genetice. Urmașii pot avea trăsături noi sau modificate și aceasta fie datorită mutațiilor genetice sau prin transferul de gene între populații și între specii. Astfel, la speciile care se reproduc sexuat, prin recombinare genetică se produc noi combinații de gene. Evoluția se produce când aceste diferențe ereditare devin tot mai comune sau tot mai rare într-o populație.
Două mecanisme majore dirijează evoluția. Primul este selecția naturală, procesul care face ca acele caractere ereditare, care sunt mai eficace pentru supraviețuire și reproducere, să devină mai răspândite în cadrul unei populații. Aceasta se datorează faptului că indivizii cu caractere mai avantajoase se reproduc mai ușor, astfel că tot mai mulți indivizi din generațiile următoare vor moșteni aceste trăsături.[3][4] După mai multe generații, în urma acestor schimbări succesive, mici și aparent întâmplătoare și o selecție naturală a variantelor care răspund cel mai bine solicitărilor mediului, se realizează adaptarea.[5] Al doilea mecanism major al evoluției îl constituie driftul genetic, un proces independent care produce schimbări aleatorii ale trăsăturilor la o populație mică. Pentru ca aceste trăsături să se transmită la urmași, care la rândul lor să se reproducă, probabilitatea joaca un rol important. Deși diferențele produse prin mutație genetică și selecție naturală sunt relativ mici de la o generație la alta, în timp acestea se pot acumula, producând adevărate schimbări la nivelul organismelor, astfel încât se poate ajunge la noi specii (speciație). [6] Mai mult, similaritățile dintre organisme sugerează faptul că toate speciile cunoscute provin dintr-un strămoș comun printr-un proces de divergență graduală.[3]
Biologia evoluționistă studiază domeniul legat de evoluția lumii vii, dezvoltă și testează teorii care să-i explice mecanismul. Studiind fosilele și biodiversitatea formelor de viață existente, oamenii de știință și-au dat seama, mai ales pe la jumătatea secolului al XIX-lea, că speciile se modifică în timp.[7][8] Totuși, mecanismul care dirijează aceste schimbări a rămas necunoscut până în 1859, când Charles Darwin publică Originea speciilor, explicând această teorie prin intermediul conceptului de selecție naturală.[9] Deși a provocat controverse aprinse, teoria lui Darwin a fost acceptată de majoritatea lumii științifice.[10][11][12][13] Prin anii 1930' are loc combinarea dintre teoria selecției naturale a lui Darwin cu legile lui Mendel privind ereditatea și se obține teoria sintetică a evoluției,[14] în cadrul căreia se realizează legătura dintre unitățile evolutive (gene) și mecanismul evoluției (selecția naturală). Fiind mai vizionară și mai explicită, aceasta nouă teorie se confruntă cu succes cu noile probleme ridicate de biologia modernă, furnizând o explicație unificatoare a existenței diversității vieții pe Pământ.[11][12][15]
[modificare]Istoricul teoriei evoluției
Pentru detalii, vezi: Istoria gândirii evoluționiste.
Charles Darwin, creatorul teoriei evoluției bazate pe mecanismul selecției naturale
De-a lungul timpului, au existat mai multe teorii, mai mult sau mai putin științifice:
Teoria creaționistă susține:
toate speciile de plante și animale au fost create de divinitate;
aceste specii nu se modifică de-a lungul timpului;
Teoria catastrofelor:
în diferite epoci au existat diferite forme de viață care au dispărut în urma unor catastrofe naturale;
noi forme de viață au apărut prin creație.
această teorie a contribuit la dezvoltarea geologiei
Lamarckismul:
organele utilizate mai intens se dezvoltă iar cele nefolosite se atrofiază;
aceste organe modificate sunt moștenite;
Teoria lui Darwin
organismele produc suficient de multi urmași astfel încât speciile respective să nu dispară;
caracteristicile urmașilor variază și sunt parțial ereditare;
organismele se află în competiție continuă pentru condiții de viață favorabile;
anumite ființe au caracteristici deosebite care le oferă avantaj în lupta pentru existență;
aceste organisme au mai multi urmași și astfel aceste caracteristici se răspândesc mai repede.
Teoria sintetică a evoluției ia în considerare mai mulți factori evolutivi:
mutație genetică
selecție naturală
izolare
recombinare
drift genetic.
În cursul secolului XX, noțiunea de evoluție a fost extinsă în totalitatea universului, deci la toate organismele, de la particulele subatomice la societatea umană de teologi și oameni de știință ca Pierre Teilhard de Chardin, Julian Huxley și James Lovelock (teoria Gaia).
[modificare]Teorii privind originea vieții
Pentru detalii, vezi: Abiogeneză.
Deși evoluția speciilor este o teorie acceptată de marea majoritate a oamenilor de știință [16], problema originii vieții este intens disputată, cercetătorii avansând diverse ipoteze despre modul cum a apărut prima formă de viață.[necesită citare]
[modificare]Mecanismele evoluției
Principalele mecanisme care realizează schimbarea evolutivă sunt: selecția naturală, driftul genetic și fluxul de gene. Selecția naturală favorizează genele care măresc capacitatea de supraviețuire și de reproducere. Driftul genetic constituie schimbarea aleatorie a frecvenței alelelor, cauzată de asocierea genelor unei generații în cadrul reproducerii. Fluxul genetic reprezintă transferul de gene în interiorul și între populații. Importanța relativă a selecției naturale și a fluxului genetic la nivelul unei populații depinde de puterea de selecție și de mărimea efectivă a populației,[17] care indică numărul de indivizi apți de reproducere.[18] Ca o consecință, modificarea mărimii populației poate influența în mod spectaculos cursul evoluției. Astfel, atunci când populația se micșorează, aceasta își poate pierde variația genetică, rezultând o populație uniformă.[19] Acest lucru are loc în cazul migrării, extinderii habitatului sau subdivizării populației.[18]
[modificare]Selecție naturală
Selecția naturală este procesul prin care mutațiile genetice care sunt favorabile reproducerii devin și rămân comune în decursul generațiilor succesive ale unei populații.
[modificare]Drift genetic
Driftul genetic reprezintă schimbarea frecvenței alelelor de la o generație la alta, unde un rol important îl joacă modul arbitrar sau hazardul prin care aceste alele se transmit de la părinți la urmași. Tot șansa este cea care, în unele cazuri, stabilește dacă un individ supraviețuiește și se reproduce.[19] Când forțele selective sunt absente sau relativ slabe, frecvența alelelor tinde să crească sau să scadă. Astfel, driftul genetic poate să conducă la dispariția anumitor alele în favoarea altora, o populație ajungând să se separe în două populații divergente cu seturi diferite de alele.[20]
[modificare]Flux genetic
Fluxul genetic reprezintă schimbul de gene dintre populații care în general sunt de aceeași specie.[21] De exemplu, acest schimb poate avea loc în cazul migrațiilor sau al polenizării. Are loc transferul orizontal de gene și apar organismele hibride.
Prin migrație se poate schimba frecvența alelelor sau poate apărea o variație genetică în cadrul populației. Astfel, prin imigrație se poate introduce un nou material genetic în fondul genetic al populației, în timp de prin emigrație se poate înlătura material genetic. Fluxul genetic poate fi împiedicat de anumite obstacole cum ar fi lanțuri montane, oceane, deșerturi sau chiar construcții de mari dimensiuni ca în cazul Marelui Zid Chinezesc, care a împiedicat fluxul genetic al plantelor din acea zonă.[22]
[modificare]Procesele de bază în evoluție
[modificare]Ereditatea
Structura ADN-ului. Baza nucleotidă din centru este înconjurată de carbohidrați fosfatați sub forma unei duble elice
Evoluția organismelor constă în schimbări ale trăsăturilor fenotipice moștenite, a celor caracteristici particulare ale unui organism. De exemplu, la om culoarea ochilor reprezintă o caracteristică moștenită, pe care un individ o poate prelua de la părinți.[23] Aceste trăsături moștenite sunt controlate de gene, care în cadrul genomului unui organism, formează genotipul.[24] Setul complet de trăsături observabile care alcătuiesc structura și comportamentul unui organism se numește fenotip. Aceste trăsături provin din interacțiunea genotipului cu mediul înconjurător.[25] Ca rezultat, nu orice aspect al fenotipului organismului poate fi ereditar. Astfel, bronzarea pielii reprezintă o interacțiune dintre genotipul unei persoane și lumina solară; efectul nu este moștenit de copiii acesteia. Totuși oamenii prezintă moduri diferite de a răspunde la lumina solară, conform particularităților genotipurilor. Un exemplu clar îl constituie acei indivizi care au moștenit trăsăturile albinismului; aceștia nu se bronzează și sunt sensibili la arsurile datorate soarelui.[26]
Caracteristicile ereditare se transmit de-a lungul generațiilor prin intermediul ADN-ului, o moleculă care este capabilă să codifice informația genetică. [24] ADN-ul este un polimer compus din patru tipuri de baze azotate. Secvența acestor baze în cadrul moleculei reprezintă chiar informația genetică, precum succesiunea literelor într-un text sau a caracterelor binare în programarea unui calculator. Acele porțiuni ale moleculei de ADN care se referă la anumită unitate funcțională se numesc gene. Genele se diferențiază prin modul de realizare a succesiunii bazelor. La nivel celular, înlănțuirile de spirale ADN se acociază cu proteinele formând structuri complexe numite cromozomi. O anumită poziționare a cromozomului se numește locus. Secvența de ADN a unui locus diferă de la un individ la altul, aceste forme diferite numindu-se alele. Secvențele de ADN se pot schimba prin intermediul mutațiilor genetice, realizându-se noi alele. Dacă are loc o mutație la nivelul unei gene, noile alele pot modifica anumite trăsături și astfel se poate realiza o modificare a fenotipului individului. Totuși unele trăsături sunt mult mai complexe și nu se pot modifica decât prin multipla interacțiune genetică.[27][28]
[modificare]Speciația
Pentru detalii, vezi: Speciație.
Speciația este procesul prin care o specie se divide în una sau mai multe specii descendente.[29] A fost observat și studiat atât în condiții de laborator, cât și în natură.[30] În cazul organismelor care se reproduc sexuat, speciația poate fi cauzată de izolare repoductivă urmată de divergență genealogică.[necesită citare]
Există patru mecanisme ale speciației:
speciație alopatrică: este cea mai răspândită. Apare la populațiile inițial izolate geografic, cum ar fi în cazurile de fragmentare a habitatului sau de migrație. În aceste condiții, selecția poate produce schimbări rapide, atât în aspectul, cât și în comportamentul organismelor.[31][32]
speciație peripatrică
speciație parapatrică
speciație simpatrică
[modificare]Extincția
Pentru detalii, vezi: Extincție.
[modificare]Variația
Pentru detalii, vezi: Variație.
Fenotipul individual al unui organism este determinat de genotipul sau/și de mediul în care trăiește. O mare parte a variației fenotipului unei populații este cauzată de diferența dintre genotipurile indivizilor.[28] Teoria sintetică a evoluției definește evoluția ca o schimbare în timp în cadrul acestei variații genetice. Frecvența unei alele particulare fluctuează, devenind mai mult sau mai puțin prevalentă față de alte forme ale acelei gene. Prin evoluție, aceste schimbări pot fi dirijate într-o direcție sau alta. Variația dispare când acea alelă ajunge la un punct de fixație, când fie că dispare din cadrul unei populații, fie înlocuiește în întregime o alelă ancestrală.[19] Variația este determinată de mutații genetice, migrația între populații (fluxul genetic) și de redistribuirea genelor în cadrul reproducerii sexuale. Variația poate să provină și din schimbul genetic dintre diferite specii. Astfel, avem transferul orizontal de gene la bacterii și hibridizarea la plante.[33] Deși prin aceste procese se introduc variații constante, majoritatea genomurilor speciei sunt identice la toți indivizii.[34] Totuși, schimbări aparent minore ale genotipului pot provoca schimbări spectaculoase ale fenotipului: cimpanzeii și oamenii diferă cu numai 5% din genom.[35]
[modificare]Mutația genetică
Pentru detalii, vezi: Mutație.
Duplicarea unei părţi a cromozomului
Variațiile genetice provin din mutații întâmplătoare care survin la nivelul genomului organismului. Mutațiile reprezintă schimbări în secvența ADN-ului genomului unei celule și sunt provocate de radiații, viruși, elemente transpozabile (transpozoni), substanțe chimice mutagene sau de erori care apar în timpul meiozei sau a replicării ADN-ului.[36][37][38] Acești mutageni produc mai multe tipuri de schimbări în structura ADN-ului; unele fără efect, altele pot produce noi gene sau împiedica funcționarea altora. Studii efectuate pe Drosofila melanogaster (devenită model în genetică) arată că, dacă o mutație care schimbă o proteină este produsă de o genă, atunci acea genă poate fi periculoasă, 70% din aceste mutații putând avea efecte distructive, rezultatul fiind fie neutru, fie cu slabe efecte benefice.[39] Pentru a contracara efectele distrugătoare ale mutațiilor asupra celulelor, organismele au dezvoltat mecanisme de reparare a ADN-ului pentru a înlătura aceste mutații.[36] De aceea, rata optimă a mutațiilor pentru o specie este un echilibru între prețul plătit pentru o înaltă rată a mutațiilor, cum ar fi cele nocive, și energia consumată prin metabolism pentru a reduce această valoare, cum ar fi cazul enzimelor care refac ADN-ul.[40]
Unele specii, cum ar fi retrovirușii, posedă o atât de înaltă frcvență a mutațiilor, încât aproape orice urmaș posedă o mutație genetică.[41] Astfel, acești viruși pot evolua rapid și pot evita contraatacul sistemului imunitar al organismului.[42] Mutațiile pot realiza duplicarea unor secvențe întregi de ADN, ceea ce constituie o veritabilă materie primă din care vor apărea noi gene, astfel că în fiecare milion de ani, se realizează duplicarea a zeci până la sute de gene la nivelul genomului animal.[43]
Cele mai multe gene aparțin unor mari familii de gene care pornesc de la un strămoș comun.[44] Genele noi sunt produse prin diverse metode, cel mai frecvent prin duplicarea sau mutația unei gene ancestrale sau prin recombinarea părților unor gene diferite prin care astfel se generează noi combinații cu funcții diferite.[45][46] Domeniile proteice (acele proteine care evoluează independent de lanțul proteic) funcționează ca module, fiecare având o funcție specifică și independentă, dar care pot fi combinate pentru a produce gene care să codifice noi proteine cu alte proprietăți.[47] De exemplu ochiul uman utilizează patru gene pentru a-și forma structurile sensibile la lumină: trei pentru vederea color și una pentru vederea nocturnă; toate însa își au originea de la o genă ancestrală.[48] Un avantaj al duplicării genelor (sau chiar al unui întreg genom) îl constituie faptul că suprapunerea funcțiilor redundante în gene multiple permite alelelor să fie reținute, ceea ce dezvoltă diversitatea genetică.[49] Modificarea numărului de cromozomi poate genera mai multe mutații, unde segmentele de ADN din cadrul cromozomilor se rup și se regrupează. De exemplu, doi cromozomi ai genului homo pot fuziona formând cromozomul 2 uman; această fuziune este necunoscută în cadrul evoluției liniare a celorlalte ramuri de primate.[50] În procesul evolutiv, cel mai important rol al unor astfel de rearanjamente cromozomiale este acela de a accelera divergența populațiilor, generându-se noi specii a căror diferențiere genetică să fie menținută.[51] Secvențe întregi de ADN se pot deplasa de-a lungul genomului, cum ar fi transpozonii provocând fracțiuni majore al materialului genetic la plante și animale, fiind astfel importante în evoluția genomurilor.[52] Mai mult, aceste secvențe mobile de ADN pot produce mutații sau dispariția genelor existente, având astfel un rol important în realizarea diversității genetice.[53]
[modificare]Sexul și recombinarea
La organismele asexuate, genele sunt moștenite în grup. La cele sexuate, urmașii prezintă combinații aleatorii ale cromozomilor parentali. În cadrul procesului de recombinare genetică, organismele sexuale pot efectua schimb de ADN între doi cromozomi compatibili.[54] Recombinarea și reasortarea nu afectează frecvența alelelor, ci doar modul cum acestea se ascociază unele cu altele, generându-se urmași cu noi combinații de alele.[55]
[modificare]Populația genetică
Fluturele alb al moliei
Varianta în negru
Din punct de vedere genetic, există o schimbare de la o generație la alta a frecvenței alelelor unei populații care deține un fond genetic comun. O populație este un grup localizat de indivizi care aparțin aceleiași specii. De exemplu toți fluturii de molie de aceeași specie care locuiesc într-o pădure izolată reprezintă o populație. O singură genă a acestei populații poate avea mai multe forme alternative, ceea ce dovedește diferența dintre fenotipurile diferitelor organisme. Un exemplu îl constituie gena responsabilă cu culoarea fluturelui care are două alele: albă și neagră. Fondul genetic reprezintă setul complet de alele din cadrul unei singure populații, astfel că fiecare alela apare de un anumit număr de ori. Acea fracțiune de gene dintr-un fond genetic, care are o alelă particulară, reprezintă frecvența acelei alele. Astfel putem spune că evoluția are loc atunci când sunt schimbări ale frecvențelor alelelor în cadrul unei populații; de exemplu cazul când alelele pentru culoarea neagră devin mai răspândite la nivelul populației de molii.
Pentru a întelege mecanismele care conduc la evoluția unei populații, e bine să observăm ce condiții sunt necesare pentru ca să nu se producă această evoluție. Principiul Hardy-Weinberg susține că frecvența alelelor (variațiilor unei gene) într-o populație suficient de mare rămâne constantă dacă singurele cauze perturbatoare care acționează asupra unei populații o constituie combinația întâmplătoare a alelelor la combinarea spermei și ovulelor în timpul fertilizăriisau fecundării.[56] O astfel de populație, aflată în echilibrul Hardy-Weinberg, nu evoluează.[57]
[modificare]Dovezi
Teoria evoluției este verificată de:
omologie: multe animale prezintă structuri osoase și musculare similare, și toate au ADN similar, ceea ce conduce la ideea unui strămoș comun;
embriologie: de-a lungul evoluției fetale, embrionii diferitelor vertebrate seamana intre ei, lucru remarcat de Ernst Haeckel;
studiul fosilelor: descoperirea acelor verigi de legătură (fosile tranziționale) între diferite clase de animale, de exemplu:
Tiktaalik , care indică tranziția de la pești la tetrapode
Thrinaxodon, care indică tranziția de la reptile la mamifere
Ambulocetus, care indică tranziția de la mamifere terestre la cetacee (balene și delfini)
Archaeopteryx, care indică tranziția de la reptile la păsări
mutațiile genetice: principala cauză a variațiilor din cadrul speciilor;
organele vestigiale - părți ale corpului care au devenit inutile: amigdalele, coccisul, timusul, degetul mic, glanda pineală, apendicele vermiform, părul capilar etc.
biogeografie
[modificare]Consecințe
Evoluția influențează toate aspectele legate de forma și comportamentul organismelor. Ca urmare a selecției naturale, au loc acele adaptări comportamentale și fizice prin care indivizii își optimizează capacitatea de a găsi hrana, de a evita prădătorii sau de a atrage parteneri. Organismele pot răspunde la selecție și cooperând între ele, un exemplu în acest sens fiind simbioza. Pe termen lung, evoluția generează noi specii prin scindarea populațiilor ancestrale în noi grupuri între care nu mai au loc încrucișări.
Aceste consecințe ale evoluției se împart în macroevoluție , evoluția care are loc la nivelul speciilor (au loc fenomene ca: speciație, extincție) și microevoluție, care constă în schimbări evolutive de mai mică amploare (cum ar fi adaptarea) care au loc în cadrul unei specii sau unei populații. În general, macroevoluția este considerată ca fiind un rezultat al unor perioade mai lungi de microevoluție.[58] Astfel, diferența dintre micro- și macroevoluție nu este una fundamentală, fiind realizată de factorul timp.[59] Totuși, în cadrul macroevoluției, trăsăturile speciei pot fi importante.
[modificare]Adaptarea
Pentru detalii, vezi: Adaptare.
Adaptarea constă în acele structuri sau forme de comportament care îmbunătățesc o anumita funcție, ceea ce favorizează supraviețuirea și reproducerea organismelor.[9] Aceasta se realizează printr-o serie continuă de schimbări minore ale trăsăturilor, schimbări aleatorii din care selecția naturală alege pe cele mai adecvate mediului.[60] Prin acest proces fie se câștigă o caracteristică nouă, fie se pierde una ancestrală. Un exemplu care arată ambele tipuri de schimbări îl constituie adaptarea bacteriilor la antibiotice, când se produc modificări genetice ce măresc rezistența la antibiotice a acestora și aceasta fie schimbând ținta medicamentului, fie accelerând activitatea transportorilor care elimină substanța medicamentoasă din celulă.[61] Un alt exemplu îl constituie modul cum bacteria Escherichia coli își dezvolta capacitatea de a utiliza acidul citric ca nutrient, lucru observat în experimentele de laborator[62] sau modul cum Flavobacterium dezvoltă o noua enzimă care îi permite să se dezvolte și în mediul format de produsele secundare obținute la fabricarea nylon-ului[63][64] sau modul cum bacteria Sphingobium, prezentă în sol, dezvoltă un întreg mecanism metabolic prin care degradează pentaclorofenolul, un pesticid de sinteză.[65][66]
[modificare]Co-evoluția
Interacțiunea dintre organisme poate genera atât conflict, cât și cooperare. Când această interacțiune are loc între perechi de specii, cum ar fi agentul patogen și gazda, sau prădător și pradă, aceste specii pot dezvolta adaptări corespondente. Cu alte cuvinte, evoluția unei specii conduce la evoluție prin adaptare și pentru specia cealaltă, care la rândul ei generează reacții de adaptare pentru prima specie. Acest ciclu selecție-răspuns se numeste co-evoluție[67] Un exemplu îl constituie producția de tetrodotoxină la salamandra roșcată, Taricha granulosa, dar și cresterea rezistenței la această neurotoxină din partea prădătorului acesteia, "șarpele-jartieră".[68]
[modificare]Cooperara
Nu toate interacțiunile dintre specii constituie conflict.[69] Au evoluat multe situații în care există un beneficiu reciproc. O astfel de cooperare există între plante și ciupercile din specia Mycorrhiza care cresc la rădăcina acestora și le ajută să absoarbă din sol substanțele nutritive.[70] Pe de altă parte, plantele asigură acestor ciuperci zahăr, pe care îl obțin în urma fotosintezei.
Coaliția dintre organismele de aceeași specie a evoluat foarte mult. Un exemplu îl constituie socializarea întâlnita la insecte ca albinele, termitele, furnicile. Aici, insecte sterile asigură paza și hrana unui mic număr de organisme din cadrul coloniei, singurele capabile sa se reproducă. Un lucru similar se petrece la nivelul organismelor animalelor, unde celulele somatice coordoneaza creșterea celulelor germinale. Celulele somatice răspund la semnale specifice care le indică să crească, să se dezvolte sau să moară. Dacă celulele ignoră aceste semnale și se înmulțesc în mod neadecvat, cresterea lor necontrolată generează cancer.[36]
[modificare]Speciația
Pentru detalii, vezi: Speciație.
[modificare]Evoluția și genetica
[modificare]Critici aduse teoriei evoluției
Pentru detalii, vezi: Controversa creație-evoluție.
Teoria evoluționistă este respinsă mai ales de către adepții creaționismului. Câteva problemele ale evoluționismului pe care creaționiștii le consideră încă neelucidate [71]:
modul în care informația codificată în cadrul ADN-ului se dezvoltă apărând forme de viață din ce în ce mai complicate;creaționiștii ignoră aici fenomenul duplicării genelor[necesită citare]
apariția relativ rapidă a unor schimbări radicale ale caracteristicilor speciilor;acest fenomen a fost explicat de către Stephen Jay Gould prin teoria echilibrului punctat.
[modificare]Predarea teoriilor evoluției în școala românească
[modificare]Între anii școlari 2001/2002 și 2006/2007
Se predă la clasa a XII-a liceu teoria evoluției.
Între anii scolari 2001/2002 și 2006/2007 au fost în vigoare Programele școlare pentru clasele a XI a – a XII aprobate cu Ordin al Ministrului educației naționale nr. 4923 din 18.10.2000 și modificate prin Ordin al Ministrului educației și cercetării nr. 3915 din 31.05.2001, care prevedeau la pag 15 în Tabel orientativ de conținuturi 15% din cadrul orelor de biologie să fie afectate Istoriei vieții. Procentele alocate pentru fiecare tematică sunt orientative fiecare cadru didactic având libertatea de a stabili în funcție de propria opțiune și de particularitățile clasei timpul propriu necesar parcurgerii integrale a programei
Capitolul „Istoria vieții” cuprindea:
a) Prezentarea generală a teoriilor clasice și moderne privind originea și evoluția vieții.
b) Generalități privind organismele primitive.
c) Dovezi ale evoluției (paleontologie, anatomie comparată, embriologie comparată, biochimie comparată).
d) Evoluția omului.
e) Mecanismele speciației:
selecția;
factori determinanți și tipuri de selecție;
speciația intra și interspecifice.
Programă școlară pentru disciplina Biologie, clasa a XII-a în vigoare între anii scolari 2001/2002 și 2006/2007 aici [1].
Abonați-vă la:
Postări (Atom)