1. Lamarcki ja Darwini vaated evolutsioonile – kokkulangemised ja
erinevused Lamarck Darwin Erinevus:
Darwin arvas , et kogu elu
võib olla tekkinud ühest liigist (DNA
uurimine kinnitab seda mõtet).
Olemasolevad liigid ei ole tekkinud ega loodud, vaid LV käigus välja kujunenud
varem eksisteerinud liikudest.
Lükkas
ümber arvamuse, et liikide arv on muutumatu – liigid muutuvad
pidevalt loodusliku valiku tagajärjel. Välja
suremine ja uue liigi teke.
Lamarck
arvas, et elu tekkis isetärkamise teel spontaanselt
(isenesest) ning olemas
olevast liigist ei arene välja teine, vaid
geneetika liinid on
igavesed , kuid muutuvad pidevalt (areneb, püüdleb
täiuslikkuse poole) ja seetõttu vahelduvad liigid, ilma
hargnemiseta ja kaotsiminekuta. Algelistest olestest arenesid
järk-järgult täiuslikumad organismid.
Igal loomal, kes ei ole
saavutanud oma arengu piiri, tugevdab mingi elundi sagedasem ja
kestvam kasutamine vähehaaval seda elundit , arendab ja suurendab
teda ja lisab talle jõudu (vastavalt kasutamise kestusele), sellal
kui ühe või teise elundi kestev mittekasutamine nõrgendab teda,
viib mandumisele, vähendab pidevalt tema võimeid ja kutsub lõpuks
esile tema kadumise
Liikide
välja suremine: et olemasolevad
eluvormid maailma ära mahuks, on
olnud vajalik paljude varasemate eluvormide väljasuremine nii
isendite, liikide,
perekondade kui sugukondade tasemel. Lamarcki
teoorias ei
esinenud liikide välja suremist, vaid algelistest
olestest arenenumate organismide arenemine.
Darwin
loob ka sugulise valiku mõiste -
isaste organismide võitlus
paarilis(t)e pärast.
Lamarck: elu võib tekkida pidevalt uuesti
Sarnasus:
Järeltulijad
on alati veidi erinevad eelkäijast „seesmiste põjuste“ e
juhuslike mutatsioonide tõttu. (suguline paljunemine +
mutatsioonid )
Mõlemad
eksisid selles, kui arvasid, et elu jooksul omandatud tunnused, mis
esinevad mõlemal vanemal, päranduvad järglastele.
(Darwini
oma mõtete areng viis teda paraku
selleni , et hilisem Darwin oli
tegelikult lamarkistliku
vaate pooldaja - st. pidas mitte ainult
võimalikuks, vaid ka oluliseks omandatud tunnuste päritavuse. Seda
eelkõige põhjusel, et pärilikkusest ei teatud tol ajal midagi
konkreetset. Juhtivaks oli idee isa- ja emapoolse pärilikkuse
segunemisest nii, nagu segunevad näiteks värvid.)
2.
Charles Robert DarwinDarwini
raamat tuli välja tänu idee tekkimisele teiste erinevate
teadlaste töödest, sellesse mustrisse sobitas ta oma ümbermaailmareisilt
(purjekaga Beagel) kogutud faktid. 24. nov.
1859 ilmus siis Darwini
“On the
Origin of
Species ”
Ta
oli mõjutatud paljude teiste alade teadlastest ja vastupidi. Ta
laenas teiste alade teadlaste käest
mustreid , mida ta sobitas
loodusteadusesse.
Malthus oli üks neist, kelle tööd avaldasid olulist mõju Darwini vaadete
kujunemisele. Malthuse teooria kohaselt populatsioonid paljunevad
teoreetiliselt kiiremini, kui neile vajaliku toidu kogus.
Maltusiaansus ütleb, et sündimust tuleks piirata ning et haigused
sõjad jne, on isegi inimkonnale kasulikud. Ilmselt Malthuse mõjul,
hakkas Darwin arendama ideed looduslikust valikust. Ta lähenes
liikide muutumise ideele varasematest evolutsionistidest erineva
loogikaga: selleks, et olemasolevad eluvormid maailma ära mahuks, on
olnud vajalik paljude varasemate eluvormide väljasuremine nii
isendite, liikide, perekondade kui sugukondade tasemel.
Keskne idee, mille osas Darwin Malthusele
viitab , oli: kui organismide iga
uue põlvkonnaga nende arv mitmekordistub, ei jätkuks neil varsti
Maal ei ruumi ega toitu. Seega on nõrgemate hukkumine põlvest põlve
korduvas elu ringkäigus loomulik ja paratamatu. Selle nähtuse
kirjeldamisel kasutab Darwin osaliselt kattuva sisuga mõisteid
"looduslik valik"
Mõjutusi
sai:Quetelet
(antropoloog) – on kõrvalekaldeid, mis aitavad kohaneda.
Lyell
(geoloog) – maailmas toimusid ja toimuvad geoloogilised
muutused.
Lamarck
–
kaelkirjaku kael kasvab mutatsioonide ja geneetilise variatiivsuse
tõttu pikaks, nii et saab puu otsast lehti kätte.
Malthus
–
läbi või(s)
tluse toimub selektsioon. Toidu hulga
piiratus võrreldes
võimega anda järglasi
John Gould –
ümbermaailma reisilt tagasi tulles näitas ta üles märgitud linde
ornitoloogile John Gouldile, kes pööras tähelepanu lindude nokale
(
nokk erinev, muidu sarnased). Õnneks laevakapten oli üles
märkinud, kust iga lind pärit on. John
Gould sisendas talle, et
Galapagose
eri saarte laulurästad on nii erinevad, et kuuluvad pigem eri
liikidesse, hakkas ta (märts 1937) mõtlema "liikide
transmutatsioonile".
Seal esinesid vintide sugukonda
kuuluvad
linnud , mida kutsutaksegi Darwini vintideks. Linnud on kõik
sarnased kuid neil on erineva kujuga nokk, mille abil saab iga liik
temale
omaselt toituda: kes seemneist, kes putukaist, kes õiemahlast.
Darwin uskus, et vindid põlvnesid ühest liigist
Järgmised
20 aastat Darwin mõtiskles selle üle. Ta märkas, et talunikud
oskavad aretada erinevat tõugu veiseid. Ning arvas, et sarnaselt
võivad ka looduses toimuvad protsessid muuta vintide tunnuseid so
looduslik
valik.
Üks
nö võtmeid tema tööle olid Galapagose saared, mis asetsesid
vahekaugustega u 50 miili ja enam, mistõttu tekkis võimalus ühe
liigi eristumiseks teiste saarte samadest liikidest isolatsioonis
toimuva arengu läbi
Lükkas
umber arvamuse, et liikide arv on muutumatu – liigid muutuvad
pidevalt loodusliku valiku tagajärjel.
Sõitis
Beagle’ga
1831 -1836
hakkas märtsis
1837 mõtlema "liikide transmutatsioonile".
1838
sügisest, ilmselt Malthuse mõjul, hakkas ta arendama ideed
looduslikust valikust.
1844 valmis tal
esimene käsikiri
1856 alustas Darwin
raamatut Looduslik Valik
Alfred Russel Wallace (1823-1913) käsikiri
"
Variantide tendents pidevalt lahkneda algtüübist“
1858
alustas uut raamatut:
The Origin of Species by Means of Natural Selection , or the Preservation of Favoured Races in the Struggle for
LifeDarwini
4 põhiseisukohta:
Muutlikkus
Muutlikkus
sõltub organismi olemusest, elutingimustest ja elukeskkonnast.
Olelusvõitlus
Oleste
ellujäämise ja paljunemise sõltuvus seda takistavatest teguritest.
Looduslik
valik
Paremini
kohastunud isendite
eelispaljunemine ja ellujäämine.
Liigiteke
Olemasolevad
liigid ei ole tekkinud ega loodud, vaid valiku käigus välja
kujunenud varem eksisteerinud liikudest. (põlvnemine eellasest)
C.R.
Darwin: „Liikide teke loodusliku valiku teel ehk paremate rasside säilumine olelusvõitluses“3. Neodarvinism e sünteetiline evolutsiooniteooria , põhilised
postulaadid.Keskne
mõiste
LVJ.B.S.
Haldane,
R.A. Fisher,
Sewall Wright –
moodsa sünteesi alusepanijad (darwinism +
mendelism ) – esialgu vaid
“valitute” teooria
Kõige
olulisem - kuivõrd selgus, et omandatud tunnused ei ole päritavad,
siis allub see pidev varieeruvus ja muutlikkus Mendeli
seadustele .
Selle avastas Weismann katse läbi, kus ta lõikas mitmel rottide
põlvkonnal sabad ära, kuid järglased olid ikka sabadega.
Väga
oluline oli 20 - 30 aastail tekkinud uus liigi mõiste: Liik on
varieeruvate populatsioonide kogum, mis on paljunemises isoleeritud
(ristumisbarjäär) - liik ei ole mitte morfoloogiline tüüp. (Liik
eristub teistest liikidest ristumisbarjääriga)
Isegi
väike selektiivne erinevus võib tekitada evolutsioonilise
muutuse.
Neodarvinism e sünteetiline evolutsiooniteooria -
ühendati Charles
Darwini loodusliku
valiku teooria, mis seletab
liikide
evolutsiooni,
Gregor
Mendeli geneetikateooriaga,
mis tegeleb pärilikkusega.
Sellega sai evolutsiooniteooria aluseks populatsioonigeneetika .
Neodarvinismi kohaselt on Darwini poolt võimalikuks peetud
pangeneetiline
pärandumine (s.t., et ka elu jooksul omandatud tunnused võiksid
päranduda järglastele) võimatu.
Geneetiline
tekib muutlikkus populatsioonides
juhuslikult mutatsioonide
tõttu ja rekombinatsiooni
tõttu (see on
homoloogiliste kromosoomide
ristsiire meioosi
ajal). Evolutsioon seisneb põhiliselt alleelisageduste
muutumises põlvkondade
lõikes
geenitriivi ,
geenisiirde
ja loodusliku valiku tagajärjel. Liigiteke
leiab aset järk-järgult, kui populatsioonid geograafiliste
barjääride tõttu reproduktiivselt isoleeruvad.
Postulaadid:Populatsioonid
sisaldavad geneetilisi
variante , mis tekivad juhuslikult
mutatsioonide ja rekombineerumise tulemusel (st. mitte
adapteerumisest tingituna);
Populatsioonid arenevad/muutuvad
tänu geenisageduste muutustele, mida põhjustab juhuslik geneetiline
triiv ja eelkõige looduslik valik;
Enamus
adaptatsiooni soodustavatest muudatustest mõjutavad fenotüüpi vaid
kergeöt – muudatused on aeglased graduaalsed
Muudatuste koosmõju pika aja jooksul tekitab summaarseid muudatudi, mis tingib
ka kõrgemate
taksonite evolutsiooni
Tähtsamad
ninad:
J.B.S. Haldane,
R.A. Fisher,
Sewall Wright jt. lõid moodsat sünteesi olulistes joontes
juba kahekümnendatel aastatel, ei
omanud see mainitavat mõju tolle
ajastu bioloogide
massile . (populatsiooniteooria)
Theodosius Dobzhansky (1900-1975) 1937 a. raamat
Genetics and the Origin
of Species oli läbimurre - Dobzhansky rikastas seda kuiva
teooriat paljude eksperimentaalsete ja loodusvaatluslike
andmetega .
Ernst
Mayr,
Julian Huxley ja
George G. Simpson olid
lisaks Dobzhanskyle põhilised, kes siis viiekümnendate alguseks
andsid lõpliku kuju neodarvinismile - sünteetilisele
evolutsiooniteooriale.
4.
Neutralistide vaade evolutsiooni mõjutavatest teguritest –
erinevused sünteetilisest evolutsiooniteooriast; juhuslik
geneetiline triiv.Seitsmekümnendate
alul tekkis
Motoo Kimura populatsiooniteoreetilistele tööde
põhjal neutralistlik evolutsiooniteooria (juhuse osa mõtestamine
evolutsioonis). (Enamus toimuvaid
mutatsioone on neutraalsed,
ülejäänutest enamus negatiivsed – kõrvaldatakse valikuga – ja
positiivse toimega võib olla vaid tühine osa mutatsioone. Ka enamus
evolutsioonilisi muutuseid looduses on neutraalsed. Selle teooria
kõige kaugemad arengud – panneutralism – jätavad looduslikule
valikule vaid negatiivsete mutatsioonide kõrvaldamise, ülejäänu –
loov osa on oma
olemuselt neutraalsed muutused.)
Neutralistlik
evolutsiooniteooria, mille järgi
looduslik valik toimub
molekulaarsel tasandil üksnes kahjulikke muutusi kõrvaldavalt,
enamik molekulaarmuutusi on organismide suhtes neutraalsed ega
allu valikule ja organismi valgud evolutsioneeruvad kindla autonoomse
kiirusega.Geenijärjestuste
uurimine alates 1970-ndad
Zurkerkandl
ja Pauling: postuleerisid
molekulaarse kella idee
Terviklike
organismide genoomse DNA järjestuste määramine
Neutralistlik
evolutsiooniteooria tekitas uue pöörde loodusliku valiku ja
mutatsionismi vahekordade mõistmisel ning geenide kloneerimise,
sekveneerimise ja amplifitseerimise meetodite leiutamine ja võimalus
juba eelnevalt Zurkerkandli ja Paulingu poolt postuleeritud
molekulaarse kella idee kasutamiseks
fülogeneesi
rekonstruktsioonil, muutsid pildi täielikult. Uusi terviklikke
genoomse DNA järjestusi (esialgu küll mikroorganismide tasandil,
kuid kohe-kohe ka enamal) tuleb juba ridamisi - kolossaalne
toormaterjal evolutsiooniprotsesside mõistmiseks.
Neutraalse
evolutsiooniteooria argumendid: - Neodarvinismi kohaselt peaksid populatsioonid liikuma homosügootsuse suunas (v.a erandid, kus tugev valik heterosügootsuse kasuks). Seega – mitte LV, vaid neutraalne triiv hoiab heterosügootsuse taset.
- Molekulaarne kell – molekulaarse evolutsiooni konstantsus .
- Eeldatavalt neutraalsed asendused on palju sagedasemad kui eeldatavad valiku all olevad asendused
Molekulaarne
kell – DNA mutateerub aja jooksul
Neutraalselt
tiksuv molekulaarne kell – suurte taksonite omavaheline
lahknemine . (palju sarnaseid geene). Erinevate liikide
geenid on
lineaarses sõltuvuses geenide
lahkumineku ajaga Evolutsiooni
panevad käima
mutatsioonid (nukleotiidi muutus)
Et
mutatsioonid kanduksid järglastele, siis peavad nad
tekkima , kas
permides või munarakkudes.
NT
eeldab, et pea kogu
evolutsiooniline muudatus on neutraalne - kuid
see ei tähenda, et suurem enamus mutatsioonidest oleksid
neutraalsed.
NT ei eita LV’d, kuid kasutab seda vaid ühes
suunas - selleks, et elimineerida kahjulikke mutatsioone. NeoD,
erinevalt NT’st, soovib kasutada LV mehhanismi ka mittekahjulike
mutatsioonide fikseerumise seletamiseks. NT kohaselt on selleks aga
kaugelt valdavalt GT.
DNA
replikatsioon ei ole ideaalne protsess, tekib vigu sisse (parandab
ennast ise)
Põhiline
idee: mutatsioonid fikseeruvad paremini seal, kus toimub enam
rakkude jagunemisi. Seega – spermid on palju enama tõenäosusega
kohad, kus uued mutatsioonid genereeruvad, sest
permid elavad üle
väga palju enam
rakujagunemise tsükleid kui
munarakud . Imetajatel
vastavalt ca 200/33.
EVOLUTSIOONI EDENDAVAD MEESTERAHVADSee
hüpotees on tuntud kui
male -driven-
evolution . Eksperimentaalseid
andmeid on vähe, kuid lindude puhul on tõepoolest näidatud, et
vahe permide ja munarakkude muteerumiskiiruses on 2,5-4,5 kordne.
Seega – hüpoteesil näib olevat tõepõhi all.
Mutatsioonide
varieeruvus:
Neodarvinism Tänapäevane
versioon5. Adaptatsioon e kohanemine , finess e kohanemus, koadaptatsiooni mõisteAdaptatsioon
e
kohastumus tekib, säilub või muutuvad LV mõjul. Varjevärvus,
hoiatusvärvus (lepakas),
mimikri (pettekohastumus, imiteerib teist
organismi, nt
herilane ja sirelane, kõrvenõges ja iminõges,
liblikate tiibadel silmtäpid, loomad kardavad), mimetism (ollakse
elutalooduse objekti sarnane, nt maamõõtja)
Adaptatsioon
on liigi
kohastumine mingitele
konkreetsetele keskkonnatingimustele (elusa, elutu
keskkonna). Kohastumine on alati suhteline.
Adaptatsioonid
ei ole kunagi täiuslikud (tekivad väga aeglaselt). Kohanemus
võib olla ühe asja jaoks kasulik, teise tingimuse jaoks kahjulik.
Samas
looduskeskkond kogu aeg muutub. Leidub adaptatsioone, mis on oma
väärtuse minetanud ja nii mõnigi kord muutunud kahjulikuks. Nt
L-Am puude seemned on paksu koorega (ei levi tuulega,
kukuvad lihtsalt puu otsast all). Rohusööjad loomad sõid neid, kakasid
välja ning seemned idanesid. Kuid nüüd ei eksisteeri enam
selliseid loomi, kes neid seemneid suudaks seedida.
VÄÄRTUSE
KAOTANUD ADAPTATSIOONKohanemise
uurimisel tuleb olla eelkõige veendunud, et uuritav omadus, tunnus
on adaptatsiooniline - st. on tegemist põhjuslik-tagajärgse
seosega. Tavaliselt on nii, et ühe liigi tasemel on niisugust
järeldust raske formuleerida: vaid samalaadsete tunnuste esinemine
suuremal hulgal samades tingimustes elavatel erinevatel organismidel
annab piisava kinnituse.
Teisalt -
samades/lähedastes tingimustes elavad organismid võivad kohaneda
nende tingimustega kardinaalselt erinaval moel.
Suurtel
rohumaadel elavad
hobused on kohanenud mitmeti - kiire jooksuga
kohanemine väljendub jalgades, jalgade endi kohanemine väljendub
selles, et lihaseline osa on suhteliselt kõrge. Ka
kabja olemasolus,
mis on siiski ökonoomsem, kui hulk varbaid jne. Samas - rohumaadel
elab ka teisi hästikohanenud taimtoidulisi, kelle jala ehitus ei
pruugi üleüldse lähedane olla - nagu näiteks ninasarvik ja
känguru. Kuigi ka nemad on kohanenud, on nad seda saavutanud
teistmoodi. Seega - kohastumuslike muudatuste
otsimisel tuleb võtta
arvesse ka liigi
eellase morfoloogiat
jne.
Kohanemine
ei pruugi väljenduda makroehituses (jalg) või värvis
(kaitesvärvus) -
kohaneda saab ka
käitumuslikult. On käitumuslikke
liigisiseseid kohanemisi, mis on tõestatavalt päritava
iseloomuga -
nagu näiteks osade lindude ränded. Ida- ja Lääne-Euroopas
pesitsevad lähedased linnud võivad lennata Aafrikasse geneetiliselt
päranduva skeemi kohaselt - see on tõestatav katseliselt: kui viia
I-E linde sügisel L-E’sse, siis nad lendavad alul pika maa ida
poole - selle asemel, et minna õkva prõlla üle Gibraltari, nagu
seda teevad L-E linnud.
Adapteerumine
võib realiseeruda pikaajalise protessina - jala ehitus jne.
Mõnikord ka värvus (suvi-
talvine karvavahetus jne). Adaptatasioon
kui värvuse vahetumine võib olla tagatud ka kiire või koguni väga
kiire füsioloogilise protsessiga. Ja
sealjuures mitmel eri moel -
kuni sinnamaani, et pigmenti sisaldavad
rakud muudavad närvierutuse
signaali saabudes oma konfiguratsiooni - näiteks ümaratest
lapikuteks, miska looma värvus kiiresti tumeneb.
On
kalu, kes suudavad muuta oma värvust paari minuti jooksul, veelgi
kiiremini suudavad seda kaheksajalad ja kalmaarid. Samas näiteks ka forell kohaneb elupuhuselt (värvuse mõttes) ümbrusega, kuid see on
aeglane protsess. Samas - tihti on käibel ühe
liigi puhul paralleelselt nii aeglane, kui kiire tee. Osa neist
fenomenidest on eksperimendis kontrollitavad - näiteks altpoolt
valgustatava akvaariumi puhul. Just akvaariumikatsed näitavad, et
siin on tegu evolutsioonilise kohanemise ja mitte statistilise
fenomeniga, kus mittekohanenud lihtsalt nahka pistetakse.
Adaptatsiooni
eri liikide terminid:
a)
geneetiliselt adapteerunud;
(talvine valge
kasukas jänesel - kui talvel lund ei tule, on
niisugune kasukas eriti ebaõnnestunud, kuid paraku ei ole see
reguleeritav organismi eluajal (ega ka paljude põlvkondade
jooksul).)
b)
füsioloogiliselt muutlik /tolerantne; (võime muuta kiiresti värvust
(adapteeruda keskkonnale). Ja kasvõi meie
higistamine soojas ja
värisemine külma käes. Kalade võime reguleerida soola sisaldust
organismis,
tolerants toidu suhtes: koala sööb vaid eukalüpti
lehti ja seega on tema liigina ellujäämisega tõelisi raskusi.
Karul ja seal on (selles mõttes) lihtsam.
c
)
Arenguliselt tagatud adapteerumisvõime (neid näiteid on
ka palju, k.a. näiteks see, et raske kehalise töö vajadus
tagatakse lihaste tugevnemisega, elamine kõrgmäestikus tagatakse
hemoglobiin ja erütrotsüütide hulga suurenemisega jne. )
Veelkord :
mitte kaugeltki alati ei saa muutust kutsuda adaptatsiooniliseks siis
ja seal, kus on tegemist vastusega keskkonnatingimuste muutumisele.
Osa füsioloogilisi vastureaktsioone ei ole mitte kohanemine, vaid
organismi ebaadekvaatne "
proov " kohaneda. Piiri tõmbamine
pole alati lihtne.
Fitness Fitness
– kasulik
mutatsioon . Nt valk, mis lõhustab
ka mingit teist ainet.
Finessiga iseloomustatakse genotüüpide sigimisedukust
Fitness
– suhtearv, mis näitab, isendi
suguvõimelisse ikka jõudnud järglaste arv jagatud populatsiooni
vastava keskmisega.
Kui
see arv on suurem kui 1, siis selle fenotüübi taga peidus
olev genotüüp omab olulist tõenäosust
hakata tasapisi populatsioonis levima. Suguliselt paljunevas
populatsioonis on tema levik märksa kiirem kui mittesuguliselt
paljunevates,
sest viimastes on eelisleviku tempo määratud ära
tõepoolest vaid klonaalselt,
samas kui sugulisel paljunemisel on positiivse valiku all oleval tunnusel võimalus levida samaaegsalt ka horisontaalselt ,
seega kokkuvõttes märksa kiiremini. Kriitiliseks on vaid
algfaas – ka kasulikud mutatsioonid võivad juhuse tahtel kaotsi
minna seni, kuni nad piirduvad vaid mõne isendiga, kes võivad
hukkuda enne järglaste saamist
Isegi
„tühised“ viis protsenti
fitness’i eelist (koefitsient 1,05), on evolutsioonilises ajas väga võimas
eelis ja viib suure tõenäosusega vastava mutatsiooniga genotüübi
fikseerumiseni populatsioonis populatsiooni geenitiigis.
Teisisõnu – jääb alles vaid üks alleelne
variant ning niisugust populatsiooni kutsutakse (selle alleeli
suhtes) homosügootseks.
Null
finess tähendab kohest ja pöördumatut väljasuremist
(isendi hukku). Nulliga võrduv finess ei ole mingi imeasi – ka
inimesel on palju nn ühe geeni haigusi, mille puhul homosügootsus
tähendab surma enne reproduktiivsesse ikka jõudmist.
Inbriidingu
vältimine – nt inimahvide puhul
kogunisti 30 % finessi langust ühe põlvkonna jooksul inbriidingu
puhul on nii vägev evolutsiooniline mõjur, et sellest hoidumiseks
lahkuvad näiteks noored emased šimpansid „oma karjast“ paljude
kilomeetrite kaugusele (ühinevad uue karjaga) – ju kaaluvad
rännakuga seotud ohud oluliselt üle inbriidingu potentsiaalselt
hukatusliku toime. Bioloogil jääb muidugi mõistatada,
kuidas looduslik valik on viinud niisuguse adaptatsiooni tekkele.
Fitness-
parem
kohasus . Nt atraktiivsus määrab ära isaste parema
kohasuse ehk fitnessi. Näiteks on
ilusama sulestikuga isastel vähem
parasiite või isaste teatud käitumuslikud jooned
viitavad nende
suuremale vitaalsusele. „Heade geenide
teooria“
Kohasuse
(fitness) - st väljendeid “looduslik valik
soosib A’d” ja “A’l on kõrgem
kohasus” võib vaadelda sünonüümsetena.
Kohasust võib seega defineerida
kvalitatiivsel tasemel kui (suhtelist)
paljunemisedukust
ehk paljuneja panust järglaspõlvkondadesse. Kohasuse
mõiste on põhimõtteliselt
rakendatav alleelile ja isendile.
Kõrgema kohasusega (“
kohasem ”)
alleel on
see, millel on rohkem
koopiaid populatsiooni järglaspõlvkondade
genofondis. Kohasem
isend on see, mis/
kes tagab oma alleelide suurema esindatuse järglaspõlvkondades, ehk
siis “on
edukam oma geene levitama”. Üldjuhul võib
esitatud isendi kohasuse definitsiooni teise poole asendada fraasiga
“millel on rohkem järglasi”, sest
ei saa ju oma alleele edasi anda teistviisi kui järglasisendite
kaudu.
Koadaptatsioon -
Mitme eri liigi organismi
vastastikku seondunud kohanemist. Siia kuuluvad
adaptatiivsed muudatused, mis iseloomustavad
sümbioosi, kuid ka adaptatsioon, mida
sümbioosiks niisama lihtsalt nimetada ei saa – mida
lihtsate sõnadega lahti seletada tuleks väljenduda pigem nii –
„vastastikune talumine, et ei läheks hoopis
halvemini“. Seda viimast illustreerib väga ulatuslik
andmestik tänu
peremees -parasiit koosluste uurimisele. On
üleüldiseks seaduspärasuseks, et taudid algavad sageli
ohvriterohkelt, kõrge suremuse astmega. Kuid aja möödudes
patogeen nagu „leebuks“. Evolutsiooniliselt vaadatuna – superkillerist
patogeeni seisukohast ei ole peremeesorganismi kiire
hukk sugugi optimaalne, sest peremehe surmaga hävib ka patogeen.
Protsessid, mis viivad „talutavuse piiri“ lõdvenemisele,
tulenevad muudatustest nii parogeenis kui ka
peremehes. Parasiidi (nt bakteri)
populatsioonis on taudi alguses
edukad eriti virulentsed variandid,
millele sageli kaasneb peremeesorganismi kõrge letaalsus.
Niisugune fenotüüp omab valikulist eelist
esmajoones seni, kuni
peremeesorganismide populatsiooni arvukus pole katastroofiliselt
langenud. Kui peremeesorganisme on jäänud
oluliselt vähemaks, on patogeeni virulentsusest vähe kasu, kui
sellega kaasneb peremehe kõrge letaalsus – peremees
sureb enne,
kui jõuab nakatuda järgmine potensiaalne peremees – ning kukkub
ka patogeen. Seega muteerub
viirus , kes tekitab pigem
kroonilise infektsiooni, jätab peremeesorganismi ellu pikemaks ajaks, omab
olulist valikulist eelist kindlais looduslikes tingimustes.
Sümbioosi
näide:
Võtame
tuntud näite sipelgast ja röövikutest. On arusaadav, miks
sipelgatele meeldib pidada
Glaucopsyche lygdamus’e röövikuid
- neil on spetsiaalne organ nektari
korjamiseks , kust
sipelgad seda siis ammutavad. Kuid mis kasu
saab röövik? Tõepoolest - teda ei pisteta sipelga poolt nahka.
Kuid kas see on piisav? Nüüdseks arvatakse olevat tõestatud, et
põhjus on muus - sipelgad
kaitsevad neid
röövikuid muidu letaalsete parasiitide eest (teatud kärbsed
munevad sinna). See ongi koadaptatsioon, antud juhul kasutatskse
terminit
mutualism .
6.
Looduslik valikOrganismid
võivad anda rohkem järglasi, kui neid ellu saab jääda. Kui mõni
liik lakkamatult paljuneks, kataks selle liigi järglased kogu Maa.
Kuid kõik paljunemisikka jõudnud isendid ei anna järglasi.
Seetõttu säilitavad liigid enam-vähem püsiva arvukuse.
Ellujäämist ja paljunemist mõjutavad liigikaaslased, kellel on
sarnased vajadused elupaiga ja toidu suhtes. Suurema tõenäosusega
jäävad ellu ja annavad järglasi need isendid, kes erinevad oma
liigikaaslastest mõne kasuliku tunnuse poolest. Looduslik
valik seisneb organismide ebavõrdses ellujäämises ja paljunemises,
mis tuleneb nende individuaalsetest iseärasustest ja elu tingimuste
piiravast toimest. Sõltuvalt valiktegurite iseloomust
eristatakse kolme põhilist loodusliku valiku vormi ehk tüüpi:
stabiliseeriv,
suunav ja lõhestav valik.
Organismid
on võimalised andma palju enam järglasi, kui "maa kanda
suudab" ja see tingib LV - Darwini sõnastuses "struggle
for life".
Looduslikuks valikuks nimetatakse genotüüpide
diferentseeritud paljunemist. See
tähendab, et loodusliku valikuga on tegu
parajasti siis, kui
populatsioonis mingi geneetilise tunnuse poolest erinevate
isendirühmade ellujäävate järglaste arv (isendi kohta) on
mittejuhuslikult erinev.
LV
– teatud isendite suurem reproduktiivsus.
Omavad teatud geneetilisi omadusi, mis muudavad nad teatud keskkonnas
edukamaks.
Valiku
tulemusena muutub järk-järgult populatsiooni või liigi geneetiline
struktuur
LV
tagajärjel kujunevad individuaalsetest muutustest organismirühmadele
kasulikud omadused e
kohastumused Looduslik
valik tuleneb 3 faktist:1)
isendite paljunemisel tekib rohkem järglasi,
kui ellu saab jääda, kuna kõigile ei jaguks toitu
2)
ellujäämise nimel tekib olelusvõitlus – isendite vaheline
konkurents .
3) suurema tõenäosusega
jäävad ellu ja annavad järglasi need isendid, kellel on mingi
eelis liigikaaslaste ees (kohastumus)
Kui
see kasulik
tunnus on määratud geenidega , siis järgmises põlvkonnas on
neid geene rohkem. Seega on muutunud
populatsiooni geneetiline struktuur. Kui populatsiooni geneetiline
struktuur pidevalt muutub ühes suunas, siis see viib
evolutsioonilise muutuseni. Kõige väiksemad
evolutsioonilised muutused on
kohastumused .
LV
toimumiseks on vajalik:
1)
LV all olevad objektid peavad paljunema
2)
järglased peavad olema lähedased vanematele
3) peavad
eksisteerima variatsioonid (peavad erinema).
Kui kõik oleks ühtemoodi, siis LV ei saaks toimuda.Nt kalamarjadest süüakse enamus ära
4) peavad
erinema kohanemuse (fitness)
mõttes
On
oluline märkida, et evolutsiooniteooria seisukohast LV
toimib nii siis, kui kekkonnamuutus eelistab mingit uut tunnust
(tuntud näide alles ca 160 aasta eest Inglismaal tööstussaastusest
tekkinud vajadusega mimikri muutuseks piparööliblikal), kui ka
siis, kui mingi uus, spontaanselt tekkinud mutatsioon,
suurendab kohanemust.
LV
jaguneb:Stabiliseeriv
valik – kõrvaldab mutatsioonidega organismid, liigiliste
tunnuste püsivus,
keskkonnatingimused on suhteliselt püsivad
Suunav
valik – kõrvaldab neid organisme kellel, on stabiilsed
tunnused, keskkonnatingimuste muutumise korral. (liblikate värvuse
muutumine tööstuspiirkondades)
Lõhestav
valik – uue liigi teke, populatsiooni jagunemine kaheks
erinevaks
liigiks . Eelistatakse mõlemat äärmust, mitte enam
keskmist, populatsiooni asula on jaotunud elutingimustelt erinevateks
piirkondadeks (nt Läänemere räim, kes koeb kevadel ja sügisel,
suvine soe vesi katkestab kudemise)
7.
Suguline valikIsased
on üksteisele emaste suhtes konkurendid. Järelikult peab
looduslik valik soosima selliseid
isaseid , kes selles konkurentsis on
edukamad . Niisugust looduslikku valikut, mis
kujundab sugupooltel selliseid omadusi, mis tõstavad nende võimet
olla edukas paarumiskonkurentsis, nimetatakse
suguliseks
valikuks. Darwin,
kes on sugulise valiku teooria autor 1871. aastast, eristas
sugulist valikut looduslikust valikust. Põhjus
oli ilmselt selles, et Darwin pidas valikuühikuks indiviide, mitte
geene (millest tollal midagi ei teatud). Looduslik
valik kitsamas mõistes (ellujäämisvalik) kujundab organismide
oskusi ja võimeid jääda
ellu. Suguline valik võib
aga kujundada sugupooltel ka niisuguseid omadusi, mis vähendavad
isendi šanssi ellu jääda, kuid see-eest suurendavad tema
sigimisedukust (st tema geenide tõenäosust levida järgmisesse
põlvkonda).
Sugulise
valiku intensiivsus on seda suurem, mida rohkem erineb
kummagi sugupoole fitnessi sõltuvus nende sigimispartnerite arvust
Sugulisel
valikul eristas Darwin omakorda kaht põhivormi:
- intraseksuaalne ehk soosisene valik. Isaste vaheline konkurents emaste pärast. Selle valikuvormi mõjul arvatakse näiteks paljude liikide isastel olevat välja kujunenud erilised võitlusorganid, nagu näiteks sarved sõralistel, lõuad putukatel , sõrad krabidel, füüsiline tugevus, suured kehamõõtmed jms, samuti agressiivne käitumine, paarilise valvamine, mittmesugused spermakonkurentsi meetodid (vt allpool) jne;
- interseksuaalne ehk sugudevaheline valik. Hindab vastassugupoole (enamasti emaste) jaoks atraktiivseid omadusi mingil sugupoolel (enamasti isastel). Selle valikuvormi käigus arvatakse paljude liikide isastel olevat välja kujunenud näiteks mitmesugused nn sekundaarsed sootunnused (paabulinnu saba, kroonkure kroon, ogaliku punane kurgualune jne), mis erutavad emaseid, stimuleerides neid paaruma sellise isasega, kellel need tunnused on eriti hästi arenenud.
Paabulinnu
saba on tüüpiline sugulise valiku näide. Isase paabulinnu
toretsev saba on uhkeldamiseks ja arvatakse, et see on arenenud loentamatute
põlvkondade jooksul emaste paaritumiseelistuse tulemusena.
Saabub
mingi tasakaal – liiga pika
sabaga (olgugi, emaslinde see väga
erutab) paabulinnud lihtsalt hukkuvad enne suguküpsuse saabumist,
kuna liiga pikk saba saaks takistuseks vaenalse eest põgenemisel.
Selline
sekundaarsete sootunnuste haiglane suurenemine ongi viinud liikide
hääbumiseni. Kunagi surid välja suurte sarvedega loomad, kuna
sarved said neile takistuseks.
Suguline
valik on LV, mis töötab organismi paljunemisedukuse suunas.
Tunnustel, millel on tõenäosus soodustada
järglaste andmist, on alati eelis nende tunnuste ees, mis
soodustavad ellujäämist.
Isane , kelle
eluiga on lühike, aga kes annab palju järglasi on evolutsiooni
aspektist edukam kui isane, kes elab kaua aga kelle järglaste hulk
on väike. Esimesel juhul nende isendite geenid populatsioonis
domineerivad ja need geenid domineerivad ka kogu liigil.
"Heade
geenide teooria" ütleb, et atraktiivsus määrab isaste parema
kohasuse (fitness).
Näiteks,
kujutame ette, et emased mingil põhjusel eelistavad pikasabalisi
isaseid. Mutantsed isendid pikemate sabadega saavad automaatselt
paaritumise eelise ja see alleel on järgmises põlvkonnas juba
oluliselt suurema sagedusega esindatud ning sellega ka pikasabaliste
isaste hulk samuti. Mida põlvkond edasi, seda
suuremaks nende
isendite hulk populatsioonis kasvab, sest emased eelistavad just
neid. Lõpuks elulemuse tõenäosuse ja sugulise atraktiivsuse vahel
saabub tasakaal- enam ei saa saba pikemaks kasvada, sest siis
hakkavad isased juba populatsioonist välja surema (tunnuse
kahjulikus ületab tema kasulikkuse).
Sugudevaheline
tasakaal:Tavaliselt
50:50.
9.
Liik ja selle tekke mehhanismid Liik
– looduslike populatsioonide rühm, kes looduslikes tingimustes
paarduvad ja annavad suguvõimelisi järglasi. Liikide
liigitamine käib tänapäeval genoomi alusel.
Saab
alguse väike isendite grupi eemaldumisel lähte liigist. See grupp
satub geograafilisse isolatsiooni. Eraldusse sattunud organismirühma
geenifond peab võimaldama kohastumist uute elutingimustega. Uutes
elutingimustes osutuvad edukamateks isendid, kellel on geenid nendele
tingimustele vastavate tunnuste kujunemiseks. Nemad hakkavad andma
rohkem järglasi ning seega muutub kogu rühma geneetiline struktuur.
Kord juba lahknenud populatsioonide vaheline kaugus üha kasvab
ja viib seega liigitekkele.
Liigiteke tähendab kahe
populatsiooni vahelise bioloogilise
ristumisbarjääri teket.
Nt
Euraasias ja P-Am elavad põhjapõdrad
Geograafiline isolatsioon :
Erinevate
liikide levialad on üksteisest eraldatud veekogude või mägedega
või asuval üksteisest liiga kaugel (mandrite triiv). Nt kukkur- ja
tavaline hunt
Bioloogiline
isolatsioon:Ökoloogiline
isolatsioon – erinevad sigimisperioodid või –
paigad . Nt
valge-
toonekurg ja must-toonekurg ei ristu, kuna valge elab rohkem
inimeste lähedal, aga must suurtes metsades
Etoloogiline
isolatsioon – liigile omane käitumine ja häälitsemine
sigimisperioodil, aitab ära tunda liigikaaslase
Mehhaaniline
isolatsioon – suguelundite erinev ehitus, ei sobi kokku
Gameetne
isolatsioon – hoiab ära liigivõõraste gameetide
ühinemise. Genoomide sobimatus, kromosoomide arv erinev
Ja
kui ikkagi õnnestub
emaslooma viljastumine, siis hübridid e
järglased on eluvõimetud või anna järglasi.
10.
InmeneInimesed
arenesid
troopiliste alade imetajatest. Inimeste lähimad sugulased,
šimpansid ja gorillad, pärinevad samuti Aafrikast. Arvatakse, et
šimpanside ja inimeste ühine
esivanem on pärit Aafrikast 5 miljoni
aasta tagant. Sel ajal algas Aafrika nendes piirkondades metsade
taandumine (vulkaaniline mäestik, laamtektoonika) ja osa ahve pidi
siirduma puudelt maapinnale. Siis eristusidki ahvilaadsed loomad
inimahvideks ja inimlasteks. Maapinnal olid eelistatud liikuvamad,
osavamad ja taibukamad.
Kõik kommentaarid