Evolutsiooni tõendid, elu päritolu (1)

Bioloogia 06.10.08
Evolutsioon - mingi süsteemi pöördumatu ajalooline areng (keerukamaks muutumine)

• Füüsiline evolutsioon
  
• Keemiline evolutisoon
  
• Bioloogiline evolutsioon-elu areng Maal esimestest elusolenditest tänapäevaste eluvormideni.
  
• Sotsiaalne evolutsioon
  

Evolutsiooni tõendid:
Palentoloogia- teadus möödunud aegadel elanud organismidest.
Fossiil ehk kivistis , väljasurnud organismide jäänused ja jäljendid.
Kivististe teke- paljudel organismidel on mineraalne skelettkeemilised reaktsioonid kivistis. (mineraalid) kaltsiid, apatiid, räni, püriid.
Makrofossiilid- silmaga nähtavad kivistised
Mikrofossiilid- mikroskoobis nähtavad kivistised.
Mida sügavamas kihis kivistised paiknevad, seda vanemad peaksid nad olema.
Evolutsiooniline põlvnemine e. fülogenees.
Suhteline vanus- näitab, millised organismid eksisteerisid varem, millised hiljem.
Absoluutne vanus näitab, kivististe tegelikku vanust , seda, kui kaua aega tagasi vastavad organismid elasid
Geoloogilised ajaarvamise peamiseks meetodiks tänapäeval on radioaktiivsete elementide ja isotoopide kasutamine, mille lagunemiskiiruse ja hulgalise vahekorra järgi kivimites saab nende vanust teatud täpsusega hinnata.
Radioaktiivsete elementide lagunemiskiirus ehk poolestusaeg on väga varieeruv (igal ajaperioodil sobiv radioaktiivne element ja temast tekkiva stabiilse elemendi vahekorramääranguid.
Geokronoloogiline skaala- saadud maailma eri piirkondade kivististe järjestuste võrdlemisel, ning nende kõrvutamisel isotoopide põhjal tehtud vanusemäärangutega.
Organite homoloogsus- elundite põhiehituse sarnasus. (erinevused on tekkinud vastavalt funktsiooni muutumisele)
Feneetilised võrdlused hõlmavad liikide anatoomiat, elutegevust ja embrüonaalset arengut.
Võrdlev anatoomia võimaldab jagada organisme ehituse sarnasuse alusel rühmadeks-süstemaatika taksoniteks.
Mandunud elundid-rudimendid- talituselt tähtsusetud elundid: õndraluu, ussripik, osaline karvkate, karvapüstitajalihased, kolmas silmalaug, kõrvalihased, tarkusehammas, silmahammas , segmenteerunud lihased.
Embrüonaalne areng- kõrgemate loomade arengus esinevad alamate loomade tunnused. (nt. kõikide selgroogsetel moodustub varajases embrüojärgus keelikloomadele omane seljakeelik, mis asendub hiljem selgrooga.
Geneetilised võrdlused- molekulaargeneetilised meetodid.
Replikatsioon, transkriptsioon , translatsioon
Mittekodeerivad nukleotiidijärjestused- pseudogeenid.
Molekulaarkell - selle abil saab määrata liikide nn. lahknemisaega.
Biogeograafilised tõendid- pikka aega üksteisest eraldatud ühest liigist põlvnevad organismid erinevad teineteisest.
Biogeneetiline reegel- isendi lootelise arengu käigus korduvad liigi ajaloolise ehk fülogeneetilise arengu etapid. Kõikidel selgroogsete loodetel esinevad lõpusepilud ja saba.
Biokeemiline võrdlus- kõigil elusorganismidel esinevad ühesugused biomolekulid. (ATP, aminohapped , ensüümid, DNA)
ELU ARENG MAAL.
Elu tekke tõenäoliseks ajaks Maal on peetud 4-3,5 miljardit aastat tagasi.
Vanimad elusorganismid- ainuraksed -tuumata organismid. ( bakterid ja arhed )
Eeltuumsed ehk prokarüoodid. (algselt: anaeroobsed heterotroofid )  nende tegevuse fotosünteesi käigus tekkis hapnik ja organismid harjusid pikkamisi seda hingama.
Päristuumsete ehk eukarüootsete rakkude teke Proterosoikumi alguses.
Esimesed hulkraksed rakud ilmnesid kambriumi ajastu algusest.
Ürgeoon e. arhaikum 4000-2500 mln aastat tagasi: vanimad meteoriidid, maakoore tardumine, vanimad mineraaliterad, vanimad kivimid.
Agueoon e. proterosoikum 2500-545 mln aastat tagasi: vanimad bakterite kivistised, vanim eukarüoodi kivistis, käsnade spiikulad, tekkis vaba hapnik ja osoonikiht . (kujunes välja meioos ja suguline paljunemine) hulkraksed.
Vanaaegkond e. paleosoikum:

• Kambrium 545-495 mln. (tormiline hulkraksete areng, ilmusid peaaegu kõigi tänapäeval tuntud hõimkondade varaseimad esindajad.)
  
• Ordoviitsium 495-440 mln. (uued lülijalgsete rühmad; ilmusid esimesed maismaal levivad vetikad ja taimed; kliima jahenemine ja mandrijäätumine) (lõp. Ulatusilk väljasuremine)
  
• Silur 440-417 mln.(sammaltaimede ilmumine)( korallriffide moodustumine; ilmusid esimesed kalad )
  
• Devon 417-354 mln. (sõnajalgtaimede ilmumine) (rüükalad ja kilpkalad) kahepaiksed . (Lõp. Ulatuslik väljasuremine)
  
• Karbon 354-292 mln. (paljasseemnetaimede ilmumine) osjad , kollad, sõnajalad tänapäevased kivisöelademed. Esimesed roomajad , sauruste esivanemad .
  
• Perm 292-250 mln. Ajastu lõpul leidis aset suurim väljasuremine 96% mereliste liikide selgrootute liikidest ja 50% sugukondadest.
  

Keskaegkond e. mesosoikum . Meredes kasvas ammoniitide ja karpide , luukalade mitmekesisus , planktoni hulgas oli massiliselt lubivetikaid; suurenesid roomajate mõõtmed)

• Triias 250-205 mln .
  
• Juura 205-142 mln. (ühest dinosauruste harust evolutsioneerusid esimesed linnud; aegkonna lõpul hakkasid levima õistaimed; putukate mitmekesisus)
  
• Kriit 142-65,5 mln. ( lõpus toimus suur väljasuremine, hävisid dinosaurused  meteoriit)
  

Uusaegkond e. Kainosoikum. Imetajate kiire evolutsioon: Ilmusid kiskjalised , kabalised, esimesed londilised, närilised ja ahvilised.

• Paleogeen 65,5-23,8 mln.
  
• Neogeen 23,8-1,8 mln. (kliima ja loomastik sarnases tänapäevaga; laiemalt hakkasid levima: maod , konnad, hiired, rotid, laululinnud , rohttaimed)
  
• Kvaternaar 1,8-…mln.
  

Umbes 7-5 miljonit aasta tagasi toimus hominiidide lahknemine teistest primaatidest- INIMESE EVOLUTSIOON.
Evolutsiooni mehhanismid ja protsessid:
Populatsiooni isendite kõigi geenide ja nende alleelide ning genoomi mittekodeeritavate osade kogumit nim. populatsiooni genofondiks.
Eri alleelide ja genotüüpide arvulist suhet nim. populatsiooni geneetiliseks struktuuriks antud geeni suhtes.
Teatud tingimuste korral läheb populatsioon kiiresti tasakaaluseisundisse, kus genotüüpide sagedus on määratud alleelide sagedusega ja need jäävad põlvkonniti muutumatuks. (SELLINE POPULATSIOON EI EVOLUTSIONEERU) POLE !
Seadus kehtib tingimustel:

• Populatsioon on väga suur
  
• Kõik ristumised on vabad ehk juhuslikud, sõltuvad ainult genotüüpide sagedusest
  
• Mutagenees puudub
  
• Populatsioon on isoleeritud
  
• Puudub looduslik valik
  

Populatsiooni geneetilise struktuuri püsiva suunaga muutusi nimetatakse mikroevolutsiooniks.
Geneetilise muutuse allikad:
Mutatsioon (tekivad uued alleelid ja vahel ka geenid)
Kui mutatsioon pole dominantselt letaalne(st. teda kandava indiviidi surma põhjustav) siis pärandub see põlvest põlve ja moodustab koos teiste mutatsioonidega populatsiooni mutatsioonilise muutlikkuse varu.
Kombinatiivne muutlikkus- on sugulise paljunemise produkt , muudab populatsiooni geneetilist struktuuri
Geenivool - muudab populatsiooni genofondi ja selle geneetilist struktuuri. Soodustab liigi eri populatsioonide ühtlustumist.
Geenivoolu peamiseks tagajärgedeks on soodsate alleelide levimine üle liigi ja populatsioonide geneetiline ühtlustumine. (liigi terviklikkuse tagamine)
Geneetiline triiv - mõjutab eeskätt väikearvulisi populatsioone, vähendab populatsiooni geneetilist muutlikust, suurendab geneetilisi erinevusi eri populatsioonide vahel.
Geneetilisel triivil on kahesugune toime:

ta vähendab geneetilist muutlikkust väikestes populatsioonides-geenialleelide ja muude genoomi variantide juhusliku ja tihti ulatusliku kõikumise tagajärjel võib osa neist kaduma minna, kui üks variant kinnistub.

ta suurendab geneetilisi erinevusi liigi populatsioonide vahel- algselt ühesugused populatsioonid võivad täiesti juhuslikult erinevaks muutuda.
Geneetilise triivi intensiivsust võivad suurendada tegurid:
1. looduslik katastroof (üleujutus, põleng, epideemia )
pudelikaelaefekt vähendab populatsiooni muutlikkust.
LOODUSLIK VALIK
Looduslik valik seisneb populatsiooni isendite valikulises ellujäämises ja ebavõrdses paljunemises, mis on tingitud nende geneetilistest erinevustest ja elutingimuste piiravast toimest.
Organismide sõltuvus biootilistest(konkurendid, vaenlased, haigusetekitajad) ja abiootilistest (ebasoodne temp., niiskus, soolsus, valgus) teguritest –OLELUSVÕITLUS
Isendite edukuse hindamine toimub nende fenotüübi järgi.
Suguline valik- seisneb võimalikult soodsa genotüübiga sugupartneri valikus mingite vastassugupoolte omaste tunnuste järgi.
Looduslik valik: Stabiliseeriv valik, suunav valik, lõhestav valik.
Stabiliseeriv valik- ehk säilitav valik kinnistab ja kaitseb väljakujunenud kohastumusi.
(populatsiooni kohastumuslike tunnuste kinnistamine) toimub püsivates keskkonna tingimustes. Valituiks on tavaliselt keskmiste liigiomaste tunnustega isendid. Kinnistab ja kaitseb väljakujunenud kohastumisi.
Suunav valik- seisneb tavalisest vormist mingil viisil erinevate isendite eelispaljunemises.
(nt. arenesid kunagi uimedest jäsemed. Ja vastupidi.) toimub elutingimuste kindlasuunalise muutumise korral. Valituiks on tavalisest vormist erinevad organismid. Tekivad uued kohastumised ja uued organismirühmad.
Lõhestav valik- seisneb kahe keskmisest erinevate tunnustega isendirühma eelispaljunemises võrreldes nende hübriididega.
Cuvini katastroofi teooria- arvas et kõik liigid on algselt loodud ja muutumatud, toimusid katastroofid ja liigid hukkusid, tänapäevased jäid püsima.
Lamarok arvas et elu Maal tekib isetärkamise teel ja on pidevas liikumises.
Darwin.
Loodusliku valiku 3 fakti:
1. kõigi liikide paljunemisel tekib rohkem iseneid kui saab ellu jääda
2. olelusvõitlus
3. iga populatsiooni indiviidid on pärilikult mitmekesised, peamiselt juhuslike erinevuste näol.
Evolutsiooni tagajärjed:
Organismid kohastuvad oma elukeskkonnaga
Suureneb mitmekesisus looduses
Suureneb diferentsus ja seostatus
Tekivad uued liigid ja teised organismide süstemaatilised rühmad
Organismide ja keskkonna suhted optimeeruvad
Sünteetilise evolutsiooni põhiseisukohad:
1. evolutsioonilised muutused kujunevad paljudest väikestest genotüübilistest muutustest, mille edukuse määrab looduslik valik
2. genotüübilised muutused on juhuslikku laadi ja tekivad kas geenide muteerumisel või geenide kombineerumisel
3. looduslik valik seisneb ebavõrdses paljunemises
4. looduslik valik on evolutsiooni peamine suunav ja loov tegur.
5. looduslik valik kujundab pidevalt ümber organismide rühmade genofonde, luues sobivaid genotüüpe.

• Üksikisendid ei evolutsioneeru.
  
• Kõige väiksem evolutsioneeruv organismirühm on populatsioon.
  
• Populatsioonid on geneetiliselt avatud süsteemid.
  
• Vaba ristumine suurendab populatsiooni geneetilist muutlikust.
  
• Evolutsiooniline muutus on populatsiooni genofondi pikaajaline ja kindlasuunaline muutus !
  

Elutõendid:

• kivistised
  
• jäljendid
  
• skeleti osad
  
• elutegevuse tagajärjed
  

KÜSIMUSTE VASTUSEID:

• liigi isendid on geneetiliselt sarnased
  
• kohastumused tekivad populatsioonides
  
• liikide iseseisvuse tagavad ristumisbarjäärid
  
• geneetiline triiv toimib peamiselt väikestes populatsioonides
  
• liigilised kohastumused on alati suhtelised
  
• stabiliseeriv valik kõrvaldab populatsioonist kahjulikud mutatsioonid
  
• liigiteke algab tavaliselt populatsioonide geograafilisest eraldumisest.
  
• Populatsiooni geneetiline struktuur on genotüüpides sisalduvate alleelide suhteline sagedus
  
• Mikroevolutsioon on uue liigi teke
  
• Mingil geenil võib populatsioonis olla alleele määramata arv
  
• Tedremängu bioloogiliseks tähenduseks on suguline valik
  
• Geenivool populatsioonide vahel vähendab nende erinevusi
  
• Mürgiastlaga putukad on ereda värvimustriga
  
• Lamarkism on aegunud evolutsiooniõpetus
  
• Liigi uusi kohastumusi kujundab suunav valik
  
• Väikseim evolutsioneeruv üksus on populatsioon
  
• Populatsiooni isendite kõigi geenide/alleelide kogumit nimetatakse genofond
  
• Evolutsiooni esmase geneetilise materjali annavad mutatsioonid
  
• Geneetiline triiv seisneb populatsiooni alleelisageduste juhuslikus muutustes
  
• Loodusliku valiku peamiseks tagajärjeks on kohastumused
  
• Sugupooltevahelisis erinevusi põhjustab suguline valik
  
• Kohastumine seisneb indiviidi fenotüübi otstarbekas muutumises.
  
• Liigiteke peamiseks tüübiks on … liigiteke