BIOLOGISK UDVIKLING: TEORIER, PROCES, BEVIS OG EKSEMPLER - BIOLOGI - 2025

Den biologiske udvikling er ændringer i egenskaberne for grupper af organismer i løbet af generationer. Grupper af organismer af samme art er kendt som "biologiske populationer."

I det væsentlige siger den moderne neo-darwinistiske evolutionsteori, at evolution består af en gradvis ændring af livsformer. Det startede - formodentlig - med et molekyle med evnen til at replikere sig selv for omkring 3,5 milliarder år siden.

Kilde: chensiyuan

Over tid forekom en forgrening af afstamninger, og nye og forskellige arter opstod. Mekanismerne for denne evolutionære ændring er naturlig selektion og gendrift.

Evolutionær biologi søger at forstå oprindelsen af ​​den biologiske mangfoldighed og hvordan den opretholdes. Da det er en central videnskab inden for biologi, betragtes det generelt som en samlende tanke, der integrerer de forskellige discipliner i de biologiske videnskaber.

Denne samlende egenskab ved evolutionær biologi blev markeret i den berømte sætning af Theodosius Dobzhansky: "intet giver mening i biologien, undtagen i lyset af evolutionen."

I dag har evolutionærbiologi haft alle fremskridt inden for videnskaben, hvilket tillader rekonstruktion af fylogenier ved hjælp af adskillige molekylære tegn og kraftig statistisk analyse.

Hvad er den evolutionære proces?

Evolution er et udtryk, der stammer fra latinske rødder evolvere, der betyder, at der udfoldes eller afsløres et skjult potentiale. I dag fremkalder ordet evolution simpelthen en ændring. Det er sandsynligvis en del af vores daglige leksikon at referere til ændringer i et objekt eller en person.

Imidlertid refererer biologisk udvikling til ændringer i grupper af organismer gennem generationsgangen. Denne generelle definition af evolution bruges af Futuyma (2005). Det er vigtigt at bemærke, at organismer som enkeltpersoner ikke udvikler sig, mens grupper af organismer gør det.

I biologien kaldes det sæt af individer af den samme art, som eksisterer i tid og rum, populationer. For at en ændring i en population skal betragtes som evolutionær, skal den overføres fra en generation til en anden via genetisk materiale.

Videnskabelige teorier om evolution

Siden umindelige tider har mennesket følt en iboende nysgerrighed omkring livets oprindelse og eksistensen af ​​den enorme mangfoldighed, som organiske væsener præsenterer.

Da den britiske naturforsker Charles Darwin (1809-1882) havde en betydelig indflydelse på udviklingen af ​​denne videnskab, vil vi undersøge de teorier, der blev foreslået før og efter hans bidrag.

Før Darwin: kreasionisme og artens uforanderlighed

Før Darwin var naturforskere og andre videnskabsfolk karakteriseret ved en kreasionistisk tænkning vedrørende artenes oprindelse.

Essentialistiske visioner blev håndteret, hvor hver art havde en uforanderlig essens, og variationen, som vi observerede i gruppen, kun skyldtes ufuldkommenheder i at være. Denne opfattelse blev håndteret på Platons og Aristoteles tid.

Tid senere begyndte kristne at fortolke Bibelens passager bogstaveligt, idet de forstod, at organiske væsener blev skabt i en enkelt begivenhed af en overnaturlig enhed. Denne forestilling tillod ikke ændringer i arten over tid, da de var blevet skabt under guddommelig perfektion.

I det 18. århundrede var naturforskernes mål at katalogisere den guddommelige plan, som Gud havde skabt. For eksempel lagde Linné grundlaget for den nuværende taksonomi ved at følge denne tankegang.

Senere blev denne opfattelse udfordret af forskellige tænkere. Den mest relevante før-darwinistiske teori om tiden blev formuleret af Jean Baptiste Lamarck. For ham havde hver art sin oprindelse individuelt gennem spontan generation og var i stand til at "udvikle sig" eller forbedre sig over tid.

Et af de mest relevante principper etableret af Lamarck var arven efter erhvervede karakterer. Denne naturforsker troede, at de forskellige træk, som vi får gennem vores liv, kunne videregives til vores afkom.

Under Lamarkian-udsigten måtte en bodybuilder, der arbejder hårdt i alle sine muskelgrupper, for eksempel have børn med udviklede muskler. Det samme princip gælder ved misbrug af organer.

Darwin og Wallace's bidrag til evolutionær biologi: naturlig selektion

Charles Darwins navn vises i de fleste biologitekster, uanset hans specialitet. Darwin revolutionerede biologi og videnskab generelt i utroligt omfang - sammenlignelig med for eksempel Newtons bidrag.

I sin ungdom holdt Darwin en tanke tro mod den bibelske lære. Ledsaget af en religiøs tanke udtrykte Darwin imidlertid en interesse for naturvidenskaben, og derfor omringede han sig med de mest strålende videnskabelige sind i øjeblikket.

Rejsen på Beagle

Darwins liv vendte sig, da han i en tidlig alder begyndte en rejse ombord på HMS Beagle, et britisk skib, der ville udforske forskellige regioner i Sydamerika. Efter en rejse, der varede et par år, observerede og indsamlede Darwin en enorm mangfoldighed af sydamerikansk fauna og flora.

Takket være sin optimale økonomiske situation var Darwin i stand til at dedikere sit liv udelukkende til sit arbejde inden for biologiske videnskaber. Efter omfattende meditationer - og også forelæsninger om økonomi - genererede Darwin sin teori om naturlig udvælgelse.

Naturligt valg er en enkel og kraftfuld idé, idet den er en vigtig evolutionær mekanisme - skønt ikke den eneste, som vi vil se senere.

Denne idé blev ikke kun udledt af Darwin. En ung naturforsker ved navn Alfred Wallace kom uafhængigt af med meget lignende ideer. Wallace kommunikerede med Darwin, og de to præsenterede sammen teorien om evolution ved naturlig udvælgelse.

Artenes oprindelse

Senere præsenterer Darwin sit mesterværk: "The Origin of Species", der udfolder hans teori detaljeret og med robuste beviser. Denne bog har seks udgaver, som Darwin arbejdede på hele sit liv.

Teorien om naturlig selektion hævder, at hvis der er en række nyttige og arvelige variationer i en population af individer, vil der være en forskellig reproduktion mellem indehaverne af karakteristikken. Disse vil have en tendens til at generere flere afkom, hvilket øger hyppigheden af ​​træk i befolkningen.

Desuden foreslog Darwin også fælles aner: alle arter har divergeret i evolutionær tid fra en fælles forfader. Således kan alle organiske væsener repræsenteres i livets store træ.

Efter Darwin: Neo-Darwinisme og syntese

Umiddelbart efter offentliggørelsen af ​​"The Origin" brød der en stor kontrovers blandt tidens vigtigste videnskabsfolk. Efterhånden som årene gik, blev teorien imidlertid gradvist accepteret.

Der var biologer, der aldrig accepterede darwinistiske ideer, så de genererede deres egne evolutionære teorier, i dag næsten fuldstændig diskrediteret. Eksempler på dette er blandt andet neo-lamarkisme, ortogenese og mutationisme.

Mellem 30'erne og 40'erne blev alle anti-darwinistiske teorier kasseret med fremkomsten af ​​evolutionær syntese. Dette bestod af foreningen af ​​darwinistiske ideer med bidrag fra en række genetikere og paleontologer såsom Fisher, Haldane, Mayr og Wright, blandt andre.

Syntesen formåede at forene evolutionære teorier med korrekte genetiske principper, da en af ​​vanskelighederne, som Darwin måtte opleve under sit arbejde, var uvidenhed om gener som arvelige partikler.

Evidens for evolution: bare en teori?

I dag er biologisk evolution et faktum, der støttes af robust og rigeligt bevis. Selvom biologer ikke er i tvivl om ægtheden af ​​processen, hører vi i hverdagen, at evolution er "bare en teori" - med pejorative konnotationer.

Denne misforståelse stammer fra det faktum, at udtrykket "teori" har forskellige betydninger i videnskaben og i hverdagen. For de fleste er en teori en usikker forudsigelse af en kendsgerning, kendetegnet ved et svagt fundament. For en videnskabsmand er en teori et organ af sammenhængende og korrekt strukturerede ideer.

Efter denne idéordning kan vi konkludere, at evolution er en kendsgerning, og der er mekanismer til at forklare det, såsom teorien om naturlig udvælgelse. De mest fremragende bevis på den evolutionære proces er følgende.

homologi

To processer eller strukturer er homologe, hvis egenskaben blev arvet direkte fra en fælles stamfar. I evolutionær biologi er homologi et grundlæggende punkt, da de er de eneste egenskaber, der giver os mulighed for at rekonstruere forhold mellem forfader og efterkommer mellem grupper.

Morfologiske homologier

Et meget berømt eksempel på homologi er ledbenene i tetrapods. Lad os tage tre dyr, der adskiller sig i deres bevægelsesmåde for at forstå, hvorfor homologi er et robust bevis på den evolutionære proces: mennesker, hvaler og flagermus.

Disse tre grupper deler en grundlæggende strukturplan i deres forhænge, ​​fordi de arvet den fra en fælles stamfar. Det vil sige, en forfædret tetrapod havde en humerus, efterfulgt af en radius og en ulna, og til sidst en række falanxer.

Der er ingen funktionel grund til, at tre dyr med en sådan forskellig livsstil skal dele den samme plan med knogler i deres lemmer.

Hvis livet blev designet, er der ingen grund til at opbygge en akvatisk, en flyvende og en jordlig organisme med den samme plan. Ingen ingeniør - uanset hvor uerfaren - ville skabe en flyvende og en svømmende organisme på samme måde.

Den mest logiske måde at forklare dette på er ved fælles aner. Alle tre arvet denne strukturelle plan fra en forfader og gennemgik de adaptive ændringer, vi ser i dag: vinger, finner og arme.

Molekylære homologier

Homologier er ikke begrænset til anatomiske træk ved et levende væsen. De kan også bevises på molekylært niveau. Den genetiske information om levende væsener opbevares i DNA og oversættes i form af tripletter: tre nukleotider svarer til en aminosyre.

En universel molekylær homologi er læsningen af ​​denne genetiske kode, da praktisk talt alle organiske væsener deler dette sprog - selvom der er meget specifikke undtagelser.

Den fossile rekord

Når Darwin foreslår sin teori om naturlig selektion, argumenterer han for, at alle gradvise overgangsformer ikke er til stede i fossilprotokollen, fordi den er ufuldstændig. I modsætning hertil ser modstandere af darwinistiske ideer rekordens diskontinuitet som bevis mod teorien.

Vi må huske, at fossiliseringsprocessen for et organisk væsen er en usandsynlig hændelse, kombineret med sandsynligheden for, at en prøve findes i god stand. Af disse grunde er mindre end 1% af alle former, der nogensinde har levet, repræsenteret i fossilregistret.

På trods af dette er der fundet meget godt konserverede fossiler, der tjener som et "vindue til fortiden". En af de mest berømte er Archeopteryx. I dette fossil skiller de mellemliggende egenskaber mellem et krybdyr og en fugl sig. Ligeledes har vi flere hominide fossiler, der har gjort det muligt for os at rekonstruere udviklingen af ​​mennesker.

Nogle alternative teorier er blevet foreslået for at forklare registerets diskontinuitet, såsom teorien om en punkteret ligevægt.

biogeografi

Selvom evolutionen understøttes af bevis fra mange grene af viden, var det biogeografi, der overbeviste Darwin om ægtheden i den evolutionære proces.

Distributionen af ​​levende organismer på planeten jorden er ikke homogen, og mange aspekter af dette mønster kan forklares med evolutionær teori - og ikke af den specielle oprettelseshypotese.

Når vi undersøger faunaen på oceaniske øer (isolerede elementer, der aldrig har haft kontakt med fastlandet), finder vi ud af, at artssammensætningen er meget ejendommelig. Dette kan for eksempel ses på øer beliggende i det nordlige Atlanterhav, kaldet Bermuda-øerne.

Hvirveldyrene (ikke-marine), der er hjemmehørende i området, er meget få, især fugle, vandrende flagermus og firben. Nogle af disse arter viser et betydeligt forhold til faunaen i Nordamerika. Andre på deres side er endemiske for øen og findes ikke i nogen anden region.

Dette fordelingsmønster er foreneligt med evolutionære processer, da området specifikt er koloniseret med dyr, der er i stand til at flygte og sprede store afstande.

Evolution i handling: eksempel på evolution

En anden misforståelse inden for evolutionær biologi er, at den er relateret til en ekstremt langsom proces.

Selv om det er sandt, at vi er nødt til at vente et par millioner år for at få komplekse tilpasninger, såsom kraftige kæber eller øjne med fremragende syn, men der er visse evolutionære processer, som vi kan observere med vores egne øjne i en relativt kort periode.

Dernæst analyserer vi sagen om Biston betularia-møl som et eksempel på evolution i handling. Senere vil vi tale om resistens mod antibiotika og pesticider, et andet eksempel på evolution, som vi kan observere på kort tid.

Industriel melanisme og

Et af de mest fremtrædende eksempler inden for evolutionær biologi er industriel melanisme. Dette fænomen blev dokumenteret under den industrielle revolution og formået at skabe et forhold mellem variationen i farven på Biston betularia-mølen og forureningen af ​​dens levesteder.

Mølen har to morfologier: en lys og en mørk. Før kontaminering var den dominerende variant den lette møl, formentlig fordi den sad på bjergtræets lette bark og kunne blive upåagtet af potentielle rovdyr - fugle.

Med indførelsen af ​​den industrielle revolution steg forureningen til betydelige niveauer. Træbarken begyndte at få en stadig mørkere farve, og dette skabte en ændring i frekvenserne af de lette og mørke varianter af møllerne.

Den mørke møl var den dominerende variant i en tid, da den bedre kunne gemme sig i den sorte bark.

Efterfølgende blev miljøoprydningsprogrammer implementeret, der bidrog til at reducere miljøforurening. Takket være effektiviteten af ​​disse programmer begyndte træerne at genvinde deres originale karakteristiske farve.

Som vi kan gætte, ændrede frekvensen af ​​møllerne igen, den klare variant var den dominerende. Således blev den evolutionære proces dokumenteret i en periode på 50 år.

Evolutionsmekanismer

Biologisk evolution er en proces, der involverer to trin: generering af variationen og derefter den differentielle reproduktion af variationerne, enten ved naturlig selektion eller ved genetisk drift. Af denne grund bør udtrykkene naturlig udvælgelse og evolution ikke bruges om hverandre - fordi de ikke er det.

Set fra befolkningens genetik er evolutionen ændringen i alleliske frekvenser over tid inden for en population. Således er kræfterne, der ændrer allelfrekvenser selektion, drift, mutation og migration.

Naturlig selektion

Som vi nævnte tidligere, var Darwins største bidrag til biologi at foreslå teorien om naturlig selektion. Dette er stærkt forkert fortolket og forkert repræsenteret af medierne, idet det er forbundet med forkerte sætninger som: "survival of the fittest."

Betingelser for naturlig udvælgelse

Naturligt valg er en simpel idé med storslåede resultater. Hvis et system opfylder følgende egenskaber, vil det - uundgåeligt - udvikle sig gennem naturlig valg:

Evolutionsbiologiske applikationer

Evolutionsbiologi har en række anvendelser, både til medicin, landbrug, bevaringsbiologi og for andre discipliner.

Medicin

Evolutionsteorien er en vigtig videnskab inden for medicin. For eksempel giver det os mulighed for at forudsige resultatet af den vilkårlige brug af antibiotika til behandling af infektionssygdomme.

Når vi anvender et antibiotikum unødvendigt eller ikke afslutter medicinsk behandling, fjerner vi ikke-resistente varianter, men resistente individer øger deres hyppighed i bakteriepopulationen.

I øjeblikket er spørgsmålet om bakteriel resistens over for de fleste antibiotika et emne af global interesse og bekymring. At øge opmærksomheden omkring brugen af ​​antibiotika er en måde at mindske denne komplikation på.

F.eks. Er bakterierne Staphylococcus aureus almindelige i operationsstuer og forårsager infektioner hos patienter under operationer.

I dag er bakterierne fuldt resistente over for et antal antibiotika, såsom penicillin, ampicillin og beslægtede lægemidler. Selvom der er genereret nye antibiotika for at modvirke det, er lægemidlerne mindre og mindre effektive.

Modstandskrisen er et af de mest dramatiske eksempler på evolution, som vi kan observere med vores egne øjne, så den fungerer også som bevis på den evolutionære proces.

Landbrug og husdyr

Det samme evolutionære princip kan ekstrapoleres til brugen af ​​pesticider til eliminering af skadedyr i afgrøder med betydelig økonomisk betydning. Hvis den samme type pesticid anvendes i lang tid, vil vi favorisere stigningen i resistente varianter.

Tilsvarende søger landmænd at få de "bedste" dyr, der maksimerer produktionen (af mælk, kød osv.). Disse ranchers vælger de personer, de finder mest nyttige i praktiske termer. Efterhånden som generationer går, ligner individer i stigende grad, hvad mennesker ønsker.

Denne proces med kunstig menneskelig selektion ligner naturlig selektion med hensyn til differentiel reproduktionssucces. Med den bemærkelsesværdige forskel er der i naturen ingen udvælgelsesenhed.

Bevaringsbiologi

Med hensyn til bevaringsspørgsmål gør forståelse af fænomener som "flaskehalse" og faldet i egnethed forårsaget af indavl det muligt at undgå dem og generere bevaringsplaner, der øger konditionen og holder befolkningen "sund".

Referencer

1. Audesirk, T., Audesirk, G., & Byers, BE (2004). Biologi: videnskab og natur. Pearson Uddannelse.
2. Darwin, C. (1859). Om artenes oprindelse ved hjælp af naturlig udvælgelse. Murray.
3. Freeman, S., & Herron, JC (2002). Evolutionsanalyse. Prentice Hall.
4. Futuyma, DJ (2005). Udvikling. Sinauer.
5. Hall, BK (red.). (2012). Homologi: Det hierarkiske grundlag for sammenlignende biologi. Academic Press.
6. Hickman, CP, Roberts, LS, Larson, A., Ober, WC, & Garrison, C. (2001). Integrerede zoologiske principper. McGraw-Hill.
7. Kardong, KV (2006). Virveldyr: komparativ anatomi, funktion, evolution. McGraw-Hill.
8. Kliman, RM (2016). Encyclopedia of Evolutionary Biology. Academic Press.
9. Losos, JB (2013). Princeton guide til evolution. Princeton University Press.
10. Reece, JB, Urry, LA, Kain, ML, Wasserman, SA, Minorsky, PV, & Jackson, RB (2014). Campbell biologi. Pearson.
11. Rice, SA (2009). Evolutionens encyklopædi. Infobase Publishing.
12. Russell, P., Hertz, P., & McMillan, B. (2013). Biologi: Den dynamiske videnskab. Nelson Uddannelse.
13. Soler, M. (2002). Evolution: grundlaget for biologi. Sydprojekt.
14. Starr, C., Evers, C., & Starr, L. (2010). Biologi: begreber og anvendelser uden fysiologi. Cengage Learning.
15. Wake, DB, Wake, MH, & Specht, CD (2011). Homoplasy: fra at opdage et mønster til bestemmelse af processen og udviklingsmekanismen. Science, 331 (6020), 1032-1035.