Teori evolusi biologi, proses, ujian dan contoh

The evolusi biologi Ini adalah perubahan dalam sifat -sifat kumpulan organisma dalam generasi. Kumpulan organisma spesies yang sama dikenali sebagai "populasi biologi".

Pada dasarnya, teori evolusi neodarwinis moden mengatakan bahawa ini terdiri daripada perubahan bentuk kehidupan secara beransur -ansur. Ini bermula - mungkin - dengan molekul dengan keupayaan untuk meniru dirinya kira -kira 3.5 bilion tahun.

Sumber: Chensiyuan [cc by-sa 4.0 (https: // creativeCommons.Org/lesen/by-sa/4.0)]

Dengan peredaran masa, cabang keturunan berlaku dan spesies baru dan pelbagai timbul. Mekanisme untuk perubahan evolusi ini adalah pemilihan semula jadi dan hanyut gen.

Biologi evolusi bertujuan untuk memahami asal -usul kepelbagaian biologi dan bagaimana ia mengekalkan. Seperti sains pusat dalam biologi, ia secara amnya dianggap sebagai pemikiran penyatuan, yang mengintegrasikan disiplin sains biologi yang berlainan.

Harta penyatuan biologi evolusi ini ditandakan dalam frasa terkenal Theodosius Dobzhansky: "Tidak ada yang masuk akal dalam biologi, jika tidak berdasarkan evolusi".

Pada masa kini, Biologi Evolusi telah menikmati semua kemajuan dalam sains, yang membolehkan phylogenias dibina semula menggunakan pelbagai ciri statistik molekul dan berkuasa.

[TOC]

Apakah proses evolusi?

Evolusi adalah istilah yang berasal dari akar Latin Evolvere, yang diterjemahkan sebagai menggunakan atau mendedahkan potensi tersembunyi. Hari ini, evolusi perkataan hanya membangkitkan perubahan. Ia mungkin menjadi sebahagian daripada leksikon harian kami untuk merujuk kepada perubahan dalam objek atau pada seseorang.

Walau bagaimanapun, evolusi biologi merujuk kepada perubahan dalam kumpulan organisma melalui laluan generasi. Definisi evolusi umum ini digunakan oleh Futuyma (2005). Penting untuk menyerlahkan bahawa organisma seperti individu Mereka tidak berubah, sementara kumpulan organisma.

Dalam Biologi, set individu spesies yang sama yang wujud bersama dalam masa dan di angkasa dipanggil populasi. Agar perubahan populasi dianggap evolusi, ia mesti diluluskan dari satu generasi ke generasi yang lain melalui bahan genetik.

Teori Saintifik Evolusi

Sejak zaman dahulu lagi, manusia telah merasakan rasa ingin tahu intrinsik untuk asal usul kehidupan dan kewujudan kepelbagaian besar yang ada pada makhluk organik.

Oleh kerana naturalis British Charles Darwin (1809-1882) mempunyai kesan yang signifikan terhadap perkembangan sains ini, kita akan mengkaji teori-teori yang dicadangkan sebelum dan selepas sumbangannya.

Sebelum Darwin: Penciptaan dan Ketidakhadiran Spesies

Sebelum Darwin, naturalis dan saintis lain dicirikan dengan mengekalkan pemikiran penciptaan mengenai asal -usul spesies.

Visi Essentialist dikendalikan, di mana setiap spesies mempunyai intipati yang tidak berubah dan variasi yang kita perhatikan dalam kumpulan hanya disebabkan oleh ketidaksempurnaan. Konsep ini diuruskan pada masa Plato dan Aristotle.

Beberapa waktu kemudian, orang Kristian mula mentafsirkan ayat -ayat Alkitab secara literal, memahami bahawa makhluk organik dicipta dalam satu peristiwa oleh entiti ghaib. Konsep ini tidak membenarkan perubahan spesies dari masa ke masa, kerana mereka telah dicipta di bawah kesempurnaan ilahi.

Pada abad ke -18 objektif naturalis adalah untuk mengkatalogkan rancangan ilahi yang telah diciptakan oleh Tuhan. Contohnya, Linneo menubuhkan asas taksonomi semasa berikutan garis pemikiran ini.

Seterusnya, visi ini dicabar oleh beberapa pemikir. Teori pra-hidup yang paling relevan pada masa itu dirumuskan oleh Jean Baptiste Lamarck. Baginya, setiap spesies berasal dari segi individu melalui generasi spontan dan dapat "maju" atau bertambah baik dari masa ke masa.

Salah satu prinsip yang paling relevan yang ditubuhkan oleh Lamarck adalah warisan watak yang diperoleh. Naturalis ini percaya bahawa ciri -ciri yang berbeza yang kita peroleh sepanjang hidup kita dapat diserahkan kepada anak -anak kita.

Sebagai contoh, di bawah Visi Lamarkian, pembina badan yang bekerja keras semua kumpulan ototnya, terpaksa mempunyai anak dengan otot maju. Prinsip yang sama akan digunakan dengan penggunaan organ.

Sumbangan Darwin dan Wallace kepada Biologi Evolusi: Pemilihan Semula Jadi

Nama Charles Darwin biasanya muncul dalam kebanyakan teks biologi, tanpa mengira kepakarannya. Darwin merevolusikan biologi, dan sains secara umum, dengan magnitud yang luar biasa - misalnya, dengan sumbangan Newton.

Pada masa mudanya, Darwin mengekalkan pemikiran yang setia kepada ajaran alkitabiah. Walau bagaimanapun, disertai oleh pemikiran agama, Darwin menyatakan minat terhadap sains semula jadi, jadi ia dikelilingi oleh minda saintifik yang paling terang pada masa ini.

Perjalanan di Beagle

Kehidupan Darwin mengambil giliran ketika pada usia muda dia memulakan perjalanan ke H H. M. S. Beagle, kapal British yang akan meneroka pelbagai kawasan di Amerika Selatan. Selepas perjalanan yang berlangsung selama beberapa tahun, Darwin memerhatikan dan mengumpul kepelbagaian besar fauna dan flora Amerika Selatan.

Terima kasih kepada keadaan kewangannya yang optimum, Darwin dapat mendedikasikan hidupnya secara eksklusif untuk karyanya dalam sains biologi. Selepas meditasi yang luas - dan juga pembacaan mengenai ekonomi - Darwin menjana teori pemilihan semula jadi.

Dapat melayani anda: ciri makhluk hidup

Pemilihan semulajadi adalah idea yang mudah dan pada masa yang sama, menjadi mekanisme evolusi penting - walaupun bukan satu -satunya, seperti yang akan kita lihat kemudian.

Idea ini bukan sahaja disimpulkan oleh Darwin. Seorang naturalis muda bernama Alfred Wallace mencapai idea yang sangat serupa. Wallace berkomunikasi dengan Darwin, dan kedua -duanya menyampaikan teori evolusi dengan pemilihan semula jadi.

Asal spesies

Seterusnya, Darwin membentangkan karya beliau: "Asal spesies", Yang memaparkan teorinya secara terperinci dan dengan bukti yang mantap. Buku ini mempunyai enam edisi di mana Darwin bekerja sepanjang hidupnya.

Teori pemilihan semulajadi berpendapat bahawa jika terdapat variasi yang berguna dan diwarisi dalam populasi individu, akan ada pembiakan pembezaan antara pemegang ciri. Ini cenderung untuk menjana lebih banyak keturunan, dengan itu meningkatkan kekerapan sifat dalam populasi.

Di samping. Oleh itu, semua makhluk organik dapat diwakili dalam Pokok Kehidupan Besar.

Selepas Darwin: Neodarwinisme dan sintesis

Sejurus selepas penerbitan "Asal ", Kontroversi hebat berlaku di kalangan saintis yang paling penting pada masa itu. Walau bagaimanapun, selama bertahun -tahun, teori itu diterima secara beransur -ansur.

Terdapat ahli biologi yang tidak pernah menerima idea Darwin, jadi mereka menghasilkan teori evolusi mereka sendiri, kini hampir sepenuhnya diskriminasi. Contohnya adalah neo-llackisme, ortogenesis, dan mutasi, antara lain.

Antara tahun 30 dan 40 semua teori anti-hidup dibuang dengan ketibaan sintesis evolusi. Ini terdiri daripada kesatuan idea Darwin dengan sumbangan siri ahli genetik dan paleontologi seperti Fisher, Haldane, Mayr, dan Wright, antara lain.

Sintesis berjaya menyatukan teori evolusi dengan prinsip genetik yang betul, kerana salah satu kesukaran Darwin terpaksa mengalami semasa karyanya adalah kejahilan gen sebagai zarah warisan.

Bukti Evolusi: Hanya Teori?

Hari ini, evolusi biologi adalah fakta yang disokong oleh bukti yang mantap dan berlimpah. Walaupun ahli biologi tidak meragui kebenaran proses itu, dalam kehidupan seharian kita biasanya mendengar bahawa evolusi adalah "hanya teori" - dengan konotasi pejoratif.

Ini salah faham sebahagian daripada hakikat bahawa istilah "teori" mempunyai makna yang berbeza dalam sains dan dalam kehidupan seharian. Bagi kebanyakan orang, teori adalah ramalan yang tidak menentu tentang fakta, yang dicirikan oleh asas yang lemah. Bagi saintis, teori adalah badan idea yang konsisten dan berstruktur dengan cara yang betul.

Mengikuti urutan idea ini, kita dapat menyimpulkan bahawa evolusi adalah dibuat, Dan ada mekanisme untuk menerangkannya, seperti teori pemilihan semula jadi. Bukti yang paling luar biasa dalam proses evolusi adalah yang berikut.

Homologi

Dua proses atau struktur adalah homolog jika sifat ini diwarisi secara langsung dari nenek moyang yang sama. Dalam biologi evolusi, homologi adalah titik asas, kerana mereka adalah satu -satunya ciri yang membolehkan kita.

Homologi morfologi

Contoh homologi yang sangat terkenal adalah tulang -tulang kaki tetrapod. Mari kita ambil tiga haiwan yang berbeza dalam modaliti lokomotif mereka untuk memahami mengapa homologi adalah bukti yang mantap mengenai proses evolusi: manusia, ikan paus dan kelawar.

Ketiga kumpulan ini berkongsi pelan asas struktur di kaki mereka yang terdahulu, kerana mereka mewarisi dari nenek moyang yang sama. Ia.

Tidak ada sebab berfungsi mengapa tiga haiwan dengan gaya hidup yang berbeza mesti berkongsi pelan tulang yang sama dalam anggota badan mereka.

Sekiranya hidup direka, tidak ada alasan untuk membina organisma akuatik, satu terbang dan tanah dengan rancangan yang sama. Tidak ada jurutera - namun tidak berpengalaman.

Cara paling logik untuk menjelaskan ini adalah dengan keturunan yang sama. Ketiga -tiga ini mewarisi pelan struktur nenek moyang ini dan mengalami pengubahsuaian penyesuaian yang kita perhatikan hari ini: sayap, sirip dan senjata.

Homologi molekul

Homologi tidak terhad kepada ciri -ciri anatomi makhluk hidup. Mereka juga boleh dibuktikan di peringkat molekul. Maklumat genetik makhluk hidup disimpan dalam DNA dan diterjemahkan ke dalam tiga kali ganda: tiga nukleotida sesuai dengan asid amino.

Homologi molekul sejagat adalah pembacaan kod genetik ini, kerana hampir semua makhluk organik berkongsi bahasa ini - walaupun terdapat pengecualian yang sangat spesifik.

Rekod fosil

Apabila Darwin mencadangkan teori pemilihan semulajadi, dia berpendapat bahawa semua bentuk peralihan secara beransur -ansur tidak hadir dalam pendaftaran fosil kerana tidak lengkap. Sebaliknya, penentang idea Darwin melihat ketidakpastian pendaftaran sebagai ujian terhadap teori.

Kita harus ingat bahawa proses fosilisasi makhluk organik adalah peristiwa yang tidak mungkin, ditambah dengan kebarangkalian spesimen yang ditemui dalam keadaan baik. Atas sebab -sebab ini, kurang daripada 1% daripada semua bentuk yang pernah mereka tinggalkan diwakili dalam pendaftaran fosil.

Boleh melayani anda: evolusi prebiotik: di mana ia berlaku dan apa yang diperlukan

Walaupun demikian, fosil yang sangat baik telah dijumpai yang berfungsi sebagai "tetingkap ke masa lalu". Salah satu yang paling terkenal adalah Archheopteryx. Dalam fosil ini mereka menyerlahkan ciri -ciri perantaraan antara reptilia dan burung. Kami juga mempunyai beberapa fosil hominid yang telah membolehkan kita membina semula evolusi manusia.

Beberapa teori alternatif telah dicadangkan untuk menjelaskan ketiadaan pendaftaran, seperti teori keseimbangan yang diselingi.

Biogeografi

Walaupun evolusi disokong oleh bukti dari banyak cabang pengetahuan, itu adalah biogeografi yang meyakinkan Darwin tentang kebenaran proses evolusi.

Pengagihan organisma hidup di planet bumi tidak homogen, dan banyak aspek corak ini dapat dijelaskan oleh teori evolusi - dan bukan oleh hipotesis penciptaan khas.

Semasa kita mengkaji fauna Kepulauan Oceanic (unsur -unsur terpencil yang tidak pernah bersentuhan dengan tanah besar), kita mendapati bahawa komposisi spesies sangat pelik. Sebagai contoh, ini dapat dilihat di pulau -pulau yang terletak di Atlantik Utara, yang dipanggil Kepulauan Bermuda.

Vertebrata asli (bukan pelayaran) sangat sedikit, terutamanya burung, kelawar migrasi, dan kadal, antara lain. Beberapa spesies ini menunjukkan hubungan yang signifikan dengan fauna Amerika Utara. Yang lain, sebaliknya, endemik ke pulau itu dan tidak dijumpai di mana -mana kawasan lain.

Corak pengedaran ini serasi dengan proses evolusi, kerana kawasan ini secara khusus dijajah dengan haiwan dengan kapasiti penerbangan dan menyebarkan jarak yang jauh.

Evolusi dalam Tindakan: Contoh evolusi

Satu lagi salah faham dalam biologi evolusi adalah bahawa ia berkaitan dengan proses yang sangat perlahan.

Walaupun benar untuk mendapatkan penyesuaian yang kompleks seperti rahang atau mata yang kuat dengan penglihatan yang sangat baik, kita perlu menunggu beberapa juta tahun, ada proses evolusi tertentu yang dapat kita perhatikan dengan mata kita sendiri dalam tempoh yang agak singkat masa.

Seterusnya kita akan menganalisis kes rama -rama Biston Betularia Sebagai contoh evolusi dalam tindakan. Kemudian kita akan bercakap tentang penentangan terhadap antibiotik dan racun perosak, satu lagi contoh evolusi yang dapat kita perhatikan dalam ruang yang singkat.

Melanisme Perindustrian dan Biston Betularia

Salah satu contoh yang paling cemerlang dalam biologi evolusi adalah melanisme industri. Fenomena ini didokumenkan semasa Revolusi Perindustrian dan berjaya menjalin hubungan antara variasi warna rama -rama Biston Betularia dan pencemaran habitatnya.

Rama -rama membentangkan dua morfologi: satu jelas dan satu gelap. Sebelum pencemaran, varian dominan adalah rama -rama yang jelas, mungkin kerana ia bertengger pada gigitan birch yang jelas dan boleh disedari oleh pemangsa berpotensi mereka: burung.

Dengan ketibaan revolusi perindustrian, pencemaran meningkatkan tahap yang ketara. Korteks Pokok mula mengambil warna yang semakin gelap dan ini menghasilkan perubahan dalam frekuensi variasi cahaya dan gelap rama -rama.

Rama -rama gelap adalah varian yang dominan untuk seketika, kerana ia lebih baik tersembunyi di kulit hitam.

Selanjutnya, program pembersihan alam sekitar telah dilaksanakan yang membantu mengurangkan pencemaran alam sekitar. Terima kasih kepada kecekapan program ini, pokok -pokok mula mengambil warna ciri awal mereka lagi.

Seperti yang kita boleh intuit, kekerapan rama -rama berubah lagi, menjadi varian yang jelas yang dominan. Oleh itu, proses evolusi didokumenkan dalam tempoh masa 50 tahun.

Mekanisme evolusi

Evolusi Biologi adalah proses yang melibatkan dua langkah: penjanaan variasi dan kemudian pembiakan variasi pembezaan, sama ada dengan pemilihan semula jadi atau oleh hanyut gen. Atas sebab ini, istilah pemilihan semula jadi dan evolusi tidak boleh digunakan secara bergantian - kerana mereka tidak.

Di bawah perspektif evolusi genetik penduduk adalah perubahan frekuensi alel dari masa ke masa dalam populasi. Oleh itu, daya yang mengubah frekuensi alel adalah pemilihan, hanyut, mutasi dan penghijrahan.

Pilihan semulajadi

Seperti yang telah kami sebutkan tadi, sumbangan terbesar Darwin terhadap biologi adalah untuk mencadangkan teori pemilihan semula jadi. Ini telah disalahpahami dan disalahtafsirkan oleh media, mengaitkannya dengan frasa yang salah seperti: "kelangsungan hidup yang paling sesuai".

Keadaan untuk pemilihan semula jadi berlaku

Pemilihan semulajadi adalah idea yang mudah, dengan hasil yang luar biasa. Sekiranya sistem memenuhi ciri -ciri berikut, ia akan berubah - tidak dapat dielakkan - melalui pemilihan semula jadi:

- Kebolehubahan: satu keadaan sine qua non Untuk evolusi berlaku, mesti ada variasi dalam populasi.

Sebagai contoh, ahli berbeza dalam pewarnaan, bulu, ketinggian, dll. Kita dapat mencari variasi pada tahap yang berbeza: morfologi, selular, biokimia dan molekul. Semasa kita turun di peringkat, kita mendapati bahawa variasi meningkat.

- Kebolehkerjaan: Secara ringkas, pembalut adalah persamaan ibu bapa dengan anak mereka. Secara rasmi, ia ditakrifkan sebagai perkadaran varians fenotip kerana variasi genetik dan dinyatakan dengan persamaan: h² = V_G / (V_G + V_Dan), di mana v_G Ia adalah varians genetik dan v_Dan Varians alam sekitar.

Boleh melayani anda: Glyceraldehyde: Struktur, Ciri, Fungsi

- Bersekutu dengannya Kecergasan: Akhirnya, ciri yang diwarisi mesti diberikan kepada agensi bahawa ia mempunyai kelebihan dalam kecergasan. Istilah ini digunakan dalam biologi evolusi untuk mengukur keupayaan organisma untuk bertahan dan menghasilkan semula, meninggalkan anak yang subur.

Oleh itu, apabila ketiga -tiga syarat ini dipenuhi, organisma dengan ciri -ciri yang berfaedah lebih cenderung untuk menghasilkan semula daripada ahli -ahli penduduk yang tidak sama.

Gen mendapat

Gene Drift adalah perubahan dalam frekuensi alel yang berlaku oleh ralat persampelan gamet dari satu generasi ke generasi yang lain. Iaitu, ia adalah peristiwa stokastik atau rawak. Fenomena ini penting apabila populasi pengajian yang berkesan kecil.

Dalam statistik, kesilapan persampelan adalah percanggahan yang wujud antara ramalan teoritis dan eksperimen yang diperolehi. Sebagai contoh, jika kita mempunyai 50 bijirin hitam dan 50 bijirin merah dalam beg, kita akan menjangkakan bahawa jika kita mengambil 10 rawak, perkadaran yang diharapkan adalah 5 bijirin hitam dan 5.

Walau bagaimanapun, tidak akan pelik jika keputusan eksperimen adalah 6 kulit hitam dan 4 merah, atau 7 hitam dan 3 merah. Ini adalah ralat persampelan.

Menurut teori neutral evolusi molekul, kebanyakan mutasi ditetapkan oleh derivasi dan tidak mempunyai kesan pada kecergasan individu.

Seperti dalam pemilihan semulajadi, dalam hanyut gen terdapat pembiakan pembezaan individu hanya bahawa dalam kes ini secara kebetulan - sementara dalam pemilihan semulajadi ia adalah ciri yang meningkatkannya kecergasan.

Aplikasi Biologi Evolusi

Biologi evolusi mempunyai siri aplikasi, baik untuk perubatan, pertanian, biologi pemuliharaan, dan disiplin lain.

Ubat

Teori Evolusi adalah sains penting dalam bidang perubatan. Sebagai contoh, ia membolehkan kita meramalkan hasil penggunaan antibiotik yang tidak disengajakan untuk rawatan penyakit berjangkit.

Apabila kita menggunakan antibiotik yang tidak perlu atau tidak memuncak rawatan perubatan, kita akan menghapuskan varian yang tidak tahan, tetapi individu yang tahan akan meningkatkan kekerapannya dalam populasi bakteria.

Pada masa ini, isu rintangan bakteria terhadap kebanyakan antibiotik adalah dunia yang menarik dan perhatian. Kesedaran penggunaan antibiotik adalah cara untuk mengurangkan komplikasi ini.

Contohnya, bakteria Staphylococcus aureus Biasa adalah bilik operasi dan menyebabkan jangkitan pada pesakit semasa pembedahan.

Hari ini, bakteria benar -benar tahan terhadap satu siri antibiotik, seperti penisilin, ampicillin, dan ubat berkaitan. Walaupun antibiotik baru telah dihasilkan untuk mengatasinya, ubat -ubatan kurang dan kurang efisien.

Krisis rintangan adalah salah satu contoh evolusi yang paling dramatik, yang dapat kita perhatikan dengan mata kita sendiri, jadi ia juga berfungsi sebagai bukti proses evolusi.

Pertanian dan ternakan

Prinsip evolusi yang sama dapat diekstrapolasi dengan penggunaan racun perosak untuk penghapusan perosak, dalam budaya dengan kepentingan ekonomi yang signifikan. Sekiranya jenis racun perosak yang sama digunakan untuk masa yang lama, kami akan memihak kepada peningkatan variasi tahan.

Begitu juga, petani berusaha mendapatkan haiwan "terbaik", untuk memaksimumkan pengeluaran (susu, daging, dll.). Petani ini memilih individu yang mereka anggap paling berguna dalam istilah praktikal. Dengan laluan generasi, individu menyerupai apa yang dikehendaki oleh manusia.

Proses pemilihan buatan manusia ini menyerupai pemilihan semula jadi, dari segi kejayaan pembiakan yang berbeza. Dengan perbezaan yang luar biasa bahawa secara semula jadi tidak ada co -sentencer.

Biologi pemuliharaan

Dalam isu pemuliharaan, pemahaman fenomena seperti "kesesakan" dan penurunan kecergasan disebabkan oleh endogamy membolehkan untuk mengelakkannya dan menjana rancangan pemuliharaan yang meningkatkan kecergasan dan menjaga penduduk "sihat".

Rujukan

1. Audesirk, t., Audesirk, g., & Byers, b. Dan. (2004). Biologi: Sains dan Alam. Pendidikan Pearson.
2. Darwin, c. (1859). Mengenai asal -usul spesies dengan pemilihan semula jadi. Murray.
3. Freeman, s., & Herron, J. C. (2002). Analisis evolusi. Prentice Hall.
4. Futuyma, d. J. (2005). Evolusi. Sinauer.
5. Hall, b. K. (Ed.). (2012). Homologi: Asas hierarki biologi perbandingan. Akhbar Akademik.
6. Hickman, c. P., Roberts, l. S., Larson, a., Ober, w. C., & Garrison, c. (2001). Priorms Zoologi Bersepadu. McGraw-Hill.
7. Kardong, k. V. (2006). Vertebrata: Anatomi Perbandingan, Fungsi, Evolusi. McGraw-Hill.
8. Kliman, r. M. (2016). Ensiklopedia Biologi Evolusi. Akhbar Akademik.
9. Losos, j. B. (2013). Panduan Princeton untuk Evolusi. Princeton University Press.
10. Reece, j. B., Urry, l. Ke., Kain, m. L., Wasserman, s. Ke., Minorsky, ms. V., & Jackson, r. B. (2014). Biologi Campbell. Pearson.
11. Beras, s. Ke. (2009). Ensiklopedia evolusi. Memaklumkan penerbitan.
12. Russell, ms., Hertz, ms., & McMillan, b. (2013). Biologi: Sains Dinamik. Pendidikan Nelson.
13. Soler, m. (2002). Evolusi: Asas Biologi. Projek Selatan.
14. Starr, c., Evers, c., & Starr, l. (2010). Biologi: Konsep dan aplikasi tanpa fisiologi. Pembelajaran Cengage.
15. Bangun, d. B., Bangun, m. H., & Specht, c. D. (2011). Homoplasy: Dari mengesan corak untuk menghalang proses dan mekanisme evolusi. Sains, 331(6020), 1032-1035.