Evolucija (biologija)

Iz Vikipedije, slobodne enciklopedije
Skoči na: navigacija, pretraga

Evolucija podrazumeva promenu naslednih osobina populacije kroz generacije. Ove osobine su ekspresija gena koji se tokom razmnožavanja prenose na potomstvo. Mutacije i druge slučajne promene u genima mogu dovesti do pojave novih ili promene već postojećih osobina, imajući za posledicu razlike između ćelija, organizama i generacija. Nove osobine se u populaciju mogu uneti i protokom gena - na primer, migracijama. Evolucija postoji onda, kada se promeni učestalost starih i novih osobina, bilo prirodnom selekcijom ili genetičkim driftom.

struktura DNK[1]

Prirodna selekcija je proces koji opisuje opstajanje tokom generacija naslednih osobina koje se mogu okarakterisati kao „korisne“ za reprodukiju ili samo preživljavanje, a gubitak onih osobina koje se mogu okarakterisati kao „štetne“. Ova promena u učestalosti gena se dešava jer organizmi nosioci „korisnih“ osobina prenose više kopija ovih osobina u sledeću generaciju [2][3][4].

Vrsta je grupa organizama koji mogu stupati u reproduktivne odnose. Međutim, ako je vrsta podeljena u populacije između kojih postoji reproduktivna izolacija, mutacije i genetički drift, zajedno sa različitim sredinskim selekcionim pritiscima, rezultuju u akumuliranju razlika u ovim populacijama. Tokom niza generacija, ovo povećavanje razlika dovodi do stvaranja novih vrsta - specijacije. Sličnosti između organizama upućuju na zajedničko poreklo svih vrsta postepenim procesom specijacije[2][5].

Nasleđivanje[uredi]

Vista-xmag.png Za više informacija videti Genetika i Nasleđivanje

Nasleđivanje se kod organizama ostvaruje kroz diskretne biološke osobine, koje su karakteristične za pojedine grupe organizama (porodice, populacije, vrste). Nasledne osobine su kontrolisane genima, a celokupni set gena organizma naziva se genotip[6]. Celokupni set osobina organizma (morfološke, anatomske, fiziološke, ekološke osobine, osobine ponašanja) naziva se fenotip, i nastaje u interakcijama genotipa i sredine [7]. Kao rezultat ovih interakcija stoji pojava, da nisu sve osobine fenotipa nasleđene. Geni su regioni molekula DNK koji poseduju određenu genetičku informaciju.[6] DNK je dugačak molekul, izgrađen od četiri tipa nukleotida. Različiti geni imaju različite nukleotidne sekvence, kao osnov kodiranja naslednih informacija.

Variranje osobina[uredi]

Vista-xmag.png Za više informacija pogledajte članak Populaciona genetika
Mutacija (duplikacija) jednog dela hromozoma

Pošto je fenotip jedinke rezultat interakcija genotipa i sredine, variranje fenotipova unutar populacije oslikava variranje genotipova.[8] Moderna evoluciona sinteza definiše evoluciju kao promene u genetičkom variranju tokom vremena[9]. Učestalost jednog alela će fluktuirati, on će biti zastupljeniji ili ređi u populaciji u odnosu na drugi alel (druge alele) istog gena. Evolucioni mehanizmi deluju na taj način, da usmeravaju promene učestalosti alela u jednom, ili drugom smeru. Variranje osobine nestaje onog trenutka, kada aleli dostignu tačku fiksacije - kada ili potpuno nestanu iz populacije, ili potpuno zamene predački alel.[10]

Uzroci variranja osobuna su mutacije u genetičkom materijalu, migracije između populacija, ili preraspodela gena tokom polnog razmnožavanja. Variranje može biti uzrokovano i razmenom gena među različitim vrstama (interspecijski), kroz procese horizontalnog transfera gena kod prokariota, ili hibridizacije kod biljaka i životinja[11][12]. Uprkos postojanju faktora koji konstantno uvode variranje osobina u populaciju, veći deo genoma vrste ostaje nepromenjen od svih jedinki [13]. Ponekad, međutim, i najmanje promene u genotipu mogu dovesti do dramatičnih promena fenotipa (npr. razlika između genoma šimpanze i čoveka je u samo 5% ukupnog broja nukleotidnih baza)[14].

Mutacije[uredi]

Vista-xmag.png Za više informacija videti Mutacija i Molekularna evolucija

Mutacije su jedan od konstantnih uzročnika variranja genotipova, a time i fenotipskih osobina u populaciji. Mutacije se prenose naslednim materijalom iz generacije u generaciju, a mogu biti izazvane nizom faktora (tzv. mutagenima). U mutagene između ostalih ubrajamo radioaktivno zračenje, viruse, hemijska jedinjenja[15][16][17]. Usled drastičnih promena koje mutacije mogu da izazovu u ćelijama, organizmi poseduju DNK reper sistem koj uklanja mutacije[15]. Otuda se može zaključiti da je postojeća (optimalna) stopa mutacija koja postoji u vrsti svojevrsni trade-off između kratkotrajne štete (poput rizika od raka) i dugoročne koristi (pojedine mutacije mogu davati prednost organizmima u drugačijoj sredini)[18].

Evolucioni mehanizmi[uredi]

Prirodna selekcija populacije za osobinu tamna obojenost tela
Vista-xmag.png Za više informacija videti Prirodna selekcija, Genetički drift, Protok gena i Adaptivna vrednost

Postoje tri osnovna mehanizma evolucionih promena: prirodna selekcija, genetički drift i protok gena. Prirodna selekcija menja učestalosti gena koji povećavaju/smanjuju sposobnost preživljavanja i reprodukcije (ostavljanja potomstva). Pod genetičkim driftom se podrazumevaju slučajne promene u učestalosti alela, a pod protokom gena svi transferi gena unutar i između populacije. Značajnost pojedinačnih evolucionih mehanizama zavisi uveliko od jačine prirodne selekcije i efektivne veličine populacije[19]. Prirodna selekcija preovlađuje značajnošću u velikim (brojnim) populacijama, dok je efekat genetičkog drifta najveći u malim populacijama.


Teorija evolucije[uredi]

Preteče teorije evolucije[uredi]

Karikatura Čarlsa Darvina kao čovekolikog majmuna, koja odražava odgovor društva 19. veka na inovativnost teorije evolucije

Evolucijske misli javile su se već u staroj Grčkoj (Heraklit, Empedoklo, Aristotel). Sredinom XVIII veka Karl Line, provodeći u svojem delu Sastav prirode (Systema naturale, 1735) kategorizaciju svih dotad poznatih biljaka i životinja, strogo je zastupao načelo: »Vrsta ima onoliko koliko ih je od početka stvoreno« (Tot numeramus species, quot ab initio sunt creatae). Suprotno tom kreacionističkom shvatanju Džordž Luis Lekler u delu Istorija prirode (Histoire naturelle, 1749–88) izražava misao o promeni vrsta. Na temelju proučavanja velikog broja savremenih biljaka i životinja, kao i opsežnog paleontološkog materijala, on zaključuje da su »sve životinje proizišle od jednoga pretka, koji se tokom vremena menjao i usavršavao te proizveo sve životinjske rodove«. Zoolog Lakaped, autor poglavlja o ribama u Bufonovoj Istoriji prirode, tumači sličnost organizama porijeklom od zajedničkoga pretka i smatra da su te promene u vezi sa promenljivim uticajem okoline, ukrštavanjem itd. On govori i o preživljavanju bolje prilagođenih vrsta i u tome se približava biti darvinizma, tj. teoriji o prirodnom odabiru, selekciji. Na prirodoslovce XVIII vek znatno je uticao i Lajbnic „zakon kontinuiteta“ ili neprekidnosti, po kojem priroda ne pravi skokove, već je u njoj sve povezano postupnim prelazima, kako u području fizičkih, tako i psihičkih pojava.

Lamarkova teorija evolucije[uredi]

Žan Baptist Lamark objavio je 1801. „Sistem životinja bez kičme“ (Système des animaux sans vertèbres), u kojem je prvi put izneo ideju o zajedničkom poreklu organizama i njihovom postupnom razvoju, koji je 1809. u poznatom delu Filozofija zoologije (Philosophie zoologique) razradio u prvu celovitu evolucionu teoriju. Po Lamarku postoji u prirodi polagan, neprekidan proces preobrazbe vrsta. Činioce koji su uslovljavali taj proces Lamark svodi na promene okoline po kojima se menjaju i potrebe životinje, pa time ona stiče nove navike. U skladu sa novim navikama i potrebama jedni se organi više upotrebljavaju i jače razvijaju; obratno, neupotrebljavanje organa dovodi do njihovog slabljenja i iščezavanja u potomaka. Te su promene po Lamarku uvek adekvatne uslovima sredine, a roditelji ih prenose na potomstvo. Tako su npr. krtici umanjene oči, jer ih pod zemljom ne upotrebljava. Ta prilagođavanja nastaju zbog volje životinje, napregnute želje, težnje da zadovolji svoje potrebe i navike. Lamark je prvi obuhvatio u celini evolucijski problem, ali se zbog manjkavih rezultata tadašnje nauke zapleo u teleološke greške.

Darvinova teorija evolucije[uredi]

Sredinom XIX veka prirodne nauke su već raspolagale mnogobrojnim činjenicama koje su govorile u prilog evoluciji. Postignuti su važni uspesi na području poredbene anatomije, os. kičmenjaka, i poredbene embriologije; T. Švan otkrio je 1839. jedinstvo ćelijske građe svih živih bića (celularna teorija) i osnovao nauka o ćeliji – citologiju.

Čarls Lajel u delu „Načela geologije“ (Principles of Geology, 1831) postupne promene Zemlje tumačio je sporim i neprekidnim delovanjem prirodnih pojava: vode, vetra, sunca itd.

U poljoprivredi se razvijala tehnika selekcije – engleski stočari i ratari uzgajali su nove pasmine domaćih životinja i nove sorte kulturnog bilja. Za obradu i dokumentaciju svoje evolucione teorije Čarls Darvin je, kako se vidi, imao znatno povoljniji naučni teren. Uz sve to on je dugo oklevao sa izdavanjem svog glavnog dela „O poreklu vrsta posredstvom prirodne selekcije“ i objavio ga je tek 1859. kada ga je na to nagovorio Valas.

Darvinova teorija evolucije poziva se najpre na prirodni odabir ili selekciju koja uništava jedinke slabije prilagođene uslovima života, a podupire one bolje prilagođene. Individualne varijacije koje ulaze u proces selekcije mogu, po Darvinovom mišljenju, biti determinisane spoljašnjim (okolina) i unutrašnjim (kasnije nazvani genetičkim) faktorima.

Darvin je dokazao da evolucija ima adaptivan značaj i da je org. svrhovitost relativno izražena u prilagođenosti organizma na određeni istorijsko uslovljeni kompleks spoljašnjih uslova. Njegova teorija je u nauci poznata kao darvinizam. Često se i sama nauka o evoluciji poistovjećuje sa pojmom darvinizma.

Darvinovo naučavanje dalje su razradili, proširili i produbili Huli, Hekler, imirjazev i dr. Hekel se posebno istakao kao vatreni pristalica Darvinove teorije. On je naučno razradio problem jedinstva žive i nežive prirode, postanak života hemijskim putem iz nežive prirode, monofiletsko poreklo živih bića itd., i na kraju formulisao >biogenetski zakon (koji u savremenoj evoluciji ima samo istorijsko značenje). Filogenija je po Hekelu osnovna nauka o promenama oblika kroz koje prolaze organizmi tokom celog svog razvoja. Hekel je tako prvi postavio teoriju descendencije, koju je nazvao transformizmom, spojivši u njoj uz darvinizam i neke lamarkističke misli.

Vidi još[uredi]

Reference[uredi]

  1. ^ Edwards K, Brown D, Spink N, Skelly J, Neidle S (1992). „Molecular structure of the B-DNA dodecamer d(CGCAAATTTGCG)2. An examination of propeller twist and minor-groove water structure at 2.2 A resolution“. J. Mol. Biol. 226 (4): 1161-73. PMID 1518049. 
  2. ^ a b Futuyma, Douglas J. (2005). Evolution. Sunderland, Massachusetts: Sinauer Associates, Inc. ISBN 0-87893-187-2. 
  3. ^ Lande R, Arnold SJ (1983). „The measurement of selection on correlated characters“. Evolution 37: 1210-1226}. DOI:10.2307/2408842. 
  4. ^ Haldane, J.B.S. (1953). „The measurement of natural selection“. Proceedings of the 9th International Congress of Genetics 1: 480-487. 
  5. ^ Gould, Stephen J. (2002). The Structure of Evolutionary Theory. Belknap Press. ISBN 0-674-00613-5. 
    *Dawkins, Richard (1989). The Selfish Gene. Oxford University Press Press. ISBN 0-674-00613-5. 
  6. ^ a b Pearson H (2006). „Genetics: what is a gene?“. Nature 441 (7092): 398-401. PMID 16724031. 
  7. ^ Peaston AE, Whitelaw E (2006). „Epigenetics and phenotypic variation in mammals“. Mamm. Genome 17 (5): 365-74. PMID 16688527. 
  8. ^ Wu R, Lin M (2006). „Functional mapping - how to map and study the genetic architecture of dynamic complex traits“. Nat. Rev. Genet. 7 (3): 229-37. PMID 16485021. 
  9. ^ Stoltzfus A (2006). „Mutationism and the dual causation of evolutionary change“. Evol. Dev. 8 (3): 304-17. PMID 16686641. 
  10. ^ Harwood AJ (1998). „Factors affecting levels of genetic diversity in natural populations“. Philos. Trans. R. Soc. Lond., B, Biol. Sci. 353 (1366): 177-86. PMID 9533122. 
  11. ^ Draghi J, Turner P (2006). „DNA secretion and gene-level selection in bacteria“. Microbiology (Reading, Engl.) 152 (Pt 9): 2683-8. PMID 16946263. 
  12. ^ Mallet J (2007). „Hybrid speciation“. Nature 446 (7133): 279-83. PMID 17361174. ,
  13. ^ Butlin RK, Tregenza T (1998). „Levels of genetic polymorphism: marker loci versus quantitative traits“. Philos. Trans. R. Soc. Lond., B, Biol. Sci. 353 (1366): 187-98. PMID 9533123. 
  14. ^ Wetterbom A, Sevov M, Cavelier L, Bergström TF (2006). „Comparative genomic analysis of human and chimpanzee indicates a key role for indels in primate evolution“. J. Mol. Evol. 63 (5): 682-90. PMID 17075697. 
  15. ^ a b Bertram J (2000). „The molecular biology of cancer“. Mol. Aspects Med. 21 (6): 167-223. PMID 11173079. 
  16. ^ Aminetzach YT, Macpherson JM, Petrov DA (2005). „Pesticide resistance via transposition-mediated adaptive gene truncation in Drosophila“. Science 309 (5735): 764-7. DOI:10.1126/science.1112699. PMID 16051794. 
  17. ^ Burrus V, Waldor M (2004). „Shaping bacterial genomes with integrative and conjugative elements“. Res. Microbiol. 155 (5): 376-86. PMID 15207870. 
  18. ^ Sniegowski P, Gerrish P, Johnson T, Shaver A (2000). „The evolution of mutation rates: separating causes from consequences“. Bioessays 22 (12): 1057-66. PMID 11084621. 
  19. ^ Whitlock M (2003). „Fixation probability and time in subdivided populations“. Genetics 164 (2): 767-79. PMID 12807795. 

Literatura[uredi]

Spoljašnje veze[uredi]

Vikiostava
Vikimedijina ostava ima još multimedijalnih datoteka vezanih za: Evolucija (biologija)