BIOLOGISK UTVECKLING: TEORIER, PROCESS, BEVIS OCH EXEMPEL - BIOLOGI - 2024

Den biologiska utvecklingen är förändringar i egenskaper hos grupper av organismer under generationer. Grupper av organismer av samma art är kända som "biologiska populationer."

I huvudsak säger den moderna neo-darwiniska teorin om evolution att evolutionen består av en gradvis förändring av livsformer. Det började - antagligen - med en molekyl med förmågan att replikera sig för cirka 3,5 miljarder år sedan.

Källa: chensiyuan

Med tiden inträffade en gren av linjer och nya och olika arter dök upp. Mekanismerna för denna evolutionära förändring är naturligt urval och gendrift.

Evolutionär biologi försöker förstå ursprunget till biologisk mångfald och hur den upprätthålls. Eftersom det är en central vetenskap inom biologi, betraktas den i allmänhet som en enhetlig tanke, som integrerar de biologiska vetenskapsdisciplinerna.

Denna förenande egenskap av evolutionsbiologin markerades i den berömda frasen Theodosius Dobzhansky: "ingenting är vettigt i biologin, utom i ljuset av evolutionen."

I dag har evolutionär biologi haft alla framsteg inom vetenskapen, vilket möjliggör rekonstruktion av fylogenier med många molekylära karaktärer och kraftfull statistisk analys.

Vad är den evolutionära processen?

Evolution är en term som härstammar från latinska rötter evolvere, vilket innebär att man utvecklar eller avslöjar en dold potential. Idag framkallar ordet evolution helt enkelt en förändring. Det är förmodligen en del av vårt dagliga lexikon att hänvisa till förändringar i ett objekt eller en person.

Emellertid avser biologisk evolution förändringar i grupper av organismer genom generationernas gång. Denna allmänna definition av evolution används av Futuyma (2005). Det är viktigt att notera att organismer som individer inte utvecklas, medan grupper av organismer gör det.

I biologin kallas uppsättningen individer av samma art som samexisterar i tid och rymd populationer. För att en population ska kunna förändras som evolutionär måste den överföras från en generation till en annan via genetiskt material.

Vetenskapliga teorier om evolution

Sedan urminnes tider har människan känt en inneboende nyfikenhet kring livets ursprung och existensen av den enorma mångfalden som organiska varelser presenterar.

Eftersom den brittiska naturforskaren Charles Darwin (1809-1882) hade en betydande inverkan på utvecklingen av denna vetenskap, kommer vi att undersöka de teorier som föreslagits före och efter hans bidrag.

Innan Darwin: kreasionism och artens oföränderlighet

Innan Darwin kännetecknades naturforskare och andra forskare av ett kreasionistiskt tänkande beträffande artens ursprung.

Essentialistiska visioner hanterades, där varje art hade en oföränderlig essens och variationen som vi observerade i gruppen berodde bara på bristande att vara. Denna uppfattning hanterades under tiden för Platon och Aristoteles.

Tiden senare började kristna tolka Bibelns avsnitt bokstavligen, för att förstå att organiska varelser skapades i en enda händelse av en övernaturlig enhet. Denna befruktning tillät inte förändringar i arten över tid, eftersom de hade skapats under gudomlig perfektion.

Under 1700-talet var naturens mål att katalogisera den gudomliga planen som Gud skapade. Linné lägger till exempel grunden för den nuvarande taxonomin genom att följa denna tankegång.

Senare utmanades denna åsikt av olika tänkare. Den mest relevanta före-darwinistiska teorin på tiden formulerades av Jean Baptiste Lamarck. För honom hade varje art sitt ursprung individuellt genom spontan generation och kunde "utvecklas" eller förbättras med tiden.

En av de mest relevanta principerna som fastställts av Lamarck var arvet efter förvärvade karaktärer. Denna naturforskare trodde att de olika egenskaper som vi förvärvar under våra liv kan överföras till våra avkommor.

Till exempel, under Lamarkian, en kroppsbyggare som arbetar hårt alla sina muskelgrupper, fick barn med utvecklade muskler. Samma princip skulle gälla vid användning av organ.

Darwin och Wallace bidrag till evolutionär biologi: naturligt urval

Charles Darwins namn visas i de flesta biologitekster, oavsett hans specialitet. Darwin revolutionerade biologi och vetenskap i allmänhet i otrolig omfattning - till exempel jämförbar med Newtons bidrag.

I sin ungdom höll Darwin en tanke trogen mot den bibliska läran. Men tillsammans med en religiös tanke uttryckte Darwin ett intresse för naturvetenskapen, och därför omringade han sig med de mest lysande vetenskapliga sinnen i ögonblicket.

Resan på Beagle

Darwins liv tog sin tur när han i en tidig ålder började en resa ombord på HMS Beagle, ett brittiskt skepp som skulle utforska olika regioner i Sydamerika. Efter en resa som varade i ett par år observerade och samlade Darwin en enorm mångfald av sydamerikansk fauna och flora.

Tack vare sin optimala ekonomiska situation kunde Darwin ägna sitt liv uteslutande till sitt arbete inom biologiska vetenskaper. Efter omfattande meditationer - och även föreläsningar om ekonomi - genererade Darwin sin teori om naturligt urval.

Naturligt urval är en enkel och kraftfull idé, eftersom den är en viktig evolutionär mekanism - även om den inte är den enda, som vi kommer att se senare.

Denna idé dras inte enbart av Darwin. En ung naturforskare vid namn Alfred Wallace kom självständigt med mycket liknande idéer. Wallace kommunicerade med Darwin och de två presenterade tillsammans teorin om evolution genom naturligt urval.

Arternas ursprung

Senare presenterar Darwin sitt mästerverk: "The Origin of Species", som utvecklar hans teori i detalj och med robusta bevis. Den här boken har sex utgåvor som Darwin arbetade med hela sitt liv.

Teorin om naturligt urval anser att om det finns någon användbar och ärftlig variation i en population av individer kommer det att finnas en differentiell reproduktion mellan innehavarna av karakteristiken. Dessa tenderar att generera fler avkommor, vilket ökar frekvensen för drag i befolkningen.

Dessutom föreslog Darwin också gemensamma förfäder: alla arter har avvikit under evolutionär tid från en gemensam förfader. Således kan alla organiska varelser representeras i livets stora träd.

Efter Darwin: Neo-Darwinism och syntes

Omedelbart efter publiceringen av "The Origin" bröt en stor kontrovers bland tidens viktigaste forskare. Men när åren gick godtogs teorin gradvis.

Det fanns biologer som aldrig accepterade darwiniska idéer, så de genererade sina egna evolutionsteorier, idag nästan helt diskrediterade. Exempel på detta är bland annat neo-Lamarkism, ortogenes och mutationism.

Mellan 30- och 40-talet kastades alla anti-darwiniska teorier med tillkomsten av evolutionär syntes. Detta bestod av föreningen av darwiniska idéer med bidrag från en serie genetiker och paleontologer som Fisher, Haldane, Mayr och Wright, bland andra.

Syntesen lyckades förena evolutionära teorier med korrekta genetiska principer, eftersom en av svårigheterna som Darwin var tvungen att uppleva under sitt arbete var okunnighet om gener som partiklar av ärftlighet.

Evidens för evolution: bara en teori?

Idag är biologisk evolution ett faktum som stöds av robust och rikligt bevis. Även om biologer inte tvivlar på processens sannhet, hör vi i vardagen att evolution är "bara en teori" - med pejorativa konnotationer.

Denna missförstånd härrör från det faktum att termen "teori" har olika betydelser i vetenskapen och i vardagen. För de flesta är en teori en osäker förutsägelse av ett faktum, kännetecknat av en svag grund. För en forskare är en teori en helhet av sammanhängande och korrekt strukturerade idéer.

Efter denna idéordning kan vi dra slutsatsen att evolution är ett faktum, och det finns mekanismer för att förklara det, såsom teorin om naturligt urval. De mest framstående bevisen på den evolutionära processen är följande.

Homologi

Två processer eller strukturer är homologa om nämnda drag ärvdes direkt från en gemensam förfader. I evolutionär biologi är homologi en grundläggande punkt, eftersom de är de enda kännetecknen som gör att vi kan rekonstruera förfäder-efterkommande relationer mellan grupper.

Morfologiska homologier

Ett mycket känt exempel på homologi är benbenen på tetrapods. Låt oss ta tre djur som skiljer sig åt i sitt sätt att förflytta sig för att förstå varför homologi är ett robust bevis på den evolutionära processen: människor, valar och fladdermöss.

Dessa tre grupper delar en grundläggande strukturplan i sina framsteg, eftersom de ärvde den från en gemensam förfader. Det vill säga, en förfäder-tetrapod hade en humerus, följt av en radie och en ulna, och slutligen en serie falanxer.

Det finns inget funktionellt skäl till att tre djur med så olika livsstilar ska dela samma benplan i sina ben.

Om livet utformades, finns det ingen anledning att bygga en vattenlevande, en flygande och en markorganism med samma plan. Ingen ingenjör - oavsett hur oerfaren - skulle skapa en flygande och en simningsorganism på samma sätt.

Det mest logiska sättet att förklara detta är med vanliga förfäder. Alla tre ärvde denna strukturplan från en förfader och genomgick de anpassningsförändringar vi ser idag: vingar, fenor och armar.

Molekylära homologier

Homologier är inte begränsade till anatomiska egenskaper hos en levande varelse. De kan också bevisas på molekylnivå. Den genetiska informationen om levande varelser lagras i DNA och översätts i form av tripletter: tre nukleotider motsvarar en aminosyra.

En universell molekylhomologi är läsningen av denna genetiska kod, eftersom praktiskt taget alla organiska varelser delar detta språk - även om det finns mycket specifika undantag.

Den fossila posten

När Darwin föreslår sin teori om naturligt urval, hävdar han att alla gradvisa övergångsformer inte finns i fossilregistret eftersom det är ofullständigt. Däremot ser motståndare från darwiniska idéer diskontinuiteten i skivan som bevis mot teorin.

Vi måste komma ihåg att fossiliseringsprocessen för ett organiskt varelse är en osannolik händelse, i kombination med sannolikheten för att ett prov finns i gott skick. Av dessa skäl representeras mindre än 1% av alla former som någonsin levt i fossilregistret.

Trots detta har mycket välbevarade fossiler hittats som fungerar som ett "fönster till det förflutna". En av de mest kända är Archeopteryx. I denna fossil skiljer sig de mellanliggande egenskaperna mellan en reptil och en fågel. På samma sätt har vi flera hominidfossiler som har gjort det möjligt för oss att rekonstruera människors utveckling.

Några alternativa teorier har föreslagits för att förklara diskontinuiteten i registret, såsom teorin om punktuell jämvikt.

Biogeography

Även om evolutionen stöds av bevis från många kunskapsgrenar, var det biogeografi som övertygade Darwin om sanningsenheten i utvecklingsprocessen.

Distributionen av levande organismer på planeten jorden är inte homogen, och många aspekter av detta mönster kan förklaras av evolutionsteorin - och inte med den speciella skapelseshypotesen.

När vi undersöker faunaen på oceaniska öar (isolerade element som aldrig har haft kontakt med fastlandet) finner vi att artens sammansättning är mycket speciell. Till exempel kan detta ses på öar belägna i Nordatlanten, kallade Bermudaöarna.

Ryggradsdjur (icke-marina) som är infödda i området är mycket få, främst fåglar, flyttfladderfladder och ödlor, bland andra. Vissa av dessa arter visar en betydande relation med fauna i Nordamerika. Andra, för sin del, är endemiska för ön och finns inte i någon annan region.

Detta fördelningsmönster är förenligt med evolutionära processer, eftersom området specifikt koloniseras med djur som kan flyga och sprida stora avstånd.

Evolution i handling: exempel på evolution

En annan missförståelse inom evolutionär biologi är att den är relaterad till en extremt långsam process.

Även om det är sant att för att få komplexa anpassningar som kraftfulla käkar eller ögon med utmärkt syn, måste vi vänta ett par miljoner år, men det finns vissa evolutionära processer som vi kan observera med våra egna ögon på relativt kort tid.

Därefter kommer vi att analysera fallet med Biston betularia-mal som ett exempel på evolution i handling. Senare kommer vi att prata om resistens mot antibiotika och bekämpningsmedel, ett annat exempel på evolution som vi kan observera på kort tid.

Industriell melanism och

Ett av de mest framstående exemplen inom evolutionär biologi är industriell melanism. Detta fenomen dokumenterades under den industriella revolutionen och lyckades upprätta en relation mellan variationen i färgen på Biston betularia-mal och föroreningen av dess livsmiljö.

Mallen har två morfologier: en ljus och en mörk. Före föroreningar var den dominerande varianten den lilla molen, antagligen för att den låg på björkträets lilla bark och kunde bli obemärkt av potentiella rovdjur - fåglar.

Med tillkomsten av den industriella revolutionen ökade föroreningarna till betydande nivåer. Träbarken började få en alltmer mörk färg och detta genererade en förändring i frekvenserna för de ljusa och mörka varianterna av malarna.

Den mörka malten var den dominerande varianten under en tid, eftersom den bättre kunde gömma sig i den svarta barken.

Därefter implementerades miljörensningsprogram som hjälpte till att minska miljöföroreningar. Tack vare effektiviteten i dessa program började träden återfå sin ursprungliga karakteristiska färg.

Som vi kan gissa förändrades malernas frekvens igen, den tydliga varianten var den dominerande. Således dokumenterades den evolutionära processen under en tidsperiod på 50 år.

Evolutionsmekanismer

Biologisk evolution är en process som involverar två steg: genereringen av variationen och sedan den differentiella reproduktionen av variationerna, antingen genom naturligt urval eller genom genetisk drift. Av denna anledning bör termerna naturligt urval och evolution inte användas omväxlande - eftersom de inte är det.

Utifrån populationsgenetikens perspektiv är evolutionen förändringen i alleliska frekvenser över tid inom en population. Således är krafterna som ändrar allelfrekvenser val, drift, mutation och migration.

Naturligt urval

Som vi nämnde tidigare var Darwins största bidrag till biologi att föreslå teorin om naturligt urval. Detta har starkt missuppfattats och felaktigt föreslagits av media och associerat det med felaktiga fraser som: "survival of the fittest."

Villkor för att naturligt urval ska inträffa

Naturligt urval är en enkel idé med fantastiska resultat. Om ett system uppfyller följande egenskaper kommer det att utvecklas - oundvikligen - genom naturligt val:

Evolutionära biologiska tillämpningar

Evolutionär biologi har ett antal tillämpningar, både för medicin, jordbruk, bevarandebiologi och för andra discipliner.

Medicin

Evolutionsteorin är en viktig vetenskap inom medicinområdet. Till exempel tillåter det oss att förutsäga resultatet av den kritiska användningen av antibiotika för behandling av infektionssjukdomar.

När vi applicerar ett antibiotikum i onödan eller inte slutför medicinsk behandling, kommer vi att eliminera icke-resistenta varianter, men resistenta individer kommer att öka sin frekvens i bakteriepopulationen.

För närvarande är frågan om bakteriell resistens mot de flesta antibiotika ett ämne av globalt intresse och oro. Att öka medvetenheten om användning av antibiotika är ett sätt att minska denna komplikation.

Till exempel är bakterierna Staphylococcus aureus vanliga i operationssalen och orsakar infektioner hos patienter under operationer.

Idag är bakterierna helt resistenta mot ett antal antibiotika, såsom penicillin, ampicillin och relaterade läkemedel. Även om nya antibiotika har genererats för att motverka det, är läkemedlen mindre och mindre effektiva.

Motståndskrisen är ett av de mest dramatiska exemplen på evolution, som vi kan observera med våra egna ögon, så den fungerar också som bevis på den evolutionära processen.

Jordbruk och boskap

Samma evolutionära princip kan extrapoleras till användning av bekämpningsmedel för eliminering av skadedjur, i grödor med stor ekonomisk betydelse. Om samma typ av bekämpningsmedel används under lång tid, kommer vi att gynna ökningen av resistenta varianter.

På samma sätt försöker jordbrukarna att få de "bästa" djuren som maximerar produktionen (av mjölk, kött, etc.). Dessa lantbrukare väljer de individer de finner mest användbara i praktiska termer. Allteftersom generationerna går, liknar individer allt mer vad man önskar.

Denna process med mänsklig konstgjord selektion liknar naturligt urval, vad gäller differentiell reproduktionsframgång. Med den märkbara skillnaden att det i naturen inte finns någon urvalsenhet.

Bevarande biologi

När det gäller bevarandefrågor, förståelse av fenomen som "flaskhalsar" och minskningen av konditionen orsakad av inavel gör det möjligt att undvika dem och generera bevarandeplaner som ökar konditionen och håller befolkningen "frisk".

referenser

1. Audesirk, T., Audesirk, G., & Byers, BE (2004). Biologi: vetenskap och natur. Pearson Education.
2. Darwin, C. (1859). Om arternas ursprung genom naturligt urval. Murray.
3. Freeman, S., & Herron, JC (2002). Evolutionsanalys. Prentice Hall.
4. Futuyma, DJ (2005). Evolution. Sinauer.
5. Hall, BK (red.). (2012). Homologi: Den hierarkiska grunden för jämförande biologi. Academic Press.
6. Hickman, CP, Roberts, LS, Larson, A., Ober, WC, & Garrison, C. (2001). Integrerade principer för zoologi. McGraw-Hill.
7. Kardong, KV (2006). Ryggradsdjur: jämförande anatomi, funktion, evolution. McGraw-Hill.
8. Kliman, RM (2016). Encyclopedia of Evolutionary Biology. Academic Press.
9. Losos, JB (2013). Princeton-guiden till evolution. Princeton University Press.
10. Reece, JB, Urry, LA, Cain, ML, Wasserman, SA, Minorsky, PV, & Jackson, RB (2014). Campbellbiologi. Pearson.
11. Rice, SA (2009). Evolutionens encyklopedi. Infobase-publicering.
12. Russell, P., Hertz, P., & McMillan, B. (2013). Biologi: The Dynamic Science. Nelson Education.
13. Soler, M. (2002). Evolution: basen för biologi. South Project.
14. Starr, C., Evers, C., & Starr, L. (2010). Biologi: begrepp och tillämpningar utan fysiologi. Cengage Learning.
15. Wake, DB, Wake, MH, & Specht, CD (2011). Homoplasy: från att upptäcka ett mönster till att bestämma process och mekanism för evolution. Science, 331 (6020), 1032-1035.