Информации

1.6: Потекло, еволуција, спецификација, разновидност и единство на животот - биологија

1.6: Потекло, еволуција, спецификација, разновидност и единство на животот - биологија



We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Прашањето како започна животот ни е од почетоците или од запишаната историја. Сега е прифатено дека постоело време, колку и да е кратко или долго, кога Земјата била безживотна (пребиотичка) планета. Животот потеклото на земјата датираат од пред околу 3,7-4,1 милијарди години под услови кои го фаворизирале формирањето на првата клетка, првиот ентитет со сите својства на животот. Но, зарем истите тие услови не можеа да создадат повеќе клетки независно, секоја со сите својства на животот? Ако е така, од кој од нив потекнува животот, каков што го знаеме денес? Без разлика дали имало една или повеќе различни „први клетки“, еволуцијата (својство на животот) започнала само со тие клетки.

115 Својства на животот

Фактот дека нема докази за клетки од независно потекло може да одрази дека тие никогаш не постоеле. Алтернативно, клетката што ја нарекуваме наш предок била еволутивно успешна на сметка на други форми на живот, кои на тој начин изумреле. Во секој случај, како и да изгледал овој успешен предок, неговите потомци би еволуирале сосема поинаков изглед, хемија и физиологија. Овие потомски клетки би нашле различни генетски и биохемиски решенија за постигнување и одржување на животните својства. Еден од овие потомци ги еволуирал решенијата што ги гледаме во сила во сите клетки и организми живи денес, вклучително и заеднички (универзална) генетски код за складирање на информации за животот, како и заеднички механизам за преземање на кодирани информации. Френсис Крик ја нарече заедништвото „Централна догма“ на биологијата. Таа прадедовска клетка се нарекува наша Последен универзален заеднички предок, или ЛУКА.

116 Универзален генетски код 117 Потекло на животот 118 Потекло на животот наспроти еволуцијата

На друго место подетално разгледуваме како размислуваме за потеклото на животот. Засега, нашиот фокус е на еволуцијата, имотот на животот што е основа на специјацијата и различноста на животот.

Природна селекција беше теоријата на Чарлс Дарвин за тоа како еволуцијата довела до структурни разновидност на видови. Новите видови се појавуваат кога корисните особини се природно избрани од генетски различни индивидуи во популацијата, со истовремено убивање на помалку соодветни индивидуи од популации со текот на времето. Ако природната селекција делува на поединци, еволуцијата е резултат на упорноста и ширењето на избрани, наследни промени низ последователни генерации во популацијата. Еволуцијата се рефлектира како зголемување на различноста и сложеноста на сите нивоа на биолошка организација, од видови до индивидуални организми до молекули. За лесно читање за еволуцијата на очите (чие постоење според креационистите можело да се формира само со интелигентен дизајн на креатор), видете ја статијата во National Geographic од Е. Јонг (фев., 2016 година, со прекрасна фотографија од Д. Литшвагер).

Повтореното специјација се случува со континуирано дивергенција на формите на живот од клетка на предците преку природната селекција и еволуција. Нашите заеднички клеточни структури, нуклеинска киселина, протеини и метаболички хемикалии („единството“ на животот) го поддржуваат нашето заедничко потекло со целиот живот. Овие заеднички карактеристики датираат од нашата LUCA! Повеќето живи суштества дури делат некои рано однесувања. Земете го нашиот биолошки часовник, адаптација на 24-часовните дневни циклуси на светлина и темнина на нашата планета кои постојат уште од почетоците на животот; сите досега проучувани организми се чини дека имаат еден!. Откривањето на генетските и молекуларните основи на деноноќни ритми (тие дневни циклуси) на Џефри С. Хол, Мајкл Росбаш и Мајкл В. Јанг им ја донесоа Нобеловата награда за медицина или физиологија за 2017 година (кликнете Молекуларните студии за деноноќните ритми ја добија Нобеловата наградаза да дознаете повеќе)!

Молекуларните односи заеднички за сите живи суштества во голема мера го потврдуваат она што го научивме од видовите претставени во фосилните записи. Морфолошки, биохемиски и генетски особини кои се споделуваат меѓу видовите се дефинирани како хомологни, и може да се користи за реконструкција на еволутивните истории. Биолошката разновидност што научниците (особено, еколозите) се обидуваат да ја заштитат е резултат на милиони години на спецификација и исчезнување. На биолошката разновидност му е потребна заштита од несаканото забрзување на еволуцијата што произлегува од човековата активност, вклучително и бесрамно истребување (мислам патнички гулаб) и блиску истребувања (мисли американски бизон до крајот на 1800-тите). Размислете и за последиците од воведувањето на инвазивни водни и копнени видови и ефектите од климатските промени.

Да го погледнеме биохемиското и генетското единство меѓу живите суштества. Веќе разгледавме што се случува кога клетките стануваат поголеми во еволуцијата кога се обидовме да објасниме како поголемите клетки го делат својот труд меѓу помалите интрацелуларни структури и органели. Кога еукариотските клетки еволуирале во повеќеклеточни организми, станало неопходно различните клетки да комуницираат едни со други и да реагираат на знаците на околината.

Некои клетки еволуирале механизми за да „разговараат“ директно со соседните клетки, а други еволуирале за да пренесуваат електрични (невронски) сигнали до други клетки и ткива. Сепак, други клетки произведуваат хормони за да комуницираат со клетките за кои немале физичка приврзаност. Како што видовите се диверзифицираа за да живеат во многу различни живеалишта, тие исто така еволуираа многу различни нутритивни барања, заедно со пообемни и елаборирани биохемиски патишта за варење на нивните хранливи материи и зафаќање на нивната хемиска енергија. Сепак, и покрај милијарди години очигледна еволуција и неверојатна диверзификација, основната генетика и биохемија на живите суштества на оваа планета е неверојатно непроменета. На почетокот на 20 век, Алберт Клајвер прв препознал дека клетките и организмите се разликуваат во формата на изгледот и покрај суштинското биохемиско единство на сите организми (види Алберт Клајвер во Википедија). Ова единство среде различноста на животот е парадокс на животот што ќе го испитаме понатаму во овој курс.

А. Генетска варијација, основа на природна селекција

ДНК содржи генетски упатства за структурата и функцијата на клетките и организмите. Кога и каде се користат генетските инструкции на клетката или организмот (т.е. за создавање РНК и протеини) се регулирани. Генетските варијации произлегуваат од случајни мутации. Генетската разновидност што произлегува од мутациите е за возврат, основата на природната селекција за време на еволуцијата.

119 Случајна основа на еволуцијата

Б. Геномот: Целосните генетски инструкции на организмот

Видовме дека секоја клетка на организам носи ДНК вклучувајќи генски секвенци и други видови ДНК. Геномот на еден организам е целина од неговиот генетски материјал (ДНК, или за некои вируси, РНК). Геномот на заеднички експериментален вид на Ешерихија коли беше секвенциониран до 1997 година (Blattner FR et al. 1997 годинаНа комплетна геномска секвенца на ешерихија коли К-12. Наука 277:1452-1474). Секвенционирањето на човечкиот геном беше завршено до 2001 година, многу пред предвидениот распоред (Venter JC 2001На секвенца на човечкиот геном. Наука 291:1304-1351). Како што видовме во рекласификацијата на животот од пет кралства во три домени, споредувањето на низата на нуклеинските киселини може да ни каже многу за еволуцијата. Сега знаеме дека еволуцијата не зависи само од генските секвенци, туку и, во многу поголем обем, од структурата на геномите. Секвенционирањето на геномот потврди не само генетска варијација помеѓу видовите, туку и значителна варијација помеѓу индивидуи од ист вид. Генетската варијација во видот е всушност суровина на еволуцијата. Од геномските студии е јасно дека геномите се обликувани и моделирани (или ремоделирани) во еволуцијата. Ќе го разгледаме ремоделирањето на геномот подетално на друго место.

В. Геномските „фосили“ можат да ги потврдат еволутивните односи.

Веќе некое време беше познато дека секвенционирањето на гените и протеините може да открие еволутивни врски, па дури и семејни врски. Прочитајте за рана демонстрација на таквите врски засновани на споредби на аминокиселинската секвенца низ еволутивното време во Zuckerkandl E и Pauling L. (1965) Молекулите како документи на еволутивната теорија. Ј. Теор. Биол. 8:357-366. Сега е можно да се извлече ДНК од фосилни коски и заби, што овозможува споредување на постоечките и изумрените видови. ДНК е извлечена од фосилни остатоци од луѓе, други хоминиди и многу животни. Секвенционирањето на ДНК ја открива нашата врска едни со други, со нашите предци хоминиди и со животните, од бубачки до жаби, глувци, шимпанза до неандерталци до… тоа време е невозможно. Сега во паметен пресврт, користејќи го она што го знаеме од генските секвенци на живите видови денес, истражувачите неодамна "конструиран" генетска филогенија која сугерира секвенци на гени на некои од нашите одамна исчезнати прогенитори, вклучително и бактерии (кликнете овде за да дознаете повеќе: Дешифрирање на геномски фосили). Споредбата на овие „реконструиран“ секвенците на ДНК на предците сугерираат кога фотосинтетичките организми се диверзифицирале и кога нашата планета со кислород станала реалност.

120 Геномски фосили - молекуларна еволуција


Процесот на еволуција ја движи различноста на животот

Еволуцијата, промената на организмите за подобро да одговараат на нивната околина, е движечка сила во различноста на животот. Иако не е широко прифатена, поради религиозните верувања за потеклото на животот на Земјата, еволуцијата им е позната на многу научници како најважен начин за разбирање на биологијата. Според Теодосиј Добжански, „Ништо во биологијата нема смисла освен во светлината на еволуцијата“. Иако ова технички не може да биде точно, оваа широка изјава речиси ја поткопува важноста на еволутивните промени во секој организам на планетата. Чарлс Дарвин еднаш рекол дека „Не е најсилниот од видовите што преживува, ниту најинтелигентниот што преживува. Таа е најприлагодлива на промените“. Тој беше еден од првите што го помислија ова. Всушност, Аристотел, еден од најпочитуваните цивилизациски филозофи, генерално верувал во она што го предлага Стариот завет: живите организми за време на неговото време биле таму од создавањето на животот на Земјата. Дарвин ја предложил својата теорија за еволуција откако ја проучувал работата на палеонтолозите кои проучувале фосили. Откако ја проучувал ерозијата на карпите и организмите скриени во нив, Дарвин почнал да претпоставува дека бавните процеси слични на ерозијата можат да предизвикаат биолошки промени. Идејата дека еволуцијата целосно ја поттикнува различноста и единството на животот може да изгледа како голема таблета што треба да се проголта ако не го разбирате целосно концептот. Откако ги проучувал фосилите, Чарлс Дарвин започнал патување низ светот. Тој ги споредил фосилите на организмите на различни континенти кои имале сличен изглед и структура на коските и забележал слични растенија. Наскоро, тој почнал да забележува адаптации на животните и сфатил дека потеклото на животот можело да биде поврзано со овој процес. Дарвин на крајот заклучил дека потеклото со модификација со природна селекција го објаснува единството и разновидноста на животот, како и совпаѓањето помеѓу организмите и нивните средини. Еволуцијата е едно од најважните откритија во научниот свет и навистина не просветли како организмите се развиле за да станат она што се денес. Сепак, мислам дека она што Добжански навистина го мислеше со тоа што рече: „Ништо во биологијата нема смисла освен во светлината на еволуцијата“, беше дека без Дарвиновата теорија, никогаш немаше да направиме вистински биолошки напредок. Научниците ќе продолжија да размислуваат дека организмите за проучување на крајот ќе истечат. Нашиот напредок во лекувањето на болестите би бил сериозно оштетен бидејќи научниците никогаш не би разбрале како различни болести би можеле да се прилагодат за да станат посебни видови. Биологијата не е само проучување на животот, туку проучување на напредокот затоа што без проучување на животот, нашата цивилизација од самиот почеток би била осудена на пропаст.


Еволуција: ДНК и единството на животот

Еволуција: ДНК и единството на животот е осумнеделна, сеопфатна наставна единица која остро ја осветлува основната улога на генетиката во еволуцијата преку одржување на концептуална поврзаност со ДНК и наследноста. Преку хартиени и интерактивни мултимедијални лекции, единицата се усогласува со стандардите за наука на следната генерација (NGSS) со вклучување на студентите во испрашување, користење модели, идентификување обрасци, анализирање соодветни податоци на ниво на вештина од објавени научни студии и конструирање аргументи засновани на докази .

Лекциите на единицата се организирани во пет модули кои се структурирани околу едно водечко прашање. Модулите може да се користат поединечно или заедно во низа. Кога се користат во целост и во предложената низа, модулите воспоставуваат разбирање за ДНК како план за сите живи суштества и како таа лежи во основата на варијациите во особините врз кои дејствува природната селекција што доведува до разновидност на животот. Рамката за тврдења-докази-расудување со скелиња е интегрирана во единицата за постепено да се изгради вештина за конструирање аргументи од докази во текот на низата на модулите.


Погледнете го видеото: Fosili kažu: Evolucija nema dokaza! (Август 2022).