11_stiinte_evolutia

Disciplina – Stiinte

Clasa 11 TEMA - EVOLUŢIA ORGANISMELOR PE TERRA

I. NOŢIUNEA DE EVOLUŢIE

Evoluţia reprezintă un proces a dezvoltării continue în natură care prin schimbări cantitative

neînsemnate, asigură transformări calitative radicale.

Evoluţia biologică este dezvoltarea istorică ireversibilă a organismelor vii prin

acumularea variaţiilor ereditare folositoare datorită selecţiei naturale.

Termenul de evoluţie (lat.evoluţio-a (se) desfăşura) a fost propus de naturalistul elveţian Ch.

Bonnet în anul 1762. În urma procesului evolutiv are loc creşterea treptată a nivelului de organizare

a fiinţelor vii, sporirea adaptabilităţii organismelor la condiţiile de viaţă, care pot duce la formarea

de noi varietăţi sau unităţi sistematice (specii, genuri, clase, filumuri). În istoria dezvoltării

concepţiilor evoluţioniste se disting trei perioade esenţiale:

perioada predarwinistă

apariţia teoriei darwiniste şi

perioada postdarwinistă.

A.PERIOADA PREDARWINISTĂ

În perioada predarwinistă majoritatea biologilor împărtăşeau ideile creaţionismului. De

exemplu, C.Linne scria în lucrările sale: „Tot ce vedem, minerale, plante, animale, natura întreagă

este opera creatorului atotputernic. Specii sunt atâtea câte au fost create iniţial şi rămân

invariabile în timp”. C. Linne clasifică lumea vegetală în 24 de clase: 23 de clase includ plante cu

flori şi o clasă-plante fără flori. Lumea animală o grupează în 6 clase: mamifere, păsări, reptile şi

amfibieni, peşti, insecte şi viermi. Spre sfârşitul vieţii C.Linne admite posibilitatea apariţiei unor

specii din altele ca rezultat al încrucişării sau al acţiunii factorilor de mediu.

Concepţiile transformiste s-au cristalizat într-o teorie elaborată pentru prima dată de

naturalistul francez Jean-Baptiste Lamarck (1744-1828). Ideile ce ţin de mecanismul evoluţiei

organismelor sunt sintetizate de Lamarck în două legi.

Legea exersării sau neexersării organelor. Organele noi apar ca răspuns la acţiunea

factorilor de mediu, iar dimensiunile lor sunt proporţionale cu folosirea sau nefolosirea acestora.

Legea moştenirii caracterelor dobândite. Acele caractere necesare, organe, părţi ale

corpului dobândite de organism, se păstrează pe calea înmulţirii la noii indivizi (se moştenesc).

1



Lamarck ilustrează aceste legi cu mai multe exemple: atrofierea ochilor la cârtiţă, lipsa picioarelor

la şerpi, gâtul lung la girafă, limba lungă la ciocănitoare. El încearcă să explice că exersarea poate

determina şi apariţia treptată a unor organe cu totul noi. De exemplu, dezvoltarea coarnelor la

animalele cornute, în urma luptelor dintre indivizi. Ideile savantului conform cărora evoluţia are loc

datorită unei „tendinţe interne a perfecţionării‖ spre un anumit scop, proprie tuturor fiinţelor vii, că

apariţia adaptărilor este rezultatul influienţei directe a factorilor mediului, iar schimbările

organismului sunt, obligatoriu, doar folositoare şi se transmit prin ereditate, au fost respinse atât de

Darwin, cât şi de biologia modernă.

B.TEORIA DARWINISTĂ A EVOLUŢIEI

În prima jumătate a secolului al XIX-lea se acumulase un vast material ştiinţific teoretic şi

experimental, suficient pentru elaborarea teoriei evoluţioniste. Era nevoie de un savant, de un om

curajos cu o minte genială, capabil de a realiza acest lucru. Un asemenea savant a fost Charles

Darwin (1809-1882). Apariţia lucrărilor marelui naturalist englez Charles Darwin a constituit o

etapă revoluţionară în dezvoltarea concepţiilor evoluţioniste. El a reuşit să creeze şi să argumenteze

o teorie ştiinţifică numită darwinismul. În anul 1859 publică lucrarea fundamentală a vieţii sale

„Originea speciilor în care expune esenţa teoriei evoluţioniste. La temelia teoriei evoluţioniste,

Darwin a pus câţiva factori hotărâtori (forţe motrice ale evoluţiei): variabilitatea, ereditatea şi

suprapopulaţia, care duc la lupta pentru existenţă şi selecţia naturală.

Principiile de bază ale teoriei evoluţioniste sunt următoarele:

1. Organismele nu au fost create de o forţă supranaturală. Ele apar pe cale naturală, încet şi

permanent, se modifică structural şi funcţional, în corespundere cu condiţiile mediului de viaţă.

2. Fiecare specie este capabilă să se înmulţească nelimitat.

3. Resursele vitale limitate şi condiţiile de viaţă nefavorabile sunt cauzele incapacităţii indivizilor

unei specii de a supravieţui şi de a se înmulţi nelimitat. Un număr mare de indivizi pier în lupta

pentru existenţă şi nu lasă urmaşi.

4. Moartea sau supravieţuirea în lupta pentru existenţă poartă un caracter selectiv. Indivizii unei

specii se deosebesc între ei printr-un şir de particularităţi individuale, care apar datorită

variabilităţii. Supravieţuiesc şi lasă urmaşi acei indivizi care se adaptează mai bine la condiţiile

concrete ale mediului de viaţă. Acest proces a fost numit de Ch.Darwin selecţie naturală.

2



5. Sub acţiunea selecţiei naturale grupele de indivizi ale unei specii, din generaţie în generaţie,

acumulează diverse schimbări adaptive graţie eredităţii. Treptat indivizii cei mai bine adaptaţi la

noile condiţii ale mediului se transformă în specii noi.

C.PERIOADA POSTDARWINISTĂ. TEORIA SINTETICĂ A EVOLUŢIEI

Principalele postulate ale teoriei sintetice a evoluţiei:

1. Materialul primar pentru evoluţie îl reprezintă mutaţiile (de regulă cele genice).

Variabilitatea mutaţională poartă un caracter spontan şi nedirijat.

2. Forţa motrice de bază a evoluţiei este selecţia naturală care se realizează în baza luptei

pentru existenţă.

3. Cele mai mici unităţi ale evoluţiei sunt specia şi populaţia.

4. Evoluţia este un proces continuu şi îndelungat.

II. DOVEZILE EVOLUŢIEI LUMII VII

Datele cercetărilor ştiinţifice confirmă ipoteza că organismele terestre actuale au origine comună,

ele descind din una sau câteva forme ancestrale. Dovezile pe care se bazează ştiinţa contemporană

pentru a argumenta existenţa evoluţiei biologice sunt de două tipuri:

naturale, numite şi indirecte oferite de ştiinţele biochimia, citologia, anatomia comparată,

embriologia, paleontologia etc., si

dovezi experimentale, numite şi directe, care sunt puse la dispoziţie de genetică,

evoluţionism, selecţie etc.

A.DOVEZI ALE BIOCHIMIEI, BIOLOGIEI MOLECULARE ŞI CITOLOGIEI

Materia vie de pe Pământ are un fundament fizico-chimic comun. În compoziţia chimică a

organismelor predomină practic aceleaşi elemente chimice. Investigaţiile savanţilor au demonstrat

că aceleaşi elemente chimice sunt regăsite şi în structura scoarţei terestre, dar în raport diferit. Apa

şi sărurile minerale sunt indispensabile vieţii.

Toate organismele vii (cu excepţia virusurilor) au organizare celulară. Asemănările celulelor

tuturor organismelor ne vorbesc despre unitatea materiei vii. Existenţa unor deosebiri în compoziţia

chimică, structura şi funcţiile celulelor este rezultatul evoluţiei divergente a vieţuitoarelor.

B.DOVEZI ALE ANATOMIEI COMPARATE

3



Anatomia comparată ne oferă mai multe dovezi ale evoluţiei organismelor, dintre care

vom analiza următoarele: prezenţa organelor omoloage şi analoage, prezenţa organelor rudimentare

şi a atavismelor.

Organele omoloage au origine comună şi un plan unic de organizare, dar îndeplinesc

funcţii diferite şi au formă diferită. De exemplu, membrele la unele vertebrate: mâna omului,

piciorul calului, paleta delfinului, aripa liliacului. La plante organe omoloage sunt: tuberculii la

cartof şi cârceii la viţa – de – vie (lăstari modificaţi). Organele omoloage sunt rezultatul adaptării

organismului şi a evoluţiei divergente, desfăşurată în condiţii deosebite ale mediului de viaţă.

Organele analoage au origine diferită şi un plan diferit de organizare, dar îndeplinesc

funcţii asemănătoare şi au formă similară. De pildă, înotătoarele peştelui şi paleta delfinului, aripile

insectelor şi aripile liliacului. La plante, organe analoage sunt: tuberculii la cartof (tulpini

modificate) şi rădăcinile tuberizate la gherghină; ghimpii la păducel (lăstari modificaţi) şi ghimpii la

barbaris (frunze modificate);cârceii la mazăre (frunze modificate) şi cârceii la viţa – de – vie (lăstari

modificaţi). Organele analoage sunt rezultatul adaptării organismelor şi a evoluţiei convergente,

desfăşurată în condiţii asemănătoare ale mediului de viaţă.

Organele rudimentare sunt organe care îndeplineau funcţii importante la organismele

primitive, iar la cele evoluate şi-au pierdut semnificaţia biologică. Exemple de organe rudimentare:

a doua pereche de aripi la diptere, dinţii la furnicar, apendicele vermicular, membrana nictitantă a

ochiului şi muşchii urechii la om.

Atavismele reprezintă organe caracteristice strămoşilor speciei respective, dar care pe

parcursul evoluţiei au dispărut. Exemple de atavisme la om: prezenţa cozii externe şi a mai multor

mameloane, creşterea excesivă a părului pe corp. Prezenţa la unii indivizi a atavismelor indică

legăturile de rudenie dintre speciile ancestrale sau dispărute şi cele actuale. celulei şi procesele

vitale (biosinteza, respiraţia şi reproducerea celulară) constatăm că acestea sunt cu atât mai

asemănătoare, cu cât speciile studiate sunt mai înrudite.

C.DOVEZI ALE EMBRIOLOGIEI

Studiind etapele dezvoltării embrionare, savanţii au descoperit mai multe dovezi care

confirmă evoluţia organismelor vii. Bunăoară, s-a constatat că toate organismele pluricelulare îşi

încep dezvoltarea embrionară de la o celulă, numită zigot. În dezvoltarea animalelor, după etapa de

zigot urmează stadiile de blastulă, gastrulă, embrion didermic sau tridermic. Comparând embrionii

de la diferite clase de vertebrate, constatăm că în primele faze aceştea se aseamănă foarte mult între

4



ei. Regiunile corpului au practic aceeaşi formă, sunt prezente primordiile coardei, a fantelor

branhiale, membrelor etc. În această etapă este dificil de a determina căror clase aparţin respectivii

embrioni. În următoarele faze deosebirile dintre embrioni se accentuează şi apar caractere comune

ale clasei din care fac parte. Mai târziu se conturează caracterele distincte ale ordinului, familiei şi,

spre sfârşitul embriogenezei, fiecare embrion capătă însuşirile caracteristice speciei.

Studiind dezvoltarea embrionară a animalelor, savantul german E. Haeckel a elaborat

legea biogenetică, conform căreia dezvoltarea individuală a organismelor (ontogeneza) reproduce

etapele principale ale dezvoltării speciei (filogeneza). De exemplu, mormolocii amfibienilor au

coadă, ca şi strămoşii lor. Larvele de fluturi se aseamănă cu viermii, iar protalul ferigilor are însuşiri

comune cu algele verzi. Embrionul cimpazeului în primele faze prezintă fante branhiale, inimă cu

un atriu şi un ventricul. Ulterior, se închid fantele branhiale, iar inima prezintă două atrii şi un

ventricul. Spre sfârşitul dezvoltării embrionare, apar majoritatea însuşirilor caracteristice speciei

(inima cu 4 camere, membre pentadactile etc.). Evident, că în procesul de ontogeneză nu se repetă

toate etapele filogenezei, care au durat milioane de ani, iar asemănările sunt doar la nivelul

structurilor embrionare şi nu a organismelor adulte.

D. DOVEZI ALE PALEONTOLOGIEI

Paleontologia este ştiinţa care studiază resturi sau urme de organisme din epocile

geologice anterioare, conservate în roci. Comparând organismele actuale cu resturile fosile savanţii

găsesc asemănări care dovedesc legăturile de rudenie dintre acestea. În acest scop sunt studiate nu

numai resturi de plante şi animale, dar şi de bacterii, alge etc. Printre cele mai importante dovezi ale

evoluţiei sunt resturile fosile ale speciilor care fac legătura dintre diferite grupe sistematice. De

exemplu, stegocefalul este o formă de trecere de la peşti la amfibieni, arheopterixul-de la reptile la

păsări, teriodontul-de la reptile la mamifere. Din regnul vegetal prezintă interes Psilofitele, care sunt

forme de trecere de la alge la plante.

Paleontologia oferă posibilitatea de a face conexiuni a vieţuitoarelor dispărute cu

speciile actuale de animale şi plante. Acest lanţ de specii contemporane împreună cu strămoşii lor,

ordonate într-un şir descendent, a fost denumit de Emil Racoviţă spiţă (serie filogenetică). Studiind

şi restabilind mai multe şiruri de specii sau serii filogenetice, paleontologii, naturaliştii descoperă

însuşi mersul evoluţiei biologice. De exemplu, evoluţia calului a fost restabilită pe baza de deducţii

după cercetarea resturilor fosile şi compararea lor cu organismele actuale. Un rol important în

reconstituirea unor etape ale evoluţiei organismelor o au fosilele vii considerate nişte rămăşiţe ale 5



naturii vii din epocile trecute. Din fosilele vii fac parte speciile de animale: latimeria, hateria,

Roatzin, planta Ginkgo biloba.

III. MECANISMUL EVOLUŢIEI

A. SPECIA ŞI POPULAŢIA-UNITĂŢI DE BAZĂ ALE EVOLUŢIEI

După cum cunoaşteţi evoluţia biologică este un proces complex şi de lungă durată.

Pentru a înţelege mai bine etapele de formare a noilor grupe de organisme savanţii analizează

evoluţia biologică la două niveluri:

microevolutiv şi

macroevolutiv.

Microevoluţia include procesele de transformare adaptivă a organismelor la nivel de populaţie şi

specie. Etapa finală a microevoluţiei este formarea de noi specii (speciaţia).

Macroevoluţia este procesul evoluţiv de lungă durată care duce la formarea taxonilor superiori

speciei (genuri, familii, ordine etc.).

Specia este o totalitate de indivizi care au aceleaşi caractere ereditare (anatomice, fiziologice,

genetice), se încrucişează liber, dau urmaşi fecunzi şi ocupă un anumit areal.

Noţiunea de specie ca o categorie biologică a fost introdusă pentru prima dată de

J.Ray în anul 1686.

Specia este o etapă şi unitatea fundamentală a procesului evolutiv. Totodată ea

constituie unitatea fundamentală de clasificare în sistematica organismelor.

În denumirea speciei se foloseşte nomenclatura binară. Fiecare specie este denumită

prin două cuvinte în limba latină. Determinarea precisă a organismelor şi includerea lor la o specie

sau alta se face în baza mai multor criterii care în ansamblu caracterizează specia.

De exemplu, criteriul morfologic (asemănarea indivizilor după structura externă), criteriul anatomic

(similitudini după structura internă), criteriul fiziologic, citologic, biochimic, genetic, embriologic,

ecologic etc.

6



Populaţia este o grupă de indivizi ai unei specii ce se încrucişează liber între ei şi

trăiesc permanent pe un anumit teritoriu în cadrul arealului speciei, relativ izolaţi de indivizii altor

grupe similare.

Unitatea genotipică a populaţiei este determinată de încrucişarea liberă a indivizilor.

Acest fenomen asigură schimbul liber şi permanent de informaţie genetică în limitele populaţiei şi

păstrarea genofondului ei. Aşadar, cu toate că populaţiile naturale sunt relativ omogene fenotipic,

genotipic ele sunt eterogene, deoarece conţin gene alele datorită variabilităţii combinative şi

mutaţionale. În ansamblu, ele constituie rezerva variabilităţii ereditare a populaţiei.

În concluzie, populaţia este unitatea de bază a evoluţiei. Ea se formează în anumite condiţii

ecologice şi poate fi caracterizată prin mai multe trăsături distincte:

efectiv,

areal,

densitate,

structură de sex şi

de vârstă.

Genofondul populaţiei se caracterizează prin frecvenţa alelelor şi genotipurilor care

poate fi calculată după legea lui Hardy-Weinberg.

Legea lui Hardy - Weinberg Autorii legii sunt doi savanţi: matematicianul englez V.Hardy şi

medicul german W.Weinberg. În anul 1908, studiind repartizarea genotipurilor şi fenotipurilor în

populaţii, ei au constatat următoarea legitate: în anumite condiţii, frecvenţa alelelor în populaţii nu

se schimbă din generaţie în generaţie.Astăzi, această legitate este recunoscută ca legea Hardy-

Weinberg şi se referă doar la aşa numitele populaţii ideale, care au următoarele caracteristici:

1. Indivizii cu diferite genotipuri şi fenotipuri au vitalitate şi fecunditate egală precum şi şanse egale de a se încrucişa între ei. 2. Toate tipurile de gameţi au probabilitate egală de combinare reciprocă. 3. Efectivul speciei este suficient de mare. 4. Lipseşte procesul mutaţional şi al acţiunii selecţiei în cadrul populaţiei.

IV. FACTORII EVOLUŢIEI

Cunoaşteţi că procesul evolutiv se desfăşoară sub acţiunea unor factori, numiţi şi forţe

motrice ale evoluţiei.

7



Principalii factori ai evoluţiei sunt:

ereditatea,

variabilitatea,

lupta pentru existenţă şi

selecţia naturală.

Ereditatea este însuşirea organismelor vii de a păstra şi de a transmite caracterele

de-a lungul generaţiilor de la părinţi la descendenţi. Informaţia necesară pentru realizarea

caracterelor unui individ constituie informaţia ereditară (genetică) a individului dat. Această

informaţie se păstrează în cromozomi sub formă de secvenţe liniare de nucleotide ale moleculei

de ADN, numite gene. Un cromozom poate să conţină câteva zeci sau chiar sute de gene. Rolul

eredităţii în procesul evolutiv este foarte mare. Datorită eredităţii este asigurată unitatea lumii

vii de-a lungul erelor geologice.

Variabilitatea este proprietatea organismelor vii de a dobândi caractere noi sub

acţiunea factorilor mediului. Această însuşire ajută la adaptarea organismelor şi reprezintă

principala forţă motrice a evoluţiei. Datorită variabilităţii există deosebiri fenotipice şi genotipice

ale indivizilor aceleiaşi specii sau dintre specii diferite.

În funcţie de factorii declanşatori, deosebim două forme de variabilităţi:

neereditară (modificativă) şi

ereditară.

Variabilitatea neereditară include variaţii individuale ce apar sub influenţa condiţiilor de mediu

(temperatură, lumină, hrană etc.), fără a schimba materialul ereditar. Acest tip de variabilitate nu

are o semnificaţie evolutivă, dar asigură adaptarea organismului la condiţiile concrete de viaţă.

Variabilitatea ereditară reprezintă totalitatea de variaţii individuale care apar la indiviziii

populaţiei ca rezultat al afectării structurii genotipului. Aceste variaţii sunt transmise prin

ereditate şi au o importanţă deosebită în procesul evolutiv. Ele asigură populaţia cu material de

bază (heterogenitate genetică). Variabilitatea ereditară poate fi combinativă şi mutaţională.

Fluxul de gene. Cunoaşteţi că populaţiile sunt sisteme biologice deschise. În urma procesuluii

continuu de încrucişare dintre organismele diferitor populaţii are loc un flux de gene care menţine

8



asemănarea genotipurilor populaţiilor vecine. Datorită variabilităţii ereditare şi a fluxului de gene,

genotipurile urmaşilor se deosebesc de genotipurile părinţilor.

Lupta pentru existenţă constitue totalitatea relaţiilor ce se stabilesc între

organismele unei populaţii şi factorii mediului de viaţă. Se disting trei forme ale luptei pentru

existenţă: intraspecifică, interspecifică şi lupta cu factorii abiotici.

Lupta intraspecifică are loc între organismele aceleiaşi specii. Ea este cea mai aprigă

deoarece organismele concurează pentru hrană, teritoriu etc. De exemplu, plantele concurează

pentru lumină, apă. Lupta intraspecifică duce la apariţia de noi varieţăţi şi, ca rezultat, la izolarea

organismelor în grupuri şi eventual la formarea de noi specii.

Lupta interspecifică se desfăşoară între populaţiile diferitelor specii. Există câteva

tipuri de relaţii dintre specii: de competiţie, de antagonism, de simbioză. Ea poate duce la adaptarea

speciilor la condiţii diferite de viaţă în limitele aceluiaşi areal sau la eliminarea unei specii de către

o altă specie concurentă.

Lupta cu factorii abiotici ai mediului (temperatura, umiditatea, lumina etc.) se poate

încheia cu adaptarea organismelor la condiţiile noi de viaţă sau la reducerea numărului de indivizi şi

dispariţia unor populaţii. În concluzie, lupta pentru existenţă constituie cauza principală a selecţiei

naturale. Ea determină direcţia selecţiei naturale şi apariţia de noi varietăţi de organisme.

Selecţia naturală reprezintă un proces continuu la nivelul populaţiei în care se aleg

organismele mai bine adaptate la condiţiile concrete de viaţă. Cunoaşteţi că fenotipul este rezultatul

interacţiunii dintre genotip şi factorii de mediu. Selecţia naturală acţionează direct asupra

fenotipului. Ca rezultat sunt selectate acele genotipuri care asigură dezvoltare unor fenotipuri ce

corespund cel mai bine condiţiilor de existenţă ale populaţiei. Există mai multe forme ale selecţiei

naturale: motrice, stabilizatoare şi disruptivă.

Selecţia motrice are loc în cazul schimbării condiţiilor mediului de viaţă. Ca rezultat

este favorizat unul din fenotipurile extreme şi sunt eliminate organismele care nu sunt adaptate

noilor condiţii ale mediului. Sub acţiunea selecţiei motrice se modifică structura genetică a

populaţiei. Exemplu clasic al selecţiei motrice este melanismul industrial. În condiţiile poluării cu

fum şi praf a trunchiurilor de mesteceni din oraşul englez Manchester, populaţia iniţială a fluturilor

din specia cotarul mesteacănului de culoare albă, a fost substituită cu o populaţie din fluturi de

culoare întunecată.

9



Selecţia stabilizatoare decurge în condiţii relativ stabile ale mediului. Rezultatul

acestei selecţii este eliminarea din populaţii a formelor extreme. Ea asigură stabilitatea caracterelor

deja formate şi, ca rezultat, sporeşte asemănarea indivizilor între ei. De exemplu, după o furtună în

oraşul american Manheten au fost găsite mai multe vrăbii îngheţate. S-a constatat că acestea aveau

aripi sau prea lungi, sau prea scurte. Cele cu lungimea medie a aripilor au supravieţuit. În

populaţiile umane, grupul de nou-născuţi care supravieţuiesc au o greutate de 3,6 kg.

Suprapopulatia. Darwin a observat în natură tendinţa organismelor de a se înmulţi

nelimitat. Citind lucrarea lui T. Malthus, cu privire la suprapopulaţie şi la caracterul inevitabil al

lipsei mijloacelor de trai pentru cei mulţi, Darwin a căutat să o aplice la fenomenele biologice. El

arată că nu există nicio excepţie de la regulă şi că fiecare organism se înmulţeşte, în mod natural,

într-o progresie atât de rapidă, încât, dacă nu ar fi distrugerea, descendenţii unei singure perechi

ar acoperi tot Pământul. Există o serie de factori care limitează înmulţirea: insuficienţa hranei,

diferiţi duşmani, condiţiile neprielnice de climă etc. Datorită acestui fapt nu se produce o

suprapopulare exagerată.

10



FISA DE ACTIVITATE

Cum definiti notiunea de evolutie?

În istoria dezvoltării concepţiilor evoluţioniste se disting trei perioade. Care sunt acestea?

La temelia teoriei evoluţioniste, Darwin a pus câţiva factori hotărâtori. Identificati

acesti factori.

Enumerati cateva dovezi ale evoluţiei lumii vii 11



Enumerati principalii factori ai evolutiei

Ce este ereditatea? Dar variabilitatea?

Care sunt formele selecţiei naturale?

12

11_stiinte_evolutia

Documents