evoluciona biologija · genetika razvi ća kod različitih
Post on 14-Mar-2019
235 Views
Preview:
TRANSCRIPT
1
EVOLUCIONA BIOLOGIJA
2
ŠTA JE EVOLUCIJAŽIVOG SVETA?
Evolucija je proces promena u populacijama koje prevazilaze životni vek jedinke
Te promene su promene u genetičkom materijalu koje se nasleđuju kroz
generacije
3
Živa bića se kroz generacije menjaju, a te promene zahvataju
različite aspekte: izgled, fiziologiju, ponašanje...U osnovi promena živog sveta nalaze se
genetičke promene u populacijama, koje su u složenim
odnosima sa sredinom
4
• Može li se evolucija posmatrati?• Da li je neko video nastanak nove vrste?• Bakterije – kratko žive, brojnost populacija
velika – otpornost na antibiotike• Porast učestalosti tuberkuloze• Važno – dužina terapije – selekcija za
povećanu otpornost na antibiotik• Insekti – insekticidi (DDT)• Korovske biljke - herbicidi
5
U biologiji se pojam evolucija koristi i u značenju evolucione istorije (filogenije) neke grupe –evolucija konja, evolucija primata
Zašto postoji tolika raznovrsnost živog sveta?
Sličnost – zajednički genetički kod, isti osnovni biohemijski procesi, molekularni tragovi zajedničkog porekla...
6
Zašto i kako je nastao “...od tako jednostavnog početka beskrajan broj najlepših i najčudesnijih
formi...” (Darvin)?
7
PODACI O EVOLUCIJI
REALNOST EVOLUCIJE POTVRĐUJE VELIKI BROJ
PODATAKA IZ PALEONTOLOGIJE, UPOREDNE ANATOMIJE,
BIOLOGIJE RAZVIĆA, BIOGEOGRAFIJE, MOLEKULARNE
BIOLOGIJE
8
FOSILI – okamenjeni ostaci bića iz prošlosti, pružaju neposredne
podatke o evoluciji
Omogućavaju da rekonstruišemo izgled organizama i pružaju podatke o brzini
evolucije, uzrocima izumiranja, prelaznim formama između velikih grupa (npr.
gmizavci i ptice)
9
UPOREDNOUPOREDNO--ANATOMSKE ANALIZEANATOMSKE ANALIZE
Prilagođavanje različitim zahtevima sredine i različitim funkcijama
HOMOLOGIJA – npr. kod sisara: ruka, peraje kita, krilo slepog miša (nastali od iste strukture zajedničkog pretka koja je kod potomačkih grupa modifikovana); listovi biljke – bodlje kaktusa
10
Krilo slepog miša, peraje kita i ljudska ruka različito izgledaju, ali su istog porekla
11
• ANALOGIJA – sličan izgled i funkcija, a različito poreklo – krilo insekta, krilo ptice; bodlje kaktusa (list), trnovi (stablo)
Krilo insekta i krilo ptice imaju istu ulogu (letenje), ali su različitog porekla
12
13
KONVERGENTNA EVOLUCIJAKONVERGENTNA EVOLUCIJA
Manje srodni organizmimogu se na sličan način
prilagoditi uslovima sredine
Kaktusi i mlečike – prilagođavanjena sušne uslove
Miš, krtica– pravi i torbarski
sisari
14
15
BIOGEOGRAFIJABIOGEOGRAFIJANauka koja se bavi geografskim rasprostranjenjemživih bića
Vrste koje naseljavaju udaljene oblasti odvojene supreprekama koje ih sprečavaju da dođu u dodir paevoluiraju nezavisno (uočio još Darvin)
Organizmi (živi i fosilni) u J. Americi razlikuju seod onih u Evropi
Ostrvske vrste najsličnije su vrstama sa bliskogkontinenta
Australija – izolovana milionima godina, sačuvalabrojne vrste torbara
16
BIOLOGIJA RAZVIBIOLOGIJA RAZVIĆĆAA
Daje mnogo podataka o evoluciji, naročito na molekularnom nivou
Sličnosti u razviću ukazuju na zajedničko poreklo
Genetika razvića
Kod različitih grupa razviće kontrolišu iste grupe gena što pokazuje da imaju zajedničku evolucionu istoriju
Velike evolucione promene često su rezultat mutacija u genima koji kontrolišu razviće (primer odsustva nogu kod zmija)
17
Sličnost embrionalnog razvića različitih grupa kičmenjaka (prikazani su embrioni vodozemca, ptice i dva sisara)
18
MOLEKULARNI NIVOMOLEKULARNI NIVO
Isti genetički kod živih bića ukazuje na isto poreklo
Poređenje sastava molekula koji ima istu (ili vrlo sličnu) funkciju može poslužiti za određivanje filogenetskih odnosa među njima
CITOHROM C, protein neophodan za aerobno disanje, sreće se i kod bakterija, mušica, ljudi – razlike u njegovom sastavu potiču od mutacija koje su se vremenom nakupile tokom duge evolucije posle odvajanja od vrlo davnog zajedničkog pretka
Sličnosti i razlike u redosledu nukleotida u DNK ili RNK ili amino-kiselina u proteinima pokazuju koliko su vrste srodne i koliko je vremena proteklo od razdvajanja dve vrste
19
EVOLUCIJA I MEDICINAEvolucija virulencije i otpornosti (bakterije i antibiotici)
Brzina evolucije virusa (grip, HIV)
Koevolucija parazita i domaćina
Promene imunog sistema
Evolucioni značaj infektivnih bolesti
EVOLUCIJA I POLJOPRIVREDAEfekti veštačke selekcije
Značaj genetičke varijabilnosti
Patogen-domaćin
Otpornost patogena na hemikalije
Otpornost gajenih vrsta
Korišćenje prirodnih neprijatelja umesto hemikalija
20
EVOLUCIJA I ZAŠTITA ŽIVOTNE SREDINE
Čovekova aktivnost utiče i na evoluciju
Negativni uticaj – izumiranje vrsta zbog uništavanjastaništa i zagađenja sredine
Povećanje brojnosti svetskog stanovništva
1950 2,5 MILIJARDI
DANAS 7 MILIJARDI
2100 20 MILIJARDI
Potreba za većom količinom hrane, vode, sirovina,energije, rastuće zagađenje i količina otpada
21
EVOLUCIJA I ZAŠTITA ŽIVOTNE SREDINE
Posebna pažnja posvećuje se vrstama koje mogu daopstanu na zagađenim staništima (evolucijaotpornosti prema opasnim materijama)
Trave – otporne na teške metale (rastu blizu rudnikai jalovišta)
Mikroorganizmi – razgrađuju opasne materije –bitno za oporavak zagađenih staništa
GMO, strane vrste – poznavanje evolucionihmehanizama je neophodno za procenu mogućihposledica
22
TEORIJE EVOLUCIJE
Objašnjavaju procese evolucionih promena, tj. mehanizme koji do njih
dovode
23
LAMARKOVA TEORIJA
1809 – prva teorija evolucije
Proučavao fosilne mekušce i zaključio da se vrste menjaju iizumiru
Smatrao je da postoji urođena težnja ka usložnjavanju, a tippromene određuju uslovi sredine i potrebe organizma
Organizmi se prilagođavaju – menjaju se kad se sredina menja
Nasleđivanje stečenih osobina – upotreba ili neupotreba dovodido morfoloških promena koje se nasleđuju
Primer: žirafa
24
DARVINOVA TEORIJA
1831-1836 putovanje na brodu Bigl
Snažan utisak na njega ostavilo je bogatstvo živogsveta u tropima, brojni fosili u J. Americi i živisvet Galapagoskih ostrva
Sličnost galapagoskih i južnoameričkih životinja irazlike među pojedinim ostrvima
Kornjače – oblik oklopa i dužina vrata zavise od visine biljaka kojima se hrane
25
Darvinove zebe (Geospizinae) se
upadljivo razlikuju po
veličini i obliku kljuna (veličina i tvrdoća semenja,
insekata, gusenica); potiču
od predaka sa južnoameričkog
kopna
26
DARVINOVA TEORIJA
Do XIX veka se smatralo da se vrste ne menjaju i ne izumiru, osim vrsta stradalih u biblijskom Potopu
POSTANAK VRSTA (1859)Osnovne teze: svi organizmi su nastali od
zajedničkog pretka putem “porekla sa modifikacijama”, a glavni mehanizam tih
modifikacija jeste delovanje prirodne selekcije na naslednu varijabilnost
27
PRIRODNA SELEKCIJA I NASLEDNA VARIJABILNOSTPRIRODNA SELEKCIJA I NASLEDNA VARIJABILNOST
Darvin je mnogo podataka o varijetetima dobio od uzgajivača
VEŠTAČKA SELEKCIJA dovodi do promena osobina
REPRODUKTIVNI POTENCIJAL – vrste imaju sposobnost
da proizvedu više potomaka nego što može da ih preživi i
dostigne polnu zrelost (mnoge vrste riba, miševi)
KOMPETICIJA – ograničeni resursi (hrana, voda, svetlost,
prostor)
Obično ima više jedinki nego što sredina može da izdrži i neće
sve doživeti da ostave potomke
28
PRIRODNA SELEKCIJA I NASLEDNA VARIJABILNOSTPRIRODNA SELEKCIJA I NASLEDNA VARIJABILNOST
BORBA ZA OPSTANAK – jedinke koje poseduju
najpovoljnije osobine za određenu sredinu imaće najveće
šanse za preživljavanje i razmnožavanje
PRIRODNA SELEKCIJA – uspešnije preživljavanje i
reprodukcija nekih genetičkih varijanti u odnosu na druge;
kao rezultat populacije se menjaju kroz generacije
VARIJABILNOST među jedinkama iste vrste nije
nesavršenost ili greška – materijal od koga prirodna selekcija
može da oblikuje bolje prilagođene (adaptirane) forme; mora
biti NASLEDNA da bi prirodna selekcija delovala (žirafe)
29
SAVREMENA TEORIJA EVOLUCIJE
•Nasledna varijabilnost – jedan od osnovnih elemenata Darvinove teorije, mada nije znao pravi mehanizam nasleđivanja
•Tek kad je naučna zajednica otkrila Mendelove radove, došlo je do napretka u ovoj oblasti
• Tokom XX veka kombinuju se principi moderne genetike sa Darvinovim tumačenjem
• Nema jednog autora – sinteza velikog broja bioloških i drugih disciplina
30
EVOLUCIONI MEHANIZMI:EVOLUCIONI MEHANIZMI:MUTACIJEMUTACIJE
Glavni izvor varijabilnosti u populacijamaMutacijama nastaju nove genetičke varijante
“Sirov materijal” na koga deluje prirodna selekcija (boja i uklapanje u okolinu, enzimi i
otpornost na insekticide)
Korisne, štetne, neutralneUčestalost korisnih se povećava jer nosioci
ostavljaju više potomakaŠtetne prirodna selekcija eliminiše, ali se ipak
održavaju u malim učestalostima
31
EVOLUCIONI MEHANIZMI:EVOLUCIONI MEHANIZMI:GENETIGENETIČČKI DRIFT (GENETIKI DRIFT (GENETIČČKA SLUKA SLUČČAJNOST)AJNOST)
Promene učestalosti genskih alela u populacijama mogu biti i rezultat slučajnosti – to se naziva GENETIČKI DRIFT
Kako g. drift utiče na genetičku strukturu populacija?
Kroz generacije dolazi do slučajnih promena u učestalostima alela, što može da se završi potpunim gubitkom jednog od
alela, tj. smanjenjem varijabilnosti. Ako neki redak alel ima samo nekoliko jedinki, može se desiti da ne bude prenet u
sledeću generaciju
32
33
Race A B O AB
United States 42% 10% 45% 3%
Chinese 31% 28% 34% 7%
Blackfoot 76% ----- 24% -----
Navajo 24% ----- 76% -----
34
EVOLUCIONI MEHANIZMI:EVOLUCIONI MEHANIZMI:GENETIGENETIČČKI DRIFT (GENETIKI DRIFT (GENETIČČKA SLUKA SLUČČAJNOST)AJNOST)
Ovo je posebno izraženo u populacijama male brojnosti (populacije ugroženih vrsta, vrste koje kolonizuju nova staništa)
Smanjenje g. varijabilnosti čini ugrožene vrste jošugroženijim
Oštra zima ili bolesti povremeno mogu dovesti do smanjenja brojnosti, što opet dovodi do promene genetičke strukture
Naglo i veliko smanjenje brojnosti populacije može bitno da promeni
njenu genetičku strukturu
35
EVOLUCIONI MEHANIZMI:EVOLUCIONI MEHANIZMI:PROTOK GENAPROTOK GENA
Prelazak gena iz jedne populacije u drugu kada postaju deo njenog genskog fonda naziva se PROTOK GENAOstvaruje se kretanjem jedinki ili prenošenjem polena i
semena kod biljakaRazmenom populacije postaju sličnije po genetičkoj
strukturiAko nešto ometa protok populacije postaju sve različitijeOtpornost na insekticide se ovako širi (pojava novih gena
u populaciji)
Protok gena menja postojeće učestalosti alelaVeličina promene zavisi od toga koliki je protok gena, tj. koliko je jedinki prispelo u novu populaciju i tu ostavilo potomke, kao i kolike su genetičke razlike
između te dve populacije
36
EVOLUCIONI MEHANIZMI:EVOLUCIONI MEHANIZMI:PRIRODNA SELEKCIJAPRIRODNA SELEKCIJA
Predstavlja uspešnije preživljavanje i reprodukciju nekih genetičkih varijanti u odnosu na druge u određenim
uslovima sredine
Deluje kada postoje različite genetičke varijante koje se razlikuju po adaptivnoj vrednosti, tj. po tome koliko,
preko potomaka, doprinose genskom fondu sledeće generacije
Selekcija deluje u korist formi koje više doprinose (imaju veću adaptivnu vrednost)
37
EVOLUCIONI MEHANIZMI:EVOLUCIONI MEHANIZMI:PRIRODNA SELEKCIJAPRIRODNA SELEKCIJA
ADAPTACIJA – svaka nasledna osobina koja svojim nosiocima omogućava da ostave veći broj potomaka nego
oni koji tu osobinu nemaju (morfološke, biohemijske, osobine ponašanja)
Složene adaptacije (sistemi adaptacija) – EVOLUCIONE NOVINE – ključne osobine koje bitno menjaju odnos
organizama i sredine (endotermija, jaje, spore)
Primer delovanja prirodne selekcije: industrijski melanizam (Biston betularia)
38
39
EVOLUCIONI MEHANIZMIEVOLUCIONI MEHANIZMI
Svi navedeni mehanizmi deluju zajedno (mutacije, genetički drift, protok gena, prirodna selekcija)
Za prirodnu selekciju neophodna je varijabilnost, a njen izvor su
mutacije i rekombinacije
40
Delovanje selekcije na kvantitativne osobine (visina, težina, itd.)
DIREKCIONA – favorizuje jedinke na jednomkraju (npr. Darvinove zebe; veštačka selekcija
– više mleka, jaja, veći prinos)
STABILIZACIONA – deluje u korist jedinki sasrednjim vrednostima osobine
(npr. bebe srednje težine)
DISRUPTIVNA – favorizuje jedinke na oba kraja raspodele –rezultat je razdvajanje dve grupe jedinki
unutar populacije (npr. svetlo i tamno zelena kamuflažna boja)
41
KOEVOLUCIJA
Ako su dve vrste u tako bliskim interakcijama da postaju sve više adaptirane jedna na drugu reč je o koevoluciji
Zajednička, međuzavisna evolucija dve vrste koje utiču jedna na drugu i menjaju se u skladu s tim
Prvi put je upotrebljen za opis odnosa biljaka i biljojedih insekata
Biljke – upadljiva krunica, jak miris, nektar
Oprašivači – specijalizovani delovi tela (dugi kljunovi, čekinje na telu)
Cvetovi koje oprašuju insekti su žuti i plavi i mirišu, a ptice narandžasti i crveni i bez mirisa
42
43
PREDATOR PREDATOR –– PLENPLEN
Predator – brzina, saradnja grupe, kamuflaža
Plen – brzina, mehanička odbrana (bodlje, oklopi), zaštitna boja, hemijske materije
Predator vrši evolucioni pritisak na plen koji razvija odbrambene mere koje onda deluju na predatora
Biljke – bodlje, trnovi, tvrdi listovi, hemijska odbrana (alkaloidi)
Nove strategije ne nastaju ciljano već slučajno
44
SIMBIOZASIMBIOZA
SIMBIOZA – bliska asocijacija dve vrste koja donosi korist bar jednoj od njih
Lišaj – alga i gljiva
Azotofiksirajuće bakterije u korenu nekih biljaka
Riba klovn i sasa
Neutralno za jednu – orhideje
PARAZITPARAZIT--DOMADOMAĆĆININ
Štetno za jednu, korisno za drugu vrstuOgroman broj vrsta
45
Amphiprion sp. (riba klovn) i sasa
46
POSTANAK VRSTA
ŠŠTA SU BIOLOTA SU BIOLOŠŠKE VRSTE?KE VRSTE?
1 750 000 vrsta na Zemlji (procenjuje se na više od 5 miliona)MORFOLOŠKA SLIČNOST – klasifikovanje na osnovu
sličnosti
Pre Darvina mislilo se da su vrste nepromenljive, a varijabilnost unutar vrste mala
Zato se dešavalo da se mužjaci i ženke ili mladi i odrasli pogrešno smatraju pripadnicima različitih vrsta
Postoje i različite vrste koje slično izgledaju
47
48
Prirodnjački muzej Oksford
J. B. S. Haldane( 1892-1964)
49
BIOLOŠKI KRITERIJUM – reprodukcija, tj. mogućnost razmene gena
VRSTA – jedna ili više populacija čiji se članovi međusobno ukrštaju dajući plodno potomstvo, a
reproduktivno su izolovani od članova drugih grupa (reproduktivne barijere koje sprečavaju mešanje s
drugim vrstama)
Kod vrsta koje se razmnožavaju bespolno ili kod fosila moraju se koristiti i drugi kriterijumi – morfološki,
ekološki itd.
50
KAKO NASTAJU VRSTE?KAKO NASTAJU VRSTE?
Specijacija – ključni događaj jeste uspostavljanje reproduktivne izolacije
MEHANIZMI REPRODUKTIVNE IZOLACIJEMEHANIZMI REPRODUKTIVNE IZOLACIJE
Čuvaju genetičku celovitost vrste i sprečavaju protok gena
PREOPLODNI MEHANIZMI – sperčavaju da dođe do oplođenja – razmnožavanje u različito vreme, različita staništa, razlike u ponašanju ili građi repr. organa, biohemijsko neslaganje gameta
POSTOPLODNI MEHANIZMI – ne formira se plodno potomstvo (ili ugine ili je sterilno) – problemi sa formiranjem gameta naročito ako je broj hromozoma različit kod roditelja
51
Zebroid – zeedonk, zedonk, zebrass, zebronkey, zonkey, zebadonk, zenkey, zebrinny, deebra
52
Cama
LeoponLiger/tigon Grolar, pizzly
53
NANAČČINI POSTANKA VRSTAINI POSTANKA VRSTA
Postanak vrsta je jedan od najvažnijih evolucionih događaja
Vrste nastaju na različite načine – u zavisnosti od toga kako se grupa jedinki odvaja od ostatka vrste i kako se prekida
protok gena
54
ALOPATRIČKA (GEOGRAFSKA) SPECIJACIJA
Razdvojenost u prostoru – uloga geografskih barijera, reke, okeani, planine, pustinje, glečeri
Izolovane populacije se prilagođavaju različitim uslovima u čemu glavnu ulogu ima prirodna selekcija
Populacije postaju sve različitije po genetičkoj strukturi
Kada ponovo dođu u dodir ne mogu više da se ukrštaju – reproduktivno su izolovane
Primer: ostrva
55
56
57
Drepanididae – havajske nektarnice
58
SIMPATRIČKA SPECIJACIJAHromozomske promene – najčešći način zasniva se na poliploidiji – povećanju broja hromozomskih setova
Poliploidna vrsta nastaje kada se ukrste jedinke čiji gameti sadrže više od jednog seta hromozoma
Od diploidnih (2n) roditelja usled nerazdvajanja hromozoma nastaju tetraploidne (4n) koje sa ostalima daju neplodne triploide (3n)Ovo je često kod biljaka, dok je kod životinja retko
Biljke imaju jednostavnije razviće i često se razmnožavaju bespolno
Mnoge gajene vrste nastale su ovako – pšenica (6n), duvan (4n), kikiriki (4n)
Biološku vrstu nije lako definisati zbog ogromne raznovrsnosti živih bića, različitih načina života, organizacije i reprodukcije
59
glogjabuka
60
SIMPATRIČKA SPECIJACIJA
Jezera Malawi (Nyasa), Tanganyika, Victoria
61
POSTANAK ŽIVOTA
Ideja spontanog nastanka živih bića iz mulja javlja se još kod antičkih filozofa
Italijanski lekar i prirodnjak Frančesko Redi u XVII veku pružio je jedan od prvih dokaza protiv
ove teorije (opisao je razviće muva iz jaja)
Mikroskop
Luj Paster (XIX vek)
62
SAVREMENA TEORIJA POSTANKA ŽIVOTA
Biogeneza – osnove su postavili ruski biohemičar Oparin i engleski genetičar Holdejn u prvim
decenijama prošlog vekaŽiva bića su postala postepeno, kroz više faza, iz
neorganske materije
Biološkoj evoluciji prethodila je hemijska evolucija koja se sastojala u postepenom prelasku
od jednostavnih ka vrlo složenim molekulima
63
PRVOBITNA ZEMLJAPRVOBITNA ZEMLJA
• Život je nastao u uslovima sasvim drugačijim od onih koji danas vladaju
• Analize najstarijih stena na Zemlji, Meseca i meteorita omogućili su rekonstrukciju tih uslova kao i vreme nastanka života
• Zemlja se formirala pre oko 4,5 milijardi godina
• Život je nastao pre oko 3,8 milijardi godina
• Najstariji mikrofosili stari su 3,5 milijardi godina
64
PRVOBITNA ZEMLJAPRVOBITNA ZEMLJA
Atmosfera prvobitne Zemlje imala je malo ili nimalo kiseonika, a bila je bogata vodonikom, metanom i amonijakom. Sadržavala je i CO2, CO i H2S
Tokom prve faze hemijske evolucije od malih neorganskih molekula nastali su organski molekuli: amino-kiseline, nukleotidi, šećeri
Neophodni uslovi za njihov nastanak bili su prisustvo osnovnih gradivnih komponenata (malih molekula) i izvora energije, a odsustvo slobodnog kiseonika (reaktivan element tako da organski prethodnici života ne bi dugo opstali u atmosferi sa kiseonikom)
Izvori energije bile su oluje sa električnim pražnjenjima, erupcije vulkana i UV zračenje
65
66
Milerov eksperimentEksperimentalna abiotička sinteza malih organskih molekula
Za nedelju dana u vodenom rastvoru (“moru”) javila su se organska jedinjenja, uključujući i amino-kiseline (kasnije su dobijeni i šećeri, purini, pirimidini i dr.)
67
““RNK SVETRNK SVET”” I PRVE I PRVE ĆĆELIJEELIJE
Kada je konc. malih molekula postala dovoljna, spojili su se u složenije molekule – polimere
Oparin je okean sa organskim molekulima nazvao“prebiotička supa”
Veća količina org. molekula pojavila se na nekim mestima kao što su plitki, poluisušeni zalivi
Šta je prvo nastalo – nukleinske kiseline ili proteini?
Danas se istraživači slažu da je prvo nastala RNK –prvi molekul koji je mogao da se udvaja, koji je nosio informaciju i imao ulogu enzima i supstrata –RNK svet u kome je RNK katalizovala sve reakcije
68
““RNK SVETRNK SVET”” I PRVE I PRVE ĆĆELIJEELIJE
Prvi molekuli RNK nastali su spontanim povezivanjem malog broja nukleotida (oligonukleotida); neki su bili sposobni da opstanu i umnože se
Kasnije su stekli sposobnost povezivanja amino-kiselina u proteine
Greške pri udvajanju dovele su do pojave različitih molekula čime se povećavala raznovrsnost, a stabilniji molekuli su se udvajali brže i tačnije od ostalih
Virus gripa (RNK virus) menja se milion puta većom brzinom nego prosečan protein kod čoveka
69
POJAVA DNKPOJAVA DNK
RNK je počela da povezuje amino-kiseline, a novonastali proteini preuzeli su deo njenih funkcija
Složenim hemijskim reakcijama nastaju osnovne gradivne komponente DNK
Zatim postepeno nastaje složeni mehanizam za ponovno prepisivanje informacije u RNK, kao i za udvajanje DNK
DNK je stabilnija od RNK i teže se razgrađuje
Omogućila je razdvajanje procesa replikacije i translacije, tj. veću kontrolu, efikasnost i tačnost tih procesa
70
““VELIKO DRVO VELIKO DRVO ŽŽIVOTAIVOTA”” I POSTANAK I POSTANAK EUKARIOTAEUKARIOTA
Niz zajedničkih osobina ukazuje na zajedničko poreklo – isti osnovni biohemijski procesi,
zasnovani na nukleinskim kiselinama i proteinima i zajednički genetički kod
Najstariji oblici bili su jednoćelijski
Australija – fosili anaerobnih prokariota sličnih cijanobakterijama stari 3,5 milijardi godina
72
““VELIKO DRVO VELIKO DRVO ŽŽIVOTAIVOTA”” I POSTANAK I POSTANAK EUKARIOTAEUKARIOTA
“Veliko drvo života” – eubakterije, arhebakterije, eukarioti
Organele kao mitohondrije i hloroplasti vode poreklo od prokariota (simbionti, uzajamna korist); imaju sopstvenu
DNK koja je organizovana kao bakterijski hromozom i deli se nezavisno od deobe same ćelije
73
U antičkoj Grčkoj postojala je snažna prirodnjačka i medicinska tradicija
Verovali su da su živa bića nastala spontano, kao rezultat stvaralačke moći prirode
Za Talesa osnovni element iz koga je sve nastalo je voda, za Heraklita vatra, za Empedokla 4 večna
elementa – vatra, voda, zemlja i vazduh
Aristotel – prvi prirodnjak; sakupio je i sistematizovao sva tadašnja znanja o živom svetu i uspostavio hijerarhiju od neživog ka najsloženijim
oblicima živog
74
FOSILI
Okamenjeni ostaci ili tragovi bića koja su nekada živela –čitavi organizmi, njihovi delovi ili tragovi aktivnostiPALEONTOLOGIJA – nauka koja se bavi fosilima
Nalaze se u sedimentnim stenama koje su nastale taloženjem i stvrdnjavanjem slojeva peska ili mulja
Fosilizacija nastaje kada se organizmi nađu zatrpani u sedimentnom sloju
Bolje se sačuvaju tvrdi delovi (kosti, ljušture, drvenasti delovi biljaka)
75
Izvor direktnih podataka o evoluciji, o promenama i rasprostranjenju vrsta u vremenu i prostoru
U srednjem veku su smatrali ostacima bića stradalih u potopu ili “spontanim tvorevinama”
Važno pitanje – potpunost fosilnih ostatakaVerovatnoća fosilizacije veća je za morske organizme, naročito one sa dnaNeke grupe (npr. insekti) koje su inače vrlo bogate vrstama ostavile su mali broj fosilaStvrdnjavanjem sedimentnog sloja nastaje stena i u tom procesu mogu da budu uništeni ili deformisaniTektonski pokreti potiskuju stene u različitim smerovima, tako da mogu dospeti u duboke ili plitke slojeveDo sada je otkriveno više od 250 000 fosilnih vrsta
76
KAKO SE ODREĐUJE STAROST STENA I KAKO SE ODREĐUJE STAROST STENA I FOSILAFOSILA
Relativne i apsolutne metodeRelativna starost određuje se na osnovu redosleda slojeva stena: mlađi slojevi se nalaze iznad starijih, a različiti slojevi sadrže različite vrsteApsolutna starost – radiometrijsko datiranje – radioaktivni raspad nestabilnih izotopa – od “roditeljskog” postaje “potomački” elementPrimer: ugljenikov izotop 14C raspada se dajući azot 14N; raspadom urana 235U nastaje olovo 207PbU svakoj jedinici vremena raspada se konstantnaproporcija prisutne količine elementaNa osnovu proporcije dva elementa u steni, roditeljskog i potomačkog može se odrediti njena starost
77
Era Početak pre
(mil. god.)
Period Živi svet
KENOZOIK 65 KVARTARTERCIJAR
Doba sisara i skrivenosemenica
MEZOZOIK 248 KREDAJURATRIJAS
Doba gmizavaca i golosemenica
PALEOZOIK 570 PERMKARBONDEVONSILURORDOVIKKAMBRIJUM
Doba riba i vodozemaca, ogromne šume drvolike paparati, prečica i rastavićaDoba beskičmenjaka, pojava prvih kopnenih biljaka
PREKAMBRIJUM 4 500 Prvi višećelijski organizmiPojava eukariotaPostanak života
ISTORIJA ISTORIJA ŽŽIVOTA NA ZEMLJIIVOTA NA ZEMLJI
78
Tokom 4,5 milijarde godina menjao se sastav atmosfere, klima, nivo mora, kopnene mase se pomeraju – dramatične posledice po živi svet
Klima je bila znatno toplija, ali je bilo i hladnijih perioda (ledena doba)
Teoriju o ledenim dobima dao je Milutin Milanković
Tokom ledenih doba nivo mora pada, klima je suvlja i hladnija, vrste se povlače ka tropskim oblastima
Tokom prvih 4 milijarde godina – postanak prvih živih bića, pojava fotosinteze, eukariota i prvih višećelijskih organizama
Fosilni ostaci iz tog perioda su malobrojni (mislilo se da ih nema – “vreme skrivenog života”)
Najstariji fosili – 3,5 milijardi godina – male loptaste ili končaste tvorevine, nalik na bakterije ili alge (Shark Bay, Australija)
79
PALEOZOIK
Vreme beskičmenjaka
Pojavljuju se sve velike grupe današnjih životinja
Život je bujao u plitkim morima, a kasnije je osvojio i kopnenu sredinu (jedan od najvažnijih događaja u evoluciji)
Male, jednostavne biljke i sitni zglavkari utrli su put kopnenom životu – biljke sa sporama i posebnim tipovima ćelija (ključne adaptacije za opstanak i razmnožavanje van vode)
U morima dominiraju ribe (naročito ajkule), a na kopnu se pojavljuju vodozemci
Karbon – velike naslage uglja (ostaci ogromnih šuma drvolikih paprati, prečica i rastavića)
80
MEZOZOIK
Vreme velikih promena u Zemljinoj kori
Jedinstveno svetsko kopno počinje da se deli na kontinente
Mnoge grupe evoluiraju
Gmizavci dominiraju (“doba gmizavaca”)
Biljni svet – dominacija golosemenica
Ginko, latimerija – živi fosili
81
KENOZOIK
“Doba sisara”
Biljke – skrivenosemenice
Klima se menja, šume ustupaju mesto travnatim zajednicama
Globalno zahlađenje i smena ledenih i međuledenih doba
Vrhunac poslednjeg ledenog doba bio je pre oko 18 000 godina
82
IZUMIRANJE VRSTAIZUMIRANJE VRSTA
Vrsta je izumrla kada izumre i njen poslednji pripadnik i iščezla vrsta se ne može ponovo pojaviti
Dešava se neprestano
Nekoliko puta je došlo do masovnog izumiranja (najveća krajem paleozoika i krajem mezozoika)
Uzroci: poremećaj i uništenje staništa usled promene klime, nivoa mora, temperature i hemijskog sastava morske vode...
Masovna izumiranja: povlačenje mora, promena klime, katastrofalni udari malih nebeskih tela
83
IZUMIRANJE VRSTAIZUMIRANJE VRSTA
Najpoznatije masovno umiranje desilo se pre oko 65 000 000 godina, krajem krede (dinosaurusi, morski gmizavci – ihtiosaurusi, gmizavci letači)
Najvažniji uzrok je bio udar meteora u blizini Jukatana u Meksiku (požari, zemljotresi, plimski talasi, dim, čestice, zamračenje)
Ledeno doba – sabljozubi tigar, mamut
Danas – novo masovno izumiranje - antropogeno
84
EVOLUCIJA EVOLUCIJA ČČOVEKAOVEKA
•• Fosilni ostaci svedoFosilni ostaci svedočče o promenama u građi tela i e o promenama u građi tela i nanaččinu inu žživota i ishraneivota i ishrane
•• PRIMATI PRIMATI –– jedna od najstarijih redova sisarajedna od najstarijih redova sisara•• Krajem Krajem mezozoikamezozoika nastupa nastupa ““DOBA SISARADOBA SISARA”” ––
mnogi primati prelaze na mnogi primati prelaze na žživot na drveivot na drvećću, jer su u, jer su glodari na tlu uspeglodari na tlu uspeššnijiniji
•• Građa Građa ššake, pokretljivi prednji udovi, dubinski vidake, pokretljivi prednji udovi, dubinski vid•• PovePoveććanje mase mozga i promene vezane za anje mase mozga i promene vezane za ččula ula
(prelazak sa no(prelazak sa noććnog na dnevni nanog na dnevni naččin in žživota)ivota)•• Mali broj potomaka, briga o potomstvuMali broj potomaka, briga o potomstvu
85
•• PRIMATI PRIMATI –– polumajmuni, majmuni, polumajmuni, majmuni, ččovekoliki ovekoliki majmuni, majmuni, ččovekovek
•• HOMINOIDEA HOMINOIDEA –– obuhvata Hylobatidae, Pongidae i obuhvata Hylobatidae, Pongidae i HominidaeHominidae
•• nova sistematika: Hylobatidae i Hominidae (Ponginae i Homininae)nova sistematika: Hylobatidae i Hominidae (Ponginae i Homininae)
•• Među precima najvaMeđu precima najvažžnije su nije su driopitecinedriopitecine; ; žživeli su iveli su pre oko 15 pre oko 15 000 000 god000 000 godina, a ina, a fosili su nađeni u fosili su nađeni u Africi, Aziji i EvropiAfrici, Aziji i Evropi
•• Vreme odvajanja Vreme odvajanja ččovekolikih majmuna i ljudi od ovekolikih majmuna i ljudi od zajednizajedniččkog pretka kog pretka –– linija gorilalinija gorila 88--10 miliona 10 miliona godinagodina, , linija linija ššimpanziimpanzi pre 6 miliona godpre 6 miliona god..
•• Hemoglobin Hemoglobin ččoveka i oveka i ššimpanze je potpuno isti, a impanze je potpuno isti, a hemoglobin gorile razlikuje se za dve aminohemoglobin gorile razlikuje se za dve amino--kiselinekiseline
86
87
•• NajznaNajznaččajnije karakteristike evolucije ajnije karakteristike evolucije ččoveka oveka jesu pojava jesu pojava uspravnog hodauspravnog hoda i i povepoveććanje mase anje mase mozgamozga
•• Uspravan hod se pojavio kod najstarijih Uspravan hod se pojavio kod najstarijih hominida (povlahominida (povlaččenje enje ššuma i uma i šširenje savana)irenje savana)
•• Potraga za hranom na otvorenom, prisustvo Potraga za hranom na otvorenom, prisustvo krupnih mesojedakrupnih mesojeda
•• Bolja preglednost terena, prenoBolja preglednost terena, prenoššenja enja mladunaca i hranemladunaca i hrane
•• Pre oko 2,5 miliona godina pojava roda Pre oko 2,5 miliona godina pojava roda HomoHomo
88
AUSTRALOPITECINEAUSTRALOPITECINE•• IstoIstoččna i juna i južžna Afrikana Afrika•• Pojavili se pre viPojavili se pre višše od e od 4 miliona godina4 miliona godina, ,
nestali pre vinestali pre višše od milion godinae od milion godina•• Dvadesetih godina XX veka opisana je prva Dvadesetih godina XX veka opisana je prva
vrsta vrsta Australopithecus africanusAustralopithecus africanus –– jujužžni ni majmunmajmun
•• SliSliččni savremenim ni savremenim ččovekolikim majmunimaovekolikim majmunima•• Kretali su se uspravnoKretali su se uspravno•• Fosil Lusi Fosil Lusi –– jojošš starija vrsta starija vrsta Australopithecus Australopithecus
afarensisafarensis, isto, istoččna Afrikana Afrika
89
NANAŠŠ ROD ROD -- HOMOHOMO
•• SPRETNI SPRETNI ČČOVEKOVEK–– Homo habilisHomo habilis, najstarija vrsta na, najstarija vrsta naššeg rodaeg roda–– VeVećći mozak i manji zubi od australopitecinai mozak i manji zubi od australopitecina–– Pojavili se pre Pojavili se pre 2 400 000 godina2 400 000 godina–– Zahlađenje klimeZahlađenje klime, p, promena biljnih zajednicaromena biljnih zajednica–– Koristio je oruđe Koristio je oruđe –– kamene okamene ošštrice za setrice za seččenje mesaenje mesa
90
•• USPRAVNI USPRAVNI ČČOVEKOVEK–– Homo erectusHomo erectus –– u vreme kada je opisan nije se u vreme kada je opisan nije se
znalo da su i prethodne starije vrste hodale znalo da su i prethodne starije vrste hodale uspravnouspravno
–– Pojavio se pre oko Pojavio se pre oko 1 800 0001 800 000 godinagodina–– PrePreššao na druge kontinenteao na druge kontinente–– Prvi nalaz u XIX veku na Javi (javanski Prvi nalaz u XIX veku na Javi (javanski ččovek)ovek)–– Nađen i u Kini Nađen i u Kini (pekin(pekinšški ki ččovek) i Africiovek) i Africi–– Veliko poveVeliko poveććanje mase mozgaanje mase mozga–– Lov na krupne Lov na krupne žživotinje, upotreba vatreivotinje, upotreba vatre
91
•• ARHAIARHAIČČNI NI ČČOVEKOVEK
–– Pre Pre pola miliona godinapola miliona godina pojavila se nova vrsta koja pojavila se nova vrsta koja liličči na savremene ljudei na savremene ljude
–– Ipak postoje vidljive razlike Ipak postoje vidljive razlike –– zapremina mozga je zapremina mozga je manja, skelet i zubi masivniji, oblik lobanje manja, skelet i zubi masivniji, oblik lobanje drugadrugaččijiiji
–– ArhaiArhaiččni (starinski) ni (starinski) Homo sapiensHomo sapiens
92
•• NEANDERTALSKI NEANDERTALSKI ČČOVEKOVEK–– 230 000 do 30 000 godina230 000 do 30 000 godina šširom Evrope i Bliskog irom Evrope i Bliskog
istoka istoka žživeli su neandertalci (istovremeno sa iveli su neandertalci (istovremeno sa arhaiarhaiččnim ljudima)nim ljudima)
–– Fosilni ostaci nađeni u XIX veku u NemaFosilni ostaci nađeni u XIX veku u Nemaččkoj (dolina koj (dolina Neander)Neander)
–– Homo neanderthalensisHomo neanderthalensis–– Lobanja duLobanja dužža i nia i nižža, istaknute vilice, zakoa, istaknute vilice, zakoššeno eno ččelo, elo,
isturen srednji deo lice, zapremina mozga veisturen srednji deo lice, zapremina mozga većća nego a nego kod danakod današšnjeg njeg ččovekaoveka
–– Adaptirani na Adaptirani na žživot u hladnim predelimaivot u hladnim predelima–– Dobri lovci, briga o bolesnimDobri lovci, briga o bolesnim–– Nestaju pre oko 30 000 godinaNestaju pre oko 30 000 godina–– Analize DNK ne govore u prilog meAnalize DNK ne govore u prilog meššanju sa vrstom anju sa vrstom
H. sapiensH. sapiens
93
•• SAVREMENI SAVREMENI ČČOVEKOVEK
–– Homo sapiensHomo sapiens –– pre vipre višše od e od 130 000 godina130 000 godina–– Velika zapremina mozga (prosek 1350 cmVelika zapremina mozga (prosek 1350 cm22))–– Najpoznatiji fosili Najpoznatiji fosili kromanjonski kromanjonski ččovekovek (Francuska)(Francuska)–– Kromanjonska kultura nastala pre oko 40 000 godinaKromanjonska kultura nastala pre oko 40 000 godina–– PePeććinsko slikarstvoinsko slikarstvo
94
•• SAVREMENI SAVREMENI ČČOVEKOVEK–– VeVeććina nauina nauččnika prihvata model po kome su nika prihvata model po kome su
savremeni ljudi nastali od arhaisavremeni ljudi nastali od arhaiččnih ljudi u jednoj nih ljudi u jednoj oblasti u istooblasti u istoččnoj Africinoj Africi
–– Odatle su u velikoj migraciji naselili prvo Bliski Odatle su u velikoj migraciji naselili prvo Bliski istok, Evropu i juistok, Evropu i južžnu Aziji, a kasnije ostale delove nu Aziji, a kasnije ostale delove sveta, potiskujusveta, potiskujućći arhaii arhaiččne ljudene ljude
–– PaleontoloPaleontološški i molekularnoki i molekularno--genetigenetiččki podaci ki podaci podrpodržžavaju ovaj modelavaju ovaj model
–– Tokom poslednjih godina pojavio se niz novih Tokom poslednjih godina pojavio se niz novih znaznaččajnih nalazaajnih nalaza
–– Pronađeni su Pronađeni su ostaci hominida stari viostaci hominida stari višše od 5 000 000e od 5 000 000godinagodina
9595
BIOLOGIJA I KULTURA U EVOLUCIJI BIOLOGIJA I KULTURA U EVOLUCIJI ČČOVEKAOVEKA
BioloBiološško (vertikalno) prenoko (vertikalno) prenoššenje naslednih enje naslednih informacija kroz generacijeinformacija kroz generacijeHorizontalno prenoHorizontalno prenoššenje znanja i veenje znanja i vešština utina uččenjem i enjem i imitacijomimitacijomKljuKljuččne promene ne promene –– razvoj drurazvoj drušštva lovaca i tva lovaca i sakupljasakupljačča, razvoj zemljoradnje i stoa, razvoj zemljoradnje i stoččarstva i arstva i industrijska revolucijaindustrijska revolucijaTo je omoguTo je omoguććilo poveilo poveććanje dostupnih izvora hrane, anje dostupnih izvora hrane, porast brojnosti stanovniporast brojnosti stanovniššta, osvajanje novih ta, osvajanje novih žživotnih ivotnih sredina, modifikovanje prema sopstvenim potrebamasredina, modifikovanje prema sopstvenim potrebama
9696
BIOLOGIJA I KULTURA U EVOLUCIJI BIOLOGIJA I KULTURA U EVOLUCIJI ČČOVEKAOVEKA
ČČovek viovek višše nego bilo koja druga vrsta menja e nego bilo koja druga vrsta menja sredinu i stvara nove sredinu i stvara nove selekcione pritiskeselekcione pritiske na na sopstvenu vrssopstvenu vrstutuRazvoj medicine Razvoj medicine –– iskorenjivanje i kontrola iskorenjivanje i kontrola mnogih bolesti, povemnogih bolesti, poveććanje duanje dužžine ine žživotaivotaZagađenostZagađenost, fizi, fiziččki i hemijski mutageniki i hemijski mutageniPokretljivost Pokretljivost –– vevećći protok genai protok gena
9797
BIOLOGIJA I KULTURA U EVOLUCIJI BIOLOGIJA I KULTURA U EVOLUCIJI ČČOVEKAOVEKA
Biologija i kultura se proBiologija i kultura se prožžimaju, utiimaju, utiččuućći na i na evolucijuevolucijuČČovek utiovek utičče na svoju evoluciju i evoluciju e na svoju evoluciju i evoluciju drugih vrstadrugih vrstaMenja sredinu, stvara nove uslove i nove Menja sredinu, stvara nove uslove i nove selekcione pritiskeselekcione pritiskeSvest o Svest o šštetnim posledicama i sposobnost tetnim posledicama i sposobnost promene ponapromene ponaššanjaanjaZnaZnaččaj bioloaj biološškog obrazovanjakog obrazovanja
top related