петак, 27. мај 2011.

Biologija, Lekcije za treću ocenu, prof Sonja Lukic



1.0.
Abiogena evolucija i
postajanje prvobitnih organizama

            Vecina biologa termin evolucija koriste za označavanje više generacijskog razvitka pojedinih bioloških sistema. Evolucija je proces promena u populacijama koje prevazilaze životni vek jedinke. To su promene u genetičkommaterijalu koje se nasleđuju u sledećoj generaciji. Evoluciona biologija ima zadatak da odgovori na pitanje na koji način dolazi do razlika, ali i zašto postoji velika sličnost u životinjskom svetu. Elementi koji ulaze u stastav nežive takođe ulaze i u sastav žive prirode. Zbog toga se pretpostavlja da je organskoj prethodila hemijska evolucija. Ona je započela onog trenutka kada se temperatura na zemljine atmosfere spustila na nivo koji je omogućio odvijanje hemijskih procesa. Pošto je ugljenik osnovni element svih organskih jedinjenja smatra se da se prvobitna hemijska evolucija odvijala u pravcu stvaranja organskih materija, sjedinjavanje ugljanika i drugih organskih elemenata (od jednostavnih ka složenih). Daljim hlađenjem zemljine kore i atmosfere stvarala je zasićenost vodenom parom, dolazilo je do kondenzacije, počele su kiše i postepeno formiranje hidrosfere. Spiranje iz atmosfere i litosfere u hidrosferu su dospevala obrazovana organska jedinjenja. To je omogućilo dalje usložnjavanje hemijskih oblika. Polimerizacija kojom nastaju proteini, lipidi, nukleinske kiseline, polisaharidi. Dallja evolucija tumači se na dalje načine. Danas je najprihvatljivija Oparanova teorija o koacervatima. Koacervati su kapljice organskih materija, čiji je sadržaj postepeno počeo da se odvaja od okolne vodene sredine, a zatim je počela razmena sa njom. Kapljice su se uvećavale i po postizanju neke mehanički nestabilne veličine počele da se rasipaju na manje kapljice. To je dovelo do novog stupnja u evoluciji ka postanku života na zemlji. Tako nastaju sistemi koji obavljaju razmenu materija sa spoljašnjom sredinom, zatim počinju da se uvećavaju, dele i istovremeno evoluiraju putem selekcije. Takvi sistemi nazivaju se eobionti. Kada su ti sistemi postali sposobni da stvaraju sebi slične sisteme koji su takođe mogli da razmenjuju materiju sa okolinom, da rastu i razmnožavaju se, nastao je život. Svi organizmi koji žive na našoj planeti imaju zajedničko ili monofiletsko poreklo. Smatra se da su prvi organizmi bili heterotrofi, zbog toga se količina organske materije smanjila i život bi bio ugrožen da se nisu pojavili autotrofi. Kao posledica fotosinteze pojavljuje se slobodan kiseonik u atmosferi.  To je omogućilo stvaranje ozona i došlo je do nastanka procesa disanja. Proces disanja je oksidacijom složenih organskih materija omogućavao efikasnije koriscenje hamijske energije. Organizmi sa disanjem postepeno su potpuno potisnuli heterotrofne organizme koji su do energije za život dolazili putem fermentacije. Od autotrofnih oblika kasnije su nastale biljke, a od heterotrofa životinje.                                                                                                                                                                               


2.0.
Filogenetski razvoj biljaka

            Život na zemlji je nastao pre oko 4 milijarde godina. Najstariji fosilni ostaci stari su oko 3,2 milijardi godina, to su najstarije životinje koje su vršili fotosintezu.
Ø  Višećelijski oblici – eukaritoi nastali su pre više od 1,5 milijardi godina (fosilni ostaci nekih algi i bilja pronađeni su u Kanadi);
Ø  Prve autotrofne biljka bile su jednoćelijske – zelene i modrozelene. One su lebdele u vodi, a njihovi fosilni ostaci stari su oko 1,7 milijardi godina;
Ø  Više ćelijske i mrke alge su bile pričvrđćane za dno, i javile su se pre oko milijardu godina;
Ø  Od njih su se razvile dve grupe: mahovine kod kojih dominira gametofit generacija, a na drugoj strani sve ostale biljke kod kojih dominira saprofit generacija;
Ø  Pre oko 350 miliona godina dominirale su paprati u golosemenice;
Ø  Pre oko 200 miliona godina javljaju se skrivenosemenice.

2.1.
Filogenetski razvoj životinja

            Prvi tragovi životinja potiču od slojeva starih više od 800 miliona godina. To su bili predstavnici sunđera, dupljara, nekih crva i zglavkara.
Ø  pre oko 500 miliona godina u morima su živeli skoro svi osnovni tipovi beskičmenjaka;
Ø  pre 460 miliona godina javljaju se vodeni kičmenjaci (ribe oklopnjače) i prvi kopneni kičmenjaci;
Ø  pre 350 miliona godina nastaju kopneni kičmenjaci (ribe šakoperke);
Ø  pre 300 miliona godina suvozemni kičmenjaci;
Ø  pre 140 miliona godina ptice;
Ø  pre 70 miliona godina sisari;
Ø  pre 35 miliona godina primati;
Ø  grana od koje nastaje čovek pre 30 miliona godina;
Ø  pre 10 miliona godina živeo je australopitekus.

  
3.0
Evolucione teorije

            U starom i srednjem veku prirodnjaci su većinom smatrali da su sva živa bića na zemlji nastala odjednom i da se živa priroda ne može menjati više. Međutim, još je Aristotel u IV veku pre nove ere konstruisao tzv. Lestvicu bića koju su činili: minerali, biljke, zoofite, životinje bez krvi, životinje sa krvlju i čovek.
            Karl Line je grupisao živa bića u vidu grana na drvetu. Francuz Didro i nemac Kant su smatrali da živa bića imaju zajedničko poreklo. Erazmus Dravin deda Čarlsa Dravina pravi je ukazao na značaj sredine na promenljivost vrsta. Prvu celokupnu teoriju o evoluciji života dao je Francuski prirodnjak Lamarh početkom XIX veka. Proučavajući fosilne mekušce i upoređujući ih sa živim došao je do zaključka da se vrste menjaju i izumiru i pokušao je to da objasni. Smatrao je da postoji urođena težnja živog sveta ka povećanju složenosti, a da je tip promene određen uslovima sredine i potrebama organizma. On je zastupao ideju o nasleđivanju stečenih osobina (zašto žirafa ima dugačak vrat). Današnja shvatanja o evolucionim procesima zasnivaju se na istraživanjima Čarlsa Darvina. Teoriju evolucije zasnovanu na delovanju prirodne selekcije i opstanku organizama sposobnih da se prilagode uslovima sredine skoro istovremeno su postavili Darvin i Alfred Voles, međutim Darvin je dao više dokaza. I 1859. godine objavio je „Postanak vrsta prirodnim odabiranjem“ gde je objavio teoriju. Jedinke u populaciji su veoma raznovrsne, između njih se javlja borba za opstanak, i najbolje preživljavaju. Tako se ne prekidno vrši prirodna selekcija. Nasleđivanjem boljih odlika u narednim generacijama stvara se mogućnost da još veći broj jedinki ispolji te povoljne odlike. Darvin je prvi izneo pretpostavku da su osnovni izvor raznolikosti mutacije, a putem selekcije opstaju oni sa najboljom kombinacijom naslednih osobina. 1871. godine objavio je „Čovekovo poreklo“, gde prvi put objašnjava da je čovek postao od zajedničkih majmunolikih predaka kao i ostali primati.   

4.0.
Osnovni mehanizmi evolucionih procesa

            Osnovni mehanizmi evolucionih procesa su:
Ø  mutacije;
Ø  genetički drift;
Ø  protok gena;
Ø  prirodna selekcija.

Mutacije su veoma važne za evoluciju jer predstavljaju glavni izvor genetičke varijabilnosti u populaciji. Mutacijama nastaju mnoge genetičke varijante na koje može delovati prirodna selekcija. Primer: različite varijante boja ljušture nekih mekušaca mogu nastati kao rezultat mutacija, a neke mogu svojim nosiocima omogućiti bolje preživljavanje u određenoj sredini. Mutacije se ne dešavaju da bi se organizam prilagodio određenoj sredini, nego se dešavaju spontano gde mogu da budu korisne i štetne. Učestalost korisnih se povećava jer njihovi nosioci mogu da ostave veći broj potomaka. Štetne mutacije prirodna selekcija eliminiše ali se ipak održavaju u maloj učestalosti jer se proces mutacija i dalje odvija.
Genetički drift predstavlja promenu učestalosti genskih alela u promeni populacije kao rezultat slučajnosti. Kroz generacije dolazi do promena učestalosti alela. Rezultat može biti gubitak jednog od alela odnosno smanjenje varijabilnosti. Ako neki redak alel poseduje samo nekoliko jedinki u populaciji može se desiti da ne bude prenet u sledeću generaciju. Ove slučajne promene posebno su izražene u populaciji male brojnosti. Primer: populacija ugroženih vrsta ili populacije koje naseljavaju nova staništa. Međutim mnoge populaciji sa vremena na vreme prolaze kroz fazu naglog i velikog smanjenja brojnosti (zime), što može dovesti do značajnih promena njihove genetičke strukture.
Protok gena predstavlja pojavu prelaska gena iz jedne u drugu populaciju pri čemu postanu deo njenog genofonda. Najčešće se ostvaruje kretanjem jedinki, a kod biljaka prenošenjem polena ili semena. Razmenom gena jedinki populacije ostaju slične po svojoj genetičkoj strukturi. Ako nešto ometa protok gena populacije će biti sve različitije.
Prirodna selekcija predstavlja uspešnije preživljavanje u reprodukciji određenih genetičkih varijanti u odnosu na druge. Prirodna selekcija može delovati kada u populaciji postoje različite varijante koje se međusobno razlikuju po adaptivnoj vrednosti. Adaptivna vrednost pokazuje koliko određna genetička varijanta doprinosi fondu sledeće generacije.

Svaka nasledna osobina koje svojim nosiocima omogućava da ostave veći broj potomaka nego onima koji tu osobinu nemaju naziva se adaptacija. Delovanjem prirodne selekcije populacije se menjaju kroz generaciju, dobar primer za to je „industrijski mehanizam“. To je pojava porasta brojnosti polnih (melaničnih) formi noćnih leptira u odnosu na svetle u zagađenim industrijskim sredinama.

5.0
Prirodna selekcija

            Prema tipu promena koje se dešavaju u strukturi jedne populacije razlikuju se određeni tipovi prirodne selekcije:
            1. Progresivna (direkciona) selekcija. Ispoljava se kada su promene u sredini tokom više generacija usmerene u jednom istom pravcu. Te promene mogu dovesti do toga da jedna ili nekoliko eksperimentalnih fenotipskih klasa poveća svoju učestalost u populaciji. To izaziva promenu srednje vrednosti karaktera koji je u pitanju. Ovo je najbrži tip selekcije i najčešći oblik veštačke selekcije.
            2. Stabilizaciona selekcija. Adaptivnu normu populacije održava konstanta. Ona je česta u uslovima visoke usaglašenosti date karakteristike i životne sredine. Ovde se favorizuju fenotipske klase koje su raspoređene oko srednje vrednosti karakteristike. Na taj način ne dolazi do nastanka fenotipskih promena jedinki populacije.
            3. Distruptivna (balansna). Nastaje u heterogenoj sredini u kojoj na različitim delovima staništa dolazi do favorizovanja različitih fenotipskih kalsa tj. ekstremnih u odnosu na klase koje se nalaze oko srednje vrednosti date karakteristike.

6.0.
Koevolucija u ekološkim uslovima

            Koevolucija je pojava istovremene evolucije različitih populacija koje su u međusobnim interakcijama. Te interakcije mogu biti veoma raznovrsne. Svaka promena jedne vrste uslovljena je evolucionim promenama druge vrste sa kojom je u interakciji. Razlikujemo:
1.    kooperaciju;
2.    predatorizam;
3.    parazitizam;
4.    kompeticju.
Podela je izvršena na osnovu efekata koji jedna vrsta ima u odnosu na drugu tj. da li ima korist, štetu ili je odnos neutralan. Kooperacija dva organizma predstavljena je simbiozom (zajednica dva organizma sa obostranom koristi). Razlikujemo:
Ø  mutualizam je simbioza u užem smislu reči gde jedna vrsta drugoj povećava verovatnoću preživljavanja. Primer je lišaj tj. simbioza alge I gljive. Takođe primer je zajednica čoveka i e. coli.
Ø  komensalizam gde jedna vrsta ima korist a druga je neutralna. Primer je ptica I aligatora.
Predatorstvo je odnos grabljivice i plena što znači da je za jednu vrstu pozitivan a za drugu nije, primer su lisica i zec.
Parazitizam kada jedna vrsta živi na račun druge.
Kompeticija je borba za opstanak (za hranu, životni prostor, oko ženke). Razlikujemo: amensalizam ili antibiozu koja se javlja kod mikroorganizama gde hemijska jedinjenja koja stvaraju jedni mikroorganizmi inhibiraju rast drugih mikroorganizama.

7.0
Postanak vrsta i teorije specijacije

            Do pojave Darvinove teorije smatralo se da su vrste ne promenljive i da unutar iste vrste ne postoji velike varijabilnost. Međutim danas znamo da jedinke koje pripadaju istoj vrsti mogu biti dosta različite. Npr. nekada se dešavalo da se mužijak ili ženka jedne iste vrste smatraju novom vrstom. Zbog toga se za određivanje vrste ne može uzeti u obzir samo sličnost već i reprodukcija. Jedinke različitih vrsta međusobno ne stupaju u odnose razmnožavanja. Nastanak nove vrste naziva se specijacija. Da bi od jedne nastalo dve ili više vrsta mora doći do reproduktivne izolovanosti. Razlikujemo dva mehanizma reproduktivne izolacije:
·         preoplodna;
·         postoplodna.

U pre oplodne mehanizme ubrajamo sve ono što sprečava da dođe do oplođenja. Npr. razmnožavanje u različito vreme, biohemijska ne podudarnost gameta, razlika u građi reproduktivnih organa.
Postoplodni deluju posle oplođenja i to najčešće uginućem ploda ili stvaranjem sterilnog potomstva.

Postoje dve teorije specijacije:
·         alopatrička;
·         simpatrička.

Alopatrička. Postanak nove vrste objašnjava teritorijalnom izolovanošću. Primer su Darvinove zebe sa galapagoskih ostrva. Galapagoski arhipelag ima oko 50 manjih ostrva. U prošlosti iz Južne Amerike zebe su nastanile većinu ostrva. Svaka od njih koristila je specifične uslove sredine pa je na njih delovala prirodna selekcija. Na taj način postojale su genetički različite (nastalo je oko 13 različitih vrsta zeba). I kada su ponovo došle u kontakt nisu više mogle uspešno da se reprodukuju.
Simpatrička. Ova teorija smatra da se nove vrste mogu pojaviti na istoj teritoriji. Ona to objašnjava pojavom mutacija kojom nastane jedna grupa jedinki koje se reproduktivno izoluje od ostalih. Međutim ovo se češće dešava kod biljaka, a ređe kod životinja.

8.0.
Postanak evolucionih novina

            Svaka sistemska kategorija tj. takson (vrsta, rod, familija, red) pripada posebnoj adaptivnoj zoni. Nju čine način života predstavnika date kategorije. Svaki takson ima svoj adaptivni tip tj. skup svojstava pomuću kojih je prilagođen u uslovima sredine u kojoj živi. Npr: većina sisara je svojim adaptivnim tipom prilagođena na život na kopnu, a delfini i kitovi na život u vodi. U okviru iste adaptivne zone dolazi do adaptivne radijacije tj. prilagođenosti na različite uslove života. Vrste koje pripadaju isotm rodu, porodici ili redu rezultat su adaptivne radijacije.

8.1.
Pravci evolucije

            Razlikujemo:
1.    Divergentnu. To je evolucija koja se ostvaruje kada iz populacije jedne vrste nastane više novih kao razultat prilagođavanja.
2.    Konvergentna koja nastaje prilagpđavanjem različitih grupa sličnih uslovima sredine što vodi ka nastanku njihove veće sličnosti.
3.    Progresivna kada od prostijih nastaju složeniji oblici.
4.    Regresivna gde dolazi do uprošćivanje građe i funkcije organizama. Primer krtica u zemlji zakržljale su joj oči.

8.2.
Izumiranje vrsta

            Smatra se da je broj vrsta koje danas žive na zemlji  samo oko 1% od vrsta koje su do danas postojale. To znači da su mnoge vrste iščezle, a najčešći uzrok je gubitak prilagođenosti na izmenjene uslove sredine. Ako se životna sredina menja brže od samih organizama preti im izumiranje. Jednom iščezli ne mogu se ponovo razviti. Može doći samo do ispoljavanje neke predačke karakteristike, ta pojava se zove atavizam.


1 коментар: