Biologi 1: Evolution

Darwins evolutionsteori

Teori från 1800-talet som presenterade evolution genom naturligt urval, en teori som har finslipats och gäller ännu idag. Evolutionsteorin förklarar förändringen av organismers ärftliga egenskaper över tid. Teorin baseras på att olika individer av samma art har variation, och att de bäst anpassade individerna kommer ha möjlighet att föra sitt arvsanlag vidare. 

Evolutionens drivkrafter

1. Kampen om tillvaron
2. Variation
3. Ärftlighet
4. Tid
5. Selektion

Kampen om tillvaron

En av evolutionens drivkrafter. Det föds mer ungar än som klarar sig till vuxen ålder, det är en kamp för att överleva. De bäst anpassade till rådande miljö kommer att överleva. 

Variation

En av evolutionens drivkrafter. Inom en population finns det variation bland individerna. Det leder till att olika individer har olika fitness, alltså en individs relativa reproduktiva framgång, eller hur många överlevande ungar en individ får jämfört med andra individer av samma art. 

Fitness

En individs relativa reproduktiva framgång, alltså hur många överlevande ungar en individ får.

Ärftlighet

En av evolutionens drivkrafter. För att egenskaper ska föras vidare behöver de vara ärftliga. Gynnsamma mutationer i könscellerna leder till ökad fitness hos avkomman. 

Tid

En av evolutionens drivkrafter. Evolution är en process som tar mycket lång tid. 

Selektion

En av evolutionens drivkrafter. Några individer är lite bättre anpassade till omgivningen än de andra, tex lite längre ben →de kan springa lite snabbare. De bäst anpassade individerna har störst sannolikhet att överleva och få ungar. Detta kallas det naturliga urvalet. 

Evolutionens mekanismer

1. Mutationer
2. Selektion
3. Migration/Genflöde
4. Genetisk drift

\

Mutation

En av evolutionens mekanismer. Ursprunget till all genetisk variation. Slumpmässiga förändringar i en individs arvsmassa, varav vissa är fördelaktiga. Mutationerna måste ske i könscellerna för att kunna spridas vidare till avkomman. 

Selektion

En av evolutionens mekanismer. Några individer är lite bättre anpassade till omgivningen än de andra, tex lite längre ben →de kan springa lite snabbare. De bäst anpassade individerna har störst sannolikhet att överleva och få ungar. Detta kallas det naturliga urvalet. Finns olika typer av selektion.

Migration/genflöde

En av evolutionens mekanismer. Djurpopulationens förflyttning från ett geografiskt område till ett annat. Detta innebär flera saker: förflyttning av alleler (genvarianter) mellan populationer, minskad skillnad mellan populationer och ökad genetisk diversitet inom en population. Genflöde kan neutralisera effekten av drift och selektion, och kan ske via sporer, individer, pollen, frön etc. 

Genetisk drift

En av evolutionens mekanismer. Slumpmässiga nedärvningar där selektion inte påverkar.

Tex en sjukdom eller plötslig naturkatastrof som påverkar vilka individer som överlever/dör, vilket inte reflekterar hur väl anpassade de individerna var. Mindre population → mer genetisk drift →grupp förlorar genetisk diversitet.

\
Finns tre typer:


1. Fixering
2. Grundar-effekt
3. Flaskhalseffekt

Typer av selektion

1. Naturligt urval
2. Sexuell selektion
3. Artificiell selektion

Naturligt urval

En typ av selektion. De bäst anpassade till miljön (och de arter omkring dem: samevolution) överlever och kan föra vidare sina egenskaper.

Sexuell selektion

Typ av selektion. När individer konkurrerar om att få para sig med motsatta könet och därmed föra vidare sina egenskaper. Den individ som antingen är framgångsrik i konkurrensen eller anses attraktiv av en partner av motsatta könet kommer att få para sig och föra sina egenskaper vidare. Ofta gäller detta hos hanarna, och har lett till bland annat påfågelns stjärtfjädrar och rådjurets stora krona.

Artificiell selektion

Typ av selektion. När människan förädlar djur- och växtarter till det som vi anser vara bäst. Till exempel bananer och mopsar.

Fixering

Typ av genetisk drift. En allel blir ensam kvar, till exempel om alla gråa kaniner i en population råkar dö i en naturkatastrof och det bara är bruna kvar.

Grundar-effekt

Typ av genetisk drift. När ett fåtal individer grundar en population, till exempel vid migrering. Då bygger populationen på en mycket liten genpool.

Flaskhalseffekten

Typ av genetisk drift. När en population minskar kraftigt och sedan växer till normal storlek igen. Då kan genetisk drift åstadkomma stora förändringar i allelfrekvenser, och fördelaktiga anpassningar kan försvinna. 

Divergent utveckling

När samma ursprungliga organ får olika funktion hos olika arter.

Konvergent utveckling

När liknande miljö frambringar liknande egenskaper hos olika arter. 

Analoga organ

Organ med olika ursprung men samma funktion. Tex vingar hos insekter och fåglar.

Homologa organ

Organ som härstammar från samma ursprung men har olika funktioner, tex att samma skelettdel har anpassats till vingar, armar fenor etc.

Biologiska artbegreppet

En art är en grupp organsimer som kan fortplanta sig under naturliga förhållanden och få fertil avkomma. Dessa natuliga förhållanden kan ej uppnås om organismerna är reproduktivt isolerade. Nackdelar med detta artbegrepp är att det finns växter som är hybrideringsbenägna, samt asexuell fortplantning.

Reproduktiv isolering

Det som uppstår när två arter antingen ej kan få fertil avkomma eller om de inte är på samma plats geografiskt.

Morfologiska artbegreppet

Artbegrepp som baseras på likheter mellan arter. Är två individer tillräckligt lika så är de av samma art. Fördelar: Kan tillämpas på utdöda arter. Nackdelar: Det finns arter som är lika men som inte kan reproducera sig, och mikroskopiska organismer är svåra att se skillnad.

Allopatrisk artbildning

Artbildning som sker när en art splittras i två, tex genom geografisk isolering. Grupperna utsätts för olika selektionstryck (befinner sig i olika miljöer), vilket leder till olika anpassningar. Detta kan till slut leda till reproduktiv isolering.

Artbildning

Sker när genflöde (migration) upphör mellan två populationer. Två typer:


1. Allopatrisk
2. Sympatrisk

Sympatrisk artbildning

Artbildning som sker inom samma geografiska område. Kan ske genom disruptiv selektion; när extrema egenskaper hos individer ger högre fitness och olika grupper inom en art börjar att utnyttja olika nisher (tex olika födokällor). Detta kan till slut leda till reproduktiv isolering.

Selektionstryck

Den inverkan som omvärldsfaktorer har på en population, leder till det naturliga urvalet. Olika selektionstryck leder till utveckling av olika sorters anpassningar. Tex utövar ett rovdjur selektionstryck på sina bytespopulationer.

Ekologisk nisch

En arts samlade krav på sin livsmiljö. Kan innefatta vissa naturtyper, viss föda och krav på temperatur och andra miljöfaktorer.

Samevolution

Interaktioner leder till att två eller fler arter i en näringsväv utvecklas tillsammans. Evolutionär förändring hos en art → evolutionär förändring hos en annan art. Tex samevolution mellan växter och deras pollinatörer: vissa nattfjärilar har extremt långa sugsnablas som passar precis i de djupa, smala sporrarna där orkideer har sin nektar.

Artisolerande mekanismer

Olika arter kan sällan få avkomma, och när hybrider bildas är de oftast inte fertila. Det finns två typer:


1. Prezygotisk
2. Postzygotisk

\
Prezygotisk isolering

Isolering som sker innan befruktning. Innebär att individer inte träffas varandra. Tex är de dag- respektive nattaktiva, att de har olika läten eller olika nischer.

Postzygotisk isolering

Isolering som sker efter befruktning och innebär att individerna får steril avkomma, missfall, eller att befruktning ej sker.

Hybridisering

När två arter korsas. Väldigt sällan kan nya arter uppstå på detta vis.

Indelning av organsimer

1. Rike
2. Fylum
3. Klass
4. Ordning
5. Familj
6. Släkte
7. Art

En arts namn består av släktnamn och artepitet, tex homo respektive sapiens. Linné delade in organsimer baserat på deras morfologiska egenskaper.

\

Kladogram

Ett fylogenetiskt träd som visar olika arters utveckling och vilka förfäder de härstammar från. Det behöver inte reflektera egenskaper. Trädets rot representerar de gemensamma förfäder som gett upphov till organismerna som bildar trädet. I en förgreningspunkt antar man att det har skett en artbildning, där förfadern delades upp i två nya arter. När man förflyttar sig upp från roten till topparna flyttar man sig fram i tiden, dock sällan skalenligt. Analysen kan baseras på olika saker, tex morfologiska karaktärer som storlek, form och färg, fysiologiska karaktärer som hur organ och vävnader fungerar, ekologiska karaktärer som växtsätt, eller på DNA-sekvenser. 

Uralstringsteorin

En teori om hur livet uppstått på jorden. Livet kan uppstå spontant gång på gång ur olika material.

Panspermiteorin

Teori om hur livet uppstod på jorden. Liv har alltid funnits där materia funnits och att livet började när jorden uppstod.

Vetenskapligt stödda teorin

En teori om hur livet uppstod på jorden. Liv uppstår genom en serie på varandra följande reaktioner som kräver mycket speciella förhållanden, tex tillgång till vatten. 

Endosymbiontteorin

Teori om hur eukaryota celler uppstått. Enligt den togs en bakterie upp av en så kallad urcell, som använde samma syre som cellen. Cellen och bakterien levde i endosymbios. Bakterien utvecklades till mitokondrien, som därför har eget DNA och förökar sig mer eller mindre av sig självt. På samma sätt, fast med en annan bakterie, bildades kloroplasten.

Makroevolution

De processer som leder till att arter förändras och bildas. Utvecklingen av högre systematiska enheter (släkte, familj, ordning etc) studeras, hur och när olika egenskaper och anpassningar kan ha uppstått, och hur och när olika organismgrupper har uppstått och dött.

Bevis på evolutionen

Bland annat fossil från utdöda och levande organismer, hur arter liknar varandra i kroppsbyggnad, fosterutveckling och DNA-mässigt och även det faktum att organismer under generationer haft förmågan att anpassa sig till olika miljöer och dess förändringar. 

Utveckling av flercelliga organismer

Under de första tre miljarder åren av livets historia hade det bara funnits encelligt liv. Den kambriska explosionen var en kraftig ökning av komplext, flercelligt liv för omkring 540 miljoner år sedan, möjligen till följd av en ökning av syrehalten i havet. Då bildades bland annat svampdjur, ringmaskar och tagghudingar. Under mer än 500 miljoner år fanns flercelliga organismer enbart i havet. När olika strategier utvecklades för att inte bli uttorkad på land kunde landytan koloniseras. Eftersom luft inte stödjer kroppen lika mycket som vatten var selektionstrycket starkt för utveckling av skelett och stödjande vävnad. 

Utveckling av homoninerna

Människosläktet (homininer) härstammar från hominider, där schimpanser, gorillor, bonober och orangutanger ingår. Människan och apan skildes åt för ca 5 miljoner år sedan. Människan fick en rad egenskaper som skiljer den från andra hominider: nackhålets placering, ryggradens, bäckenets, lårbenshalsens, handens och fotens form. Dessa var förändringar som skedde för att människan skulle gå på två ben, något som gav högre fitness då man såg bättre samt var mindre energikrävande. Den närmaste släktingen till homo sapiens är homo neanderthalis, som vi länge levde parallellt med fram tills neandertalarnas utdöende för omkring 30 000 år sedan. 

Riktat urval

När det naturliga urvalet verkar i samma riktning under lång tid. Leder till speciella och komplexa anpassningar. Tex påfågelögats fläckar och kamouflage.

Stabiliserande urval

När det naturliga urvalet bevarar anpassningen i sitt nuvarande tillstånd. Gäller ofta anpassningar som funnits länge i samma miljö. Tex födelsevikt hos barn. Högre och lägre vikt leder till högre dödlighet, så urvalet bevarar födelsevikten inom nuvarande ramar.