EVOLUTIONS-teori Tom Sillesen Tak til Naturhistorisk Museum for billeder og inspiration Charles Darwins evolutionsteori ”Survival of the fittest” (”den bedst egnede overlever”) forklarer, hvordan alt levende er udviklet. Den bygger på forskelligheden (variationen) inden for den enkelte art og en efterfølgende sortering (selektion). De individer, der bedst kan honorere kravene fra omgivelserne, overlever og efterlader mest afkom. De egenskaber, der er arvelige, videregives til efterkommerne. Hvis en egenskab er fordelagtig vil den med tiden dominere i populationen. Denne tilsyneladende enkle teori er hele teorigrundlaget for biologien. Den forøgede genetiske viden bekræfter Darwins teori, der ligeledes underbygges af vores viden om DNA-molekylets struktur og funktion. Det er dog ikke helt klarlagt, hvordan artsdannelsen finder sted, men den antages at være en dynamisk proces, der afhænger af, at tilfældige individer isoleres geografisk.

Fra myte til eksperimenter 300 f. Kr. (Platon og Aristoteles´ tid) : Manden giver al arv. Kvinden er blot en rugemaskine, der leverer byggematerialer, og bliver barnet en pige har moderen haft en forstyrrelse i sit blod! 1600-tallet: Mus opstår af henkastede gamle klude. Midten af 1600-tallet: Francesko Redi beviser at liv (dvs. dyr og planter) ikke opstår af livløst stof (spontan genese) men stammer fra et æg og en sædcelle. Mikroskopet - forstørrelsesglasset er opfundet i en form hvor man lige netop kan se æg og sædceller mødes.

Vigtige videnskabelige fremskridt Isaac Newton udgiver i 1687 bogen Principia med sine berømteste fysiske love og principper. Carl von Linné, svensk botaniker udgiver i 1735 bogen Naturens system.

Oplysningstid (1700-tallet) Fornuft Rationel planlægning Systematisk tilgang til undersøgelser af naturen Naturens bestanddele opdages Gamle tænkte ideer falder (f.x. om de 4 elementer vand, ild, jord og luft) Kemien fødes Grundstoffer f.x. ilt opdages

Forudsætninger for evolutionsteori Indtil ca. 1800 : Arter uforanderlige Sådan er verden skabt én gang for alle Carl von Linne´s klassifikatonssystem Efter 1800 : Fossiler af mystiske uddøde dyr opdages Neandertalerskelet 1856 ved Düsseldorf Verden må have forandret sig

Jordens alder Biblen (før 1800) : 6.000 år Charles Lyell (1834) : meget ældre I dag : 4.600.000.000 år Giver tid til at evolution er mulig Charles Lyell

Lamarcks giraffer Evolutionsteorien fra 1809 Lamarcks giraffer J.B. Lamarck Lamarcks giraffer strækker hals

Lamarcks udviklingslære Erkender som den første evolutionen DRIVKRAFT Indre drift mod det perfekte Nedarvning af erhvervede egenskaber (Bygger på filosofiske tanker)

De bedst tilpassede får flest unger Darwins giraffer Evolutionsteorien fra 1859 Tilfældig arvelig variation Charles Darwin De bedst tilpassede får flest unger De andre uddør

Darwin udviklingslære Giver som den første en brugbar mekanisme DRIVKRAFT Variation Ændringer i miljø Naturlig udvælgelse Arvelige egenskaber nedarves Isolation Opsplitning i nye arter

Galapagosøerne Jordomrejsen på skibet ”Beagle” 1831 Da Darwin i 1859 fremlagde udviklingsteorien om ”Arternes oprindelse” (”Origin of Species”), var han den første til at formulere en teori, der kunne forklare evolutionsmekanismen. Darwin kaldte processen naturlig udvælgelse. Darwin havde på sine studierejser rundt om i hele verden noteret sig den store mangfoldighed og ikke mindst variationen inden for arterne. På sine rejser besøgte Darwin blandt andet Galapagos-øerne, og her studerede han det særdeles særprægede dyreliv. Galapagos-øerne ligger ca. 800 km ud for Ecuadors vestkyst, og her findes en række endemiske arter (arter der kun findes det pågældende sted). Jordomrejsen på skibet ”Beagle” 1831

En ny teori bliver til Darwin inspireres af 2 økonomers nye teorier : Robert Malthus (befolkningstilvækst skaber kamp) Adam Smith (liberalisme skaber specialister) (Bygger på observationer) af skildpadder og finker ”The Origin of Species” England i 1859 Danmark i 1872

Slægtsskab mellem Darwins finker Darwin kendte ikke til genetik !

Revolution i samtiden Kirken : Forudbestemthed styrer naturen (Gud) Darwin : Naturlige tilfældigheder afgør arternes skæbne Mennesket er ikke længere noget særligt - I familie med aberne - Udviklet ved en tilfældighed - Naturens mangfoldighed kan skabes ved naturlige og tilfældige mekanismer

Neodarwinisme Darwin havde ingen viden om gener, DNA og mutationer Darwins ”Origin of species” (1859). Genetik (Gregor Mendel 1900). Gener (Wilhelm Johannesen 1910). Kromosomer (Thomas Hunt Morgan 1915). DNA og basepar (Watson og Crick 1953). RNA (Monod og Jacob 1961). Genetisk kode og mutationer (1966). Hermed KEMISK forklaring på forandringer i arter. Herefter hænger hele biologien sammen!

Kromosomer Mennesket har 46 kromosomer (parvis ens) Ét sæt (23) fra mor og ét sæt (23) fra far Et af parrene er kønskromosomer Dreng X y Pige X X Kromosomer indeholder DNA-strengen

Arvematerialets struktur

DNA Deoxyribo Nuclein Acid A Adenin - T Thymin G Guanin - C Cytosin 3 basepar er en codon og koder for en aminosyre Mennesket består af milliarder af celler, der alle stammer fra den celle, der blev dannet ved sammensmeltning af forældrenes æg- og sædcelle. I hver celle findes en cellekerne med arveanlæggene. Generne - arveanlæggene - der koder for alle de processer, der foregår i kroppen, findes i kromosomerne og består af DNA (deoxyribo-nuklein-syre). I et kromosom ligger DNA som en dobbeltstreng, der er bygget op af basepar, nucleotider. 4 typer nucleotider parres indbyrdes og udgør ”trappetrinene” i trappestigestrukturen. Adenin er parret med thymin og cytosin med guanin. Rækkefølgen af basepar er særdeles betydningsfuld. Det er den kode, der giver information om, hvilke aminosyrer, der skal følge hinanden i opbygningen af polypeptider (proteiner). Kombinationen af tre basepar koder for en aminosyrer. Koden for en aminosyre kaldes en triplet. Når celler deler sig, kopieres DNA-strengen ved at den zippes op som en lynlås, og nye baser sætter sig, så der dannes to identiske strenge. Opstår der fejl i indsættelsen af nye baser, ændres koden, og der skabes en ny information. Dette kaldes en mutation. Sker der mutationer under dannelsen af kønsceller, vil denne mutation videregives til afkommet. Watson-Crick-modellen

Den genetiske kode Det centrale dogme Koden blev brudt i 1961 Codons for aminosyrer Forudsætningen for Darwins meget enkle udviklingsteori er, at der skal være en variation inden for en art. Desuden skal der produceres mere afkom, end der er ressourcer (føde, bosteder m.m) til. Dette betyder, at der vil opstå en konkurrence, og at nogle individer grundet deres egenskaber vil være bedre rustet i kampen og derfor klare sig bedre end andre. De egenskaber, der ligger til grund for ”en bedre overlevelse”, skal kunne videregives fra forældrene til afkommet. Det vil sige, at egenskaben skal findes kodet i arvematerialet i kønscellerne Som den sidste ting må der være processer, der muliggør, at der dannes nye arter, når forskellene mellem grupper eller populationer bliver for store. Kæde af aminosyrer Det centrale dogme Koden blev brudt i 1961

Mutationer Fejl i codons under kopieringen af DNA Tilfældige fejl Påførte fejl (stråling og visse kemiske stoffer) Kun mutationer i kønsceller vil overføres til afkommet - forringer afkommets overlevelse (99 %) - er betydningsløs for afkommets overlevelse(1 %) - forbedrer afkommets overlevelse (0,01 %) Mutationer er tilfældige og vedvarende forandringer i generne - arvematerialet. Kun mutationer i kønscellerne kan videregives til næste generation. Mutationer i kropsceller har ingen evolutionær betydning. De fleste mutationer vil være neutrale og ikke have nogen direkte indflydelse på overlevelsesmulighederne. De ophobes blot i arvematerialet. Ved ændret miljø kan en sådan mutation dog pludselig vise sig at være en fordel eller en ulempe. Er den opståede mutation en direkte fordel for afkommet, vil det klare sig bedre i konkurrencen med andre og derfor være en succes. Egenskaben kan derfor videregives til de næste generationer og spredes i populationen. Forringer den opståede mutation afkommets overlevelse, vil det klare sig dårligere i konkurrencen med andre. Der sættes mindre afkom i verden - i værste fald intet. Den egenskab, mutationen medførte, vil derfor ikke sprede sig i populationen, men selekteres fra.

Mutationstyper Kromosommutationer Hele kromosomer Dele af kromosomer Større genmutationer Deletion Insertion Duplikation Inversion Punktmutaioner Enkelt base Få baser