Zamknięcie działu 32

Słowniczek działu

Pojęcie Definicja
Zmienność modyfikacyjna Zmiany fenotypu pod wpływem środowiska, niedziedziczone
Zmienność genetyczna Dziedziczone różnice w DNA między osobnikami
Mutacja Trwała zmiana sekwencji DNA
Rekombinacja genetyczna Nowe kombinacje alleli w mejozie
Genotyp Kompletna informacja genetyczna osobnika
Fenotyp Obserwowalne cechy — wynik genotypu + środowisko
Pula genowa Zbiór wszystkich alleli całej populacji
Polimorfizm genetyczny Współistnienie ≥2 alleli z częstością >1% w populacji
Dobór naturalny Różnicowe przeżywanie → zmiana alleli w populacji
Dobór kierunkowy Przesuwa średnią cechy w jedną stronę
Dobór stabilizujący Zmniejsza zmienność, utrzymuje średnią
Dobór różnicujący Faworyzuje skrajności, może dzielić populację
Dryft genetyczny Losowe zmiany częstości alleli w małej populacji
Efekt butelki Utrata zmienności po dramatycznym spadku liczebności
Efekt założyciela Mała zmienność nowej populacji z niewielkiej grupy założycielskiej
Przepływ genów Wymiana alleli między populacjami przez migrację
Dobór płciowy Selekcja przez sukces rozrodczy, nie tylko przeżycie
Równanie HWE $p^2 + 2pq + q^2 = 1$; model populacji nieewoluującej
Gatunek biologiczny Populacje krzyżujące się dając płodne potomstwo; rozrodczo izolowane
Specjacja alopatryczna Przez izolację geograficzną
Specjacja sympatryczna Bez bariery geograficznej (poliploidyzacja, dobór ekologiczny)
Bariera prezygotyczna Blokuje powstawanie zygoty hybrydy
Bariera postzygotyczna Obniża żywotność/płodność hybrydy
Homologia Wspólne ewolucyjne pochodzenie struktur
Analogia Podobieństwo funkcjonalne bez wspólnego pochodzenia
Konwergencja Niezależne ewoluowanie podobnych cech
Synapomorfia Wspólna cecha pochodna grupy; podstawa kladogramów
Skamieniałość Szczątki lub ślady organizmów zachowane w skałach
Forma przejściowa Organizm łączący cechy przodkowej i pochodnej grupy
Narząd szczątkowy Zredukowany ewolucyjnie organ jako ślad pochodzenia
Zegar molekularny Szacowanie czasu dywergencji z różnic w sekwencji DNA/białka
Datowanie radiometryczne Wiek materiału z rozpadu izotopów promieniotwórczych
Hominini Plemię obejmujące Homo, Australopithecus i pokrewne
Bipedalizm Stały chód dwunożny
Hipoteza Out of Africa H. sapiens z Afryki, ekspansja ok. 60–70 tys. lat temu
Introgresia Transfer genów między gatunkami przez krzyżowanie hybrydy z gatunkiem rodzicielskim

W pigułce (dział 18)

  • Ewolucja = zmiana częstości alleli w puli genowej populacji w czasie pokoleń.
  • Surowiec: zmienność genetyczna (mutacje + rekombinacja). Zmienność modyfikacyjna niedziedziczona → nie bierze udziału w ewolucji.
  • Mechanizmy: dobór naturalny (trzy formy), dryft genetyczny (efekt butelki, założyciela), przepływ genów, dobór płciowy.
  • HWE: model populacji nieewoluującej — odchylenie oznacza działający mechanizm.
  • Specjacja: bariery rozrodcze (pre- i postzygotyczne); alopatryczna (izolacja geograficzna) vs sympatryczna (poliploidyzacja, dobór ekologiczny).
  • Dowody: paleontologiczne (skamieniałości, formy przejściowe), anatomiczne (homologia, narządy szczątkowe), molekularne (cytochrom c, zegar molekularny), biogeograficzne.
  • Człowiek: hominini od ok. 6–7 mln lat; bipedalizm przed dużym mózgiem; Out of Africa; introgresia z neandertalczykami (1–4% Europejczycy) i denisowianami (do 5% Melanezja).

Sprawdzian działowy

1. Wyjaśnij różnicę między zmiennością modyfikacyjną a genetyczną. Który typ jest materiałem dla ewolucji i dlaczego?

2. Populacja 500 żab. Częstość allelu recesywnego (a, webbing zredukowany) wynosi $q = 0{,}4$. Zakładając HWE: (a) ile żab jest homozygotami dominującymi AA? (b) ile jest nosicielami (Aa)? (c) Jeśli w rzeczywistości AA stanowią 70% populacji — co to wskazuje?

3. Opisz efekt butelki i podaj jeden przykład ze świata przyrody. Jakie konsekwencje ma dla zdolności adaptacyjnej gatunku?

4. Co to synapomorfia? Dlaczego kladogramy opierają się na synapomorfiach, a nie na podobieństwach powierzchownych?

5. Wymień cztery kategorie dowodów ewolucji. Dla każdej podaj jeden konkretny przykład.

6. Europejczyk ma ok. 2% DNA neandertalskiego. (a) Skąd się wzięło? (b) Dlaczego mieszkaniec Afryki subsaharyjskiej ma go znacznie mniej? (c) Jak nazywamy to zjawisko?

7. „Ewolucja dąży do doskonałości." Oceń to stwierdzenie, podając konkretny argument biologiczny.

Klucz odpowiedzi (skrót)

  1. Modyfikacyjna: zmiany fenotypu pod wpływem środowiska, niedziedziczone (norma reakcji genotypu). Genetyczna: różnice w DNA, dziedziczone. Ewolucja działa tylko na genetyczną — bo tylko ona przechodzi do następnego pokolenia.

  2. $p = 0{,}6$, $q = 0{,}4$. AA: $p^2 = 0{,}36$ → 180 żab. Aa: $2pq = 0{,}48$ → 240 żab. aa: $q^2 = 0{,}16$ → 80 żab. Jeśli AA = 70% (350) zamiast 36% → odchylenie od HWE → prawdopodobnie działa dobór naturalny (faworyzuje AA) lub selekcja heterozygot jest niższa; populacja ewoluuje.

  3. Efekt butelki: drastyczne zmniejszenie populacji → losowa próbka puli genowej → utrata zmienności genetycznej. Przykład: gepard (mała zmienność, ok. 10–12 tys. lat temu), kondor kalifornijski, niektóre populacje słonia. Konsekwencje: niska odporność, podatność na choroby, mała zdolność adaptacji.

  4. Synapomorfia: wspólna cecha pochodna dziedziczona po wspólnym przodku. Kladogramy na synapomorfiach, bo podobieństwo powierzchowne może być wynikiem konwergencji (np. skrzydło ptaka i owada — analogia, nie wspólne pochodzenie). Synapomorfie odzwierciedlają rzeczywiste pokrewieństwo.

  5. Paleontologiczne (np. Archaeopteryx, seria koniowatych); anatomiczne (homologia kończyn kręgowców, narząd szczątkowy = kość ogonowa); molekularne (cytochrom c — człowiek i szympans identyczne; zegar molekularny); biogeograficzne (lemury tylko na Madagaskarze, tapiry na dwóch izolowanych kontynentach).

  6. (a) H. sapiens krzyżował się z neandertalczykami po wyjściu z Afryki (Bliski Wschód/Europa) — introgresia. (b) Afrykanie nie mieli kontaktu z neandertalczykami (neandertalczycy żyli w Europie/Azji). (c) Introgresia.

  7. Fałszywe. Ewolucja nie ma kierunku ani celu. Dobór naturalny faworyzuje cechy dostosowane do AKTUALNYCH warunków. Gdy środowisko się zmieni — ta sama cecha może stać się wadą (np. jasne umaszczenie korzystne na jasnym tle staje się wadą po uprzemysłowieniu, jak u ćmy brzozowej). Koszty ewolucyjne bipedalizmu (bóle pleców, trudny poród) pokazują, że ewolucja nie „optymalizuje" — kompromisuje.