Evolutionsteorien - scitech.au.dk · De logiske slutninger der førte Darwin frem til evolutionsteorien I. Anders S. Barfod Biologisk Institut AARHUS UNIVERSITET Det Naturvidenskabelige

Anders S. BarfodBiologisk Institut

AARHUS UNIVERSITETDet Naturvidenskabelige FakultetNat.au.dk/foredrag

Evolutionsteorien – fundamentet for den moderne biologi



1. juli, 1858

Evolutionsteoriens endegyldige fremsættelse

18. juni, 1858

Wallace

George Lyell

JD Hooker



Darwins inspirationskilder

• Geologi• Fossiler• Isolation på øer • Overproduktion af afkom• Formvariation• Kunstig selektion












• Geologi• Fossiler• Isolation på øer• Overproduktion af afkom• Formvariation• Kunstig selektion











Observation 1) - Alle arter besidder en forplantningsevne der ville resultere i eksponentiel vækst hvis alle individer der blev født, fik lov til at vokse op og sætte afkom i verden.

Observation 2) - De fleste populationer udviser et stabil størrelse.

Observation 3) - Naturlige ressourcer er begrænsede.

Slutning 1 - SelektionDet er kun en mindre del af det afkom der produceres der overlever.

De logiske slutninger der førte Darwin frem til evolutionsteorien I



Observation 4) - Individer fra samme population udviser betydelig variation i deres karaktertræk. Ingen er nøjagtig ens.

Observation 5) - Disse variable karaktertræk nedarves for en stor dels vedkommende.

Slutning 2 - VariationEn populations individer udviser variation i karaktertræk der for en stor dels vedkommende er arvelige.

De logiske slutninger der førte Darwin frem til evolutionsteorien II



Teorien om arternes forandring. Idet det kun er de bedst tilpassede individer der overlever og viderebringe deres egenskaber til næste generation, vil grupper af individer tilhørende samme art gradvist forandre sig afhængigt af forandringer i miljøet (selektionstryk). På denne måde kan en art på lang sigt udvikle sig til en anden art (’descent with modification’, ’transformation’)

De logiske slutninger der førte Darwin frem til evolutionsteorien III

Slutning 1 - Selektion Slutning 2 - Variation



Darwin i Danmark

Georg Brandes

http://www.darwin.au.dk

Georg Brandes, 1902

http://www.darwin.au.dk/



2000

1800

1900

ALMENBIOLOGI

EVOLUT.BIOLOGI

MOLEK.BIOLOGI

GEOLOGI

Biostratigrafi

Uniformitarianisme

Kromosomer og de mendelske arvelove

Naturlig selektion

fossiler

1700

Evolution

Hierarkisk klassifikation

Sammenlign. anatomi

Mutationer

Moderne syntese

Radiometrisk datering

DNA

Kladistik

IT

Genomics

PCR

Organisationstrin



Mendels arvelighedslove

Gregor Mendel (1822-1884)



Mendels arvelighedslove

Mendels 1. lov Ethvert individ besidder to gener for hver egenskab. Kønscellernedannes ved reduktionsdelingsåledes at halvdelen har den eneegenskab og halvdelen den anden.

Mendels 2. lovGener for forskellige egenskaber kombineres uafhængigt ved befrugtningen.



DNA, livets kode



• Udskrevet på en linie med skriftstørrelse 10 ville de 3.3 milliarder basepar, som det menneskelige genom består af, strække sig over en afstand på mere end 8000 km.

• Der er mere lager kapacitet i det DNA der findes I siden på en okse skanke end samtlige hardiske I verden!

• Lagring af den information der findes i al DNA på jorden villekræve 1027 hardiske af 10 Gb hvilke ville fylde 16 X 1013 km3

Livets kapacitet for lagring af information



Ikke kodende DNA

Mitokondriel DNA37 gener

KerneDNA80.000 gener

Menneskets genom

GenrelateretDNA

Ikke genrelateret DNA

Kodende DNA

Ikke kodendeDNA

DNA i lavtantal kopier

DNA i højtAntal kopier

10% 90%

75%25%

60% 40%



Nedarvning af variation –tilfældig med begrænsninger eller variationer over et tema

Selektion – retningsbestemt, men set i et længere

tidsperspektiv, også en variabel proces

Øget tilpasning til de fremherskende livsvilkår og øget

levedygtighed af afkom

Evt. artsdannelse ved reproduktiv isolation

tid



Kilder til variation

•Seksualitet (rekombination af egenskaber)

•Mutationer

•Hybridisering og kromosomfordobling

•Tilfældige begivenheder (genetisk drift)



Nedarvning af variation – tilfældig med begrænsninger eller variationer over et tema

Selektion – målrettet, men variabel proces i et længere tidsperspektiv




Birkemåler (Biston betularia)




Selektion – retningsbestemt, men set i et længere tidsperspektiv,

også en variabel proces

Øget tilpasning til de fremherskende livsvilkår og øget levedygtighed af afkom (fitness)





Selektion – retningsbestemt, men set i et længere tidsperspektiv,

også en variabel proces




tid



150 år efter Darwin

’Nothing in biology makessense except in the light of evolution’

Theodosius Dobzhansky (1900-1975) The American Biology Teacher, March 1973 (35:125-129)



Forædling af afgrøder og dyr (’kunstig selektion’)

Evolutionsteoriens betydning for vores hverdag?



Forståelse for sygdomsfremkaldende organismers udvikling




Bioteknologisk forskning (genetisk modificering) -




Hvilken betydning har evolutionsteorien for vores hverdag?

Evolutionære computer algoritmer

selektion

Lav en start population

Opstil kriteri-um for optimal løsning

Er løsningen optimal?

Bedste løsning

rekombination

mutation

Lav en ny population

START SLUT



Pause

Xanthopan morganii ssp. praedictaAngraecum sesquipedale



Hvorledes opstår arter?

Hvorledes vokser da nu den mindre Forskjel mellem Varieteterne til den større Forskjel mellem Arterne? (s. 136)

Men, kunde man spørge, hvorledes kan et analogt Princip (”Divergensprincippet”) kunne komme til at virke ude i naturen? (s. 137)



Evolutionære processer

Ø-biogeografi

Gradualisme versus punktueret ligevægt Allopatrisk versussympatrisk artsdannelsen



Resultatet af evolutionsprocessen

Purvis and Hector N

ature405, 212 ‐219 (11 M

ay 2000);



Hypoteser om afstamning



Willi Hennig og kladistikken

Willi Hennig 1913-1976



KARAKTER tilstand 1 tilstand 2A: a’ a’’BLADINDSKÆRING savtakket fjerlappetBLOMSTERSTAND klase skærmSÆDIGHED oversædig undersædig

transformation

Karakteranalysen



Typer af karakterer

Morfologiske karakterer

Molekylære/genetiske karakterer



Karakter matrix

0 0 0

0 0 0

0 0 0

1 1 1

0 0 0

0 0 0

0 0 0

1 1 1

0 0 0

1 1 1

Karakterer

Art

er

a b c



Kilder til kovariation

Fælles afstamning

Tilpasning til lignende livsvilkår



Karakter polarisering - indirekte evidens

’Out-group’ kriteriet

1) Alle karakterer i den formodede søster-gruppe kodes ’0’.

2) En gruppe bestående af repræsentanter fra flere forskellige udviklingslinier bruges som sammenligningsgrundlag for den gruppe man studerer.



Parsimoni

1 1 0 0 1 1 0 0 0 0

1 1 1 1 0 0 1 0 0 0

1 1 1 1 1 0 0 1 1 1

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

A

B

C

Z

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10OTEerkarakterer

A B C Z A C B Z5

6

1,2

3,4

8,9,1057 3,4

8,9,10 3,4

1,2

5 7

6

Trælængde 11 Trælængde 12



Molekylær systematik





Et eksempel

Colin Hughes, and Ruth Eastwood. 2006.Island radiation on a continental scale: Exceptional rates of plant diversification afteruplift of the Andes. PNAS 103 (27):10334-10339



Intelligent designtidslinie

Paleys udgiver Natural Theology

Dom i USAs højesteret

Kile strategien

DK: Jacob Wolf udgiver Rosens Råb

1802

1986

1999

2004



To hovedindvendinger mod evolutionsteorien:

•Ureducerbar kompleksitet•Kun en teori



Ureducerbar kompleksitet

Hvorledes kan et organ såkomplekst som øjet forklares ud fra en evolutionær processom i høj grad beror påtilfældigheder?



Videnskabelig metode

1. Formulering af videnskabeligt spørgsmål baseret på observationer.

2. Opstilning af hypotese.3. Afledning testbare forudsigelser.4. Planlægning af eksperimenter til testning

af den opstillede hypoteses forudsigelser. 5. Indsaml data. 6. Analysér data.7. Sammenlign data med forudsigelse.8. Konkludér på basis af accept eller

afvisning af den opstillede hypotese.9. Lav eventuelt om på hypotesen og start

ved pkt. 3 igen.

hypotese

teori



”Evolution er et faktum og en teori”(Stephen Jay Gould)

Mekanismen (teori) hvorved evolutionen (faktum) finder sted diskuteres til stadighed

Documents

Evolutionsteorien - scitech.au.dk · De logiske slutninger der førte Darwin frem til evolutionsteorien I. Anders S. Barfod Biologisk Institut AARHUS UNIVERSITET Det Naturvidenskabelige