Αγαπητέ μου, καταγόμαστε από τους πιθήκους! Ας ελπίσουμε να μην είναι αλήθεια αλλά και αν είναι, ας προσευχηθούμε να μην γίνει ευρύτερα γνωστό

Transcript

1 Αγαπητέ μου, καταγόμαστε από τους πιθήκους! Ας ελπίσουμε να μην είναι αλήθεια αλλά και αν είναι, ας προσευχηθούμε να μην γίνει ευρύτερα γνωστό Michelangelo 1510

2 ΠΥΘΑΓΟΡΕΙΑ ΘΕΩΡΙΑ (ΘΕΩΡΗΜΑ) ΘΕΩΡΙΑ ΤΩΝ ΛΙΘΟΣΦΑΙΡΙΚΩΝ ΠΛΑΚΩΝ ΘΕΩΡΙΑ ΤΗΣ ΕΞΕΛΙΞΗΣ ΜΑΡΞΙΣΤΙΚΗ ΘΕΩΡΙΑ ΒΟΥΔΙΣΜΟΣ

3 ΕΙΚΟΝΙΚΟ ΠΕΙΡΑΜΑ: από ένα πληθυσμό «συνηθισμένων» άσπρων κουνελιών να «δημιουργήσω» μία ράτσα με κοντά πόδια και κατεβασμένα αυτιά. αλεπούδες-σκυλιά ράτσες σκύλων αρσενικοί ελέφαντες ψάρια-λεβιστές PS: 6-8 γέννες /έτος, 4-8 νεογνά

4 Χρειάζεται η Εξέλιξη την Παλαιοντολογία?

5 Χρειάζεται η Εξέλιξη την Παλαιοντολογία? Η εξέλιξη αποδεικνύεται ακόμη και πειραματικά εργαστηριακά Η παλαιοντολογία όμως προσφέρει κάποια ισχυρά παραδείγματα εξέλιξης μεγάλης κλίμακας (ΜΑΚΡΟΕΞΕΛΙΞΗ) Τετράποδα

6 Φάλαινες Πτηνά

7 Ιπποι Χελώνες

8 ΠΑΛΑΙΟΝΤΟΛΟΓΙΑ ΣΠΟΝΔΥΛΩΤΩΝ Μάθημα 2ο: Απολίθωμα & Εξελιξη Βασικές αρχές & έννοιες της θεωρίας της εξέλιξης η έννοια του είδους το παλαιοντολογικό είδος μαζικές εξαφανίσεις και σημασία τους

9 Οι 4 βασικές διαπιστώσεις του Δαρβίνου 1. Τα είδη παράγουν πολύ περισσότερους απογόνους από αυτούς που μπορούν να επιβιώσουν σε ενήλικη κατάσταση λόγω της διαθέσιμης τροφής (αρχή βασισμένη στον Malthus). Εντούτοις, το πλήθος των ατόμων των φυσικών πληθυσμών διατηρείται σχετικά σταθερό. 2. Τα είδη παρουσιάζουν εσωτερική ποικιλία - τα άτομα ενός είδους δεν είναι όμοια μεταξύ τους. Τα νεαρά άτομα που επιβιώνουν τείνουν να είναι καλύτερα προσαρμοσμένα στο περιβάλλον τους.

10 3. Οι χαρακτήρες κληρονομούνται από τους γονείς στους απογόνους τους. Συνεπώς οι «επιτυχείς» χαρακτήρες που εξασφαλίζουν την επιβίωση τείνουν να μεταβιβαστούν από γενιά σε γενιά. 4. Κάτω από την επίδραση της φυσικής επιλογής, της επιβίωσης δηλαδή του καλύτερα προσαρμοσμένου, και ενώ η μία γενιά διαδέχεται την άλλη στο χρόνο, οι «επιτυχείς» χαρακτήρες τείνουν να συσσωρευτούν στους πληθυσμούς, δημιουργώντας ποικιλίες που καταλήγουν σε νέα είδη.

11 Θεωρία της Εξέλιξης: όλα τα είδη προέρχονται μέσω τροποποιήσεων από προγονικά είδη-οι τροποποιήσεις οφείλονται στη φυσική επιλογή που δρα πάνω στις διαφορές μεταξύ ατόμων του ίδιου είδους.

12 Η φυσική επιλογή δεν έχει στόχο-σκοπό. Υποδηλώνει απλώς την υπεροχή για επιβίωση ή αναπαραγωγή μίας γενετικής μορφής έναντι μίας άλλης κάτω από ένα συγκεκριμένο περιβάλλον σε μία συγκεκριμένη χρονική στιγμή. Είδος Α ΦΕ Είδος Β Σ1 χ1 χ2 χ3 Σ2

13 Νεοδαρβινική Θεωρία-Σύγχρονη Σύνθεση 1. Κληρονομικότητα (inheritance). Οι επίκτητοι χαρακτήρες δεν κληρονομούνται. Όλοι οι κληρονομούμενοι χαρακτήρες μεταβιβάζονται μέσω του Μεντελικού μηχανισμού διακριτών γονιδίων, τα οποία αποτελούνται από αλυσίδες DNA. Η διαδικασία μεταβίβασης κωδικοποιημένης γενετικής πληροφορίας μέσα σε ένα οργανισμό, γίνεται αποκλειστικά από το DNA προς τις πρωτεΐνες και από αυτές στον οργανισμό, αποκλειστικά δηλαδή από το γονότυπο στο φαινότυπο.

14 2. Γενετική Ποικιλότητα (genetic variation). Οι φυσικοί πληθυσμοί κάθε είδους περιέχουν μεγάλη γενετική ποικιλομορφία, η οποία είναι το αποτέλεσμα της συσσώρευσης από γενιά σε γενιά, τυχαίων λαθών (μεταλλάξεων) κατά την αντιγραφή των μορίων του DNA ή της διαίρεσης των χρωμοσωμάτων. Οι μεταλλάξεις κατανέμονται τυχαία, όπως τυχαία κατανέμονται μέσα στον πληθυσμό και οι αλλαγές χαρακτήρων που προκύπτουν από αυτές. Το προσαρμοστικό πλεονέκτημα των περισσότερων αλληλόμορφων γονιδίων είναι πολύ μικρό με αποτέλεσμα οι αλλαγές του φαινότυπου (η έκφραση δηλαδή του χαρακτήρα) να είναι μικρές και βαθμιαίες.

15 3. Φυσική Επιλογή (natural selection). Η εξελικτική αλλαγή εντός ενός πληθυσμού συμβαίνει κυρίως, αν όχι αποκλειστικά, μέσω της Δαρβινικής φυσικής επιλογής που επιδρά στα άτομα του οργανισμού. Οι αλλαγές που από γενιά σε γενιά λαμβάνουν χώρα μέσα στους πληθυσμούς οφείλονται σε αλλαγές της συχνότητας των γονιδίων λόγω της φυσικής επιλογής. Άτομα του πληθυσμού με κληρονομούμενα χαρακτηριστικά, τα οποία ευνοούν την επιβίωση και αναπαραγωγή του, αυξάνουν την πιθανότητα επικράτησης αυτών των ατόμων (και άρα των αντίστοιχων χαρακτήρων και γονιδίων) μέσα στον πληθυσμό.

16 4. Ειδογένεση (speciation). Η διαφοροποίηση των μορφών ζωής επιτυγχάνεται μέσω της ειδογένεσης, που προϋποθέτει την αναπαραγωγική απομόνωση των πληθυσμών του μητρικού είδους. Μακρο-εξέλιξη. Οι ίδιες διεργασίες αν συνεχιστούν για μεγάλο χρονικό διάστημα προκαλούν αλλαγές σημαντικού μεγέθους, που οριοθετούν νέες κατηγορίες κατάταξης των οργανισμών. Η μακροεξέλιξη προκύπτει, συνεπώς, από ενδοπληθυσμιακές μικρο-εξελικτικές διεργασίες, οι οποίες συνεχίζονται για μεγάλο χρονικό διάστημα (γεωλογικό χρόνο).

17 Οι δυνάμεις της Εξέλιξης (εκτός της ΦΕ) oι μεταλλάξεις (mutation), οι τυχαίες, δηλαδή, αλλαγές στο DNA ενός οργανισμού η ροή γονιδίων (gene flow), όταν γονίδια μεταφέρονται, μέσω των ατόμων, από έναν πληθυσμό του είδους σε έναν άλλο η γενετική μετατόπιση ή παρέκκλιση (genetic drift), η τυχαία εκείνη διεργασία κατά την οποία οι συχνότητες εμφάνισης των αλληλόμορφων σε έναν πληθυσμό επηρεάζονται από κάποιο εξωτερικό παράγοντα (σεισμοί, πυρκαγιές, πλημμύρες, ξηρασίες) ή από τυχαία απομόνωση τμήματος του αρχικού πληθυσμού (όπως π.χ. σε νησιωτικά περιβάλλοντα).

18 Κανείς φυσιοδίφης δεν έχει ακόμη αποφανθεί αν είναι η ζέμπρα μαύρο ζώο με άσπρες ρίγες ή μαύρες ρίγες με άσπρο ζώο (Αργύρης Χιόνης, 1986)

19 Τι σημαίνει «του ίδιου είδους»? Η έννοια του είδους Τυπολογική: με αναφορά σε βασικό πρότυπο (μέσω διακριτών μορφολογικών χαρακτηριστικών ) Φαινοτυπική: είδη ονομάζονται οι μικρότερες ομάδες οι οποίες αναγνωρίζονται μέσω υψηλού βαθμού ομοιότητας Βιολογική: Είδη ονομάζονται ομάδες από φυσικά αναπαραγόμενους πληθυσμούς οι οποίοι είναι αναπαραγωγικά απομονωμένοι από άλλους πληθυσμούς

20 Το παλαιοντολογικό είδος παλαιοείδος Το παλαιοντολογικό είδος δεν μπορεί να καλύψει τον βιολογικό ορισμό του είδους αλλά μόνο μέρος του φαινοτυπικού/τυπολογικού. Ορίζεται από: τα μορφολογικά του χαρακτηριστικά (σκελετικά) τον αριθμό των δειγμάτων και την στατιστική τους ομοιογένεια τη γεωγραφική του θέση τη στρωματογραφική/χρονολογική του τοποθέτηση

21 Ο ορισμός του Παλαιοντολογικού είδους ακολουθεί τους κανόνες της Διεθνούς Ζωολογικής Ονοματολογίας Ονομα Γένους ονομα είδους (Canis etruscus) Ολότυπος Παράτυποι Διάγνωση Τυπική Θέση Περιγραφή- Αποτύπωση -Σύγκριση

22 Τα είδη της Ειδογένεσης 1. Αλλοπάτρια (allopatric): ο μητρικός πληθυσμός διαχωρίζεται από το θυγατρικό μέσω ενός γεωγραφικού φραγμού. 2. Περιπάτρια (peripatric): o θυγατρικός πληθυσμός απομονώνεται γενετικά στα γεωγραφικά όρια του μητρικού μέσω γενετικής μετατόπισης. 3. Παραπάτρια (parapatric): παρότι η γεωγραφική κατανομή είναι συνεχής, τα άτομα του μητρικού πληθυσμού τείνουν να ζευγαρώνουν με εκείνα που γειτονεύουν παρά με αυτά που βρίσκονται σε απομακρυσμένες περιοχές της κατανομής. Με τον τρόπο αυτό μπορεί να προκύψει γενετική απόκλιση λόγω μειωμένης ροής γονιδίων. 4. Συμπάτρια (sympatric): η είσοδος ατόμων του μητρικού πληθυσμού σε έναν νέο οικολογικό θώκο μπορεί και πάλι να οδηγήσει σε μείωση της ροής γονιδίων με τα υπόλοιπα μέλη του μητρικού πληθυσμού και να οδηγήσει σε ειδογένεση.

23 ΑΛΛΟΠΑΤΡΙΑ ΕΙΔΟΓΕΝΕΣΗ ΦΡΑΓΜΟΣ ΣΥΜΜΕΤΡΙΚΗ ΑΣΥΜΜΕΤΡΟ

24 ΠΡΟΤΥΠΟ ΦΥΛΕΤΙΚΗΣ ΠΡΟΟΔΕΥΤΙΚΟΤΗΤΑΣ ΑΝΑΓΕΝΕΣΗ ΚΛΑΔΟΓΕΝΕΣΗ

25 ΠΡΟΤΥΠΟ ΔΙΑΚΟΠΤΟΜΕΝΗΣ ΙΣΟΡΡΟΠΙΑΣ

26 Μακρο-εξέλιξη: τα «μεγάλα βήματα» της εμφάνισης νέων κλάδων ζωής Αποτέλεσμα συσσώρευσης μικρο-εξέλιξης ή όχι? δημιουργία νέων σωματικών προτύπων εισαγωγή σε νέες προσαρμοστικές ζώνες φυσική επιλογή νέοι κλάδοι

27 Στάδια Εμβρυικής Ανάπτυξης διαφόρων τετραπόδων 1 Εμβρυική Ανάπτυξη

28 2 Ετεροχρονισμός Τα στάδια που περνάει ένας οργανισμός από τη στιγμή της γένεσης έως στην ενηλικίωση καλείται οντογένεση Διατήρηση νεανικών χαρακτηριστικών σε ενήλικο στάδιο ΠΑΙΔΟΜΟΡΦΩΣΗ ΝΕΟΤΕΝΙΑ Επιβράδυνση της σεξουαλικής ωρίμανσης ΠΕΡΑΜΟΡΦΩΣΗ

29

30 κάθε Ma εξαφανίζονται 5 θαλάσσιες οικογένειες Μέσος όρος Ζωής Είδους,Θηλαστικά: 2,33Μα Η «φυσιολογική Εξαφάνιση» των οργανισμών καλείται ΠΑΡΑΣΚΗΝΙΑΚΗ ΕΞΑΦΑΝΙΣΗ

31

32 Σύντομοι (γεωλογικά) περίοδοι απότομης πτώσης της βιοποικιλότητας ανάμεσα σε περιόδους σχετικής αφθονίας και σταθερότητας. Στην πραγματικότητα πρόκειται όχι για μεμονωμένα συμβάντα αλλά για διαδοχικές φάσεις διάρκειας χρόνων και τα αίτια που τις δημιουργούν είναι κάθε φορά πολλαπλά.

33 Ο προσδιορισμός της εξαφάνισης ενός είδους από το αρχείο των απολιθωμάτων και ο χρόνος στον οποίο επήλθε δεν είναι τόσο απλός, όσο εκ πρώτης όψης φαίνεται Signor-Lipps Effect Lazarus Effect Pseudoextinction Ef. X X X X? X X X X X X X X X Y Y Y Y Y

34 Οι 5 Μεγάλες ΜΕ του ΦΑΝΕΡΟΖΩΙΚΟΥ 205 Ma 65,5Ma Τέλος Ορδοβίσιου: % ειδών Ανω Δεβόνιο: % θ Τέλος Περμίου: %θ, 70%ξηρ Τέλος Τριαδικού: % θ 365 Ma 1. K-T (K-Pg): 65 75% θ 445 Ma 250 Ma

35 Κοινή σε όλες τις ΜΕ η πλήρης κατάρρευση της πρωτογενούς Θαλάσσιας παραγωγικότητας μέσω φωτοσυνθετικών φυκών : Strangelove oceans

36 Η περιοδικότητα των ΜΕ κάθε Μα (Raup & Sepkoski 1986) αμφισβητείται

37 Τα Αίτια των Μαζικών Εξαφανίσεων Βασαλτικές Πλημμύρες-Μαζική Ηφαιστειότητα Deccan Traps Km2, 2000m, Κ-Τ Απευθείας ή μέσω φαινομένων θερμοκηπίου?

38 Τα Αίτια των Μαζικών Εξαφανίσεων Πτώση ή Ανοδος στάθμης της Θάλασσας Ορδ, Τριαδ, απόσυρση Περ, Δεβ, Επίκλυση

39 Τα Αίτια των Μαζικών Εξαφανίσεων Ανοξικές συνθήκες Παγκόσμια Θέρμανση

40 Τα Αίτια των Μαζικών Εξαφανίσεων Προσκρούσεις Αστεροειδών (ιρίδιο στο Κ-T) Ανωμαλία Ιριδίου

41 Τα Αίτια των Μαζικών Εξαφανίσεων Κλιματικοί μεγακύκλοι (greenhouse-icehouse)

42 Οι μαζικές εξαφανίσεις δρουν επιλεκτικά επί των μορφών ζωής ή αδιακρίτως; Τι καθορίζει την επιβίωση ενός οργανισμού; Υπάρχει κάποιο κοινό πρότυπο; Είναι όλοι οι επιβιώσαντες μιας μαζικής εξαφάνισης νικητές; Ποια είναι τα εξελικτικά οφέλη μίας εξαφάνισης;

43 Η σημασία των Μαζικών Εξαφανίσεων στην Εξέλιξη Κ-Τα (65) Τέλος Τριαδικού (205) Τέλος Περμίου (250) Η κυριαρχία σε συγκεκριμένες οικοθέσεις περνά από μία ομάδα σε μία άλλη