Evoluce I Idoplnena

3,202 views

Published on

Published in: Business, Technology
0 Comments
0 Likes
Statistics
Notes
  • Be the first to comment

  • Be the first to like this

No Downloads
Views
Total views
3,202
On SlideShare
0
From Embeds
0
Number of Embeds
46
Actions
Shares
0
Downloads
23
Comments
0
Likes
0
Embeds 0
No embeds

No notes for slide

Evoluce I Idoplnena

  1. 1. Evoluce II.
  2. 2. Cílem vědy není otevírat dveře nekonečné moudrosti, nýbrž vytknout meze nekonečnému omylu. Bertold Brecht
  3. 3. Základní mechanismy evoluce <ul><li>selekce (přírodní výběr) </li></ul><ul><li>mutace </li></ul><ul><ul><li>jednoho genu </li></ul></ul><ul><ul><li>více genů, popř celého genomu - genové duplikace, resp. amplifikace </li></ul></ul><ul><li>variace na úrovni jednoho lokusu, polymorfismus </li></ul><ul><li>rekombinace (nové kombinace alel podle Mendelových zákonů a vlivem crossing-overu) </li></ul><ul><li>genový drift (možnost uplatnění neutrálních mutací) </li></ul><ul><li>výměna genů mezi jedinci (popř. populacemi) různých druhů </li></ul><ul><ul><li>transformace, konjugace a transdukce u bakterií, přenos pomocí virů u somatických buněk, somatická hybridizace, mezidruhové křížení </li></ul></ul><ul><li>endosymbióza </li></ul>zakázané neutrální výhodné tolerované – mutace
  4. 4. Vývoj života na Zemi
  5. 5. GEOLOGICKÉ ÉRY STAROHORY (PROTEROZOIKUM) PRAHORY (ARCHAIKUM) PREKAMBRIUM Vznik života současnost Č TVRTOHORY (KVARTÉR) TŘETIHORY (TERCIÉR) KENOZOIKUM DRUHOHORY (mezozoikum) PRVOHORY (paleozoikum)
  6. 6. Nejstarší zkameněliny - stromatolity <ul><li>Nejstarší zkameněliny buněčných organismů byly nalezeny v sedimentárních horninách z Grónska starých 3,5 miliard roků (zřejmě nejstarší horniny na pevnině). </li></ul><ul><li>Nejstarší známé organismy chráněné pevnou schránkou jsou stromatolity nalezené u North Pole v Austrálii. </li></ul>
  7. 7. PREKAMBRIUM první organické sloučeniny, první jednobuněčné organismy, rozvoj mořských řas 4000 2500 PRAHORY (ARCHAIKUM) vzácné zkameněliny mnohobuněčných bezobratlých (“ediakarská fauna”) 570 STAROHORY (PROTEROZOIKUM) CHARAKTERISTIKA ČAS (miliony roků) Éra
  8. 8. Ediacara Hills - Austrálie Dickinsonia Tribrachidium Charniodiscus Mawsonites
  9. 9. Ediakarská (vendská) „fauna“ Spriggina
  10. 10. Možná rekonstrukce fosilních nálezů ediakarské „fauny“
  11. 11. Otazníky kolem ediakarské „fauny“ <ul><li>Jde o živočichy příbuzné s láčkovci či kroužkovci nebo jinou, dnes neexistující skupinu organismů? </li></ul><ul><li>Je ediakarská „fauna“ neúspěšným evolučním „pokusem“? </li></ul><ul><li>Jde opravdu o živočichy nebo příslušníky jiné říše organismů? </li></ul><ul><li>Jde vskutku o mnohobuněčné organismy? </li></ul>
  12. 12. PRVOHORY (Paleozoikum) rozvoj trilobitů, ramenonožců, žahavců, a dalších bezobratlých, první strunatci; KAMBRICKÁ RADIACE 500 Kambrium radiace plazů (včetně forem příbuzným savcům) – mnoho zástupců však vymřelo koncem permu 225 Perm první plazi, radiace obojživelníků (krytolebci), rozvoj křídlatého hmyzu 280 Karbon „ v ě k ryb “ , rozvoj oboj ž ivelník ů – vznik prvních obratlovc ů dýchajících vzdušný kyslík, na zemském povrhu se objevují první lesy tvo ř ené rostlinami stromového vzr ů stu 345 Devon pancéřnaté ryby; první živočiši dýchající vzdušný kyslík (klepítkatci ze skupiny Eurypterida ), první suchozemské rostliny 395 Silur první ryby, trilobiti stále poměrně hojní, koráli, mlži, graptoliti, první strunatci 430 Ordovik CHARAKTERISTIKA Č AS (mil.rok ů ) PERIODA
  13. 13. Kambrická radiace (kambrická exploze)
  14. 14. Počátek prvohor – Kambrium
  15. 15. Kodymirus vagans – naše nejstarší známá makrofosilie
  16. 16. Pikaia – tajemná fosilie z Burgesova průsmyku
  17. 17. Pikaia - rekonstrukce
  18. 18. Evoluce genovou duplikací <ul><li>Zformulována roku 1970 </li></ul><ul><li>autor Susumu Ohno </li></ul><ul><ul><li>(1928 – 2000) </li></ul></ul><ul><li>Vysvětluje možný mechanismus evoluce genů: „Každý gen vzniká z genu.“ </li></ul><ul><li>Teorie nabízí vysvětlení rozsáhlé druhové diverzifikace na bázi genových duplikací. </li></ul>
  19. 19. Evoluce genů genovou duplikací
  20. 20. Speciace následkem genové duplikace
  21. 21. Doklady genové duplikace <ul><li>Genové rodiny, resp. nadrodiny – skupiny vzájemně si příbuzných genů </li></ul><ul><ul><li>Imunoglobuliny </li></ul></ul><ul><ul><li>Geny MHC </li></ul></ul><ul><li>Pseudogeny – „molekulární fosilie“ </li></ul>
  22. 22. PRVOHORY (Paleozoikum) rozvoj trilobitů, ramenonožců, žahavců, a dalších bezobratlých, první strunatci; KAMBRICKÁ RADIACE 500 Kambrium radiace plazů (včetně forem příbuzným savcům) – mnoho zástupců však vymřelo koncem permu 225 Perm první plazi, radiace obojživelníků (krytolebci), rozvoj křídlatého hmyzu 280 Karbon „ v ě k ryb “ , rozvoj oboj ž ivelník ů – vznik prvních obratlovc ů dýchajících vzdušný kyslík, na zemském povrhu se objevují první lesy tvo ř ené rostlinami stromového vzr ů stu 345 Devon pancéřnaté ryby; první živočiši dýchající vzdušný kyslík (klepítkatci ze skupiny Eurypterida ), první suchozemské rostliny 395 Silur první ryby, trilobiti stále poměrně hojní, koráli, mlži, graptoliti, první strunatci 430 Ordovik CHARAKTERISTIKA Č AS (mil.rok ů ) PERIODA
  23. 23. Život v permu – Dimetrodon
  24. 24. Masové vymírání organismů na přechodu permu a triasu Předpokládá se, že koncem permu vyhynulo více než 90% tehdy existujících druhů.
  25. 25. Vymírání druhů na přechodu permu a triasu bylo pravděpodobně nejrozsáhlejší v geologické historii Země. Jednou z příčin mohla být vysoká vulkanická aktivita, popř. změna cirkulace vody v oceánech. Vyloučen není ani pád kosmického tělesa nebo jiné vlivy.
  26. 26. Vymírání druhů je významnou složkou makroevoluce.
  27. 27. Vývoj života na Zemi - pokračování
  28. 28. DRUHOHORY (Mezozoikum) Hranice K-T (66 – 65 mil.let): hromadné vymírání rozvoj amonitů, převládají plazi, výskyt prvních dinosaurů a vejcorodých savců, rozvoj nahosemenných rostlin 190 Trias placentální savci a vačnatci, vymizení dinosaurů, rozvoj krytosemenných rostlin 66 Křída rozvoj dinosaurů (včetně létajících a vodních forem), první primitivní ptáci 136 Jura CHARAKTERISTIKA Č AS (miliony rok ů ) PERIODA
  29. 29. Kráter Chixculub (Mexiko) místo dopadu vesmírného tělesa o průměru cca 10 km
  30. 30. Kenozoikum Homo sapiens sapiens výskyt Prosimii 53 Paleocén Homo habilis Homo erectus Homo sapiens neanderthalensis Hominidé ( Australopithecus ) 1,8 Pliocén rozvoj primátů rodu Dryopithecus 5 Miocén výskyt Hominoidea 25 Oligocén výskyt Anthropoidea 35 Eocén TŘETIHORY (TERCIÉR) současnost Holocén 0,01 Pleistocén Č TVRTOHORY (KVARTÉR) CHARAKTERISTIKA Č AS (mil.rok ů ) PERIODA
  31. 31. Vývoj člověka
  32. 33. Možné fylogenetické vztahy hominidů I. Čas (miliony let) Třetihory Čtvrtohory 6 5 4 3 2 1 0,5 0 0,25 Homo sapiens sapiens Homo „sapiens“ neanderthalensis Homo erectus Homo habilis Australopithecus afarensis Ardipithecus ramidus Australopithecus. africanus Homo heidelbergensis
  33. 34. Možné fylogenetické vztahy hominidů II.
  34. 35. Australopithecus africanus lebka dítěte (Taungský chlapec) – nalezena v jižní Africe
  35. 36. Australopithecus africanus
  36. 37. Australopithecus afarensis
  37. 38. Autralopithecus afarensis kostra „Lucy“
  38. 39. Stopy A.afarensis (Laetoli, Tanzanie) doklad vzpřímeného pohybu hominidů na zadních končetinách
  39. 40. Australopithecus afarensis
  40. 42. Homo habilis
  41. 43. Homo erectus <ul><li>první hominid, jenž se rozšířil mimo území Afriky </li></ul>
  42. 44. Homo erectus
  43. 45. Homo erectus
  44. 46. Homo heidelbergensis
  45. 47. Možné fylogenetické vztahy hominidů I. Čas (miliony let) 6 5 4 3 2 1 0,5 0 0,25 Homo sapiens sapiens Homo „sapiens“ neanderthalensis Homo erectus Homo habilis Australopithecus afarensis Ardipithecus ramidus Australopithecus. africanus Homo heidelbergensis
  46. 49. Homo neanderthalensis
  47. 50. Homo neanderthalensis X Homo sapiens
  48. 51. Homo neanderthalensis
  49. 52. Homo neanderthalensis
  50. 54. Moderní Homo sapiens Jeskyně Lascaux (Francie) – 17 000 let staré malby
  51. 55. Kde a jak se vyvinul Homo sapiens ? <ul><li>Monocentrické modely (zejm. afro-sapientní hypotéza) </li></ul><ul><ul><li>Předpokládají, že se moderní člověk vyvinul na jednom místě (pravděpodobně Africe) a odtud pak migroval na další kontinenty </li></ul></ul><ul><li>Polycentrické modely (model multiregionální evoluce) </li></ul><ul><ul><li>Předpokládají, že Homo sapiens vznikl vícekrát na různých lokalitách z místních archaických populací; současné lidstvo pak vzniklo křížením těchto poddruhů. </li></ul></ul>
  52. 56. Monocentrický model (Out-of-Africa Theory)
  53. 57. Mitochondriální Eva? <ul><li>K mutacím v každém mitochondriálním genu dochází velmi pravidelně – zhruba jednou za 1500 – 3000 let. </li></ul><ul><li>Srovnáním výskytu neutrálních mutací v mtDNA získané z různých populací lze zjistit, nakolik jsou si tyto populace příbuzné a před kolika lety se jejich vývojové linie rozdělily. </li></ul><ul><li>Ke studiu se využívají i kosterní pozůstatky, z nichž lze DNA v některých případech úspěšně izolovat. </li></ul><ul><li>Studie mtDNA ukázaly, že vývojová linie dnešního člověka ( Homo sapiens sapiens ) se od ostatních příslušníků rodu Homo oddělila asi před 150 – 200 tisíci roky a u jejího zrodu stála nevelká skupina žen, možná dokonce jediná žena – tzv. „ mitochondriální Eva “, od níž jsme získali naši mimojadernou genovou výbavu. </li></ul>
  54. 58. Kde žila Eva? <ul><li>Největší rozdíly v mtDNA jsou mezi osobami afrického původu. Z toho vyplývá, že tato mtDNA je nejstarší, protože při konstantní rychlosti mutací dokázala nahromadit nejvíce odchylek. V této větvi lze hledat ženu, po které jsme zdědili svoji mtDNA. </li></ul><ul><li>Lze potvrdit hypotézu, že všichni příslušníci druhu Homo sapiens sapiens pocházejí ze společného předka, jenž se vyvinul na území Afriky. </li></ul>
  55. 59. Y-chromozomový Adam (YcA) <ul><li>Muži mohou přenést chromozom Y, proto lze předpokládat také „ Adama “, společného předchůdce všech mužů. </li></ul><ul><li>Existuje mnohem méně variací chromozomu Y než mutací mitochondrií. </li></ul><ul><li>Poslední společný předchůdce mužů, Y-chromozomový Adam, žil mnohem později než mitochondriální Eva. Je datován do období před 27 000 lety (další zdroje uvádějí 37 000 – 49 000 roků a dokonce až před 188 000 lety). </li></ul><ul><li>Rozmnožení pouze jedné linie bylo způsobeno pohlavní selekcí ovlivněnou ekonomickým postavením jedinců. </li></ul>Michelangelo: Stvoření Adama (nástěnná malba 1508-12, Sixtinská kaple, Řím)
  56. 60. http://mujweb.atlas.cz/Veda/mitochondrie/1.htm Tintoretto: Adam a Eva (1550, olej na plátně)
  57. 61. Co se stalo s neandrtálci? <ul><li>Teorie </li></ul><ul><ul><li>Homo sapiens se vyvinul z neandrtálce </li></ul></ul><ul><ul><li>H. sapiens a H. neanderthalensis byli odlišnými druhy, neandrtálec neobstál v konkurenci s H. sapiens (popř. byl dokonce moderním člověkem vybit jako lovná zvěř). </li></ul></ul><ul><ul><li>Mezi H. sapiens a H. neanderthalensis docházelo k vzájemnému křížení, současná populace je potomstvem obou druhů. </li></ul></ul>
  58. 62. …a co ukázaly studie mtDNA? <ul><li>Bylo provedeno srovnání hypervariabilních sekvencí HVR I a HVR II sekvencí mtDNA (aDNA) izolované z kosterního materiálu. </li></ul><ul><li>Vzájemné rozdíly v sekvencích HVR v rámci populace moderního člověka (tj. intraspecifická variabilita) dosahují pouze 11pb. </li></ul><ul><li>Rozdíly mezi sekvencemi HVR mezi člověkem a neandrtálcem jsou 35 pb, což lze (avšak s výhradami) interpretovat jako mezidruhový rozdíl. </li></ul>
  59. 63. Homo floresiensis – nejvýznamnější nález za posledních 50 let <ul><li>Na ostrově Flores u Indonésie nalezena lebka asi 30-leté ženy z doby před 18 000 lety </li></ul><ul><li>Podle naleziště pojmenován Homo floresiensis </li></ul><ul><li>Výška cca 1 metr </li></ul>
  60. 64. Jak vypadal Homo floresiensis ?
  61. 65. Homo floresiensis – příliš mnoho otazníků <ul><li>Co překvapuje? </li></ul><ul><ul><li>Objem mozkovny 380 cm 3 (= objem mozkovny šimpanze) </li></ul></ul><ul><ul><li>Navzdory malé velikosti mozku byl schopen rozdělat oheň a vyrábět nástroje </li></ul></ul><ul><ul><li>Není vyloučeno, že byl schopen řeči. </li></ul></ul><ul><li>Jaký je tedy vztah velikosti mozkovny a duševními schopnostmi? </li></ul><ul><li>Potomek Homo erectus? </li></ul><ul><li>Nešlo o jedince s mikrocefalií? </li></ul><ul><li>Nepocházely nástroje nalezené na lokalitě od jiné populace? </li></ul>
  62. 67. Každá věda vyvolává v člověku představu nekonečna a vzbuzuje v něm smysl pro tajemství. Pierre Termier: Sláva Země (1940)
  63. 68. Metody evoluční biologie
  64. 69. Stanovení stáří zkamenělin <ul><li>Relativní – podle uložení ve vrstvách sedimentárních hornin, popř. podle pozice vrstev vzhledem k tělesům ostatních hornin </li></ul><ul><li>Absolutní – stanovení podílu radioizotopů v některých horninotvorných minerálech, které se vytvořily při vzniku horniny </li></ul>
  65. 70. Relativní stáří zkamenělin
  66. 71. Absolutní stáří zkamenělin <ul><li>Radiometrické datování na základě podílu radioaktivních izotopů: </li></ul>5 730 704 miliony 14 bilionů 1,3 biliony Poločas rozpadu (roky) horniny obsahující draslík K 40 organické látky, pozůstatky organismů (tzv. radiokarbonová metoda ) C 14 uranové rudy, zirkon a další minoritní minerály v horninách U 235 zirkon a další minoritní minerály v horninách Th 232 Využití Izotop
  67. 72. Změny podílu radioizotopu – princip radiometrického datování hornin 0,5 1,0 0 t podíl radioizotopu čas od vzniku horninového minerálu radioizotop rozpadový produkt poločas rozpadu
  68. 73. Kladistika <ul><li>Metoda zjišťování biologických vztahů mezi organismy. </li></ul><ul><li>Fylogenetický vztah mezi organismy je vyvozován z míry jejich podobnosti. </li></ul><ul><li>Na základě analýzy podobností se vytváří kladogram. </li></ul>Kladogram Znaky (přítomnost/absence)
  69. 74. Ukázka jednoduchého kladogramu savců ptakopysk ježura vačice kočka slon bodliny živorodost placenta chobot
  70. 75. Sestavení kladogramu na základě molekulárních dat (sekvence DNA) <ul><li>Rozdíly v sekvenci DNA </li></ul><ul><li>lidská DNA x DNA šimpanze </li></ul><ul><ul><li>3 rozdíly </li></ul></ul><ul><li>lidská DNA x DNA gorily </li></ul><ul><ul><li>5 rozdílů </li></ul></ul><ul><li>DNA šimpanze x DNA gorily </li></ul><ul><ul><li>4 rozdíly </li></ul></ul><ul><li>DNA gorily X DNA orangutana </li></ul><ul><ul><li>4 rozdíly </li></ul></ul><ul><li>… atd. </li></ul>
  71. 76. http://www.modernhumanorigins.com/

×