skripte za biologiju: postanak svemira, sunčeva sustava i zemlje, postanak života na zemlji, teorija evolucije, evolucija čovjeka

1. Kozmička evolucija - tumači postanak svemira
Teorija velikog praska
- engl. the Big bang theory
- prihvaćena teorija o postanku i razvoju svemira
- svemir je nastao eksplozijom iz iznimno vruće i guste točke prije 13.8 milijardi godina
- u početku je svemir imao jako visoku temperaturu, a hlađenjem je došlo do oblikovanja prvih čestica
- u prvoj sekundi nakon eksplozije oblikovali su se protoni, a zatimjezgre kemijskih elemenata
- nakon toga slijedi oblikovanje atoma
- prvi kemijski elementi: vodik, helij
- daljnjimhlađenjem nastale su prve zvijezde i galaksije
Nastanak Sunca i Sunčeva sustava
- Sunčev sustav nastao je prije 4.6 milijardi godina zgrušnjavanjem velikog oblaka prašine i plinova
- eksplozijom nove ili supernove nastala je gravitacijska sila koja je uzrokovala kompresiju tog oblaka
- većina mase se pod utjecajem gravitacijske sile skupila u središtu, čime je nastalo Sunce
- tlak i temperatura u jezgri su rasli te je došlo do fuzije vodika pri čemu nastaje helij
- Sunce dobiva energiju zahvaljujući fuziji vodika
- vrtložni oblak se sažeo zbog rotacije, a od ostatka oblaka stvoreni su planeti, asteroidi, sateliti, kometi
Nastanak Zemlje
- nastala prije 4.5 milijarde godina neposredno nakon formiranja Sunca
- Zemlja spada u terestričke planete koji nastaju gravitacijskim nakupljanjem metalnih i stjenovitih čestica
- Zemlja i Mjesec nastali su kao posljedica sudara dvaju planeta nakon čega je Mjesec zadržan u Zemljinoj
orbiti zbog djelovanja gravitacijske sile

2. Oblikovanje Zemlje
- proces oblikovanja Zemlje:
1. Zemlja kao užarena kugla s vulkanskim aktivnostima
2. česti udari tvari iz svemira
3. postupno hlađenje Zemlje
4. nastanak stvrdnute Zemljine kore
5. izbijanje lave, vodene pare i plinova na površinu Zemlje
6. formiranje atmosfere bez kisika (redukcijska atmosfera)
7. kondenzacija vodene pare
8. nastanak prvih oceana
- na početku formacije Zemlje nije postojao život zbog nepovoljnih uvjeta: iznimno visoka temperatura,
česte vulkanske erupcije i potresi, velika količina UV zračenja
Biogeneza i abiogeneza
- u prošlosti je postojalo vjerovanje da živa bića nastaju spontano iz neživih (abiogeneza)
- 17.st. Francesco Redi opovrgnuo takva vjerovanja pokusom s ličinkama
- htio je otkriti hoće li se ličinke stvoriti spontano u mesu u kontroliranim uvjetima
- jednu staklenku s mesom prekrio je gazom, drugu zatvorio i treću ostavio otvorenom
- ličinke su se pojavile na mesu u otvorenoj staklenci te na gazi, a u zatvorenoj staklenci nije bilo ličinki
- 18.st. Lazzaro Spallazani u eksperimentu je prokuhao medij tako da uništi sve mikroorganizme te jednu
bocu zatvorio, a drugu ostavio otvorenom
- medij koji je ostao otvoren je nakon nekoliko dana postao zamućen zbog prisutnosti mikroorganizama, a
medij u zatvorenoj boci je ostao bistar
- 19.st. Louis Pasteour provodi sličan eksperiment u kojem ispituje prisutnost mirkoorganizama u
prokuhanom mediju u tikvici sa zavijenim vratom
- u tikvici sa zavijenim vratom nije se ništa dogodilo tj. mirkoorganizmi nisu mogli dospjeti do medija
- kada je maknuo zavijeni vrat su mirkoorganizmi došli do medija
- ovim pokusima dokazano je kako abiogeneza nije točna teorija tj. da živa bića ne mogu nastati spontano
iz neživih tvari

3. Oparinova pretpostavka
- 20.st. Aleksandar Oparin je pretpostavio na koji način je nastao život na Zemlji
- prvo su se stvorili jednostavni organski spojevi iz anorganskih
- zatim su se jednostavni organski spojevi povezivali u složene
- složeni organski spojevi su se grupirali u prve stanice
Kemijska evolucija
- proces nastanka organskih spojeva iz anorganskih te nastanaksve
složenijih molekula do pojave metaboličkih putova
- prethodi biološkoj evoluciji
- proces kemijske evolucije i Oparinova pretpostavka dokazani su
Miller-Ureyevim pokusom
- Stanley Miller i Harlod Urey rekreirali su početne uvjete na Zemlji u
laboratoriju
- praocean = voda koja se zagrijava
- praatmosfera = vodena para, amonijak, metan, vodik
- prvo se „praocean“ zagrijava te voda isparava i dolazi do
„praatmosfere“ gdje je prisutno UV zračenje i električno pražnjenje
poput munja
- zatim slijedi hlađenje i kondenzacija, a u kondenziranoj smjesi
pronađeni su organski spojevi
Biološka evolucija
- proces kojim su iz prvih stanica nastali različiti organizmi
- prvi svijet na Zemlji bio je RNA svijet - pretpostavlja se da je prva informacijska molekula bila RNA te da je
služila kao kalup za sintezu prvih proteina
- najprihvaćenija teorija nastanka prve stanice:
1. oblikovanje složenih kemijskih spojeva iz jednostavnih (npr. nukleinskih kiselina)
2. udvostručavanje nukleinske kiseline
3. udruživanje kemijskih spojeva
4. stvaranje ovojnice oko udruženih kemijskih spojeva
- lipidi su u vodi tvorili kružne strukture nalik na stanične membrane zbog svoje ampifatske prirode
- te kružne strukture mogle su obuhvatiti i nukleinske kiseline i proteine pa su tako nastale protostanice
- prvi oblici živih bića:
- karakteristike živih bića: metabolizam, razmnožavanje, izmjena tvari s okolinom
- koacervati i mikrosfere su prastanice iz kojih se mutacijama razvila stanica kakvu danas znamo
- prve stanice su bile heterotrofi (uzimaju hranjive tvari iz okoliša) i anaerobi (žive u uvjetima bez kisika)
- na Zemlji su bili gusti oblaci koji su sprečavali prodor Sunčeve svjetlosti
- kada je atmosfera počela propuštati svjetlost su fotosenzitivni pigmenti krenuli s proizvodnjom kisika
- pojava kisika u atmosferi omogućila je razvoj autotrofa i aeroba te stvaranje ozonskog omotača
- isključivi anaerobi su sve više izumirali, a zamijenjivali su ih stromatoliti
- stromatoliti - najstariji fosilni ostatci cijanobakterija
Aleksandar Oparin Stanley Fox
koacervati mikrosfere
jednoslojna ovojnica dvoslojna ovojnica
ovojnica građena isključivo od lipida ovojnica građena od proteina i lipida

4. - Aristotel - svi organizmi su prilagođeni svom staništu, jedinke vrste su identične i vrste su nepromjenjive
- George Buffon - vrste se mijenjaju ako se migriraju tj. ako se šire iz svog prirodnog staništa
- James Hutton
- promjene u prirodi se događaju postupno
- uniformitarizam - današnji prirodni procesi na Zemlji su isti ili slični onima koji su oblikovali izgled
Zemlje tijekom njene ukupne geološke povijesti
- George Cuvier - katastrofizam - vrste izumiru i pojavljuju se nakon katastrofa, a fosili su dokaz izumiranja
- Jean Baptiste Lamarck
- nove vrste nastaju od postojećih vrsta pod utjecajem prirodnih sila
- okoliš može izazvati promjenu u jedinki koju će naslijediti potomstvo
- npr. Žirafe su stekle dugačak vrat jer su stalno more istezati vrat da doesgnu lišće. vaka sljedeća
generacija žirafa je istezala vrat malo više u usporedbi s prethodnom i to se svojstvo prenosilo.
- Lyell - sve promjene u prirodi su postupne, obnovljeni uniformizam
- Darwin i Wallace - jedinke iste vrste nisu identične, vrste nastaju prirodnom selekcijom
Alfred Russel Wallace
- proučavao kukce i životinje na različitimpodručjima
- zaključio da vrste nastaju od već postojećih, srodnih vrsta
- nove vrste nastaju preživljavanjem i prilagodbom najotpornijih jedinki na okoliš
Charles Darwin
- 19.st. odlazi na putovanje oko svijeta brodom Beagle
- tijekom putovanja proučavao i uspoređivao biljke i životinje
- za istraživanja birao obale i izolirane otoke s vulkanskom aktivnošću gdje se naglo mijenjaju životni uvjeti
- zaključio je da se vrste mijenjaju i da su se razvile jedne iz drugih
- Darwinove zebe
- zebe s Galapagosa su jako slične zebama na obali Južne Amerike
- zbog prirodne selekcije preživljavaju jedinke koje su promijenile oblik
kljuna za potrebe hranjenja
- zebe u različitim područjima imaju različite kljunove zbog različite
prehrane
- primjer divergentne evolucije - iste vrste razvijaju drukčije prilagodbe
- na temelju vlastitih i Wallaceovih istraživanja postavio osnove teorije
evolucije
- 1859. Podrijetlo vrsta
- prirodna selekcija - u populaciji dominira svojstvo koje omogućuje
najbolju prilagođenost

5. Dokazi evolucijske teorije
- fosili
- prijelazni oblici i razvojni nizovi
- komparativna embriologija
- komparativna anatomija
- molekularna biologija
- biogeografija (endemi i relikti)
Fosili
- ostaci izumrlih biljaka i životinja koji su sačuvani u slojevima Zemljine kore
- procesi kojim nastaju fosili:
- okamenjivanje/petrifikacija - zamjena organske tvari s anorganskom
- pougljenjavanje/karbonizacija - nastaje nepotpunom oksidacijom pod visokim tlakom
- bitumenizacija - proces sličan karbonizaciji koji se odvija u potpunosti anorganskim uvjetima
- konačan produkt: bitumen (struktura biljnih ostataka se teško prepoznaje)
- konzerviranje - mumificiranje u suhoj i vrućoj klimi, smrzavanje u hladnoj klimi, u jantaru…
- otiskivanje - organizam uklopljen u neki porozni sediment se raspada a iza njega ostaje otisak
- ako se šupljina popuni mineralnim materijalom nastaje kalup ili kamena jezgra koja
zorno predočava oblik raspadnutog organizma
- provodni fosili - izumrli kozmopolitski oblici koji su živjeli u jednom određenom vremenskom periodu
- živi fosili - danas živuće, filogenetski vrlo stare vrste koje su predstavnici nekog uglavnom izumrlog
razvojnog pravca (npr. resoperke, ginko, čudnovati kljunaš, čudnovati ježak…)
- relativno datiranje fosila - određivanje približne starosti fosila uspoređivanjem sa sličnimstijenama i
fosilima poznate starosti
- apsolutno datiranje fosila - određivanje točne starosti fosila korištenjem radiometrijskog datiranja za
mjerenje raspadanja izotopa
Prijelazni oblici
- izumrle vrste biljaka i životinja koje objašnjavaju vezu ili predstavljaju međuoblik između neke starije i
mlađe skupine pa imaju osobine i jedne i druge
- psilofiti - povezuju steljnjače s nižim stablašicama, prve kopnene biljke
- praptica (arheopteriks) - ima osobine gmazova i ptica
- dugi rep s perjem u 2 reda, zubi u kljunu, slobodni prsti s kandžama na krilima

6. Razvojni nizovi
- uzastopni prijelazni oblici međusobno povezani u povijesnom i geološkom slijedu
- omogućuju praćenje porupnih promjena neke vrste
- npr. razvojni niz konja - moderni konj je nastao kroz razvojne nizove različitih vrsta koje su potjecale od
jednog zajedničkog pretka
Komparativna embriologija
- uspoređivanjem embrionalnog razvoja kralježnjaka (riba, vodozemaca, gmazova, ptica i sisavaca)
uočujemo jasno vidljive sličnosti
Komparativna anatomija
- homologni organi - nastaju djelovanjem istih gena, ali imaju različitu ulogu
- npr. krilo ptice i ruka čovjeka, listovi biljaka i trnovi kaktusa, ljuske ribe i zubi čovjeka…
- alanogni organi- imaju istu ulogu, ali nastaju djelovanjem različitih gena
- npr. krilo ptice i krilo kukca, uzdušnice i pluća, metanefridiji i bubrezi…
- rudimentarni organi - zakržljali organi koji više nemaju ulogu
- npr. kosti kukovlja kod pitona, mišići uške, tumnjaci, muške bradavice, ježenje kože
- atavizmi - osobine koje se javljaju kod pojedinih jedinki, a svojstvene su njihovim precima
- npr. abnormalna dlakavost, prekobrojni zubi, rep kod čovjeka…
Molekularna biologija
- analiza genoma omogućuje utvrđivanje slijeda nukleotida u DNA nekog organizma
- organizmi koji su evolucijski srodniji imaju sličniji sastav nukleotida u DNA u usporedbi s onima koji su
evolucijski udaljeniji
- npr. čimpanze, gorile, orangutani i ostali kralježnjaci bliski čovjeku imaju samo rekoliko različitih
aminokiselina u proteinu hemoglobinu
Biogeografija
- govori o razvoju vrsta npr. izolacijom nastaju endemi ili relikti koji su nakon nekih promjena opstali na
manjim područjima
- relikti - organizmi koji se pojavljuju na smanjenom području, ali su u prošlosti bili rasprostranjeniji
- npr. tasmanijski tigar
- endemi - organizam koji je rasprostranjen na određenom, često malom području
- npr. čovječja ribica, velebitska degenija

7. Temeljne snage u evoluciji
- selekcija
- proces čiji je rezultat prilagodba populacije na okoliš
- da bi proces prirodne selekcije bio moguć, moraju postojati varijacije među jedinkama
- zbog velikog broja jedinki se svaka boti za opstanak te se različito prilagođavaju na okoliš
- jedinke koje su bolje prilagođene okolišu se lakše i česšće razmnožavaju
- u sljedećim generacijama je povećan broj jedinki s boljim prilagodbama
- prirodna selekcija - glavni čimbenik je okoliš (temperatura, kemijski sastav tla, reljef…)
- npr. industrijski melanizam - leptiri su u UK tijekom industrijske revolucije
razvili tamnija krila zbog toga što su i kore drveta potamnjele od čađe
*mimikrija - prilagodba na okoliš radi zaštite
- spolna selekcija - npr. kada nekoliko dominantnih mužjaka oplođuje sve ženke u populaciji
- umjetna selekcija - potiče ju čovjek
- mutacije i rekombinacije
- mutacije su glavni pokretač evolucije jer utječu na nastanak i nestanak pojedinih karakteristika
- rekombinacija pridonosi varijabilnosti potomaka, a time i evoluciji
- protok gena
- prijenos genetskog materijala iz jedne populacije u drugu, događa se zahvaljujući migracijama
- protok genea sprečavaju izolacijski mehanizmi: stanišna izoliranost, vremenska izoliranost,
bihevioralna izoliranost (npr. ponašanje u vrijeme parenja), mehanička izolacija (npr.
nekompatibilnost spolnih organa), gametna izoliranost (npr. različito vrijeme sazrijevanja gameta)
- genetski drift
- slučajne varijacije u frekvenciji alela koje mogu dovesti do trajnog gubitka pojedinih alela
- kovergentnaevolucija
- dvije vrste nepovezanih linija razvijaju ista svojstva jer žive na sličnimstaništima
- npr. morski pas i dupin evolucijski razvijaju iste prilagodbe jer žive u istom staništu
- divergentna evolucija
- zbog povećanja razlika među skupinama jedinki iste vrste dolazi do stvaranja nobih vrsta
- koevolucija
- istodobna evolucija populacija različitih vrsta koje se nalaze u međusobnim odnosima
- npr. 1) prva generacija miševa i sova ima više miševa svjetlije boje i sova sa slabijimvidom
2) bijeli miševi su prije pojedeni od sivih i sove s boljim vidom ih više jedu
3) ostaje mali broj bijelih miševa i sove sa slabijimvidom izumiru

8. Specijacija
- specijacija - proces u kojem se tijekom vremena iz neke postojeće vrste razvije nova vrsta
- alopatrijska specijacija
- skupine iz populacije predaka evoluiraju u zasebne vrste zbog geografske izolacije
- simpatrijska specijacija
- skupine iz iste populacije predaka evoluiraju u zasebne vrste bez geografske izolacije
Evolucija čovjeka
- sistematizacija čovjeka:
vrsta: Homo sapisens
rod: Homo
porodica: Hominidae
red: primati
razred: sisavci
koljeno: kralježnjaci
carstvo: životinje
- iz reda primata evoluirali su podredi strepsirini (polumajmuni) i haplorini
- podjela primata: polumajmuni, tarzijeri, majmuni novog svijeta, majmuni starog svijeta, čovjekoliki
majmuni (hominidi)
- čovjekoliki majmuni (hominidi): giboni, orangutani, gorile, čimpanze, ljudi
- ljudi su se odvojili od ostalih čovjekolikih majmunija prije 5 - 6 milijuna godina
- najznačajniji predstavnici tijekom evolucije čovjeka: rod Australopithecus, Homo habilis, Homo erectus,
Homo neanderthalenis, Homo sapiens
- sličnosti ljudi i majmuna:
- mogućnost hvatanja šakom
- prebacivanje važnosti osjeta mirisa na vid
- glavni organ osjeta je ruka, a ne dlačice
- odnos veličine mozga prema tijelu, kompleksnost mozga
- kada je jedno mladunče dobiva puno više pažnje
- život u zajednici i komunikacija
- sposobnost učenja
- izrada oruđa
- raspodjela posla
- i majmuni imaju svoje ljubimce
- usporedba kostura:
- čovjek hoda na dvije noge (bipedalizam), a majmun na četiri
- prednosti bipedalizma: bolja komunikacija, nošenje hrane i potomstva, veća vidljivost,
sposobnost obrane…
- čovjek ima uspravnu, a majmun pogrbljenu kralježnicu
- čovjekova zdjelica je kratka i šrioka, a majmunova je orijentirana prema nazad
- usporedba lubanje i mozga: čovjek ima manju vilicu i veći mozak
Australopiteki
- Australopithecus (lat. južni majmun)
- jedan od najranijih predstavnika hominida, izravni predci roda Homo
- pojavio se prije 4 milijuna godina na istoku i jugu Afrike
- najpoznatiji fosil: Australopithecus afarensis „Lucy“
- kapacitet lubanje: 450 - 600 cm3
- debela i čvrsta lubanja, masivna vilica, snažni zubi
- različite vrste australopiteka su živjele u isto vrijeme, što zaključujemo na temelju fosilnih ostataka
- neki od fosila potječu od jedinki nježnije i vitkije građe, a drugi su mnogo krupniji i jači
- gracilni australopiteki - skupina australopitecina izdvojena na temelju sitne i nježne građe

9. Evolucija vrste Homo sapiens
- zajedničke karakteristike:
- manje i ravnije lice od australopiteka
- struktura udova prilagođena uspravnom držanju i bipedalizmu
- dobro razvijeni palci
- mogu izrađivati oruđe
Homo habilis
- lat. spretan čovjek
- najstariji predstavnik roda Homo
- prije 1.9 - 1.6 milijuna godina u južnoj i istočnoj Africi
- kapacitet lubanje: 590 - 690 cm3
- prvi izrađuje oruđe od kamenja
- prvi put je dio mozga odgovoran za govor
- zdjelica i leđa bolje prilagođeni hodu
- olduvanska kultura
Homo erectus
- lat. uspravan čovjek
- prije 1.9 milijuna - 250 000 godina u Africi
- kapacitet lubanje: 850 - 1200 cm3
- unaprijedio izradu oruđa svog prethodnika Homo habilisa
- prvi hominid koji je koristi vatru
- prvi koji je migrirao iz Afrike - fosili su pronađeni u Indoneziji, Kini, Francuskoj…
- veći mozak, nisko čelo, plosnatije lice i nos sličan modernom čovjeku (prialgodba na suhu i vruću klimu)
- ašelejanska kultura
Homo neaderthalensis
- praljudi
- prije 400 000 - 30 000 godina na području Europe
- dijelom su bili suvremenici s modernim ljudima
- kapacitet lubanje: 1200 - 1700 cm3
- teške kosti, debele obrve, široka ramena, trup i zdjelica
- živjeli u grupama
- musterijanska kultura
- izrađuju još naprednije oruđe, pravili su koplje od kamenih oštrica vezanih na drvo
- vjerovali u život poslije smrti
- mrtvi su polagani na desni bok u pozi spavača s povijenim koljenima i bili su oblagani kamenjem
- najpoznatija nalazišta u dolini Neanderthal u Njemačkoj
- nalazišta u Hrvatskoj: Krapina (Hušnjakovo), Varaždin (špilja Vindija)