Charles Darwin i teorija evolucije

1. Charles Darwin i teorija evolucije

2. Prije Darwina biolozi su prepoznali dva svojstva evolucije: promjenu tijekom vremena i prilagođenost okolini, u čemu su važnu ulogu imali sljedeći nalazi: • Strukturalne sličnosti među različitim vrstama, što bi moglo ukazivati na zajedničkog pretka • Sličnost embrionalnog razvoja različitih vrsta – zajednički predak? • Razlika fosilnih nalaza iz različitih geoloških razdoblja – promjena organizama? • Charles Darwin je prvi ponudio teorijsko objašnjenje načina na koji su se promjene događale u vremenu te pojave javile naizgled svrhovitih struktura

3. 2009.

4. 13. 9. 2009. londonski Natural History Museum otvorio je novi Darwin Centre • Uz viktorijansku zgradu muzeja sagrađena je nova ostakljena zgrada • Najupečatljivija struktura nadograđenog dijela je masivna “Čahura” (“Cocoon”), 8-katna struktura u kojoj su pohranjene čuvene kolekcije biljaka i insekata – više od 20 milijuna vrsta.

5. “Creation” (2009) • Krajem rujna počeo se prikazivati film o Darwinu (gl. uloge Paul Bettany i Jennifer Connely)

6. Charles Darwin • Želio je ne samo objasniti zašto se vrste mijenjaju tijekom vremena već i objasniti način na koji dolazi do tih promjena • Kako se javljaju nove vrste (o podrijetlu vrsta) i kako druge nestaju? • Zašto neki dijelovi životinjskog tijela postoje u specifičnom obliku (dugi vrat žirafe, ptičja krila)? • Zašto se čini da ti oblici funkcioniraju tako da pomognu organizmima da obave specifične zadatke? Charles Robert Darwin (1809-1882)

7. Putovanje Beagleom (1831-1836)

8. Prikupio je desetke uzoraka ptica i drugih životinja s otočja Galapagos u Pacifiku

11. Ovo je jedna od Darwinovih bilježnica s bilješkama s putovanja, napisana između kolovoza i studenog 1835. (100 stanica rukopisa) • Bilježnica je bio dio Darwinove zbirke, a 1969. je snimljena na mikrofilm u knjižnici Sveučilišta Cambridge • Oko 1983. je ukradena te se ne zna gdje se danas nalazi • Na osnovi postojećih bilježnica i mikrofilmova publicirani su Darwinovi tekstovi s putovanja

12. Nakon povratka s putovanja 1836. nastavio je bilježiti svoja razmišljanja, a u jednoj od bilježnica iz 1938. pojavljuje se njegova čuvena skica drva života • “I think Case must be that one generation then should be as many living as now. To do this & to have many species in same genus (as is) requires extinction.Thus between A & B immense gap of relation. C & B the finest gradation, B & D rather greater distinction. Thus genera would be formed. — bearing relation (page 36 ends - page 37 begins) to ancient types with several extinct forms... “ (From Darwin's Notebook B now stored in Cambridge University library)

13. Nakon povratka je ustanovio da se galapagoške zebe, koje je smatrao jedinstvenom vrstom, toliko razlikuju da predstavljaju zasebne vrste – svaki galapagoški otok zapravo je imao posebnu vrstu zebe ↓ Različite zebe imaju istog pretka, no različito su se razvijale zbog lokalnih ekoloških uvjeta na svakom otoku

14. Davno u prošlosti nekoliko je zeba sletjelo na Galapagoško otočje ↓ Razmnožavale su se i širile otočjem te susretale različita okruženja ↓ One koje su imale kljunove koji su im omogućili snalaženje u specifičnoj okolini preživjele su i prenijele gene za takve kljunove na svoje potomke • Kod zeba s Galapagosa razvili su se specijalizirani alati pogodni za preživljavanje u specifičnim okolinama • Evolucijski psiholozi razmišljaju o mozgu kao o skupini specijaliziranih alata koji su evoluirali da bi pomogli našim precima da se suoče s problemima koje su susretali u svojoj okolini

16. Zašto se organizmi mijenjaju? • Ne samo zašto se mijenjaju, već zašto se čine tako dobro “dizajniranima” za svoju lokalnu okolinu – pitanje adaptacija • Thomas Malthusov (1798) An Essay on the Principle of Population – poticaj Darwinu za oblikovanje teorije prirodne selekcije: organizmi postoje u znatno većem broju od onoga koji može preživjeti i reproducirati se ↓ borba za opstanak, u kojoj će preživjeti povoljne varijacije, a izumrijeti nepovoljne ↓ kad se proces ponavlja generaciju za generacijom, nastat će nova vrsta

17. Ova Darwinova razmišljanja o evoluciji i rad na teoriji trajali su dosta dugo prije nego ih je odlučio objaviti • Slika prikazuje prvu skicu teorije evolucije iz 1842. (http://darwin-online.org.uk)

18. O porijeklu vrsta • Teoriju evolucije putem prirodne selekcije Darwin prvi put objavljuje 1859. godine u knjizi On the Origin of Species by Means of Natural Selection

20. Porijeklo vrsta ima dvije osnovne polazne točke: • svi su organizmi nastali modifikacijom iz zajedničkih predaka • glavni uzrok te modifikacije je prirodna selekcija individualnih varijacija.

21. Žestoke kritike • Viktorijansko društvo bilo je šokirano Darwinovim tezama. • “Let’s hope it’s not true; but if it is true, let’s hope that it does not become widely known” (Lady Ashley). Ismijavanje Darwina (1871)

22. Satirički komentar objavljen u Harper's Weekly, 1871.

23. Osnovni mehanizmi Darwinove teorije evolucije • Varijacija – organizmi variraju po različitim obilježjima (visina, težina, duljina krila, stanična struktura) - varijacija je nužna za proces evolucije - bez varijacije nema evolucije • Nasljeđivanje – samo se neke od varijacija nasljeđuju, tj. prelaze na potomstvo – samo su nasljedne varijacije važne za evolucijski proces. • Selekcija – organizmi s nekim naslijeđenim varijacijama imaju veći broj potomaka zato što im ta obilježja pomažu pri opstanku ili reprodukciji.

24. Reproduktivni uspjeh • “Svi imaju pretke, ali nemaju svi potomke.” • Organizam može biti odlično prilagođen i preživjeti mnogo godina, a da svoja svojstva ne prenese na nove generacije → da bi ih prenio, mora se reproducirati • Različit reproduktivni uspjeh postaje bitna varijabla u Darwinovoj teoriji: • reproduktivni uspjeh ili neuspjeh (definiran relativno, u odnosu na druge pripadnike vrste) određuje hoće li se svojstva organizma većom čestinom prenijeti na nove generacije

25. Okolinski pritisci (promjene u okolini) ↓ Natjecanje za resurse ↓ Odabir najprilagođenijeg fenotipa ↓ Reproduktivni uspjeh (genotip koji odgovara najprilagođenijem fenotipu prenosi se na sljedeću generaciju) ↓ Frekvencija tog genotipa povećava se u sljedećoj generaciji

26. Teorija prirodne selekcije odgovorila je na dva ključna pitanja: • Objasnila promjene tijekom vremena • Objasnila svojstva pojedinih dijelova organizama – adaptivne promjene

27. Problemi teorije evolucije putem prirodne selekcije • Darwinu je bio nepoznat mehanizam nasljeđivanja • Postojanje altruističkog ponašanja • Dvije posebno zbunjujuće činjenice: • Mnoge životinje imaju određene karakteristike koje izgledaju kao smetnja uspješnoj adaptaciji odnosno preživljavanju (paunov rep) – metabolički skupe, poziv predatorima, otežavaju bijeg – zašto? • Spolni dimorfizam - mužjaci i ženke se kod mnogih vrsta drastično razlikuju veličinom i izgledom – zašto, ako su suočeni s istim problemima preživljavanja?

28. Teorija spolne selekcije • 1871. Descent of Man and Selection in Relation to Sex - teorija spolne selekcije i objašnjenje spolnog dimorfizma • Dvije Darwinove teorije: • Teorija prirodnog odabira – adaptacije koje su se pojavile kao posljedica uspješnog preživljavanja • Teorija spolnog odabira – adaptacije koje su se pojavile kao posljedica uspješnog parenja

29. Dva osnovna mehanizma djelovanja spolne selekcije • Intraspolna kompeticija – kompeticija između pripadnika jednog spola, čiji ishod utječe na uspjeh u pristupu drugom spolu • Npr. borba dvojice mužjaka: • pobjednik dobiva pristup ženki (bilo izravno, bilo kontrolom teritorija, bilo kontrolom resursa potrebnih ženki) • gubitnik se ne uspije pariti

30. Svojstva koja su pridonosila uspjehu u natjecanju pripadnika istog spola (npr. veličina, snaga) prenijet će se na sljedeće generacije uslijed reproduktivnog uspjeha pobjednika • Svojstva gubitnika neće se prenijeti dalje ↓ Tijekom vremena će doći do promjena koje su posljedica unutarspolnog natjecanja (npr. mužjaci će biti sve veći i jači)

31. 2)Interspolna selekcija – preferencije u odabiru partnera • Ako su određena svojstva partnera poželjna jednom spolu, pripadnici suprotnog spola koji imaju ta svojstva bit će birani za partnere ↓ Promjene se javljaju zato što se poželjna svojstva javljaju s većom frekvencijom u svakoj sljedećoj generaciji

32. Djeluje li zaista spolna selekcija? • Mužjaci i ženke pauna pušteni su u zatvoreni park • Nakon dvije godine prebrojeni su potomci pojedinih mužjaka

34. Teorija spolne selekcije odgovorila je na neodgovorena pitanja: • Mnoge životinje imaju određene karakteristike koje izgledaju kao smetnja uspješnoj adaptaciji odnosno preživljavanju (paunov rep) – metabolički skupe, poziv predatorima, otežavaju bijeg – zašto? • Zbog procesa interspolne selekcije – ženke se više vole pariti s mužjacima koji imaju najljepši rep • Mužjaci i ženke se kod mnogih vrsta drastično razlikuju veličinom i izgledom – zašto, ako su suočeni s istim problemima preživljavanja? • Zbog procesa intraspolne selekcije – veličina daje prednost u fizičkoj borbi s konkurentom za parenje – razvoj spolnog dimorfizma

35. Prirodni i spolni odabir proizlaze iz istog temeljnog procesa: različit reproduktivni uspjeh uslijed naslijeđenih obilježja • “All humans today come from an unbroken line of ancestors who accomplished two tasks: They survived to reproductive age, and they reproduced”

36. Darwin kao prvi evolucijski psiholog • U svojem radu Darwin je identificirao tri vrste borbe za opstanak koje čine srž važnih istraživanja u suvremenoj evolucijskoj psihologiji: “As more individuals are produced than can possibly surive, there must in every case be a struggle for existence, either one individual with another of the same species, or with individuals of different species, or with the physical conditions of life (Darwin, 1859.) • Adaptacije koje su proizašle iz toga nalazimo danas u brojnim našim ponašanjima: 1) borba s prirodnim uvjetima – klima, nestašica hrane, i sl. 2) borba s pripadnicima drugih vrsta – odražava se i danas u npr. nekim vrstama fobija 3) borba s pripadnicima iste vrste – ratovi (borba za resurse), kompeticija za osvajanje partnera

37. Tri osnovna obilježja evolucije putem prirodne selekcije • Evolucija nije “namjerna”, nije usmjerena prema nekom cilju. • Ne može gledati u budućnost i predvidjeti potrebe. Prirodni odabir djeluje na varijacije koje postoje (žirafe nisu razvile duge vratove zato jer su htjele dohvatiti visoko lišće, već su one koje su imale duge vratove bile uspješnije u preživljavanju i prenijele tu osobinu na potomstvo) • Richard Dawkins – “the blind watchmaker”- prirodna selekcija je poput slijepog urara – poput urara oblikuje složene konstrukcije, ali je slijepa jer ih ne oblikuje svjesnim planiranjem, nego akumulacijom niza slučajnih promjena 2) Evolucija putem prirodne selekcije je postupna (pogotovo ako je sagledavamo u odnosu na trajanje ljudskog života). • Potrebne su stotine, tisuće, milijuni generacija da bi proces selekcije oblikovao organske mehanizme kakve danas poznajemo.

38. 3) Evolucija je ujedinila sve vrste živih bića i povezala ih sa zajedničkim precima. Po prvi put u povijesti 1859. se na svaku vrstu počelo gledati kao povezanu sa svim drugim vrstama kroz zajedničke pretke. Darwinova je teorija omogućila da se i čovjek smjesti u veliko drvo života, pokazujući njegovo mjesto u prirodi i povezanost sa svim drugim vrstama. Man with all his noble qualities, with sympathy that feels for the most debased, with benevolence which extends not only to other men but to the humblest of living creatures, with his god-like intellect which has penetrated into the movements and constitution of the solar system -- with all these exalted powers -- still bears in his bodily frame the indelible stamp of his lowly origin. (Charles Darwin, The descent of man, 1871/1898, p. 634.)