Ewolucja życia - Puls życia 8

1.Ewolucja

Proces stopniowych, ciągłych zmian organizmów - budowy ciała, sposobu życia, upodobań pokarmowych lub innych cech gatunkowych - prowadzący do powstania nowych gatunków. Zmiany te wynikają ze zmian zachodzących w środowisku, a ich pierwszym krokiem jest zmienność osobników jednego gatunku. Z gatunku wyjściowego (przodka) powstaje z czasem kilka gatunków potomnych.

2.Pokrewieństwo organizmów i wspólny praprzodek

Im bardziej gatunki są do siebie podobne, tym bliżej są spokrewnione - ich wspólny przodek żył stosunkowo niedawno; większe różnice świadczą o odleglejszych wspólnych korzeniach. Wszystkie organizmy, nawet słoń i bakteria, wywodzą się od wspólnego praprzodka - jednej najprostszej formy życia. Życie na Ziemi powstało ponad 4 mld lat temu, a przez pierwsze 3 mld lat żyły tylko bakterie, głównie sinice.

3.Bezpośrednie i pośrednie dowody ewolucji

Bezpośrednie dowody pozwalają śledzić kolejność pojawiania się poszczególnych form organizmów. Są to: skamieniałości, formy pośrednie i żywe skamieniałości. Pośrednie dowody opierają się na analizie podobieństw i różnic w budowie i sposobie funkcjonowania organizmów. Są to: jedność budowy i funkcjonowania, narządy szczątkowe, rozmieszczenie organizmów na kuli ziemskiej oraz struktury homologiczne i analogiczne.

4.Skamieniałości

Szczątki i ślady działalności organizmów zachowane w osadach skorupy ziemskiej. Są to: skamieniałe szczątki (np. fragmenty roślin, kości, zęby, muszle amonitów) - pozwalają odtworzyć wygląd organizmów; zmumifikowane ciała (np. mamucie niemowlę z wiecznej zmarzliny, owady w bursztynie) - zachowują się rzadko, ale pozwalają zbadać miękkie części ciała; ślady działalności (gniazda, nory, odchody, tropy) - pokazują tryb życia.

5.Powstawanie skamieniałości

Martwy organizm musi zostać szybko pogrzebany, np. w osadach naniesionych przez wodę - inaczej rozłoży się w ciągu kilkunastu miesięcy lub kilku lat. Wtedy zachodzi skamienienie: muszle, kości lub inne części ciała są zastępowane przez minerały, np. krzemionkę lub węglan wapnia. Kolejne warstwy osadów sprasowują szczątki, a po bardzo długim czasie erozja skał odsłania skamieniałość.

6.Formy pośrednie (formy przejściowe)

Organizmy łączące w sobie cechy dwóch różnych grup systematycznych. Ich szczątki potwierdzają, że nawet duże grupy - ryby, płazy, gady, ptaki i ssaki - są ze sobą spokrewnione, a jedne grupy wywodzą się od innych. Przykłady: archeopteryks (gady i ptaki), tiktaalik i ichtiostega (ryby i płazy). Ichtiostega była pierwszym płazem z dobrze rozwiniętymi kończynami, ale miała też cechy rybie, np. płetwę ogonową i linię naboczną.

7.Archeopteryks

Forma przejściowa, która łączyła cechy dwóch gromad kręgowców - gadów i ptaków. Cechy ptasie: kończyny przednie przekształcone w skrzydła i ciało pokryte piórami. Cechy gadzie: szczęki uzbrojone w zęby, długi ogon i pazury na kończynach przednich.

8.Żywe skamieniałości

Pojedyncze gatunki, które przetrwały do dziś, choć ich bliscy krewni dawno wymarli. Ich ewolucja przebiegała bardzo powoli, więc pokazują, jak wyglądały i żyły organizmy z przeszłości. Przykłady: kolczatka i dziobak (stekowce - ssaki o wielu cechach gadzich, np. ich młode wykluwają się z jaj, ale potem, jak u ssaków, żywią się mlekiem matki), latimeria (ryba trzonopłetwa z płetwami osadzonymi na umięśnionych trzonach) i łodzik (jedyny współczesny głowonóg z muszlą zewnętrzną).

9.Jedność budowy i funkcjonowania organizmów

Wszystkie organizmy są zbudowane z komórek, które składają się z takich samych związków chemicznych, a komórki tworzą podobne typy tkanek, narządy i układy - to jedność planu budowy. Wszystkie organizmy wykonują też takie same czynności życiowe: oddychają, odżywiają się, wydalają, rosną i rozmnażają się.

10.Narządy szczątkowe

Narządy, które u współczesnych organizmów nie odgrywają żadnej istotnej roli - to pozostałości narządów działających u ich ewolucyjnych przodków. U człowieka są to: zęby mądrości, mięśnie poruszające małżowiną uszną i kość ogonowa. Informacja o cechach przodków jest wciąż zapisana w DNA: np. w rozwoju zarodkowym człowieka pojawiają się zawiązki łuków skrzelowych, podobne do tych u ryb.

11.Rozmieszczenie organizmów na kuli ziemskiej jako dowód ewolucji

O wspólnym pochodzeniu organizmów świadczy to, że gatunki blisko spokrewnione zamieszkują zwykle sąsiednie rejony, a daleko spokrewnione - najczęściej różne kontynenty. Czasem duża grupa organizmów wymiera na jednym obszarze, a na innym przetrwa: przykładem są liczne gatunki torbaczy żyjące tylko w Australii.

12.Struktury (narządy) homologiczne

Narządy o wspólnym pochodzeniu i podobnej budowie wewnętrznej, występujące u organizmów blisko spokrewnionych. Często różnią się wyglądem, bo w toku ewolucji przystosowały się do pełnienia innych funkcji. Przykład: kończyna przednia konia (przystosowana do biegu) i skrzydło nietoperza (do lotu) - zbudowane z tych samych kości: kości ramiennej, kości przedramienia oraz kości nadgarstka, śródręcza i palców.

13.Struktury (narządy) analogiczne i konwergencja

Struktury analogiczne wyglądają podobnie i pełnią podobną funkcję, ale mają różną budowę wewnętrzną i pochodzenie, co świadczy o braku bliskiego pokrewieństwa - np. skrzydło ptaka (rusztowanie z kości) i skrzydło owada (żyłki to głównie tchawki). Upodabnianie się organizmów niespokrewnionych blisko pod wpływem podobnych warunków środowiska to konwergencja, np. opływowy kształt ciała rekina i delfina.

14.Karol Darwin

Twórca teorii ewolucji. W 1831 r. wyruszył na okręcie Beagle w podróż dookoła świata i odwiedził m.in. wyspy Galapagos, gdzie przeprowadził swoje najważniejsze obserwacje. Na podstawie zebranych danych sformułował teorię ewolucji, którą opublikował w 1859 r. w dziele „O powstawaniu gatunków”.

15.Izolacja geograficzna i powstawanie nowego gatunku

Izolacja geograficzna powstaje, gdy część osobników gatunku przeniesie się na inny obszar (np. na wyspę) i z powodu odległości nie może się krzyżować z resztą gatunku. Osobniki na nowym obszarze muszą się przystosować do nowych warunków, np. innego pożywienia, więc narastają różnice między obiema grupami. Gdy są tak duże, że osobniki nawet po ponownym spotkaniu nie mogą się krzyżować i wydawać potomstwa, powstaje nowy gatunek.

16.Endemity

Gatunki żyjące tylko na ograniczonym obszarze. Endemitami są m.in. zwierzęta wysp Galapagos, leżących ok. 1000 km na zachód od Ekwadoru: żółw słoniowy (największy żółw na Ziemi), legwan morski (jedyna jaszczurka zdobywająca pokarm w wodzie) i pingwin równikowy (jedyny pingwin żyjący na półkuli północnej).

17.Darwinki

Ptaki z wysp Galapagos, które pochodzą od wspólnego przodka z Ameryki Południowej, żywiącego się nasionami. Ocean - bariera geograficzna - uniemożliwił krzyżowanie się ptaków z różnych wysp, a na każdej z nich musiały się one przystosować do innego pokarmu. Zmienił się kształt dziobów i powstało wiele gatunków, np. darwinka kaktusowa (długi dziób - kwiaty i miąższ kaktusów) i darwinka wielkodzioba (masywny dziób - nasiona o bardzo twardych łupinach).

18.Walka o byt

Konkurencja organizmów o ograniczone zasoby środowiska: pokarm, wodę, miejsce do życia i partnera do rozrodu. Bierze się stąd, że większość zwierząt wydaje na świat więcej potomstwa, niż jest to konieczne (np. ryby składają co roku tysiące jaj), a zasobów nie wystarcza dla wszystkich.

19.Dobór naturalny

Mechanizm, który sprawia, że przeżywają i rozmnażają się osobniki najlepiej przystosowane do warunków środowiska - np. najsilniejsze, najbardziej odporne na choroby i najskuteczniej zdobywające pożywienie. To one wygrywają walkę o byt, dożywają wieku rozrodczego i przekazują swoje geny potomstwu.

20.Dobór sztuczny

Działania człowieka prowadzące do utrwalenia u organizmów pożądanych cech. Hodowca wybiera z każdego pokolenia osobniki o odpowiadających mu cechach i tylko je dopuszcza do rozrodu; z czasem cechy się utrwalają i powstaje nowa rasa zwierzęcia lub odmiana rośliny. Tak uzyskano np. odmiany roślin odporne na choroby, rasy krów dające więcej mleka i rasy psów (wszystkie psy pochodzą od wilka).

21.Dobór naturalny a dobór sztuczny

Dobór naturalny: o selekcji osobników decydują warunki środowiska, jest procesem przypadkowym, przeżywają osobniki najlepiej przystosowane, prowadzi do powstania nowych gatunków. Dobór sztuczny: o selekcji decyduje człowiek, jest procesem celowym, do rozrodu są dopuszczane osobniki o pożądanych cechach, prowadzi do powstania hodowlanych ras i odmian.

22.Główne założenia teorii ewolucji Darwina

1. Wszystkie gatunki wywodzą się od wspólnego przodka. 2. Izolacja geograficzna prowadzi do powstania nowego gatunku. 3. Organizmy konkurują ze sobą o zasoby środowiska - to walka o byt. 4. Dobór naturalny sprawia, że przeżywają osobniki najlepiej przystosowane do warunków środowiska. 5. Cechy przodków są dziedziczone, więc najlepiej przystosowane organizmy przekazują swoje geny potomstwu.

23.Syntetyczna teoria ewolucji

Współczesna teoria ewolucji - teoria Darwina uzupełniona o wiedzę o genetycznym podłożu dziedziczenia cech, której Darwin jeszcze nie znał. Umożliwiły to późniejsze badania m.in. Gregora Mendla (prawa dziedziczenia, 1866) oraz Francisa Cricka i Jamesa Watsona (podwójna helisa DNA, 1953). Według niej osobniki gatunku różnią się od siebie (zmienność genetyczna), a zmienność ta powstaje w wyniku rekombinacji i mutacji.

24.Stanowisko systematyczne człowieka: od królestwa do gromady

Królestwo: zwierzęta (budowa komórkowa, cudzożywność, zdolność aktywnego ruchu). Typ: strunowce (struna grzbietowa przynajmniej w rozwoju zarodkowym; to elastyczny pręt będący szkieletem wewnętrznym zarodka, u większości dorosłych zastąpiony kręgosłupem). Podtyp: kręgowce (chrzęstny lub kostny szkielet wewnętrzny). Gromada: ssaki (odżywianie młodych mlekiem matki, stałocieplność, pokrycie ciała włosami).

25.Stanowisko systematyczne człowieka: od rzędu do gatunku

Rząd: naczelne (dobrze rozwinięty zmysł wzroku, co najmniej jedna para kończyn chwytnych). Nadrodzina: człekokształtne (zredukowany ogon, wydłużony okres dzieciństwa). Rodzina: człowiekowate (dobrze rozwinięty mózg, złożone zachowania społeczne). Rodzaj: Homo - człowiek (wyprostowana postawa ciała, dwunożny chód). Gatunek: Homo sapiens - człowiek rozumny (kulista czaszka z płaską częścią twarzową, brak wałów nadoczodołowych, zredukowane owłosienie, abstrakcyjne myślenie, zaawansowana kultura, zdolność mowy).

26.Człekokształtne

Nadrodzina naczelnych, do której należy człowiek oraz współczesne małpy człekokształtne: gibony, orangutany, goryle i szympansy - zwierzęta najbliżej spokrewnione z ludźmi. Wyróżniają się m.in. długim okresem dzieciństwa, szczególnymi możliwościami uczenia się i wysokim stopniem rozwoju psychicznego. Według badań genetycznych wspólny przodek człekokształtnych żył w Afryce ok. 19-15 mln lat temu.

27.Tryb życia małp człekokształtnych

Gibony żyją na drzewach, w parach, a broniąc terytorium, wydają śpiewne dźwięki. Orangutany też żyją na drzewach, ale w odróżnieniu od innych człekokształtnych są samotnikami. Goryle chodzą, podpierając się podwiniętymi palcami kończyn górnych, i nocują na drzewach lub na ziemi. Szympansy żyją głównie na ziemi, w grupach rodzinnych, i używają prostych narzędzi.

28.Cechy wspólne człowieka i innych człekokształtnych

Obuoczne widzenie, które pozwala postrzegać świat w trzech wymiarach; rozróżnianie barw; długie kończyny z obrotowymi stawami, pozwalające na ruchy w każdym kierunku; chwytne dłonie z przeciwstawnymi kciukami; rozbudowane mięśnie mimiczne; zredukowany ogon; długi okres dzieciństwa.

29.Chwytne dłonie i mięśnie mimiczne człekokształtnych

Chwytne dłonie z przeciwstawnymi kciukami umożliwiają korzystanie z narzędzi: szympansy używają patyków lub kamieni, aby dostać się do pożywienia, a ludzie sami wytwarzają narzędzia i konstruują skomplikowane mechanizmy. Rozbudowane mięśnie mimiczne umożliwiają komunikowanie się: szympansy porozumiewają się dźwiękami połączonymi z mimiką, ale nie potrafią mówić, a ludzie - mimiką i słowami.

30.Cechy charakterystyczne tylko dla człowieka

Dwunożność i wyprostowana postawa ciała oraz związane z nimi zmiany w budowie szkieletu; duży mózg i związana z nim zmiana w budowie czaszki; zredukowane owłosienie ciała; wysoko rozwinięte zdolności manualne; umiejętność mowy; wysoko rozwinięta inteligencja; tworzenie dóbr kultury (np. muzyki, utworów literackich) i rozbudowany system wartości.

31.Czaszka i mózg: człowiek a małpa człekokształtna

Człowiek: większa pojemność mózgoczaszki (mózg średnio $1350~\mathrm{cm^3}$), spłaszczona trzewioczaszka, kły niewystające poza linię zgryzu, żuchwa z bródką. Małpa człekokształtna: mała pojemność mózgoczaszki (mózg średnio $500~\mathrm{cm^3}$), wysunięta do przodu trzewioczaszka, kły wystające poza linię zgryzu, widoczne wały nadoczodołowe.

32.Szkielet i kończyny: człowiek a małpa człekokształtna

Człowiek: esowaty kręgosłup, krótka i szeroka miednica, stopa wysklepiona z nieprzeciwstawnym paluchem, dwie kończyny dolne do chodzenia w postawie wyprostowanej, kończyny górne do czynności manipulacyjnych. Małpa człekokształtna: kręgosłup wygięty w łuk, długa i wąska miednica, stopa płaska z przeciwstawnym paluchem, kończyny dolne krótsze od górnych, cztery kończyny chwytne do wspinania się na drzewa.

33.Rozwój ewolucyjny człowieka - punkty przełomowe

Ewolucja człowieka nie przebiegała liniowo, lecz wielokierunkowo: nowe gatunki często żyły równocześnie z dawnymi i konkurowały o podobne zasoby, a dobór naturalny sprawiał, że przeżywały lepiej przystosowane. Punkty przełomowe to: opanowanie dwunożności i wyprostowanej postawy, wytwarzanie narzędzi, rozpalanie ognia, opanowanie mowy oraz rozwój kultury i sztuki. Pochodzenie człowieka badają m.in. antropologia, paleontologia i archeologia.

34.Przyczyny przyjęcia wyprostowanej postawy ciała

Ok. 10 mln lat temu we wschodniej Afryce nastąpiły duże zmiany klimatyczne: lasy tropikalne stopniowo zanikały, a rozwijała się sucha, bezleśna sawanna. Na otwartej przestrzeni korzystna była wyprostowana postawa: głowa i oczy wyżej, uwolnione ręce. Ułatwiało to polowanie, szybsze dostrzeganie niebezpieczeństwa i ucieczkę albo odstraszanie drapieżników kijami i kamieniami. Uwolnienie rąk sprzyjało też rozwojowi ich zdolności manipulacyjnych.

35.Sahelantrop i najstarsze ślady dwunożności

Sahelantrop, żyjący ponad 7 mln lat temu, jest uznawany za pierwszą istotę przedludzką, która prawdopodobnie chodziła na dwóch nogach. Miał 70-90 cm wzrostu, ważył ok. 60 kg i jadł głównie owoce, ale też termity i padlinę. W podobnym czasie i tuż po nim żyło kilka innych dwunożnych gatunków, które nocą lub w razie zagrożenia wspinały się na drzewa. Najstarsze znane odciski stóp dwunożnych człowiekowatych (prawie 6 mln lat) odkrył w 2010 r. na Krecie dr Gerard Gierliński.

36.Ardipitek i australopitek

Formy przedludzkie. Ok. 4,4 mln lat temu pojawił się jeden z gatunków ardipiteka: sprawnie wspinał się na drzewa, a po ziemi chodził wyprostowany (częściowa dwunożność). Kolejną formą przedludzką był australopitek, który żył już głównie na otwartych przestrzeniach sawanny i przeważnie chodził na dwóch nogach, ale nie potrafił szybko biegać ani wytwarzać narzędzi.

37.Człowiek zręczny

Pierwszy znany gatunek, który potrafił wytwarzać proste narzędzia kamienne; uznawany za pierwszy gatunek człowieka. Żył od 2,5 do 1,5 mln lat temu i poruszał się wyłącznie na dwóch nogach. Od żyjących w tym samym czasie australopiteków różnił się przede wszystkim rozmiarami mózgu.

38.Człowiek wyprostowany

Gatunek człowieka, który pojawił się ok. 2 mln lat temu. Wytwarzał bardziej skomplikowane narzędzia i potrafił wzniecać ogień - dzięki temu odstraszał dzikie zwierzęta, ogrzewał się i przeszedł na wysokoenergetyczny pokarm złożony głównie z mięsa. Był doskonałym piechurem i łowcą; ciało chłodziły mu gruczoły potowe i utrata większości owłosienia. Ok. 2 mln lat temu opuścił Afrykę i jako pierwszy skolonizował Europę i Azję.

39.Neandertalczyk

Gatunek człowieka, który pojawił się ok. 400 tys. lat temu i prawdopodobnie jako pierwszy zaczął mówić. Był dobrze przystosowany do surowego klimatu Europy, polował na duże zwierzęta (m.in. renifery i niedźwiedzie), tworzył duże grupy rodzinne i jako pierwszy grzebał zmarłych. Wielkością mózgu przewyższał człowieka rozumnego. Wyginął ok. 25 tys. lat temu, wypierany przez człowieka rozumnego.

40.Człowiek rozumny (Homo sapiens)

Gatunek, do którego należą wszyscy współcześni ludzie. Pojawił się ok. 300 tys. lat temu w Afryce, a do Europy dotarł ok. 40 tys. lat temu. Dzięki inteligencji i abstrakcyjnemu myśleniu rozwinął kulturę i sztukę (w Europie ponad 300 jaskiń z malowidłami i płaskorzeźbami, np. Lascaux sprzed ok. 17 tys. lat). Początkowo prowadził koczowniczy tryb życia; ok. 12 tys. lat temu nauczył się hodować zwierzęta, a nieco później uprawiać rolę, i przeszedł na osiadły tryb życia.