1

EVOLUCIONA BIOLOGIJA

2

ŠTA JE EVOLUCIJAŽIVOG SVETA?

Evolucija je proces promena u populacijama koje prevazilaze životni vek jedinke

Te promene su promene u genetičkom materijalu koje se nasleđuju kroz

generacije

3

Živa bića se kroz generacije menjaju, a te promene zahvataju

različite aspekte: izgled, fiziologiju, ponašanje...U osnovi promena živog sveta nalaze se

genetičke promene u populacijama, koje su u složenim

odnosima sa sredinom

4

• Može li se evolucija posmatrati?• Da li je neko video nastanak nove vrste?• Bakterije – kratko žive, brojnost populacija

velika – otpornost na antibiotike• Porast učestalosti tuberkuloze• Važno – dužina terapije – selekcija za

povećanu otpornost na antibiotik• Insekti – insekticidi (DDT)• Korovske biljke - herbicidi

5

U biologiji se pojam evolucija koristi i u značenju evolucione istorije (filogenije) neke grupe –evolucija konja, evolucija primata

Zašto postoji tolika raznovrsnost živog sveta?

Sličnost – zajednički genetički kod, isti osnovni biohemijski procesi, molekularni tragovi zajedničkog porekla...

6

Zašto i kako je nastao “...od tako jednostavnog početka beskrajan broj najlepših i najčudesnijih

formi...” (Darvin)?

7

PODACI O EVOLUCIJI

REALNOST EVOLUCIJE POTVRĐUJE VELIKI BROJ

PODATAKA IZ PALEONTOLOGIJE, UPOREDNE ANATOMIJE,

BIOLOGIJE RAZVIĆA, BIOGEOGRAFIJE, MOLEKULARNE

BIOLOGIJE

8

FOSILI – okamenjeni ostaci bića iz prošlosti, pružaju neposredne

podatke o evoluciji

Omogućavaju da rekonstruišemo izgled organizama i pružaju podatke o brzini

evolucije, uzrocima izumiranja, prelaznim formama između velikih grupa (npr.

gmizavci i ptice)

9

UPOREDNOUPOREDNO--ANATOMSKE ANALIZEANATOMSKE ANALIZE

Prilagođavanje različitim zahtevima sredine i različitim funkcijama

HOMOLOGIJA – npr. kod sisara: ruka, peraje kita, krilo slepog miša (nastali od iste strukture zajedničkog pretka koja je kod potomačkih grupa modifikovana); listovi biljke – bodlje kaktusa

10

Krilo slepog miša, peraje kita i ljudska ruka različito izgledaju, ali su istog porekla

11

• ANALOGIJA – sličan izgled i funkcija, a različito poreklo – krilo insekta, krilo ptice; bodlje kaktusa (list), trnovi (stablo)

Krilo insekta i krilo ptice imaju istu ulogu (letenje), ali su različitog porekla

12

13

KONVERGENTNA EVOLUCIJAKONVERGENTNA EVOLUCIJA

Manje srodni organizmimogu se na sličan način

prilagoditi uslovima sredine

Kaktusi i mlečike – prilagođavanjena sušne uslove

Miš, krtica– pravi i torbarski

sisari

14

15

BIOGEOGRAFIJABIOGEOGRAFIJANauka koja se bavi geografskim rasprostranjenjemživih bića

Vrste koje naseljavaju udaljene oblasti odvojene supreprekama koje ih sprečavaju da dođu u dodir paevoluiraju nezavisno (uočio još Darvin)

Organizmi (živi i fosilni) u J. Americi razlikuju seod onih u Evropi

Ostrvske vrste najsličnije su vrstama sa bliskogkontinenta

Australija – izolovana milionima godina, sačuvalabrojne vrste torbara

16

BIOLOGIJA RAZVIBIOLOGIJA RAZVIĆĆAA

Daje mnogo podataka o evoluciji, naročito na molekularnom nivou

Sličnosti u razviću ukazuju na zajedničko poreklo

Genetika razvića

Kod različitih grupa razviće kontrolišu iste grupe gena što pokazuje da imaju zajedničku evolucionu istoriju

Velike evolucione promene često su rezultat mutacija u genima koji kontrolišu razviće (primer odsustva nogu kod zmija)

17

Sličnost embrionalnog razvića različitih grupa kičmenjaka (prikazani su embrioni vodozemca, ptice i dva sisara)

18

MOLEKULARNI NIVOMOLEKULARNI NIVO

Isti genetički kod živih bića ukazuje na isto poreklo

Poređenje sastava molekula koji ima istu (ili vrlo sličnu) funkciju može poslužiti za određivanje filogenetskih odnosa među njima

CITOHROM C, protein neophodan za aerobno disanje, sreće se i kod bakterija, mušica, ljudi – razlike u njegovom sastavu potiču od mutacija koje su se vremenom nakupile tokom duge evolucije posle odvajanja od vrlo davnog zajedničkog pretka

Sličnosti i razlike u redosledu nukleotida u DNK ili RNK ili amino-kiselina u proteinima pokazuju koliko su vrste srodne i koliko je vremena proteklo od razdvajanja dve vrste

19

EVOLUCIJA I MEDICINAEvolucija virulencije i otpornosti (bakterije i antibiotici)

Brzina evolucije virusa (grip, HIV)

Koevolucija parazita i domaćina

Promene imunog sistema

Evolucioni značaj infektivnih bolesti

EVOLUCIJA I POLJOPRIVREDAEfekti veštačke selekcije

Značaj genetičke varijabilnosti

Patogen-domaćin

Otpornost patogena na hemikalije

Otpornost gajenih vrsta

Korišćenje prirodnih neprijatelja umesto hemikalija

20

EVOLUCIJA I ZAŠTITA ŽIVOTNE SREDINE

Čovekova aktivnost utiče i na evoluciju

Negativni uticaj – izumiranje vrsta zbog uništavanjastaništa i zagađenja sredine

Povećanje brojnosti svetskog stanovništva

1950 2,5 MILIJARDI

DANAS 7 MILIJARDI

2100 20 MILIJARDI

Potreba za većom količinom hrane, vode, sirovina,energije, rastuće zagađenje i količina otpada

21

EVOLUCIJA I ZAŠTITA ŽIVOTNE SREDINE

Posebna pažnja posvećuje se vrstama koje mogu daopstanu na zagađenim staništima (evolucijaotpornosti prema opasnim materijama)

Trave – otporne na teške metale (rastu blizu rudnikai jalovišta)

Mikroorganizmi – razgrađuju opasne materije –bitno za oporavak zagađenih staništa

GMO, strane vrste – poznavanje evolucionihmehanizama je neophodno za procenu mogućihposledica

22

TEORIJE EVOLUCIJE

Objašnjavaju procese evolucionih promena, tj. mehanizme koji do njih

dovode

23

LAMARKOVA TEORIJA

1809 – prva teorija evolucije

Proučavao fosilne mekušce i zaključio da se vrste menjaju iizumiru

Smatrao je da postoji urođena težnja ka usložnjavanju, a tippromene određuju uslovi sredine i potrebe organizma

Organizmi se prilagođavaju – menjaju se kad se sredina menja

Nasleđivanje stečenih osobina – upotreba ili neupotreba dovodido morfoloških promena koje se nasleđuju

Primer: žirafa

24

DARVINOVA TEORIJA

1831-1836 putovanje na brodu Bigl

Snažan utisak na njega ostavilo je bogatstvo živogsveta u tropima, brojni fosili u J. Americi i živisvet Galapagoskih ostrva

Sličnost galapagoskih i južnoameričkih životinja irazlike među pojedinim ostrvima

Kornjače – oblik oklopa i dužina vrata zavise od visine biljaka kojima se hrane

25

Darvinove zebe (Geospizinae) se

upadljivo razlikuju po

veličini i obliku kljuna (veličina i tvrdoća semenja,

insekata, gusenica); potiču

od predaka sa južnoameričkog

kopna

26

DARVINOVA TEORIJA

Do XIX veka se smatralo da se vrste ne menjaju i ne izumiru, osim vrsta stradalih u biblijskom Potopu

POSTANAK VRSTA (1859)Osnovne teze: svi organizmi su nastali od

zajedničkog pretka putem “porekla sa modifikacijama”, a glavni mehanizam tih

modifikacija jeste delovanje prirodne selekcije na naslednu varijabilnost

27

PRIRODNA SELEKCIJA I NASLEDNA VARIJABILNOSTPRIRODNA SELEKCIJA I NASLEDNA VARIJABILNOST

Darvin je mnogo podataka o varijetetima dobio od uzgajivača

VEŠTAČKA SELEKCIJA dovodi do promena osobina

REPRODUKTIVNI POTENCIJAL – vrste imaju sposobnost

da proizvedu više potomaka nego što može da ih preživi i

dostigne polnu zrelost (mnoge vrste riba, miševi)

KOMPETICIJA – ograničeni resursi (hrana, voda, svetlost,

prostor)

Obično ima više jedinki nego što sredina može da izdrži i neće

sve doživeti da ostave potomke

28

PRIRODNA SELEKCIJA I NASLEDNA VARIJABILNOSTPRIRODNA SELEKCIJA I NASLEDNA VARIJABILNOST

BORBA ZA OPSTANAK – jedinke koje poseduju

najpovoljnije osobine za određenu sredinu imaće najveće

šanse za preživljavanje i razmnožavanje

PRIRODNA SELEKCIJA – uspešnije preživljavanje i

reprodukcija nekih genetičkih varijanti u odnosu na druge;

kao rezultat populacije se menjaju kroz generacije

VARIJABILNOST među jedinkama iste vrste nije

nesavršenost ili greška – materijal od koga prirodna selekcija

može da oblikuje bolje prilagođene (adaptirane) forme; mora

biti NASLEDNA da bi prirodna selekcija delovala (žirafe)

29

SAVREMENA TEORIJA EVOLUCIJE

•Nasledna varijabilnost – jedan od osnovnih elemenata Darvinove teorije, mada nije znao pravi mehanizam nasleđivanja

•Tek kad je naučna zajednica otkrila Mendelove radove, došlo je do napretka u ovoj oblasti

• Tokom XX veka kombinuju se principi moderne genetike sa Darvinovim tumačenjem

• Nema jednog autora – sinteza velikog broja bioloških i drugih disciplina

30

EVOLUCIONI MEHANIZMI:EVOLUCIONI MEHANIZMI:MUTACIJEMUTACIJE

Glavni izvor varijabilnosti u populacijamaMutacijama nastaju nove genetičke varijante

“Sirov materijal” na koga deluje prirodna selekcija (boja i uklapanje u okolinu, enzimi i

otpornost na insekticide)

Korisne, štetne, neutralneUčestalost korisnih se povećava jer nosioci

ostavljaju više potomakaŠtetne prirodna selekcija eliminiše, ali se ipak

održavaju u malim učestalostima

31

EVOLUCIONI MEHANIZMI:EVOLUCIONI MEHANIZMI:GENETIGENETIČČKI DRIFT (GENETIKI DRIFT (GENETIČČKA SLUKA SLUČČAJNOST)AJNOST)

Promene učestalosti genskih alela u populacijama mogu biti i rezultat slučajnosti – to se naziva GENETIČKI DRIFT

Kako g. drift utiče na genetičku strukturu populacija?

Kroz generacije dolazi do slučajnih promena u učestalostima alela, što može da se završi potpunim gubitkom jednog od

alela, tj. smanjenjem varijabilnosti. Ako neki redak alel ima samo nekoliko jedinki, može se desiti da ne bude prenet u

sledeću generaciju

32

33

Race A B O AB

United States 42% 10% 45% 3%

Chinese 31% 28% 34% 7%

Blackfoot 76% ----- 24% -----

Navajo 24% ----- 76% -----

34

EVOLUCIONI MEHANIZMI:EVOLUCIONI MEHANIZMI:GENETIGENETIČČKI DRIFT (GENETIKI DRIFT (GENETIČČKA SLUKA SLUČČAJNOST)AJNOST)

Ovo je posebno izraženo u populacijama male brojnosti (populacije ugroženih vrsta, vrste koje kolonizuju nova staništa)

Smanjenje g. varijabilnosti čini ugrožene vrste jošugroženijim

Oštra zima ili bolesti povremeno mogu dovesti do smanjenja brojnosti, što opet dovodi do promene genetičke strukture

Naglo i veliko smanjenje brojnosti populacije može bitno da promeni

njenu genetičku strukturu

35

EVOLUCIONI MEHANIZMI:EVOLUCIONI MEHANIZMI:PROTOK GENAPROTOK GENA

Prelazak gena iz jedne populacije u drugu kada postaju deo njenog genskog fonda naziva se PROTOK GENAOstvaruje se kretanjem jedinki ili prenošenjem polena i

semena kod biljakaRazmenom populacije postaju sličnije po genetičkoj

strukturiAko nešto ometa protok populacije postaju sve različitijeOtpornost na insekticide se ovako širi (pojava novih gena

u populaciji)

Protok gena menja postojeće učestalosti alelaVeličina promene zavisi od toga koliki je protok gena, tj. koliko je jedinki prispelo u novu populaciju i tu ostavilo potomke, kao i kolike su genetičke razlike

između te dve populacije

36

EVOLUCIONI MEHANIZMI:EVOLUCIONI MEHANIZMI:PRIRODNA SELEKCIJAPRIRODNA SELEKCIJA

Predstavlja uspešnije preživljavanje i reprodukciju nekih genetičkih varijanti u odnosu na druge u određenim

uslovima sredine

Deluje kada postoje različite genetičke varijante koje se razlikuju po adaptivnoj vrednosti, tj. po tome koliko,

preko potomaka, doprinose genskom fondu sledeće generacije

Selekcija deluje u korist formi koje više doprinose (imaju veću adaptivnu vrednost)

37

EVOLUCIONI MEHANIZMI:EVOLUCIONI MEHANIZMI:PRIRODNA SELEKCIJAPRIRODNA SELEKCIJA

ADAPTACIJA – svaka nasledna osobina koja svojim nosiocima omogućava da ostave veći broj potomaka nego

oni koji tu osobinu nemaju (morfološke, biohemijske, osobine ponašanja)

Složene adaptacije (sistemi adaptacija) – EVOLUCIONE NOVINE – ključne osobine koje bitno menjaju odnos

organizama i sredine (endotermija, jaje, spore)

Primer delovanja prirodne selekcije: industrijski melanizam (Biston betularia)

38

39

EVOLUCIONI MEHANIZMIEVOLUCIONI MEHANIZMI

Svi navedeni mehanizmi deluju zajedno (mutacije, genetički drift, protok gena, prirodna selekcija)

Za prirodnu selekciju neophodna je varijabilnost, a njen izvor su

mutacije i rekombinacije

40

Delovanje selekcije na kvantitativne osobine (visina, težina, itd.)

DIREKCIONA – favorizuje jedinke na jednomkraju (npr. Darvinove zebe; veštačka selekcija

– više mleka, jaja, veći prinos)

STABILIZACIONA – deluje u korist jedinki sasrednjim vrednostima osobine

(npr. bebe srednje težine)

DISRUPTIVNA – favorizuje jedinke na oba kraja raspodele –rezultat je razdvajanje dve grupe jedinki

unutar populacije (npr. svetlo i tamno zelena kamuflažna boja)

41

KOEVOLUCIJA

Ako su dve vrste u tako bliskim interakcijama da postaju sve više adaptirane jedna na drugu reč je o koevoluciji

Zajednička, međuzavisna evolucija dve vrste koje utiču jedna na drugu i menjaju se u skladu s tim

Prvi put je upotrebljen za opis odnosa biljaka i biljojedih insekata

Biljke – upadljiva krunica, jak miris, nektar

Oprašivači – specijalizovani delovi tela (dugi kljunovi, čekinje na telu)

Cvetovi koje oprašuju insekti su žuti i plavi i mirišu, a ptice narandžasti i crveni i bez mirisa

42

43

PREDATOR PREDATOR –– PLENPLEN

Predator – brzina, saradnja grupe, kamuflaža

Plen – brzina, mehanička odbrana (bodlje, oklopi), zaštitna boja, hemijske materije

Predator vrši evolucioni pritisak na plen koji razvija odbrambene mere koje onda deluju na predatora

Biljke – bodlje, trnovi, tvrdi listovi, hemijska odbrana (alkaloidi)

Nove strategije ne nastaju ciljano već slučajno

44

SIMBIOZASIMBIOZA

SIMBIOZA – bliska asocijacija dve vrste koja donosi korist bar jednoj od njih

Lišaj – alga i gljiva

Azotofiksirajuće bakterije u korenu nekih biljaka

Riba klovn i sasa

Neutralno za jednu – orhideje

PARAZITPARAZIT--DOMADOMAĆĆININ

Štetno za jednu, korisno za drugu vrstuOgroman broj vrsta

45

Amphiprion sp. (riba klovn) i sasa

46

POSTANAK VRSTA

ŠŠTA SU BIOLOTA SU BIOLOŠŠKE VRSTE?KE VRSTE?

1 750 000 vrsta na Zemlji (procenjuje se na više od 5 miliona)MORFOLOŠKA SLIČNOST – klasifikovanje na osnovu

sličnosti

Pre Darvina mislilo se da su vrste nepromenljive, a varijabilnost unutar vrste mala

Zato se dešavalo da se mužjaci i ženke ili mladi i odrasli pogrešno smatraju pripadnicima različitih vrsta

Postoje i različite vrste koje slično izgledaju

47

48

Prirodnjački muzej Oksford

J. B. S. Haldane( 1892-1964)

49

BIOLOŠKI KRITERIJUM – reprodukcija, tj. mogućnost razmene gena

VRSTA – jedna ili više populacija čiji se članovi međusobno ukrštaju dajući plodno potomstvo, a

reproduktivno su izolovani od članova drugih grupa (reproduktivne barijere koje sprečavaju mešanje s

drugim vrstama)

Kod vrsta koje se razmnožavaju bespolno ili kod fosila moraju se koristiti i drugi kriterijumi – morfološki,

ekološki itd.

50

KAKO NASTAJU VRSTE?KAKO NASTAJU VRSTE?

Specijacija – ključni događaj jeste uspostavljanje reproduktivne izolacije

MEHANIZMI REPRODUKTIVNE IZOLACIJEMEHANIZMI REPRODUKTIVNE IZOLACIJE

Čuvaju genetičku celovitost vrste i sprečavaju protok gena

PREOPLODNI MEHANIZMI – sperčavaju da dođe do oplođenja – razmnožavanje u različito vreme, različita staništa, razlike u ponašanju ili građi repr. organa, biohemijsko neslaganje gameta

POSTOPLODNI MEHANIZMI – ne formira se plodno potomstvo (ili ugine ili je sterilno) – problemi sa formiranjem gameta naročito ako je broj hromozoma različit kod roditelja

51

Zebroid – zeedonk, zedonk, zebrass, zebronkey, zonkey, zebadonk, zenkey, zebrinny, deebra

52

Cama

LeoponLiger/tigon Grolar, pizzly

53

NANAČČINI POSTANKA VRSTAINI POSTANKA VRSTA

Postanak vrsta je jedan od najvažnijih evolucionih događaja

Vrste nastaju na različite načine – u zavisnosti od toga kako se grupa jedinki odvaja od ostatka vrste i kako se prekida

protok gena

54

ALOPATRIČKA (GEOGRAFSKA) SPECIJACIJA

Razdvojenost u prostoru – uloga geografskih barijera, reke, okeani, planine, pustinje, glečeri

Izolovane populacije se prilagođavaju različitim uslovima u čemu glavnu ulogu ima prirodna selekcija

Populacije postaju sve različitije po genetičkoj strukturi

Kada ponovo dođu u dodir ne mogu više da se ukrštaju – reproduktivno su izolovane

Primer: ostrva

55

56

57

Drepanididae – havajske nektarnice

58

SIMPATRIČKA SPECIJACIJAHromozomske promene – najčešći način zasniva se na poliploidiji – povećanju broja hromozomskih setova

Poliploidna vrsta nastaje kada se ukrste jedinke čiji gameti sadrže više od jednog seta hromozoma

Od diploidnih (2n) roditelja usled nerazdvajanja hromozoma nastaju tetraploidne (4n) koje sa ostalima daju neplodne triploide (3n)Ovo je često kod biljaka, dok je kod životinja retko

Biljke imaju jednostavnije razviće i često se razmnožavaju bespolno

Mnoge gajene vrste nastale su ovako – pšenica (6n), duvan (4n), kikiriki (4n)

Biološku vrstu nije lako definisati zbog ogromne raznovrsnosti živih bića, različitih načina života, organizacije i reprodukcije

59

glogjabuka

60

SIMPATRIČKA SPECIJACIJA

Jezera Malawi (Nyasa), Tanganyika, Victoria

61

POSTANAK ŽIVOTA

Ideja spontanog nastanka živih bića iz mulja javlja se još kod antičkih filozofa

Italijanski lekar i prirodnjak Frančesko Redi u XVII veku pružio je jedan od prvih dokaza protiv

ove teorije (opisao je razviće muva iz jaja)

Mikroskop

Luj Paster (XIX vek)

62

SAVREMENA TEORIJA POSTANKA ŽIVOTA

Biogeneza – osnove su postavili ruski biohemičar Oparin i engleski genetičar Holdejn u prvim

decenijama prošlog vekaŽiva bića su postala postepeno, kroz više faza, iz

neorganske materije

Biološkoj evoluciji prethodila je hemijska evolucija koja se sastojala u postepenom prelasku

od jednostavnih ka vrlo složenim molekulima

63

PRVOBITNA ZEMLJAPRVOBITNA ZEMLJA

• Život je nastao u uslovima sasvim drugačijim od onih koji danas vladaju

• Analize najstarijih stena na Zemlji, Meseca i meteorita omogućili su rekonstrukciju tih uslova kao i vreme nastanka života

• Zemlja se formirala pre oko 4,5 milijardi godina

• Život je nastao pre oko 3,8 milijardi godina

• Najstariji mikrofosili stari su 3,5 milijardi godina

64

PRVOBITNA ZEMLJAPRVOBITNA ZEMLJA

Atmosfera prvobitne Zemlje imala je malo ili nimalo kiseonika, a bila je bogata vodonikom, metanom i amonijakom. Sadržavala je i CO2, CO i H2S

Tokom prve faze hemijske evolucije od malih neorganskih molekula nastali su organski molekuli: amino-kiseline, nukleotidi, šećeri

Neophodni uslovi za njihov nastanak bili su prisustvo osnovnih gradivnih komponenata (malih molekula) i izvora energije, a odsustvo slobodnog kiseonika (reaktivan element tako da organski prethodnici života ne bi dugo opstali u atmosferi sa kiseonikom)

Izvori energije bile su oluje sa električnim pražnjenjima, erupcije vulkana i UV zračenje

65

66

Milerov eksperimentEksperimentalna abiotička sinteza malih organskih molekula

Za nedelju dana u vodenom rastvoru (“moru”) javila su se organska jedinjenja, uključujući i amino-kiseline (kasnije su dobijeni i šećeri, purini, pirimidini i dr.)

67

““RNK SVETRNK SVET”” I PRVE I PRVE ĆĆELIJEELIJE

Kada je konc. malih molekula postala dovoljna, spojili su se u složenije molekule – polimere

Oparin je okean sa organskim molekulima nazvao“prebiotička supa”

Veća količina org. molekula pojavila se na nekim mestima kao što su plitki, poluisušeni zalivi

Šta je prvo nastalo – nukleinske kiseline ili proteini?

Danas se istraživači slažu da je prvo nastala RNK –prvi molekul koji je mogao da se udvaja, koji je nosio informaciju i imao ulogu enzima i supstrata –RNK svet u kome je RNK katalizovala sve reakcije

68

““RNK SVETRNK SVET”” I PRVE I PRVE ĆĆELIJEELIJE

Prvi molekuli RNK nastali su spontanim povezivanjem malog broja nukleotida (oligonukleotida); neki su bili sposobni da opstanu i umnože se

Kasnije su stekli sposobnost povezivanja amino-kiselina u proteine

Greške pri udvajanju dovele su do pojave različitih molekula čime se povećavala raznovrsnost, a stabilniji molekuli su se udvajali brže i tačnije od ostalih

Virus gripa (RNK virus) menja se milion puta većom brzinom nego prosečan protein kod čoveka

69

POJAVA DNKPOJAVA DNK

RNK je počela da povezuje amino-kiseline, a novonastali proteini preuzeli su deo njenih funkcija

Složenim hemijskim reakcijama nastaju osnovne gradivne komponente DNK

Zatim postepeno nastaje složeni mehanizam za ponovno prepisivanje informacije u RNK, kao i za udvajanje DNK

DNK je stabilnija od RNK i teže se razgrađuje

Omogućila je razdvajanje procesa replikacije i translacije, tj. veću kontrolu, efikasnost i tačnost tih procesa

70

““VELIKO DRVO VELIKO DRVO ŽŽIVOTAIVOTA”” I POSTANAK I POSTANAK EUKARIOTAEUKARIOTA

Niz zajedničkih osobina ukazuje na zajedničko poreklo – isti osnovni biohemijski procesi,

zasnovani na nukleinskim kiselinama i proteinima i zajednički genetički kod

Najstariji oblici bili su jednoćelijski

Australija – fosili anaerobnih prokariota sličnih cijanobakterijama stari 3,5 milijardi godina

71

Stromatoliti

72

““VELIKO DRVO VELIKO DRVO ŽŽIVOTAIVOTA”” I POSTANAK I POSTANAK EUKARIOTAEUKARIOTA

“Veliko drvo života” – eubakterije, arhebakterije, eukarioti

Organele kao mitohondrije i hloroplasti vode poreklo od prokariota (simbionti, uzajamna korist); imaju sopstvenu

DNK koja je organizovana kao bakterijski hromozom i deli se nezavisno od deobe same ćelije

73

U antičkoj Grčkoj postojala je snažna prirodnjačka i medicinska tradicija

Verovali su da su živa bića nastala spontano, kao rezultat stvaralačke moći prirode

Za Talesa osnovni element iz koga je sve nastalo je voda, za Heraklita vatra, za Empedokla 4 večna

elementa – vatra, voda, zemlja i vazduh

Aristotel – prvi prirodnjak; sakupio je i sistematizovao sva tadašnja znanja o živom svetu i uspostavio hijerarhiju od neživog ka najsloženijim

oblicima živog

74

FOSILI

Okamenjeni ostaci ili tragovi bića koja su nekada živela –čitavi organizmi, njihovi delovi ili tragovi aktivnostiPALEONTOLOGIJA – nauka koja se bavi fosilima

Nalaze se u sedimentnim stenama koje su nastale taloženjem i stvrdnjavanjem slojeva peska ili mulja

Fosilizacija nastaje kada se organizmi nađu zatrpani u sedimentnom sloju

Bolje se sačuvaju tvrdi delovi (kosti, ljušture, drvenasti delovi biljaka)

75

Izvor direktnih podataka o evoluciji, o promenama i rasprostranjenju vrsta u vremenu i prostoru

U srednjem veku su smatrali ostacima bića stradalih u potopu ili “spontanim tvorevinama”

Važno pitanje – potpunost fosilnih ostatakaVerovatnoća fosilizacije veća je za morske organizme, naročito one sa dnaNeke grupe (npr. insekti) koje su inače vrlo bogate vrstama ostavile su mali broj fosilaStvrdnjavanjem sedimentnog sloja nastaje stena i u tom procesu mogu da budu uništeni ili deformisaniTektonski pokreti potiskuju stene u različitim smerovima, tako da mogu dospeti u duboke ili plitke slojeveDo sada je otkriveno više od 250 000 fosilnih vrsta

76

KAKO SE ODREĐUJE STAROST STENA I KAKO SE ODREĐUJE STAROST STENA I FOSILAFOSILA

Relativne i apsolutne metodeRelativna starost određuje se na osnovu redosleda slojeva stena: mlađi slojevi se nalaze iznad starijih, a različiti slojevi sadrže različite vrsteApsolutna starost – radiometrijsko datiranje – radioaktivni raspad nestabilnih izotopa – od “roditeljskog” postaje “potomački” elementPrimer: ugljenikov izotop 14C raspada se dajući azot 14N; raspadom urana 235U nastaje olovo 207PbU svakoj jedinici vremena raspada se konstantnaproporcija prisutne količine elementaNa osnovu proporcije dva elementa u steni, roditeljskog i potomačkog može se odrediti njena starost

77

Era Početak pre

(mil. god.)

Period Živi svet

KENOZOIK 65 KVARTARTERCIJAR

Doba sisara i skrivenosemenica

MEZOZOIK 248 KREDAJURATRIJAS

Doba gmizavaca i golosemenica

PALEOZOIK 570 PERMKARBONDEVONSILURORDOVIKKAMBRIJUM

Doba riba i vodozemaca, ogromne šume drvolike paparati, prečica i rastavićaDoba beskičmenjaka, pojava prvih kopnenih biljaka

PREKAMBRIJUM 4 500 Prvi višećelijski organizmiPojava eukariotaPostanak života

ISTORIJA ISTORIJA ŽŽIVOTA NA ZEMLJIIVOTA NA ZEMLJI

78

Tokom 4,5 milijarde godina menjao se sastav atmosfere, klima, nivo mora, kopnene mase se pomeraju – dramatične posledice po živi svet

Klima je bila znatno toplija, ali je bilo i hladnijih perioda (ledena doba)

Teoriju o ledenim dobima dao je Milutin Milanković

Tokom ledenih doba nivo mora pada, klima je suvlja i hladnija, vrste se povlače ka tropskim oblastima

Tokom prvih 4 milijarde godina – postanak prvih živih bića, pojava fotosinteze, eukariota i prvih višećelijskih organizama

Fosilni ostaci iz tog perioda su malobrojni (mislilo se da ih nema – “vreme skrivenog života”)

Najstariji fosili – 3,5 milijardi godina – male loptaste ili končaste tvorevine, nalik na bakterije ili alge (Shark Bay, Australija)

79

PALEOZOIK

Vreme beskičmenjaka

Pojavljuju se sve velike grupe današnjih životinja

Život je bujao u plitkim morima, a kasnije je osvojio i kopnenu sredinu (jedan od najvažnijih događaja u evoluciji)

Male, jednostavne biljke i sitni zglavkari utrli su put kopnenom životu – biljke sa sporama i posebnim tipovima ćelija (ključne adaptacije za opstanak i razmnožavanje van vode)

U morima dominiraju ribe (naročito ajkule), a na kopnu se pojavljuju vodozemci

Karbon – velike naslage uglja (ostaci ogromnih šuma drvolikih paprati, prečica i rastavića)

80

MEZOZOIK

Vreme velikih promena u Zemljinoj kori

Jedinstveno svetsko kopno počinje da se deli na kontinente

Mnoge grupe evoluiraju

Gmizavci dominiraju (“doba gmizavaca”)

Biljni svet – dominacija golosemenica

Ginko, latimerija – živi fosili

81

KENOZOIK

“Doba sisara”

Biljke – skrivenosemenice

Klima se menja, šume ustupaju mesto travnatim zajednicama

Globalno zahlađenje i smena ledenih i međuledenih doba

Vrhunac poslednjeg ledenog doba bio je pre oko 18 000 godina

82

IZUMIRANJE VRSTAIZUMIRANJE VRSTA

Vrsta je izumrla kada izumre i njen poslednji pripadnik i iščezla vrsta se ne može ponovo pojaviti

Dešava se neprestano

Nekoliko puta je došlo do masovnog izumiranja (najveća krajem paleozoika i krajem mezozoika)

Uzroci: poremećaj i uništenje staništa usled promene klime, nivoa mora, temperature i hemijskog sastava morske vode...

Masovna izumiranja: povlačenje mora, promena klime, katastrofalni udari malih nebeskih tela

83

IZUMIRANJE VRSTAIZUMIRANJE VRSTA

Najpoznatije masovno umiranje desilo se pre oko 65 000 000 godina, krajem krede (dinosaurusi, morski gmizavci – ihtiosaurusi, gmizavci letači)

Najvažniji uzrok je bio udar meteora u blizini Jukatana u Meksiku (požari, zemljotresi, plimski talasi, dim, čestice, zamračenje)

Ledeno doba – sabljozubi tigar, mamut

Danas – novo masovno izumiranje - antropogeno

84

EVOLUCIJA EVOLUCIJA ČČOVEKAOVEKA

•• Fosilni ostaci svedoFosilni ostaci svedočče o promenama u građi tela i e o promenama u građi tela i nanaččinu inu žživota i ishraneivota i ishrane

•• PRIMATI PRIMATI –– jedna od najstarijih redova sisarajedna od najstarijih redova sisara•• Krajem Krajem mezozoikamezozoika nastupa nastupa ““DOBA SISARADOBA SISARA”” ––

mnogi primati prelaze na mnogi primati prelaze na žživot na drveivot na drvećću, jer su u, jer su glodari na tlu uspeglodari na tlu uspeššnijiniji

•• Građa Građa ššake, pokretljivi prednji udovi, dubinski vidake, pokretljivi prednji udovi, dubinski vid•• PovePoveććanje mase mozga i promene vezane za anje mase mozga i promene vezane za ččula ula

(prelazak sa no(prelazak sa noććnog na dnevni nanog na dnevni naččin in žživota)ivota)•• Mali broj potomaka, briga o potomstvuMali broj potomaka, briga o potomstvu

85

•• PRIMATI PRIMATI –– polumajmuni, majmuni, polumajmuni, majmuni, ččovekoliki ovekoliki majmuni, majmuni, ččovekovek

•• HOMINOIDEA HOMINOIDEA –– obuhvata Hylobatidae, Pongidae i obuhvata Hylobatidae, Pongidae i HominidaeHominidae

•• nova sistematika: Hylobatidae i Hominidae (Ponginae i Homininae)nova sistematika: Hylobatidae i Hominidae (Ponginae i Homininae)

•• Među precima najvaMeđu precima najvažžnije su nije su driopitecinedriopitecine; ; žživeli su iveli su pre oko 15 pre oko 15 000 000 god000 000 godina, a ina, a fosili su nađeni u fosili su nađeni u Africi, Aziji i EvropiAfrici, Aziji i Evropi

•• Vreme odvajanja Vreme odvajanja ččovekolikih majmuna i ljudi od ovekolikih majmuna i ljudi od zajednizajedniččkog pretka kog pretka –– linija gorilalinija gorila 88--10 miliona 10 miliona godinagodina, , linija linija ššimpanziimpanzi pre 6 miliona godpre 6 miliona god..

•• Hemoglobin Hemoglobin ččoveka i oveka i ššimpanze je potpuno isti, a impanze je potpuno isti, a hemoglobin gorile razlikuje se za dve aminohemoglobin gorile razlikuje se za dve amino--kiselinekiseline

86

87

•• NajznaNajznaččajnije karakteristike evolucije ajnije karakteristike evolucije ččoveka oveka jesu pojava jesu pojava uspravnog hodauspravnog hoda i i povepoveććanje mase anje mase mozgamozga

•• Uspravan hod se pojavio kod najstarijih Uspravan hod se pojavio kod najstarijih hominida (povlahominida (povlaččenje enje ššuma i uma i šširenje savana)irenje savana)

•• Potraga za hranom na otvorenom, prisustvo Potraga za hranom na otvorenom, prisustvo krupnih mesojedakrupnih mesojeda

•• Bolja preglednost terena, prenoBolja preglednost terena, prenoššenja enja mladunaca i hranemladunaca i hrane

•• Pre oko 2,5 miliona godina pojava roda Pre oko 2,5 miliona godina pojava roda HomoHomo

88

AUSTRALOPITECINEAUSTRALOPITECINE•• IstoIstoččna i juna i južžna Afrikana Afrika•• Pojavili se pre viPojavili se pre višše od e od 4 miliona godina4 miliona godina, ,

nestali pre vinestali pre višše od milion godinae od milion godina•• Dvadesetih godina XX veka opisana je prva Dvadesetih godina XX veka opisana je prva

vrsta vrsta Australopithecus africanusAustralopithecus africanus –– jujužžni ni majmunmajmun

•• SliSliččni savremenim ni savremenim ččovekolikim majmunimaovekolikim majmunima•• Kretali su se uspravnoKretali su se uspravno•• Fosil Lusi Fosil Lusi –– jojošš starija vrsta starija vrsta Australopithecus Australopithecus

afarensisafarensis, isto, istoččna Afrikana Afrika

89

NANAŠŠ ROD ROD -- HOMOHOMO

•• SPRETNI SPRETNI ČČOVEKOVEK–– Homo habilisHomo habilis, najstarija vrsta na, najstarija vrsta naššeg rodaeg roda–– VeVećći mozak i manji zubi od australopitecinai mozak i manji zubi od australopitecina–– Pojavili se pre Pojavili se pre 2 400 000 godina2 400 000 godina–– Zahlađenje klimeZahlađenje klime, p, promena biljnih zajednicaromena biljnih zajednica–– Koristio je oruđe Koristio je oruđe –– kamene okamene ošštrice za setrice za seččenje mesaenje mesa

90

•• USPRAVNI USPRAVNI ČČOVEKOVEK–– Homo erectusHomo erectus –– u vreme kada je opisan nije se u vreme kada je opisan nije se

znalo da su i prethodne starije vrste hodale znalo da su i prethodne starije vrste hodale uspravnouspravno

–– Pojavio se pre oko Pojavio se pre oko 1 800 0001 800 000 godinagodina–– PrePreššao na druge kontinenteao na druge kontinente–– Prvi nalaz u XIX veku na Javi (javanski Prvi nalaz u XIX veku na Javi (javanski ččovek)ovek)–– Nađen i u Kini Nađen i u Kini (pekin(pekinšški ki ččovek) i Africiovek) i Africi–– Veliko poveVeliko poveććanje mase mozgaanje mase mozga–– Lov na krupne Lov na krupne žživotinje, upotreba vatreivotinje, upotreba vatre

91

•• ARHAIARHAIČČNI NI ČČOVEKOVEK

–– Pre Pre pola miliona godinapola miliona godina pojavila se nova vrsta koja pojavila se nova vrsta koja liličči na savremene ljudei na savremene ljude

–– Ipak postoje vidljive razlike Ipak postoje vidljive razlike –– zapremina mozga je zapremina mozga je manja, skelet i zubi masivniji, oblik lobanje manja, skelet i zubi masivniji, oblik lobanje drugadrugaččijiiji

–– ArhaiArhaiččni (starinski) ni (starinski) Homo sapiensHomo sapiens

92

•• NEANDERTALSKI NEANDERTALSKI ČČOVEKOVEK–– 230 000 do 30 000 godina230 000 do 30 000 godina šširom Evrope i Bliskog irom Evrope i Bliskog

istoka istoka žživeli su neandertalci (istovremeno sa iveli su neandertalci (istovremeno sa arhaiarhaiččnim ljudima)nim ljudima)

–– Fosilni ostaci nađeni u XIX veku u NemaFosilni ostaci nađeni u XIX veku u Nemaččkoj (dolina koj (dolina Neander)Neander)

–– Homo neanderthalensisHomo neanderthalensis–– Lobanja duLobanja dužža i nia i nižža, istaknute vilice, zakoa, istaknute vilice, zakoššeno eno ččelo, elo,

isturen srednji deo lice, zapremina mozga veisturen srednji deo lice, zapremina mozga većća nego a nego kod danakod današšnjeg njeg ččovekaoveka

–– Adaptirani na Adaptirani na žživot u hladnim predelimaivot u hladnim predelima–– Dobri lovci, briga o bolesnimDobri lovci, briga o bolesnim–– Nestaju pre oko 30 000 godinaNestaju pre oko 30 000 godina–– Analize DNK ne govore u prilog meAnalize DNK ne govore u prilog meššanju sa vrstom anju sa vrstom

H. sapiensH. sapiens

93

•• SAVREMENI SAVREMENI ČČOVEKOVEK

–– Homo sapiensHomo sapiens –– pre vipre višše od e od 130 000 godina130 000 godina–– Velika zapremina mozga (prosek 1350 cmVelika zapremina mozga (prosek 1350 cm22))–– Najpoznatiji fosili Najpoznatiji fosili kromanjonski kromanjonski ččovekovek (Francuska)(Francuska)–– Kromanjonska kultura nastala pre oko 40 000 godinaKromanjonska kultura nastala pre oko 40 000 godina–– PePeććinsko slikarstvoinsko slikarstvo

94

•• SAVREMENI SAVREMENI ČČOVEKOVEK–– VeVeććina nauina nauččnika prihvata model po kome su nika prihvata model po kome su

savremeni ljudi nastali od arhaisavremeni ljudi nastali od arhaiččnih ljudi u jednoj nih ljudi u jednoj oblasti u istooblasti u istoččnoj Africinoj Africi

–– Odatle su u velikoj migraciji naselili prvo Bliski Odatle su u velikoj migraciji naselili prvo Bliski istok, Evropu i juistok, Evropu i južžnu Aziji, a kasnije ostale delove nu Aziji, a kasnije ostale delove sveta, potiskujusveta, potiskujućći arhaii arhaiččne ljudene ljude

–– PaleontoloPaleontološški i molekularnoki i molekularno--genetigenetiččki podaci ki podaci podrpodržžavaju ovaj modelavaju ovaj model

–– Tokom poslednjih godina pojavio se niz novih Tokom poslednjih godina pojavio se niz novih znaznaččajnih nalazaajnih nalaza

–– Pronađeni su Pronađeni su ostaci hominida stari viostaci hominida stari višše od 5 000 000e od 5 000 000godinagodina

9595

BIOLOGIJA I KULTURA U EVOLUCIJI BIOLOGIJA I KULTURA U EVOLUCIJI ČČOVEKAOVEKA

BioloBiološško (vertikalno) prenoko (vertikalno) prenoššenje naslednih enje naslednih informacija kroz generacijeinformacija kroz generacijeHorizontalno prenoHorizontalno prenoššenje znanja i veenje znanja i vešština utina uččenjem i enjem i imitacijomimitacijomKljuKljuččne promene ne promene –– razvoj drurazvoj drušštva lovaca i tva lovaca i sakupljasakupljačča, razvoj zemljoradnje i stoa, razvoj zemljoradnje i stoččarstva i arstva i industrijska revolucijaindustrijska revolucijaTo je omoguTo je omoguććilo poveilo poveććanje dostupnih izvora hrane, anje dostupnih izvora hrane, porast brojnosti stanovniporast brojnosti stanovniššta, osvajanje novih ta, osvajanje novih žživotnih ivotnih sredina, modifikovanje prema sopstvenim potrebamasredina, modifikovanje prema sopstvenim potrebama

9696

BIOLOGIJA I KULTURA U EVOLUCIJI BIOLOGIJA I KULTURA U EVOLUCIJI ČČOVEKAOVEKA

ČČovek viovek višše nego bilo koja druga vrsta menja e nego bilo koja druga vrsta menja sredinu i stvara nove sredinu i stvara nove selekcione pritiskeselekcione pritiske na na sopstvenu vrssopstvenu vrstutuRazvoj medicine Razvoj medicine –– iskorenjivanje i kontrola iskorenjivanje i kontrola mnogih bolesti, povemnogih bolesti, poveććanje duanje dužžine ine žživotaivotaZagađenostZagađenost, fizi, fiziččki i hemijski mutageniki i hemijski mutageniPokretljivost Pokretljivost –– vevećći protok genai protok gena

9797

BIOLOGIJA I KULTURA U EVOLUCIJI BIOLOGIJA I KULTURA U EVOLUCIJI ČČOVEKAOVEKA

Biologija i kultura se proBiologija i kultura se prožžimaju, utiimaju, utiččuućći na i na evolucijuevolucijuČČovek utiovek utičče na svoju evoluciju i evoluciju e na svoju evoluciju i evoluciju drugih vrstadrugih vrstaMenja sredinu, stvara nove uslove i nove Menja sredinu, stvara nove uslove i nove selekcione pritiskeselekcione pritiskeSvest o Svest o šštetnim posledicama i sposobnost tetnim posledicama i sposobnost promene ponapromene ponaššanjaanjaZnaZnaččaj bioloaj biološškog obrazovanjakog obrazovanja