Wspólne pochodzenie Definicja
Wspólne pochodzenie to termin z zakresu biologii ewolucyjnej, który odnosi się do wspólnego przodka danej grupy organizmów. Proces wspólnego pochodzenia polega na tworzeniu się nowych gatunków z populacji przodków. Kiedy dwa organizmy mają wspólnego przodka, mówi się, że są blisko spokrewnione. W przeciwieństwie do tego, wspólne pochodzenie może być również prześledzone do uniwersalnego wspólnego przodka wszystkich żywych organizmów przy użyciu metod genetyki molekularnej. Uważa się, że taka ewolucja od uniwersalnego wspólnego przodka wiązała się z kilkoma przypadkami specjacji w wyniku doboru naturalnego i innych procesów, takich jak separacja geograficzna.
Teoria wspólnego pochodzenia
Teoria wspólnego pochodzenia stwierdza, że wszystkie żywe organizmy są potomkami jednego przodka. Tak więc teoria wspólnego pochodzenia pomaga wyjaśnić, dlaczego gatunki żyjące w różnych regionach geograficznych wykazują różne cechy, niektóre cechy są silnie konserwowane wśród szerokich klasyfikacji zwierząt (np. kręgowców lub czworonogów), pozornie różne gatunki (np. ptaki i gady) dzielą dziedziczone cechy fizyczne i genetyczne, a pomyślnie przystosowane organizmy zazwyczaj wytwarzają więcej potomstwa. Podczas gdy teoria wspólnego pochodzenia wywodzi się głównie z fizycznej obserwacji różnych fenotypów (np. rozmiar, kolor, kształt dzioba, rozwój embrionalny, itp.), współczesny postęp w genetyce i związanych z nią technikach molekularnych pozwolił wykazać, że proces, w którym DNA jest ostatecznie tłumaczone na białka, jest zachowany wśród wszystkich form życia. Małe zmiany w DNA pomiędzy organizmami ujawniły wspólnego przodka, jak również wgląd w ważne zmiany, które doprowadziły do różnych specjacji. Drzewa filogenetyczne i kladogramy są często używane do stawiania hipotez o ewolucji różnych organizmów i wspólnym pochodzeniu.
Przykłady wspólnego pochodzenia
Człowieczy chromosom 2
Niezbitym dowodem na wspólne pochodzenie ludzi i małp człekokształtnych jest wydarzenie fuzji, które miało miejsce, gdy dwa chromosomy wspólne dla małp fuzowały się, tworząc chromosom 2 u ludzi (jak pokazano poniżej). Spowodowało to, że ludzie mają tylko 23 pary chromosomów, podczas gdy wszystkie inne hominidy mają 24 pary. Małpy człekokształtne (np. szympansy, goryle i orangutany) mają dwa chromosomy o niemal identycznej sekwencji DNA, jak ta, która znajduje się w chromosomie 2 człowieka. Dalszym dowodem na takie wydarzenie fuzji jest szczątkowa obecność telomerów i centromeru, które wskazują, że informacja genetyczna historycznie znajdowała się na dwóch oddzielnych chromosomach.
Endogenne retrowirusy
Endogenne retrowirusy są szczątkowymi sekwencjami DNA znajdującymi się w genomach praktycznie wszystkich żywych organizmów w wyniku dawnych infekcji wirusowych. Ponieważ sekwencje retrowirusowe są włączane do DNA organizmu gospodarza, sekwencje te są dziedziczone u potomstwa. Ponieważ takie infekcje są zdarzeniami losowymi, podobnie jak miejsce, w którym genom wirusowy jest wstawiany do genomu, identyfikacja tych samych sekwencji retrowirusowych u wielu gatunków wskazuje na wspólnego przodka. Takie analizy endogennych retrowirusów często ujawniają zdarzenia specjacyjne (np. endogenne retrowirusy kotów ujawniają rozdzielenie między dużymi i małymi gatunkami kotów) i jak blisko spokrewnione mogą być dwa gatunki, jak zaobserwowano w przypadku wspólnych endogennych retrowirusów między ludźmi i innymi gatunkami naczelnych.
Występowanie atawizmów
Atawizmy to pojawienie się utraconej cechy zaobserwowanej u przodków, której nie zaobserwowano u nowszych przodków. Atawizmy są przykładem wspólnego pochodzenia, ponieważ dostarczają dowodów na fenotypowe lub śladowe cechy, które często są zachowywane w toku ewolucji. Niektóre przykłady obejmują pojawienie się tylnych kończyn u wielorybów jako dowód na istnienie przodka lądowego, zęby u kurczaków, dodatkowe palce u współczesnych koni i tylne płetwy u delfinów butlonosych. Atawizmy mają tendencję do powstawania, ponieważ geny przodków nie są usuwane z genomu, ale raczej wyciszane, a następnie reaktywowane u późniejszego potomstwa.
Struktury szczątkowe
Podobnie do atawizmów, struktury szczątkowe są strukturami, które są homologiczne do tych znalezionych u gatunków przodków, ale stały się niedorozwinięte, niefunkcjonalne lub zdegenerowane u organizmów, które wyewoluowały niedawno. Struktury takie stanowią dowód przystosowania do nowego środowiska, w którym narząd lub kończyna przodka nie jest już potrzebna, lub została zmodyfikowana tak, by lepiej odpowiadała nowemu celowi. Istnieje mnóstwo przykładów struktur śladowych obserwowanych w przyrodzie. Niektóre przykłady obejmują tylne kończyny i obręcze miednicowe obserwowane u wielorybów (jak pokazano poniżej) i węży, niefunkcjonalne skrzydła wykazywane przez niektóre gatunki owadów, niefunkcjonalne skrzydła bezlotnych gatunków ptaków (np. strusi), segmenty brzuszne pąkli oraz embrionalne pąki kończyn wykazywane przez kilka gatunków pozbawionych tylnych kończyn (np, delfiny).
Kończyny pięciopalczaste
Występowanie kończyn pięciopalczastych jest przykładem cechy homologicznej, występującej u wszystkich czworonogów i silnie konserwowanej w toku ewolucji, mimo pewnych modyfikacji. Takie kończyny są po raz pierwszy obserwowane w ewolucji od ryb do płazów i składają się z jednej kości proksymalnej, dwóch dystalnych, nadgarstka, pięciu kości śródręcza i paliczka. Mimo, że nadrzędna struktura kończyn pięciopalczastych jest podobna, w toku ewolucji dokonano różnych modyfikacji jako adaptacji do określonych środowisk lub trybu życia. Niektóre przykłady obejmują zmodyfikowane pięciopalczaste skrzydła nietoperzy, wydłużone przedramiona gatunków naczelnych, płetwy delfinów i wielorybów oraz zmodyfikowane kopyta koni.
Dowody kopalne
Skamieniałe szczątki różnych organizmów w połączeniu z nowoczesnymi metodami datowania dostarczają jednych z najbardziej przekonujących dowodów na wspólne pochodzenie i historię ewolucji. Skamienienie następuje, gdy kości rozkładającego się zwierzęcia stają się porowate, a sole mineralne w otaczającej je ziemi przenikają do kości, przekształcając je w kamień. Inne metody obejmują konserwację w lodzie, odciśnięte szczątki (np. rośliny lub ślady stóp), żywicę drzew i torf. Ponieważ skamieniałości znajdują się w skałach osadowych, które są tworzone przez warstwy mułu i błota, każda warstwa odpowiada konkretnemu okresowi geologicznemu, który można datować. Tak więc wymieranie, ewolucję i pojawianie się różnych gatunków można obserwować na przestrzeni dziejów za pomocą zapisu kopalnego. Wiele wymarłych gatunków jest również obserwowanych w zapisie kopalnym, takich jak dinozaury.
Biogeografia
Biogeografia przedstawia przekonujące dowody na wspólne pochodzenie, pokazując specjację i nowe cechy poprzez adaptację do presji środowiska. Jednym z najbardziej znanych przykładów jest biogeografia wysp i obserwacje Karola Darwina na temat dziobów zięb zamieszkujących wyspy Galapagos. U tych zięb dzioby zostały przystosowane do specyficznej roślinności występującej na wyspie, co spowodowało odchylenie od przodków zięb występujących na stałym lądzie. Długotrwałe skutki separacji geograficznej obserwuje się również w przypadku ewolucji nowych gatunków, które nie występują w innych częściach świata. Przykładem tego jest obecność gatunków marsupiala na kontynencie australijskim, a także pojawienie się niedźwiedzi polarnych w wyniku izolacji geograficznej w arktyce.
Quiz
1. Obecność ogona podczas wczesnych etapów rozwoju embriologicznego człowieka jest przykładem:
A. Homologii sekwencji
B. Biogeografii
C. Aktywacja chromosomu 2
D. Vestigial structure
2. Ostatnio zidentyfikowano delfina butlonosego z czterema płetwami (dwie z przodu i dwie z tyłu, a nie tylko dwie z przodu). Jest to przykład:
A. Ewolucja zbieżna
B. Kończyny pentadaktylowe
C. Aktywacja chromosomu 2
D. Atawizm