Asosiy kontent
Biologiya
Course: Biologiya > Unit 21
Lesson 1: Evolyutsiya va tabiiy tanlanishEvolyutsiya dalillari
Evolyutsiya dalillari: anatomiya, molekulyar biologiya, biogeografiya, qazilma qoldiqlar, bevosita kuzatish.
Asosiy tushunchalar:
- Evolyutsiyani tasdiqlovchi dalillar biologiyaning turli sohalaridan oʻrin olgan:
- Anatomiya. Biologik turlar umumiy xususiyatlarni namoyon qiladi. Chunki bu xususiyatlar umumiy ajdod turda (gomologik strukturalar) ham boʻlgan.
- Molekulyar biologiya. DNK va genetik kod hayotning umumiy ajdoddan tarqalganligini aks ettiradi. DNKlarni solishtirish turlar qanchalik yaqin ekanini koʻrsatadi.
- Biogeografiya. Organizmlarning Yer sharida tarqalishi va orollarda tarqalgan turlarning oʻziga xos xususiyatlari evolyutsiya va geologik oʻzgarishlarni aks ettiradi.
- Toshga aylangan qoldiqlar. Ushbu qazilma qoldiqlari hozirgi vaqtda mavjud turlarga aloqador boʻlgan yoʻqolib ketgan turlar mavjudligini tasdiqlaydi.
- Toʻgʻridan toʻgʻri kuzatish. Biz qisqa hayotiy siklga ega boʻlgan organizmlar (masalan, pestitsidga chidamli hasharotlar)da kichik miqyosdagi evolyutsiyani kuzatishimiz mumkin.
Kirish
Evolyutsiya biologiyada asosiy umumlashtiruvchi tamoyildir. Feodosiy Dobjanskiy bir vaqtlar aytganidek, “Evolyutsiyasiz biologiyada hech narsa maʼno-mazmunga ega emas.”
Evolyutsiya orqali biologiyaning aynan qaysi xususiyatlari mazmun-mohiyat kasb etadi? Boshqacha qilib aytganda, evolyutsiya oldin ham boʻlgani va hozir ham sodir boʻlayotganini koʻrsatuvchi koʻrsatkich yoki izlar qaysilar?
Evolyutsiya katta va kichik koʻlamda sodir boʻladi
Dalillarni koʻrib chiqishdan oldin evolyutsiya nima ekanini toʻgʻri anglayotganimizga ishonch hosil qilib olaylik. Keng maʼnoda, evolyutsiya uzoq vaqt davomida populyatsiyaning genetik materiali (irsiy xususiyatlari)dagi oʻzgarishni anglatadi. Biolog olimlar evolyutsiyaning koʻlamiga qarab uni ikki turga boʻladilar:
- Makroevolyutsiya uzoq muddat davomida sodir boʻlgan yangi turlar va guruhlar paydo boʻlishi kabi keng koʻlamdagi oʻzgarishlarni oʻz ichiga oladi.
- Mikroevolyutsiya qisqaroq vaqt davomida sodir boʻladigan, populyatsiyadagi bir yoki bir nechta genga taʼsir koʻrsatuvchi kichik koʻlamdagi oʻzgarishlardir.
Mikroevolyutsiya va makroevolyutsiya aslida ikkita alohida jarayon emas. Ular turli vaqt oraligʻida sodir boʻladigan bir xil jarayonlardir. Ming yoki million yillar davomida sodir boʻlgan mikroevolyutsiya jarayonlari qoʻshilib, yangi turlar va guruhlar paydo boʻlishi kabi katta koʻlamdagi oʻzgarishlarni hosil qiladi.
Evolyutsiyani tasdiqlovchi dalillar
Biz bu maqolada makro va mikro koʻlamdagi evolyutsiyani tasdiqlovchi dalillarni koʻrib chiqamiz.
Dastlab makroevolyutsion hodisalarni tasdiqlovchi dalillar (jumladan, fizik va molekulyar xususiyatlar, geografik maʼlumotlar va qazilmalar)ning bir necha turi bilan tanishamiz.
Maqola oxirida esa mikroevolyutsiyani qanday qilib toʻgʻridan toʻgʻri kuzatish mumkinligini pestitsidga chidamli hasharotlarning paydo boʻlishi misolida koʻrib chiqamiz.
Anatomiya va embriologiya
Darvin evolyutsiyani “modifikatsiyalangan avlod” sifatida uzoq muddat davom etgan avlodlar almashinuvi natijasida turlarning oʻzgarishi va yangi turlarning paydo boʻlishi jarayoni deb hisoblaydi. U hayotning evolyutsion tarixi har bir shox umumiy ajdod turiga borib taqaladigan, koʻplab turlarga ega boʻlgan, shoxlangan daraxt koʻrinishini hosil qilishi haqidagi gʻoyani ilgari surdi.
Bu daraxt modelidagi bir-biriga bogʻliq boʻlgan tur guruhlarida ularga yaqinroq joylashgan umumiy ajdod tur boʻlib, har bir guruh oʻzining oxirgi umumiy ajdod turidagi xususiyatlarni namoyon qiladi. Bu gʻoyadan “orqa tomondan hisoblash”da va organizmlar bir-biriga umumiy xususiyatlari boʻyicha qay darajada aloqador ekanini aniqlashda foydalanish mumkin.
Gomolog xususiyatlar
Agar ikki yoki undan koʻp turlarda kompleks suyak strukturasi yoki tana tuzilishi kabi bir xil umumiy xususiyatlar boʻlsa, ular bunday xususiyatlarni umumiy ajdoddan meros qilib olgan boʻlishi mumkin. Evolyutsiya tarixi
natijasida umumiy ajdod turdan olingan bunday fizik xususiyatlar gomologlar deb ataladi.
Klassik misol sifatida tashqi tomondan boshqacha koʻrinadigan itning old oyoqlari, odamning qoʻllari, qushning qanotlari va kitning old suzgichlarini olamiz. Bu aʼzolardagi farqlar hayvonlar yashaydigan muhitlarning turlicha boʻlishidandir. Agar siz bu aʼzolar suyaklariga eʼtibor qaratsangiz, ular turlar orasida juda oʻxshash ekanini koʻrasiz. Bunday oʻxshash struktura har bir turda alohida paydo boʻlishi dargumon. Bunday suyak strukturasi kit, odam, it va qushlarning umumiy ajdodida borligi tufayli hammasida oʻxshash boʻlishi ehtimolga juda yaqin.
Baʼzi gomologik strukturalar faqat embrional davrda mavjud boʻladi. Masalan, barcha umurtqali hayvonlar (jumladan, odam ham) embrionlarining dastlabki rivojlanish davrida ularda jabra yoriqlari va dum boʻladi. Bu turlarning rivojlanish jarayonlari keyinchalik farq qilib ketadi (mana nima uchun sizning embrionlik davridagi dumingiz dum suyagiga va jabra yoriqlaringiz jagʻlar va ichki quloqqa aylanib ketgan) . Embrion davridagi gomologik strukturalar umurtqali hayvonlar rivojlanishi bilan oʻzgarib boradi va bu struktura ajdod turda ham boʻlganini anglatadi.
Baʼzan, organizmlar boshqa organizmlarning muhim strukturalariga gomologik boʻlgan, ammo ajdodlarga xos vazifalarini yoʻqotgan tuzilmalarga ega. Aksariyat hollarda kichil oʻlchamga ega ushbu strukturalar rudimentar tuzilmalar deyiladi. Bunga odamdagi dum suyagi (rudimentar dum), kitlarning orqa oyoq suyaklari va ilonlardagi chala rivojlangan oyoqlar (oʻng tarafdagi rasmga qarang) misol boʻla oladi .
Analogik xususiyatlar
Hamma xususiyatlar ham umumiy ajdoddan olinmaydi, balki baʼzi fizik oʻxshash aʼzolar – analoglar turli xil organizmlarning oʻzida paydo boʻlgan. Chunki bir xil muhitda yashash va bir xil holatlarga duch kelish organizmlarda oʻxshash aʼzolarni shakllantiradi. Bu jarayon konvergent evolyutsiya deb ataladi. (“Konvergent” birlashish degan maʼnoni anglatadi, xuddi ikkita chiziq bitta nuqtada uchrashganidek.)
Masalan, Arktikada yashaydigan ikkita uzoq turlar hisoblanuvchi Arktika tulkisi va kuropatka qushi qora rangdan oq rangga fasliy oʻzgarib turadi. Hayvonlarning bu kabi oʻxshash xususiyati ularning umumiy ajdodlarida shunday xususiyat borligini anglatmaydi. Tulki va kuropatkaning oxirgi umumiy ajdodida fasliy rang oʻzgartirish xususiyati borligi haqiqatdan yiroq . Bunday xususiyat bu ikkita turda bir xil muhit tufayli kelib chiqqan. Genetik jihatdan belgilanadigan qishda oq rangga kirish xususiyati tulki uchun ham, kuropatka uchun ham juda foydali boʻlib, oʻtkir koʻzli yirtqichlardan himoyalanishga yordam beradi.
Oʻxshash xususiyatlardan oʻzaro munosabatlarni aniqlash
Odatda biologlar gomolog deb hisoblagan birgina xususiyatga qarab turlarni oʻzaro qon-qarindoshligi haqida xulosa qilishmaydi. Balki
belgi-xususiyatlar toʻplami (koʻpincha ham jismoniy belgi-xususiyatlar, ham DNK zanjiri)ni guruh holatida oʻrganib, turlar orasidagi yaqinlikni aniqlashadi. Bu gʻoyani filogenetik daraxtlarni oʻrganish davomida koʻproq tadqiq etamiz.
Molekulyar biologiya
Gomologik strukturalar kabi biologik molekulalardagi oʻxshashliklar ham evolyutsion ajdodni koʻrsata oladi. Eng dastlabki bosqichda barcha organizmlar quyidagicha umumiylikni namoyon qiladi:
- Bir xil genetik material (DNK)
- Bir xil yoki juda oʻxshash genetik kodlar
- Gen ekspressiyasidagi bir xil jarayonlar (transkripsiya va translyatsiya)
- Aminokislotalar kabi bir xil biologik qurilish birliklari
Yuqoridagi umumiy xususiyatlar barcha tirik organizmlar bitta umumiy ajdoddan kelib chiqqanligini bildiradi. Yaʼni xohlagan bir turda genetik material sifatida DNK boʻladi, genetik kodlar orqali translyatsiya va transkripsiya jarayonlarini amalga oshiradi. Hozir yashayotgan barcha tirik organizmlarda bu jarayonlar mavjud, chunki ular bu xususiyatlarni umumiy ajdoddan “meros qilib olgan” (agar yuqoridagi jarayonlarning birortasida katta oʻzgarish yuz beradigan boʻlsa, hujayralarning funksionalligi yoʻqolgan boʻlardi).
DNKning mavjud boʻlishi yoki transkripsiya va translyatsiya jarayonlarining amalga oshishi hayotning umumiy kelib chiqishini tushunishda zarur boʻlsa-da, maʼlum bir turlar bir-biriga qanchalik yaqin ekanini aniqlashda foyda bermaydi. Agar biz biror guruh ichida qaysi organizmlar bir-biriga eng yaqin ekanini aniqlamoqchi boʻlsak, genlarning nukleotid ketma-ketligi kabi turli xil molekulyar xususiyatlaridan foydalanishimiz zarur.
Gomologik genlar
Biologlar odatda boshqa-boshqa turlar bir-biriga evolyutsion jihatdan
qanchalik yaqin ekanini aniqlash uchun ularning oʻxshash genlaridagi (odatda gomolog yoki ortolog genlar deyiladi) ketma-ketlikni solishtirib koʻrishadi.
Bunday yondashuv ortida ikkita tur genomida oʻxshash genlar mavjudligi yotadi. Chunki ular oʻxshash genlarni umumiy ajdoddan meros qilib olgan. Masalan, odam, sigir, tovuq va shimpanzelarda insulin gormonini kodlaydigan gen bor, chunki bu gen ularning soʻnggi umumiy ajdodida ham boʻlgan.
Umuman olganda, ikkita tur orasida gomologik genlardagi DNK (yoki ular kodlaydigan oqsildagi aminokislotalar ketma-ketligi)dagi farqlar qancha katta boʻlsa, ular shunchalik uzoq turlar hisoblanadi. Masalan, odam va shimpanzening insulin oqsili (taqriban 98% oʻxshash) odam va tovuq insulin oqsiliga (taqriban 64% oʻxshash) qaraganda ancha oʻxshash. Bu odamlar tovuqqa nisbatan shimpanzelarga yaqinroqligidan dalolat beradi .
Biogeografiya
Yerda organizmlarning tarqalish qonuniyatlari evolyutsiya hamda uzoq vaqt davom etadigan tektonik plitalarning harakatlanishi jihatidan juda yaxshi izohlab beriladi.
Masalan, Pangeya superqitʼasi
(taxminan million yil avval) parchalanib ketishidan oldin u yerda organizmlarning katta guruhlari allaqachon rivojlangan va butun Yer boʻylab tarqalgan. Parchalanishdan keyin paydo boʻlgan katta guruhlar Yerning kichikroq mintaqalarida turli koʻrinishda rivojlangan. Masalan, shimoliy va janubiy qitʼalarda oʻsimlik va hayvonlarning noyob guruhlari mavjud boʻlib, bu Pangeyaning ikkita superqitʼa (shimolda Lavraziya, janubda Gondvana)ga boʻlinib ketganini koʻrsatadi.
Orollardagi boshqa joylarda uchramaydigan turlarning evolyutsiyasi ham evolyutsiya va geografiya bir-biriga aloqador ekaniga yana bir misol boʻla oladi. Masalan, Avstraliyadagi aksariyat sutemizuvchilar xaltalilar (bolasini xaltasida saqlovchilar) boʻlsa, dunyoning boshqa qismidagi sutemizuvchilar yoʻldoshlilardir (bolasi yoʻldoshlar orqali oziqlanadi). Avstraliyaning xaltali turlari juda xilma-xil va ekologik jihatdan muhim ahamiyatga ega. Million yillar davomida Avstraliyaning suv orqali boshqa qitʼalardan ajralib qolgani xaltali hayvon turlarining dunyoning boshqa nuqtasidagi sutemizuvchilar raqobatisiz (yoki aralashuvisiz) rivojlanishiga imkon bergan.
Avstraliya xaltalilari, Darvinning Galapagosdagi vyuroklari va Gavayi orollaridagi juda koʻp turlar oʻzlarining orol muhitiga mos, ammo ularning qitʼalardagi ajdod turlari bilan aloqalari uzoq. Bu xususiyatlarning kombinatsiyasi oroldagi turlar evolyutsiyasini koʻrsatadi. Odatda oroldagi bunday turlar qitʼadagi ajdod turdan kelib chiqadi. Masalan, qitʼaning bir qismi quruqlikdan ajralishi yoki boʻron tufayli bir nechta individlarning boshqa orolga tushib qolishi bu turlarning oʻsha muhitga moslashishiga va yangi turga aylanishiga olib keladi.
Toshga aylangan qazilma manbalari
Toshga aylangan qoldiqlar bu uzoq vaqt oldin yashagan organizmlarning saqlanib qolgan qoldiqlari yoki izlaridir. Afsuski, toshga aylangan qoldiqlar yaxlit va buzilmagan boʻlmaydi: aksariyat organizmlar hech qachon toshga aylanmaydi, hattoki toshga aylanuvchi organizmlar ham kamdan kam topilgan. Shunga qaramay, odamlar tomonidan topilgan toshga aylangan qoldiqlar uzoq muddat davom etgan evolyutsiya haqida noyob maʼlumotlarni beradi.
Toshga aylangan qoldiqlarning yoshi qanday aniqlanadi? Odatda toshga aylangan qoldiqlar strata deb nomlanuvchi qatlamlarni hosil qilgan qoyatoshlarda boʻladi. Har bir qatlam davriy vaqt shkalasini namoyon qiladi. Yuqoriroqda joylashgan qatlamlar yangiroq va pastroqda joylashganlari eskiroq qatlamlar boʻladi. Bir joydagi turli qatlamlardan topilgan toshqotgan qoldiqlar joylashgan oʻrniga koʻra tartiblanadi va alohida xususiyatlarga ega qatlamdan ushbu qoldiqlar yoshini aniqlashda foydalanish mumkin boʻladi. Bundan tashqari, olimlar aniq bir elementning yemirilish davrini hisoblab radiometrik yoshni aniqlash usullaridan foydalangan holda ham qatlamlarning taxminiy yoshini aniqlashlari mumkin.
Qazilma manbalar sayyoramiz tarixidagi turli davrlarda turlicha organizmlarning yashaganini va hozir ular qirilib ketganini koʻrsatadi. Shuningdek, ular olimlarga hozir hayot boʻlgan turlar evolyutsiyasini oʻrganishda ham yordam beradi. Masalan, ot avlodining toshqotgan qoldiqlari juda yaxshi oʻrganilgan. Ushbu qoldiqlardan foydalanib olimlar otlar va ularning yoʻq boʻlib ketgan qarindoshlarining katta va tarmoqlangan “oila daraxti”ni tuzishdi . Ot avlodlari orasidagi evolyutsion oʻzgarishlar hozirgi otlarni paydo qilgan. Ot avlodi panjalarining tuyoqqa aylanishi uning yashash muhitiga moslashganini koʻrsatadi.
Mikroevolyutsiyani toʻgʻridan toʻgʻri kuzatish
Evolyutsiyani tasdiqlovchi yana bir dalil evolyutsiya atrofimizda ham baʼzi holatlarda yuz berayotganiga guvoh boʻlishimizdir. Evolyutsiyaning hozirgi zamondagi misollari sifatida dorilarga chidamli bakteriyalar va pestitsidlarga chidamli hasharotlarni keltirish mumkin.
Masalan, 1950-yilda bezgak parazitidan qutulish uchun uning tashuvchisini (chivinlarning maʼlum turlari) yoʻq qilish boʻyicha butun dunyoda harakatlar boshlandi. Chivinlar yashaydigan hududlarga DDT pestitsidlari sepib chiqildi va bu usul boshida juda samarali boʻldi. Biroq vaqt oʻtishi bilan DDTning taʼsiri asta-sekin susaya bordi va koʻplab chivinlar yashab qoldi. Chunki chivin populyatsiyasi oʻsha pestitsidga chidamlilikni oʻzida hosil qilgan edi.
DDT pestitsidiga chidamlilik rivojlanishi evolyutsiyaning tabiiy tanlanish orqali sodir boʻlishiga misoldir . Bu vaziyatda tabiiy tanlanish qanday yuz bergan boʻlishi mumkin?
- DDT qoʻllanishidan oldin ham chivinlar populyatsiyasining juda kichik qismida tabiiy holatda gen juftliklari – allellar boʻlgan. Oʻsha allellar chivinlarning DDTga chidamliligini oshirgan. Genlarning bunday juftlari tasodifiy mutatsiya – DNK nukleotidlar ketma-ketligidagi oʻzgarish tufayli paydo boʻlgan. DDT qoʻllanmasa, chidamlilik allellari chivinlarning yashab qolishi va nasl qoldirishida yordam bermasdi (hatto zararli boʻlishi ham mumkin edi) va bunday allel genlar juda kamligicha qolardi.
- DDT sepish boshlanganda chivinlarning asosiy qismi pestitsidlar tufayli nobud boʻladi. Qanday chivinlar tirik qoldi? Faqatgina DDTga nisbatan chidamlilik allellari bor boʻlgan juda kam chivinlar yashab qoldi. Omon qolgan bunday chivinlar koʻpayib, nasl qoldira olardi.
- Avlodlar almashinuvi natijasida populyatsiyada koʻplab DDT-rezistent (DDTga chidamli) chivinlar tugʻila boshladi. Chunki yashab qolayotgan DDTga chidamli chivinlar DDTga chidamli boʻlmagan chivinlarga nisbatan koʻproq koʻpayib, nasl qoldirishgan va DDTga chidamli allellar ularning bolalariga ham oʻtgan. Natijada chivin populyatsiyalari oldingi soniga qaytdi va populyatsiyada DDT-rezistent individlar asosiy qismni egalladi.
Dunyo boʻylab DDT pestitsidi katta miqdorda ishlatilgan hududlarda chivinlarning asosiy qismi DDTga chidamli chivinlardir. Bu hududlarda chivin populyatsiyasini boshqarish (va bezgakni kamaytirish) uchun DDTlardan ortiq foydalanib boʻlmaydi.
Chivin populyatsiyalari qanday qilib tezda DDTga nisbatan chidamlilik hosil qilishdi? Ikkita muhim omil katta populyatsiya (bu populyatsiyada chidamlilikni taʼminlaydigan tasodifiy mutatsiyalar hosil boʻlish ehtimolini oshiradi) va chivinning qisqa hayot sikli hisoblanadi. Bakteriya va viruslarda bundan ham katta populyatsiyalar va qisqa hayot sikli bor, shuning uchun ular antibiotikka rezistent bakteriya va doriga rezistent OIVlar kabi dorilarga juda tez chidamlilik hosil qila oladi.
Xulosa
Evolyutsion nazariyani koʻplab turdagi dalillar tasdiqlaydi:
- Gomologik strukturalar organizmlarning ajdodi bir ekani haqida dalil keltirsa, analogik strukturalar oʻxshash muhitlar oʻxshash turdagi moslanishlarga (foydali belgi-xususiyatlar) sabab boʻlishi mumkinligini koʻrsatadi.
- Biologik molekulalar orasidagi oʻxshashlik va farqlar (masalan, genlardagi DNK nukleotidlari ketma-ketligi) turlarning qon-qarindoshlik darajalarini aniqlashda qoʻllanishi mumkin.
- Biogeografik qonuniyatlar turlar bir-biriga qanchalik bogʻliq ekani haqida maʼlumot beradi.
- Toshqotgan organizm qoldiqlari toʻliq boʻlmasa-da, Yer tarixining muayyan davrlarida qanday turlar yashagani haqida axborot beradi.
- Mikroblar va baʼzi hasharotlar populyatsiyalarida nisbatan qisqa muddat ichida evolyutsiya sodir boʻladi va buni toʻgʻridan toʻgʻri kuzatish mumkin.
Muhokamaga qoʻshilmoqchimisiz?
Hozircha izohlar yoʻq.