Powstanie i ewolucja zycia- Bernard Korzeniewski, Studia, Książki
[ Pobierz całość w formacie PDF ]
POWSTANIE I EWOLUCJA ŻYCIA
Bernard Korzeniewski
EREM FOSZE, Rzeszów 1996
Wersja uaktualniona – Kraków, 2009
1
Spis treści
Wstęp
....................................................................................................................... 3
Rozdział 1 - Powstanie życia na Ziemi
Wstęp ............................................................................................................ 5
Abiogenna synteza związków organicznych ................................................ 7
Powstanie strukturalnego aspektu życia ....................................................... 9
Powstanie genetycznego aspektu życia ........................................................ 12
Początkowe etapy ewolucji życia ................................................................. 18
Wstęp ............................................................................................................ 22
Dobór naturalny............................................................................................. 24
Dobór sztuczny ............................................................................................. 39
Dobór płciowy .............................................................................................. 40
Dryf genetyczny ........................................................................................... 41
Izolacja ......................................................................................................... 43
Prawo Hardy'ego – Weinberga ..................................................................... 47
Wstęp ............................................................................................................ 50
Powstawanie nowych gatunków ................................................................... 50
Mikroewolucja i makroewolucja .................................................................. 52
Zmiany przystosowawcze oraz „ogólnousprawniąjące” ............................... 55
Ogólne reguły ewolucji ................................................................................. 57
Rozdział 4 - Przebieg ewolucji życia na Ziemi
Najważniejsze etapy ewolucji życia ............................................................... 65
Ewolucja świata roślinnego ........................................................................... 71
Ewolucja świata zwierzęcego ........................................................................ 74
Rozdział 5 - Powstanie człowieka (antropogeneza)
Wstęp ............................................................................................................. 83
Biologiczna ewolucja człowieka ................................................................... 83
Psychiczna i kulturowa ewolucja człowieka ................................................. 92
Rozdział 6 - Dowody na ewolucję
Wstęp ............................................................................................................. 94
Dowód z logiki .............................................................................................. 95
Dowody z hodowli ........................................................................................ 96
Dowody z morfologii i anatomii ................................................................... 99
Dowody z embriologii ................................................................................... 103
Dowody z biochemii ...................................................................................... 104
Dowody z biogeografii .................................................................................. 106
Dowody z taksonomii .................................................................................... 107
Zakończenie
............................................................................................................. 109
2
Czy życie mogło powstać spontanicznie? .................................................... 6
Rozdział 2 - Mechanizmy ewolucji
Rozdział 3 - Prawidłowości i drogi przebiegu ewolucji
Dowody z paleontologii ................................................................................ 96
Wstęp
Teoria ewolucji biologicznej jest jedną z najważniejszych, najpiękniejszych i
najbardziej płodnych intelektualnie współczesnych teorii naukowych. Można by ją postawić
obok teorii względności Einsteina i mechaniki kwantowej (oraz, wynikającej z nich,
koncepcji powstania i ewolucji Wszechświata). Teoria ewolucji tłumaczy, skąd wzięła się
cała spotykana obecnie różnorodność świata żywego, a także jak powstaliśmy my sami. Jest
ona ponadto osią scalającą ogół dostępnej obecnie wiedzy biologicznej w jeden spójny
system, bez której to osi biologia stanowiłaby zespół ogromnej ilości niepowiązanych
pomiędzy sobą i niemożliwych do wyjaśnienia faktów.
Życie zaczęło się na planecie Ziemia prawie 4 miliardy lat temu i w ciągu tego,
niewyobrażalnie długiego czasu wydało nieprzeliczone bogactwo form: drobnoustrojów,
roślin oraz zwierząt, różniących się pomiędzy sobą tak dalece, jak bakteria, dąb i nietoperz.
Okazało się jednak, że u podstaw całej tej różnorodności leży zaskakujące podobieństwo
podstawowych mechanizmów odpowiedzialnych za powielanie i odczytywanie informacji
genetycznej, dowodzące zasadniczej jedności świata żywego. Co więcej, wszystkie obecnie
żyjące organizmy powstały na drodze ewolucji z jednej formy (przypominającej prymitywną
komórkę), będącej naszym wspólnym przodkiem. Najbardziej jednak szokuje fakt, że za
wytworzenie całego tego bogactwa i zróżnicowania odpowiedzialnych jest jedynie kilka
elementarnych mechanizmów, z doborem naturalnym na czele. Teoria ewolucji
(ewolucjonizm) próbuje odpowiedzieć na pytanie, w jaki sposób daleko posunięta złożoność
mogła się wyłonić spontanicznie ze skrajnej prostoty oraz stara się odtworzyć historię
przebiegu tego procesu.
Należy pamiętać, że ewolucja to nie tylko przełomowe zdarzenia w rodzaju powstania
organizmów wielokomórkowych z jednokomórkowych albo płazów z ryb. To przede
wszystkim niewielkie zmiany rozmaitych cech, takich jak rozmiary ciała, proporcje różnych
jego części, ubarwienie itp.. Co istotniejsze, wielkie zdarzenia ewolucyjne, łącznie z
powstaniem człowieka, były w większości wynikiem sumowania się takich drobnych, często
niedostrzegalnych zmian. Jeżeli obserwowalibyśmy siewkę dębu co minutę, nie
zauważylibyśmy praktycznie żadnego wzrostu, czy rozwoju siewki, a jednak po upływie
kilkuset lat wyrośnie z niej ogromne drzewo. Czas ludzkiego życia, czy nawet okres istnienia
naszej cywilizacji, to ledwie minuta w porównaniu z geologiczną skalą czasu, w której
zachodzi ewolucja.
Niniejsza książka, poruszająca podstawowe zagadnienia ewolucjonizmu, prezentuje
zarys obecnej wiedzy na następujące tematy:
• przebieg procesu powstania i ewolucji życia na Ziemi, w tym powstanie człowieka;
• mechanizmy leżące u podłoża tego procesu oraz prawa nim rządzące;
• niektóre z niezliczonej ilości dowodów potwierdzających fakt zachodzenia ewolucji
biologicznej;
• znaczenie teorii ewolucji dla wyjaśnienia faktów biologicznych oraz ich połączenia w jedną
spójną całość.
W niniejszej książce nacisk został położony przede wszystkim nie na ilość informacji,
lecz na przedstawienie jej jako zrozumiałej całości, a przed pytaniem „Co?” dano
pierwszeństwo pytaniu „W jaki sposób?”. Jak to się stało, że organizmy żywe, łącznie z
człowiekiem, wykazują tak wysoki stopień złożoności, że potrafią realizować tak
skomplikowany, a zarazem celowy zespół funkcji, skoro nie zostały w żaden sposób z góry
„zaplanowane”? Czy samorzutne powstanie życia z martwej materii było w ogóle możliwe?
Co właściwie różni zasadniczy schemat budowy rośliny i zwierzęcia? Czy osławiony dobór
naturalny, zaproponowany przez Darwina, stanowi rzeczywiście „czarną magię”, czy też jest
czymś urzekającym w swej prostocie? Czy człowiek musiał powstać w procesie ewolucji, czy
3
też jego pojawienie się było skrajnie nieprawdopodobne? Czy pewne organelle komórkowe,
wchodzące w skład ludzkiego ciała, żyły kiedyś własnym życiem? Dlaczego nietoperze nie
mają dodatkowej pary kończyn, tak żeby oprócz latania mogły sprawnie chodzić? Starając się
odpowiedzieć na wszystkie powyższe pytania, a także wiele innych, chciałem, tak aby nie
ucierpiała na tym rzeczowość wykładu, dać wyraz swojej prywatnej fascynacji zjawiskiem
ewolucji biologicznej. Mam nadzieję, iż pomogło to przedstawić zespół suchych faktów w
sposób możliwie zrozumiały i uporządkowany. Chciałbym wierzyć, że niniejsza pozycja
mogłaby być interesująca dla tych wszystkich, którzy, mimo iż nie są związani z biologią ze
względu na uprawianą profesję, pragnęliby dowiedzieć się czegoś więcej, kierowani zwykłą
ciekawością, o otaczającym nas świecie.
4
ROZDZIAŁ 1
Powstanie życia na Ziemi
1.1 Wstęp
Rozmaitość form życia istniejących obecnie (a także w minionych epokach
geologicznych) na kuli ziemskiej jest ogromna. Wszystkie te formy powstały w procesie
ewolucji biologicznej z form prostszych. Cofając się w czasie dojdziemy w końcu do
momentu, kiedy pierwsze z nich wyłoniły się w jakiś sposób z materii nieożywionej. Aby
prześledzić proces powstawania życia, trzeba jednak wcześniej określić, na czym polega samo
życie oraz czym układy biologiczne różnią się od układów fizycznych i chemicznych.
Organizmy żywe na Ziemi wykazują wiele charakterystycznych dla nich
cech:
• Zbudowane są z pewnych rodzajów związków organicznych, takich jak białka, kwasy
nukleinowe, cukry, lipidy itp.
• Posiadają określoną, hierarchiczną - to znaczy składającą się z wielu poziomów - strukturę.
Możemy tu wyróżnić poziom makrocząsteczek organicznych (np. białek, kwasów
nukleinowych), poziom kompleksów makrocząsteczek (rybosomy, chromosomy), poziom
organelli komórkowych (np. jądro, mitochondria, chloroplasty), poziom komórkowy, tkanek,
narządów, w końcu - poziom całych organizmów.
• Przejawiają specyficzne dla nich funkcje, również zorganizowane w sposób hierarchiczny, a
więc realizowane na różnych poziomach (np. biochemicznym, fizjologicznym itp.).
• Wykazują przemianę materii i energii, czyli metabolizm.
• Charakteryzują się zdolnością do wzrostu i ruchu, przy czym ten ostatni może oznaczać
przemieszczenie się całego organizmu lub też ruch jego poszczególnych części w stosunku do
siebie (np. ruchy cytoplazmy w komórce).
• Organizmy żywe rozmnażają się, czyli produkują organizmy do siebie podobne. Jest to
ściśle związane z dziedziczeniem informacji genetycznej, w której zapisana jest struktura
organizmu.
• Przejawiają zdolność do ewolucji, czyli stopniowej przemiany jednych form w inne.
Życie na Ziemi posiada wiele atrybutów i zachodzi wobec tego pytanie, które z nich są
najistotniejsze dla wyjaśnienia istoty życia. Dobrze wiadomo, że rozmaite związki organiczne
mogą powstawać poza organizmami żywymi, nie są one zatem bezwzględnie związane z
układami biologicznymi. Z drugiej strony, nie ma żadnych powodów aby życie na innych
planetach nie mogło być zbudowane z nieco odmiennych związków chemicznych. Zatem to
nie budulec stanowi o istocie życia. Pewną strukturę posiadają nie tylko organizmy żywe, ale
także twory nieożywione, takie jak kryształy czy prądy konwekcyjne, lub też planety,
gwiazdy i galaktyki. Trudno również znaleźć jakąś zasadniczą różnicę pomiędzy
funkcjonowaniem organizmów żywych i procesami zachodzącymi w przyrodzie
nieożywionej: i jedne i drugie na poziomie molekularnym rządzone są takimi samymi
prawami fizycznymi i chemicznymi. Podobnie, przemiana materii i energii zachodzi w wielu
układach fizykochemicznych. To samo dotyczy ruchu (ruch planet, wzrost kryształów).
Oczywiście wszystkie te cechy i procesy są u współczesnych organizmów o wiele bardziej
skomplikowane, niż w materii nieożywionej, ale niekoniecznie musiały być takie u
pierwotnych pra-organizmów. Wymienione właściwości nie mogą zatem stanowić o
specyfice organizmów żywych.
Życie wykazuje dwie cechy, które wydają się być całkowicie nieobecne w układach
fizycznych i chemicznych. Są to: rozmnażanie się, rozumiane jako przekazywanie swojej
tożsamości (swoich cech) osobnikom potomnym lub dziedziczenie przez potomstwo
5
[ Pobierz całość w formacie PDF ]