Klíčové produkty evoluce Autor: Mgr. Tomáš HasíkUrčení: Septima, III.G Gymnázium a Střední odborná škola pedagogická, Čáslav, Masarykova 248 Moderní biologie reg. č.: CZ.1.07/1.1.32/ TENTO PROJEKT JE SPOLUFINANCOVÁN EVROPSKÝM SOCIÁLNÍM FONDEM A STÁTNÍM ROZPOČTEM ČESKÉ REPUBLIKY

Klíčové produkty evoluce Změny v metabolismu organismů Zformování eukaryotické buňky Vznik diploidie a pohlavního rozmnožování Vznik mnohobuněčnosti

Změna metabolismu Díky kyslíkaté fotosyntéze došlo asi před 2,5 – 2 mld let ke zvýšení koncentrace kyslíku v atmosféře nad 0,2 % (tzv. Pasteurův bod), což umožnilo další vylepšení – přechod k energeticky výhodnějšímu aerobně heterotrofnímu a aerobně autotrofnímu metabolismu.

Eukaryotická buňka Zakomponování mitochondrií (schopnost aerobního dýchání) a chloroplastů (fotosyntéza) přineslo možnost dokonalejšího využití energetických zdrojů (spojení know- how pro efektivní tvorbu a zpracování organickcýh látek) a stalo se předpokladem úspěchu nově vznikajících eukaryot.

Diploidie Diploidie u eukaryot (prokaryota jsou haploidní) umožnila uchovávat variace v genetické informaci, aniž by se okamžitě projevily ve fenotypu. Zdvojením genů se také zvyšuje odolnost genetické výbavy, neboť při zasažení jedné alely se poškození nemusí projevit okamžitě (možná se dá považovat i za nevýhodu).

Pohlavní rozmnožování S diploidií úzce souvisí pohlavní rozmnožování, důležitý to zdroj variability v populaci. Pohlavní rozmnožování samo o sobě však umožňuje pouze vznik různých genomů ze stávající genové nabídky rodičů, nikoli vznik nových genů.

Výhody pohlavního rozmnožování 1.Pohlavní rozmnožování umožňuje zachování více prospěšných mutací vzniklých u různých jedinců v populaci. Existuje totiž pravděpodobnost, že se díky pohlavnímu rozmnožování sejdou v jednom genomu. Tím odpadá riziko ztráty některé z nich v konkurenčním boji mezi jedinci v populaci.

Výhody pohlavního rozmnožování 2.Rekombinace při pohlavním rozmnožování může genom chránit před postupným „zaplevelením“ mírně škodlivými mutacemi. Mírně nepříznivá mutace sama o sobě neohrožuje nepohlavně se rozmnožující organismus natolik, aby podlehl selekčnímu tlaku. Mírně škodlivá mutace tedy přejde do potomstva a k ní se obdobným mechanismem mohou přidávat další mírně škodlivé mutace. Populace se postupně stává méně životaschopnou, neboť dceřinné organismy nikdy nenesou méně (mírně škodlivých) mutací než rodiče. Při pohlavním rozmnožování naopak mohou vznikat jedinci s větším počtem škodlivých mutací – ti podlehnou selekčnímu tlaku – a potom jedinci od škodlivých mutací „očištění“.

Výhody pohlavního rozmnožování 3.Rekombinace u pohlavního rozmnožování umožňuje, aby se výhodná mutace zbavila sousedství s nevýhodnou mutací – např. tím, že se přestěhuje v rámci crossing-overu do chromozomu, který tuto nevýhodnou mutaci neobsahuje.

Nevýhody pohlavního rozmnožování 1.Udržování funkčního aparátu pro pohlavní rozmnožování je nákladné. Pohlavní rozmnožování vyžaduje vznik specializovaných struktur a mechanismů na všech úrovních organizace živého systému – od struktur molekulárních po složité vzorce chování u vyšších živočichů.

Nevýhody pohlavního rozmnožování 2.Populace nepohlavně rozmnožujících se jedinců či hermafroditů by se mohla množit dvakrát rychleji, než organismus, který „utápí“ polovinu svého reprodukčního úsilí v produkci samců.

Nevýhody pohlavního rozmnožování Nepohlavní samice Pohlavní samice samice samec

Nevýhody pohlavního rozmnožování 3.Při pohlavním rozmnožování dochází k rozpadu osvědčených kombinací genů. Genomy rodičů již osvědčily své kvality, neboť rodiče se dožili reprodukčního věku. U nově zkombinovaných genotypů se však mohou vyskytnout i genotypy poskytující sníženou životaschopnost.

Nevýhody pohlavního rozmnožování 4.Setkávání organismů při pohlavním rozmnožování je vystavuje riziku infekce a parazitace.

Mnohobuněčnost Mnohobuněčnost umožnila v krátkém období bouřlivý vývoj stavebně rozmanitých typů organismů, což na jednobuněčné úrovni nebylo možné. První mnohobuněčné organismy se objevily asi před 1 mld. let (mnohobuněčné řasy) a 650 miliony lety (živočichové)