Biologická evoluce.

Prezentace na téma: "Biologická evoluce."— Transkript prezentace:

1 Biologická evoluce

2 Doporučená literatura
Flegr J. Úvod do evoluční biologie, Academia Praha, 2007 Flegr J. Evoluční biologie, Academia Praha, 2005, 2009 (příslušné kapitoly) Doplňková literatura Flegr, J. Zamrzlá evoluce. Academia, Praha 2006 Dawkins, R. Sobecký gen • Mladá Fronta (edice Kolumbus), Praha 1998

3 Obsah Evoluce a biologická evoluce
Zvláštnosti produktů biologické evoluce komplexita organizovanost diversita a disparita adaptivnost Podmínky fungování biologické evoluce Charakter evolučních procesů

4 Obsah Evoluce a biologická evoluce
Zvláštnosti produktů biologické evoluce komplexita organizovanost diversita a disparita adaptivnost Podmínky fungování biologické evoluce Charakter evolučních procesů

5 Evoluce Evoluce a systémy s pamětí Evoluce neživých systémů
Evoluce biologická Evoluce kulturní

6 Kulturní evoluce Gen x mem Kopírování x napodobování
Replikátor x interaktor Vertikální x horozintální přenos Mezidruhový přenos Přednostní vznik (i přenos) účelných znaků

7 Obsah Evoluce a biologická evoluce
Zvláštnosti produktů biologické evoluce komplexita organizovanost diversita a disparita adaptivnost Podmínky fungování biologické evoluce Charakter evolučních procesů

8 Komplexita a) b) c) d)

9 Komplexita algoritmu a jeho produktu
Do Mandebrotovy množiny patří ty body z roviny komplexních čísel (na obrázku vodorovná osa představuje reálnou část a svislá osa imaginární část daného komplexního čísla c), které ani po nekonečněnásobném opakovaném dosazování do rekurentního vzorce zn+1 = zn2 + c, (kde z0=0) nepřesáhnou hodnotu 2

10

11

12

13

14 Zdroje komplexity Efekt zdi Aktivní výběr Pasivní evoluce
Třídění z hlediska stability

15 Efekt zdi a) b)

16 Zdroje komplexity Efekt zdi Aktivní výběr Pasivní výběr
Třídění z hlediska stability

17 Zdroje komplexity Efekt zdi Aktivní výběr Pasivní výběr
Třídění z hlediska stability

18 Vznik editace pasivním výběrem
AGGTCTTAACGACGATCT AGGTCTTAACGACGATCT delece delece transkripce AGGTCTT-ACGACGATCT AGGTCTT-ACGACGATCT UCCAGAA-UGCUGCUAGA selekce a vznik editačního aparátu selekce a zpětná mutace transkripce AGGTCTTAACGACGATCT AGGTCTT- ACGACGATCT UCCAGAA-UGCUGCUAGA mnohočetné delece a modifikace editačního aparátu U editace RNA UCCAGAAUUGCUGCUAGA transkripce AGGTCTT- -CG-CG-TCT UCCAGAAGCGCAGA editace RNA U U U U UCCAGAAUUGCUGCUAGA

19 Zdroje komplexity Efekt zdi Aktivní výběr Pasivní výběr
Třídění z hlediska stability

20 a) t1 t2 čas b) t1 t2 čas

21 Hra Life (J.H.Conway) t=0 Jakmile bílá buňka sousedí se třemi buňkami ve stavu černá, přechází v následujícím kroku ze stavu bílá do stavu černá jakmile černá buňka sousedí s méně než dvěma nebo více než třemi černými buňkami přechází v následujícím kroku do stavu bílá. Jestliže černá buňka sousedí s dvěma nebo třemi černými buňkami, její stav se v následujícím kroku nezmění. t=1 t=2 t=3 t=4

22 Kauffmanovské sítě a AND b OR c a OR b AND c a OR b a OR b OR c
a AND b AND c

23 Obsah Evoluce a biologická evoluce
Zvláštnosti produktů biologické evoluce komplexita organizovanost diversita a disparita adaptivnost Podmínky fungování biologické evoluce Charakter evolučních procesů

24 Organizovanost a komplexita
DLAŽBA

25 Zdroje organizovanosti
Efekt zdi Aktivní výběr Pasivní výběr Třídění z hlediska stability Samoorganizace systému

26 Disipační systémy Bělousov-Žabotinského reakce. Obrazce vznikají díky difusi příslušných reaktantů, v nejjednodušším uspořádání kyseliny citrónové, bromidu draselného, kyseliny sírové a iontů céru

27 Obsah Evoluce a biologická evoluce
Zvláštnosti produktů biologické evoluce komplexita organizovanost diversita a disparita adaptivnost Podmínky fungování biologické evoluce Charakter evolučních procesů

28 Komponenty biodiversity
Diversita – počty druhů Disparita – počty tělních plánů a jejich rozdílnost

29 Vzestup biodiversity během fanerozoika
5000 4000 biodiversita (počty rodů mořských bezobratlých) 3000 2000 1000 600 400 200 stáří (mil. let)

30 Vzestup biodiversity během fanerozoika?

31 Zdroje biodiversity Jednotlivé evoluční mechanismy (speciace, drift, selekce …) Pasivní trend (efekt zdi) Druhý termodynamický zákon a narůstání entropie v uzavřených systémech

32 Obsah Evoluce a biologická evoluce
Zvláštnosti produktů biologické evoluce komplexita organizovanost diversita a disparita adaptivnost Podmínky fungování biologické evoluce Charakter evolučních procesů

33 Účelnost Účelnost × účelovost Účelovost v živé a neživé přírodě
Cílenost × vysvětlování z vlastností nadsystému Antropický princip „Proč“otázky v biologii

34 Zdroj účelnosti v přírodě
Přirozený výběr – přežití nejlépe adaptovaných Mechanismus přirozeného výběru Nadprodukce potomstva Variabilita Dědičnost

35 Obsah Evoluce a biologická evoluce
Zvláštnosti produktů biologické evoluce komplexita organizovanost diversita a disparita adaptivnost Podmínky fungování biologické evoluce Charakter evolučních procesů

36 Podmínky fungování biologické evoluce
Selekce Nadprodukce potomstva Variabilita Dědičnost Další podmínky biologické evoluce Kompetice - limitace zdroji Komplexita Biologická evoluce a vznik života

37 Limity panselekcionismu
Adaptace a exaptace a) selekce 1 funkce A neadaptivní struktura adaptace pro A b) selekce 1 funkce A selekce 2 funkce B neadaptivní struktura adaptace pro A preadaptace pro B exaptace pro B

38 Limity panselekcionismu
Adaptace a exaptace Spandrely pendentivy (katedrála Sv. Marka) spandrely

39 Limity panselekcionismu
Adaptace a exaptace Spandrely Znaky vzniklé díky pasivní evoluci Znaky „vzniklé“ díky třídění Znaky vzniklé díky „constraints“ (evolučním bariérám)

40 Evoluční zábrany Exogení (mimobiologické) zábrany
Ontogenetické zábrany Něco za něco (constraints)

41 D’ Arcy W. Thompsonovy morfologické transformace.
Polyprion Pristigeny Scorpaena Antigonia

42 Galtonův model ortogeneze
F1 v1 v1 F1 F2 v2 v2 F2

43 Obsah Evoluce a biologická evoluce
Zvláštnosti produktů biologické evoluce komplexita organizovanost diversita a disparita adaptivnost Podmínky fungování biologické evoluce Charakter evolučních procesů

44 Stochasticita evoluce
Systémy s deterministickým a stochastickým chováním Semideterministické procesy (selekce, tahy) Stochastické procesy (vznik mutací, speciace, extinkce) Dlouhodobé kultivace mikroorganismů Vysazování anolisů (A. sagrei) na ostrovy Antil

45 Anolis baracoae

46 Oportunismus evoluce Globální a lokální optima adaptivní krajiny 1,0
relativní biologická zdatnost 0,8 0,6 0,4 0,2 1 2 3 4 fenotypový znak, např. velikost těla či aktivita některého enzymu

47 Suboptimální struktury
Oko obratlovce Inervace larynxu obratlovců Spermatogeneze savců

48 Shrnutí Biologická evoluce jako zvláštní typ evoluce
Role přirozeného výběru Limity selekcionismu Charakter biologických procesů