16. Evoluutio eli lajien vähittäinen kehittyminen

Luvun sisällys

2017-12-18T20:28:05+02:00

16.1 Elämän historiaa voidaan tutkia

16.2 Maailmankaudet
16.3 Kuvagalleria: Elämän kehityksen alkuvaiheet ja maailmankaudet
16.4 Kuvagalleria: Elämän vanha aika
16.5 Kuvagalleria: Elämän keskiaika
16.6 Kuvagalleria: Elämän uusi aika

16.7 Elämän historiaa lähiluonnossa – esimerkkinä järvi
16.8 Miten lajit kehittyvät?
16.9 Termejä

16.1 Elämän historiaa voidaan tutkia

2018-06-25T13:27:36+03:00

Maapallolla on ollut elämää noin neljän miljardin vuoden ajan. Sinä aikana lajeja on ehtinyt kehittyä ja kuolla sukupuuttoon valtava määrä.

Elämä oli pitkässä alkuvaiheessaan hyvin yksinkertaista. Eliöt olivat mikroskooppisen pieniä, yksisoluisia arkkeja (eli arkeoneja) ja bakteereja. Vähitellen kehittyi yksisoluinen eliö, jolla oli monia soluelimiä.

Vähitellen kehittyi monisoluisia eliöitä. Kasvit, sienet ja eläimet kehittyivät. Kaikki elämä oli vedessä, kunnes noin 400 miljoonaa vuotta sitten elämä alkoi levitä maallekin.

Dinosaurukset eli hirmuliskot ovat tunnetuimpia sukupuuttoon kuolleita eliöitä. Nämä matelijat elivät elämän keskiajalla noin sata miljoonaa vuotta sitten.

Sitä, kuinka kaikki eliölajit kehittyvät vähitellen toisista lajeista, kutsutaan evoluutioksi. Evoluutiosta saadaan tietoa monella tavalla. Vanhoista kerrostumista muodostuneista kivilajeista löytyy fossiileja eli eliöjäänteitä. Niistä nähdään, millaista elämää on aiemmin ollut.

Eliöiden rakennetta ja yksilönkehitystä vertaamalla voidaan nähdä, kuinka läheistä tai kaukaista sukua lajit ovat toisilleen. Viime vuosikymmeninä tärkeimmäksi evoluution tutkimuskeinoksi on noussut kaikilla eliöillä olevan perimäaineksen eli DNA:n vertailu.

Yle: Audio evoluutiosta

16.2 Maailmankaudet

2018-06-25T13:30:42+03:00

Katso oheista taulukkoa.

Maapallon elämän historia voidaan jakaa neljään maailmankauteen.

Ne ovat

elämän esihistorian aika,
vanha aika,
keskiaika ja
uusi aika.

Elämän esihistorian aikana kehittyivät ensimmäiset solut ja monisoluiset eliöt.

Vasta noin 600 miljoonaa vuotta sitten meriin alkoi kehittyä ensimmäisiä selkärankaisia, kaloja.

Elämän keskiajalla maata hallitsivat muun muassa hirmuliskot.

Linnut ja nisäkkäät alkoivat runsastua vasta elämän uudella ajalla.

Nykyihminen on kehittynyt vasta viimeisen miljoonan vuoden aikana.

Elämän maailmankaudet.

Elämän historia
Ajanjakso	Miljoonaa vuotta sitten	Tärkeimmät tapahtumat	Uudet eliöryhmät
Elämän synty	4 600	Ensimmäisen solun syntyminen	Eliöt, joilla ei ole tumaa: arkit ja bakteerit
Elämän esiaika	4 600 – 550	Fotosynteesi: ravintoa eläimille	Aitotumaiset, ensimmäiset monisoluiset eläimet
Elämän vanha aika	550 – 250	Aluksi elämä vain vedessä, jossa kehittyivät kalat. Kauden lopussa jo maaeläimiä, kuten sammakoita ja hyönteisiä.	Mm. kalat ja sammakot, sammalet, itiökasveja (sanikkaiset)
Elämän keskiaika	250 – 65	Matelijoiden valtakausi	Matelijat, linnut, nisäkkäät, koppisiemeniset kasvit
Elämän uusi aika	65 –	Lintujen ja nisäkkäiden monimuotoistuminen.	Viisi miljoonaa vuotta sitten ihminen

16.3 Kuvagalleria: Elämän kehityksen alkuvaiheet ja maailmankaudet

2025-08-08T17:39:08+03:00

: Kemiallinen evoluutio. Ennen elämän kehittymistä alkumaapallolla kehittyi alkuaineista ja pienistä molekyyleistä hiiilyhdisteitä, kuten aminohappoja.
: Maailmankaudet eivät jakaannu samanpituisiin kausiin: esimerkiksi elämän esiaika on lähes 50 kertaa pidempi ajanjakso kuin elämän uusi aika. Diagrammissa on esitetty suhteellinen maailmankausien pituus toisiinsa verrattuna sekä maailmankausien pituus miljoonina vuosina.
: Syanobakteerit ovat yhteyttämiskykyisiä bakteereja, joiden ajatellaan olevan viherhiukkasten edeltäjiä. Ns. sinileväkukinnot ovat itse asiassa syanobakteeriesiintymiä.
: Stromatoliitit ovat muinaisista syanobakteereista muodostuneita kerrostumia. Ne kuuluvat vanhimpiin tunnettuihin fossiileihin.
: Aitotumaisen kasvisolun synty ns. endosymbioositeorian mukaan
: Monisoluisuus ja suvullinen lisääntyminen olivat merkittäviä käännekohtia evoluutiossa. Suvullinen lisääntyminen mahdollistaa perinnöllisen muuntelun määrän kasvun. Munasolu ja siittiöitä.
: Monisoluisuus mahdollisti solujen erilaistumisen. Kuvassa merisiilin alkio (8-soluvaihe).

16.4 Kuvagalleria: Elämän vanha aika

2025-08-08T17:39:08+03:00

: Alkukalat olivat leuattomia. Nykykalalajeista vain nahkiainen (kuvassa) on leuaton. Nahkiaisen alkumuotoja on ollut merissä jo noin 500 miljoonaa vuotta sitten.
: Leuan kehittyminen mahdollisti tehokkaamman saalistuksen. Rustokaloilla, kuten hailla, tukiranka koostuu rustosta luun sijaan. Kuvassa valkohai.
: Molukkirapu on ollut nykyisen kaltainen miljoonien vuosien ajan. Siksi sitä voidaan sanoa "eläväksi fosiiliksi".
: Rupikonnat kuuluvat sammakkoeläimiin. Ne ovat riippuvaisia vedestä, ja niiden poikasilla onkin kidukset.
: Skorpionit ovat vanha eliöryhmä. Niitä oli jo yli 400 miljoonaa vuotta sitten. Nykyiset skorpionit muistuttavat fossiilisia edeltäjiään.
: Sudenkorentoja on ollut maapallolla jo 300 miljoonaa vuotta. Ne ovatkin maailman vanhimpia hyönteisiä.
: Korteet kuuluvat sanikkaisiin.
: Kallioimarre on saniainen, joka kasvaa kallioilla ja metsän kivillä. Toisin kuin muut saniaiset, se kestää hyvin kuivuutta.

16.5 Kuvagalleria: Elämän keskiaika

2025-08-08T17:39:08+03:00

: Fossiililöytöjen perusteella tehty malli dinosauruksen munapesästä.
: Matelijoiden maalla selviytymistä edistivät sisäinen hedelmöitys ja munan sisällä tapahtuva alkionkehitys.
: Fossiililöytöjen perusteella on voitu rakentaa kokonaisia malleja dinosauruksista. Kentosaurus.
: Linnut ovat kehittyneet matelijoista. Niillä on kalkkikuorinen muna kuten matelijoillakin. Linnuilla on useita lentämiseen liittyviä sopeutumia, kuten kevyt luusto, höyhenpeite ja hyvä verenkierto. Kuvassa merimetso.
: Käpypalmut ovat evolutiivisesti erittäin vanhoja paljassiemenisiä kasveja. Ne ovat eläviä fossiileja, eli ne ovat säilyneet melko samanlaisena miljoonien vuosien ajan.
: Havupuut ovat paljasiemenisiä siemenkasveja. Kuvassa mänty.
: Koppisiemenisillä eli kukkakasveilla siemen kehittyy hedelmän sisällä. Kuvassa valkovuokko.

16.6 Kuvagalleria: Elämän uusi aika

2025-08-08T17:39:08+03:00

: Afrikan savannien suuret nisäkkäät, norsu, afrikanpuhveli, sarvikuono, leijona ja gepardi, ovat maailman tunnetuimmat nisäkäslajit.
: Maapallolla elää nykyisin noin 9 000 lintulajia. Runsaslajisin lahko on Varpuslinnut, johon kuuluu yli 5 000 lajia.
: Vesinokkaeläimet ovat erikoisia nisäkkäitä, sillä ne munivat ja niillä ei ole nisiä. Vesinokkaeläimet erosivat muihin nisäkkäisiin johtavasta kehityslinjasta.
: Nisäkkäät kehittyivät noin 200 miljoonaa vuotta sitten nisäkäsliskoista. Nisäkkäät kehittyivät nokkaeläimiksi, pussieläimiksi ja istukallisiksi nisäkkäiksi. Kuvassa pussieläimiin kuuluva harmaakenguru.
: Nisäkkäät ovat sopeutuneet vaihteleviin olosuhteisiin mm. karvapeitteensä, hyvien aistiensa ja sosiaalisuutensa ansiosta.Dinosaurusten tuhouduttua nisäkkäät ja linnut valtasivat niiltä vapautuneet ekolokerot.
: Nykyihminen on kehittynyt viimeisten viiden miljoonan vuoden aikana.

16.7 Elämän historiaa lähiluonnossa – esimerkkinä järvi

2018-06-25T13:27:04+03:00

Vaikka valtava määrä lajeja on elämän historian aikana kuollut sukupuuttoon, monet eliöryhmät ovat säilyneet läpi vuosimiljoonien. Kaikuja muinaisesta elämästä voi aistia vaikka tutkimalla lähivesistön elämää.

Alla olevassa kaaviossa on kuvattu eliökunnan sukupuu. Kaikkein ensimmäisiä eliöitä olivat esitumaiset bakteerit ja arkit eli arkenonit. Ne ovat yksisoluisia, eikä niillä ole tumaa eikä muita soluelimiä. Monimutkaisempien solut ovat kehittyneet erilaisten bakteerien ja arkkien yhteenliittymisen seurauksena. Näin on kehittynyt esimerkiksi viherhiukkasen sisältävä kasvisolu. Alkueliöt ovat alkeellisia yksisoluisia eliöitä. Ne eivät ole sieniä, kasveja eivätkä eläimiä.

Järviluonnon muinaisimpia eliöitä ovat bakteerit, mukaan lukien sinibakteerit eli sinilevät. Vanhimmat merkit näistä yksinkertaisista, mikroskooppisen pienistä eliöistä ovat yli 3,5 miljardin vuoden takaa. Sinibakteerit olivat varhaisimpia eliöitä, jotka osasivat yhteyttää Auringon valon avulla. Ne vapauttivat yhteyttäessään happea ilmakehään. Ilmakehään alkoi vähitellen kehittyä happea ja siitä edelleen otsonia.

Sinilevät ovat bakteereja. Ne lisääntyvät nopeasti jakautumalla. Suotuisissa oloissa ne muodostavatkin laajoja lauttoja.

Järvissämme elää suuri joukko yksinkertaisia, yksisoluisia leviä, piileviä ja alkueläimiä. Niiden solut ovat kehittyneempiä kuin bakteerien, sillä niissä on esimerkiksi tuma ja muita soluelimiä. Näistä yli miljardin vuoden ikäisistä ryhmistä polveutuvat kaikki monisoluiset kasvit ja eläimet.

Kasvit kehittyivät maaelämään kykeneviksi eläimiä ennen. Varhaisimmat maakasvien jäänteet ovat noin 400 miljoonan vuoden takaa. Ne olivat matalien rantavesien viherlevistä polveutuvia sammalia. Kasvit runsastuivat ja kehittyivät suuremmiksi erityisesti hiilikaudella. Tuona aikana rantojemme järvikortteiden sukuiset korte-, lieko- ja saniaispuut muodostivat suuria metsiä.

Suurin osa sisävesiemme eläinlajeista on erilaisia selkärangattomia. Monet niiden ryhmistä ovat hyvin vanhoja. Esimerkiksi vesikirppujen ja hankajalkaisten kaltaisia planktonäyriäisiä on ollut jo elämän esihistorian aikana yli 600 miljoonaa vuotta sitten. Yhtä vanhoja ryhmiä ovat myös simpukat ja juotikkaiden kaltaiset madot.

Lentävät hyönteiset ovat kehittyneet myöhemmin, samaan aikaan maakasvien runsastumisen kanssa. Sudenkorennot ovat rannan hyönteisistä varhaisimpia. Niitä lensi jo hiilikaudella, noin 300 miljoonaa vuotta sitten.

Kalat ovat varhaisin selkärankaisten ryhmä. Meidän vesiemme kalat kuuluvat luukaloihin. Niiden fossiileja löytyy noin 450 miljoonaa vuotta vanhoista kerrostumista. Samoihin aikoihin ensimmäiset, hämähäkkien, skorpionien ja tuhatjalkaisten kaltaiset eläimet alkoivat valloittaa maaympäristöjä.

Selkärankaisista eläimistä sammakkoeläimet nousivat maalle ensimmäisinä, noin 400 miljoonaa vuotta sitten. Niiden elämä oli vielä veteen sidottua, sillä sammakkoeläimet lisääntyvät vedessä. Matelijat olivat ensimmäiset selkärankaiset, jotka kykenivät lisääntymäänkin kuivalla maalla.

Järvien rannoilla runsaimpia kasveja ovat erilaiset sarat, järviruoko, järvikaisla sekä syvemmällä olevat lumpeet, ulpukat ja vidat. Nämä kaikki ovat koppisiemenisiä kasveja, joiden siemen on hedelmän sisässä.

Koppisiemeniset kasvit ovat evolutiivisesti nuori ryhmä, joka on kehittynyt pääosin vasta elämän uudella ajalla, alle 65 miljoonaa vuotta sitten. Samaan aikaan niiden kanssa ovat eläinkunnasta kehittyneet nisäkkäät ja linnut. Vaikka nämäkin ryhmät olivat olemassa jo aiemmin, on niiden runsastuminen ja lajiutuminen tapahtunut vasta dinosaurusten kuoltua sukupuuttoon.

16.8 Miten lajit kehittyvät?

2018-06-25T13:32:33+03:00

Luonnossa lajit muuttuvat jatkuvasti, vaikka muutosta onkin sen hitauden vuoksi yleensä vaikea nähdä.

Lajien kehittymisen perustana on, että kaikkien eliöiden perimän muodostavassa DNA:ssa tapahtuu muutoksia eli mutaatioita. Sitä tapahtuu jatkuvasti kaikissa eliöissä. Suurin osa näistä mutaatioista korjataan, tai ne ovat merkityksettömiä. Osa mutaatioista kuitenkin säilyy ja vaikuttaa yksilöiden selviytymiseen ja jälkeläistuottoon.

Alla olevassa kuvassa on valkoinen riikinkukko. Sen solujen perimässä on mutaatio, joka estää värillisten höyhenien kehittymisen. Kun mutaatio on myös sukusolujen perimässä, se siirtyy myös jälkeläisille.

Mutaation seurauksena riikinkukon höyhenissä ei synny väriaineita.

Haitalliset mutaatiot katoavat, koska niitä kantavat yksilöt menestyvät huonosti. Jos muutos parantaa esimerkiksi suojautumista pedoilta tai selviytymistä talvesta, mutaatio säilyy, siirtyy seuraaviin sukupolviin ja yleistyy. Näin lajit tulevat sukupolvi sukupolvelta hiukan erilaisiksi. Haitallisten ominaisuuksien karsiutumista ja hyödyllisten yleistymistä kutsutaan luonnonvalinnaksi.

Luonnonvalinta voi suosia esimerkiksi suuria yksilöitä. Tämän seurauksena lajin yksilöt ovat tulevaisuudessa suurempia kuin nykyisin.

Jotta jokin laji voisi jakautua useammaksi uudeksi lajiksi, sen täytyy jakautua erillisiksi populaatioiksi, jotka lisääntyvät vain saman populaation sisällä. Näin tapahtuu esimerkiksi, jos osa aiemmasta populaatiosta jää saareen tai muuten eristyneelle alueelle. Tällöin toisistaan erillään olevat populaatiot voivat vähitellen kehittyä eri suuntiin. Ajan kuluessa erot tulevat niin suuriksi, etteivät eri populaatioiden yksilöt voi enää voi lisääntyä toistensa kanssa. Silloin on syntynyt uusi laji.

16.9 Termejä

2016-12-05T07:22:15+02:00

Evoluutio on lajien vähittäistä kehittymistä mutaatioiden ja luonnonvalinnan seurauksena.
Fossiili on muinaisen eliön kivettynyt jäänne.
Mutaatio on muutos perimässä, DNA-molekyylissä.
Luonnonvalinta on ilmiö, jossa kelpoisimmat yksilöt saavat eniten jälkeläisiä.
Sukupuutto on ilmiö, jossa laji häviää maapallon biosfääristä eli kuolee sukupuuttoon.
Arkit ja bakteerit ovat alkeellisia yksisoluisia eliöitä, joilla ei ole soluelimiä, esimerkiksi ei tumaa (ovat esitumaisia).
Aitotumaisia ovat alkueliöt, kasvit, eläimet ja sienet. Niillä on tuma ja muita soluelimiä.
Sinibakteerit eli sinilevät eli syanobakteerit ovat fotosynteesiin kykeneviä vedessä eläviä bakteereja.
Koppisiemenisten kasvien siemenet kehittyvät suojassa, kopissa. Suurin osa Suomen luonnon siemenkasveista on koppisiemenisiä (paljassiemenisiä ovat vain mm. havupuut).

Navigointi

2017-01-24T18:37:23+02:00

Sisällys Tehtävät Tiivistelmä Luvun alkuun