15. Ihminen esimerkkinä evoluutiosta

Keskeinen kysymys

2018-11-19T04:48:19+02:00

Mitkä asiat ovat vaikuttaneet ihmisen evoluutioon?

Ihmislajin peruspiirteitä

2018-10-04T06:02:04+03:00

Luvun sisältö

2016-09-26T18:43:46+03:00

15. Johdanto
15.1 Ihminen ja simpanssi polveutuvat yhteisestä kantamuodosta
15.2 Varhaisia ihmisiä eli jo miljoonia vuosia sitten
15.3 Nykyihminen kehittyi Afrikassa
15.4 Ihmislajin evoluutiossa on tapahtunut monia sopeumia

15. Johdanto

2018-03-16T05:56:10+02:00

Ihmislaji on kehittynyt samojen evoluutiovoiminen muovaamana kuin kaikki muutkin lajit. Luonnonvalinnalla, isolaatiolla ja sattumalla on ollut vaikutusta ihmisen evoluutioon. Ihmisen evoluutiossa on sekä tasaisesti eteneviä vaiheita että nopeita hyppäyksiä. Myös ihmisen sukupuussa on monia sukupuuttoon kuolleita lajeja ja populaatioita.

Ihmislajin kehityksestä on saatu tietoa eri-ikäisten fossiililöydösten perusteella. Erityisesti kallon muodon ja koon, hampaiden, lantion ja käden luiden perusteella on tehty päätelmiä aivojen koosta, ruokavaliosta, liikkumistavasta ja kyvystä käyttää työkaluja. Ihmisen evoluutiossa ilmenevät kaikki keskeiset evoluution periaatteet, joita on käsitelty edeltävissä luvuissa.

Simpanssi on ihmisen sukulainen. Tästä on mm. rakenteellisia todisteita mutta erityisesti perimän samankaltaisuus todistaa yhteisen esi-isän puolesta.

Opetus.tv:n videot

Quizlet ihmisen luokittelusta

15.1 Ihminen ja simpanssi polveutuvat yhteisestä kantamuodosta

2018-03-16T05:53:45+02:00

Ihmislajin kehityksen tutkiminen sivuaa muiden kädellisten lahkoon kuuluvien lajien evoluutiota. Ihminen kuuluu kädellisten lahkoon ja ihmisapinoiden kanssa samaan heimoon. Ihminen on polveutunut ihmisapinoiden kanssa samasta kantamuodosta ja lähimpiä sukulaisiamme ovat ihmisapinoihin kuuluvat simpanssi ja bonobo. Ihmisen ja simpanssien kehityshaarat erkanivat noin 8–5 miljoonaa vuotta sitten omiin suuntiinsa.

Löydettyjä pääkallofossiileja. Luvut ovat fossiilien arvioituja ikiä. Sahelanthropus oli simpanssia muistuttava ihmisapina.

Etelänapinoita (Australopithecus, lat. australis = eteläinen, kreik. pithekos = apina) pidetään ihmisen ensimmäisinä edeltäjinä. Ne elivät Itä- ja Etelä-Afrikassa 5–2 miljoonaa vuotta sitten. Afrikassa eli samaan aikaan useita etelänapinalajeja. Niiden kehitys ajoittuu ajanjaksoon, jolloin noin kolme miljoonaa vuotta sitten maapallon ilmasto kuivui. Tämän seurauksena Afrikan sademetsät kutistuivat ja alkoivat muuttua savanneiksi. Etelänapinat sopeutuivat elämään Afrikan metsäsavanneilla, kun taas nykyisten ihmisapinoiden edeltäjät elivät edelleen sademetsissä.

Etelänapinoilla oli alkeellinen, kasvoiltaan nykysimpansseja muistuttava ulkomuoto ja myös niiden aivojen koko oli sama kuin simpansseilla. Urokset olivat naaraita huomattavasti kookkaampia ja painavampia. Uutena piirteenä etelänapinoille oli pystykävely, jonka ansiosta kädet vapautuivat ravinnon keräilyyn ja kuljettamiseen. Fossiilisten hampaiden tutkimuksen perusteella on saatu selville, että etelänapinat söivät pääasiassa kasveja, mutta myös lihaa ja raatoja.

Australopithecus afarensis -rekonstruktio.

Tunnettu etelänapinalaji on Australopithecus afarensis, joita oli olemassa arviolta noin 4–3 miljoonaa vuotta sitten. Kuuluisa tämän lajin edustaja oli ”Lucy”, joka eli noin 3,2 miljoonaa vuotta sitten. Sen aivot olivat nykyisten simpanssien kokoiset ja sen pituus oli vain 105 cm. Lucyn luurangosta on löydetty 40 prosenttia, ja se on kokonaisimpana löydetty etelänapinan luuranko. Suuri osa ihmisen esi-isien fossiililöydöistä koostuukin vain pienistä osista luurankoa ja useimmat lajeista on tunnistettu osittaisista kalloista. Pienistäkin fossiileista voi kuitenkin päätellä paljon elintavoista: esimerkiksi hampaat kertovat lajin ruokavaliosta ja kallon kiinnittymisestä voi päätellä liikkuiko laji pystyasennossa.

Australopithecus-fossiilien kuuluisa löytöpaikka Tansaniassa.

15.2 Varhaisia ihmisiä eli jo miljoonia vuosia sitten

2018-03-16T05:54:32+02:00

Yhdestä apinaihmisten kehityslinjasta johti kehitys kohti ihmisten sukua. Homo-sukuun kuuluvia lajeja voidaan sanoa ihmisiksi. Homo-suvun ensimmäinen edustaja kehittyi 2 miljoonaa vuotta sitten. Noihin aikoihin ilmasto kuivui edelleen Afrikassa, jonka seurauksena metsäsavannit muuttuivat ruohosavanneiksi. Savanneilla eli suurriistaa, jonka metsästäminen edellytti aseita ja yhteistyötä.

Käteväihmiset (Homo habilis) elivät yli 2 miljoonaa vuotta sitten Afrikassa. Nimensä mukaisesti ne osasivat valmistaa yksinkertaisia kivityökaluja ja metsästysvälineitä. Niiden aivojen koko oli etelänapinoita suurempi. Käteväihmiset hankkivat ravintonsa keräilemällä ja metsästämällä.

Taiteilijoiden näkemyksiä Homo habiliksesta.

Pystyihmiset (Homo erectus) ilmestyivät noin 1,8 miljoonaa vuotta sitten. Pystyihminen eli Afrikassa käteväihmisten kanssa samaan aikaan, ja vielä paljon myöhemminkin. Pystyihmisten liikkumistapa oli jo hyvin pysty ja siten ihmismäinen. Niillä oli mahdollisesti jonkinlainen alkeellinen kieli, vaikka ei ehkä varsinaista puhuttua kieltä.

Pystyasennon ja yhteistyön ansiosta pystyihmiset olivat hyviä juoksijoita ja niistä tuli tehokkaita metsästäjiä. Liharavinnon suuri määrä mahdollisti aivojen kehittymisen, joka suosi edelleen käden taitoja ja kielellisen kommunikaation kehittymistä. Lisäksi pystyihmiset hankkivat ravintoa pääasiassa keräilemällä ja haaskoja hyödyntämällä.

Pystyihmiset keksivät tulen käytön ja siitä oli monia etuja: Sitä käytettiin ravinnon kypsentämisessä, petoeläimien pelotteluun, valon lähteenä ja lämmittelyyn. Liharavinnon kypsentäminen tappoi ruokamyrkytyksiä aiheuttavia bakteereja. Lisäksi ravinnon kypsentäminen edesauttoi ravintoaineiden imeytymistä ja energian saantia. Homo erectus oli ensimmäinen laji, joka levittäytyi Afrikan ulkopuolelle Aasiaan ja Eurooppaan.

Oliko Homo erectus tällainen?

15.3 Nykyihminen kehittyi Afrikassa

2019-04-14T06:22:30+03:00

Nykyihminen kehittyi Afrikassa sinne jääneistä pystyihmisistä noin 200 000 vuotta sitten.

Nykyihmisen kanssa eli noin 100 000 vuotta sitten muitakin ihmislajeja: pystyihminen, floresinihminen (fossiililöytöjä Indonesiasta), denisovanihminen (Siperiasta), luzoninihminen (Filippiineiltä) ja neandertalinihminen.

Nykyihmisten määrä kasvoi, sillä silloiset olosuhteet olivat suotuisat. Lajimme kävi läpi 150 000 – 50 000 vuotta sitten kuitenkin pullonkaulavaiheen, jossa lähes kaikki ihmiset kuolivat. Vähitellen ihmisten määrä jälleen lisääntyi ja esi-ihmiset alkoivat siirtyä uusille elinalueille. Tämä ei kuitenkaan ollut ensimmäinen kerta, kun Homo-suvun edustajat levisivät Afrikan ulkopuolelle, sillä jo pystyihmiset olivat levittäytyneet Eurooppaan ja Aasiaan. Afrikkaan jääneistä esi-ihmisistä kehittyivät nykyihmiset ja Eurooppaan siirtyneistä neandertalinihmiset. Näin Euroopan ja Afrikan populaatiot eristäytyivät toisistaan.

Ensimmäisiin nykyihmisiin kuulunut Homo neanderthalensis (neandertalinihminen), kuoli sukupuuttoon noin 28 000 vuotta sitten. Neandertalinihmisiä eli noin 230 000 – 28 000 vuotta sitten Euroopan lisäksi Lähi-Idässä ja Länsi-Aasiassa. Ne olivat lihaksikkaita, vankkarakenteisia, lyhytraajaisia, kasvonpiirteiltään karkeapiirteisiä ja melko lyhyitä ja niillä oli ilmeisesti jonkinlainen puhuttu kieli. Neandertalinihmiset metsästivät suurriistaa, käyttivät nahkoja vaatteina, elivät sosiaalisissa ryhmissä ja valmistivat työkaluja.

Neandertalinihmisen häviäminen on askarruttanut tutkijoita ja sen syyksi on esitetty monia teorioita. Ehkä nykyihminen syrjäytti neandertalinihmisen, koska ympäristön tarjoamat resurssit (ravinto ja elintila) eivät riittäneet molemmille lajeille. Nykyihmisellä oli tehokkaammat metsästysvälineet ja asumukset, joiden ansiosta nykyihmisen hengissä säilyminen ja lisääntymistehokkuus olivat parempia. On arveltu, että esimerkiksi koirien kesyttäminen antoi nykyihmiselle kilpailuedun ravinnon hankinnassa.

Rekonstruktio neandertalinihmisestä.

Tutkijoita on kiinnostanut myös neandertalinihmisen ja nykyihmisten kohtaaminen ja mahdollinen risteytyminen. Neandertalin- ja nykyihmisen DNA:n vertailu on osoittanut, että nykyihmisen DNA:sta 1–2 % voi olla peräisin neandertalinihmiseltä. Tämä tarkoittaa sitä, että esivanhempamme lisääntyivät neandertalinihmisten kanssa ja saivat lisääntymiskykyisiä jälkeläisiä.

Euroopassa noin 40 000 vuotta sitten eläneet Cro-Magnon -ihmiset olivat nykyisen ihmislajin edustajia. Cro Magnon -ihmiset erosivat vain vähän meistä. He olivat ruumiinrakenteeltaan ja kasvojen piirteiltään nykyihmisen kaltaisia ja tekivät tarve-esineitä, aseita, koruja, vaatteita ja asumuksia. Heidän puhekykynsä oli kehittynyt ja aivojen koko yhtä suuri kuin nykyihmisillä. Maatalouden kehittyminen keräilyn ja metsästyksen rinnalle edellytti pysyvämpää asutusta.

Cro Magnonin ihmisen ensimmäinen löytöpaikka Ranskassa.

2000-luvun alussa Siperiasta löytyi aiemmin tuntemattoman ihmislajin luita: yksi etusormen nivel, kaksi poskihammasta ja yksi varvasluu. Lajin nimeksi annettiin denisovanihminen löytöpaikan mukaan. Luista saatiin myös DNA-näyte ja tämän perusteella pääteltiin, että denisovanihmiset olivat neandertalinihmisistä erkaantunut ryhmä. Denisovanihmiset ja nykyihmisetkin ovat risteytyneet keskenään ja jälkiä tästä näkyy erityisesti melanesialaisten perimässä.

Ihmisen evoluution tutkimisessa on alusta lähtien väitelty siitä, että millä perustein fossiileista voi rajata eri lajeja. Biologinen lajikäsitys ei toimi fossiilien kanssa, koska emme voi tietää mitkä yksilöt ovat voineet paritella toisten yksilöiden kanssa. Niinpä lajeja on määritetty usein luiden muodon ja ajoituksen perusteella. Uudet DNA:n tutkimisen menetelmät ovat paljastaneet, että neandertalinihmisten, denisovanihmisten ja nykyihmisten välillä oli geenivirtaa. Ne ovat siis käytännössä saman lajin eri populaatioita, joiden välillä oli pitkän aikaa maantieteellinen isolaatio. Lajit kuitenkin kohtasivat toisensa ennen kuin lajiutuminen ehti tapahtua ja niinpä lajit pystyivät risteytymään keskenään. DNA:ta saadaan eristettyä riittävän hyväkuntoisena korkeintaan noin miljoonan vuoden takaa, joten tätä pidemmälle se ei voi valaista ihmisen esihistoriaa.

Nykyihmiset kehittyivät Afrikassa ja pysyttelivät alkuun pääasiassa siellä. Nykyihmisiin kuuluvia ryhmiä suuntasi eri puolille maapalloa kymmeniä tuhansia vuosia sitten useissa muuttoaalloissa. Esimerkiksi Australiassa oli varhaisia nykyihmisiä noin 50 000 vuotta sitten. Nykyisin ihmisen kehityslinjassa on jäljellä vain yksi ihmislaji (Homo sapiens), sillä muut ihmislajit ovat hävinneet sukupuuttoon.

Pystyihmisen ja nykyihmisen leviäminen. Vanhimmat pystyihmisen fossiiliöydöt ovat jopa kaksi miljoonaa vuotta vanhoja ja nuorimmat löydöt vain 50 000 vuotta vanhoja. Pystyihminen levittäytyi Aasiaan jopa yli miljoona vuotta sitten. Nykyihminen levittäytyi Eurooppaan muutamia kymmeniä tuhansia vuosia sitten. Nykyihminen levittäytymisestä Amerikkaan mielipiteet vaihtelevat. Joka tapauksessa ihminen asui Amerikassa yli 10 000 vuotta sitten.

Ihmisen kehitysvaiheiden kalloja. Vertaa muun muassa kuonomaisuuden, aivojen koon ja otsalohkon kehittymistä!

Taulukko. Ihmisen evoluutio voidaan jakaa kolmeen vaiheeseen etelänapinoista varhaisten ihmisten (Homo habilis, Homo erectus) kautta nykyihmiseen (Homo neanderthalensis ja Homo sapiens).

Ihmisen evoluutio
Laji	Aikaväli	Ulkoiset piirteet	Ravinnon-hankinta	Levin-neisyys
Australopithecus-suku (etelänapinat)	5–2 miljoonaa vuotta sitten	Muistutti nykysimpansseja, pystykävely	Pääasiassa kasveja, myös lihaa ja raatoja	Itä- ja Etelä-Afrikka
Homo habilis (käteväihminen)	2,5–1,8 miljoonaa vuotta sitten	Etelänapinoja suurempi, isommat aivot	Keräily ja metsästys	Afrikka
Homo erectus (pystyihminen)	2 miljoonaa – 50 000 vuotta sitten	Pysty ja ihmismäinen liikkumistapa, suurempi koko, suuremmat aivot	Metsästys, keräily ja haaskat	Afrikka, Aasia, Eurooppa
Homo floresiensis, Homo luzonensis	Fossiililöydöt noin 100 000 - 50 000 vuotta vanhoja	Pienikokoisia ihmisiä	Ainakin metsästys ja keräily	Aasian saaristo (Indonesia, Filippiinit)
Homo neanderthalensis (neandertalin-ihminen)	230 000 – 28 000 vuotta sitten	Lihaksikkaita, vankkarakenteisia, melko lyhyitä	Metsästys, keräily	Eurooppa, Lähi-itä
Homo sapiens (nykyihminen)	200 000 vuotta sitten – nykyhetki		Metsästys, keräily, maanviljely	Koko maapallo

15.4 Ihmislajin evoluutiossa on tapahtunut monia sopeumia

2018-03-16T05:57:53+02:00

Sopeumat eli adaptaatiot ovat luonnonvalinnan avulla syntyneitä ominaisuuksia, jotka nostavat lajin kelpoisuutta. Sopeumat voivat olla rakenteita, käyttäytymispiirteitä tai esimerkiksi fysiologisia ominaisuuksia. Myös ihmislajin kehittymisen aikana on syntynyt monia uusia sopeumia. Esimerkiksi pystykävely vapautti kädet muuhun käyttöön ja aivojen suurentunut koko edisti selviytymistä muuttuvissa ympäristöolosuhteissa.

On olemassa monia erilaisia oletuksia evoluutiobiologien keskuudessa siitä, miksi ihmisen evoluutio alkoi suosia tiettyjä ominaisuuksia, kuten karvattomuutta. Ihmiset muuttuivat karvattomiksi noin 240 000 vuotta sitten syntyneen mutaation takia. Syytä tähän ei kuitenkaan tiedetä. Karvattomuus voi tehostaa hikoilun aiheuttamaa viilenemistä. Toisaalta on myös ehdotettu, että karvattomuus johtuu sukupuolivalinnasta, tai että tulenkäsittely on turvallisempaa karvattomalle eläimelle. Karvattomuus voi myös olla sopeuma ulkoloisia vastaan. On myös mahdollista, että karvattomuus ei ole luonnonvalinnan kautta kehittynyt sopeuma, sillä sattumallakin on sijansa evoluutiossa.

Laktoositoleranssi on esimerkki ihmisen sopeumasta. Nisäkkäillä laktaasientsyymin eritys loppuu, kun poikanen on vieroitettu maidosta. Ihmisen kehityshistoriassa on sen sijaan tapahtunut itsenäisesti useamman kerran mutaatio, jonka ansioista laktaasientsyymin tuotanto jatkuu aikuisiällä. Näin ollen aikuiset pystyvät käyttämään hyödyksi maitoa.

Laktoositoleranssi on yleisin Pohjois-Euroopassa ja tietyillä Afrikan alueilla, joilla lehmänmaito on ollut erityisen tärkeä selviytymisen kannalta (ks. kartta, jossa on esitetty laktoosi-intoleranttien osuus valtioiden väestöstä). Näillä alueilla mutaatio yleistyi hyvin nopeasti, koska laktoositoleranttien yksilöiden kelpoisuus oli paljon korkeampi kuin niiden, joilla mutaatiota ei ollut.

Myös vaalea ihonväri on esimerkki sopeumasta, joka on edistänyt selviytymistä uudenlaisissa olosuhteissa. Auringon ultravioletti- eli UV-säteily on pääasiassa ihmiselle haitallista, sillä se kuumentaa ihonalaisia kudoksia ja aiheuttaa ihokudokseen mutaatioita.

Toisaalta UV-säteilyn vaikutuksesta iholla muodostuu myös D-vitamiinia. Kun ihmislaji siirtyi Afrikasta kohti pohjoisempia leveysasteita, UV-säteilyn määrä väheni. Tumma ihonväri suojasi hyvin auringon UV-säteilyltä, mutta vaalealla iholla muodostui tehokkaammin D-vitamiinia. Tämän vuoksi pohjoisilla leveysasteilla elävissä ihmispopulaatioissa vaalea ihonväri yleistyi. Sen sijaan päiväntasaajan lähellä elävissä populaatioissa ihonväri on tummempi. Myös ihonväri on hyvä esimerkki ristiriesasta (trade-off): sekä vaaleasta että tummasta ihosta on omat haittansa ja hyötynsä.

Laktoositoleranssin edullisuus.

Myös muita vastaavia paikallisia sopeumia on ihmisillä paljon: Esimerkiksi korkealla asuvat ihmiset ovat sopeutuneet ohuempaan ilmanalaan (luku 11). Inuiteilla on huomattavasti tehokkaampi tyydyttyneiden rasvahappojen aineenvaihdunta, joten he ovat sopeutuneet syömään hyvin rasvapitoista liharuokaa, kuten hylkeitä ja valaita. Trooppisilla alueilla sirppisoluanemia on suhteellisen yleinen, koska se estää malarian tarttumista. Tällaiset alueelliset erot voivat johtua suuntaavasta valinnasta.

Lajimme kävi läpi 150 000 – 50 000 vuotta sitten kuitenkin pullonkaulavaiheen, jossa lähes kaikki ihmiset kuolivat. Yhdeksi syyksi on arveltu tulivuorenpurkausta, jonka seurauksena ilmasto viileni ja ravinnon saanti vaikeutui. Pullonkaulavaiheen seurauksena nykyihmiset ovat geneettisesti hyvin samanlaisia keskenään, sillä tuolloin hengissä selvinnyt ihmisjoukko muodosti uuden ihmispopulaation perustan. Pullonkaulan jälkeen nykyihmisten määrä kasvoi uudelleen.

Suomalaiset ovat kehittyneet suhteellisen pienestä perustajapopulaatiosta. Lisäksi Suomen asuttanut populaatio oli pitkään pienikokoinen, joten satunnaisajautuminen on vaikuttanut merkittävästi suomalaisten geeniperimään. Tämä on myös syy miksi monet perinnölliset taudit ovat Suomessa huomattavasti yleisempiä kuin muualla maailmassa. Tätä tautien kirjoa kutsutaan suomalaiseksi tautiperinnöksi.

Ei ole olemassa aineistoa, joka todistaisi jonkin teorian aukottomasti todeksi toiseen verrattuna. Siksi moni ihmisen evoluutioon liittyvä olettamus ja teoria on voitu päätellä vain epäsuorasti. Tämän vuoksi evoluutioon pohjautuvia, ominaisuuksia tai kehityshistoriaa selittäviä teorioita on myös arvosteltu.

Esimerkiksi vaatteiden käytön alkamisajankohta on päätelty siitä, että vaatetäin ja päätäin kehityslinjat erkaantuivat noin 100 000 vuotta sitten. Sen sijaan näin vanhoista vaatteista ei ole säilynyt suoria todisteita, esimerkiksi kankaanpaloja.

Päätäin ja vaatetäin perimän vertailulla voidaan päätellä vaatteiden valmistamisen aloittamista.

Biologinen evoluutio perintötekijöineen ei selitä yksin sitä, miksi ihmisestä on kehittynyt menestynyt laji. Nykyihmisen menestymisen ja sopeutumisen syynä ovat tehokkaat työmenetelmät, sosiaaliset tavat, toisilta oppiminen, innovatiivisuus ja puhekieli. Yksilöltä toiselle tapahtuvan oppimisen kautta opitut tiedot ja taidot siirtyvät kumulatiivisesti sukupolvilta toisille. Tätä sanotaan kulttuurievoluutioksi.

Kuvagalleria ihmisen evoluutiosta

2021-03-02T06:29:10+02:00

: Kädellisten sukupuu: Ihmisapinat jakautuvat kahteen heimoon: gibbonit ja isot ihmisapinat. Joskus vain isoja ihmisapinoita (ihminen, simpanssi, bonobo, gorillat ja orangit) nimitetään ihmisapinoiksi (engl. great apes).
: Ihmisen evoluutiosta saadaan tietoa mm. vertailemalla fossiileja ja ihmisapinoiden kalloja.
: Ihmisen eri vaiheiden leviäminen.
: Lucy on kuuluisin Australopithecus-fossiili. Sen ikä on n. 3 miljoonaa vuotta. Voit etsiä koodilla AL 288-1.
: Homo habilis.
: Homo erectus -rekonstruktio.
: Nykyihmisen ja Homo erectuksen pään muodon vertailu.
: Neandertalinihmisen jäänteiden etsimistä Espanjassa.
: Taiteilijan näkemys neandertalinihmisestä. Neandertalinihmisen aivot olivat nykyihmisena aivoja suuremmat. Neandertalinihmiset olivat vankarakenteisempia kuin nykyihmiset. Aiemmin arveltiin, että suurikalloiset vauvat olisivat estäneet synnytyksen ja siten geenisiirron neandertalinihmiseltä ihmiselle. Uusimman tiedon valossa on kuitenkin esitetty, että geenien sekoittumista on tapahtunut.
: Tarkkuusotteen ansiosta esineitä on helpompi käsitellä. Peukalon ja etusormen tarkkuusote ja aivojen kehitys liittyvät toisiinsa.
: Ihmiset ovat lähisukulaisia, vaikka ulkonäössä on suuria eroja.

Navigointi

2018-12-29T16:25:44+02:00

Tehtävät Tiivistelmä Luvun alkuun