16. Perinnöllisyys ja evoluutio

Tehtävät (pdf)

2014-08-06T13:07:00+03:00

Luvun 16 tehtävät: Luvun 16 tehtävät

Johdanto

2013-05-27T12:17:41+03:00

Muuntelu ja mutaatiot vaikuttavat yksilön perimään. Mitä enemmän perinnöllistä muuntelua populaatiossa on, sitä paremmin se selviytyy mahdollisista katastrofeista. Jos populaatiossa on paljon erilaisia alleeleja, jokin niistä saattaa sopia uusiin ympäristöolosuhteisiin. Populaatioiden yksilöiden alleelien muodostamaa kokonaisuutta kutsutaan geenipooliksi.

16.1 Evoluutio vaikuttaa populaation alleelien lukusuhteisiin

2013-04-10T21:17:44+03:00

Muuntelu ja mutaatiot tuottavat populaatioon uusia geeniyhdistelmiä. Yksilö, joka on tietyissä ympäristöolosuhteissa tehokkain lisääntyjä, on populaation kelpoisin yksilö. Kelpoisuuteen vaikuttaa sattuman lisäksi perimä. Yksilöt, jolla on sopiva yhdistelmä alleeleja menestyvät muita paremmin ja lisääntyvät tehokkaammin. Näin tämän yksilön alleelit yleistyvät populaatiossa. Populaatiossa vallitsee tämän geenin suhteen siis suuntaava valinta.

Luonnossa ympäristöolosuhteet muuttuvat jatkuvasti. Tämän vuoksi uusissa olosuhteissa uudenlainen alleeliyhdistelmä voi olla tehokkaampi kuin aikaisemmin. Teollisuusmelanismi on hyvä esimerkki ympäristömuutoksesta, joka muutti koivumittarien geenipoolia. Kun koivujen pinta tummui ilmansaasteiden vaikutuksesta, tummat yksilöt yleistyivät populaatiossa. Suuntaava valinta suosi siis alleeleja, jotka saivat aikaan perhosen siipiin tumman värin.

Valinta voi olla myös hajottavaa eli eriyttävää. Tällöin populaatiossa tietyt ääripäät yleistyvät. Tällöin valinta voi suosia tiettyjä alleeleja, mutta ei niiden välimuotoa tai heterotsygoottisia yksilöitä. Hajottava valinta johtaa lajin populaatioiden kehittymisen omiin suuntiinsa. Tätä kutsutaan mikroevoluutioksi.

Jos ympäristöolosuhteet eivät muutu, populaatiossa vallitsee stabiloiva valinta. Tällöin valinta suosii yksilöiden keskiarvoa.

Erikoistilanteessa evoluutio voi suosia heterotsygootteja. Tätä kutsutaan tasapainotetuksi polymorfismiksi. Esimerkiksi sirppisoluanemiaa esiintyy runsaammin Afrikassa kuin Euroopassa. Sirppisoluanemiaa sairastavilla punasolun hemoglobiinia koodaava geeni on mutatoitunut (alleeli Hb^S). Punasolut ovat sirpin muotoisia, kuljettavat huonosti happea ja ne voivat tukkia verisuonia. Sen sijaan hemoglobiinigeenin suhteen heterotsygoottisilla yksilöillä (Hb^AHb^S) näitä ongelmia on vain vähän. Nämä yksilöt ovat kuitenkin vastustuskykyisempiä malarialoisiota vastaan. Tällaisessa tilanteessa valinta suosii siis heterotsygootteja. Terveillä, homotsygoottisilla yksilöillä (Hb^AHb^A) on vaara sairastua malariaan, mutta sairailla homotsygooteilla (Hb^SHb^S) esiintyy runsaasti muita ongelmia.

Sattuma voi muuttaa populaation geenipoolia myös täysin yllättävään suuntaan. Suuret katastrofit, kuten tulivuorenpurkaukset, voivat tuhota suuren osan populaation yksilöistä. Katastrofin jälkeen populaatiossa on jäljellä yksilöitä, joiden perimä ei välttämättä ole paras muuttuneisiin ympäristöolosuhteisiin. Koska katastrofi on kuitenkin tuhonnut populaation muut yksilöt, jäljelle jääneet pääsevät lisääntymään ja levittämään omia geenejään. Myös katastrofista selviytyneiden joukossa vähitellen parhaat alleelit alkavat vähitellen yleistyä. Katastrofin vaikutusta populaation geenipooliin kutsutaan pullonkaulailmiöksi.

Populaation yksilöitä voi myös siirtyä uudelle elinalueelle. Näiden yksilöiden alleelit eivät välttämättä ole parhaat uusissa ympäristöolosuhteissa. Jos muita yksilöitä ei kuitenkaan muuta alueelle, populaation perustajien alleelit leviävät. Tätä kutsutaan perustajanvaikutukseksi.

16.2 Synteettinen evoluutioteoria yhdistää evoluutioteorian perinnöllisyystieteeseen

2013-04-10T21:18:52+03:00

Kehitellessään evoluutioteoriaansa Darwin ymmärsi ominaisuuksien periytyvän suvullisesti. Hän ei kuitenkaan tiennyt Mendelin tutkimuksista ja periytymisen mekanismista. Vasta 1900-luvun alussa tapahtuneet perinnöllisyystieteen kehitys auttoi yhdistämään sen antamaa tietoa evoluutioteoriaan. Esimerkiksi kromosomien, geenien ja alleelien käsitteen ymmärtäminen selvensi valinnan prosessia ja auttoi ymmärtämään populaatiossa tapahtuvia alleelien lukusuhteisiin liittyviä muutoksia. Evoluutioteorian tarkkailun painopiste siirtyi yksilöstä populaatioon. Keskeistä modernissa evoluutioteoriassa onkin populaation geenipoolissa tapahtuva alleelien määrän muutos.

Populaatiogenetiikkaa ja evoluutioteoriaa yhdistävää kokonaisuutta kutsutaan synteettiseksi evoluutioteoriaksi. Se yhdistää Darwinin teorian luonnonvalinnasta perinnöllisyystieteen periaatteisiin. Synteettisen evoluutioteorian todisteena ovat muun muassa lajien välillä muuntelevat dna-emäsjärjestykset. Niitä vertailemalla pystytään selvittämään lajien välisiä sukulaisuussuhteita.

Synteettisessä evoluutioteoriassa on keskeistä lajin sisäinen muuntelu. Muuntelua saavat aikaan mutaatiot ja suvullinen lisääntyminen. Suvullinen lisääntyminen lisää muuntelua kolmella tavalla: vastinkromosomit päätyvät meioosissa satunnaisesti eri sukusoluihin, tekijäinvaihdunta tuottaa uusia geeniyhdistelmiä ja hedelmöityksessä sukusolut kohtaavat toisensa satunnaisesti. Myös seksuaalivalinta lisää satunnaisuutta lisääntymiskumppanin valinnassa.

Yksilöt, joilla on ympäristöolosuhteissa populaation parhaat alleelit, lisääntyvät tehokkaimmin ja saavat eniten jälkeläisiä. Tämän vuoksi niiden kelpoisuus eli fitness on populaation suurin. Niiden alleelit lisääntyvät populaatiossa. Vähitellen populaation geenipooli muuttuu eli tapahtuu mikroevoluutiota.

Populaatio voi jakaantua osapopulaatioihin isolaatiomekanismien välityksellä. Vähitellen osapopulaatioista voi kehittyä uusi laji.

Galleria 16.1

2014-08-06T13:07:00+03:00

: Ne yksilöt, joilla on paras kelpoisuus, selviävät lisääntymisikään ja tuottavat jälkeläisiä. Kuvassa tunturisopuli ja sen kallo.
: Suvullinen lisääntyminen ja mutaatiot tuottavat muuntelua populaation yksilöiden välille. Kuvassa sammakko.
: Valinnan muodot. Vasemmalla suuntaava valinta. Keskellä stabiloiva valinta. Oikealla hajottava valinta.

Luvun 16 tiivistelmä

2013-08-29T13:43:03+03:00

Yksilö, joka on tietyissä ympäristöolosuhteissa tehokkain lisääntyjä, on populaation kelpoisin yksilö. Yksilö, jolla on paras perimä, lisääntyy yleensä muita yksilöitä tehokkaammin.
Populaatioiden yksilöiden alleelien muodostamaa kokonaisuutta kutsutaan geenipooliksi. Valinta vaikuttaa populaation geenipooliin. Valintaa ovat suuntaava, hajottava ja stabiloiva valinta.
Tasapainotettu polymorfismi on tilanne, jossa heterotsygootit ovat kelpoisimpia.
Populaation geenipooliin vaikuttaa myös sattuma. Katastrofin seurauksena populaatiossa voi tapahtua pullonkaulailmiö. Lajin levittäytyessä uudelle alueelle muodostuvan populaation geenipooliin vaikuttaa perustajanvaikutus
Synteettinen evoluutioteoria yhdistää populaatiogenetiikkaa ja evoluutioteoriaa.

Lue myös tutkijahaastattelu.

Diat lukuun 16

2014-08-06T13:07:00+03:00

: Dia 1 / Luku 16
: Dia 2 / Luku 16
: Dia 3 / Luku 16
: Dia 4 / Luku 16
: Dia 5 / Luku 16

Navigointi

2013-06-24T15:23:41+03:00

1. Eliöt koostuvat soluista
2. Solu on toimiva kokonaisuus
3. Solut muodostavat solukkoja ja kudoksia
4. Solut rakentuvat molekyyleistä
5. Solukalvo erottaa solun ympäristöstä
6. Solun toiminta on aineenvaihduntaa
7. Solu tarvitsee toimintoihinsa energiaa
8. Fotosynteesissä solu sitoo auringon valoenergiaa
9. Dna:n rakenne ja geenit
10. Dna ohjaa proteiinien valmistamista
11. Solun kasvu ja jakautuminen
12. Sukusolut ja sukupuoli
13. Ominaisuuksien periytyminen
14. Useamman ominaisuuden periytyminen
15. Muuntelu ja mutaatiot
16. Perinnöllisyys ja evoluutio