LISÄÄNTYMINEN

• on kaikille eliöille yhteinen piirre, jossa yksilö tuottaa jälkeläisiä, joihin siirtyy sen perimän sisältämää informaatiota.Jaetaan 1. suvuttomaan (aseksuaaliseen) ja 2. suvulliseen (seksuaaliseen).

1. SUVUTON LISÄÄNTYMINEN

• Uusi yksilö kehittyy jostakin emoyksilön osasta tai yhdestä solusta ilman sukusoluja.
• Jälkeläiset ovat emoyksilön klooneja, (lukuunottamatta mutaatioiden aiheuttamia muutoksia perimässä) - perinnöllistä muuntelua vähän, jolloin sopeutuminen muuttuviin oloihin huono.
• Suvuton lisääntyminen on tehokasta, sillä lisääntymiseen tarvitaan vain yksi yksilö ja pystytään lyhyessä ajassa tuotetaan paljon jälkeläisiä
• Suvuttoman lisääntymisen tapoja: 
• • JAKAANTUMINEN -esimerkiksi bakteerit jakautuvat kahtia 
  • MONISTUMINEN -esimerkiksi malarialoisiot monistuvat ihmisen punasolussa: yhdestä loisiosta kehittyy kerralla useita jälkeläisiä 
  • KUROUTUMINEN – Hiivasieni on yksisoluinen sieni, josta kuroutuu pieniä pullistumia, joista tulee uusia hiivasoluja ja meduusoilla suvuttoman lisääntymisen vaiheessa polyyppivaiheen rungosta kuroutuu (tai silmikoituu) uusia meduusoja 
  • ITIÖIDEN avulla – Itiökasvit eli sammalet ja sanikkaiset lisääntyvät itiöillä. Tarkemmin sanottuna niillä on sukupolvenvuorottelu, jossa suvullinen ja suvuton lisääntyminen vuorottelevat. Myös sienet ja levät voivat lisääntyä itiöillä.
  • KASVULLINEN LISÄÄNTYMINEN: Rönsyt ( esim. mansikka) ja maavarret (esim. kielo) ja juurivesat (esim. haapa) ovat esimerkkejä kasvien kasvullisesta suvuttomasta lisääntymisestä.
  • Eläinkunnasta mm. jotkin sienieläimet ja laakamadot voivat lisääntyä myös jakautumalla. Polttiaiseläimiin kuuluvilla meduusoilla vuorottelevat kuroutuminen ja suvullinen lisääntymisen vaiheet. Piikkinahkaisilla on hyvä regeneraatiokyky ja joillakin meritähdistä voi kasvaa uusi yksilö katkenneesta haarasta.

2. SUVULLINEN LISÄÄNTYMINEN

• • VAATII SUKUSOLUJA, jotka syntyvät meioosijakautumisen tuloksena ja niissä on vain puolet emosolujen kromosomimäärästä.
    • Kasvien sukusolut syntyvät heteissä ja emeissä ja eläinten sukusolut niiden sukupuolirauhasissa eli kiveksissä ja munarauhasissa. Alkionkehityksen alkaminen edellyttää yleensä kahden sukusolun yhtymisen eli hedelmöityksen. 
    • Suvullinen lisääntyminen on tärkeä uusia geeniyhdistelmiä aiheuttava tekijä ja tämä ratkaisu onkin yleistynyt kasvien, eläinten ja sienten kunnassa. 
    • Tämä lisääntymistapa on hidasta verrattuna suvuttomaan, koska tarvitaan kaksi eri sukupuolta olevaa sukukypsää yksilöä ja jälkeläisten määrä on yleensä pienempi.
    • Joskus alkio voi alkaa kehittyä partenogeneettisesti ilman hedelmöitystä munasolusta, kuten mehiläiskoiraat ja kirvojen alkukesän jälkeläiset. Myös jotkin selkärankaiset lajit (joitain kaloja, liskoja ja sammakoita) voivat lisääntyä partenogeneettisesti.
    • SUKUPOLVENVUOROTTELU: Jotkin lajit lisääntyvät vuorotellen suvuttomasti ja suvullisesti varmistaakseen toisaalta jälkeläisten suuren määrän ja toisaalta riittävän perinnöllisen muuntelun. Esim. sammalilla, sanikkaisilla ja meduusoilla on sukupolvenvuorottelua.

EVOLUUTIO PERUSTUU PERINNÖLLISEEN MUUNTELUUN JA LUONNONVALINTAAN

Evoluutiolla tarkoitetaan luonnonilmiötä, jonka mukaan lajin rakenne ja elämäntapa ovat muuttuneet ja jatkuvasti muuttuvat siten, että jälkeläiset eroavat kantamuodoistaan. Jo 1700- luvulla biologi Lamarck esitti näkemyksiä siitä, että eliölajit muuttuvat. Nykyisen synteettisen evoluutioteorian pohjana on Charles Darwinin Lajien synty- kirja 1850- luvulta, jota täydentävät nykyinen tietämys perinnöllisyydestä ja solubiologiasta.

Evoluution edellytys on perinnöllinen muuntelu. Sitä aiheuttavat:
a. Mutaatiot ituradan DNA:ssa: etenkin geenimutaatiot, jotka synnyttävät geeneistä uusia alleeleja ja ovat luonnonvalinnan materiaalia.
b. Geneettinen rekombinaatio, jota aiheuttaa etenkin suvullinen lisääntyminen.

Perinnöllisen muuntelun takia populaatioon kehittyy erilaisia yksilöitä. Sukupolvien ketjussa populaation eri geenimuotojen eli alleelien runsaussuhteet muuttuvat, kun luonnonvalinta (valinta) suosii jotakin yksilöä toisen kustannuksella. Ympäristöön parhaiten sopeutuneet eli kelpoisimmat yksilöt lisääntyvät tehokkaasti ja niiden kantamat alleelit siirtyvät näiden yksilöiden jälkeläisille, ja siten nämä alleelit yleistyvät populaation geenivarastossa.

POPULAATIOISTA VOI VÄHITELLEN SYNTYÄ UUSIA LAJEJA
Usein ensiksi saman lajin yksilöt alkavat eristäytyä toisistaan osapopulaatioiksi. Tätä kutsutaan mikroevoluutioksi, mikä tarkoittaa yleensä samaan kuuluvien toisistaan poikkeavien populaatioiden kehittymistä eli alalajien kehittymistä. Alalajeja kutsutaan eläimillä roduiksi ja kasveilla lajikkeiksi. Makroevoluutio tarkoittaa uusien lajien kehittymistä eli lajiutumista.

EVOLUUTIOTA OHJAAVAT LUONNONVALINTA, SEKSUAALIVALINTA, GEENIVIRRAN ESTYMINEN JA SATTUMA
Eliöillä ei ole tavoitetta muuttua johonkin suuntaan vaan kulloisetkin ympäristöolot vaikuttavat siihen, mitkä yksilöt ovat kelpoisimpia. Tätä kutsutaan luonnonvalinnaksi. Populaatiossa perinnölliset hyödylliset ominaisuudet runsastuvat ja haitalliset harvinaistuvat populaatiossa.

Luonnonvalintaa on kolmea eri tyyppiä:

1. suuntaava
2. tasapainottava ja
3. hajottava luonnonvalinta

wikimedia commons / Kaavio 1 esittää suuntaavaa valintaa, jossa toisen ääripään
fenotyyppi on kelpoisin. Kaavio 2 esittää tasapainottavaa valintaa, jossa keskivälin
fenotyyppi on kelpoisampi kuin ääripäiden fenotyypit. Kaavio 3 esittää hajottavaa
valintaa, jossa kummankin ääripään fenotyypit ovat kelpoisampia kuin keskivälin fenotyyppi.

Tämän lisäksi eläimillä esiintyy seksuaalivalintaa, jossa perinnölliset ominaisuudet voivat vaikuttaa lisääntymismenestykseen. Useimmiten naaras valitsee pariutumiskumppanin koiraan koon, värityksen tai erilaisten ääntelyiden perusteella. Esimerkiksi riikinkukkokoiraan upea pyrstö haittaa liikkumista, mutta naaraat parittelevat sellaisen koiraan kanssa, jolla on komea pyrstö.


wikimedia commons

Luonnonvalinnan ja seksuaalivalinnan lisäksi evoluutiota ohjaa myös geenivirran estyminen. Geenien kulkeutuminen populaatiosta toiseen siirtyvien yksilöiden tai esim. kasvin siitepölyn avulla vaikuttaa populaatioiden geneettiseen koostumukseen. Populaatioiden välisen geenivirran estyminen lisääntymisesteellä, voi johtaa lajiutumiseen
Lisääntymisesteinä voivat toimia:

• maantieteellinen isolaatio eli eristyneisyys
• Kahden populaation lisääntymisaikojen kehittyminen erilaisiksi.
• Soidinkäyttäytymisen muutokset
• Rakenteellinen yhteensopimattomuus parittelun kannalta 
• Sukusolujen hylkiminen
• Yksilönkehityksen keskeytyminen, vaikka hedelmöitys onnistuisi.
• Jälkeläiset ovat lisääntymiskyvyttömiä.

Sattumakin toimii usein evoluution ohjaajana. Sattuman aiheuttamaa toisten alleelien äkillistä yleistymistä tai harvinaistumista kutsutaan geneettiseksi ajautumiseksi. Tästä esimerkkinä voisi olla:
a) Perustajanvaikutus esimerkiksi suomalaiset ihmiset ovat melkein kaikki lähisukulaisia keskenään, koska polveudumme pienestä perustajajoukosta, joka saapui maahamme.
b) Pullonkaulailmiö esimerkiksi suomalaisilla hirvillä on piikkimäiset hankosarvet, koska lapiosarviset hirvet on metsästetty täältä sukupuuttoon.

AVAINSOPEUMIA VOI SEURATA VOIMAKAS SOPEUTUMISLEVITTÄYTYMINEN
Sellaisia muutoksia eliön rakenteessa ja toiminnassa, jotka antavat sille paremman mahdollisuuden tulla toimeen ympäristössään kutsutaan avainsopeumiksi. Sopeutumislevittäytymisellä kuvataan suhteellisen nopeasti tapahtuvaa samaa alkuperää olevien lajien kehittymistä ja levittäytymisestä uusille alueilla. Tämä edellyttää yleensä avainsopeuman kehittymistä. Esimerkiksi lintujen lentokyvyn kehitys on avainsopeuma, jonka jälkeen linnut levisivät nopeasti kaikkialle maapallolle.

MUTAATIOT OVAT MUUNTELUN PERUSTA
Perustana perinnölliselle muuntelulle ovat mutaatiot

• Mutaatio on geenissä, kromosomissa tai kromosomistossa tapahtuva pysyvä muutos.
  • Mutaatioita voi syntyä spontaanisti virheinä DNA:n kahdentumisessa
  • tai niitä voivat aiheuttaa ympäristötekijät (mutageenit), kuten ionisoiva säteily ja UV-säteily.
  • Vain sukusolujen kantasoluissa (iturata) tapahtuvat mutaatiot voivat periytyä. Ne tuottavat uutta ainesta luonnonvalinnalle (neutraali, haitallinen tai hyödyllinen ominaisuus) 
  • Somaattiset mutaatiot vaikuttavat vain siinä yksilössä ja kudoksessa, jossa ne syntyvät aiheuttamalla esimerkiksi kasvaimen. 

MUTAATIOIDEN LUOKITTELU MUUTOKSEN LAAJUUDEN MUKAAN:

1. GEENIMUTAATIOISSA mutaatio rajoittuu yhden geenin alueelle. Näistä pienimpiä kutsutaan pistemutaatioiksi, joissa yksi aminohappo muuttuu toiseksi. Muutos tapahtuu molemmissa juosteissa. Geenimutaatiossa on mahdollista myös, että nukleotidi tai nukleotidejä häviää tai geeniin tulee yksi tai useampi nukleotidi lisää.

2. KROMOSOMIMUTAATIOISSA kromosomin rakenne muuttuu. Häiriöt meioosissa ovat usein syynä kromosomimutaatioihin.

Häviämä: Pala kromosomia häviää.
Liittymä: Pala kromosomista siirtyy saman kromosomin eri paikkaan tai toiseen kromosomiin.
Kahdentuma: Jokin kromosomin osa monistuu samaan kromosomiin.
Kääntymä: Samassa kromosomissa pala dna:ta kääntyy toisinpäin.
Siirtymä: Kahdesta eri kromosomista (ei vastinkromosomista) samanaikaisesti irronneet palat vaihtavat paikka keskenään.

3) KROMOSOMISTOMUTAATIOISSA kromosomien lukumäärä muuttuu.
Häiriöt meioosissa ovat usein syynä kromosomistomutaatioihin.

1. 1. yksittäisten kromosomien lukumäärä muuttuu
      • monosomia (Ihmisellä: Turnerin oireyhtymä eli XO)
      • trisomia (Ihmisellä: 21, 18, 13, XXX, XXY, XYY)
   2. koko kromosomiston lukumäärä muuttuu (polyploidia)
      • autopolyploidia: Saman lajin peruskromosomisto on monistunut, esim. siemenettömät viinirypäleet.
      • allopolyploidia: Kromosomistot ovat peräisin kahdesta keskenään risteytyneestä lajista, esim. tupakkakasvien monet lajiristeymät.

Kevät 2014 t.3 Luonnonvalinta
https://yle.fi/progressive/fynd/oppiminen/oppiminen.yle.fi/yo-kokeet/biologia_0.pdf
YTL:n hyvän vastauksen piirteet (kevät 2014)
https://www.ylioppilastutkinto.fi/images/sivuston_tiedostot/Hyv_vast_piirt/FI_2014_K/2014_K_BI.pdf

Kevät 2018 t. 2 Mutaatioiden vaikutus kelpoisuuteen
http://yle.fi/plus/abitreenit/2018/kevat/BI-fi/BI-fi/index.html#q2
YTL:n hyvän vastauksen piirteet (kevät 2018)
https://www.ylioppilastutkinto.fi/images/sivuston_tiedostot/Hyv_vast_piirt/FI_2018_K/2018_k_bi.pdf