Biološka raznolikost, evolucija i sistematika živoga svijeta – znati, razumjeti i primijeniti
- povezati razine sistematskih kategorija s međusobnom srodnošću organizama
- razvrstati poznate organizme u carstva i domene živog svijeta prema karakterističnim svojstvima.
Uvod
Evolucija i sistematika usko su vezane još otkad je Charles Darwin izdao svoje životno djelo O postanku vrsta prirodnim odabirom 1859. godine.
Suodnosom navedenih grana biologije uz poseban doprinos molekularne biologije ostvario se Darwinov san: velika rodoslovna stabla koja povezuju sve čovjeku poznate organizme.
No, iako su spomenuta rodoslovna stabla i zajedničko podrijetlo svih živućih organizama znanstvena činjenica, finiji detalji tog stabla još su nam uvijek dobrim dijelom nepoznanica.
Nova otkrića iz svih znanosti, prvenstveno iz biologije, osvjetljuju nove grane i nove odnose kojih prethodno nismo bili svjesni.
Sistematika se uz nova znanstvena otkrića stalno mijenja, posebice brzo u današnje vrijeme, upravo zahvaljujući molekularnoj biologiji.
Međutim, neke kategorije unutar sistematike ne odgovaraju najnovijim saznanjima.
Primjerice, sistematika poznaje ptice i gmazove kao dva sestrinska razreda unutar koljena svitkovaca, no poznato je da su ptice, kao jedini preživjeli potomci izumrlih dinosaura, evolucijski samo jedna od podskupina gmazova.
- Razmislite i raspravite o tome zašto su biolozi koji se bave sistematikom odlučili ostaviti ptice kao zaseban razred.
Tko je srodan?
Analiza i usporedba genoma pojedinih skupina organizama ponekad daju neočekivane rezultate.
Štoviše, ponekad izazivaju i nevjericu u biološkim krugovima.
- Potražite na mrežnim stranicama informacije o evolucijskoj povezanosti kitova i parnoprstaša.
Parnoprstaši su red unutar razreda sisavaca koji na nogama ima paran broj prstiju zaraslih papcima, a razlikuje se od malobrojnijeg reda neparnoprstaša koji na nogama imaju neparan broj prstiju zaraslih kopitima.
Sistematika parnoprstaša odavno je vrlo jednostavna, a temeljila se na sličnostima i razlikama u vanjskoj građi tih sisavaca.
Nedavno su otkrića molekularne biologije pokazala da je prema sličnostima u genomu ova skupina životinja usko srodna s redom kitova.
Naime, sličnosti su toliko velike da su parnoprstašima srodniji kitovi negoli neparnoprstaši.
- Usporedite sljedove nukleotida prikazanih vrsta i odredite koje su vrste međusobno srodnije, a koje manje srodne.
Prikazan je slijed od 13 nukleotida za pet navedenih vrsta. Obojeni su stupci u kojima se dogodila mutacija. Usporedite broj promjena na slijedu nukleotida.
1 6 9 11 13
| kit perajar | A | T | T | G | G | C | A | T | G | A | A | A | C |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| nilski konj | A | T | T | G | G | C | A | T | A | A | A | A | C |
| divlja svinja | T | T | T | G | G | G | A | T | A | A | A | A | C |
| deva | T | T | T | G | G | A | A | T | A | A | T | A | G |
| ljama | T | T | T | G | G | T | A | T | A | A | T | A | G |
Ako je broj promjena manji, dvije su vrste srodnije.
Idemo dalje
Danas se za određivanje srodnosti mnogih organizama dosta oslanjamo na istinitost istraživanja u molekularnoj biologiji.
Prisjetite se temelja znanstvene metode, da je svaka postavljena hipoteza valjana samo ako je konkretnim rezultatima pokusa možemo potvrditi ili opovrgnuti.
Brojna istraživanja molekularne biologije i pronađeni fosili potvrđuju srodnosti koje smo utemeljili.
- Razmislite je li takvu hipotezu srodnosti moguće opovrgnuti.
- Kakvi bi rezultati istraživanja bili potrebni da se ona opovrgne?
Idemo dalje
Danas se dosta oslanjamo na istinitost istraživanja u molekularnoj biologiji kao temelj određivanja srodnosti mnogih organizama.
Neki znanstvenici kritiziraju takav stav tvrdeći da slijepo vjerujemo svim istraživanjima koja potvrđuju upravo ono što želimo da dokažu.
- Prisjetite se temelja znanstvene metode koristeći: DOS Biologija 1, modul: Biologija- znanost o životu, jedinica DOs- a: Istraživanja u biologiji- kreiranje pokusa.
Brojna istraživanja iz molekularne biologije i pronađeni fosili potvrđuju srodnosti među organizmima koje su znanstvenici utemeljili.
1. Razmislite je li takvu hipotezu srodnosti moguće opovrgnuti.
2. Kakvi bi rezultati istraživanja bili potrebni da se ona opovrgne?
- Kakav bi utjecaj na znanstveno poimanje ovog rodoslovnog stabla imala sljedeća otkrića?
- Raspravite i obrazložite svoje stajalište.
- Pronalazak fosila kritosjemenjače koja je obitavala pod vodom starog 70 milijuna godina.
- Pronalazak fosila papratnjače starog 420 milijuna godina.
- Pronalazak fosila zelene alge starog 20 milijuna godina.
- Pronalazak fosila mahovine koji u genomu ima više razlika sa zelenim algama, nego s današnjim kritosjemenjačama.
Organizme s prokariotskom staničnom građom isprva smo stavljali unutar jednog carstva monera.
Odnedavno ih dijelimo na carstva arhebakterija i pravih bakterija (ili eubakterija).
- Kakva su saznanja uzrokovala tu promjenu u sistematici na tako visokoj razini organizacije?
Neka svojstva prema kojima određujemo podjelu organizama u carstva očita su, a neka nisu.
- Promotrite sljedeći kladogram danas poznatih carstava.
- Na prazna mjesta upišite brojeve koji označavaju prilagodbe ako je:
- stanica s kružnom DNA
- stanica s jezgrom
- unos hrane u organizam
- hitinska stanična stijenka
- autotrofni organizam
- višestanični heterotrofni organizmi .
U početku je carstvo protoktista sistematici služilo kao skupina nesvrstanih organizama koji ne pripadaju niti jednom drugom carstvu.
Oni su mahom bili jednostanični ili višestanični, autotrofni ili heterotrofni, ali nisu bili nužno evolucijski povezani.
Carstvo protoktisti stoga nisu evolucijska grana, nego samo sistematska.
Pekarski kvasac, Saccharomyces cerevisiae, jednostanični je, heterotrofni organizam koji se razmnožava nespolno, pupanjem.
Po navedenim općim obilježjima, lako bismo ga mogli svrstati u carstvo protoktista.
Međutim, u biologiji nema nikakve sumnje da pripada carstvu gljiva.
- Objasnite zašto kvasac nikako ne spada u protoktiste.
- Dupini dijele određene sličnosti s ribama, a određene sa sisavcima. Pogledajte videozapis.
Za kraj…
Evolucija je ključna grana biologije za razvrstavanje organizama u sistematici.
Biolozi koji se bave evolucijom često izrađuju velika rodoslovna stabla koja ponekad prikazuju srodnost većine danas poznatih organizama.
Ovako velika rodoslovna stabla mogu biti dosta nepregledna, ali daju uvid u složene odnose svih organizama.
Dvije vrste, koje su u bližoj srodnosti, imat će zajedničku sistematsku kategoriju na nižoj razini negoli vrste u daljoj srodnosti.
- Krenuvši od izumrle vrste spretnog čovjeka (Homo habilis), svaki prikazani organizam pridružite jednoj sistematskoj kategoriji koja je zajednička njemu i vrsti Homo habilis.