Skip to main content
Global

11.3: עדות לאבולוציה

  1. Last updated
  2. Save as PDF
  • Page ID
    208709

    • \( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)\(\newcommand{\AA}{\unicode[.8,0]{x212B}}\)

    הראיות לאבולוציה משכנעות ונרחבות. בהסתכלות על כל רמה של ארגון במערכות חיות, ביולוגים רואים את החתימה של האבולוציה בעבר ובהווה. דרווין הקדיש חלק גדול מספרו, על מוצא המינים, זיהוי דפוסים בטבע התואמים את האבולוציה ומאז דרווין ההבנה שלנו הפכה ברורה ורחבה יותר.

    מאובנים

    מאובנים מספקים עדות מוצקה לכך שאורגניזמים מהעבר אינם זהים לאלה שנמצאו כיום; מאובנים מראים התקדמות של אבולוציה. מדענים קובעים את גיל המאובנים ומסווגים אותם בכל רחבי העולם כדי לקבוע מתי האורגניזמים חיים ביחס זה לזה. תיעוד המאובנים שנוצר מספר את סיפור העבר, ומראה את התפתחות הצורה לאורך מיליוני שנים (איור\(\PageIndex{1}\)). לדוגמה, נמצאו רישומי מאובנים מפורטים ביותר עבור רצפי מינים באבולוציה של לווייתנים וסוסים מודרניים. תיעוד המאובנים של סוסים בצפון אמריקה עשיר במיוחד ורבים מכילים מאובני מעבר: אלה המראים אנטומיה ביניים בין צורות מוקדמות ומאוחרות יותר. תיעוד המאובנים משתרע חזרה לאב קדמון דמוי כלב לפני כ-55 מיליון שנה שהוליד את המין הראשון דמוי הסוס לפני 55 עד 42 מיליון שנה בסוג Eohippus. סדרת המאובנים עוקבת אחר השינוי באנטומיה הנובע ממגמת ייבוש הדרגתית ששינתה את הנוף מיוער לערבה. מאובנים עוקבים מראים את התפתחות צורות השיניים והאנטומיה של כף הרגל והרגליים להרגל מרעה, עם התאמות לטורפים בורחים, למשל במינים של מזוהיפוס שנמצאו לפני 40 עד 30 מיליון שנה. מינים מאוחרים יותר הראו עלייה בגודל, כמו אלה של היפריון, שהיו קיימים מלפני כ-23 עד 2 מיליון שנה. תיעוד המאובנים מראה מספר קרינות אדפטיביות בשושלת הסוסים, שכעת מצטמצמת הרבה לסוג אחד בלבד, Equus, עם כמה מינים.

    סדרת ציורים על ציר זמן מלפני 55 מיליון שנה ועד היום המציגה 4 מאבות אבותיו לסוס המודרני. הראשון בסדרה הוא Eohippus, שחי בין 55 ל -45 מיליון שנה. זו הייתה חיה קטנה בגודל כלב עם 4 אצבעות ברגליים הקדמיות ו -3 מאחור, זנב ארוך ומעיל מנומר חום. השני הוא מזוהיפוס, שחי לפני 40 עד 30 מיליון שנה. הוא היה מעט גדול יותר מאוהיפוס עם רגליים ארוכות יותר. היו לו 3 בהונות על הרגליים הקדמיות והאחוריות. השלישי הוא Hipparion, שחי בין 23 ל -2 מיליון שנה. הוא הלך על הבוהן האמצעית על כל רגל (כיום פרסה), אך עדיין היו לו שרידים של אצבעות הרגליים הנותרות. זה היה הרבה יותר גדול מהיפריון. הרביעי הוא סוסו של פרזוולסקי, סוס לאחרונה אך בסכנת הכחדה. הוא קטן ומוצק יותר מהסוס המבוית עם בוהן אחת (פרסה) על כל רגל.
    איור\(\PageIndex{1}\): איור זה מציג עיבודים של אמן למינים אלה שמקורם במאובנים של ההיסטוריה האבולוציונית של הסוס ואבותיו. המינים המתוארים הם רק ארבעה משושלת מגוונת מאוד המכילה ענפים רבים, מבוי סתום והקרנות אדפטיביות. אחת המגמות המתוארות כאן היא המעקב האבולוציוני אחר אקלים מתייבש ועלייה בערבה לעומת בית גידול ביער המשתקפים בצורות המותאמות יותר למרעה ולבריחת טורפים באמצעות ריצה. סוסו של פרזוולסקי הוא אחד מכמה מיני סוסים חיים.

    אנטומיה ואמבריולוגיה

    סוג נוסף של עדויות לאבולוציה הוא נוכחותם של מבנים באורגניזמים החולקים את אותה צורה בסיסית. לדוגמה, העצמות בנספחים של אדם, כלב, ציפור ולוויתן חולקות כולן את אותה בנייה כוללת (איור\(\PageIndex{2}\)). דמיון זה נובע ממוצאם בנספחים של אב קדמון משותף. עם הזמן, האבולוציה הובילה לשינויים בצורות ובגדלים של עצמות אלה במינים שונים, אך הן שמרו על אותה פריסה כוללת, עדות למוצא מאב קדמון משותף. מדענים מכנים חלקים נרדפים אלה מבנים הומולוגיים. מבנים מסוימים קיימים באורגניזמים שאין להם תפקיד נראה לעין כלל, ונראים כחלקים שיוריים מאב קדמון בעבר. לדוגמה, לחלק מהנחשים יש עצמות אגן למרות שאין להם רגליים מכיוון שהם צאצאים מזוחלים שאכן היו להם רגליים. מבנים אלה שאינם בשימוש ללא פונקציה נקראים מבנים שרידיים. דוגמאות נוספות למבנים שרידיים הם כנפיים על ציפורים חסרות מעוף (שעשויות להיות להן תפקידים אחרים), עלים על כמה קקטוסים, עקבות עצמות אגן בלווייתנים ועיניים חסרות ראייה של חיות מערות.

    האיור משווה זרוע אנושית, רגלי כלב וציפור וסנפיר לוויתן. לכל הנספחים יש אותן עצמות, אך גודלן וצורתן של עצמות אלה משתנות.
    איור\(\PageIndex{2}\): הבנייה הדומה של נספחים אלה מצביעה על כך שאורגניזמים אלה חולקים אב קדמון משותף.

    עדות נוספת לאבולוציה היא התכנסות הצורה באורגניזמים החולקים סביבות דומות. לדוגמה, למינים של בעלי חיים שאינם קשורים, כגון השועל הארקטי והפטרמיגן (ציפור), החיים באזור הארקטי יש כיסויים לבנים זמניים במהלך החורף כדי להתמזג עם השלג והקרח (איור \(\PageIndex{3}\)). The similarity occurs not because of common ancestry, indeed one covering is of fur and the other of feathers, but because of similar selection pressures—the benefits of not being seen by predators.

    תמונה (א) מתארת שועל ארקטי עם פרווה לבנה ישנה על שלג לבן. תמונה (ב) מראה פרמיגן עם נוצות לבנות הניצבות על שלג לבן.
    איור\(\PageIndex{3}\): מעיל החורף הלבן של (א) השועל הארקטי ו- (ב) נוצות הפטרמיגן הם הסתגלות לסביבתם. (קרדיט א: שינוי עבודות מאת קית 'מורהאוס)

    אמבריולוגיה, חקר התפתחות האנטומיה של אורגניזם לצורתו הבוגרת מספק גם עדות לקשר בין קבוצות אורגניזמים שונות כיום. מבנים שנעדרים בקבוצות מסוימות מופיעים לרוב בצורותיהם העובריות ונעלמים עד שמגיעים לצורה הבוגרת או הצעירה. לדוגמה, כל עוברי החוליות, כולל בני אדם, מציגים חריצי זימים בשלב כלשהו בהתפתחותם המוקדמת. אלה נעלמים אצל מבוגרים מקבוצות יבשתיות, אך נשמרים בצורות בוגרות של קבוצות מימיות כמו דגים וכמה דו-חיים. לעוברי קוף גדולים, כולל בני אדם, יש מבנה זנב במהלך התפתחותם שאבד בזמן הלידה. הסיבה שעוברים של מינים לא קשורים דומים לרוב היא ששינויים מוטציות המשפיעים על האורגניזם במהלך ההתפתחות העוברית יכולים לגרום להבדלים מוגברים אצל המבוגר, גם בזמן שהדמיון העוברי נשמר.

    ביוגאוגרפיה

    ההתפלגות הגיאוגרפית של אורגניזמים על פני כדור הארץ עוקבת אחר דפוסים המוסברים בצורה הטובה ביותר על ידי האבולוציה בשילוב עם תנועת לוחות טקטוניים לאורך זמן גיאולוגי. קבוצות רחבות שהתפתחו לפני התפרקות יבשת העל פנגיאה (לפני כ -200 מיליון שנה) מופצות ברחבי העולם. קבוצות שהתפתחו מאז הפרידה מופיעות באופן ייחודי באזורים בכוכב הלכת, למשל החי והצומח הייחודיים של יבשות צפוניות שנוצרו מיבשת העל לורסיה ושל היבשות הדרומיות שנוצרו מיבשת העל גונדוואנה. נוכחותם של Proteaceae באוסטרליה, דרום אפריקה ודרום אמריקה מוסברת בצורה הטובה ביותר על ידי נוכחות משפחת הצמחים שם לפני התפרקות יבשת העל הדרומית גונדוואנה (איור). \(\PageIndex{4}\)

    המפה מציגה את יבשת העל גונדוואנה מלפני 220 מיליון שנה, עם דרום אמריקה, אפריקה, הודו, ערב, אנטארקטיקה, אוסטרליה, ניו זילנד, גינאה החדשה וחלקים מדרום מזרח אסיה בסמיכות. מפה מודרנית מציגה את האזורים מגונדוואנה המודגשים כדי להראות את האזורים שבהם נמצאים צמחי פרוטאה כיום. תמונה משובצת מציגה פרח Proteacea, Banksia spinulosa, ספייק גבוה עם הרבה פרחים כתומים קטנים.
    איור\(\PageIndex{4}\): משפחת הצמחים Proteacea התפתחה לפני שהתפרקה יבשת העל גונדוואנה. כיום, בני משפחת צמחים זו נמצאים בכל חצי הכדור הדרומי (מוצג באדום). (קרדיט "פרח פרוטאה": שינוי עבודה על ידי "דורופוטו" /פליקר)

    הגיוון הגדול של חיות הכיס באוסטרליה והיעדרם של יונקים אחרים משקפים את הבידוד הארוך של יבשת האי. באוסטרליה יש שפע של מינים אנדמיים - מינים שאינם נמצאים בשום מקום אחר - האופייני לאיים שבידודם על ידי מרחבי מים מונע נדידת מינים לאזורים אחרים. עם הזמן, מינים אלה מתפצלים אבולוציונית למינים חדשים שנראים שונים מאוד מאבותיהם שעשויים להתקיים ביבשת. חיות הכיס של אוסטרליה, החוחיות בגלפגוס ומינים רבים באיי הוואי לא נמצאים בשום מקום אחר מלבד באי שלהם, אך מציגים קשרים רחוקים עם מיני אבות ביבשת.

    ביולוגיה מולקולרית

    כמו מבנים אנטומיים, המבנים של מולקולות החיים משקפים ירידה עם שינוי. עדות לאב קדמון משותף לכל החיים באה לידי ביטוי באוניברסליות של ה-DNA כחומר הגנטי ובאוניברסליות הקרובה של הקוד הגנטי והמנגנון של שכפול וביטוי ה-DNA. חלוקות בסיסיות בחיים בין שלושת התחומים באות לידי ביטוי בהבדלים מבניים גדולים במבנים שמרניים אחרת כגון מרכיבי הריבוזומים ומבני הממברנות. באופן כללי, הקשר בין קבוצות אורגניזמים בא לידי ביטוי בדמיון של רצפי ה-DNA שלהם - בדיוק הדפוס שניתן היה לצפות מירידה וגיוון מאב קדמון משותף.

    רצפי DNA שופכים אור גם על כמה ממנגנוני האבולוציה. לדוגמה, ברור שהאבולוציה של פונקציות חדשות לחלבונים מתרחשת בדרך כלל לאחר אירועי שכפול גנים. כפילויות אלו הן סוג של מוטציה שבה מתווסף גן שלם כעותק נוסף (או עותקים רבים) בגנום. כפילויות אלה מאפשרות שינוי חופשי של עותק אחד על ידי מוטציה, בחירה וסחיפה, בעוד שהעותק השני ממשיך לייצר חלבון פונקציונלי. זה מאפשר לשמור את הפונקציה המקורית של החלבון, בעוד כוחות אבולוציוניים משנים את העותק עד שהוא מתפקד בצורה חדשה.

    סיכום המדור

    העדויות לאבולוציה נמצאות בכל רמות הארגון ביצורים חיים ובמינים שנכחדו שאנו מכירים באמצעות מאובנים. מאובנים מספקים עדות לשינוי האבולוציוני באמצעות צורות שנכחדו כעת שהובילו למינים מודרניים. לדוגמה, יש תיעוד מאובנים עשיר המציג את המעברים האבולוציוניים מאבות אבות סוסים לסוסים מודרניים המתעדים צורות ביניים והתאמה הדרגתית למערכות אקולוגיות משתנות. האנטומיה של המינים וההתפתחות האמבריולוגית של אותה אנטומיה חושפים מבנים משותפים בשושלות שונות ששונו לאורך זמן על ידי האבולוציה. התפוצה הגיאוגרפית של מינים חיים משקפת את מקורות המינים במיקומים גיאוגרפיים מסוימים ואת ההיסטוריה של תנועות יבשות. מבני המולקולות, כמו מבנים אנטומיים, משקפים את מערכות היחסים של מינים חיים ותואמים דפוסי דמיון הצפויים מירידה עם שינוי.

    רשימת מילים

    מבנה שריד
    מבנה פיזי הקיים באורגניזם אך אין לו תפקיד נראה לעין ונראה שהוא ממבנה תפקודי באב קדמון רחוק

    תורמים וייחוסים