Evolutionens mekanismer

Darwin och evolutionsteorin

Darwin samlade iakttagelser som stöd för evolutionsteorin under många års tid. Han studerade bl.a. hur systematiskt urval av tamduvor kunde förändra djurens utseende och drog slutsatser om hur organismer i naturen kan förändras.

De slutsatser som han kom fram till kan kortfattat formuleras enligt följande: Det föds fler individer än de som kan överleva eftersom naturens resurser är begränsade. Det finns individuella variationer beträffande egenskaper. Individer med gynnsamma egenskaper får tillgång till mer resurser och kan därmed få större avkomma. Egenskaper är i större eller mindre utsträckning ärftliga. Dessa principer är fortfarande grundläggande för evolutionsteorin.

Darwin ansåg att små successiva förändringar av organismer efter hand kan leda till större skillnader. Idag vet vi att det handlar om förändringar av DNA, mutationer. Vid mitten av 1800-talet var principerna för nedärvning av egenskaper inte allmänt kända och Darwin hade därför inte någon tillfredsställande förklaring till hur egenskaper ärvs. Nya rön inom molekylärbiologi, embryologi och paleontologi, tillsammans med plattektonikteorin och kunskap om hur naturen förändrats under årmiljonernas lopp, ger ett massivt stöd för evolutionsteorin. Men då, i mitten av 1800-talet, insåg Darwin att hans iakttagelser och de slutsatser han drog utifrån dessa var mycket kontroversiella.

The Complete Work of Charles Darwin Online innehåller alla Darwins skrifter på originalspråk.

Efter Darwin

Det går inte att säga att utvecklingen generellt går från enklare till mer komplicerade strukturer och organismer, eller från något sämre till något bättre. Evolutionen har lett till mer komplexa former likaväl som till förenklingar. Den har i sig inget mål och inget syfte, och är en process som ständigt pågår. Evolutionen är en vetenskaplig förklaringsmodell, en teori, som genomsyrar hela den biologiska vetenskapen. Den ifrågasätts inte av seriösa forskare idag.

Evolutionens mekanismer förutsätter att det finns en variation mellan individer som ger olika förutsättningar vid det naturliga urvalet. Genom att studera variationen av egenskaper inom en population kan elever få förståelse för evolutionens mekanismer, vilken betydelse miljöfaktorer har, och för livets historia. Alla organismgrupper som finns i dag har förändrats under en lång utvecklingshistoria. Se den del som handlar om Organismvärldens utveckling, släktskap och systematik.


 

För yngre elever

Päls med många funktioner

I den här uppgiften kan eleverna fundera på hur djur har anpassats till olika miljöer genom att diskutera i vilken miljö djuret lever i, vilken funktion pälsen har och hur pälsen (eller delar av pälsen) hjälper djuret att överleva.

Päls med många funktioner

Pingviners anpassning

Pingviner har en kompakt kroppsform och små extremiteter för att avge så lite värme som möjligt. De har ett yttre lager av fjädrar som täcker varandra och skapar ett vind – och vattentätt skydd på land och där under finns ett späcklager som isolerar. Övningar för yngre och äldre elever.

Pingviners anpassning

Fötter, fenor labbar och tassar

Ibland kan det vara roligt att studera och jämföra kroppsdelar hos olika djur. I den här övningen ska du jämföra olika djurs fötter. Var och hur lever djuret? Är det på land eller i vatten? Är det varmt eller kallt? Varför ser tassarna ut som de gör? Hur används fenorna? Ser fram- och bakben likadana ut? Armar, ben, händer och fötter kan berätta mycket om var ett djur lever och vad det har för livsstil.

Fötter, fenor, labbar och tassar
Lärarkommentarer

Evigt liv?

Studera och beskriv variationen hos vitsippor, blåsippor eller andra växter i naturen. Diskutera fördelar och nackdelar med könlig respektive könlös fortplantning, samt på vilket sätt variationen i egenskaper ger en utgångspunkt för evolutionen.

Evigt liv?

Artbildning

Arten är den viktigaste taxonomiska enheten och är grunden för klassificering av organismer, men det är inte självklart hur arter avgränsas. Under årmiljonernas lopp har organismerna förändrats så att nya arter uppkommit. Förändringarna sker i allmänhet gradvis och var gränsen mellan två arter ska dras är ofta diskutabelt.

Den generella förklaringen till hur artbildning går till är att en population av någon anledning splittras upp geografiskt. Delpopulationerna isoleras och evolutionen leder till olika specialiseringar beroende på skilda miljöförhållanden.

På webbsidan från Charles Darwin Foundation finns bl.a. beskrivningar av arter och miljöer på Galapagosöarna.

Peter och Rosemary Grant har arbetat på Galapagosöarna sedan 1973 med att kartlägga evolutionära förändringar av Galapagosfinkar är. På deras webbsida finns vetenskapliga artiklar som beskriver forskningsresultaten.

För äldre elever

Tankekarta kring evolution

Inspiration till hur man kan arbeta med olika delar inom evolutionen.

Tankekarta kring evolution

Isbjörnens evolution

Isbjörnen är en relativt ung art. I en vetenskaplig rapport diskuteras hur en population av brunbjörn, med början för mindre än 500 000 år sedan, anpassades till att leva i ett arktiskt klimat och utvecklades till isbjörnen. En kort tidsperiod i ett evolutionärt perspektiv.

Hur påverkas arterna i Arktis?
Isbjörnens evolution elevuppgifter
Isbjörnens evolution kommentarer

Kan slumpen designa?

Hur kan slumpen skapa något som fungerar bättre? Hur kan människor eller andra komplicerade varelser uppstå genom en slump? I övningen Slump och urval hos den koptiska Origamifågeln (Avis papyrus) simuleras evolutionen med hjälp av en pappersfågel med två vingpar.

Kan slumpen designa?
Laborationsprotokoll och underlag till vingar till laborationen ”Slump och urval hos den koptiska Origamifågeln (Avis Papyrus)”

Bladlöss och evolution

Bladlössens livscykel illustrerar Darwins evolutionsteori.

En nyckelpiga jag har i handen…

Molekylärbiologin ger stöd för evolutionsteorin

Evolution på molekylnivå, artikel i Bi-lagan

Massdöd och flaskhalsar

Under jordens historia har det förekommit perioder då omfattande förändringar av miljön ägt rum. Organismerna utsattes då för ett starkt tryck, många individer dog ut och endast de som hade egenskaper som var anpassade till den förändrade miljön överlevde och fortplantade sig. När en population på detta sätt minskar kraftigt i storlek och genomgår en så kallad flaskhals (bottlenecks) kommer gener att bevaras mer eller mindre slumpmässigt. Egenskaperna hos individerna i populationen innan miljöförändringen inträffade kan därför skilja sig från egenskaperna hos individerna efter minskningen. Detta är en av förklaringsmodellerna till att populationer förändras och nya arter utvecklas.

Man räknar med att fem perioder med omfattande massdöd har förekommit under jordens historia. Den kanske mest kända inträffade för 65 miljoner år sedan och innebar att de stora dinosaurierna dog ut. Många anser att en sjätte period med massutrotning av organismer beror på människan och inleddes med industrialiseringen.

Se webbsidan Understanding Evolution om bl.a. bottlenecks.

Modellförsök med petflaskor får illustrera mekanismen vid bottlenecks.

Människans päls

Läs om människans päls. Artikel från Bi-lagan

Läs mer i artiklarna nedan:

Växtförädling

I den separata del som handlar genmodifierade växter finns bland annat en del som handlar om växtförädling.

Genmodifierade växter och gamla lantsorter

Mendel uppdateras med transposoner

Den som först iakttog och beskrev ärftliga skillnader hos ärtor var Gregor Mendel (1822-1884). Med utgångspunkt i korsningsförsök med ärtor som Mendel odlade i klostret i Brno, nuvarande Tjeckien, där han levde som munk, kunde han visa de grundläggande principerna för nedärvning av egenskaper. En ärftlig egenskap hos ärtor är om de är skrynkliga eller släta. Denna laboration visar morfologiska och biokemiska skillnader hos släta och skrynkliga ärtor och är en kopplingen mellan Mendels klassiska genetik och modern genetik. Transposoners betydelse illustreras.

En del växter har blommor med oregelbundna prickar och fält, pelargonen är ett exempel. De vita fälten beror på att en transposon har
skadat gener som medverkar vid bildning av den röda antocyanfärgen.Genom att titta på pelargoner med olika mönster tydliggörs effekten av transposoner, s k hoppande gener.

Genuttryck i ärta
Odla en transposon

Gendrivare

Om gendrivare används i speciella syften påverkar vi evolutionen. Tänk om vi med genmodfiering kunde utrota agapaddan i Australien eller göra mygghonor sterila, vilket förhindrar dem från att sprida till exempel malaria, denguefeber och zikavirus? Genom att använda CRISPR-Cas9-tekniken för att konstruera så kallade gendrivare tror forskare att detta kan bli verklighet. Men vilka blir de miljömässiga och etiska konsekvenserna? Hur fungerar en gendrivare?  Denna övning tränar eleverna att förstå skillnaden mellan Mendelsk nedärvning och nedärvning med en gendrivare.

Gendrivare – övning
Mall för gendrivarövningen
Gendrivare – lärarkommentarer
Artikel från Bi-lagan om gendrivare och övningen

Externt material

Evolutionsvetenskapen, kreationismen och samhället

För dem som vill komplettera med att ta del av diskussionen om evolution och kreationism kan följande material vara en ingång:
Douglas J.Futuyamas. Evolution. Kap 22: Evolutionsvetenskapen, kreationismen och samhället. 2005

BigPicture on Evolution

Ett omfattande och användbart material med utmärkt bildmaterial, diskussionsfrågor och korta texter på engelska. Wellcome Trust står bakom materialet.Uppdaterat 2014 till webbversion.

BigPicture on Evolution 

Biolog(g)

En kollektivblogg där forskare från Institutionen för biologi och miljövetenskap, Göteborgs universitet, skriver texter som på olika sätt berör biologi. Lars Johan Erkell har omfattande inlägg som rör evolution och kreationism/intelligent design.

Biolog(g)