5 Eksempler på naturlig udvælgelse af evolution på jorden
Nogle af eksemplerne på naturlig udvælgelse af evolutionen på jorden er som følger:
A. Genetisk grundlag for tilpasning i industriel melanisme (figur 7.41):
I begyndelsen af det nittende århundrede (1830'erne) var der ikke meget industriel vækst i England (f.eks. Birmingham), og der var hovedsagelig en hvid-winged mørt Bistort betularia, som var velegnet til at forsvare sig fra de rovfugle.
Det plejede at hvile om dagen på lyset, lavet dækket stamme af egetræ. Men med den industrielle vækst i 1920 dræbte de røgpartikler, der blev frigivet fra industriens skorstene, flammerne og formørrede træstammerne.
Så hvide vingede Biston betularia blev mere tydelige for de rovfugle. Derefter optrådte en dominerende genmutation i nogle medlemmer af møllens befolkning. Denne genmutation producerede en mørk winget melanisk møll, der havde bedre chancer for overlevelse end gråfarvet møl.
Den første melaniske form af pebermølle blev observeret i 1845. Disse mørke farvede møller ved differentiel reproduktion frembragte en mørkfarvet melanisk art, Biston carbonaria, der dannede 99% af møllens population i 1895.
Denne udskiftning af lysfarvet mølle af mørkefarvede melaniske arter på grund af industriel røg blev kaldt industriel melanisme. Således foretrak det naturlige udvalg de melaniske møller til at reproducere mere succesfuldt ved differentiel reproduktion for deres tilpasning i Englands industriområder.
Dette viser, at en evolutionær forandring altid har et genetisk grundlag, og denne genetiske variation, når den begunstiges af naturlig udvælgelse, gør det muligt for organismerne at tilpasse sig et bestemt miljø, hvilket øger deres chancer for overlevelse.
Det blev oprindeligt studeret af RA Fischer og EB Ford. Industriel melanisme blev eksperimentelt testet af en britisk økolog, Bernard Kettelwell i 1950'erne. Han opdrættede lige mange mørke og lyse peberede møller. Han udgav et sæt af disse møller i det forurenede område (skov i Birmingham) og andre i et uforurenet område (i Dorset).
Efter nogle år kunne han genvinde 19 procent af lysmøller og 40 procent af mørke møller fra det forurenede område, mens han kun kunne genvinde 12, 5 procent af lysmøller og 6 procent af mørke møller fra uforurenet område. Dette resultat viser mønstrene af B. betularias differentielle overlevelse i de forurenede og uforurenede områder.
Han konkluderede:
(i) Sooty områder giver stor beskyttelse til melaniske former på grund af øget hyppighed af et dominerende gen i industriområdet.
ii) I uforurenet område og landdistrikter, hvor industrialisering ikke forekom, har frekvensen af genet, der er ansvarlig for lyse mølle, mere selektiv fordel.
iii) I en blandet befolkning overlever de bedre tilpassede individer og øger antallet, men ingen variant er helt udslettet. For eksempel eliminerede industriforurening ikke genet for lyse mølle helt.
Det blev også rapporteret i mange andre europæiske lande. Industriel melanisme er blevet bemærket i omkring 70 arter af møller i England og omkring 100 arter i USA. Men siden 1956 efter gennemgangen af ren luftlovgivning erstattes kulet med olie og elektricitet.
Dette havde reduceret sotaflejringen på træstammerne. Følgelig er lysmønter igen steget i antal med reduktionen i forurening. Dette kaldes omvendt udvikling.
B. DDT-resistente myg:
Myg er kendt for at være vektorer af sygdomme som malaria og elefantiasis forårsaget af Plasmodium og Wuchereria. Tidligere havde mygpopulationen mere DDT-følsomme men mindre DDT-resistente myg. Da DDT ikke blev brugt, blev DDT-resistent domineret af DDT-følsomme myg.
Men da brugen af DDT som insekticid startede (introduceret i 1940'erne) havde DDT-resistente myg har en konkurrencemæssig fordel i forhold til deres modstykker. Deres DDT-resistente ejendom spredes over flere og flere medlemmer af befolkningen, så nu er mygepopulationen domineret af DDT-resistente.
Det er også et eksempel på retningsvalg. Således vil kemiske insekticider ifølge princippet om naturlig udvælgelse forblive nyttige kun i en begrænset periode.
C. Sickle-anæmi:
(i) Tegn:
Sikkelcelleanæmi karakteriseres af:
(a) Ca. 1-2% af de samlede RBC'er bliver sekelformede.
(b) Tidlig brud på RBC'er, der fører til alvorlig anæmi.
(c) Normal hæmoglobin Hb-A erstattes af defekt hæmoglobin Hb-S, hvori glutaminsyre af β-kæde er erstattet af valinaminosyre på grund af en enkeltbasesubstitution i et gen.
(d) O2-bærerkapaciteten af Hb-S er mindre end Hb-A's.
(e) Den berørte persons død ved pubertets alder.
(ii) Årsag. Det er forårsaget af en recessiv autosomal genmutation i homozygot tilstand (Hb S Hb S ). Heterozygoterne (Hb A Hb S ) har også nogle seglformede celler.
Personer med seglcelleanæmi findes hovedsageligt i de områder i tropisk Afrika, hvor malaria er meget almindeligt. Det blev rapporteret, at heterozygotiske sigteformede celler dræber malariaparasitten. Så heterozygoterne kan modstå malariainfektionen på en meget bedre måde end den homozygote for det normale hæmoglobin.
Tabet af skadelige recessive gener gennem homozygoternes død afbalanceres ved en vellykket reproduktion af heterozygoter. Således har det naturlige udvalg bevaret det sammen med det normale hæmoglobin i de malaria-ramte områder. Det er et eksempel på at afbalancere eller stabilisere udvælgelsen.
E. Antibiotikaresistens i mikroberne
(Figur 7.44). Joshua Lederberg og Esther Lederberg viste det genetiske grundlag for tilpasninger i bakterier ved at dyrke bakterieceller ved deres platingeksperiment.
Lederbergs 'eksperiment havde følgende trin:
1. De podede bakterier på en agarplade og opnåede en plade med flere bakteriekolonier. Denne plade blev kaldt "master plate".
2. De dannede flere replikaer fra denne hovedplade. Til dette tog de en steriliseret fløjlskive, monteret på en træblok, der blev forsigtigt presset på hovedpladen. Nogle af bakteriecellerne fra hver koloni stakkede til fløjlens klud.
3. Nu ved at trykke på dette fløjl på nye agarplader opnår de nøjagtige replikaer af masterpladen. Dette skyldes, at bakteriecellerne blev overført fra en plade til en anden af fløjlen.
4. Så forsøgte de at lave replikaer på agarpladerne indeholdende et antibiotisk penicillin. Et par kolonier var i stand til at vokse på agarpladen og siges at være penicillinresistente, medens andre kolonier ikke voksede på antibiotisk penicillinmedium og siges at være pencillinkänslige kolonier.
Således var der en præadaptation i nogle bakterieceller for at dyrke et medium indeholdende antibiotikumpenicillinet. Denne præadaptation havde udviklet sig i visse bakterier ved en tilfældig genmutation og ikke som reaktion på penicillin. Dette udtrykte kun, når sådanne bakterier blev udsat for penicillin. Det nye miljø fremkalder ikke mutationer; det udvælger kun de præadaptive mutationer, der skete tidligere.
Betydning:
Lederbergs replikplateringsforsøg gav støtte til neo-darwinisme og viste, at penicillinresistenstilpasningen i bakteriecellerne stammede på grund af udvælgelse af eksisterende mikroorganismer af naturen.
Penicillinresistente bakterieceller havde ingen fordel at multiplicere i et miljø, da der ikke var penicillin. Men de havde en konkurrencemæssig fordel for andre i penicillin-konturerende agarplader, så de formodede hurtigt og dannede kolonier i det penicillinholdige medium.
F. Drugresistens i bakterier. L. Cavalli og GA Meccacaro (1952) viste, at tyktarmsbakterier - Escherichia coli er resistente over for antibiotika - Kloramfenicol 250 gange, der tolereres af normale bakterier. Krydsning over eksperimenter bekræfter, at resistens i bakterier er erhvervet ved mutation og ervervet på Mendelianske principper.
Overdreven brug af herbicider, pesticider, antibiotika mv. Har resulteret i udvælgelse af resistente sorter i mindre tidsskala. Disse er eksempler på evolution ved antropogene handlinger og bevise, at evolution ikke er en rettet proces, men er en stokastisk proces baseret på tilfældighedshændelser i naturen og chancemutation i organismerne.
