ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3 ΕΞΕΛΙΞΗ (σελ. 119-131 του σχολικού εγχειριδίου Βιολογίας Γενικής Παιδείας Γ’ Λυκείου) Θοδωρής Καλαϊτζής

“Τίποτα δεν έχει νόημα στη Βιολογία, παρά μόνο υπό το φως της Εξέλιξης». Theodosius Dobzhansky (1900-1975) Γενετιστής και εξελικτικός βιολόγος Θοδωρής Καλαϊτζής

Επιστημονικές ιδέες δύσκολα αντιληπτές από «κοινό νου» Παραδείγματα: Κίνηση σώματος χωρίς άσκηση δύναμης πάνω του (Νόμος της Αδράνειας – Φυσική) Εξέλιξη των ειδών – στο σύντομο χρονικό διάστημα ζωής του ανθρώπου δεν γίνονται αντιληπτές οι μεταβολές στα είδη (Θεωρία της Εξέλιξης – Βιολογία) Θοδωρής Καλαϊτζής

Charles Darwin (1809-1882) Πρώτη διατύπωση της ιδέας της Εξέλιξης με επιστημονικούς όρους Μηχανισμός που συμβαίνει η Εξέλιξη: ΦΥΣΙΚΗ ΕΠΙΛΟΓΗ Σήμερα αποδεκτή από το σύνολο της επιστημονικής κοινότητας Θοδωρής Καλαϊτζής

Η Βιολογία στηρίζεται σε δύο βασικές αρχές: Κυτταρική Θεωρία: Όλα τα έμβια όντα αποτελούνται από κύτταρα και από προϊόντα κυττάρων. (& Κάθε κύτταρο προέρχεται από διαίρεση προϋπάρχοντος κυττάρου.) Θεωρία της Εξέλιξης: Όλα τα έμβια όντα είναι προϊόν εξέλιξης που υπέστησαν προγενέστεροι οργανισμοί. Θοδωρής Καλαϊτζής

3.1.1 Ταξινόμηση των οργανισμών και εξέλιξη 3.1.1 Ταξινόμηση των οργανισμών και εξέλιξη Κατάταξη των οργανισμών σε ομάδες (εντελώς όμοια όντα: Μονοζυγωτικά δίδυμα και Μικροοργανισμοί του ίδιου κλώνου) Μελέτη των οργανισμών αδύνατη χωρίς τη συλλογή, κατάταξη και σύγκρισή τους. Ταξινόμηση των οργανισμών  Αντανάκλαση του τρόπου εξέλιξής τους Θοδωρής Καλαϊτζής

Πληθυσμός - Είδος ΠΛΗΘΥΣΜΟΣ Σύνολο ατόμων (του ίδιου είδους) που μπορούν να αναπαραχθούν επειδή βρίσκονται στην ίδια γεωγραφική περιοχή (?-Βλ. κεφ. 2) Πολλαπλή χρησιμότητα ορισμού – Όχι αυστηρά όρια Οπότε... ΕΙΔΟΣ Περιλαμβάνει το σύνολο των οργανισμών (άρα και το σύνολο των διαφορετικών πληθυσμών) που μπορούν να αναπαραχθούν μεταξύ τους και να αποκτήσουν γόνιμους απογόνους [μειξιολογικό κριτήριο] Είδος  ΘΕΜΕΛΙΩΔΗΣ ΜΟΝΑΔΑ ΤΑΞΙΝΟΜΗΣΗΣ Θοδωρής Καλαϊτζής

Και άλλος ορισμός του είδους; Βασικός περιορισμός στον ορισμό του είδους: Δεν αναπαράγονται όλοι οι οργανισμοί με την (σεξουαλική) επαφή με άτομο διαφορετικού φύλου π.χ. Αμοιβάδα  Μονογονία (απλή διχοτόμηση) Άρα: Όταν δύο οργανισμοί έχουν κοινά μορφολογικά και βιοχημικά χαρακτηριστικά, ανήκουν στο ίδιο ΕΙΔΟΣ. [τυπολογικό κριτήριο] Θοδωρής Καλαϊτζής

Carl Linnaeus (1707-1778) [ή Carolus Linnaeus ή Carl von Linne] Σουηδός φυσιοδίφης, βοτανολόγος, ζωολόγος, φυσικός κλπ. Ταξινόμηση του συνόλου των διαφορετικών οργανισμών του πλανήτη με βάση το τυπολογικό κριτήριο  Συγκρότηση ευρύτερων ταξινομικών βαθμίδων. Θοδωρής Καλαϊτζής

Παράδειγμα συστηματικής κατάταξης σύμφωνα με το σύστημα του Κ Παράδειγμα συστηματικής κατάταξης σύμφωνα με το σύστημα του Κ. Λινναίου (σελ.122) Θοδωρής Καλαϊτζής

Πίθηκος πρόγονος του ανθρώπου; Συμπέρασμα εξελικτικής έρευνας: Άνθρωπος, Γορίλλας και Γίββωνας έχουν έναν ανώτερο κοινό πρόγονο  Όλοι ανήκουν στην ίδια τάξη των Πρωτευόντων. Ο άνθρωπος και ο χιμπαντζής παρουσιάζουν διαφορές από 0-2,66% σε μη κωδικές, μη επαναλαμβανόμενες περιοχές του γονιδιώματός τους. Θοδωρής Καλαϊτζής

3.1.2 Η θεωρία του Λαμάρκ (Λαμαρκισμός) 3.1.2 Η θεωρία του Λαμάρκ (Λαμαρκισμός) Αρχαίοι Έλληνες Ηράκλειτος (6ος αι. π.Χ.): Αιώνια κίνηση – Μεταβολή όντων – Αέναη ανανέωση και εξέλιξή τους. Θαλής ο Μιλήσιος (6ος αι. π. Χ.): Προέλευση της ζωής από το ΝΕΡΟ. Αναξίμανδρος (6ος αι. π. Χ.): Παράκαμψη μύθων – Προσπάθεια εξήγησης της προέλευσης του σύμπαντος και της ζωής. Εμπεδοκλής (5ος αι. π. Χ.): Σύλληψη της ιδέας της Φυσικής Επιλογής. Αριστοτέλης (4ος αι. π. Χ. – μαζί με Πλάτωνα): Ιεραρχική κατάταξη των έμβιων όντων  Σταθερότητα των ειδών. Θοδωρής Καλαϊτζής

Jean-Baptiste Lamarck (1744-1829) Επινόηση του όρου Βιολογία. Τα είδη μεταβάλλονται. Η ζωή στον πλανήτη έχει προέλθει από απλούστερες μορφές που σταδιακά έγιναν περίπλοκες. «Η Φιλοσοφία της Ζωολογίας» (1809), η οποία αναφέρει πως... Θοδωρής Καλαϊτζής

«...Η άβια ύλη παράγει ατελείς μορφές ζωής, που εξελίσσονται σε συνθετότερες εξαιτίας μιας έμφυτης τάσης των όντων για συνεχή πρόοδο». Πρωτόγονοι οργανισμοί (σε μεγάλες χρονικές περιόδους) Πιο εξελιγμένοι – κατα μήκος μιας νοητής φυσικής κλίμακας (με τη βοήθεια μιας εσωτερικής δύναμης, που δρα για τη βελτίωσή τους) Αλλαγές στο περιβάλλον  Νέες συνήθειες στα ζώα  Χρησιμοποίηση ή μη κάποιων οργάνων, που μας οδηγεί στην... Θοδωρής Καλαϊτζής

«...Αρχή της χρήσης και της αχρησίας» Τα όργανα ενός ζώου, που συμβάλλουν στην προσαρμογή του,χρησιμοποιούνται περισσότερο, αναπτύσσονται και μεγαλώνουν, ενώ αυτά που δεν συμβάλλουν περιπίπτουν σε αχρησία, ατροφούν και εξαφανίζονται  ΝΕΑ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ κατά τη διάρκεια της ζωής του. Κληροδότηση επίκτητων χαρ/κων στους απογόνους (σύμφωνα με Λαμάρκ).  Συσσώρευση πολλών αλλαγών  Είδος διαφορετικό από αρχικό ΟΜΩΣ, πλήθος αποτυχημένων πειραμάτων σχετικών με κληρονόμηση επίκτητων χαρ/κών. Θοδωρής Καλαϊτζής

3. 1. 3 Η θεωρία της φυσικής επιλογής (1809: έτος γέννησης Κ 3.1.3 Η θεωρία της φυσικής επιλογής (1809: έτος γέννησης Κ. Δαρβίνου και δημοσίευσης εργασίας Λαμάρκ) Αρχικά στροφή του Δαρβίνου σε Ιατρική και Θεολογία Ταξίδι με φρεγάτα “Beagle” («Ιχνηλάτης») το 1831, διάρκειας 5 χρόνων Συλλογή πλήθους ζώων, φυτών και απολιθωμάτων Γεωλογικές – Κλιματολογικές – Ανθρωπολογικές παρατηρήσεις Συλλογές+Παρατηρήσεις  Τα είδη μεταβάλλονται. Θοδωρής Καλαϊτζής

Ταξίδι του Δαρβίνου με το “Beagle” Θοδωρής Καλαϊτζής

«Προέλευση των ειδών δια της φυσικής επιλογής» (1858) Αποσαφήνιση βασικών αρχών από το 1839. Πρόβλεψη φοβερών αντιδράσεων – συλλογή πρόσθετου αποδεικτικού υλικού – δημοσίευση βιβλίου 19 χρόνια αργότερα Αξιομνημόνευτο επίτευγμα του 19ου αι. Kινηματογραφική ταινία “Creation” (φωτό) Θοδωρής Καλαϊτζής

Παρατηρήσεις και συμπεράσματα που συνοψίζουν τη θεωρίας της Φυσικής Επιλογής (σελ.125-126) Θοδωρής Καλαϊτζής

ΦΥΣΙΚΗ ΕΠΙΛΟΓΗ (Φ.Ε.) Η διαδικασία με την οποία οι οργανισμοί, που είναι περισσότερο προσαρμοσμένοι στο περιβάλλον τους, επιβιώνουν και αναπαράγονται περισσότερο από τους λιγότερο προσαρμοσμένους. Σε πλήρη αντιδιαστολή με τεχνητή επιλογή του ανθρώπου. Διάφορες περιοχέςΔιαφορετικές συνθήκες και ευκαιρίες επιβίωσηςΔιαφορετικοί οργανισμοί επιλέγονται ως οι πιο προσαρμοσμένοι. Θοδωρής Καλαϊτζής

3.1.4 Μερικές χρήσιμες αποσαφηνίσεις στη θεωρία της φυσικής επιλογής (1) Δράση της Φυσικής Επιλογής στο επίπεδο του πληθυσμού  Πληθυσμός: η μικρότερη δυνατή μονάδα που μπορεί να εξελιχθεί. Μεμονωμένο άτομο: παρουσίαση ενός, το πολύ, νέου χαρ/κού είτε λόγω μεταβολής του γενετικού υλικού (ΜΕΤΑΛΛΑΞΗ) είτε λόγω επίδρασης του περιβάλλοντος (ΕΠΙΚΤΗΤΟ ΓΝΩΡΙΣΜΑ). Θοδωρής Καλαϊτζής

3.1.4 Μερικές χρήσιμες αποσαφηνίσεις στη θεωρία της φυσικής επιλογής (2) Εξέλιξη: απαιτεί συσσώρευση πολλών νέων κληρονομήσιμων χαρ/κών που έχουν εδραιωθεί στους πληθυσμούς διαδοχικών γενεών με τη δράση της Φ.Ε. Άρα, απαραίτητη για εξέλιξη είναι η μετάλλαξη στα γεννητικά κύτταρα (γαμέτες). Δράση Φ.Ε.: Τοπικά και χρονικά προσδιορισμένη Θοδωρής Καλαϊτζής

3.1.5 Η Φυσική Επιλογή εν δράσει (1) Πετaλούδα του είδους Biston betularia Δύο παραλλαγές: Μία ανοιχτόχρωμη με σκούρες κηλίδες στις πτέρυγες & Μία εξ’ ολοκλήρου μαύρη. Θοδωρής Καλαϊτζής

Θοδωρής Καλαϊτζής

3.1.5 Η Φυσική Επιλογή εν δράσει (2) Πριν τη Βιομηχανική Επανάσταση: Πολυπληθέτερες οι ανοιχτόχρωμες πεταλούδες Μετά τη Βιομηχανική Επανάσταση: Βαθμιαία επικράτηση μαύρων πεταλούδων  Στις αρχές του 20ου αι., η μοναδική, σχεδόν, παραλλαγή σε πολλές βιομηχανικές περιοχές (π.χ. Manchester) Φαινόμενο του «Βιομηχανικού Μελανισμού» (σε δεκάδες είδη εντόμων) Θοδωρής Καλαϊτζής

Εξήγηση - Δράση της Φ.Ε.(1) Θοδωρής Καλαϊτζής

Εξήγηση - Δράση της Φ.Ε.(2) Οι πεταλούδες ΔΕΝ ανταποκρίθηκαν στη μεταβολή του περιβάλλοντος αναπτύσσοντας ένα γνώρισμα που δεν υπήρχε πριν (Λαμαρκισμός). Αλλά: Προϋπάρχουσα μαύρη παραλλαγή της Biston betularia. Η Φ.Ε. ευνόησε από τα υπάρχοντα κληρονομήσιμα χαρακτηριστικά εκείνο που προσέδιδε μεγαλύτερες πιθανότητες επιβίωσης στο φορέα του. Θοδωρής Καλαϊτζής

3.1.6 Σύγκριση της θεωρίας του Λαμάρκ με τη θεωρία του Δαρβίνου Θοδωρής Καλαϊτζής

Προεκτάσεις (1) 2009: Έτος Δαρβίνου. Ερωτήσεις στον κ. Ελευθέριο Ζούρο (ομότιμο καθηγητή Βιολογίας Πανεπιστημίου Κρήτης) [ΤΑ ΝΕΑ/Παρασκευή 4 Σεπτεμβρίου 2009]: Ποιά τομή επέφερε η Θεωρία της Εξέλιξης; Απομάκρυνε την ανάγκη του μεταφυσικού για την ερμηνεία του φαινομένου της ζωής. Παρά το γεγονός ότι δεν αμφισβητείται πλέον η ορθότητα της Εξέλιξης, αρκετοί παραμένουν επιφυλακτικοί. Ο λόγος; Άλλο το φαινόμενο της εξέλιξης και άλλο η ερμηνεία του. Η άρνηση του φαινομένου είναι εθελοτυφλία. Η αμφισβήτηση της θεωρίας, αν γίνεται με επιστημονικά κριτήρια, είναι υγιής. Γιατί ο Δαρβίνος συνεχίζει να προκαλεί σφοδρές συγκρούσεις; Η Φυσική αφαίρεσε τον σκοπό πίσω από τον κεραυνό – κατέστησε τον Δία περιττό. Η σύγχρονη Βιολογία, ακολουθώντας τον Δαρβίνο, αφαίρεσε τον σκοπό από τα φαινόμενα της ζωής. Θοδωρής Καλαϊτζής

Προεκτάσεις (2) «...και μόνο το γεγονός ότι υπάρχει κοινός γενετικός κώδικας...είναι υπεραρκετό για να πείσει και τον πιο αμετανόητο σκεπτικιστή ότι οποιαδήποτε αμφισβήτηση για την εξέλιξη είναι καθαρή ανοησία. Η δαρβινική θεωρία δεν είναι θεωρία για την εξέλιξη ̇ είναι θεωρία για τον μηχανισμό της εξέλιξης...Η σπουδαιότητα μιας θεωρίας εξαρτάται από το επεξηγηματικό εύρος της. Και η δαρβινική θεωρία φαίνεται να έχει τεράστιο εύρος.» [ΤΟ ΒΗΜΑ/Κυριακή 30 Αυγούστου 2009] Αργύρης Ευστρατιάδης (Μοριακός Βιολόγος και επιστημονικός διευθυντής του Ιδρύματος Ιατροβιολογικών Ερευνών της Ακαδημίας Αθηνών) Θοδωρής Καλαϊτζής

Προεκτάσεις (3) «Προτιμώ να αναφέρομαι στην Εξελικτική και όχι στη θεωρία της εξελίξεως...αποτελεί πλέον το ενοποιητικό στοιχείο των επί μέρους βιολογικών κλάδων. Σήμερα το πλήθος των δεδομένων που έχει συναθροιστεί υπέρ της εξελίξεως είναι τόσο μεγάλο και τέτοιας βαρύτητας, ώστε να μπορεί να συγκριθεί η περίπτωση της Εξελικτικής με εκείνη της Ατομικής Φυσικής.» [ΤΟ ΒΗΜΑ/Κυριακή 30 Αυγούστου 2009] Κώστας Κριμπάς (Καθηγητής - μέλος της Ακαδημίας Αθηνών) Θοδωρής Καλαϊτζής

Ευχαριστώ για την προσοχή σας! Ο Κάρολος Δαρβίνος σας αποχαιρετά με σκεπτικισμό... Θοδωρής Καλαϊτζής