Nové směry v evoluční biologii. Jaroslav Flegr Katedra filosofie a dějin přírodních věd Přírodovědecká Fakulta UK Praha

Transkript

1 Nové směry v evoluční biologii Jaroslav Flegr Katedra filosofie a dějin přírodních věd Přírodovědecká Fakulta UK Praha 2014

2

3

4

5

6 Genetika věda o dědění znaků Mendelismus původně spíše antidarwinistický Řešení problému měkké dědičnosti (H.Ch. Fleeming Jenkin)

7 Darwinistické vysvětlení vzniku adaptivního znaku Průměrný počet potomků > 1 Populace nerostou Z předchozího plyne, že většina mláďat se nerozmnoží Jedinci se v populaci liší Pravděpodobnost přežití a rozmnožení záleží na vlastnostech daného jedince Potomci dědí vlastnosti svého rodiče Z předchozího plyne, že adaptivní znaky (výhodné z hlediska přežití) se budou hromadit v populaci

8 Co je špatně v Darwinistickém modelu vzniku adaptivního znaku? Průměrný počet potomků > 1 Populace nerostou Z předchozího plyne, že většina mláďat se nerozmnoží Jedinci se v populaci liší Pravděpodobnost přežití a rozmnožení záleží na vlastnostech daného jedince Potomci dědí vlastnosti svého rodiče Z předchozího plyne, že adaptivní znaky (výhodné z hlediska přežití) se budou hromadit v populaci

9 Vyznívající charakter dědivosti. genotyp fenotyp fitnis

10

11

12 Model modrovousů XX XY XX XY W : WM 8 : 5 or 4 : 5?????????????

13 Teorie sobeckého genu současný mainstream Darwin: Jak tento znak zvyšuje fitnis jedince? Dawkins: Jak tento znak zvyšuje počet kopií varianty genu odpovědné za vznik tohoto znaku?

14 Kontextově podmíněné projevy genů pleiotropie epistáze Gen 1 Znak 1 Gen 1 Znak 1 Gen 2 Znak 2 Gen 2 Znak 2 Gen 3 Znak 3 Gen 3 Znak 3 Gen 4 Znak 4 Gen 4 Znak 4

15 Kontextově podmíněné projevy genů pleiotropie epistáze Gen 1 Znak 1 Gen 1 Znak 1 Gen 2 Znak 2 Gen 2 Znak 2 Gen 3 Znak 3 Gen 3 Znak 3 Gen 4 Znak 4 Gen 4 Znak 4

16 Kontextově podmíněná zdatnost Tak mi laskavě vysvětli, k čemu jsou mi dobrý kolty proklatě nízko, když mám krátký ruce!

17 Evolučně stabilní strategie Jaká je výsledná proporce jestřábů (p)? o/2 o/2 0 o Zisk jestřábů: Z J = p(o c)/2 + (1 p) o Zisk holubic: Z H = 0 + (1 p)o/2 v rovnováze: Z J = Z H p(o c) /2 + (1 p) o = 0 + (1 p)o/2 p = o/c = odměna/cena (o-c)/2 (o-c)/2

18 Evolučně stabilní strategie o/2 o/2 0 o o/2 o/2 Jaká je výsledná proporce jestřábů (p)? Zisk jestřábů: Z J = p(o c)/2 + (1 p) o Zisk holubic: Z H = 0 + (1 p)o/2 v rovnováze: Z J = Z H p(o c)/2 + (1 p) o = 0 + (1 p)o/2 p = o/c = odměna/cena 0 o (o-c)/2 (o-c)/2 (o-c)/2 (o-c)/2

19 Ani Darwin ani Dawkins jeminánku, kudy dál? kreacionista

20 SPECIACE sympatrická dichopatrická peripatrická

21 Teorie zamrzlé plasticity kolonizace homogenizace genetickým driftem růst populace Zamrzání v důsledku hromadění genetické variability adaptatace v důsledku selekce

22 A co na to paleontologie čas (5 milionů let)

23 A co na to genetika konec selekce velikost čas

24 A co na to biogeografie,r.e. Cladogenesis and morphological diversification in passerine birds. Nature 430, , 2004.

25 A co na to molekulární fylogenetika Mark Pagel,* Chris Venditti, Andrew Meade: Large Punctuational Contribution of Speciation to Evolutionary Divergence at the Molecular Level Science 314, , 2006

26 Rozdíly oproti klasické teorii klasická teorie zamrzlá plasticita anageneze a kladogeneze ** nezávislé spřažené genetický polymorfismus urychluje evoluci zpomaluje evoluci druhy odpovídají na selekci ** plasticky elasticky druhy jsou přizpůsobeny svému prostředí svému původnímu prostředí početnost druhu * nezávisí na jeho stáří se stářím druhu klesá ostrovní druhy divergované ** stejně jako pevninské více než pevninské asexuální druhy * hůře přizpůsobeny prostředí lépe přizpůsobeny prostředí cizosprašné odrůdy * stejně stabilní jako samosprašné stabilnější než samosprašné druhová bohatost taxonu ** nekoreluje s divergovaností koreluje s divergovaností invazní druhy vykazují stejnou dědivost větší dědivost domestikované druhy vykazují stejnou dědivost vykazují větší dědivost domestikované druhy evolučně stejně staré evolučně mladší lokální a globální abundance ** korelují pro všechny druhy nekorelují pro staré druhy skupinová selekce vzácná častá tempo anageneze taxonu * v průměru konstantní vždy klesá druhy závislé na stejném zdroji se obvykle vytlačí často koexistují trendy (dlouhodobá odpověď na selekci) nemožné možné

27 Kambrická exploze Rozmrzající a nerozmrzající znaky Během stárnutí kterékoli evoluční větve čím dál více znaků přejde mezi trvale zamrzlé Na začátku velká variabilita, zásadní inovace, později disparita i proměnlivost (schopnosti reagovat na selekci) ubývají Kambrium ještě nezamrzla základní tělní architektura metazoí (homeotické geny?)

28 A vypadalo to tak nadějně kreacionista

29