Kas olete mõelnud:
Kuidas me teame, millal elasid või millised nägid välja dinosaurused? Kas vaalad põlvnevad maismaa imetajatest? Kuidas me teame, et meie lähim sugulane on šimpans? Miks Austraaliat valitsevad pärisimetajate asemel kukkurloomad?
Sissejuhatus
Üks kõigi aegade märkimisväärsemaid paleontoloogilisi leide tehti 1860. aastal Saksamaal. Kivistis pärineb Ülem-Juura litograafilisest kildast ja on hinnanguliselt 150 miljonit aastat vana. Fossiil kujutas endast otsekui vahevormi roomajate ja lindude vahel. Luustiku järgi otsustades oli see umbes tuvisuurune olevus tüüpilise roomaja pea ning väikeste tihedate hammastega. Ta keha oli kaetud tõeliste sulgedega, kuid tiiva küljes olid pikad küünised ja taga pikk, paljudest lülidest koosnev saba. Sulestiku olemasolu viitas, et tegemist oli püsisoojase loomaga, kelle nimeks sai ürglind, ladina keeles – Archaeopteryx. Tänaseks on päevavalgele tulnud kokku 11 ürglinnu fossiili. Tänaseks on selgunud, et Archaeopteryx ei ole siiski nüüdisaja lindude otsene eellane, vaid ta kujutas endast ühte lindude arengutee umbset kõrvalharu. Kuidas me oskame hinnata kivistise vanust ja paiknemist evolutsioonipuus?
Õpieesmärgid
Selle peatüki lõpuks:
- teate, mis tõestab evolutsiooni toimumist;
- oskate tuua näiteid loodusteaduslike uuringute kohta, mis tõestavad bioevolutsiooni.
Kivistised ehk fossiilid
Paleontoloogia on teadusharu, mis tegeleb möödunud geoloogilistel aegadel elanud organismide jäänuste uurimisega. Paleontoloogid uurivad erinevates kivimikihtides säilunud taime- ja looma jäänuseid - kivistisi ehk fossiile. Fossiilideks nimetatakse geoloogilises minevikus elanud organismide kivistunud karpe, kodasid, skelette, seemneid ning elutegevuse jälgi nagu roomamis- ja jalajälgi jne (joonis 4.1.2.1.). Kivistised on kui üksikpildid minevikus elanud liikidest, mille alusel on võimalik kokku panna tervikpilt. Fossiilid näitavad meile, et möödunud aegadel elanud organismid on tänapäeva organismidega evolutsioonilises suguluses. Näiteks on leitud hobusefossiilide põhjal koostatud joonised, millisena nägid hobuse eellased välja 55 miljonit tagasi ja millised olid vahepealsed liigid tänapäeva hobuse tekkeloos.
Joonis 4.1.2.1. Kambriumi ajastu trilobiidi kivistis
Üldjuhul kehtib reegel, et mida sügavamates kivimikihtides fossiilne leid paikneb seda lihtsama ehitusega ja vanem see on. Kivististe suhteline vanus määratakse ladestu ja lademe alusel. Seega näiteks Põhja-Eesti klindi Ordoviitsiumi ladestust ja Lasnamäe lademest leitud fossiilide vanus jääb ajavahemikku 462-463 miljonit aastat. Fossiili ligikaudset vanust hinnatakse ka "juhtfossiilide" alusel, samades kivimikihtides leiduvate teadaoleva vanusega fossilide abil. Näiteks trilobiidid (joonis 4.1.2.1.) olid iseloomulikud kambriumi ajastule. Kivististe absoluutset vanust määratakse radioaktiivsete isotoopide (nt U235) poolestusajaga.
Mõningaid väga pikka aega muutumatutena püsinud organisme ehk relikte on hakatud nimetama “elavateks fossiilideks” - näiteks hõlmikpuu ja latimeeria (joonis 4.1.2.2.).
Joonis 4.1.2.2. Latimeeria
Homoloogilised elundid
Homoloogilisteks elunditeks nimetatakse elundeid, mille põhiehitus on sarnane, kuid funktsioon on erinev. Mida sarnasem anatoomia, seda lähemalt on nad omavahel suguluses ja seda hiljutisem on nende kahe liigi esivanem. Näiteks selgroogsete loomade jäsemed koosnevad homoloogilistest luudest. Homoloogsus viitab ühise eellase viievarbalisele jäsemele. Erinevused on tekkinud vastavalt funktsiooni muutumisele. Näiteks inimese käsi haaramiseks, koera jalg kõndimseks, linnu tiib lendamiseks ja vaala loib ujumiseks (joonis 4.1.2.3.).
Joonis 4.1.2.3. Jäsemete homoloogsus. A - inimene, B - koer, C - lind , D - vaal
Analoogilised elundid
Analoogilisteks nimetatakse elundeid, mille funktsioon on sama aga päritolu ja ehitus on erinev. Näiteks tiivad linnul, nahkhiirel ja liblikal on väliselt sarnased, kuid nende põhiehitus on erinev. Elundite analoogsus näitab meile, et on toimunud looduslik valik ja eri päritolu organismide elundid on sarnastunud lähtuvalt nende sarnasest funktsioonist.
Vestigaalsed elundid
Vestigaalsed elundid ehk jäänukelundid ehk mandunud elundid on elundid, mis enam oma algset funktsiooni ei täida, kuid võivad olla endiselt vajalikud teistele loomadele. Inimesel on jäänukelunditeks silma- ja tarkusehambad, õndraluu, pimesool, karvkate, kõrvaliigutajalihased jt. Vestiigiumid näitavad meile inimese sugulust teiste liikidega, inimesele lähedastel liikidel need elundid veel talitlevad aga inimesel enam mitte.
Embrüonaalne areng
Biogeneetilise reegeli kohaselt korduvad isendi lootelise arengu käigus liigi ajaloolise ehk fülogeneetilise arengu etapid (joonis 4.1.2.4.). Kõikidel selgroogsete loodetel esinevad lõpusepilud ja saba. Loodete sarnasus tõestab seda, et neil on ühised eellased.
Joonis 4.1.2.4. Selgroogsete loomade lootelise arengu võrdlus
Biokeemiline võrdlus
Elusorganismidel esinevad ühesugused biomolekulid nagu DNA, ATP, aminohapped, ensüümid jt. Geneetiline kood on universaalne ehk kõikides elusorganismides toimub valgusüntees ühtemoodi.
Üldjuhul kehtib reegel, et mida sarnasemad on organismid ehituselt ja eluviisilt, seda sarnasemad on nad ka molekulaartasandil DNA ja kehavalkude ehituses. Inimesel ja šimpansil on enamik valkudest ühesuguse aminohappelise koostisega. Šimpans on geneetiliselt inimesele kõige sarnasem organism (98.4%), aga ühiseid geene on inimesel ka kõikide teiste elusorganismidega.
Pseudogeenid on mittekodeeriva DNA osa, mille alusel on varem sünteesitud valke.
Nukleotiidijärjestuse muutus samades valkudes toimub pika aja jooksul erinevates fülogeneetilistes liinides püsiva kiirusega, selle alusel on võimalik arvutada eri liikide ühiste esivanemate eksisteerimise aega. Molekulaarkella meetodil arvutades lahknesid inimene ja hiir umbes 70 miljonit aastat tagasi, aga inimene ja šimpans umbes 6 miljonit aastat tagasi.
Biogeograafiline võrdlus
Mandritel ja saartel, mis on pikemat aega teistest isoleeritud, leidub palju endeemseid liike või puudub mõni loomarühm täielikult. Liikide areng on seotud nende omavahelise sugulusega ja Maa geograafilise arenguga. Näiteks mandrite triivist tulenevalt esinevad endeemsed leemurid Madagaskaril või puuduvad pärisimetajate Austraaliast, kus valitsevad kukkurloomad.
Tõu- ja sordiaretus
Inimene on suutnud luua eri tunnustega sama liigi taimi ja loomi ristates uusi soovitud omadustega taimesorte ja loomatõuge. Kui inimene on võimeline olemasolevaid liike muutma, siis võivad nad ka looduses sarnaselt muutuda.
Kokkuvõte
Evolutsiooni toimumist tõestavad fossiilsed leiud möödunud aegadel elanud organismidest ja nende elutegevuse jälgedest. Liikide põlvnemist ja paiknemist evolutsioonipuus on võimalik uurida ka molekulaarbioloogiliste meetoditega, võrreldes DNA ja aminohapete järjestust. Võrdlev anatoomia uurib liikide ehituslikke sarnasusi, näiteks homoloogilised ja analoogilised elundid. Mandunud elundid on samuti üheks märgiks evolutsiooni toimumisest - need elundid on kaotanud oma esialgse funktsiooni, aga ei ole veel täielikult kadunud, näiteks õndraluu inimesel. Eri liikide lootelise arengu võrdlemine näitab nende sarnasusi varases embrüogeneesis. Biogeograafilise võrdluse abil on võimalik näidata evolutsioonilisi muutusi pikemat aega isoleeritud piirkondades.
Mõisted
fossiilid
elav fossiil
homoloogilised elundud
analoogilised elundid
mandunud elundid
Lisamaterjalid
Novaator - Elava fossiili latimeeria geenid said järjeldatud novaator.err.ee/245789/elava-fossiili-latimeeria-geenid-said-jarjeldatud
Novaator. Erkki Truve - Nii hallitus, puravik kui bakter on inimese sugulased novaator.err.ee/616495/erkki-truve-nii-hallitus-puravik-kui-bakter-on-inimese-sugulased
Keskkonnaministeeriumi koduleht Põhja-Eesti klindi lademed www.looduskalender.ee/klint/est/6.html
Kivististe absoluutse vanuse määramine gi.ee/geomoodulid/files/modules/GEOL-VANUS.html
Fossiilsete leidude põhjal tehtud lühike animatsioon vaalade evolutsioonist www.youtube.com/watch?v=SAF5VjaYMdE
1. ülesanne*
Leidke kirjeldusele vastav mõiste.
a) Elundid, mis ei täida enam oma algset funktsiooni -
b) Elundid, mille funktsioon on sama, aga päritolu/ehitus on erinev -
c) Elundid, millie põhiehitus on sama, aga funktsioon/välimus on erinev -
2. ülesanne*
Valige, kas väide on tõene või väär.
Fossiiliks nimetatakse organismi, kes elab väga vanaks.
3. ülesanne*
Millised alljärgnevatest elunditest on inimesel mandunud ehk vestigaalseteks elunditeks? Klikake sobivatel sõnadel.
jämesool, pimesool, nimmeluu, ristluu, õndraluu, lõikehambad, silmahambad, tarkusehambad
4. ülesanne**
Valige, kas väide on tõene või väär.
Euroopa põhjaosas elava imetaja lendorava Pteromys volans jäsemetevahelise nahakurru esinemine ning Austraalias elava kukkurlooma kääbus-liugurkuskuse Petaurus breviceps jäsemetevahelise nahakurru esinemine liuglemise eesmärgil on näide elundite homoloogsusest.
5. ülesanne**
Milline järgnevatest on kõige tõenäolisem põhjus, miks Uus-Meremaal ei ela peale nahkhiirte teisi kohalikke imetajaid?
- Kohalikud loomaliigid on saadud tõuaretuse tulemusel..
- Uus-Meremaa elustik on umbes 80 miljonit aastat olnud teistest eralduses..
- Kohalikud imetajaliigid surid enne inimeste saarele saabumist välja..
- Elukeskkond ei ole imetajatele sobiv..
6. ülesanne**
Tõenäoliselt põlvnevad vaalad neljajalgsest maismaa-imetajast. Millised alljärgnevatest evolutsioonitõenditest seda kinnitavad?
- Vaala loibade siseehitus viitab viievarbalisele esivanemale..
- Üle 400 fossiilse leiu Vaalade orust Egiptuses..
- Biokeemiline võrdlus tänapäeva imetajatega näitab, et vaalal ja jõehobul olid ühised esivanemad..
- Biogeograafiline võrdlus..
7. ülesanne***
Primaadid, sh inimene, on aja jooksul kaotanud võime ise sünteesida vitamiin C-d ning peavad seda saama toiduga. Kuidas see fakt tõestab evolutsiooni toimumist?
- See näitab, et kõikidel primaatidel on aja jooksul tekkinud sarnane mutatsioon..
- See näitab, et vitamiin C ei ole primaatidele enam vajalik..
- See näitab, et kõik primaadid on saadud sordiaretuse tulemusel..
- See näitab, et mutatsioon on toimunud primaatide eellasel ning kõik primaadid on arenenud ühisest esivanemast..
8. ülesanne***
Leidsite Ontika panga Kunda lademe paljandist peajalgse kivistise. Milline võiks olla selle kivistise suhteline vanus? Kasutage info otsimisel Põhja-Eesti klindi läbilõiget. Link: https://www.looduskalender.ee/klint/est/6.html
- 542-520 miljonit aastat tagasi (Vara-Kambrium).
- 488-472 miljonit aastat tagasi (Vara-Ordoviitsium).
- 460-440 miljonit aastat tagasi (Ülem-Ordoviitsium).
- 472-460 miljonit aastat tagasi (Kesk-Ordoviitsium).
9. ülesanne***
Lugege läbi tekst reliktse liigi latimeeria kohta.
Latimeeria (Latimeria chalumnae) on teadaolevalt ainus tänapäeval eksisteeriv vihtuimne kala. Latimeeriat nimetatakse ka "elavaks fossiiliks", kuna latimeeria elas juba enne dinosauruste aega, umbes 400 miljonit aastat tagasi. Esimene latimeeria püüti kinni 1938. aastal Lõuna-Aafrika rannikult. Tänapäeval ujuvad kuni 2 meetrised latimeeriad Sulawesi ümbruses ja Komooride lähedal. Kalad elutsevad koobastes, mis paiknevad merealustes riffides, umbes 200 m sügavusel. Peamiselt õise eluviisiga kalad võivad toiduotsingutel sukelduda kuni 700 meetri sügavusele. Latimeeriat on peetud kõikide neljajalgsete maismaaloomade eellaseks. 2013. aastal määrati kindlaks latimeeria genoom ning selgus, et latimeerial on maismaaloomadega vähem ühiseid geene kui kopskaladel ning et latimeeria geenide muutumistempo on olnud väga aeglane.
Millised alljärgnevad tegurid on soosinud latimeeria püsimajäämist?
- Latimeeria elab sügavates veealustes koobastes..
- Keskkonnatingimused ei mõjuta latimeetiat..
- Röövtoidulisi liike on tema elupaigas vähe..
- Latimeeria on öise eluviisiga..