Bioevolutsiooni etapid ja maapealse elu areng

Kas olete mõelnud:

Kes olid esimesed elusorganismid Maal? Kuhu kadusid dinosaurused? Miks nimetatakse karboniajastut ka kivisöeajastuks? Millal tekkisid esimesed imetajad? Kellelt inimene on saanud nägemise, viis sõrme, mälu, nahatundlikkuse jms?

 

Sissejuhatus

Mitmekesine elu ümbritseb meid kõikjal Maal. Elu leidub õhus, maal ja vees, ookeanisüvikutes, kuumaveeallikates, aga ka inimese nahal ja soolestikus. Tõenöoliselt juba ligi 3,7 miljardit aastat on organismid siin elanud, kohastunud äärmuslike elutingimustega ja mitmekesistunud või väljasurnud. Millised tegurid on viinud selleni, et planeedil Maa elab ja õpib inimloom, mitte mõni dinosauruse liik?

 

Õpieesmärgid

Selle peatüki lõpuks:

• teate, millised on bioevolutsiooni etapid;

• oskate nimetada bioevolutsiooni varaseid etappe ja kirjeldada nüüdisaegsete eluvormide kujunemist.

 

Esmane elu Maal

Ainuraksed prokarüoodid (umbes 3,5 miljardit aastat tagasi)

Eukarüoodid (umbes 2 miljardit aastat tagasi)

Hulkraksed organismid (umbes 600 miljonit aastat tagasi)

Ainuraksed prokarüoodid (umbes 3,5 miljardit aastat tagasi)

Vanimad elusorganismid olid tõenäoliselt prokarüoodid ehk ilma tuumamembraanita organismid - bakterid, kes esmalt olid heterotroofid ja said energiat väliskeskkonnas leiduvatest orgaanilistest ühenditest.

Hiljem kujunesid autotroofid, kes hakkasid ise tootma anorgaanilistest ainetest orgaanilisi aineid.

Kemosünteesijad bakterid said energiat anorgaanilistest ühenditest orgaanilisi ühendeid valmistades.

Fotosünteesijad bakterid kujunesid umbes 3 miljardit aastat tagasi ning suutsid valgusenergiat kasutades toota orgaanilisi aineid ning hapnikku.

Stromatoliidid on kuhjakujulised karbonaatsetest mineraalidest, savist ja liivast koosnevad struktuurid. Vanimad kivistised on leitud Grüünimaalt, kus nende vanuseks võib olla kuni 3,7 miljardit aastat. Tänapäevased stromatoliidid moodustuvad fotosünteesivate koloonialiste tsüanobakterite tegevuse tagajärjel troopilistes piirkondades, näiteks Shark Bay Lääne-Austraalias (joonis 4.1.4.1.).

Joonis 4.1.4.1. Stromatoliidid Lääne-Austraalia rannikul

Taimeriigi evolutsioon

Vetikad (umbes 600 miljonit aastat tagasi)

Esimesed soontaimed maismaal (umbes 430 miljonit aastat tagasi)

Hiiglaslikud eostaimed (umbes 400 miljonit aastat tagasi)

Paljasseemnetaimed (umbes 350 miljonit aastat tagasi)

Katteseemnetaimed (umbes 130 miljonit aastat tagasi)

Vetikad (umbes 600 miljonit aastat tagasi)

Hulkraksed vetikad moodustasid suuri kolooniaid ja varustasid Maa atmosfääri hapnikuga. Sellised vetikad on näiteks rohevetikad (joonis 4.1.4.4.).

Ordoviitsiumi ajastu lõpus (umbes 440 miljonit aastat tagasi) toimus mereelustiku massiline väljasuremine, sellest ajast on pärit Eesti fosforiidi- ja põlevkivilademed.

Joonis 4.1.4.4. Rohevetikad

Loomariigi evolutsioon

Selgrootute loomade areng (umbes 540 miljonit aastat tagasi)

Esimesed selgroogsed, lõuatud kalad (umbes 480 miljonit aastat tagasi)

Kõhrkalad (umbes 400 miljonit aastat tagasi)

Maismaa selgrootud (umbes 400 miljonit aastat tagasi)

Luukalad (umbes 400 miljonit aastat tagasi)

Kahepaiksed (umbes 360 miljonit aastat tagasi)

Roomajad (umbes 300 miljonit aastat tagasi)

Imetajad (umbes 200 miljonit aastat tagasi)

Linnud (umbes 150 miljonit aastat tagasi)

Selgrootute loomade areng (umbes 540 miljonit aastat tagasi)

Kambriumi plahvatus - hulkraksete loomade plahvatuslik areng vees (joonis 4.1.4.9.). Kujunesid välja loomade peamised ehitustüübid - näiteks peajalgsed, karbid, teod, limused jt. Tüüpilised selgrootud loomad olid trilobiidid, kellel arenesid välja silmad.

Joonis 4.1.4.9. Kambriumi elustik

Kokkuvõte

Eluslooduse evolutsioon on toimunud etappidena, keerukamad organismid arenevad järkjärgult lihtsamatest. Esmastest eeltuumsetest organismidest kujunesid tõenäoliselt tänu endosümbioosile eukarüoodid. Endosümbioos ja hulkraksus panid aluse protistide, seente, taimede ja loomade evolutsioonile. Organismide grupid muutuvad ajas nii, et järeltulijad erinevad esivanematest morfoloogiliselt ja füsioloogiliselt.  

 

Mõisted

prokarüoot

eukarüoot

autotroof

heterotroof

kemosüntees

fotosüntees

stromatoliidid

 

Lisamaterjalid

Novaator. Reportaaž ja videoreis - sukeldumine 600 miljoni aasta tagusesse ürgmerre (Eesti loodusmuuseumi virtuaalreaalsuses) novaator.err.ee/608545/reportaaz-ja-videoreis-sukeldumine-600-miljoni-aasta-tagusesse-urgmerre

Tartu Ülikooli geoloogiamuuseumi koduleht - Elu areng Maal www.ut.ee/BGGM/eluareng/index.html

Novaator - Teadlased kirjeldasid kõigi lillede võimalikku esiema novaator.err.ee/610709/teadlased-kirjeldasid-koigi-lillede-voimalikku-esiema

Novaator - Sauruste ajastu algus novaator.err.ee/603100/sauruste-maailmale-panid-aluse-vulkaanid

Eesti Loodus "Elu jäljed ürgses kivis" www.eestiloodus.ee/index.php?artikkel=222

Kambriumi plahvatus

Lühivideo: Elu areng Maal

Video: Elu areng Maal

1. ülesanne*

Otsustage, kas väide on tõene või väär.

Esmased prokarüootsed ehk eeltuumsed organismid olid tõenäoliselt heterotroofid.

Õige

Vale

2. ülesanne*

Reastage taimerühmad vastavalt geokronoloogilisele ajaskaalale, alustage vanimast.

1. 

2. 

3. 

4. 

5. 

ürgraikad

paljasseemnetaimed

katteseemnetaimed

hiiglaslikud eostaimed

vetikad

3. ülesanne*

Reastage loomarühmad vastavalt geokronoloogilisele ajaskaalale, alustage vanimast.

1. 

2. 

3. 

4. 

5. 

6. 

7. 

8. 

selgrootud loomad

roomajad

kõhrkalad

lõuatud kalad

imetajad

linnud

kahepaiksed

luukalad

4. ülesanne**

Maa ajalugu jaotatakse pikkadeks perioodideks - aegkondadeks. Lohistage igale aegkonnale sobiv iseloomustus.

Arhaikum ehk ürgaegkond - 

. Proterosoikum ehk aguaegkond - 

. Paleosoikum ehk vanaaegkond - 

. Mesosoikum ehk keskkaegkond - 

. Kainosoikum ehk uusaegkond - 

.

aegkonna alguses organismide plahvatuslik teke ning lõpus massiline väljasuremine

hiiglaslike roomajate aegkond

meredes tekkisid esmased eukarüoodid ja hulkaraksed organismid

imetajate kiire areng

esmase elu teke

5. ülesanne** 

Loomariigi evolutsioon. Lohistage pildid vastavalt loomarühmade kujunemisele.

Lohistatav 1 koguarvust 6.

Lohistatav 2 koguarvust 6.

Lohistatav 3 koguarvust 6.

Lohistatav 4 koguarvust 6.

Lohistatav 5 koguarvust 6.

Lohistatav 6 koguarvust 6.

Lohistav asukoht 1 koguarvust 6.

Lohistav asukoht 2 koguarvust 6.

Lohistav asukoht 3 koguarvust 6.

Lohistav asukoht 4 koguarvust 6.

Lohistav asukoht 5 koguarvust 6.

Lohistav asukoht 6 koguarvust 6.

6. ülesanne** 

Joonisel on kujutatud Permi ajastu loomi ja taimi. Kumb loomadest on röövtoiduline roomaja dimetrodon? Klikake vastaval loomal.

7. ülesanne***

Keerulisema ehitusega eukarüootsed ehk päristuumsed rakud, mis moodustusid tõenäoliselt autotroofse prokarüoodi endosümbioosil, esinevad tänapäeval...

• taimede ehituses.
• selgroogsete loomade ehituses.
• seente ehituses.
• selgrootute loomade ehituses.

8. ülesanne***

Organismide grupid muutuvad ajas nii, et järeltulijad erinevad esivanematest morfoloogiliselt ja füsioloogiliselt. Leidke loetelust, millised eelised olid järgnevatel organismirühmadel eelnevate ees.

Kemosünteesijad ja fotosünteesijad bakterid - 

Prokarüoodid ja eukarüoodid - 

Eukarüoodid ja hulkraksed loomad - 

Selgrootud ja selgroogsed loomad - 

Kalad ja kahepaiksed - 

Kahepaiksed ja roomajad - 

Roomajad ja imetajad - 

 

parem manööverdamisvõime

hapniku kasutamine

kehasisene viljastumine

püsisoojasus

pärilik informatsioon tuumamembraaniga ümbritsetud

kopsuhingamine

kindlate ülesannetega rakud

9. ülesanne*** 

Millises ajastus millised sündmused toimusid? Kasutage geoloogilist ajaskaalat ning lohistage näited sobiva ajastu juurde.

Lohistatav 1 koguarvust 17.

prokarüoodid

Lohistatav 2 koguarvust 17.

eukarüoodid

Lohistatav 3 koguarvust 17.

käsnad

Lohistatav 4 koguarvust 17.

trilobiidid

Lohistatav 5 koguarvust 17.

lõuatud

Lohistatav 6 koguarvust 17.

kõhrkalad

Lohistatav 7 koguarvust 17.

vetikad

Lohistatav 8 koguarvust 17.

ürgraikad

Lohistatav 9 koguarvust 17.

luukalad

Lohistatav 10 koguarvust 17.

kahepaiksed

Lohistatav 11 koguarvust 17.

kollad ja osjad

Lohistatav 12 koguarvust 17.

sõnajalad

Lohistatav 13 koguarvust 17.

roomajad

Lohistatav 14 koguarvust 17.

paljasseemnetaimed

Lohistatav 15 koguarvust 17.

katteseemnetaimed

Lohistatav 16 koguarvust 17.

imetajad

Lohistatav 17 koguarvust 17.

linnud

Lohistav asukoht 1 koguarvust 10.

Eelkambrium

Lohistav asukoht 2 koguarvust 10.

Kambrium

Lohistav asukoht 3 koguarvust 10.

Ordoviitsium

Lohistav asukoht 4 koguarvust 10.

Silur

Lohistav asukoht 5 koguarvust 10.

Devon

Lohistav asukoht 6 koguarvust 10.

Karbon

Lohistav asukoht 7 koguarvust 10.

Perm

Lohistav asukoht 8 koguarvust 10.

Triias

Lohistav asukoht 9 koguarvust 10.

Juura

Lohistav asukoht 10 koguarvust 10.

Kriit

10. ülesanne***

Rühmatöö

Otsige erinevaid teooriad selle kohta, mis võis põhjustada viimase suurima massilise liikide väljasuremise Permi ajastu lõpus. Milline võiks olla Maa juhul, kui viimast massilist väljasuremist poleks toimunud?

• Allalaadimine
• Kasutusõigused
• Vistutamine

Maapealse elu päritolu

Kas olete mõelnud:

Milliseid erinevaid teooriaid on elu tekke kohta Maal? Millised tingimused valitsesid Maal 4 miljardit aastat tagasi? Miks tänapäeval ei saaks iseeneslikult anorgaanilistest ainetest tekkida orgaanilisi aineid?

 

Sissejuhatus

Elu päritolu kohta on mitmeid erinevaid teooriad. Kreatsionism väidab, et on toimunud elu algne loomine. Panspermia kohaselt on elu alged Maale saabunud teiste taevakehadega. Alates Darwini evolutsiooniteooria avaldamist on teadlaste seas üldtunnustatud seisukohaks abiogenees ehk elu teke elutust ainest. Kaasaegses infotehnoloogiaühiskonnas on levima hakanud ka teooriad, mille kohaselt elame me kõik ühes suures arvutisimulatsioonis. Kõik teooriad elu tekke kohta Maal on hüpoteetilised.

 

Õpieesmärgid

Selle peatüki lõpuks:

• teate, milliseid erinevaid seisukohti on elu tekke kohta Maal;

• oskate analüüsida ja hinnata erinevaid seisukohti elu päritolu kohta Maal.

 

Maa teke

Tõenäoliselt tekkis meie universum 15 miljardit aastat tagasi, üliväikese ja tiheda mateeriakogumiku plahvatuslikul laialipaiskumisel. Elementaaroskaestest tekkisid aatomid ja molekulid nagu näiteks vesinik ja heelium. Umbes 5 miljardit aastat tagasi tekkis Päike ja 4,5 miljardit aastat tagasi planeet Maa.

 

Tingimused Maal 4 miljardit aastat tagasi

Maakoore jahtudes hakkas veeaur kondenseeruma veeks ning sadas vihmana Maale. Seega oli Maa tõenäoliselt suures osas kaetud madalate soojaveeliste meredega. Vulkaanilistest gaasidest moodustus esialgne atmosfäär (N₂, CO₂, SO₂, H₂, NH₂, CH₄). Oluline erinevus tänapäeva atmosfäärist oli vaba hapniku puudumine. Puudus ka osoonikiht ning UV-kiirgus jõudis takistamatult Maale. Ilmselt tabasid Maad sagedased meteoriidisajud ja toimusid vulkaanipursked, mis lisasid atmosfääri tolmu ja vulkaanilisi gaase. Maa pinnal puudus mullakiht, kuna muld on kivimite murenemise ja organismide elutegevuse tulemus, ei saanud mulda veel olemas olla (joonis 4.1.3.1.)

Joonis 4.1.3.1. Maa 4 miljardit aastat tagasi

 

Ürgsupi hüpotees

1920. aastatel sõnastasid Aleksander Oparin ja John Haldane hüpoteesi, mille kohaselt võisid 4 miljardit aastat tagasi valitsenud tingimustes Maa atmosfääris tekkinud lihtsad orgaanilised ühendid seguneda veega (ürgpujong) ning reageerides edasi, moodustada biomolekule.

1953.a. tõestasid Stanley Miller (joonis 1.4.3.2.) ja Harold Urey, et anorgaanilisest segust võib saada elektrilaengu toimel aminohappeid.

Joonis 1.4.3.2. Stanley Miller ja tema katseaparatuur

 

Miller ja Urey ehitasid vastava katseaparatuuri (joonis 4.1.3.3.), mis jäljendas elu tekke ajal Maal valitsenud tingimusi. Katseaparatuuri abil viisid nad läbi katse, kus vastavat elektroodide vahel olevat gaasidesegu (H₂, H₂O, NH₃ ja CH₄) ergastati elektrilaengutega ning tulemuseks oli mitmete aminohapete teke, millest koosnevad valgud. Varieerides lähteaineid oli võimalik saada ka teisi orgaanilisi aineid.

Joonis. 4.1.3.3. Miller-Urey katseaparatuur

 

Elu teke

Lihtsatest molekulidest moodustusid 4 miljardit aastat tagasi Maal valitsevates tingimustes keerukad orgaaniliste ühendite kompleksid. Reaktsioonideks vajalik energia võis tulla UV-kiirgusest, soojuskiirgusest ja õhuelektrist. Kas need protsessid toimusid madalas soojas vees, merepõhja kuumades allikates, maakoore savises kihis või saabusid elu alged meteoriitidega, on vaieldav.

Algelise elu tekke võib jaotada kolme etappi:

• tekkisid monomeersed orgaanilised ühendid, näiteks aminohapped, nukleotiidid, monosahhariidid,
• polümeratsioonil tekkisid orgaanilised polümeerid,
• polümeerid liitusid polümeeride kogumikeks, makromolekulid koondusid membraani sisse ja eraldusid ümbritsevast keskkonnast. Nukleiinhapete ja valkude sattumist membraanse tilga sisse võib pidada algelise raku tekkeks.

Hüpoteetiliselt oli esimene rakk algelise fosfolipiidse rakumembraaniga ümbritsetud RNA molekul (joonis 4.1.3.4.).

Joonis 4.1.3.4. Esimene hüpoteetiline rakk

 

Tänapäeval puuduvad Maal elu tekkeks sobivad tingimused. Selliste reaktsioonide toimumist takistaks hapnik, mis “põletaks” ära lihtsad orgaanilised ained. Osoonikiht takistab UV-kiirguse jõudmist Maale. Tänapäeval elab Maal palju erinevaid organisme, mis kasutaksid tekkinud orgaanilisi ained ja algelisi rakke toiduks. 

 

Panspermia

Panspermia on teooria, mille kohaselt on elu saabunud Maale meteoriitidega. Selle teooria kasuks räägib asjaolu, et erinevatest meteoriitidest on leitud teadaolevaid ja tundmatuid aminohappeid ning bakterite spoorid on suutelised kosmoses ellu jääma. Kuna tänapäeval leidub ekstreemseid elutingimusi taluvaid mikroorganisme ning Maad tabasid 4 miljardit aastat tagasi sagedased meteoriidisajud, ei saa seda võimalust välistada. Alati jääb küsimus, kas kusagil peale meie planeedi võiks leiduda elu.

 

Kokkuvõte

Erinevad inimesed on püüdnud elu päritolu küsimust lahendada erinevatel viisidel. Teadlaste seas enamlevinud seisukohaks on siiski elu teke elutust ainest ehk abiogenees. Esmalt tekkisid, 4 miljardit aastat tagasi Maal valitsevates tingimustes, monomeersed orgaanilised ained nagu aminohapped ja nukleotiidid. Polümeratsioonil moodustusid orgaanilised ained nagu polüaminohapped ja -nukleotiidid. Viimases etapis tekkisid tilgasarnased RNA-d sisaldavad membraaniga ümbritsetud moodustised. Tänapäeval puuduvad selliste reaktsioonide toimumiseks vajalikud tingimused. Atmosfääris leiduv hapnik on oksüdeerija, osoonikihi tõttu ei ole piisavalt UV-kiirgust ning vulkaaniline tegevus on vähenenud.

 

Mõisted

abiogenees

panspermia

 

Lisamaterjal

Interaktiivne evolutsiooni ajajoon johnkyrk.com/evolution.swf

 

1. ülesanne*

Elu päritolu kohta Maal on mitmeid erinevaid teooriad. Järgnevalt on kirjeldatud kolme enamlevinud teooriat. Kuidas neid nimetatakse?

Elu on loodud kõrgema olevuse, jumala poolt - 

Elu iseeneslik teke elutust ainest - 

Elu on saabunud Maale teiste taevakehade abil - 

kreatsionism

panspermia

abiogenees

2. ülesanne*

Otsustage, kas väide on tõene või väär.

Umbes 4,5 miljardit aastat tagasi tekkinud Maa pind oli ühtlaselt kaetud õhukese mullakihiga.

Õige

Vale

3. ülesanne*

Võrrelge Maad 4 miljardit aastat tagasi ja tänapäeval. Lohistage sobivad kirjeldused vastavasse kasti.

Lohistatav 1 koguarvust 6.

Esineb mullakiht

Lohistatav 2 koguarvust 6.

Esineb osoonikiht

Lohistatav 3 koguarvust 6.

Vähem vulkaanilist aktiivsust

Lohistatav 4 koguarvust 6.

UV-kiirgus on kõrgem

Lohistatav 5 koguarvust 6.

Atmosfäärist puudub O₂

Lohistatav 6 koguarvust 6.

CO₂ tase atmosfääris on kõrgem

Lohistav asukoht 1 koguarvust 2.

Maa 4 miljardit aastat tagasi

Lohistav asukoht 2 koguarvust 2.

Maa tänapäeval

4. ülesanne**

Mida püüdsid püüdsid Stanley Miller ja Harold Urey 1953.a. oma katseaparatuuriga tõestada?

• "Suure paugu" hüpoteesi..
• Elu alged on Maale saabunud meteoriitidega..
• Tänapäeval Maal valitsevates tingimustes võib anorgaanilistest ainetest spontaanselt tekkida orgaanilisi aineid..
• 4 miljardit aastat tagasi võis Maal valitsenud tingimustes toimuda esmase orgaanilise aine teke..

5. ülesanne**

Järgnev tekst kirjeldab keemilise evolutsiooni etappe Maal. Lohistage sobivad sõnad lünkadesse.

Esmalt moodustusid erinevate gaaside reageerimisel lihtsad orgaanilised ühendid, nagu 

, monosahhariidid ja nukleotiidid. Edasi toimus nende ühendite 

, mille tulemusel moodustusid näiteks 

. Viimases etapis organiseerusid orgaanilised 

 ümbritsevast keskkonnast ja moodustus algeline 

. Valgud ja 

 sattusid tilga sisse ja moodustus 

.

aminohapped

polümeriseerumine

algeline rakk

nukleiinhapped

polümeerid

membraan

polüpeptiidid

6. ülesanne**

Millised tänapäeval Maal valitsevad tingimused võiksid takistada elutust ainest elu tekkeks vajalike keemiliste reaktsioonide toimumist?

• Vähenenud vulkaaniline aktiivsus..
• Vaba hapniku esinemine atmosfääris..
• Osoonikihi olemasolu..
• Maal ei eksisteeri enam sobivaid anorgaanilisi lähteaineid..

7. ülesanne**

Valige õige vastus.

You got 1 out of 4 points

Uurige Miller-Urey katseseadet ning vastake järgmistele küsimustele.

Milliseid ained õnnestus katse tulemusel esialgu saada?

• Nukleiinhappeid
• Valke
• Aminohappeid
• Polüsahhariide

8. ülesanne***

Evolutsiooni ajajoon. Lohistage sündmused nende tekkimise järjekorras ajajoonele.

Lohistatav 1 koguarvust 7.

aatomite ja molekulide teke

Lohistatav 2 koguarvust 7.

planeet Maa teke

Lohistatav 3 koguarvust 7.

Päikese teke

Lohistatav 4 koguarvust 7.

orgaaniliste ainete teke

Lohistatav 5 koguarvust 7.

algelise elu teke

Lohistatav 6 koguarvust 7.

füüsikaline evolutsioon

Lohistatav 7 koguarvust 7.

keemiline evolutsioon

Lohistav asukoht 1 koguarvust 7.

15 miljardit aastat tagasi

Lohistav asukoht 2 koguarvust 7.

5 miljardit aastat tagasi

Lohistav asukoht 3 koguarvust 7.

4,5 miljardit aastat tagasi

Lohistav asukoht 4 koguarvust 7.

4 miljardit aastat tagasi

Lohistav asukoht 5 koguarvust 7.

3,8 miljardit aastat tagasi

Lohistav asukoht 6 koguarvust 7.

Lohistav asukoht 7 koguarvust 7.

9. ülesanne***

Uurige lähemalt panspermia teooria kohta. Millised alljärgnevatest valikutest räägivad panspermia teooria kasuks?

• Kuna algses Maa atmosfääris puudus hapnik, siis tabasid Maad pidevad meteoriidisajud..
• 1984. aastal Antarktikast leitud meteoriidi sisemus ei kuumemenud üle 40^o C ja meteoriiit sisaldas bakterite fossiile..
• Mikroorganismid ei talu päikesesüsteemi radiatsiooni ja UV-kiirgust..
• Kõrged temperatuurid meteoriitide sisemuses hävitavad mikroorganismid..

• Allalaadimine
• Kasutusõigused
• Vistutamine

Evolutsioonitõendid

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 - 

vestigaalsed

homoloogilised

analoogilised

2. ülesanne*

Valige, kas väide on tõene või väär.

Fossiiliks nimetatakse organismi, kes elab väga vanaks.

Õige

Vale

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.

Õige

Vale

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..

• Allalaadimine
• Kasutusõigused
• Vistutamine

Bioevolutsiooni pseudoteaduslikud käsitlused

Sissejuhatus

Kuigi tõestusmaterjali evolutsiooni kohta koguneb iga aastaga üha enam, on evolutsiooni pseudoteaduslikud käsitlused endiselt populaarsed. Pseudoteaduslikest käsitlustest on enamlevinud kreatsionismi ning aruka disaini teooria.

 

Õpieesmärgid

Selle peatüki lõpuks:

• teate, milliseid erinevaid pseudoteaduslikke evolutsioonikäsitlusi usutakse;

• oskate suhtuda kriitiliselt bioevolutsiooni pseudoteaduslikesse käsitlustesse.

 

Teadus ja pseudoteadus

Teaduse eesmärgiks on saada ümbritseva kohta uut infot ning luua uusi teooriaid. Teadus on objektiivne järjekindel uurimisprotsess, mille käigus püstitatakse hüpoteese ja saadakse nende uurimisel teadmiste kogum. Pseudoteadused on uskumused, kus fakte on liialt üldistatud või esitatud valikuliselt. Pseudoteadused esitavad oma väiteid teaduslikena, kuid esitatavaid fakte ei ole võimalik teadusliku meetodi põhimõtteid järgides kontrollida.

 

Kreatsionism

Kreatsionismi ehk loomisõpetuse keskne seisukoht on, et maailma tekkes või arengus on osaline jumalik jõud. Kreatsionism läheb vastuollu evolutsiooni loodusliku valiku teooriaga, väites, et loodus ja liigid on nii keerulised, et selle taga ei saanud olla evolutsioon.

Mitmetes riikides on olnud evolutsiooniõpetuse õpetamine keelatud, kuna see läheb vastuollu kreatsionismiteooriaga. 1925. aastal arreteeriti USAs Tennessee osariigis evolutsioonteooria õpetamise eest loodusteaduste õpetaja John Scopes. Scopes mõisteti süüdi "selliste teooriate õpetamises, mis eitavad piiblis kirjeldatud inimese loomise jumalikku akti" ja karistati rahatrahviga. 

Kreatsionismi ja evolutsiooniteooria vastuolu on püüdnud leevendada paavst Pius XII, väites 1950. aastal, et evolutsiooniteooria ja piibellik maailmaloomine täiendavad üksteist. Paavst Franciscus I (joonis 4.1.12.1.) tegi Vatikani teadusakadeemias 2014. aastal avalduse, teatades, et Suur Pauk ja evolutsiooniteooria on õiged ning pole vastuolus piiblis kirjeldatud maailma loomisega. Sarnase seisukohaga tuli 1996. aastal välja ka paavst Johannes Paulus II.

Joonis 4.1.12.1. Paavst Franciscius teatas, et Suur Pauk ja evolutsiooniteooria on õiged ning pole vastuolus religiooni ja kirikuga

 

Arukas disain

Aruka disaini (ingl. k. intelligent design) pooldajad eristavad ennast kreatsionismist, väites, et nende teooria ei põhine religioossetel eeldustel, vaid analüüsib teaduslikke fakte, mis viitavad sellele, et keerukas elu on disainitud ning intelligentsi toodang. Väidetakse, et looduslik valik ei ole võimeline looma keeruka ehituse ja talitlusega organeid. Nende kujunemisel pidavat olema osalenud arukas disainer. Aruka disaini teooria kriitikud väidavad, et tegemist on kreatsionismiga varjatud kujul.

 

Kokkuvõte

Läbi ajaloo on liike käsitletud peamiselt muutumatutena ning valitsevaks teooriaks on olnud loomise teooria ehk kreatsionism. Kreatsionism ja hiljem tekkinud aruka disaini teooria on pseudoteadused, kuna esitatavaid fakte ei ole võimalik teadusliku meetodi abil kontrollida. Evolutsiooni teaduslik käsitlus tekkis seoses geoloogia arenguga ning leidis laiemat tunnustust peale Darwini loodusliku valiku teooria ilmumist 1859. aastal.