ΕΞΕΛΙΞΗ 2023-2024 Past Paper PDF

ΕΞΕΛΙΞΗ 2023-2024 Παναγιώτης Κορνήλιος [email protected]  ΕΞΕΛΙΞΗ 2021-22 Εξέλιξη - Ενότητες Εξελικτική Βιολογία: Η ιστορία και η Είδη και Ειδογένεση θεωρία της Εξέλιξης Πλ...

ΕΞΕΛΙΞΗ 2023-2024 Παναγιώτης Κορνήλιος [email protected]  ΕΞΕΛΙΞΗ 2021-22 Εξέλιξη - Ενότητες Εξελικτική Βιολογία: Η ιστορία και η Είδη και Ειδογένεση θεωρία της Εξέλιξης Πληθυσμιακή Γενετική: Συχνότητες Η σημασία του φύλου στην Εξέλιξη Αλληλομόρφων & Γονοτύπων – Ισορροπία Hardy-Weinberg (HW) Αλληλεπιδράσεις και Συν-εξέλιξη Μεταλλάξεις Φυλογένεση και φυλογενετικά δέντρα Φυσική Επιλογή, Προσαρμογή & Αρμοστικότητα Βιογεωγραφία Ποσοτικά γνωρίσματα & Επιλογή Εξελικτική ιστορία του ανθρώπου Γενετική Παρέκκλιση, δραστικό μέγεθος πληθυσμού & Ουδέτερη θεωρία της Μοριακής Εξέλιξης Γονιδιακή ροή  ΕΞΕΛΙΞΗ ΕΞΕΛΙΞΗ 2021-22 2023-24 Οι πιο κοντινοί αρτίγονοι συγγενείς μας Πώς διαφέρουν οι άνθρωποι από τους άλλους πιθήκους; Η Εξέλιξη των ανθρωπινών (Hominini) Η άφιξη του Homo sapiens Η ανθρώπινη ιστορία υβριδισμού Εγκέφαλος & Γλώσσα Διατροφή & Γεωργία  Οι πιο κοντινοί αρτίγονοι συγγενείς μας Η εξελικτική διαφοροποίηση των Πρωτευόντων ξεκινά στα 65 Μya Ανώτερα Πρωτεύοντα Springer MS et al. (2012). Macroevolutionary Dynamics and Historical Biogeography of Primate Diversification Inferred from a Species Supermatrix. PLOS ONE 7(11): e49521.  Οι πιο κοντινοί αρτίγονοι συγγενείς μας Μαϊμούδες του Νέου Κόσμου Μαϊμούδες & Πίθηκοι του Παλαιού Κόσμου Springer MS et al. (2012). Macroevolutionary Dynamics and Historical Biogeography of Primate Diversification Inferred from a Species Supermatrix. PLOS ONE 7(11): e49521.  Οι πιο κοντινοί αρτίγονοι συγγενείς μας Πίθηκοι Springer MS et al. (2012). Macroevolutionary Μαϊμούδες του Παλαιού Κόσμου Dynamics and Historical Biogeography of Primate Diversification Inferred from a Species Supermatrix. PLOS ONE 7(11): e49521.  Οι πιο κοντινοί αρτίγονοι συγγενείς μας Περίπου 25 Mya, οι Πίθηκοι διαφοροποιούνται σε 2 ομάδες: τους γίββωνες & τους Μεγάλους Πιθήκους (Great Apes) Μεγάλοι Πίθηκοι Πίθηκοι Γίββωνες Springer MS et al. (2012). Macroevolutionary Dynamics and Historical Biogeography of Primate Diversification Inferred from a Species Supermatrix. PLOS ONE 7(11): e49521.  Οι πιο κοντινοί αρτίγονοι συγγενείς μας Οι Μεγάλοι Πίθηκοι (οικογένεια Hominidae) περιλαμβάνουν σήμερα 4 γένη (8 είδη):  Pongo (Ουρακοτάγκοι) – 3 είδη  Gorilla (Γορίλες) – 2 είδη  Pan (Χιμπατζήδες & Μπονόμπο) - 2 είδη  Homo - 1 είδος  Οι πιο κοντινοί αρτίγονοι συγγενείς μας Οι πιο κοντινοί αρτίγονοι συγγενείς του γένους Homo είναι οι Χιμπατζήδες & Μπονόμπο (γένος Pan) Οι 2 γενεαλογικές γραμμές διαφοροποιήθηκαν 7 Mya Η δική μας γραμμή (Hominini ή ανθρωπίνες*) περιλαμβάνει πολλούς εξαφανισμένους αντιπροσώπους & έναν αρτίγονο, το είδος Homo sapiens *ανθρωπίνες ή ανθρωπογονικοί ή ανθρωποϋπόστατοι ο ανθρωπίνας / του ανθρωπίνα / οι ανθρωπίνες / των ανθρωπινών Πώς διαφέρουν οι άνθρωποι από τους άλλους πιθήκους;  Δίποδη βάδιση Το είδος μας είναι πλήρως δίποδο (προσαρμογή για βάδισμα & τρέξιμο)  Εγκέφαλος  Άλλα χαρακτηριστικά  Πώς διαφέρουν οι άνθρωποι από τους άλλους πιθήκους; Δίποδη βάδιση Πώς/πότε εξελίχθηκε η δίποδη βάδιση; Συνέβη σε μία περίοδο που το Αφρικανικό κλίμα έγινε περισσότερο ξηρό, με αποτέλεσμα την αλλαγή στον τύπο βλάστησης (από δάση σε ανοικτές εκτάσεις χαμηλής βλάστησης) Η Φυσική Επιλογή ευνόησε τη βάδιση σε σχέση με την αναρρίχηση Πιθανώς ευνόησε την όρθια στάση για τη συγκομιδή καρπών από χαμηλά δέντρα & (αργότερα) το τρέξιμο για το κυνήγι Πώς διαφέρουν οι άνθρωποι από τους άλλους πιθήκους; Δίποδη βάδιση - επι μέρους σωματικές προσαρμογές: 1. Η λεκάνη έχει διαφορετικό σχήμα δίνοντας έρεισμα στους μυς που σταθεροποιούν το σώμα  Πώς διαφέρουν οι άνθρωποι από τους άλλους πιθήκους; Δίποδη βάδιση - επι μέρους σωματικές προσαρμογές: 2. Κάτω άκρα σχετικά μακρύτερα & με κλίση προς τα μέσα προκειμένου να βρίσκονται κάτω από το κέντρο βάρους Πώς διαφέρουν οι άνθρωποι από τους άλλους πιθήκους; Δίποδη βάδιση - επι μέρους σωματικές προσαρμογές: 3. Καμπυλότητα της σπονδυλικής στήλης βελτιώνει την ισορροπία  Πώς διαφέρουν οι άνθρωποι από τους άλλους πιθήκους; Δίποδη βάδιση - επι μέρους σωματικές προσαρμογές: 4. Ινιακό τρήμα στη βάση του κρανίου (έξοδος νωτιαίου μυελού) μετατοπισμένο προς τα εμπρός, ώστε να κοιτάμε ευθεία σε όρθια στάση Πώς διαφέρουν οι άνθρωποι από τους άλλους πιθήκους; Δίποδη βάδιση - επι μέρους σωματικές προσαρμογές: 5. Μεγάλο δάκτυλο ποδιού δεν είναι αντιτακτό, αλλά μεγεθυμένο & με κατεύθυνση προς τα εμπρός Πώς διαφέρουν οι άνθρωποι από τους άλλους πιθήκους; Δίποδη βάδιση - επι μέρους σωματικές προσαρμογές: 6. Άκαμπτη καμπυλωτή καμάρα & αρθρώσεις δακτύλων ποδιού που τεντώνονται προς τα επάνω βοηθούν στο βηματισμό Πώς διαφέρουν οι άνθρωποι από τους άλλους πιθήκους; Δίποδη βάδιση - επι μέρους σωματικές προσαρμογές: 7. Το τρέξιμο έκανε την εφίδρωση απαραίτητη για τη μείωση της θερμοκρασίας Αυτό πιθανώς άσκησε επιλεκτική πίεση για λιγότερη τριχοφυία  Πώς διαφέρουν οι άνθρωποι από τους άλλους πιθήκους; Εγκέφαλος Ο ανθρώπινος εγκέφαλος είναι τριπλάσιος σε μέγεθος σε σχέση με άλλα πρωτεύοντα  Πώς διαφέρουν οι άνθρωποι από τους άλλους πιθήκους; Εγκέφαλος Τα ανθρώπινα μωρά είναι πιο μεγαλόσωμα σε σχέση με άλλα πρωτεύοντα, αλλά ασυνήθιστα ανίκανα Η βρεφική & παιδική περίοδος είναι μεγάλες και απαιτούν συνεχή γονική φροντίδα Όμως, σε αυτήν την περίοδο τα θηλυκά άτομα μπορούν να φέρουν νέους απογόνους (πχ οι χιμπατζήδες όχι) Αυτό οδηγεί σε δυνητικά μεγαλύτερο ρυθμό αύξησης του ανθρώπινου πληθυσμού Πώς διαφέρουν οι άνθρωποι από τους άλλους πιθήκους; Άλλα χαρακτηριστικά Χέρια: Κοντύτερα δάκτυλα με μακρύτερους πιο αντιτακτούς αντίχειρες Μυς που παρέχουν στα χέρια δύναμη & ακρίβεια Μικρά δόντια και ιδιαίτερα κυνόδοντες Πλατύ πρόσωπο που δεν προεξέχει  Η Εξέλιξη των ανθρωπινών (Hominini) Οι γνώσεις που έχουμε προέρχονται κυρίως από το αρχείο των απολιθωμάτων που είναι πλούσιο για τους ανθρωπίνες Είναι, όμως, ατελές – συνεπώς υπάρχουν κάποια κενά στην ιστορία Ο Δαρβίνος χρησιμοποίησε τη Θεωρία της Εξέλιξης για να κάνει μια πρόβλεψη: “Καθώς οι χιμπατζήδες & γορίλλες είναι τα πιο συγγενικά μας είδη, είναι πιθανότερο οι πρόγονοι μας να ζούσαν στην αφρικανική ήπειρο παρά κάπου αλλού”  Η Εξέλιξη των ανθρωπινών (Hominini) Μετά την απόκλιση από τη γενεαλογική γραμμή των χιμπατζήδων, προέκυψαν εξελικτικά πολλά είδη (& γένη) ανθρωπινών Κάποια είναι άμεσοι πρόγονοι μας, άλλα όχι Η Εξέλιξη των ανθρωπινών (Hominini) Η Εξέλιξη των ανθρωπινών (Hominini) Sahelanthropus 6-7 Mya  Η Εξέλιξη των ανθρωπινών (Hominini) Σαχελάνθρωπος (Sahelanthropus) - 6-7 Mya Το παλαιότερο απολίθωμα που σηματοδοτεί την αρχή του διαχωρισμού των γραμμών χιμπατζήδων & ανθρωπινών Η Εξέλιξη των ανθρωπινών (Hominini) Ardipithecus 4,4 Mya  Η Εξέλιξη των ανθρωπινών (Hominini) Ardipithecus - 4,4 Mya Απολίθωμα που προσφέρει σημαντικές πληροφορίες για τα χαρακτηριστικά του κοινού προγόνου ανθρωπινών & άλλων πιθήκων Πιθηκοειδή χαρακτηριστικά: Αντιτακτό δάκτυλο στο πόδι Μέγεθος εγκεφάλου παρόμοιο με χιμπατζή Προσαρμογές για αναρρίχηση Αλλά: Μικροί κυνόδοντες Λεκάνη προσαρμοσμένη και για όρθια βάδιση Η Εξέλιξη των ανθρωπινών (Hominini) Australopithecus afarensis 3,5 Mya  Η Εξέλιξη των ανθρωπινών (Hominini) Australopithecus afarensis - 3,5 Mya Γνωστός από το διάσημο απολίθωμα Lucy Προγονικά (πιθηκοειδή) χαρακτηριστικά: Κάτω μέρος προσώπου που προβάλλει Μεγάλοι κυνόδοντες Μεγάλοι βραχίονες Μικρός εγκέφαλος Αλλά: Δίποδη βάδιση (+απολιθωμένα αποτυπώματα πελμάτων) Η δίποδη βάδιση προηγήθηκε της εξέλιξης του εγκεφάλου! Η Εξέλιξη των ανθρωπινών (Hominini) Homo habilis 2-2,5 Mya  Η Εξέλιξη των ανθρωπινών (Hominini) Homo habilis - 2-2,5 Mya Ένα από τα πρώτα είδη του γένους Homo Έμοιαζε περισσότερο με τους σύγχρονους ανθρώπους παρά με τους πρώτους ανθρωπίνες:  Πλατύ πρόσωπο  Ανθρωποειδές χέρι  Μικρότερα δόντια  Μεγαλύτερη κρανιακή χωρητικότητα Ενώ είχε την ικανότητα αναρρίχησης, είχε σχεδόν ανθρώπινο βάδισμα Έφτιαχνε λίθινα εργαλεία Η Εξέλιξη των ανθρωπινών (Hominini) Homo erectus Από 1,9 έως 0,2 Mya  Η Εξέλιξη των ανθρωπινών (Hominini) Homo erectus- 1,9 – 0,2 Mya Ο H. habilis και αργότερα ο H. erectus θεωρούνται πρόγονοι του είδους μας Ο H. erectus είχε ανατομία & συμπεριφορά σύγχρονων ανθρώπων Κρανιακή χωρητικότητα σχεδόν 1000 cc Πιο προηγμένα λίθινα εργαλεία από τον H. habilis Πρωτοανακάλυψε τη φωτία, πριν 1 εκατ. έτη στη Ν. Αφρική, ενώ πριν 500 χιλ. έτη η χρήση φωτιάς ήταν πλέον διαδεδομένη  Η Εξέλιξη των ανθρωπινών (Hominini) Homo erectus- 1,9 – 0,2 Mya Το πρώτο είδος των ανθρωπινών που έφυγε από την Αφρική Πριν περίπου 1,9 εκατ. χρόνια εξαπλώθηκε στη Μέση Ανατολή & αργότερα στην Ευρώπη & Ασία Νησί Flores της Ινδονησίας Πρόγονος του Homo floresiensis (0,7 Mya) Γνωστό ως Hobbit, με 1μ ύψος & μικρό εγκέφαλο Η Εξέλιξη των ανθρωπινών (Hominini) Homo heidelbergensis 0,6 Mya  Η Εξέλιξη των ανθρωπινών (Hominini) Homo heidelbergensis - 0,6 Mya Πριν 600 χιλ. έτη το είδος H. heidelbergensis πραγματοποιεί τη 2η έξοδο των ανθρωπινών από την Αφρική στην Ασία & Ευρώπη Από το είδος H. heidelbergensis, προέκυψε πριν 500 χιλ. έτη η γενεαλογική γραμμή των H. neanderthalensis H. denisova Η Εξέλιξη των ανθρωπινών (Hominini) Homo neanderthalensis 0,5 Mya  Η Εξέλιξη των ανθρωπινών (Hominini) Homo neanderthalensis - 0,5 Mya Οι Νεάντερταλ είχαν:  Συμπαγή οστά & βαρύ κρανίο  Προεξέχoν μέτωπο  Μεγάλη κρανιακή χωρητικότητα (1500 cc)  Πολυσύνθετο πολιτισμό με λίθινα εργαλεία, τέχνη & ταφή νεκρών  Η Εξέλιξη των ανθρωπινών (Hominini) Homo neanderthalensis - 0,5 Mya Πριν 400 χιλ. έτη (ή πιο πρόσφατα στα 200 χιλ έτη), μια άλλη γενεαλογική γραμμή απέκλινε από τη γραμμή των Νεάντερταλ στην Ασία, οδηγώντας στους Ντενίσοβαν (ίσως ξεχωριστό είδος H. denisova) Η Εξέλιξη των ανθρωπινών (Hominini) Τα 3 είδη, H. sapiens H. neanderthalensis H. denisova είναι μεταξύ τους συγγενικά, με τα δύο τελευταία να είναι τα συγγενικότερα με βάση αναλύσεις του πυρηνικού DNA  Η άφιξη του Homo sapiens Πριν 300 χιλ. έτη εμφανίζονται στα απολιθώματα ανθρωπίνες που είναι τόσο όμοιοι με εμάς ώστε να αναγνωρίζονται ως Homo sapiens Σε όλη την ιστορία της εξέλιξης των ανθρωπινών έως τον σύγχρονο άνθρωπο, συμβαίνουν σταδιακές αλλαγές σε μορφολογικά χαρακτηριστικά (πχ δόντια, χέρια, λεκάνη) & κυρίως στο μέγεθος του εγκεφάλου  Η άφιξη του Homo sapiens Χρησιμοποιώντας γενετικά-μοριακά δεδομένα & φυλογενετικές αναλύσεις, μπορούμε να αναπαραστήσουμε την εξελικτική & βιογεωγραφική ιστορία του σύγχρονου ανθρώπου Η άφιξη του Homo sapiens Στην Αφρική εμφανίζονται πολλοί Κλάδοι, με μεγάλο μήκος (άρα και πολλές νουκλεοτιδικές αλλαγές) στη ρίζα του δέντρου Ένδειξη ότι η Αφρική είναι η περιοχή καταγωγής του είδους Η άφιξη του Homo sapiens Η πιο παλία απόκλιση είναι αυτή των Khoe–San (Khoisan) Χρονολογείται περίπου πριν 250- 300 χιλ. χρόνια Η άφιξη του Homo sapiens Όλοι οι μη-Αφρικανοί έχουν προέλθει από έναν κοινό πρόγονο Σηματοδοτεί την εξάπλωση των ανθρώπων περά από την Αφρική (3η εξάπλωση εκτός Αφρικής για τους ανθρωπίνες) Η άφιξη του Homo sapiens Χρονολογείται περίπου πριν 90-130 χιλ. έτη (παλαιότερη εκτίμηση 60 χιλ. έτη) Η έξοδος από την Αφρική εκτιμάται ότι έγινε από περίπου 2000 άτομα (θυμηθείτε: δραστικό μέγεθος πληθυσμού φαινόμενο στενωπού – ίδρυσης) Η άφιξη του Homo sapiens Με βάση τις νεότερες εκτιμήσεις, οι παραπάνω χρόνοι είναι διπλάσιοι  Η ανθρώπινη ιστορία υβριδισμού Καθώς οι άνθρωποι εξαπλώνονταν, συναντούσαν Νεάντερταλ & Ντενίσοβαν Γενετικές αναλύσεις δείχνουν ότι τα 3 εμπλεκόμενα τάξα υβρίδιζαν Όλοι οι υβριδισμοί έγιναν εκτός Αφρικής – συνεπώς οι ζώντες Αφρικανοί δεν έχουν σχεδόν καθόλου DNA από Νεάντερταλ ή Ντενίσοβαν Το DNA Ευρωπαίων & Ασιατών είναι 2% Νεάντερταλ Οι Νεάντερταλ συνεισέφεραν ευνοϊκά & μη-ευνοϊκά αλληλόμορφα στη γονιδιακή δεξαμενή των ανθρώπων (πχ γνωρίσματα δέρματος, ανοσοποιητικού)  Η ανθρώπινη ιστορία υβριδισμού Τουλάχιστον 3 συμβάντα υβριδισμού sapiens-neanderthalensis Τουλάχιστον 1 συμβάν υβριδισμού sapiens-denisova  Εγκέφαλος & Γλώσσα 2 υποθέσεις για την εξέλιξη του ανθρώπινου εγκεφάλου:  Οικολογική υπόθεση Η Επιλογή ευνόησε την εκμάθηση για την λειτουργία σε πολύπλοκα περιβάλλοντα  Υπόθεση του κοινωνικού εγκεφάλου Η ζωή σε πολύπλοκες κοινωνικές ομάδες άσκησε Επιλογή για μεγαλύτερους εγκεφάλους, και ιδιαίτερα του νεοφλοιού που είναι υπεύθυνος για την εκμάθηση, μνήμη & νόηση  Εγκέφαλος & Γλώσσα 2 υποθέσεις για την εξέλιξη του ανθρώπινου εγκεφάλου: Υπόθεση του κοινωνικού εγκεφάλου Είδη πρωτευόντων με μεγάλο νεοφλοιό ζουν σε μεγάλες κοινωνικές ομάδες Το μέγεθος του εγκεφάλου μας αντιστοιχεί σε αυτό των ειδών με ομάδες 100-200 μελών  Εγκέφαλος & Γλώσσα Η γλώσσα έπαιξε σημαντικό ρόλο στην οικολογική επιτυχία του ανθρώπινου είδους Είναι υπεύθυνη για την κοινωνική συνεργασία, την αιτιολογική σκέψη & τη συσσώρευση γνώσης Η ικανότητα της γλώσσας μπορεί να αυξήσει την αρμοστικότητα και να οδηγήσει στην Επιλογή μεγαλύτερων εγκεφάλων  Διατροφή & Γεωργία Ο μεγάλος εγκέφαλος έχει υψηλό (μεταβολικό) κόστος:  Το μεγάλο κεφάλι καθιστά δύσκολο & επικίνδυνο τον τοκετό  Ο εγκέφαλος καταναλώνει το 20% του βασικού μεταβολισμού  Η πλήρης ανάπτυξη του απαιτεί σχεδόν 18 έτη Επίσης, παραδοξότητες σε σχέση με άλλα Πρωτεύοντα:  Αναπαραγόμαστε πιο συχνά  Τα ανθρώπινα βρέφη είναι μεγαλύτερα στη γέννα  Έχουμε μεγαλύτερη διάρκεια ζωής  Διατροφή & Γεωργία Προκειμένου να καλυφθεί το ενεργειακό κόστος, το ανθρώπινο είδος έχει εξελίξει έναν υψηλό μεταβολικό ρυθμό Έχει επίσης εξελίξει υποδόριο λιπώδη ιστό (λιποκύτταρα) Ο υψηλός ρυθμός έγινε εφικτός λόγω μιας εξελικτικής μετάβασης σε διαφορετική διατροφή (από φρούτα σε κρέας και ρίζες) Η κατανάλωση κρέατος ενίσχυσε τις σωματικές προσαρμογές για το κυνήγι Εντέλει, οι υψηλές μεταβολικές απαιτήσεις «οδήγησαν» στην επινόηση της γεωργίας (αρχικά πριν 11000 χρόνια στη Μέση Ανατολή)  ΕΞΕΛΙΞΗ 2023-24 Τέλος – Καλό Καλοκαίρι! (και καλό διάβασμα)