Evoluution mekanismit: luonnonvalinta, ajautuminen ja lajiutuminen

Laran tiimi7 min

Evoluutio on populaation perinnöllisten ominaisuuksien muuttumista sukupolvesta toiseen. Sitä aiheuttavat luonnonvalinta, geneettinen ajautuminen, geenivirta ja mutaatiot, ja kun populaatiot eriytyvät niin, etteivät ne enää lisäänny keskenään, syntyy uusia lajeja.

Sisällys · 10 osiota

Muuntelu: evoluution raaka-aine

Evoluutio tarvitsee perinnöllistä muuntelua eli eroja yksilöiden alleeleissa. Ilman sitä valittavaa ei olisi. Muuntelulla on kaksi lähdettä, ja vastauksessa ne kannattaa pitää erillään.

  • Mutaatiot ovat ainoa uusien alleelien lähde. Ne syntyvät sattumalta, esimerkiksi DNA:n kahdentumisvirheistä tai säteilyn vaikutuksesta, eivätkä ne synny siksi, että eliö tarvitsisi niitä. Useimmat mutaatiot ovat neutraaleja tai haitallisia, harvat hyödyllisiä. Evoluution kannalta merkitsevät vain sukusolujen kautta periytyvät mutaatiot.
  • Suvullinen lisääntyminen ei luo uusia alleeleja, mutta se yhdistelee olemassa olevia uusiksi yhdistelmiksi. Meioosin tekijäinvaihdunta ja kromosomien itsenäinen jakautuminen sekä hedelmöityksen sattumanvarainen sukusolujen yhdistyminen tekevät jokaisesta jälkeläisestä geneettisesti ainutlaatuisen.

Luonnonvalinta

Luonnonvalinta toimii, kun kolme ehtoa täyttyy yhtä aikaa:

  1. Populaation yksilöt eroavat toisistaan jossakin ominaisuudessa.
  2. Ero on ainakin osittain perinnöllinen.
  3. Ero vaikuttaa siihen, kuinka paljon lisääntymiskykyisiä jälkeläisiä yksilö saa.

Silloin ympäristöönsä paremmin sopivien yksilöiden alleelit yleistyvät seuraavassa sukupolvessa. Mittari on kelpoisuus eli lisääntymismenestys, ei voima tai pitkä ikä. Hyvä esimerkki on vastustuskyky: kun bakteeriin kohdistetaan antibioottia, ne harvat bakteerit, joilla jo valmiiksi on vastustuskykyä antava alleeli, jäävät eloon ja lisääntyvät, ja pian lähes koko populaatio on vastustuskykyinen. Antibiootti ei aiheuttanut mutaatiota, se vain valikoi.

Valinta voi olla suuntaavaa (toinen ääripää yleistyy), tasapainottavaa (keskimääräinen muoto suosittu, ääripäät harvinaistuvat) tai hajottavaa (molemmat ääripäät suosittuja). Seksuaalivalinnassa valitsijana on toinen sukupuoli, ja se voi suosia ominaisuuksia, jotka ovat eloonjäämisen kannalta jopa haitallisia, kuten näyttävää höyhenpukua.

Geneettinen ajautuminen

Ajautuminen on alleelien yleisyyden sattumanvaraista vaihtelua. Jokaisessa sukupolvessa osa yksilöistä jää ilman jälkeläisiä syistä, joilla ei ole mitään tekemistä niiden ominaisuuksien kanssa. Suuressa populaatiossa sattumat tasoittuvat, mutta pienessä populaatiossa alleeli voi kadota tai yleistyä muutamassa sukupolvessa riippumatta siitä, onko se hyödyllinen.

  • Pullonkaulailmiö: populaatio pienenee hetkellisesti hyvin pieneksi esimerkiksi metsästyksen, taudin tai luonnonkatastrofin vuoksi. Vaikka populaatio myöhemmin kasvaisi, sen geneettinen monimuotoisuus jää pieneksi, koska jäljelle jääneet yksilöt kantoivat vain osaa alkuperäisistä alleeleista. Saimaannorppa on suomalainen esimerkki lajista, jonka pieni kanta on geneettisesti hyvin yhtenäinen.
  • Perustajavaikutus: uuden populaation perustaa pieni joukko yksilöitä, joiden alleelien yleisyydet poikkeavat sattumalta lähtöpopulaatiosta. Suomalainen tautiperintö, eli harvinaiset perinnölliset sairaudet, jotka ovat Suomessa yleisempiä kuin muualla, selitetään pitkälti perustajavaikutuksella ja asutuksen eristyneisyydellä.

Geenivirta

Geenivirta tarkoittaa alleelien siirtymistä populaatiosta toiseen, kun yksilöt tai niiden sukusolut, esimerkiksi siitepöly, siirtyvät populaatioiden välillä ja lisääntyvät uudessa paikassa. Geenivirta tuo populaatioon uusia alleeleja ja tekee populaatioista keskenään samankaltaisempia. Siksi se jarruttaa lajiutumista: niin kauan kuin populaatioiden välillä on runsasta geenivirtaa, ne eivät eriydy omiksi lajeikseen. Pirstoutunut elinympäristö taas katkaisee geenivirtaa, jolloin pienet populaatiot altistuvat ajautumiselle.

Sopeutuminen ja avainsopeumat

Sopeuma on perinnöllinen ominaisuus, joka on yleistynyt luonnonvalinnan seurauksena, koska se paransi kantajiensa lisääntymismenestystä tietyssä ympäristössä. Sopeutuminen tapahtuu populaatiossa sukupolvien kuluessa: yksittäinen eliö ei sopeudu perinnöllisesti elämänsä aikana, vaikka se voi tottua olosuhteisiin.

Avainsopeuma on sopeuma, joka avaa eliöryhmälle kokonaan uuden elinympäristön tai elintavan ja johtaa usein nopeaan monimuotoistumiseen. Esimerkkejä ovat kasvien siemen, joka mahdollisti lisääntymisen kuivalla maalla ilman vettä hedelmöitykseen, ja sikiökalvojen suojaama muna, jonka ansiosta matelijoiden, lintujen ja nisäkkäiden yhteiset esi-isät pystyivät lisääntymään kokonaan maalla.

Lajiutuminen

Biologisen lajikäsitteen mukaan saman lajin yksilöt voivat lisääntyä keskenään ja saada lisääntymiskykyisiä jälkeläisiä. Lajiutuminen alkaa, kun populaation osien välinen geenivirta katkeaa, ja ne alkavat muuttua erikseen luonnonvalinnan, ajautumisen ja mutaatioiden vaikutuksesta.

  • Allopatrinen lajiutuminen: populaatio jakautuu maantieteellisen esteen, kuten vuoriston, meren tai jäätikön, vuoksi. Erillään eläessään osat eriytyvät niin, ettei lisääntyminen enää onnistu, vaikka este poistuisi.
  • Sympatrinen lajiutuminen: uusi laji syntyy samalla alueella ilman maantieteellistä estettä, esimerkiksi kasveilla kromosomiston monistumisen (polyploidian) kautta tai kun osa populaatiosta alkaa käyttää eri ravintoa tai lisääntyä eri aikaan.

Lisääntymiseristeet pitävät lajit erillään. Ennen hedelmöitystä vaikuttavia esteitä ovat esimerkiksi eri lisääntymisaika, eri elinympäristö, erilainen soidinkäyttäytyminen ja yhteensopimattomat lisääntymiselimet. Hedelmöityksen jälkeen vaikuttavia esteitä ovat risteymän elinkyvyttömyys ja hedelmättömyys. Hevosen ja aasin risteymä muuli on elinvoimainen mutta yleensä lisääntymiskyvytön, joten hevonen ja aasi ovat eri lajeja.

Näin aihetta on kysytty yo-kokeessa

Evoluutio on biologian yo-kokeen toistuvimpia aiheita: evoluution mekanismeja on käsitelty 14 tehtävässä niissä kokeissa, jotka olemme käyneet läpi vanhojen kokeiden aihetaulukossa. Linkki vie tehtävän riville taulukossa, ja piirteet-linkki YTL:n hyvän vastauksen piirteisiin.

Yleisimmät virheet

  • "Eliö sopeutuu, koska se tarvitsee". Evoluutiolla ei ole tavoitetta. Muuntelu syntyy sattumalta, ja valinta suosii sitä, mikä sattuu jo olemaan olemassa. Kirjoita "yksilöt, joilla oli ominaisuus X, saivat enemmän jälkeläisiä", älä "laji kehitti ominaisuuden X".
  • Yksilö ja populaatio sekoittuvat. Luonnonvalinta kohdistuu yksilöiden fenotyyppeihin, mutta evoluutio näkyy populaation alleelien yleisyyksissä. Yksilö ei evoluutioidu.
  • Hankittu ominaisuus periytyy. Lihasten kasvu harjoittelun myötä tai opittu taito ei siirry jälkeläisille geeneissä.
  • Kelpoisuus tarkoittaa vahvuutta. Ratkaisevaa on lisääntymismenestys. Pitkäikäinen yksilö, joka ei lisäänny, ei siirrä alleelejaan eteenpäin.
  • Ajautuminen ja valinta menevät sekaisin. Jos tehtävässä korostuu pieni populaatio ja sattuma, mekanismi on todennäköisesti ajautuminen. Jos ominaisuus selvästi parantaa lisääntymismenestystä, kyse on valinnasta.
  • Lajiutumisesta puuttuu eriste. Pelkkä erilaisuus ei tee lajeja. Perustele aina, mikä katkaisi geenivirran ja mikä lisääntymiseriste lajit nyt erottaa.

Jatka tästä

Muuntelun synty meioosissa on selitetty artikkelissa mitoosi ja meioosi, ja alleelien periytyminen sukupolvesta toiseen artikkelissa periytymistehtävät. Kokeen rakenne ja pisteytys ovat artikkelissa biologian yo-koe, ja vastauksen rakentamisesta kerrotaan artikkelissa biologian yo-kokeen vastaustekniikka. Evoluutiotehtäviä pääset harjoittelemaan palautteen kanssa Laran biologian abikurssilla.

Lähteet

Kertaa aiheittain

Pääset alkuun jo tänään

Harjoittele yo-kokeen kaltaisia tehtäviä ja saa selittävää palautetta jokaisesta vastauksesta.

Tutustu biologian abikurssiin

Tässä artikkelissa

Lue seuraavaksi

BiologiaKertaus aiheittain

Periytymistehtävät: näin ratkaiset risteytystehtävän

7 minBiologiaKoe ja pisterajat

Biologian yo-kokeen vastaustekniikka ja arvostelu

6 minBiologiaKoe ja pisterajat

Biologian vanhat yo-kokeet 2019–2026 ja pisterajat

4 min

Biologian abikurssi