Otavan Opiston logoOtavan OpistoNettilukioNettiperuskouluMuikku

Muuntelua tuottavat mikroevoluution tekijät

Rekombinaatio

Rekombinaatio tuottaa suvullisesti lisääntyvillä eliöillä valtavasti perinnöllistä muuntelua. Muuntelua lisäävät:

1. Mendelistinen rekombinaatio

2. Geenienvaihdunnan seurauksena tapahtuva rekombinaatio

3. Sukusolujen sattumanvaraisen yhtymisen seurauksena syntyvät uudet yhdistelmät.

Meioosin ja hedelmöityksen tuloksena syntyy uusia alleeliyhdistelmiä. Jokaisella tällä tavoin syntyneellä yksilöllä on erilainen yhdistelmä alleeleja.

Mutaatiot

Kaikissa edellisissä mikroevoluutiota aiheuttavissa tekijöissä on yksi yhteinen piirre: lajin populaatioissa olevia geenien alleelit säilyvät samoina. Niiden esiintymisosuudet saattavat muuttua, mutta uusia ei tule. Tilannetta voidaan verrata korttipeliin, jossa samaa pakkaa sekoitetaan uudestaan ja uudestaan, mutta peleissä esiintyvät aina samat kortit.

Sen sijaan mutaatiot voivat tuoda jotain todella uutta populaation geenipooliin! Ne voivat muuttaa kromosomien rakennetta tai peräti kromosomilukua. Eläimillä muutoksia voi tulla lähinnä vain kromosomien rakenteeseen (suvullisen lisääntymistavan vuoksi), mutta kasveilla voi muuttua jopa kromosomiluku.

Populaation sopeutumista lisäävät mutaatiot ovat hyvin harvinaisia (yksi mutaatio 10 000 – 100 000 sukusolua kohti), joten yhden sukupolven aikana niillä on yleensä vain vähän vaikutusta. Sen sijaan pitkän ajan kuluessa niillä on merkittävä vaikutus.

Populaation sopeutumista lisäävät mutaatiot ovat hyvin harvinaisia (yksi mutaatio 10 000 – 100 000 sukusolua kohti), joten yhden sukupolven aikana niillä on yleensä vain vähän vaikutusta. Sen sijaan pitkän ajan kuluessa niillä on merkittävä vaikutus.

Evoluutio on sopeutumista

Evoluutio on myös sopeutumista (”adaptive evolution”). Se on yhdistelmä kahdesta tekijästä:

1. Sattuma: mutaatiot ja suvullinen lisääntyminen

2. Valinta: niiden ominaisuuksien valinta tai suosiminen, jotka sopivat parhaiten kuhunkin ympäristöön

Yksilön kelpoisuus (fitness) kuvaa sitä kykyä, miten yksilö voi siirtää geenipoolinsa seuraavalle sukupolvelle.

Mihin valinta kohdistuu?

Valinta kohdistuu suoraan yksilön fenotyyppiin (fysikaalisiin, biokemiallisiin ja käyttäytymisominaisuuksiin). Se vaikuttaa epäsuorasti populaation sopeutumista edistävästi, koska se suosii ja säilyttää kelpoisuudeltan hyvien yksilöiden genotyyppejä. Toisin sanoen valinta muokkaa hitaasti populaation geenipoolia. Luonnossa valinnan vaikuttaessa yksilöön kyse on monien kompromissien summasta. Toisaalta yksilön pitää pystyä hankkimaan ruokansa ja säilymään hengissä (esim. suojautumaan, pakenemaan pedoilta), mutta toisaalta lisääntymisaikana pitäisi pystyä tuottamaan riittävästi elinkykyisiä jälkeläisiä.

Valinnan monet muodot

Luonnonvalinta voi vaikuttaa populaatioon kolmella eri tavalla, tasapainottamalla, suuntaamalla tai hajottamalla sitä. Käytämme esimerkkinä perhospopulaatiota.

Ylhäällä on populaatio lähtötilanteessa, jossa esiintyy yksilöitä vaalean vihreästä tumman vihreään saakka. Oletetusti populaatiossa esiintyy eniten yksilöitä, joiden siipien väri on värijakauman puolessavälissä. Alakuvissa on tilanteet, joissa valinta on karsinut (punainen nuoli) tiettyä fenotyyppistä joukkoa populaatiosta.

1. Tasapainottava valinta: Yksilöt, joiden fenotyyppi edustaa populaation ääripäitä karsiutuvat. Fenotyyppinen vaihtelu kaventuu.

2. Suuntaava valinta: elinympäristön olot muuttuvat tiettyyn suuntaan, jolloin suositaan tiettyä fenotyyppistä joukkoa.

3. Hajottava valinta: elinympäristön olot suosivat ääripään yksilöitä fenotyyppisessä jakaumassa.

Seksuaalivalinta

Eläimillä koiras ja naaras ovat usein erinäköisiä. Tätä kutsutaan seksuaalidimorfismiksi. Koiraalla (tai uroksella) voi olla hyvin värikäs höyhenpuku, huomattavasti suuremmat sarvet kuin naaraalla jne. Koiraan ominaisuudet voivat houkutella naaraita tai ne voivat toimia koiraiden välillä niiden kilpaillessa naaraista.

Seksuaalivalinta ei lisää sopeutumiskykyä, mutta ne voivat lisätä yksilön lisääntymismenestystä paritteluun houkuttelussa. Naaraat vaikuttavat pariutumistilanteessa myös kumppanin valinnassa, esimerkiksi valitsemalla höyhenpuvultaan värikkäimmän tai suuriäänisimmän koiraan. Valinnan seurauksena koiraan ja naaraan erilaisuus pyrkii säilymään.

Seksuaalivalinnan tulos sitruunaperhosella. Sitruunaperhosella koiras on värikkäämpi (keltaisempi) kun taas naaras on hailakankeltainen.

Valikoiva pariutuminen

Pariutumistilanteessa populaation yksilöt eivät ole tasaveroisessa asemassa. Osa yksilöistä pääsee parittelemaan, mutta osa ei. Esimerkiksi naaras voi valita uroksen, jolla on isoimmat sarvet, värikäs höyhenpuku tai jonka soidinkutsu on houkuttelevin. Tällaisessa valikoivassa pariutumisessa tulee vähemmän heterotsygoottisia yksilöitä, mutta geenipoolin alleelifrekvensseihin se ei vaikuta.

Voiko evoluutio tuottaa täydellisiä sopeutujia?

Evoluution seurauksena uudet syntyvät yksilöt ovat teoriassa yhä paremmin sopeutuneita ympäristöön. Evoluutio ei kuitenkaan tuota täydellisiä sopeutujia seuraavista syistä johtuen:

1. Eliöillä on historiallinen tausta, jossa sopeutuminen tapahtuu sen hetkisten olosuhteiden mukaan.

2. Sopeutumat ovat usein kompromisseja: esimerkiksi raajan pitää olla notkea, mutta voimakas

3. Evoluutio ei aina lisää sopeutumista: esimerkiksi geneettinen ajautuminen, sattuma jne.

4. Valinta vaikuttaa olemassaoleviin tyyppeihin: uudet ominaisuudet yleistyvät vasta, jos valinta suosii niitä.

© Otavan Opisto / Juha Siekkinen

© 2015 Otavan Opisto