Genetik och evolution

Nedanstående innehåll är skapat av Mimers Brunns besökare. Kommentera arbete

1. Jordens utveckling

Big bang

Det svävade ett jättestort moln av stoft och gas ute i rymden för cirka 4500 miljoner år sedan Molnet började snurra till det blev stora klumpar. Planet jorden blev en av klumparna. I början var jordklotet mycket varmt men sedan svalnade det.


Arv och utveckling

För cirka 3,7 miljoner år sedan fick vulkanen Sadiman ett utbrott. Den är belägen i norra Tauzania, då vid Laetoli. Den hade spytt ut rök och aska i ett antal dagar, men så fortsatte det inte. Regn kom och en gröt av aska täckte marken. De som först passerade savannen var elefanter, noshörningar, bufflar, giraffer, pärlhöns och ett par förmänniskor. Alla dessa lämnade något slags spår i askgröten som i sin tur stelnade.
De första förmänniskorna kunde troligtvis inte prata med varandra, men de kunde säkerligen uttrycka sig på andra sätt, såsom gester eller miner. Man vet inte vilka de var, men storleken på fötterna tyder på att den ena var en man och den andra var en kvinna.


Livets uppkomst

Bakterierna var antagligen de första levande cellerna på denna jord. Man har hittat förstenade rester av fossiler som levde för 3,7 miljoner sedan.
Många frågar sig hur livet uppkom och hur de första cellerna bildades. Det finns ett flertal teorier, men en av teorierna är att livets födelse startade med en lång kemisk utveckling. De större organiska molekylerna byggdes upp av mindre molekyler. Några av molekylerna kunde kopiera sig själva – dvs. en sorts fortplantning. De ämnen som är nödvändiga för livet kan ha avskilts i små droppar som omgavs av en tunn hinna, en cellmembran. Detta kan ha varit hur urcellerna uppstod. Det egentliga faktat är att ingen riktigt vet säkert.


Fotosyntes utvecklas

Cyanobakterierna (blågröna alger) var de första organismerna. De använde solljusenergi. De kunde tillverka energirik näring och avge syrgas eftersom de har fotosyntes.


En ny sorts celler

Ett ozonskikt bildades när 2/3 av tiden sedan jordens födelse hade gått. Ozonskiktet skyddar mot UV-strålningen. Vid denna tidpunkt utvecklas växter encelliga alger med cellkärna, klorofyllkorn och mitokondrier (cellernas förbrännsfabriker).
Mitokondrien sköter energiomsättningen och klorofyllkornet tillverkar energirikt bränsle och byggmaterial.


Livet går upp på land

För cirka 500 miljoner år sedan började de första växterna växa på land. Eftersom det finns koldioxid i luften och ljuset steker hela tiden på är det en stor fördel att leva på land.


De första ryggradsdjuren

För ungefär 450 miljoner år sedan bildades de första ryggradsdjuren. Ryggradsdjuren är bestående av bla. fiskar, groddjur, kräldjur, fåglar och däggdjur. De första ryggradsdjuret var pansarrundmunnarna. Benfiskarna är den största gruppen av ryggradsdjuren. I nuläget finns det 70 000 olika arter.


De första landdjuren

Medan silur- och devonperioderna har flera olika artade sporväxter utvecklas dvs. uppe på land. Exempel på djur och växter under denna tid var trädartad ormbunke och amfibie (groddjur).
Forskarna har en tanke som tyder på att det var fyrfotingar som levde i vatten och som anpassade sig till liv på land i början av karbon. Ordet Karbon betyder stenkolsperidoderna.


De första kräldjuren

Vid slutet av stenkolsperoderna för cirka 300 miljoner år sedan utvecklades de första kräldjuren (reptilerna) ur groddjur. De reptilerna som var mest kända och reagerade över 150 miljoner var dinosaurierna.
Dinosaurierna minskade i antal under kritaperioden och för 65 miljoner år sedan försvann de helt. Orsaken till att alla dinosaurier dog ut var att en jättestor meteorit slog ner och att de blev ett försämrat klimat. En annan orsak var att rovdäggdjuren åt upp deras ägg och ungar.


De första däggdjuren

De första däggdjuren har antagligen utvecklats ur en typ av enkla och tidiga reptiler, detta var för 200 miljoner år sedan. Det var främst djur som var små som råttor och de hade väl utvecklade tänder och hårig päls. Den väldigt viktiga och nya djuregenskapen var att ge di.
Eftersom dinosaurierna försvann för 65 miljoner år sedan utvecklades däggdjuren snabbt. Det uppstod även nya djursorter. Bland dessa djurgrupper fanns bland annat hovdjuren, rovdjuren, valarna och våran egna grupp primaterna. De främsta kännemärkena för primaterna är framåtriktade ögon vilket ger djupseende och en relativt stor hjärna.
Efter primaterna utvecklades efter en tid de så kallade svanslösa aporna dit bland annat orangutang, gorilla, schimpans och människa räknas.
Ingen svanslös apa som lever nu är inte urmoder till människan. Dessa är helt klart våra absoluta närmaste släktingar.


2. Människans utveckling

Förmänniskorna

Den första hominiden levde för 4,5 miljoner år sedan. Den kallades Australoithecus ramidus. Roten på hominidernas stamträd kallas ramid: en liten hjärna hade ramidus som var aplik och var endast 130 cm lång, Du sökte i första hand mat i träden tror man.

4 miljoner år gamla är den äldsta fossilen som liknar människor mer än apor. De kallades för Australopithecus afarehsis, som tillhör en annan grupp av förmänniskorna. De var bra trädklättrare med långa armar och korta ben. De hade också en stor hjärna. Afarensis åt både kött och växter. Något som var speciellt med dem var att de började använda stenverktyg.


De första människorna

För 1,8 miljoner till 400 000 år sedan dök erectus (upprättgående) upp på savannen. Något som utvecklades var flocklivet. För att inte bli dödad av rovdjur, är en bra metod att vara med i en flock. Efter en tid utvecklades deras hjärna mycket. Man tror att en vuxen homo erectus var omkring 180 cm lång. De började använda elden och effektiva stenverktyg. Homo erectus fanns på jorden 1,5 miljoner år.


Neanderthahalmänniskan

Homo erectus hade en särskild ras som levde under istiden. Den kallades neandertalmänniskan. Våran hjärna var lite mindre än deras. De försvann för 30 000 år sean trots att de var skickliga jägare och bodde i grottor.


Den moderna människan

Under tiotusentals år utvecklades en grupp. Homoerectus-människorna som var isolerade i Afrika till homo sapiens. För 170 000 år sedan skedde detta. De tillverkade stenverktyg, knivar och kastspjut. Faktiskt såg de ut ungefär som vi gör i dag. Något som de är kända för är alla grottmålningar som har hittats i Spanien och Frankrike. En ren fakta är att alla vi som bor på jorden i dag tillhör alla homo sapiens.


3. Det biologiska arvet

Allt som lever förökar sig i växter sprider frön, fåglar lägger ägg och däggdjuren föder ungar. Men man kan fråga sig varför inte en kattmamma föder hundvalpar och varför det inte växer prästkragar ur maskrosen. Som det ser ut så finns det något som styr utvecklingen av egenskaper hos levande organismer. Detta kallas för arvsanlag eller arvsmassa. I den cell som ska bli en ny individ måste redan arvsmassan finnas i, denna cell bildas redan av könscellerna. Medan könscellerna smälter samman överförs information från en generation till nästa. Just därför föder alltid människor människobarn, detta medför även att ens barn oftast är lik en själv. Hos växter, djur och människor kan man se både likheter och olikheter mellan föräldrar och avkomna.


Arv och miljö avgör våra egenskaper

Många föds med mörk hudfärg och andra med ljus. Detta är ett tecken på att människornas hudfärg bestäms av arvet. Men huden hos ljusa människor kan även bli mörkare av solen. Man kan bli olika bruna, en del blir brunare än andra, en del blir endast röda och lite fräkniga och så finns det även dem som blir riktigt bruna. För att bli solbränd bör man vistas i solljus, eller ha ärvt anlag för mörkfärgning av huden.

Solbränna beror på att miljöfaktorer har en koppling/samarbetar med ärftliga anlag. Allt beror i sannolikhetens tecken att alla våra egenskaper på en kombination av arv och miljö. Vissa kan ha anlag för övervikt men oftast beror det på hur mycket man äter och vad man äter.
Man kan dela in våra egenskaper i två huvudgrupper
• Egenskaper som helt bestäms av arvet, tex. ögonfärg, hårfärg och blodgrupp.
• Egenskaper som påverkas av både arvet och miljön, tex. kroppsstorlek, solbränna och om man kan springa fort.


Arvsmassa finns i cellkärnan

I cellernas kärnor finns arvsmassan. Den är paketerad i de så kallade kromosomerna. I människornas cellkärnor finns det 46 stycken kromosomer. Dessa kommer från mamma och pappa dvs. hälften av mamma och den andra halvan av pappa.

I cellkärnans varenda liten celli huden lever musklerna, nervsystemet osv. finns en på pricken likadan uppsättning kromosomer. Varje annan art har alltså ett typiskt antal kromosomer i sina celler 78 har tex. hundar och schimpanser har 48. Man kan se kromosomerna i mikroskop, men endast när en cell delar sig.


Skador i arvsmassan

Ärftliga sjukdomar är resultatet av fel i arvsmassan och mutationer hos människan. I dag kan de flesta ärftliga sjukdomarna bero på mutationer.
Mutationerna kan drabba enstaka gener sk. genmutationer. Det kan också uppstå fel, då det kan drabba hela eller stora delar av kromosomer, så kallade kromosom-mutaioner. Cirka hälften av alla missfall beror på att fostret har allvarliga kromosomfel.

Många andra sjukdomar uppstår därför att arvsanlag ger en disposition för sjukdom. Något annat än arvsanlag kommer då att besluta om sjukdomen bryter ut eller inte. Samspelet mellan arv och miljö är då orsaken till sjukdomen. Till denna grupp räknas många psykiska sjukdomar men också även cancersjukdomen.


Om antalet kromosomer inte är 46

När könsceller blir till vid redutiondelningen kan det förekomma fel. Resultatet kan bli ett befruktat ägg med fel antal kromosomer. Det händer att folk föds med exempelvis 47 kromosomer i stället för 46 (som är det vanliga): Om man har tre kromosomer i stället för två i det 21 kromosomparet har man Down syndrom., vilket är mongolism. Dessa barn är utvecklingsstörda, detta medför att de har svårare att lära sig saker.


Ärftliga sjukdomar

De recessiva sjukdomarna orsakas av recessiva anlag som alltså måste finnas i dubbel uppsättning för att ge sjukdomen. Vi flesta går och bär på denna sjukdom utan att lägga märke till det. Om både föräldrarna har anlag för det, är risken stor att även barnet får det (tyvärr). De flesta av dessa sjukdomar är synnerligen ovanliga.
Exempel på recessiva sjukdomar:
Albinism: medfödd brist på pigment i ögon, hår och hud.
PKU: Psykisk utvecklingsstörd
Galaktosem: Oförmåga att omsätta sockret galaktos.
Cystisk fibros: Bla. lungbesvär även besvär med mag-tarmkanalen
Progeria: Tidigt åldrande
Hungtingtous sjukdom: Nedbrytning av nervsystemet


Könsbundet arv

Det vi känner till idag är att cirka 300 anlag för sjukdomar och avvikelser som ärvs könsbundet. Den mest kända av dessa är blödarsjukan, denna drabbar framförallt män. Den sjuke kan inte bilda de ämnen (proteiner) som behövs för att blodet ska levra sig. En mindre allvarlig könsbunden avvikelse är röd-grön färgblindhet, vilket även är mycket vanligare.


DNA

DNA (deoxyribo nuceicacid) är den kemiska benämningen på vår arvsmassan, bäraren av våra gener. De flesta typer av biologiska spår som blod, sperma, saliv, snor, hår osv. kan man analysera med hjälp av DNA-tekniken. DNA finns i mitokondrierna, cellorganellerna som sköter cellers energiföring samt i alla cellkärnor i kroppen. Från våra föräldrar ärver vi hälften av det kärnbärande DNA/t. Två sammanbundna strängar som är uppbyggda av fosfat och socker består DNA-molekylen av samt de fyra olika baserna adenin (A), ytpmin (T), cytocin (C) och guanin (G).


DNA och gener

En jättemolekyl DNA innehåller varje kromosom. En kemisk kod finns inbyggd i molekylen. Olika delar av en molekyl är generna. Molekylerna ligger på en rad efter varandra. Varje enskild gen har sin bestämda funktion. Allt som händer i cellen styr generna. De gör att cellen kan arbeta, dela sig och växa.


Den genetiska koden

Den genetiska koden bildas av ordningsföljden på DNA-molekylens stegpinnar. Ritningen för proteintillverkning skapas av den genetiska koden. Att ett visst protein tillverkas ute i cellen, har en viss gen som uppgift. Ett litet fel kan förändra saker tex. ögonfärg.


Hur arbetar en gen

Kromosomernas gener samarbetar i cellkärna med organeller ute i cellplasma vid proteintillverkning. En ny proteinmolekyl har cellen då fått som kan använda till att reparera i cellen, nybyggd eller som enzym. 30 000 olika gener finns det i varje cell i människokroppen, vilket medger att bara vissa gener i varje cell arbetar. De andra sover.


4. Mendel

Gregor Johann Mendel som ofta brukar kallas för ”genetikens fader” föddes i Heinzendorf, Österrike 22 juli 1822 i en tämligen fattig bonde familj. Under sin ungdom så jobbade han som trädgårdsmästare och när han var en ung man så började han på Olmutz Filosofiska Institut. År 1843 så gick den 22 år gamla Mendel med i det augustiniska klostret St Thomas i Brunn, Tjeckoslovakien som vid den tiden var känt för att vara ett av de bästa centren för lärdom inom det vetenskapliga området. Munkarna som bodde där ägnade si åt vetenskap, teknik och samhällsfrågor. Han for sedan till universitet i Wien för att studera vetenskap och matematik men misslyckades med sitt försök att erhålla en lärarrang. Mendel återvände då till klostret där han blev en munk och kom att spendera hela resten av sitt liv. Han blev präst där den 6 augusti 1847. Mendel blev inspirerad både av sina professorer på universitetet och av sina kollegor på klostret att studera variation, ärftlighet och utveckling hos växter. Han utförde sina studier i klostrets experimentträdgård. Mendel gjorde många experiment under sin livstid bla. på möss, men hans mest berömda är det med ärtorna.

Mendel hade tur som hade allt material som han behövde till sin forskning i klostret och att han valde att utföra sina experiment på just ärtplantor , ärtplantor har en relativt enkel genstruktur och Mendel kunde också alltid kontrollera plantornas förökning. När Mendel ville korsa – pollinera – en ärtplanta så behövde han bara ta bort den omogna ståndaren från plantan. På så sätt så var han alltid säker på sina plantors föräldrar. Ärtplantorna är normalt självbefruktade men Mendel förde i stället med hjälp av en liten borste pollen från en planta till en annan.

På Mendels tid visste man ingenting om kromosomer, men han drog den helt korrekta slutsatsen att ärftligshetsfaktorena, eller som man oftast säger generna, måste existera i par. Gregor insåg också att de anlag som inte framträdde i första generationen utan först senare, ändå måste vara närvarande från början. Hans experiment bringade fram två allmänna slutsatser som senare kom att bli kända som Mendels ärftlighetslagar. Mendels papper publicerades 1866 ironiskt nog så hade det en liten inverkan.

Mendel dog i Brunn den 6 januari 1844. I sina sista år så levde Mendel ett solidariskt liv. Precis innan sin död så sade han: Mina vetenskapliga arbeten har gett mig stor tillfredställelse, och jag är övertygad om att jag inom kort så kommer hela världen att prisa resultaten av dessa arbeten. Det var inte förrän under det tidiga 1900-talet som man började att inse stoltheten i hans ideér. När teorin om evolutionens spred sig så började samtidigt Mendels upptäckter och lagar också att göra det. Många andra biologer använde Mendels forskning som bas för deras egen och Mendels lära är studerad och utlärd över hela världen. Mendels arbete blev grunden för modern genetiksforskning. Genetikens inverkan ifrågasätts inte längre av någon. Många sjukdomar är kända som ärftliga. Plantor odlas nu i laborationer för att uppvisa olika önskande kännetäcken. De praktiska resultaten av Mendels forskning ha inte bara ändrat hur vi uppfattar världen, utan också hur vi lever i den. På Villanova universitet så är George Mendel ihågkommen på ett speciellt sätt. The Mendel Hall, universitetets enorma vetenskaps och forsknings center, är utrustad med de modernaste hjälpmedlen för studier och forskning. Mendels medalj är ett pris som infördes för att belöna vetenskapliga framsteg och religiös tro.


5. Charles Darwin

Charles Darwin föddes den 12 februari 1809 och dog 19 april, 1882. Charles föddes i Shrewsbury, England 1809. Han var sonson tillevolutionsteknikern Erasmus Darwin.

Vid 16 års ålder sattes Darwin i medicin skola i Edinburgh, men han hoppade av efter kort tid. Han valde i stället att läsa teologi i Cambridge.

Att Darwin väntade med att publicera sin teori kan till stor del tillskrivas det politiska och religiösa klimatet i dåtidens England. Evolutionsteo...