Back to chapter

33.4:

מהי היסטוריה אבולוציונית?

JoVE Core
Biologie
Un abonnement à JoVE est nécessaire pour voir ce contenu.  Connectez-vous ou commencez votre essai gratuit.
JoVE Core Biologie
What is Evolutionary History?

Langues

Diviser

לפני כ-4 מיליארד שנה, האטמוספרה הקדומה של כדור הארץ כללה אדי מים וגזים שנוצרו כתוצאה מהתפרצויות הרי געש. כשהתקרר כדור הארץ, אדי המים הובעו ליצירת גשם ויצרו את אוקיינוסים של כדור הארץ. יצורים מימיים חד-תאיים הופיעו כיצורים החיים הראשונים שאכלסו את כדור הארץ לפני כמעט 3.5 מיליארד שנה.כמה פרוקריוטים החלו לקבוע פחמן דו חמצני לייצור סוכרים תהליך המכונה פוטוסינתזה. לפני כשני מיליארד שנה, אורגניזמים פוטוסינתטיים חד-תאיים היו הראשונים שהתיישבו בסביבות יבשתיות ורטובות. חמצן, המיוצר כתוצר לוואי של פוטוסינתזה, סלל את הדרך לאטמוספרה של כדור הארץ לארח אורגניזמים מורכבים ומגוונים יותר.אורגניזמים רב-תאיים כמו צמחים, פטריות ובעלי חיים החלו לאכלס את שטחי האדמה של כדור הארץ לפני כ-400-500 מיליון שנה. מדענים שיחזרו תיאורים אלה ואחרים על החיים בכדור הארץ על ידי ניתוח תיעוד המאובנים ופיתוח עצים פילוגנטיים. מאובנים הם שרידים או טביעות של אורגניזם, כמו עצמות או טביעות רגליים.תיעוד המאובנים הנו אוסף של מאובנים המתעד את תולדות החיים ומספק עדות לאבולוציה עץ פילוגנטי הוא תרשים שממחיש קשרים אבולוציוניים בין אורגניזמים. דפוסי הענפים של עץ פילוגנטי מצביעים על התפתחות אורגניזמים מאבות אבות משותפים. יחד, התיעוד המאובנים והעצים הפילוגנטיים הם כלים יעילים לשחזור ההיסטוריה האבולוציונית.לדוגמא, ניתן להניח קשר אבולוציוני הדדי בין לווייתנים ודגים, בהתחשב בכך ששניהם בעלי חיים ימיים עם סנפירים וזנב לשחייה עם זאת, השוואות אנטומיות מראות כי לווייתנים מודרניים חולקים דמיון מבני עם בני אדם ויונקים אחרים, כמו מקדמים דומים. יתר על כן, ניתוחים פילוגנטיים מראים כי לווייתנים אכן חולקים אב קדמון שכיח יותר עם בני אדם ולא עם דגים. מדענים מצאו עדויות לכך שלוויתנים מודרניים התפתחו מאורגניזם של ארבע הגפיים שעבר מהאדמה חזרה למים.תוכניות הגוף הדומות של לווייתנים ודגים התפתחו באופן עצמאי תהליך שנקרא אבולוציה מתכנסת. ההיסטוריה האבולוציונית שמה לה למטרה להסביר ולהבין כיצד התפתחו אורגניזמים חיים מאז שהחיים התהוו על כדור הארץ עד ימינו. תיעוד המאובנים והעצים הפילוגנטיים משמשים כלים לסייע למדענים לשחזר את ארועים הללו על החיים על כדור הארץ.

33.4:

מהי היסטוריה אבולוציונית?

Scientists record evolutionary history by analyzing fossil, morphological, and genetic data. The fossil record documents the history of life on Earth and provides evidence for evolution. However, both fossil and living organisms offer evidence that outlines Earth’s evolutionary history.

Phylogenetic trees illustrate the evolutionary relationships among these organisms. Scientists infer organisms’ common ancestry by evaluating shared morphological and genetic characteristics. Together, the fossil record and phylogenetic trees help scientists to reconstruct the evolutionary history of life on Earth.

According to evolutionary history, conditions on early Earth set the stage for life to begin. Nearly 4 billion years ago, atmospheric water vapor condensed into rain that filled the planet’s basins to form oceans. Consequently, as documented by fossil evidence, life on Earth began with the advent of unicellular life.

Scientists, such as astrobiologists, use this knowledge to research the potential for life on other planets. The presence of water is presumed to be a universally shared requirement for life. Water found on Mars, for example, suggests that life—most likely bacteria—may exist on that planet as well.

As conditions changed on Earth, organisms’ complexity and variety also changed. Oxygenation of Earth’s atmosphere paved the way for multicellular life and land colonization. Over time, countless species emerged (i.e., speciation) and perished (i.e., extinction) as Earth endured environmental shifts.

Throughout evolutionary time, species developed adaptations to better survive the Earth’s dynamic environment. Adaptations can arise from either a common ancestor or independently via convergent evolution. For example, a common ancestor gave rise to the shared forelimb structure of mammals, while the fins and tails of fish evolved independently from that of whales.

Evolutionary history describes how fossil and living species evolved since life’s emergence on Earth. Scientists aim to understand the environmental forces driving evolution as well as evolutionary relationships between organisms. Establishing Earth’s evolutionary history provides a framework for understanding the process and circumstances surrounding evolution.

Suggested Reading

Beraldi-Campesi, Hugo. 2013. “Early Life on Land and the First Terrestrial Ecosystems.” Ecological Processes 2 (1): 1. [Source].

Davis, Matt, Søren Faurby, and Jens-Christian Svenning. 2018. “Mammal Diversity Will Take Millions of Years to Recover from the Current Biodiversity Crisis.” Proceedings of the National Academy of Sciences 115 (44): 11262–67. [Source].