Presentation laddar. Vänta.

Presentation laddar. Vänta.

Liv och vetenskap 2011 Uno Wennergren Professor Teoretisk Biologi.

Liknande presentationer


En presentation över ämnet: "Liv och vetenskap 2011 Uno Wennergren Professor Teoretisk Biologi."— Presentationens avskrift:

1

2 Liv och vetenskap 2011 Uno Wennergren Professor Teoretisk Biologi

3 Föreläsningen:  Vad är vetenskap? –Kunna skilja på vetenskap och pseudovetenskap –Vetenskapliga metoder  Vad är vetenskapsområdet biologi? –Vad karakteriserar liv? –Exempel: funktionell genomik till ekologi  Grundstenar –Genetik –Evolution

4 Vad är vetenskap?  Vetenskap – ett sätt, en process, att lösa problem eller att få kunskap Processen, arbetssättet kallas Vetenskaplig metod

5 Copyright © The McGraw-Hill Companies, Inc. Permission required for reproduction or display. Observation Nya observationer görs och tidigare resultat studeras Vetenskaplig metod: de olika byggstenarna i processen

6 Ett testbart påstående formuleras Hypotes Observation Nya observationer görs och tidigare resultat studeras

7 Vetenskaplig metod: de olika byggstenarna i processen Experiment/Observationer Hypotesen prövas genom experiment eller ytterligare observationer Ett testbart påstående formuleras Hypotes Observation Nya observationer görs och tidigare resultat studeras

8 Vetenskaplig metod: de olika byggstenarna i processen Resultaten analyseras och hypotesen förkastas eller stöds SlutsatsExperiment/Observationer Hypotesen prövas genom experiment eller ytterligare observationer Ett testbart påstående formuleras Hypotes Observation Nya observationer görs och tidigare resultat studeras

9 Vetenskaplig metod: de olika byggstenarna i processen Vetenskaplig teori Många experiment och observationer stödjer en teori. Ny teori kan bildas enl ovan Resultaten analyseras och hypotesen förkastas eller stöds SlutsatsExperiment/Observationer Hypotesen prövas genom experiment eller ytterligare observationer Ett testbart påstående formuleras Hypotes Observation Nya observationer görs och tidigare resultat studeras

10

11 Fig. 1.3 Watson och Crick, 1953

12 Dubbelhelix av Watson och Crick 1953  Skapades tillsammans med röntgenkristallografi – man fick bilder som gjorde att dubbelhelixen blev en ide/hypotes  Teorin i sin tur har gett upphov till mängder av nya hypoteser som testats och endera förkastats eller fått stöd (hållit än så länge)

13 Hur skapas ny vetenskaplig teori  Många delresultat (hypoteser som testats och ej förkastats)  Tillsammans skapar underlag för en gemensam övergripande hypotes  Att väga dessa tillsammans kallas induktion – induktionsbevis –Givet att a och b är sant så måste även c vara sant, den logiska slutsatsen av a och b

14 Experiment  Skapa en händelse för att testa en hypotes –Flera variabler kan påverka händelsen –Gör det kontrollerbart genom att renodla till helst enbart en variabel  Kontrol grupp vs försöks grupp  Oberoende variabel – den man varierar  Beroende variabel - den man mäter

15 Pseudovetenskap  Vad är vetenskap och vad är pseudovetenskap????  Är påstående prövade med vetenskapliga metoder? Har man verkligen testat hypotesen? Var försöket tillräckligt renodlat så det verkligen testade hypotesen? –risk att man blir lurad/lurar sig själv och tror det är renodlat, eftersom man vill lösa problemet

16 Paradigmskifte Vetenskapen måste vara beredd att ändra sina teorier.

17 Molecules DNA molecules Atoms Organ systems Cells nerve cell Tissues leaf tissues cardiac tissue Organisms tree human Organs leaf stem brain heart Ekologi

18 Biologi processer  Metabolism – Energi / upptag nyttjande  Generativa /alstrande – Tillväxt av individ eller av individer /skapandet av biologisktmaterial  Responsiva / reagerande – Irritabilitet (fysiologi) – Individ anpassning – Evolution  Kontrollerande/styrande – Koordination – Reglering – Evolution ??? Kanske inte  Strukturer – I celler /organ / individer / naturen

19 Biologi vetenskap och tillämpningar

20 Fig Tillämpning av biologisk vetenskap: Nya metoder inom lantbruk och avel medför högre mjölkproduktion

21 Tillämpning av biologisk vetenskap  Vaccinationer –1796 Jenner studerade smittkoppor och kokoppor –De som fått kokoppor blev inte speciellt sjuka i smittkoppor –200 år senare så anses smittkoppor utrotat (dock ej helt pga terrorister)  Kunskaper om immunsystem ger vaccinationsprogram

22 HSW, p.19

23 Fig Att inte förstå och tillämpa biologisk kunskap kan få negativa konsekvenser. Ljusblått är hyggen rött är skog. Erosion, artutdöende

24 Första föreläsningen: del 1  Vad är vetenskap? –Kunna skilja på vetenskap och pseudovetenskap –Vetenskapliga metoder  Vad är vetenskapsområdet biologi? –Vad karakteriserar liv? –Exempel: funktionell genomik till ekologi

25 Liv!  Liv är en egenskap som alla organismer har.  Livet förökar sig, vilket kallas fortplantning.  Vid reproduktionen förs arvsanlag vidare.  Livet har förmåga att vidareutvecklas.  Något som är levande kan reagera på yttre stimuli.  Det som är levande söker föda och har en egen ämnesomsättning.  Virus räknas i allmänhet inte som en livsform, då virus saknar egen ämnesomsättning.

26 25 Livets ursprung hur uppstår liv  Ett antal olika hypoteser (kallas ibland teorier men ….) –Två olika grundtankar  Livet skapas på jorden ur ickelevande materia –Spontan generation  Livet skapas ur redan existerande liv –Biogenes –Dessa två hypoteser kan man spåra tillbaka ända till antiken (Aristoteles f K)  Antiken och fram till modern tid så var det frågan både hur liv kan uppstå och delvis livets ursprung

27 26 Många försök att förkasta spontan generation  Redi 1668 visade att flugor uppstod ur flugägg och inte ’spontant’. Alltså…  Experimentlustan fortsätter under 1700 till långt in på 1900 talet med olika försök att förkasta spontan generation (olika typer av steril miljö)

28 27 Fig. 22.2

29 28 Kokad buljong testet 1767 Syret????!!! Krävs syre för spontan generation?

30 29 Syre kan ta sig in men inte mikroorgaismer Pasteur 1861: Spontan generation är motbevisad

31 30 Idag fortfarande samma fråga..  Är livets ursprung på jorden sprungna ur ickelevande materia eller från annat liv?? –Idag diskuteras om livet har kommit till jorden från någon annan planet el dyl.  Panspermia –Idag har vi mer kunskap om de olika byggstenarna i celler/organismer  Vi kan alltså utifrån dessa teorier formulera hypoteser kring livets uppkomst (’spontan generation’ ialla fall vid starten) mer korrekt.

32 31 Vi vet mer om kemi, DNA, celler och jordens ursprung idag  Jordens temperatur  Vatten  DNA teknik: uppfattning om när arter kan ha bildats  Organiska molekyler kan skapas i syrefri miljö  Jorden var från början varmare och var mer vulkanisk, hade mer ultraviolett strålning  Våra äldsta organismer lever i extrema miljöer samma miljöer som det var på jorden i tidigt skede

33 32 Primitiv jord-förutsättningar för bildande av organiska molekyler (syrefritt-reducerande miljö) Oparin och Haldane 1920

34 33 Fig Miller 1953 visade att organiska molekyler kunde bildas t ex aminosyror

35 34 Fig Stromatoliter i Australien (cyanobakterier): ur fossiler på liknade strukturer finner man världens äldsta celler. SEM talet (SEM: SvepElektronMikroskop)

36 35 Organiska molekyler men långt kvar till liv och celler  Koncentrering av molekylerna, hypoteser: –Isolering och uttorkning av ’pölar’ –Koncentrering genom att vatten fryser  Hur skapades celler, cellväggar-membran? Hypoteser –Prebionts – ickelevande ’cell’struktur användes av första levande cellerna – t ex tunna vattenfilmer (coacervate) eller småbubblor med vatten i, protoceller, utifrån proteinlika strukturer

37 36 Fig Vattenfilm över organiska molekyler: coacervates

38 Från molekyl till cell och selektion hypotes idag:  Spontant bilda aminosyror – 1953  Långa Fosfo-lipider – typ av fetter- kan spontant bilda lager som grund för cellmembran  Aminosyror som slumpmässigt kopplas samman kan har gett självreproducerande RNA enzym  Dags för selektion och evolution

39 38 Givet att primitiva celler bildades – hur överlevde de? Föda/energi?  Två alternativ –Heterotrofer  Tar energi ur andra organiska molekyler som socker, aminosyror o dyl –Autotrofer  Utnyttjar annan energikälla, solen, eller från oorganiska reaktioner

40 39 Heterotrof eller autotrof? Hur började det?  Länge har åsikten varit att Heterotrof start är mest sannolik –men födan (organiska molekyler) måste ta slut alltså måste en evolutionsteori läggas till  Nu lutar det åt Autotrof –Hittat extremofiler i t ex heta källor o dylikt  Energi ur CO 2, CO, H 2, H 2 S, N 2 och S: bildade troligen svavelsyra, metan och vatten  Och kvar finns den tredje hypotesen: från annan ‘planet’.

41 40 Vad blev det för liv? Tre olika domäner av liv  Prokaryoter – (bakterier) saknar cellkärna –Är två olika domäner Eubacteria och Archea (nya gentekniker visar skillnader)  Archaea troligen äldst och många är extremofiler  Eukaryoter har cellkärnor –Fyra riken: Protista, Fungi, Plantae, Animalia.

42 41 Bildandet av eukaryot cell  Stöd för hypotesen att eukaryot bildades ur sammanslagning av prokaryoter. –Endosymbiotisk teori:  Prokaryotcell som inneslöt fotosyntetisk bakterie och aerobisk bakterie

43 42 Fig

44 43 Geologisk tid

45 44 Evolutionär tidsaxel billion year=miljard år

46 45 Mångfald inom en art  Population och art. Vad är skillnaden?  Vad är en art?  Genetisk variation  Genetiskt olika populationer  Tillämpningar av genetisk variation  Etiska problem

47 46 En art…  En art definieras som  Population och art. Vad är skillnaden?

48 47 Genotyp  Varje enskild individ har en genuppsättning  Varje genuppsättning är en specifik genotyp, specifik kombination av gener  Obs flera individer kan ha samma genuppsättning, dvs vara av samma genotyp ( t ex enäggs tvillingar)

49 48 Genpool  En grupp av genotyper har tillsammans en genpool.  Man brukar använda hela arten som grupp när man använder begreppet genpool.  En mindre population har oftast färre gener än en stor population

50 49 Fig. 11.2

51 50 Olika populationer  Kan ha både: –Olika frekvens av de olika generna  Många båögongener eller få blåögongener) –Olika genetisk diversitet  Genetisk diversitet – mängden olika gener –Kan också vara mer specifikt  För en specifik karaktär är det hög eller låg genetisk diversitet (låg om alla har samma allel – gen)  Allel – när man studerar/jämför förekomsten av gener för en specifik karaktär

52 51 Fig. 11.3

53 52 Genetiskt olika populationer- genförekomst och genfrekvens  olika selektionstryck –miljöer- för olika populationerna  Founder effect- etableringseffekt- populationen bildas utifrån en liten grupp individer (t ex koloniserat en ö)  Genetisk flaskhals-population har reducerats till få individer (kan därefter blivit många igen)  Spridningshinder – inget eller litet genetiskt utbyte mellan populationer

54 53 Men hur kan det bli genetisk diversitet?  Borde inte selektionen, det naturliga urvalet, medföra att det bara blir en genotyp kvar till slut??? –Spridning mellan genetiskt olika populationer är liten –Sexuell reproduktion (blandar om) –mutationer

55 54 Sickle cell anemi - gener som medför deformerade röda blodkroppar, dålig syresättning

56 55 Polymorfism – hurdå?  Selektion mot homozygoter dvs heterozygoten har högst fitness  Sickle cell anemi - heterozygoten är resistent mot malaria… Lite överkurs jmf med boken

57 56 Fitness och naturligt urval  Urvalet medför att en fenotyp lämnar relativt sett fler avkomma i nästa generation än andra fenotyper  Fitness för en genotyp beror av hur mycket avkomma och hur väl de överlever  Mäts alltid relativt de andra i populationen och i den specifika miljön  Ju högre fitness en fenotyp har desto högre selektion för den/de genotyperna som finns representerade av fenotypen  Fenotyp beskriver de karaktärerna som selektionen verkar på, t ex halslängd hos giraffer

58 57 Fenotyp - genotyp hur väl kopplade hos människan?  Översättning till människan är svår – de genetiska kontrollen av vårat beteende står mot miljöns och kulturens kontroll av vårat beteende t ex under uppväxten  Vad vi tror påverkar våra attityder kring rasism, jämställdhet, lika värde, homosexualitet osv  Kunskaper är bristfälliga

59 58 Tvillingstudier, svåra att analysera. En vetenskaplig debatt pågår. Hypotes: Om skillnaden mellan tvillingar är större för tvåäggstvillingar av samma kön jmf med enäggstvillingar så skall denna skillnad i skillnad bero på gener, ty per definition så tvåäggstvillingar är mer genetiskt olika än enäggstvillingar. –Är alltså ett sätt att mäta ev effekt av gener t ex på lön, intelligens, sjukdomar etc  Ett dolt antagande är att man antar att man (socialt) hanterar tvillingpar på samma sätt oavsett om de är tvåäggs eller enäggs…..  Ett annat problem är att man inte vet vilken morfologisk el dyl effekt man mäter, t ex gen för synfel/glasögon som medför uppfattas intelligent som..osv –Detta sista resonemang återför till kapitel 1 och korrelation jmf med sökandet efter samband/orsak verkan

60 59 Evolution och naturligt urval  Koncept och hur kunskapen/teorin utvecklats  Naturligt urval som motor i evolutionen  Typiska missförstånd  Vad påverkar naturligt urval  Vilka är bakomliggande processerna  Olika former av selektion  Genetisk drift kontra naturligt urval  ID vs evolution (något kort om detta)

61 60 Koncept och hur kunskapen/teorin utvecklats  Evolution allmänt – –förändring/utveckling (över tid)  Biologi Evolution – –förändring/utveckling av genetiskt bestämda egenskaper hos population  Microevolution – inom population  Macroevolution – under så lång tid och länge att nya arter bildas

62 61  Innan kunskap om genetik, populations genetik, DNA, meiosis. –Hur betrakta världen? Arterna alltid funnits i nuvarande form. Skapelse  Idag har vi kunskaperna men under en livstid är det svårt att se spåren av evolution. Kort tidsintervall (dock exempel för kortlivade organismer, t ex bananflugor på lab)

63 62 Naturligt urval Darwin och Wallace 1858  Antaganden –Alla organismer har överflöd av avkomma –Två organismer/arter kan ej vara lika –Individer kämpar för sin överlevnad –De individer som har ‘bäst’ egenskaper får fler avkomma som överlever –Bra egenskaper blir mer och mer vanliga i populationen, ‘dåliga’ blir mindre förekommande

64 63 Naturligt urval i kombination med genetik  Idag kombinerar vi evolution och naturligt urval med genetik och DNA och kan beskriva hur de ‘bra’ egenskaperna kan överföras från föräldrar till avkomma.  Allel frekvenser

65 64 Naturligt urval som motor i evolutionen  Genotyp vs fenotyp  Tre faktorer bestämmer, i en mix, evolution/förändring –Omvärldsfaktorer (yttre förutsättningar) –Sexuell reproduktion (på vilket sätt, internt urval) –Genetisk diversitet (utgångsmaterial)

66 65 Typiska missförstånd  Survival of the fittest – Nej, det är avkomma som räknas  Struggel for life – inget slagsmål, gradvis skillnad  Genotyp vs fenotyp – måste vara genetisk bestämda egenskaper, ej inlärda (finns en gråzon – vilka gener som uttrycks)  Sker på individ nivå men resultat ses på populations nivå

67 66 Genetisk drift kontra naturligt urval  Vad händer med gener där ingen selektion sker?  Vad händer i mycket små populationer? –Slumpen kan slå ut eller gynna gener  Mer än själva selektionen

68 67 ID vs evolution (något kort om detta)  Pseudovetenskap ? Vetenskap?  Intelligent design –Vad –När –Hur –Varför  Vad är problemet?

69 Seminarier grupper och diskussioner  Seminarie: Fördela ut tre papperslappar var för att säkerställa att alla gör inlägg i diskussionen. Det s k papperstricket. De olika roller som ingår i ett diskussionsseminarier, vilket kan jämföras med ett sammanträde. Ni skall alla lära sig att hantera alla roller.  Roller: ordförande - den som ser till att alla punkter gås igenom-betyder också att ordförande samlar ihop den diskussions som varit kring en punkt och sammanfattar den vid lämplig tidpunkt, ser till att alla får möjlighet att yttra sig. Kontrollerar med sekreteraren anteckningar klara innan punkten lämnas sekreterare - den som för anteckningar och kontrollerar liksom ordförande att alla punkter gås igenom redovisare - den som presenterar material/resultatet av diskussionen om så skall ske, kan vara samma som sekreterare föredragande - den som samlat in fakta och redogör för bakgrund för en specifik punkt. Kan alltså vara olika för olika punkter.

70 Seminarie roller - redovisning  Byt roller – –seminariet innehåller fakta- och diskussionsfrågor. –Skifta åtminstone ordförande mellan fakta och diskussion.  Redovisa både era svar/diskussion samt vilka som varit med, vilka roller.

71 Glöm inte!!!!!  OBS!!!! Ni måste in på its learning för den här kursen nästa vecka!!!!!  Inför laborationerna!!!


Ladda ner ppt "Liv och vetenskap 2011 Uno Wennergren Professor Teoretisk Biologi."

Liknande presentationer


Google-annonser