பரிணாமம்: ஒரு மதிப்பெண் வினாக்கள், புத்தக வினா விடைகள் மற்றும் குறிப்புகள்

பரிணாமம் பற்றி

நடுத்தரம் ~120 நிமிடப் படிப்பு

உயிரியல் படிக்கும் ஒவ்வொரு மாணவரும் ஒரு கட்டத்தில் இரண்டு கேள்விகளைக் கேட்கிறார்: இவ்வளவு வேறுபட்ட உயிரினங்கள் ஏன் ஒரே அடிப்படை உடல் அமைப்பையும் மூலக்கூறுகளையும் பகிர்ந்துகொள்கின்றன? இத்தனை வகைகள் எப்படித் தோன்றின? பரிணாமம் இவற்றுக்கு விடை தருகிறது. ஆதிகாலப் புவியில் இருந்த எளிய வாயுக்களின் கலவையிலிருந்து இந்தப் பாடம் தொடங்குகிறது. முதல் செல்கள் தோன்றிய படிகள், ஒவ்வொரு புவியியல் ஊழியின் தாவரங்களும் விலங்குகளும், இறுதியாக நவீன மனிதன் வரை அது பின்தொடர்கிறது.

சான்றுகள் பல திசைகளிலிருந்து வருகின்றன. எந்த உயிரி வடிவங்கள் எந்தக் காலத்தில் வாழ்ந்தன என்பதைப் புதைபடிவங்கள் காட்டுகின்றன. மனிதன், திமிங்கிலம், வௌவால் ஆகியவற்றின் முன்னங்கால்கள் போன்ற அமைப்பொத்த உறுப்புகள் ஒரு பொது மூதாதையைச் சுட்டுகின்றன. வெவ்வேறு முதுகெலும்பிகளின் கருக்கள் தொடக்க நிலைகளில் ஒன்றுபோலத் தோன்றுகின்றன. இந்தக் கண்ணுக்குத் தெரியும் அமைப்புகளிலிருந்து, அவற்றை ஏற்படுத்தும் காரணத்திற்குப் பாடம் செல்கிறது: ஒரு மக்கள்தொகைக்குள் அல்லீல் நிகழ்வெண்களில் ஏற்படும் மாற்றங்கள். அவை ஹார்டி-வீன்பெர்க் சமநிலையுடன் ஒப்பிட்டு அளக்கப்படுகின்றன. இத்தகைய சிறு மாற்றங்கள் பல தலைமுறைகளில் சேரும்போது புதிய சிற்றினங்கள் உருவாகின்றன.

லாமார்க், டார்வின் கொள்கைகள், ஹார்டி-வீன்பெர்க் சமநிலையைக் குலைக்கும் ஐந்து காரணிகள், கருமுட்டைக்கு முந்தைய மற்றும் பிந்தைய தடைகள், சிற்றினமாக்கத்தின் வகைகள், மனிதப் பரிணாமத்தின் நிலைகள் ஆகியவற்றிலிருந்து பாடநூல் வினாக்கள் அடிக்கடி வருகின்றன. ஒவ்வொரு கருத்துக்குமான எடுத்துக்காட்டைச் சேர்த்துப் படியுங்கள். ஒரு மதிப்பெண் வினா சொல்லைக் குறிப்பிடாமல் எடுத்துக்காட்டை மட்டும் கொடுக்கலாம்.

நீங்கள் கற்பவை

• மில்லர்-யூரி ஆய்வையும், உயிரின் வேதியத் தோற்றம் பற்றி அது காட்டியதையும் விவரித்தல்.
• புவியியல் கால அட்டவணையைப் பயன்படுத்தி ஊழிகளையும் அவற்றில் ஆதிக்கம் செலுத்திய உயிரினங்களையும் பெயரிடுதல்.
• அமைப்பொத்த உறுப்புகளையும் செயலொத்த உறுப்புகளையும் வேறுபடுத்தி, ஒவ்வொன்றையும் விலகிச் செல் அல்லது குவி பரிணாமத்துடன் இணைத்தல்.
• \(p^2 + 2pq + q^2 = 1\) சமன்பாட்டைப் பயன்படுத்தி ஒரு மக்கள்தொகையில் அல்லீல் மற்றும் மரபணுவகை நிகழ்வெண்களைக் கணக்கிடுதல்.
• இயற்கைத் தேர்வு, மரபணு ஓட்டம், மரபியல் நகர்வு, திடீர்மாற்றம் ஆகியவை ஒரு மக்கள்தொகையின் மரபியல் அமைப்பை எவ்வாறு மாற்றுகின்றன என்பதை விளக்குதல்.
• கருமுட்டைக்கு முந்தைய மற்றும் பிந்தைய தனிமைப்படுத்தும் வழிமுறைகளை ஒப்பிட்டு, அவை எவ்வாறு சிற்றினமாக்கத்திற்கு வழிவகுக்கின்றன என்பதை விளக்குதல்.

தொடங்குவதற்கு முன்

• DNA அமைப்பு, இரட்டிப்பாதல், மைய நெறிக் கோட்பாடு.
• மெண்டலிய மரபியல்: அல்லீல்கள், மரபணுவகை, புறத்தோற்றவகை, எளிய நிகழ்தகவு.
• மைட்டாசிஸ், குன்றல் பகுப்பு, குன்றல் பகுப்பு வேறுபாடுகளை உருவாக்கும் விதம்.

பரிணாமம் — விரிவான விளக்கம்

இந்தப் பாடத்தில் உள்ளவை

உயிரின் தோற்றம்

உயிர் வேதியப் பரிணாமம் (chemical evolution) மூலம் தோன்றியது என்று ஒபாரினும் ஹால்டேனும் கருத்துத் தெரிவித்தனர். ஆதிகால வளிமண்டலம் ஒடுக்க வளிமண்டலமாக இருந்தது (மீத்தேன், அம்மோனியா, ஹைட்ரஜன், நீராவி, கட்டற்ற ஆக்சிஜன் இல்லை). மின்னல், புறஊதாக் கதிர்வீச்சு ஆகியவற்றின் ஆற்றலால் எளிய கரிமச் சேர்மங்கள் உருவாயின. 1953இல் ஸ்டான்லி மில்லரும் ஹெரால்டு யூரியும் அத்தகைய வாயுக் கலவையின் வழியே மின்பொறிகளைச் செலுத்தி இதைச் சோதித்தனர். அவர்களுக்கு அமினோ அமிலங்கள் கிடைத்தன.

புவியியல் கால அட்டவணை

புவியின் வரலாறு ஊழிகள் (eras), காலங்கள் (periods), சகாப்தங்கள் (epochs) எனப் பிரிக்கப்படுகிறது. ஒவ்வொரு பிரிவும் அப்போது ஆதிக்கம் செலுத்திய உயிரி வடிவங்களால் அறியப்படுகிறது. எனவே கடல் முதுகெலும்பிலிகளின் எழுச்சி, முதுகெலும்பிகள் நிலத்திற்கு நகர்ந்தது, ஊர்வனவற்றின் காலம், பின்னர் பாலூட்டிகளும் மனிதர்களும் பரவியது போன்ற நிகழ்வுகளை இந்த அட்டவணையில் சரியான இடத்தில் வைக்க முடிகிறது.

மூலக்கூறுகளிலிருந்து செல்கள் வரை

கரிம மூலக்கூறுகள் ஒன்றுசேர்ந்து புரோட்டோபயான்ட்களை (protobionts) உருவாக்கின. இவை சுற்றுப்புறத்திலிருந்து வேறுபட்ட உள் சூழலைத் தக்கவைத்த சிறு தொகுப்புகள். இத்தகைய அமைப்புகளுக்குள் நியூக்ளிக் அமிலங்களும் புரதங்களும் ஒன்றுசேர்ந்தபோது முதல் செல் போன்ற அமைப்புகள் தோன்றின. அவற்றிலிருந்து தொல்லுட்கரு உயிரிகளும் பின்னர் மெய்யுட்கரு உயிரிகளும் உருவாயின.

பரிணாமத்திற்கான சான்றுகள்

அமைப்பொத்த உறுப்புகள் (Homologous organs) ஒரே அடிப்படை அமைப்பும் தோற்றமும் கொண்டவை, ஆனால் வெவ்வேறு வேலைகளைச் செய்கின்றன (மனிதன், சிவிங்கிப்புலி, திமிங்கிலம், வௌவால் ஆகியவற்றின் முன்னங்கால்கள்). இது விலகிச் செல் பரிணாமம் (divergent evolution). செயலொத்த உறுப்புகள் (Analogous organs) வெவ்வேறு தோற்றம் கொண்டவை, ஆனால் ஒரே வேலையைச் செய்கின்றன (பூச்சி, பறவை ஆகியவற்றின் இறக்கைகள்). இது குவி பரிணாமம் (convergent evolution). கருக்கள் தங்கள் மூதாதையரின் நிலைகளை ஒத்த நிலைகளைக் கடந்து செல்கின்றன என்று ஹெக்கலின் மறுதொகுப்புக் கொள்கை (recapitulation) குறிப்பிடுகிறது.

பரிணாமக் கொள்கைகள்

உறுப்புகளின் பயன்பாடு மற்றும் பயன்படுத்தாமை, பெறப்பட்ட பண்புகள் மரபுவழிக் கடத்தப்படுதல் ஆகியவற்றை லாமார்க் முன்மொழிந்தார். டார்வின் இயற்கைத் தேர்வை (natural selection) முன்மொழிந்தார்: மிகை உற்பத்தி, வாழ்க்கைக்கான போராட்டம், வேறுபாடுகள், தக்கன பிழைத்தல். ஈனோதீரா லாமார்க்கியானா தாவரத்தில் செய்த ஆய்வின் அடிப்படையில், திடீர்மாற்றங்கள் மூலம் புதிய சிற்றினங்கள் திடீரெனத் தோன்றுகின்றன என்று ஹியூகோ டி வ்ரீஸ் முன்மொழிந்தார்.

பரிணாமத்தின் வழிமுறைகள்

ஒரு மக்கள்தொகையில் பரிணாமம் என்பது தலைமுறைகளுக்கு இடையே அல்லீல் நிகழ்வெண்களில் ஏற்படும் மாற்றம். நான்கு விசைகள் இதை ஏற்படுத்துகின்றன: இயற்கைத் தேர்வு, இடப்பெயர்வு மூலம் மரபணு ஓட்டம் (gene flow), மரபியல் நகர்வு (genetic drift, தற்செயலான மாற்றங்கள், சிறிய மக்கள்தொகையில் அதிக வலிமை கொண்டது), திடீர்மாற்றம்.

ஹார்டி-வீன்பெர்க் விதி

திடீர்மாற்றம், மரபணு ஓட்டம், தேர்வு எதுவும் இல்லாத, சீரற்ற முறையில் இனச்சேர்க்கை நடக்கும் ஒரு பெரிய மக்கள்தொகையில், அல்லீல் மற்றும் மரபணுவகை நிகழ்வெண்கள் ஒரு தலைமுறையிலிருந்து அடுத்த தலைமுறைக்கு மாறாமல் இருக்கும். இதன் சமன்பாடு \(p^2 + 2pq + q^2 = 1\). \(p = 0.3\), \(q = 0.7\) என்றால், மரபணுவகைகள் 9% AA, 42% Aa, 49% aa. இந்த மதிப்புகளிலிருந்து விலகும் மக்கள்தொகை பரிணாமம் அடைந்துகொண்டிருக்கிறது.

மனிதனின் தோற்றமும் பரிணாமமும்

மண்டையோட்டுக் கொள்ளளவு படிப்படியாக அதிகரித்ததையும், நிமிர்ந்து நடக்கும் நிலைக்கு மாறியதையும், கருவிப் பயன்பாடும் பண்பாடும் வளர்ந்ததையும் புதைபடிவங்கள் காட்டுகின்றன. இந்த வரிசை ராமாபித்திகஸ் போன்ற தொடக்க வடிவங்களிலிருந்து ஆஸ்ட்ராலோபித்திகஸ், ஹோமோ ஹேபிலிஸ், ஹோமோ எரக்டஸ் வழியாக ஹோமோ சேப்பியன்ஸ் வரை செல்கிறது.

தனிமைப்படுத்தும் வழிமுறைகள்

இந்தத் தடைகள் நெருங்கிய சிற்றினங்கள் இனக்கலப்பு செய்வதைத் தடுக்கின்றன. கருமுட்டைக்கு முந்தைய தடைகள் (Pre-zygotic barriers) கருமுட்டை உருவாகும் முன் செயல்படுகின்றன (வாழிடம், பருவம், நடத்தை, இயந்திர மற்றும் கேமீட் தனிமைப்படுத்தல்). கருமுட்டைக்குப் பிந்தைய தடைகள் (Post-zygotic barriers) கருவுறுதலுக்குப் பிறகு செயல்படுகின்றன: கலப்புயிரி வாழ இயலாமை, கலப்புயிரி மலட்டுத்தன்மை (கோவேறு கழுதை), கலப்புயிரிச் சிதைவு.

சிற்றினமாக்கம்

வேறிட சிற்றினமாக்கத்தில் (allopatric speciation) ஒரு புவியியல் தடை மக்கள்தொகையைப் பிரிக்கிறது. மரபணு ஓட்டம் நின்று, இரண்டு குழுக்களும் விலகிச் செல்கின்றன. ஒரே இட சிற்றினமாக்கத்தில் (sympatric speciation) அதே பகுதிக்குள் புதிய சிற்றினம் உருவாகிறது. இது பெரும்பாலும் பன்மடியம் (polyploidy) அல்லது இனச்சேர்க்கை அல்லது உணவுப் பழக்கத்தில் ஏற்படும் மாற்றத்தால் நடக்கிறது.

அழிந்துபோதல்

சூழலில் ஏற்படும் பெரிய அல்லது விரைவான மாற்றங்களுக்கு ஏற்பத் தன்னை மாற்றிக்கொள்ள முடியாதபோது ஒரு சிற்றினம் அழிந்துபோகிறது. பாடநூல் மூன்று நிலைகளை விவரிக்கிறது. சிற்றின அழிவில் ஒரு சிற்றினம் மட்டும் மறைகிறது. பேரழிவில் (mass extinction) குறுகிய காலத்தில் பல சிற்றினங்கள் சேர்ந்து அழிகின்றன, கிரட்டேஷியஸ் காலத்தின் முடிவில் டைனோசர்கள் அழிந்தது போல. உலகளாவிய அழிவில் புவி முழுவதும் இழப்புகள் ஏற்படுகின்றன.

தவிர்க்க வேண்டிய பொதுவான தவறுகள்

• அமைப்பொத்த உறுப்புகளையும் செயலொத்த உறுப்புகளையும் குழப்புவது. அமைப்பொத்த தன்மை என்பது பொதுத் தோற்றம் (விலகிச் செல் பரிணாமம்). செயலொத்த தன்மை என்பது வெவ்வேறு தோற்றத்திலிருந்து வந்த ஒத்த பணி (குவி பரிணாமம்).
• உயிரிக்குத் தேவைப்படுவதால் திடீர்மாற்றங்கள் நடக்கின்றன என்று எழுதுவது. திடீர்மாற்றங்கள் சீரற்றவை. ஏற்கெனவே உள்ள வேறுபாடுகளின் மீது மட்டுமே இயற்கைத் தேர்வு செயல்படுகிறது.
• ஒரு தனி உயிரி தன் வாழ்நாளில் பரிணாமம் அடைகிறது என்று கூறுவது. பரிணாமம் என்பது தலைமுறைகளுக்கு இடையே ஒரு மக்கள்தொகையின் அல்லீல் நிகழ்வெண்களில் ஏற்படும் மாற்றம்.
• ஹார்டி-வீன்பெர்க் சமநிலையை இயற்கையின் சாதாரண நிலையாகக் கருதுவது. அது ஒப்பிடுவதற்கான ஒரு அளவுகோல் மட்டுமே. உண்மையான மக்கள்தொகைகள் ஏறக்குறைய எப்போதும் மாறிக்கொண்டே இருக்கின்றன.
• கருமுட்டைக்கு முந்தைய தடைகளையும் பிந்தைய தடைகளையும் மாற்றிச் சொல்வது. முந்தைய தடைகள் கருவுறுதலையே தடுக்கின்றன. பிந்தைய தடைகள் கலப்புக் கருமுட்டை அல்லது கலப்புச் சந்ததியின் மீது செயல்படுகின்றன, மலட்டுக் கோவேறு கழுதையில் உள்ளது போல.

இவற்றை பயிற்சித் தேர்வு மூலம் சோதித்துப் பாருங்கள்; பிறகு விடையுடன் கூடிய வினாக்கள் பகுதியில் விரிவான விளக்கத்தைப் படியுங்கள்.

அடிக்கடி கேட்கப்படும் கேள்விகள்

உயிரின் வேதியத் தோற்றத்தை மில்லரும் யூரியும் எவ்வாறு ஆதரித்தனர்?

ஆதிகாலப் புவியின் சூழலை ஒத்த ஒரு கருவியை அவர்கள் உருவாக்கினர். மீத்தேன், அம்மோனியா, ஹைட்ரஜன், நீராவி ஆகியவற்றின் கலவை சுற்றவிடப்பட்டு, மின்னலுக்குப் பதிலாக மின்பொறிகளுக்கு உட்படுத்தப்பட்டது. வாயுக்கள் குளிர்விக்கப்பட்டுச் சுருங்கிய பிறகு, அந்த நீர்மத்தில் அமினோ அமிலங்களும் பிற கரிமச் சேர்மங்களும் இருந்தன. உயிரினங்களில் காணப்படும் மூலக்கூறுகள் ஒடுக்க வளிமண்டலத்தில் உயிர் இல்லாமலேயே உருவாக முடியும் என்று இது காட்டியது.

விலகிச் செல் பரிணாமத்திற்கும் குவி பரிணாமத்திற்கும் உள்ள வேறுபாடு என்ன?

விலகிச் செல் பரிணாமத்தில், ஒரு பொது மூதாதையைக் கொண்ட சிற்றினங்கள் வெவ்வேறு வாழ்க்கை முறைகளுக்கு ஏற்பத் தகவமைத்துக்கொள்ளும்போது வேறுபடுகின்றன. இதனால் உருவாகும் அமைப்பொத்த உறுப்புகளுக்கு மனிதன், திமிங்கிலம், வௌவால் ஆகியவற்றின் முன்னங்கால்கள் வழக்கமான எடுத்துக்காட்டு. குவி பரிணாமத்தில், தொடர்பில்லாத உயிரினங்கள் ஒத்த தேவைகளை எதிர்கொள்வதால் ஒத்த அமைப்புகளை உருவாக்குகின்றன. பூச்சிகள், பறவைகளின் இறக்கைகள் இதற்கு எடுத்துக்காட்டு. அவை செயலொத்த உறுப்புகள்.

இயற்கைத் தேர்வு எவ்வாறு பரிணாமத்தை ஏற்படுத்துகிறது?

சூழல் தாங்கக்கூடியதை விட அதிகச் சந்ததிகளை உயிரினங்கள் உருவாக்குகின்றன. அதனால் உணவு, இடம், இணைக்கான போராட்டம் ஏற்படுகிறது. உயிரிகள் ஒன்றுக்கொன்று வேறுபடுகின்றன, அந்த வேறுபாடுகளில் சில மரபுவழிக் கடத்தப்படுகின்றன. சாதகமான வேறுபாடுகள் கொண்டவை நீண்ட காலம் வாழ்ந்து அதிகமாக இனப்பெருக்கம் செய்கின்றன. பல தலைமுறைகளில், இந்த வேறுபாடுகளுக்குக் காரணமான அல்லீல்கள் மரபணுத் தொகுப்பில் அதிகமாகின்றன.

ஹார்டி-வீன்பெர்க் சமநிலையைக் குலைக்கும் ஐந்து காரணிகள் யாவை?

மரபணு ஓட்டம் (இடப்பெயர்வு), மரபியல் நகர்வு, திடீர்மாற்றம், மரபியல் மறுசேர்க்கை, இயற்கைத் தேர்வு ஆகியவற்றைப் பாடநூல் பட்டியலிடுகிறது. இவை அனைத்தும் இல்லாமல், மக்கள்தொகை மிகப் பெரியதாகவும் சீரற்ற இனச்சேர்க்கையுடனும் இருக்கும்போது மட்டுமே ஹார்டி-வீன்பெர்க் சமநிலை நிலவும். ஏதேனும் ஒரு காரணி செயல்பட்டாலும் அல்லீல் நிகழ்வெண்கள் மாறி, மக்கள்தொகை பரிணாமம் அடைகிறது.

மரபியல் நகர்வு என்றால் என்ன? அதன் விளைவு எப்போது அதிகம்?

மரபியல் நகர்வு (Genetic drift) என்பது முற்றிலும் தற்செயலாக அல்லீல் நிகழ்வெண்களில் ஏற்படும் மாற்றம். எடுத்துக்காட்டாக, சில உயிரிகள் தற்செயலாக மற்றவற்றை விட அதிகச் சந்ததிகளை விட்டுச் செல்லும்போது இது நடக்கிறது. ஒரு பண்பு சூழலுக்கு எவ்வளவு பொருந்துகிறது என்பதோடு இதற்குத் தொடர்பில்லை. சிறிய மக்கள்தொகையில், மரபியல் நகர்வு ஒரு அல்லீலை விரைவில் நீக்கிவிடலாம் அல்லது 100 சதவீதமாக நிலைநிறுத்திவிடலாம்.

வேறிட சிற்றினமாக்கமும் ஒரே இட சிற்றினமாக்கமும் எவ்வாறு வேறுபடுகின்றன?

வேறிட சிற்றினமாக்கத்தில், மலைத்தொடர் அல்லது கடல் போன்ற புவியியல் தடை ஒரு மக்கள்தொகையைப் பிரிக்கிறது. மரபணு ஓட்டம் நின்று, இரண்டு குழுக்களும் மெல்லத் தனித்தனிச் சிற்றினங்களாகின்றன. ஒரே இட சிற்றினமாக்கத்தில் இயற்பியல் தடை எதுவும் இல்லை. அதே பகுதிக்குள் இனப்பெருக்கத் தனிமைப்படுத்தல் உருவாகிறது. இது பெரும்பாலும் பன்மடியம் அல்லது இனச்சேர்க்கை அல்லது ஓம்புயிரி விருப்பத்தில் ஏற்படும் மாற்றத்தால் நடக்கிறது.

இருவாழ்விகள் அழிந்துபோகும் ஆபத்து ஏன் அதிகம்?

பெரும்பாலான இருவாழ்விகளுக்கு இனப்பெருக்கத்திற்கும் தொடக்க வளர்ச்சிக்கும் நீர் தேவை, முதிர்ந்த வாழ்க்கைக்கு நிலம் தேவை. எனவே இரண்டில் எந்த வாழிடம் சேதமடைந்தாலும் அவை பாதிக்கப்படுகின்றன. அவற்றின் மெல்லிய, ஈரமான, ஊடுருவக்கூடிய தோல் மாசுப்பொருட்களை எளிதில் உறிஞ்சுகிறது. இதனால் வாழிட இழப்பு, மாசுபாடு, காலநிலை மாற்றம் ஆகியவற்றுக்கு அவை மிகவும் உணர்திறன் கொண்டவை.