СВЯЗЬ МЕЖДУ АДАПТАЦИЕЙ И ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫМ ВЫЖИВАНИЕМ ЖИВЫХ СУЩЕСТВ - БИОЛОГИЯ - 2025

В эволюционной биологии центральной темой является изучение адаптаций . Их можно определить в терминах процессов или состояний. Если рассматривать это как процесс, то это часть эволюционных изменений, движущихся механизмом естественного отбора. Напротив, с точки зрения состояния это характеристика, текущее состояние которой было сформировано естественным отбором.

Естественный отбор - это эволюционный механизм, который определяется как дифференциальное воспроизводство живых существ. Таким образом, некоторые организмы воспроизводят больше, чем другие, благодаря обладанию некоторой чертой или характером, повышающим их приспособленность.

Источник: pixabay.com

Эти фундаментальные идеи были развиты Чарльзом Дарвином в «Происхождении видов». Эволюция - единственный известный механизм, который может привести к адаптации.

То есть существует взаимосвязь между адаптацией и дифференциальным репродуктивным успехом некоторых людей, обладающих качествами, повышающими их физическую форму. Когда последнее происходит в популяциях, это порождает адаптации.

Адаптации, естественный отбор и

В эволюции есть несколько основных концепций, таких как адаптация, естественный отбор и приспособленность. Есть и другие важные термины (например, дрейф генов), но для целей этой статьи мы сосредоточим наше внимание на этих трех.

Фитнес - это способность организма выживать и воспроизводиться, оставляя плодородное потомство. Есть несколько способов его квантования, и параметр варьируется от 0 до 1.

Когда наследственный признак дает некоторым особям преимущество в плане приспособленности (по сравнению с их сверстниками, которые им не обладают), происходит неизбежное: эти особи будут воспроизводить больше, чем другие, и будут чаще встречаться в популяции. Это называется естественным отбором.

Термин «отбор» часто вводит в заблуждение, поскольку некоторые люди не делают сознательного отбора в процессе.

Как процесс адаптация определяется как эволюция, вызванная естественным отбором, в результате которого накапливаются благоприятные изменения.

Как персонаж, адаптация - это черта, которая развивалась постепенно и выполняет особую биологическую роль. С точки зрения приспособленности этот признак был лучше по сравнению с другими состояниями признака в истории эволюции вида.

Что такое адаптационизм?

Популярная точка зрения в эволюционной биологии называется адаптационизмом. По мнению защитников этой точки зрения, подавляющее большинство характеристик, присущих органическим существам, можно рассматривать как адаптации, и их состояние является оптимальным.

В области эволюции есть известные ученые, поддерживающие адаптационистскую программу, например, Джон Мейнард Смит или Уильям Гамильтон. Один из его самых больших противников - известный палеонтолог Стивен Джей Гулд и его коллега Ричард Левонтин.

Одно из следствий адаптационизма - разделение организма на не связанные друг с другом области, оценивающие признаки изолированно. Его оппоненты утверждают, что наличие черты характера сегодня не всегда следует понимать как адаптивную характеристику.

Все ли функции адаптированы?

Когда мы оцениваем характеристики органического существа, мы не можем без доказательств сделать вывод, что все его особенности соответствуют адаптации. Существуют и другие процессы, которые могут объяснить наличие некоторых особенностей. Обратите внимание, что одним из последствий того, что признак не является адаптивным, является то, что он не является продуктом естественного отбора.

Возможно, наблюдаемая нами характеристика просто является следствием его химии или физики. Например, никто бы не подумал, что характерный ярко-красный цвет крови адаптивен. Это просто следствие его структуры, которая, вероятно, является адаптивной, поскольку обеспечивает транспортировку кислорода.

Это также может быть признаком, который был зафиксирован дрейфом генов, вторым эволюционным механизмом. Фактически, следствием дрейфа является неадаптивная эволюция, поскольку репродуктивный успех различается, но не связан с характеристикой, которая увеличивает приспособленность особей.

Другая возможность состоит в том, что характеристика, которую мы наблюдаем и считаем адаптивной, связана с другой (например, гены находятся близко друг к другу на одной хромосоме, поэтому вероятность рекомбинации мала), чем если бы она была выбрана.

Как проверить, адаптивна ли черта?

Если у нас есть подозрения, что признак является адаптацией, мы должны доказать это так же, как мы доказываем любой другой факт в биологических науках: используя научный метод.

Мы должны провести серию экспериментов, чтобы проверить, является ли рассматриваемая черта адаптивной. Например, мы подозреваем, что белый цвет белых медведей служит камуфляжем.

Хотя это было бы не очень практично, одним из возможных экспериментальных решений было бы раскрасить медведя коричневым, нарисовать медведя белым (это будет процедурный контроль, гарантирующий, что краска как таковая не оказывает никакого влияния в нашем эксперименте) и медведя. нормальный.

Позже мы сможем количественно оценить, затронуты ли какие-либо аспекты жизни экспериментальных организмов. Мы должны применить это рассуждение к любому подозрению в адаптации, не предполагая, что черта является адаптивной.

Exaptation: альтернативный взгляд

В 1982 году исследователи Стивен Джей Гулд и Элизабет Врба опубликовали в журнале «Палеобиология» статью, формализующую новую концепцию в биологии: экзаптацию.

По мнению авторов, эксаптация - это необходимый термин в эволюционной биологии для описания характеристик, которые были сформированы естественным отбором и которые в настоящее время выполняют другую функцию.

Примеры exaptations

В качестве примера мы можем использовать наш нос. Весьма вероятно, что текущие характеристики этого удлинения хряща связаны с положительным эффектом при дыхании. Однако мы используем эту структуру для поддержки наших очков.

Другими словами, естественный отбор не одобрял людей с нынешним носом, потому что он одобрял использование очков.

Экстраполируя этот пример на более конкретную биологическую ситуацию, мы получаем большой палец панды - знаменитый пример Гулда. Рацион панд основан исключительно на бамбуке, поэтому правильное обращение с ним имеет решающее значение для жизни животного. Панда использует для этого «шестой» большой палец.

Однако большой палец - это не настоящий палец, это продолжение небольшой кости, изначально принадлежавшей запястью, которая называется лучевой сесамовидной формой.

В процессе эволюционного развития некоторым людям было выгодно иметь удлиненный радиальный сесамоид, похожий на палец, поскольку он, вероятно, улучшал обращение с их единственным пищевым продуктом.

Ссылки

1. Гулд, SJ, и Левонтин, RC (1979). Spandrels Сан-Марко и парадигма Панглосса: критика адаптационистской программы. Труды Лондонского королевского общества. Серия B. Биологические науки, 205 (1161), 581-598.
2. Гулд, С.Дж., и Врба, Е.С. (1982). Экзаптация - недостающий термин в науке о форме. Палеобиология, 8 (1), 4-15.
3. Хикман, С.П., Робертс, Л.С., Ларсон, А., Обер, В.К., и Гаррисон, К. (2001). Интегральные принципы зоологии. МакГроу - Хилл.
4. Кардонг, К.В. (2006). Позвоночные животные: сравнительная анатомия, функции, эволюция. McGraw-Hill.
5. Климан, РМ (2016). Энциклопедия эволюционной биологии. Академическая пресса.
6. Лосос, Дж. Б. (2013). Принстонский гид по эволюции. Издательство Принстонского университета.
7. Нильсен, Р. (2009). Адаптионизм - 30 лет после Гулда и Левонтина. Эволюция: Международный журнал органической эволюции, 63 (10), 2487-2490.
8. Райс, SA (2009). Энциклопедия эволюции. Публикация информационной базы.
9. Старр, К., Эверс, К., и Старр, Л. (2010). Биология: концепции и приложения без физиологии. Cengage Learning.