ЕСТЕСТВЕННЫЙ ОТБОР: МЕХАНИЗМ, ДОКАЗАТЕЛЬСТВА, ВИДЫ И ПРИМЕРЫ - БИОЛОГИЯ - 2025

Естественный отбор представляет собой эволюционный механизм , предложенный британским натуралистом Чарльзом Дарвином, где есть дифференциальный репродуктивный успех среди особей в популяции.

Естественный отбор действует с точки зрения воспроизводства особей, несущих определенные аллели, оставляя больше потомства, чем другие особи с другими аллелями. Эти особи размножаются больше и поэтому чаще встречаются. Дарвиновский процесс естественного отбора порождает адаптации.

Источник: см. Источник, через Wikimedia Commons. В свете популяционной генетики эволюция определяется как изменение частот аллелей в популяции. Есть два эволюционных процесса или механизма, которые приводят к этому изменению: естественный отбор и дрейф генов.

Чарльз Дарвин

Естественный отбор понимали неправильно с тех пор, как Дарвин впервые высказал свои новаторские идеи. Учитывая политический и социальный контекст того времени, теории натуралистов были ошибочно экстраполированы на человеческие общества, возникли фразы, которые сегодня широко распространяются средствами массовой информации и документальными фильмами, такими как «выживание наиболее приспособленных».

Что такое естественный отбор?

Естественный отбор - это механизм, предложенный британским естествоиспытателем Чарльзом Дарвином в 1859 году. Эта тема подробно рассматривается в его шедевре «Происхождение видов».

Это одна из самых важных идей в области биологии, поскольку она объясняет, как возникли все формы жизни, которые мы можем оценить сегодня. Это сравнимо с идеями великих ученых в других дисциплинах, таких как, например, Исаак Ньютон.

Дарвин на многочисленных примерах, наблюдаемых во время своих путешествий, объясняет, что виды не являются неизменными во времени, и предлагает, чтобы все они произошли от общего предка.

Хотя существуют десятки определений естественного отбора, самым простым и конкретным является определение Стернса и Хекстра (2000): «естественный отбор - это вариация репродуктивного успеха, связанная с наследственным признаком».

Следует отметить, что эволюция и естественный отбор не преследуют конкретной цели или задачи. Он производит только организмы, адаптированные к своей среде, без какого-либо указания на потенциальную конфигурацию, которую эти организмы будут иметь.

Механизм

Некоторые авторы заявляют, что естественный отбор является математической неизбежностью, поскольку он происходит всякий раз, когда выполняются три постулата, что мы увидим ниже:

варьирование

Особи, принадлежащие к популяции, отличаются друг от друга. Фактически, вариация является непременным условием протекания эволюционных процессов.

Изменения в организмах происходят на разных уровнях, от вариаций нуклеотидов, составляющих ДНК, до морфологии и вариаций поведения. Чем ниже уровень, тем больше вариаций.

Наследственность

Характеристика должна быть наследуемой. Эти различия, присутствующие в популяции, должны переходить от родителей к детям. Чтобы проверить, является ли признак наследуемым, используется параметр, называемый «наследуемость», который определяется как доля фенотипической изменчивости из-за генетической изменчивости.

Математически это выражается как h ² = V _G / (V _G + V _E ). Где V _G - генетическая дисперсия, а V _E - продукт дисперсии окружающей среды.

Существует очень простой и интуитивно понятный способ количественной оценки наследуемости: измерение характера родителей vs. характер у детей. Например, если мы хотим подтвердить наследуемость размера клюва у птиц, мы измеряем размер y у родителей и строим график их зависимости от размера у потомства.

Если мы заметим, что график стремится к линии (r ² близко к 1), мы можем сделать вывод, что характеристики наследуются.

Различный характер связан с

Последним условием действия естественного отбора в популяции является связь признака с приспособленностью - этот параметр количественно определяет способность особей к воспроизводству и выживанию и варьируется от 0 до 1.

Другими словами, эта характеристика должна повышать репродуктивную способность носителя.

Гипотетический пример: хвост белки

Белка Кайбаба

Давайте возьмем гипотетическую популяцию белок и подумаем, может ли естественный отбор подействовать на нее.

Первое, что мы должны сделать, это проверить, есть ли различия в популяции. Мы можем сделать это, измерив интересующих персонажей. Допустим, мы находим вариацию в хвосте: есть варианты с длинным хвостом и коротким хвостом.

Впоследствии мы должны подтвердить, является ли характеристика «размер очереди» наследуемой. Для этого мы измеряем длину родительского хвоста и наносим ее на график относительно длины детского хвоста. Если мы обнаружим линейную связь между двумя переменными, это означает, что действительно наследуемость высока.

Наконец, мы должны подтвердить, что размер хвоста увеличивает репродуктивный успех носителя.

Более короткий хвост может позволить особям передвигаться легче (это не обязательно верно, это чисто для образовательных целей) и позволяет им убегать от хищников более успешно, чем длиннохвостые носители.

Таким образом, на протяжении поколений в популяции будет чаще встречаться характеристика «короткая деформация». Это эволюция путем естественного отбора. И результат этого простого, но очень мощного процесса - адаптации.

Свидетельство

Естественный отбор и эволюция в целом подтверждаются чрезвычайно надежными данными из различных дисциплин, включая палеонтологию, молекулярную биологию и географию.

Окаменелости

Летопись окаменелостей - самое яркое доказательство того, что виды не являются неизменными сущностями, как считалось до времен Дарвина.

Гомология

Потомки с модификациями, возникшими в результате происхождения видов, находят поддержку в гомологичных структурах - структурах с общим происхождением, но которые могут иметь определенные вариации.

Например, человеческая рука, крыло летучей мыши и плавники китов являются гомологичными друг другу структурами, поскольку у общего предка всех этих линий был одинаковый узор костей в верхней части тела. В каждой группе была изменена структура в зависимости от образа жизни организма.

Молекулярная биология

Точно так же достижения молекулярной биологии позволяют нам узнать последовательности в разных организмах, и нет никаких сомнений в том, что существует общее происхождение.

Прямое наблюдение

Наконец, мы можем наблюдать механизм естественного отбора в действии. Определенные группы с очень коротким временем генерации, такие как бактерии и вирусы, позволяют наблюдать за эволюцией группы за короткий период времени. Типичный пример - эволюция антибиотиков.

Что не является естественным отбором?

Хотя эволюция - это наука, которая придает смысл биологии - по словам известного биолога Добжанского, «в биологии нет смысла, кроме как в свете эволюции» - в эволюционной биологии и механизмах, связанных с ней, существует множество заблуждений. является.

Естественный отбор кажется популярной концепцией не только среди ученых, но и среди населения в целом. Однако с годами эта идея искажалась и искажалась как в академических кругах, так и в средствах массовой информации.

Это не выживание сильнейших

При упоминании «естественного отбора» почти невозможно не вспомнить такие фразы, как «выживание наиболее приспособленных или наиболее приспособленных». Хотя эти фразы очень популярны и широко используются в документальных фильмах и т.п., они не точно передают значение естественного отбора.

Естественный отбор напрямую связан с воспроизводством особей и косвенно с выживанием. По логике вещей, чем дольше человек живет, тем выше вероятность его воспроизводства. Однако прямая связь механизма с воспроизведением.

Точно так же «более сильный» или «более спортивный» организм не всегда воспроизводит в большем количестве. По этим причинам следует отказаться от известной фразы.

Это не синоним эволюции

Эволюция - это двухэтапный процесс: один, вызывающий вариации (мутации и рекомбинация), который является случайным, и второй этап, который определяет изменение частот аллелей в популяции.

Эта последняя стадия может происходить в результате естественного отбора или генетического или генетического дрейфа. Следовательно, естественный отбор - это только вторая часть этого более крупного явления, называемого эволюцией.

Виды и примеры

Существуют различные классификации отбора. Первый классифицирует события выбора в соответствии с их влиянием на среднее значение и дисперсию частотного распределения изучаемого персонажа. Это стабилизирующий, направленный и разрушающий отбор.

У нас также есть другая классификация, которая зависит от степени приспособленности в зависимости от частоты встречаемости различных генотипов в популяции. Это положительный и отрицательный частотно-зависимый выбор.

Наконец, есть жесткий и мягкий выбор. Эта классификация зависит от наличия конкуренции между особями в популяции и величины давления отбора. Ниже мы опишем три наиболее важных типа отбора:

Стабилизирующий отбор

Стабилизирующий отбор имеет место, когда особи, которые имеют «средний» или более частый характер (те, кто находится в самой высокой точке частотного распределения), являются теми, у кого самая высокая приспособленность.

Напротив, особи, находящиеся в хвостах колокола, далекие от среднего, исчезают из поколения в поколение.

В этой модели отбора среднее значение остается постоянным на протяжении поколений, в то время как дисперсия уменьшается.

Классическим примером стабилизирующего отбора является вес ребенка при рождении. Хотя достижения медицины ослабили это давление отбора с помощью таких процедур, как кесарево сечение, размер часто является решающим фактором.

Маленькие дети быстро теряют тепло, а у младенцев, которые значительно тяжелее среднего, возникают проблемы с родами.

Если исследователь стремится изучить тип отбора, который происходит в данной популяции, и дает количественную оценку только средней характеристики, он может прийти к неверным выводам, полагая, что эволюция в популяции не происходит. По этой причине важно измерить дисперсию персонажа.

Направленный выбор

Модель направленного отбора предполагает, что люди, находящиеся в одном из хвостов частотного распределения, выживают на протяжении поколений, будь то левый или правый сектор.

В моделях направленного отбора среднее значение сдвигается от поколения к поколению, в то время как дисперсия остается постоянной.

Феномен искусственного отбора, проводимого людьми на своих домашних животных и растениях, является типичным направленным отбором. Как правило, предполагается, что животные (например, крупный рогатый скот) крупнее, производят больше молока, сильнее и т. Д. То же самое и с растениями.

На протяжении поколений среднее значение выбранного типа населения изменяется в зависимости от давления. В случае поиска более крупных коров среднее значение увеличится.

В естественной биологической системе мы можем взять в качестве примера шерсть определенного мелкого млекопитающего. Если температура в его среде обитания постоянно снижается, варианты с более толстой шерстью будут выбраны случайной мутацией.

Подрывной отбор

Подрывной отбор работает, отдавая предпочтение тем, кто находится дальше всего от среднего. По мере смены поколений частота очередей увеличивается, а количество людей, которые ранее были близки к среднему, начинает уменьшаться.

В этой модели среднее значение может оставаться постоянным, в то время как дисперсия увеличивается - кривая становится все шире и шире, пока не разделится на две части.

Предполагается, что этот тип отбора может привести к событиям видообразования при условии, что адекватная изоляция происходит между двумя морфологиями, расположенными на концах хвоста.

Например, у некоторых видов птиц могут быть заметные вариации клюва. Предположим, что есть оптимальные семена для очень маленьких клювов и оптимальные семена для очень больших клювов, но промежуточные клювы не получают подходящей пищи.

Таким образом, частота этих двух крайностей будет увеличиваться, и, если будут созданы соответствующие условия, умилостивляющие события видообразования, может случиться так, что со временем особи с различными вариациями пика превратятся в два новых вида.

Источник: Ealbert17, из Wikimedia Commons

Ссылки

1. Audesirk, T., Audesirk, G., & Byers, BE (2004). Биология: наука и природа. Pearson Education.
2. Дарвин, К. (1859 г.). О происхождении видов путем естественного отбора. Мюррей.
3. Фриман, С., и Херрон, Дж. К. (2002). Эволюционный анализ. Прентис Холл.
4. Футуйма, диджей (2005). Эволюция. Синауэр.
5. Хикман, С.П., Робертс, Л.С., Ларсон, А., Обер, В.К., и Гаррисон, К. (2001). Интегрированные принципы зоологии (Том 15). Нью-Йорк: Макгроу-Хилл.
6. Райс, С. (2007). Энциклопедия эволюции. Факты о файле.
7. Рассел П., Герц П. и Макмиллан Б. (2013). Биология: динамическая наука. Nelson Education.
8. Солер, М. (2002). Эволюция: основы биологии. Южный проект.