Ewolucja to historia zwycięzców i selekcja naturalna- bezstronny sędzia, który decyduje o tym, kto przeżyje, a kto umrze. Przykłady doboru naturalnego są wszędzie: cała różnorodność żywych istot na naszej planecie jest produktem tego procesu, a ludzie nie są wyjątkiem. Można jednak polemizować z człowiekiem, gdyż od dawna jest on przyzwyczajony do rzeczowej ingerencji w te obszary, które wcześniej były świętymi tajemnicami natury

Jak działa dobór naturalny?

Ten niezawodny mechanizm jest podstawowym procesem ewolucji. Jego działanie zapewnia wzrost populacji liczba osobników posiadających zespół najkorzystniejszych cech zapewniających maksymalne przystosowanie się do warunków życia w środowisku, a jednocześnie - zmniejszenie liczby osobników słabiej przystosowanych.

Nauka zawdzięcza samo określenie „dobór naturalny” Karolowi Darwinowi, który dokonał porównania ten proces z doborem sztucznym, czyli selekcją. Jedyna różnica między tymi dwoma gatunkami polega na tym, kto pełni rolę sędziego przy wyborze określonych właściwości organizmów – człowieka czy środowiska. Jeśli chodzi o „materiał roboczy”, w obu przypadkach są to małe mutacje dziedziczne, które kumulują się lub odwrotnie, są eliminowane w następnym pokoleniu.

Teoria opracowana przez Darwina była niezwykle odważna, rewolucyjna, a nawet skandaliczna jak na swoje czasy. Ale teraz dobór naturalny nie powoduje świat naukowy nie ma zresztą wątpliwości, że nazywa się go mechanizmem „samoczynnym”, gdyż jego istnienie wynika logicznie z trzech niepodważalnych faktów:

1. Organizmy żywe w oczywisty sposób wydają na świat więcej potomstwa, niż są w stanie przeżyć i rozmnażać się dalej;
2. Absolutnie wszystkie organizmy są podatne zmienność dziedziczna;
3. Organizmy żywe, posiadające odmienne cechy genetyczne, przeżywają i rozmnażają się z nierównym powodzeniem.

Wszystko to powoduje ostrą konkurencję pomiędzy wszystkimi żywymi organizmami, co napędza ewolucję. W naturze proces ewolucyjny z reguły przebiega powoli i można wyróżnić następujące etapy:

Zasady klasyfikacji doboru naturalnego

W zależności od kierunku działania rozróżnia się pozytywne i negatywne (tnące) typy doboru naturalnego.

Pozytywny

Jej działanie ma na celu utrwalenie i rozwój cech użytecznych oraz przyczynia się do zwiększenia liczby osobników posiadających te cechy w populacji. Zatem w obrębie konkretnych gatunków dobór pozytywny działa na rzecz zwiększenia ich żywotności, a w skali całej biosfery – na stopniowe zwiększanie złożoności struktury organizmów żywych, co dobrze ilustruje cała historia procesu ewolucyjnego. Na przykład, transformacja skrzeli, która trwała miliony lat u niektórych gatunków ryb starożytnych ucho środkowe płazów towarzyszyło procesowi „wychodzenia na ląd” organizmów żywych w warunkach silnych przypływów i odpływów.

Negatywny

W przeciwieństwie do selekcji pozytywnej, selekcja tnąca zmusza osobniki posiadające szkodliwe cechy, które mogą znacząco zmniejszyć żywotność gatunku w istniejących warunkach środowiskowych, do wypadnięcia z populacji. Mechanizm ten działa jak filtr, który nie przepuszcza najbardziej szkodliwych alleli i uniemożliwia ich dalszy rozwój.

Na przykład, gdy wraz z rozwojem kciuk Z drugiej strony przodkowie Homo sapiens nauczyli się formować pięść i używać jej w walkach między sobą; osobniki o kruchych czaszkach zaczęły umierać w wyniku urazów głowy (co potwierdzają znaleziska archeologiczne), ustępując przestrzeni życiowej osobnikom silniejszym. czaszki.

Bardzo powszechną klasyfikacją jest, w oparciu o charakter wpływu selekcji na zmienność cechy w populacji:

1. poruszający;
2. stabilizacja;
3. destabilizujący;
4. zakłócający (rozdzierający);
5. seksualny.

Poruszający

Kierująca formą doboru naturalnego eliminuje mutacje o jednej średniej wartości cechy, zastępując je mutacjami o innej średniej wartości tej samej cechy. Dzięki temu można np. prześledzić wzrost wielkości zwierząt z pokolenia na pokolenie – tak stało się w przypadku ssaków, które na lądzie uzyskały dominację po śmierci dinozaurów, w tym przodków człowieka. Przeciwnie, inne formy życia znacznie się zmniejszyły. Zatem starożytne ważki, w warunkach dużej zawartości tlenu w atmosferze, były gigantyczne w porównaniu do współczesnych. To samo dotyczy innych owadów..

Stabilizacja

W przeciwieństwie do kierowcy stara się zachować istniejące znaki i objawia się w przypadkach długotrwałego utrzymywania się warunków środowiskowych. Przykładami są gatunki, które przybyły do ​​nas od czasów starożytnych w prawie niezmienionej postaci: krokodyle, wiele rodzajów meduz, gigantyczne sekwoje. Istnieją również gatunki, które istnieją w praktycznie niezmienionej formie przez miliony lat: jest to starożytna roślina miłorzębu, bezpośredni potomek pierwszych jaszczurek hatterii, coelacanth (ryba płatkowopłetwa, którą wielu naukowców uważa za „ogniwo pośrednie” między rybami a płazami).

Wybory stabilizujące i sterujące działają w połączeniu i stanowią dwie strony tego samego procesu. Kierowca dąży do zachowania mutacji najkorzystniejszych w zmieniających się warunkach środowiskowych, a gdy te warunki się ustabilizują, proces zakończy się utworzeniem w najlepszy możliwy sposób dostosowana forma. Nadchodzi kolej na selekcję stabilizującą– zachowuje te sprawdzone genotypy i nie pozwala na reprodukcję zmutowanych form odbiegających od ogólnej normy. Następuje zawężenie normy reakcji.

Destabilizujące

Często zdarza się, że nisza ekologiczna zajmowana przez dany gatunek powiększa się. W takich przypadkach większa szybkość reakcji byłaby korzystna dla przetrwania gatunku. W warunkach heterogeniczności środowiska zachodzi proces odwrotny do selekcji stabilizującej: przewagę uzyskują cechy o większej szybkości reakcji. Na przykład niejednorodne oświetlenie zbiornika powoduje dużą zmienność ubarwienia żyjących w nim żab, a w zbiornikach, które nie różnią się różnorodnością plam barwnych, wszystkie żaby są w przybliżeniu tego samego koloru, co przyczynia się do ich kamuflażu ( wynik selekcji stabilizującej).

Zakłócający (łzawienie)

Istnieje wiele populacji charakteryzujących się polimorfizmem - współistnienie w obrębie jednego gatunku dwóch lub nawet kilku form opartych na jakiejś cesze. To zjawisko może być spowodowane z różnych powodów zarówno pochodzenia naturalnego, jak i antropogenicznego. Na przykład, susze niekorzystne dla grzybów, przypadające w środku lata, zdeterminowało rozwój ich gatunków wiosennych i jesiennych, a sianokosy, które miały miejsce w tym czasie także na innych terenach, spowodowały, że w obrębie niektórych gatunków traw nasiona niektórych osobników dojrzewają wcześniej, natomiast inne - późne, czyli przed i po sianokosie.

Seksualny

Dobór płciowy wyróżnia się w tej serii procesów opartych na logice. Jego istota polega na tym, że przedstawiciele tego samego gatunku (najczęściej samce) konkurują ze sobą w walce o prawo do prokreacji. . Jednocześnie często rozwijają te znaki, co negatywnie wpływa na ich żywotność. Klasycznym przykładem jest paw ze swoim luksusowym ogonem, który w dodatku nie ma praktycznego zastosowania, jest widoczny dla drapieżników i może utrudniać ruch. Jego jedyną funkcją jest przyciągnięcie kobiety i z powodzeniem spełnia tę funkcję. Istnieją dwie hipotezy wyjaśniając mechanizm kobiecego wyboru:

1. Hipoteza „dobrych genów” – kobieta wybiera ojca dla przyszłego potomstwa na podstawie jego zdolności do przetrwania nawet przy takich wtórnych cechach płciowych, które utrudniają egzystencję;
2. Hipoteza atrakcyjnego syna – samica stara się spłodzić pomyślnego potomstwa płci męskiej, które zachowa geny ojca.

Dobór płciowy ma ogromne znaczenie dla ewolucji, ponieważ główny cel dla osobników dowolnego gatunku - nie po to, aby przetrwać, ale pozostawić potomstwo. Wiele gatunków owadów czy ryb ginie zaraz po wykonaniu tej misji – bez tego nie byłoby życia na planecie.

Rozważany instrument ewolucji można scharakteryzować jako niekończący się proces zbliżania się do nieosiągalnego ideału, ponieważ środowisko prawie zawsze jest o krok lub dwa przed swoimi mieszkańcami: to, co zostało osiągnięte wczoraj, zmienia się dzisiaj, aby jutro stać się przestarzałe.

Jednym z głównych mechanizmów ewolucji, obok mutacji, procesów migracji i transformacji genów, jest dobór naturalny. Rodzaje doboru naturalnego obejmują zmiany w genotypie, które zwiększają szanse organizmu na przeżycie i prokreację. Ewolucję często postrzega się jako konsekwencję tego procesu, który może wynikać z różnic w przeżywalności gatunków, płodności, tempie rozwoju, sukcesie godowym lub jakimkolwiek innym aspekcie życia.

Naturalna równowaga

Częstotliwości genów pozostają niezmienne z pokolenia na pokolenie, pod warunkiem, że nie występują czynniki zakłócające naturalną równowagę. Należą do nich mutacje, migracja (lub przepływ genów), losowy dryf genetyczny i dobór naturalny. Mutacja to spontaniczna zmiana częstości występowania genów w populacji charakteryzującej się niskim tempem rozwoju. W tym przypadku jednostka przemieszcza się z jednej populacji do drugiej, a następnie ulega zmianom. Losowość to zmiana przekazywana z pokolenia na pokolenie w całkowicie losowy sposób.

Wszystkie te czynniki zmieniają częstość genów bez względu na zwiększenie lub zmniejszenie prawdopodobieństwa przeżycia i rozmnażania się organizmu w jego naturalnym środowisku. Wszystkie są procesami losowymi. A dobór naturalny, rodzaje doboru naturalnego, są umiarkowanie dezorganizującymi konsekwencjami tych procesów, ponieważ zwiększają częstotliwość korzystnych mutacji przez wiele pokoleń i eliminują szkodliwe składniki.

Czym jest dobór naturalny?

Dobór naturalny sprzyja zachowaniu tych grup organizmów, które są lepiej przystosowane do warunków fizycznych i biologicznych ich siedliska. On
może oddziaływać na dowolne dziedziczne cechy fenotypowe i poprzez presję selekcyjną może wpływać na dowolny aspekt środowisko, w tym dobór płciowy i rywalizacja z przedstawicielami tego samego lub innego gatunku.

Nie oznacza to jednak, że proces ten jest zawsze ukierunkowany i skuteczny w ewolucji adaptacyjnej. Dobór naturalny, ogólnie rodzaje doboru naturalnego, często skutkuje eliminacją mniej pasujących opcji.

Zmienność występuje w obrębie całej populacji organizmów. Dzieje się tak po części dlatego, że w genomie jednego organizmu występują przypadkowe mutacje, a jego potomstwo może odziedziczyć takie mutacje. Przez całe życie genomy wchodzą w interakcję ze środowiskiem. W rezultacie populacja ewoluuje.

Pojęcie doboru naturalnego

Dobór naturalny jest jednym z kamieni węgielnych współczesnej biologii. Działa na fenotyp, którego podłoże genetyczne zapewnia przewagę reprodukcyjną w przypadku większej częstości występowania w populacji. Z czasem proces ten może doprowadzić do pojawienia się nowych gatunków. Innymi słowy, jest to ważny (choć nie jedyny) proces ewolucyjny w obrębie populacji.
Sama koncepcja została sformułowana i opublikowana w 1858 roku przez Karola Darwina i Alfredo Russella Wallace’a podczas wspólnej prezentacji artykułów dotyczących

Termin został opisany jako analogiczny, tj. jest to proces, w wyniku którego zwierzęta i rośliny o określonych cechach są uznawane za pożądane do hodowli i reprodukcji. Pojęcie „doboru naturalnego” powstało pierwotnie w obliczu braku teorii dziedziczności. W czasie, gdy Darwin pisał swoje dzieła, nauka nie wypracowała jeszcze połączenia tradycyjnej ewolucji darwinowskiej z późniejszymi odkryciami z zakresu genetyki klasycznej i molekularnej, zwanej współczesną syntezą ewolucyjną. Głównym wyjaśnieniem ewolucji adaptacyjnej pozostają 3 rodzaje doboru naturalnego.

Jak działa dobór naturalny?

Dobór naturalny to mechanizm, dzięki któremu organizm zwierzęcy dostosowuje się i ewoluuje. W istocie poszczególne organizmy, które są najlepiej przystosowane do swojego środowiska, przeżywają i rozmnażają się najskuteczniej, dając płodne potomstwo. Po licznych cyklach lęgowych gatunki te dominują. W ten sposób natura odfiltrowuje słabo przystosowane jednostki z korzyścią dla całej populacji.

Jest to stosunkowo prosty mechanizm, który powoduje, że członkowie danej populacji zmieniają się w czasie. W rzeczywistości można go podzielić na pięć głównych etapów: zmienność, dziedziczenie, selekcja, czas i adaptacja.

Darwin o doborze naturalnym

Według nauk Darwina dobór naturalny składa się z czterech elementów:

1. Wariacje. Organizmy w populacji wykazują indywidualne różnice w wyglądzie i zachowaniu. Zmiany te mogą obejmować wielkość ciała, kolor włosów, znamiona na twarzy, cechy wokalne lub liczbę urodzonego potomstwa. Z drugiej strony niektóre cechy osobowości nie są powiązane z różnicami między osobnikami, jak na przykład liczba oczu u kręgowców.
2. Dziedzictwo. Niektóre cechy są przekazywane sekwencyjnie z rodziców na potomstwo. Takie cechy są dziedziczne, inne natomiast podlegają silnemu wpływowi warunków środowiskowych i są słabo dziedziczone.
3. Wysoka populacja. Większość zwierząt wydaje na świat potomstwo rocznie w dużych ilościach więcej niż jest to konieczne do równego podziału zasobów pomiędzy nimi. Prowadzi to do konkurencji międzygatunkowej i przedwczesnej śmiertelności.
4. Zróżnicowane przeżycie i reprodukcja. Wszystkie rodzaje doboru naturalnego w populacjach pozostawiają po sobie te zwierzęta, które wiedzą, jak walczyć o lokalne zasoby.

Dobór naturalny: rodzaje doboru naturalnego

Teoria ewolucji Darwina radykalnie zmieniła kierunek przyszłości myśl naukowa. W jego centrum znajduje się dobór naturalny, proces zachodzący w kolejnych pokoleniach i definiowany jako zróżnicowane reprodukowanie genotypów. Każda zmiana w środowisku (na przykład zmiana koloru pnia drzewa) może prowadzić do adaptacji na poziomie lokalnym. Tam są następujące typy dobór naturalny (tabela nr 1):

Stabilizacja selekcji

Często częstotliwość mutacji DNA jest statystycznie wyższa u niektórych gatunków niż u innych. Ten typ doboru naturalnego ma tendencję do eliminowania wszelkich skrajności w fenotypach najlepiej przystosowanych do środowiska osobników w populacji. Z tego powodu zmniejsza się różnorodność w obrębie jednego gatunku. Nie oznacza to jednak, że wszystkie osoby są dokładnie takie same.

Stabilizację doboru naturalnego i jego rodzajów można w skrócie opisać jako uśrednianie lub stabilizację, w której populacja staje się bardziej jednorodna. Dotyczy to przede wszystkim cech poligenicznych. Oznacza to, że fenotyp jest kontrolowany przez wiele genów i istnieje szeroki zakres możliwych wyników. Z biegiem czasu niektóre geny są wyłączane lub maskowane przez inne, w zależności od sprzyjającej adaptacji.

Wiele cech ludzkich jest wynikiem takiej selekcji. Masa urodzeniowa danej osoby jest nie tylko cechą wielogenową, ale jest również kontrolowana przez czynniki środowiskowe. Noworodki ze średnią masą urodzeniową mają większe szanse na przeżycie niż te, które są za małe lub za duże.

Kierowana selekcja naturalna

Zjawisko to zwykle obserwuje się w warunkach, które zmieniały się w czasie, na przykład pogoda, klimat lub zaopatrzenie w żywność mogą prowadzić do selekcji kierunkowej. Udział człowieka może również przyspieszyć ten proces. Myśliwi najczęściej zabijają duże okazy dla mięsa lub innych dużych części ozdobnych lub użytecznych. W rezultacie populacja będzie miała tendencję do przechylania się w stronę mniejszych osobników.

Im więcej drapieżników zabija i zjada powolne osobniki w populacji, tym większa będzie tendencja do wybierania szczęśliwszych i szybszych członków populacji. Rodzaje doboru naturalnego (tabela z przykładami nr 1) można jaśniej wykazać na przykładach z żywej przyrody.

Charles Darwin w swoim czasie zajmował się doborem kierunkowym Wyspy Galapagos. Długość dzioba rodzimych zięb zmieniała się w czasie ze względu na dostępne źródła pożywienia. W przypadku braku owadów zięby przetrwały z dużymi i długie dzioby, co pomogło im zjeść nasiona. Z biegiem czasu owady stawały się coraz liczniejsze, a dzięki ukierunkowanej selekcji dzioby ptaków stopniowo zyskiwały mniejsze rozmiary.

Cechy selekcji dywersyfikacyjnej (destrukcyjnej).

Dobór destrukcyjny to rodzaj doboru naturalnego, który sprzeciwia się uśrednianiu cech gatunkowych w populacji. Proces ten jest najrzadszy, jeśli krótko opiszemy rodzaje doboru naturalnego. Selekcja dywersyfikacyjna może skutkować specjacją dwóch lub więcej różnych form w miejscach gwałtownych zmian środowiskowych. Podobnie jak selekcja ukierunkowana, proces ten również może zostać spowolniony pod wpływem destrukcyjnego wpływu czynników ludzkich i zanieczyszczeń środowiska.

Jednym z najlepiej zbadanych przykładów selekcji zakłócającej jest przypadek motyli w Londynie. Na obszarach wiejskich prawie wszystkie osobniki były jasne. Jednak te same motyle były bardzo ciemne na obszarach przemysłowych. Występowały także okazy o średniej intensywności barwy. Wynika to z faktu, że ciemne motyle nauczyły się przetrwać i uciekać przed drapieżnikami na obszarach przemysłowych w środowisku miejskim. Jasne ćmy na terenach przemysłowych były łatwo wykrywane i zjadane przez drapieżniki. Odwrotny obraz zaobserwowano w obszary wiejskie. Motyle o średniej intensywności barwy były dobrze widoczne w obu lokalizacjach, dlatego pozostało ich bardzo niewiele.

Zatem znaczenie selekcji zakłócającej polega na przesunięciu fenotypu w stronę skrajności niezbędnej do przetrwania gatunku.

Dobór naturalny i ewolucja

Główną ideą teorii ewolucji jest to, że stopniowo rozwijała się cała różnorodność gatunkowa proste kształtyżycie, które pojawiło się ponad trzy miliardy lat temu (dla porównania wiek Ziemi wynosi około 4,5 miliarda lat). Rodzaje doboru naturalnego na przykładach od pierwszej bakterii do pierwszej współcześni ludzie odegrał znaczącą rolę w tym ewolucyjnym rozwoju.

Organizmy słabo przystosowane do środowiska mają mniejsze szanse na przeżycie i wydanie potomstwa. Oznacza to mniejsze prawdopodobieństwo przekazania genów następnemu pokoleniu. Nie można utracić drogi do różnorodności genetycznej ani zdolności reagowania na zmieniające się warunki środowiskowe na poziomie komórkowym.

Zasada doboru naturalnego Karola Darwina ma fundamentalne znaczenie w teorii ewolucji. Dobór naturalny jest wiodącym, kierującym i napędzającym czynnikiem rozwoju ewolucyjnego organiczny świat. Obecnie pomysły dotyczące selekcji zostały uzupełnione o nowe fakty, rozszerzone i pogłębione. Dobór naturalny należy rozumieć jako selektywne przetrwanie i możliwość pozostawienia potomstwa przez jednostki. Znaczenie biologiczne osobnika wydającego potomstwo określa się na podstawie udziału jego genotypu w puli genowej populacji. Dobór działa w populacjach; jego przedmiotem są fenotypy poszczególnych osobników. Fenotyp organizmu powstaje na podstawie wprowadzenia informacji o genotypie w określonych warunkach środowiskowych.

Zatem selekcja z pokolenia na pokolenie na podstawie fenotypów prowadzi do selekcji genotypów, ponieważ potomkom przekazywane są nie cechy, ale kompleksy genów. Dla ewolucji liczą się nie tylko genotypy, ale także fenotypy i zmienność fenotypowa.

Ogólnie rzecz biorąc, dobór odgrywa w przyrodzie rolę twórczą, ponieważ z nieukierunkowanych zmian dziedzicznych ustalane są te, które mogą prowadzić do powstania nowych grup jednostek, doskonalszych w danych warunkach życia.

Istnieją trzy główne formy doboru naturalnego: stabilizacja, poruszanie się i rozdzieranie.

Stabilizacja selekcji przyczynia się do zachowania cech gatunku we względnie stałych warunkach środowiskowych. Zachowuje wartości średnie, odrzucając mutacyjne odchylenia od wcześniej ukształtowanej normy. Stabilizująca forma selekcji działa tak długo, jak długo pozostają warunki, które doprowadziły do ​​powstania określonej cechy lub właściwości. Przykładem selekcji stabilizującej są obserwacje selektywnego obumierania wróbli domowych w niesprzyjających warunkach atmosferycznych. U ptaków, które przeżyły różne znaki okazały się wartościami zbliżonymi do średnich, a wśród zmarłych znaki te były bardzo zróżnicowane. Przykładem działania selekcji w populacjach ludzkich jest wysoki średni wskaźnik przeżywalności dzieci

masa ciała.

Wybór jazdy sprzyja zmianie średniej wartości cechy w zmienionych warunkach środowiskowych. Determinuje ciągłą transformację przystosowań gatunków zgodnie ze zmianami warunków życia. Poszczególne osobniki w populacji mają pewne różnice w genotypie i fenotypie. Przy długotrwałej zmianie środowiska zewnętrznego niektóre osobniki gatunku mogą uzyskać przewagę w aktywności życiowej i reprodukcji z pewnymi odchyleniami od średniej normy. Doprowadzi to do zmiany struktury genetycznej, pojawienia się ewolucyjnie nowych adaptacji i restrukturyzacji organizacji gatunku. Jednym z przykładów tej formy selekcji jest przyciemnienie koloru motyla ćmy brzozowej w rozwiniętych obszarach przemysłowych Anglii. Na obszarach rolniczych powszechne są formy jasne; okazjonalnie występujące formy ciemne (mutanty) są eksterminowane głównie przez ptaki. W pobliżu ośrodków przemysłowych kora drzew ciemnieje na skutek zaniku porostów wrażliwych na zanieczyszczenia powietrza. Przeważa liczba ciemnych form motyli, mniej widocznych na pniach drzew.

Gdy w wyniku mutacji lub rekombinacji istniejących genotypów lub gdy zmienią się warunki środowiskowe, w populacji pojawią się nowe genotypy, wówczas może wyłonić się nowy kierunek selekcji. Pod kontrolą takiej selekcji pula genowa populacji zmienia się jako całość.

Selekcja zakłócająca (zakłócająca) działa w różnych warunkach środowiskowych występujących na tym samym terytorium i utrzymuje kilka fenotypowo różnych form ze względu na osobniki o przeciętnej normie. Jeśli warunki środowiskowe zmieniły się tak bardzo, że większość gatunku traci swoją przydatność, wówczas przewagę zyskują osobniki o skrajnych odchyleniach od średniej normy. Formy takie szybko się mnożą, a na bazie jednej grupy powstaje kilka nowych. Głównym efektem tej selekcji jest powstanie polimorfizmu populacji, tj. obecność kilku grup różniących się w jakiś sposób.

Rolą tej selekcji jest umożliwienie pojawienia się wyraźnie różnych form w populacji po izolacji; mogą wystąpić dalsze rozbieżności, aż do powstania nowego gatunku.

DOBÓR NATURALNY jest wynikiem walki o byt; opiera się na preferencyjnym przetrwaniu i opuszczaniu potomstwa przez najlepiej przystosowane osobniki każdego gatunku oraz śmierci mniej przystosowanych organizmów

W W warunkach ciągłych zmian środowiska dobór naturalny eliminuje formy niedostosowane i zachowuje dziedziczne odchylenia, które pokrywają się z kierunkiem zmienionych warunków życia. Następuje albo zmiana normy reakcji, albo jej rozszerzenie (norma reakcji nazywana zdolnością organizmu do reagowania zmianami adaptacyjnymi na działanie czynników środowiskowych; normą reakcji są granice zmienność modyfikacji, kontrolowane przez genotyp danego organizmu). Tę formę selekcji odkrył Karol Darwin i nazwano ją napędowy .

Przykładem jest wyparcie oryginalnej jasnej formy motyla ćmy brzozowej przez formę o ciemnym kolorze. W przeszłości w południowo-wschodniej Anglii, obok jasnej formy motyla, czasami spotykano motyle o ciemnym kolorze. Na terenach wiejskich jasne wybarwienie kory brzozy okazuje się ochronne, jest ona niewidoczna, natomiast ciemne wybarwiają się na jasnym tle i stają się łatwym łupem dla ptaków. W strefach przemysłowych, ze względu na zanieczyszczenie środowiska sadzą przemysłową, przewagę zyskują formy ciemne, które szybko zastępują jasne. I tak z 700 gatunków motyli występujących w tym kraju w ciągu ostatnich 120 lat 70 gatunków ciem zmieniło jasny kolor na ciemny. Ten sam obraz można zaobserwować w innych strefach przemysłowych Europy. Podobne przykłady obejmują pojawienie się owadów odpornych na środki owadobójcze, formy mikroorganizmów opornych na antybiotyki, rozprzestrzenianie się szczurów odpornych na trucizny itp.

Odkrył krajowy naukowiec I. I. Shmalgauzen stabilizacja formularz selekcja, która działa w stałych warunkach istnienia. Ta forma selekcji ma na celu utrzymanie istniejącej normy. W tym przypadku niezmienność normy reakcji utrzymuje się tak długo, jak długo środowisko pozostaje stabilne, a jednostki odbiegające od średniej normy znikają z populacji. Na przykład podczas opadów śniegu i silny wiatr Wróble krótkoskrzydłe i długoskrzydłe wyginęły, ale przeżyły osobniki ze skrzydłami średniej wielkości. Albo inny przykład: stabilna stałość części kwiatu w porównaniu z organami wegetatywnymi rośliny, gdyż proporcje kwiatu są dostosowane do wielkości owadów zapylających (trzmiel nie może przedostać się przez zbyt wąską koronę kwiatu, trąba motyla nie może dotknąć zbyt krótkich pręcików kwiatów z długą koroną). Przez miliony lat stabilizująca selekcja chroniła gatunki przed istotne zmiany, ale tylko do czasu, gdy warunki życia znacząco się zmienią.

Również wyróżniony rozdzierający, Lubniszczący , selekcja działająca w zróżnicowanym środowisku: wybierana jest nie tylko jedna cecha, ale kilka różnych, z których każda sprzyja przetrwaniu w wąskich granicach zasięgu populacji. Z tego powodu populacja jest podzielona na kilka grup. Na przykład niektóre wilki z gór Kitskill w USA wyglądają jak lekki chart i polują na jelenie, podczas gdy inne wilki z tego samego obszaru, cięższe, z krótkimi nogami, zwykle atakują stada owiec. Dobór destrukcyjny działa w warunkach gwałtownej zmiany środowiska: formy podlegające wielokierunkowym zmianom przetrwają na peryferiach populacji, z której pochodzą; nowa grupa, w którym wchodzi w grę selekcja stabilizująca. Żadna z form selekcji nie występuje w przyrodzie w czystej postaci, ponieważ czynniki środowiskowe zmieniają się i działają razem jako całość. Jednak w pewnych okresach historycznych jedna z form selekcji może stać się wiodącą.

Wszystkie formy doboru naturalnego stanowią jeden mechanizm, który działając statystycznie jako regulator cybernetyczny, utrzymuje równowagę populacji z otaczającymi warunkami środowiskowymi. Twórcza rola doboru naturalnego polega nie tylko na eliminowaniu nieprzystosowanych, ale także na tym, że kieruje powstającymi adaptacjami (wynikiem mutacji i rekombinacji), „wybierając” w długim ciągu pokoleń tylko te z nich, które są najbardziej odpowiednich w danych warunkach egzystencji, co prowadzi do powstawania coraz większej liczby nowych form życia.

Formy doboru naturalnego (T.A. Kozlova, V.S. Kuchmenko. Biologia w tablicach. M., 2000)

Formularze selekcji, przedstawienie graficzne	Cechy każdej formy doboru naturalnego
NAPĘDOWY	Na rzecz osobników o wartości charakterystycznej odbiegającej od wartości ustalonej wcześniej w populacji; prowadzi do utrwalenia nowej normy reakcji organizmu, która odpowiada zmienionym warunkom środowiskowym
II STABILIZACJA	Ma na celu zachowanie średniej wartości cechy ustalonej w populacji. Wynikiem selekcji stabilizującej jest duże podobieństwo wszystkich osobników roślin lub zwierząt obserwowane w dowolnej populacji
ZAKŁÓCAJĄCY CZY ZNISZCZAJĄCY	Faworyzuje więcej niż jedną fenotypowo optymalną cechę i działa przeciwko formom pośrednim, prowadząc zarówno do pojawienia się wewnątrzgatunkowego polimorfizmu, jak i izolacji populacji

Doktrynę doboru naturalnego stworzyli Karol Darwin i A. Wallace, uznając ją za główną siłę twórczą kierującą procesem ewolucyjnym i wyznaczającą jego specyficzne formy.

Dobór naturalny to proces, w wyniku którego przeżywają i pozostawiają potomstwo przeważnie osobniki o cechach dziedzicznych przydatnych w danych warunkach.

Oceniając dobór naturalny z punktu widzenia genetyki, możemy stwierdzić, że zasadniczo selekcjonuje on pozytywne mutacje i kombinacje genetyczne, które powstają podczas rozmnażania płciowego, poprawiając przeżywalność populacji, a odrzuca wszelkie negatywne mutacje i kombinacje, które pogarszają przeżywalność organizmów. Ci drudzy po prostu umierają. Dobór naturalny może działać także na poziomie rozmnażania organizmów, gdy osłabione osobniki albo nie wydają pełnoprawnego potomstwa, albo w ogóle nie pozostawiają potomstwa (np. niedobory żywieniowe itp.).

W tym przypadku nie chodzi tylko o jakiś konkretny pozytyw czy cechy negatywne organizmy, ale całkowicie genotypy noszące te cechy (w tym wiele innych cech wpływających na dalszy przebieg i szybkość procesów ewolucyjnych).

Formy doboru naturalnego

Obecnie istnieją trzy główne formy doboru naturalnego, które są podane w podręczniki szkolne w biologii ogólnej.

Stabilizacja doboru naturalnego

Ta forma doboru naturalnego charakteryzuje się stabilnymi warunkami życia, które nie zmieniają się przez długi czas. Dlatego w populacjach następuje kumulacja adaptacji i selekcja genotypów (i fenotypów, które tworzą), które są odpowiednie specjalnie dla istniejących warunków. Kiedy populacje osiągną pewien zestaw adaptacji, które są optymalne i wystarczające do przetrwania w danych warunkach, zaczyna działać dobór stabilizujący, odcinając skrajne warianty zmienności i sprzyjając zachowaniu niektórych przeciętnie konserwatywnych cech. Wszelkie mutacje i rekombinacje płciowe prowadzące do odchyleń od tej normy są eliminowane poprzez selekcję stabilizującą.

Przykładowo długość kończyn zajęcy powinna zapewniać im odpowiednio szybki i stabilny ruch, pozwalający na ucieczkę przed ścigającym drapieżnikiem. Jeśli kończyny będą zbyt krótkie, zające nie będą mogły uciec przed drapieżnikami i staną się łatwym łupem, zanim zdążą urodzić. W ten sposób z populacji zajęcy usuwa się nosicieli genów krótkonogich. Jeśli kończyny będą zbyt długie, bieg zajęcy stanie się niestabilny, przewrócą się, a drapieżniki z łatwością je dogonią. Doprowadzi to do usunięcia z populacji zajęcy nosicieli genów długonogich. Tylko osobniki o optymalnej długości kończyn i ich optymalnym stosunku do wielkości ciała będą w stanie przeżyć i urodzić potomstwo. Jest to przejaw selekcji stabilizującej. Pod jego naciskiem eliminowane są genotypy odbiegające od jakiejś przeciętnej i rozsądnej w danych warunkach normy. U wielu gatunków zwierząt dochodzi także do powstawania ubarwień ochronnych (kamuflażowych).

To samo dotyczy kształtu i wielkości kwiatów, co powinno zapewnić trwałe zapylanie przez owady. Jeśli kwiaty będą miały zbyt wąską koronę lub krótkie pręciki i słupki, wówczas owady nie będą mogły do ​​nich dotrzeć łapami i trąbką, a kwiaty zostaną niezapylone i nie wydadzą nasion. W ten sposób następuje tworzenie optymalnych rozmiarów i kształtów kwiatów i kwiatostanów.

W ciągu bardzo długich okresów selekcji stabilizującej mogą powstać gatunki organizmów, których fenotypy pozostają praktycznie niezmienione przez wiele milionów lat, choć ich genotypy oczywiście uległy w tym czasie zmianom. Przykładami są coelacanth, rekiny, skorpiony i niektóre inne organizmy.

Wybór jazdy

Ta forma selekcji jest typowa dla zmieniających się warunków środowiskowych, gdy selekcja ukierunkowana następuje w kierunku zmieniającego się czynnika. W ten sposób kumulują się mutacje i związane z tym czynnikiem zmiany fenotypu prowadzą do odchyleń od przeciętnej normy. Przykładem jest melaninogeneza przemysłowa, która objawiała się u motyli ćmy brzozowej i niektórych innych gatunków lepidoptera, gdy pod wpływem sadzy przemysłowej pnie brzozy ściemniały i na tym tle zauważalne były białe motyle (w wyniku selekcji stabilizującej), co spowodowały, że zostały szybko zjedzone przez ptaki. Korzyści odniosły ciemne mutanty, które z powodzeniem rozmnażały się w nowych warunkach i stały się formą dominującą w populacjach ćmy brzozowej.

Przesunięcie średniej wartości cechy w kierunku czynnika aktywnego może wyjaśniać pojawienie się gatunków i form ciepłolubnych i zimnolubnych, kochających wilgoć i odpornych na suszę, kochających sól. różni przedstawicieleżywy świat.

W wyniku działania selekcji napędowej odnotowano liczne przypadki adaptacji grzybów, bakterii i innych patogenów chorób ludzi, zwierząt i roślin do leków i różnych pestycydów. W ten sposób powstały formy odporne na te substancje.

Podczas selekcji jazdy zwykle nie dochodzi do rozbieżności (rozgałęzień) cech, a niektóre cechy i noszące je genotypy są płynnie zastępowane innymi, bez tworzenia form przejściowych lub odchylających się.

Wybór zakłócający lub zakłócający

Dzięki tej formie selekcji skrajne warianty adaptacji zyskują przewagę, a cechy pośrednie, które rozwinęły się w warunkach selekcji stabilizującej, stają się nieodpowiednie w nowych warunkach, a ich nosiciele wymierają.

Pod wpływem selekcji zakłócającej powstają dwie lub więcej form zmienności, często prowadząc do polimorfizmu - istnienia dwóch lub więcej form fenotypowych. Sprzyjać temu mogą zróżnicowane warunki bytowania na danym obszarze, prowadzące do powstania w obrębie gatunku kilku lokalnych populacji (tzw. ekotypów).

Na przykład ciągłe koszenie roślin doprowadziło do pojawienia się dużej grzechotki dwóch populacji w roślinie, aktywnie rozmnażających się w czerwcu i sierpniu, ponieważ regularne koszenie spowodowało eksterminację przeciętnej populacji lipcowej.

W przypadku długotrwałego działania selekcji zakłócającej może nastąpić utworzenie dwóch lub więcej gatunków zamieszkujących to samo terytorium, ale aktywnych w różnym czasie. Na przykład częste susze w środku lata, niekorzystne dla grzybów, doprowadziły do ​​​​pojawienia się gatunków i form wiosennych i jesiennych.

Walka o byt

Głównym mechanizmem doboru naturalnego jest walka o byt.

Karol Darwin zwrócił uwagę na fakt, że w przyrodzie stale istnieją dwa przeciwstawne trendy rozwojowe: 1) dążenie do nieograniczonej reprodukcji i osadnictwa oraz 2) przeludnienie, duże zatłoczenie, wpływ innych populacji i warunków życia, które nieuchronnie prowadzą do pojawienia się walki o byt i ograniczenie rozwoju gatunków i ich populacji. Oznacza to, że gatunek stara się zająć wszystkie możliwe siedliska dla swojego istnienia. Rzeczywistość jest jednak często brutalna, co powoduje znaczne ograniczenie liczby gatunków i siedlisk. To walka o byt na tle wysokiej mutagenezy i zmienności kombinacyjnej podczas rozmnażania płciowego prowadzi do redystrybucji cech, a jej bezpośrednią konsekwencją jest dobór naturalny.

Istnieją trzy główne formy walki o byt.

Walka międzygatunkowa

Forma ta, jak sama nazwa wskazuje, realizowana jest na poziomie międzygatunkowym. Jego mechanizmami są złożone relacje biotyczne zachodzące między gatunkami:

Amensalizm to wyrządzanie szkód przez jedną populację innej populacji (na przykład uwalnianie antybiotyków, deptanie trawy i gniazd małych zwierząt przez duże zwierzęta bez żadnego zysku dla nich);

Konkurencja to walka o wspólne źródła pożywienia i zasobów (o żywność, wodę, światło, tlen itp.);

Drapieżnictwo - żerowanie kosztem innych gatunków, ale cykle rozwojowe drapieżników i ofiar są niepowiązane lub słabo powiązane;

Komensalizm (freeloading) - komensal żyje kosztem innego organizmu, nie wpływając na ten ostatni (na przykład wiele bakterii i grzybów żyje na powierzchni korzeni, liści i owoców roślin, żywiąc się ich wydzielinami);

Protokooperacja to relacja wzajemnie korzystna dla obu gatunków, ale dla nich nieobowiązkowa (przypadkowa) (przykładowo niektóre ptaki myją zęby krokodyli, wykorzystując resztki pożywienia i chroniąc dużego drapieżnika; związek między krabami pustelnikami a ukwiały itp.);

Mutualizm jest pozytywną i obowiązkową relacją dla obu typów (na przykład mikoryzy, symbiozy porostów, mikroflora jelitowa itp.). Partnerzy albo nie mogą się rozwijać bez siebie, albo ich rozwój jest gorszy bez partnera.

Kombinacje tych połączeń mogą poprawić lub pogorszyć warunki życia i tempo reprodukcji populacji w przyrodzie.

Walka wewnątrzgatunkowa

Ta forma walki o byt wiąże się z przeludnieniem populacji, gdy powstaje konkurencja między osobnikami tego samego gatunku o miejsce do życia - o miejsce do życia - o światło (w roślinach), wilgoć, składniki odżywcze, terytorium do polowań lub wypasu (u zwierząt) ) itp. Przejawia się to np. w potyczkach i walkach między zwierzętami oraz w cieniowaniu rywali z powodu większej liczby szybki wzrost w roślinach.

Ta sama forma walki o byt obejmuje także walkę o samice (turnieje godowe) u wielu zwierząt, kiedy tylko najsilniejszy samiec może pozostawić potomstwo, a słabe i podrzędne samce są wykluczane z rozrodu, a ich geny nie są przekazywane potomstwu.

Częścią tej formy walki jest opieka nad potomstwem, która występuje u wielu zwierząt i pomaga zmniejszyć śmiertelność wśród młodszego pokolenia.

Zwalczanie abiotycznych czynników środowiska

Ta forma walki jest najbardziej dotkliwa w latach, w których występują ekstremalne warunki pogodowe - dotkliwe susze, powodzie, mrozy, pożary, grad, erupcje itp. W takich warunkach tylko najsilniejsze i najodporniejsze osobniki mogą przetrwać i pozostawić potomstwo.

Rola doboru organizmów w ewolucji świata organicznego

Najważniejszym czynnikiem ewolucji (wraz z dziedzicznością, zmiennością i innymi czynnikami) jest dobór.

Ewolucję można podzielić na naturalną i sztuczną. Ewolucją naturalną nazywamy ewolucję zachodzącą w przyrodzie pod wpływem naturalnych czynników środowiskowych, z wyłączeniem bezpośredniego, bezpośredniego wpływu człowieka.

Sztuczna ewolucja nazywana jest ewolucją prowadzoną przez człowieka w celu wytworzenia form organizmów zaspokajających jego potrzeby.

Dobór odgrywa ważną rolę zarówno w ewolucji naturalnej, jak i sztucznej.

Selekcja polega albo na przetrwaniu organizmów lepiej przystosowanych do danego środowiska, albo na eliminacji form, które nie spełniają określonych kryteriów.

Pod tym względem wyróżnia się dwie formy selekcji - sztuczną i naturalną.

Twórcza rola sztucznej selekcji polega na tym, że człowiek twórczo podchodzi do hodowli odmiany roślin, rasy zwierząt, szczepu mikroorganizmów, łącząc różne metody hodowlę i selekcję organizmów w celu uzyskania takich cech, które najlepiej odpowiadają potrzebom człowieka.

Dobór naturalny to przetrwanie osobników najlepiej przystosowanych do określonych warunków bytu i ich zdolność do pozostawienia potomstwa w pełni funkcjonalnego w danych warunkach bytu.

W rezultacie badania genetyczne Stało się możliwe rozróżnienie dwóch rodzajów doboru naturalnego - stabilizującego i napędzającego.

Stabilizacja to rodzaj doboru naturalnego, w którym przeżywają tylko te osobniki, których cechy ściśle odpowiadają danym konkretnym warunkom środowiskowym, a organizmy o nowych cechach powstałych w wyniku mutacji giną lub nie dają pełnoprawnego potomstwa.

Na przykład roślina jest przystosowana do danego zapylania konkretny typ owad (ma ściśle określone wymiary elementów kwiatowych i ich budowę). Nastąpiła zmiana - zwiększono rozmiar miseczki. Owad swobodnie wnika do wnętrza kwiatu, nie dotykając pręcików, dzięki czemu pyłek nie osiada na ciele owada, co uniemożliwia zapylenie kolejnego kwiatu. Doprowadzi to do tego, że roślina nie wyda potomstwa, a uzyskana cecha nie zostanie odziedziczona. Jeśli kielich ma bardzo mały rozmiar, zapylenie jest w zasadzie niemożliwe, ponieważ owad nie będzie w stanie przeniknąć przez kwiat.

Dobór stabilizujący pozwala na wydłużenie historycznego okresu istnienia gatunku, gdyż nie pozwala na „erozji” cech gatunku.

Selekcja napędowa to przetrwanie tych organizmów, które rozwijają nowe cechy, które pozwalają im przetrwać w nowych warunkach środowiskowych.

Przykładem selekcji stymulującej jest przeżycie motyli o ciemnym kolorze na tle wędzonych pni brzozy w populacji motyli o jasnym kolorze.

Rolą napędzającej selekcji jest możliwość pojawienia się nowych gatunków, co wraz z innymi czynnikami ewolucji umożliwiło pojawienie się współczesnej różnorodności świata organicznego.

Twórcza rola doboru naturalnego polega na tym, że różne kształty W walce o byt organizmy rozwijają znaki, które pozwalają im najpełniej przystosować się do danych warunków środowiskowych. Te przydatne cechy utrwalają się w organizmach w wyniku przetrwania osobników posiadających takie cechy i wyginięcia osobników, które nie mają cech przydatnych.

Na przykład, renifer przystosowane do życia w tundrze polarnej. Może tam przetrwać i urodzić normalne, płodne potomstwo, jeśli uda mu się normalnie zdobyć pożywienie. Pokarmem jelenia jest mech reniferowy (mech reniferowy, porost). Wiadomo, że w tundrze panuje długa zima, a pod pokrywą śnieżną ukryte jest jedzenie, które jeleń musi zniszczyć. Stanie się to możliwe tylko wtedy, gdy jeleń będzie miał bardzo mocne nogi wyposażone w szerokie kopyta. Jeśli zrealizowany zostanie tylko jeden z tych znaków, jeleń nie przeżyje. Zatem w procesie ewolucji przeżywają tylko te osobniki, które posiadają dwie opisane powyżej cechy (w tym leży istota twórczej roli doboru naturalnego w stosunku do renifera).

Ważne jest, aby zrozumieć różnice między doborem naturalnym i sztucznym. Są to:

1) dobór sztuczny jest przeprowadzany przez ludzi, a dobór naturalny realizuje się w przyrodzie spontanicznie pod wpływem czynniki zewnętrzneśrodowisko;

2) w wyniku sztucznej selekcji powstają nowe rasy zwierząt, odmiany roślin i szczepy mikroorganizmów o korzystnych właściwościach dla działalność gospodarcza cechy ludzkie, a w wyniku doboru naturalnego powstają nowe (dowolne) organizmy posiadające cechy, które pozwalają im przetrwać w ściśle określonych warunkach środowiskowych;

3) podczas doboru sztucznego cechy powstające w organizmach mogą być nie tylko nieużyteczne, ale mogą być dla danego organizmu szkodliwe (ale są przydatne w działalności człowieka); przy doborze naturalnym uzyskane cechy są przydatne dla danego organizmu w danym, specyficznym środowisku jego istnienia, gdyż przyczyniają się do jego lepszego przetrwania w tym środowisku;

4) dobór naturalny prowadzony jest od chwili pojawienia się organizmów na Ziemi, a dobór sztuczny dopiero od udomowienia zwierząt i pojawienia się rolnictwa (uprawa roślin w specjalnych warunkach).

Zatem wybór jest najważniejszy siła napędowa ewolucji i realizuje się poprzez walkę o byt (to drugie odnosi się do doboru naturalnego).