O formă de selecție naturală care se manifestă. Forme de bază ale selecției naturale. Selecția de conducere. Fenomen evolutiv elementar. polimorfism tranzitiv. Cum funcționează selecția naturală

Situația, dar poți acționa la întâmplare. Este suficient pentru a crea o gamă largă de indivizi diversi - și, în cele din urmă, cel mai în formă va supraviețui.

La început un individ apare cu proprietăți noi, complet aleatorii
După ea este sau nu este capabilă să lase urmași, în funcție de aceste proprietăți
În cele din urmă, dacă rezultatul etapei anterioare este pozitiv, atunci ea lasă urmași, iar descendenții ei moștenesc proprietățile nou dobândite.

În prezent, părerile parțial naive ale lui Darwin însuși au fost parțial reelaborate. Deci, Darwin și-a imaginat că schimbările ar trebui să aibă loc foarte lin, iar spectrul de variabilitate este continuu. Astăzi, însă, mecanismele selecției naturale sunt explicate cu ajutorul geneticii, ceea ce aduce o oarecare originalitate acestei imagini. Mutațiile genelor care operează în prima etapă a procesului de mai sus sunt în esență discrete. Este clar, însă, că esența de bază a ideii lui Darwin a rămas neschimbată.

Forme ale selecției naturale

selecția de conducere

Motivul selecției - o formă de selecție naturală, atunci când condițiile de mediu contribuie la o anumită direcție de schimbare în orice trăsătură sau grup de trăsături. În același timp, alte posibilități de modificare a trăsăturii sunt supuse selecției negative. Ca urmare, într-o populație de la o generație la alta, are loc o schimbare a valorii medii a trăsăturii într-o anumită direcție. În același timp, presiunea selecției de conducere trebuie să corespundă capacităților adaptative ale populației și ratei schimbărilor mutaționale (în caz contrar, presiunea mediului poate duce la dispariție).

Un caz modern de selecție a motivelor este „melanismul industrial al fluturilor englezi”. „Melanismul industrial” este o creștere bruscă a proporției de indivizi melanistici (care au o culoare închisă) în acele populații de fluturi care trăiesc în zonele industriale. Din cauza impactului industrial, trunchiurile copacilor s-au întunecat semnificativ, iar lichenii ușoare au murit și ei, ceea ce i-a făcut pe fluturii ușori mai vizibili pentru păsări, iar pe cei întunecați mai rău. În secolul al XX-lea, într-o serie de regiuni, proporția fluturilor de culoare închisă a atins 95%, în timp ce pentru prima dată un fluture întunecat (Morfa carbonaria) a fost prins în 1848.

Selectarea conducerii se efectuează la schimbare mediu inconjurator sau adaptarea la condiții noi odată cu extinderea gamei. Păstrează modificările ereditare într-o anumită direcție, schimbând viteza de reacție în consecință. De exemplu, atunci când s-a dezvoltat solul ca habitat pentru diferite grupuri de animale neînrudite, membrele s-au transformat în vizuini.

Stabilizarea selecției

Stabilizarea selecției- o formă de selecție naturală, în care acțiunea este îndreptată împotriva indivizilor cu abateri extreme de la norma medie, în favoarea indivizilor cu o severitate medie a trăsăturii.

Au fost descrise multe exemple de acțiune de stabilizare a selecției în natură. De exemplu, la prima vedere se pare că indivizii cu fecunditate maximă ar trebui să aducă cea mai mare contribuție la fondul genetic al următoarei generații. Cu toate acestea, observațiile asupra populațiilor naturale de păsări și mamifere arată că nu este cazul. Cu cât sunt mai mulți pui sau pui în cuib, cu atât este mai dificil să îi hrănești, cu atât fiecare dintre ei este mai mic și mai slab. Ca urmare, indivizii cu fecunditate medie se dovedesc a fi cei mai adaptați.

Selecția în favoarea mediilor a fost găsită pentru o varietate de trăsături. La mamifere, nou-născuții cu greutate foarte mică și foarte mare la naștere au mai multe șanse de a muri la naștere sau în primele săptămâni de viață decât nou-născuții cu greutate medie. Luarea în considerare a dimensiunii aripilor păsărilor care au murit după furtună a arătat că majoritatea aveau aripi prea mici sau prea mari. Și în acest caz, indivizii medii s-au dovedit a fi cei mai adaptați.

Selecția perturbatoare

Selecție disruptivă (ruptivă).- o formă de selecție naturală, în care condițiile favorizează două sau mai multe variante (direcții) extreme de variabilitate, dar nu favorizează starea intermediară, medie, a trăsăturii. Ca rezultat, mai multe forme noi pot apărea dintr-una inițială. Selecția perturbatoare contribuie la apariția și menținerea polimorfismului populației și, în unele cazuri, poate provoca speciație.

Una dintre situațiile posibile din natură în care intervine selecția perturbatoare este atunci când o populație polimorfă ocupă un habitat eterogen. în care forme diferite adapta la diferite nișe sau subnișe ecologice.

Un exemplu de selecție disruptivă este formarea a două rase în zdrănitoarea de luncă din pajiștile cu fân. ÎN conditii normale timpul de înflorire și de coacere a semințelor la această plantă acoperă toată vara. Dar în pajiștile cu fân, semințele sunt produse în principal de acele plante care au timp să înflorească și să se coacă fie înainte de perioada de cosire, fie înfloresc la sfârșitul verii, după cosire. Ca rezultat, se formează două rase de zdrăngănitoare - înflorire timpurie și târzie.

Selecția perturbatoare a fost efectuată artificial în experimente cu Drosophila. Selecția s-a efectuat în funcție de numărul de setae, rămânând doar indivizii cu un număr mic și mare de setae. Ca urmare, din aproximativ a 30-a generație, cele două linii s-au separat foarte puternic, în ciuda faptului că muștele au continuat să se încrucișeze între ele, schimbând gene. Într-un număr de alte experimente (cu plante), încrucișarea intensivă a împiedicat acțiunea eficientă a selecției perturbatoare.

Selecția de întrerupere

Selecția de întrerupere este o formă de selecție naturală. Acțiunea sa este opusă selecției pozitive. Selecția cut-off scoate din populație marea majoritate a indivizilor care poartă trăsături care reduc drastic viabilitatea în anumite condiții de mediu. Cu ajutorul selecției cut-off, alelele puternic dăunătoare sunt îndepărtate din populație. De asemenea, indivizii cu rearanjamente cromozomiale și un set de cromozomi care perturbă brusc funcționarea normală a aparatului genetic pot fi supuși selecției de tăiere.

selecție pozitivă

selecție pozitivă este o formă de selecție naturală. Acțiunea sa este opusă selecției de tăiere. Selecția pozitivă crește numărul de indivizi din populație care au trăsături utile care cresc viabilitatea speciei în ansamblu. Prin utilizarea selecție pozitivăși selecția de tăiere, are loc o schimbare a speciilor (și nu numai prin distrugerea unor indivizi inutile, atunci orice dezvoltare ar trebui să se oprească, dar acest lucru nu se întâmplă).

Exemple de selecție pozitivă includ: un Archaeopteryx umplut poate fi folosit ca planor, dar o rândunică sau un pescăruș umplut nu. Dar primele păsări au zburat mai bine decât Archaeopteryx. Un alt exemplu de selecție pozitivă este apariția prădătorilor care depășesc multe alte creaturi cu sânge cald în „abilitățile lor mentale”. Sau apariția unor reptile precum crocodilii, care au o inimă cu patru camere și sunt capabile să trăiască atât pe uscat, cât și în apă.

Direcții private ale selecției naturale

Supraviețuirea celor mai adaptate specii și populații, de exemplu, specii cu branhii în apă, deoarece fitness-ul vă permite să câștigați lupta pentru supraviețuire.
Supraviețuirea organismelor sănătoase din punct de vedere fizic.
Supraviețuirea celor mai puternice organisme fizic, deoarece lupta fizică pentru resurse este o parte integrantă a vieții. Este important în lupta intraspecifică.
Supraviețuirea celor mai de succes organisme sexual, deoarece reproducerea sexuală este modul dominant de reproducere. Aici intervine selecția sexuală.

Cu toate acestea, toate aceste cazuri sunt particulare, iar principalul lucru este păstrarea cu succes în timp. Prin urmare, uneori aceste direcții sunt încălcate pentru a urmări scopul principal.

Rolul selecției naturale în evoluție

Darwin nu a îndrăznit multă vreme să-și publice teoria, pentru că. Am văzut problema furnicilor, care nu putea fi explicată decât din punctul de vedere al geneticii.

Vezi si

Legături

„Probleme ale macroevoluției” - site-ul paleontologului A. V. Markov
„Forme ale selecției naturale” - un articol cu exemple binecunoscute: culoarea fluturilor, rezistența oamenilor la malarie și multe altele
„Evoluție bazată pe modele” - un articol despre dacă rolul mutațiilor în procesul evolutiv este mare sau dacă unele semne există în avans și apoi se dezvoltă sub influența selecției de conducere

biologie evolutivă
Mecanisme și procese	Adaptare Speciație Deriva genetică Selecție naturală Ereditate Variabilitate Microevoluție Macroevoluție Mutații Transfer de gene
Apariția vieții	Evoluție chimică Ipoteza lumii ARN Evoluție biologică
Istoria doctrinei evoluționiste

Există diferite clasificări ale formelor de selecție. O clasificare bazată pe natura influenței formelor de selecție asupra variabilității unei trăsături într-o populație este utilizată pe scară largă.

selecția de conducere

selecția de conducere- o formă de selecție naturală care operează sub regizat condiţiile de mediu în schimbare. Descris de Darwin și Wallace. În acest caz, indivizii cu trăsături care se abate într-o anumită direcție de la valoarea medie primesc avantaje. În același timp, alte variații ale trăsăturii (abaterile sale în sens opus față de valoarea medie) sunt supuse selecției negative. Ca urmare, în populație de la o generație la alta, are loc o schimbare a valorii medii a trăsăturii într-o anumită direcție. În același timp, presiunea selecției de conducere trebuie să corespundă capacităților adaptative ale populației și ratei schimbărilor mutaționale (în caz contrar, presiunea mediului poate duce la dispariție).

Un exemplu de acțiune de selecție a motivelor este „melanismul industrial” la insecte. „Melanismul industrial” este o creștere bruscă a proporției de indivizi melanistici (care au o culoare închisă) în acele populații de insecte (de exemplu, fluturi) care trăiesc în zonele industriale. Din cauza impactului industrial, trunchiurile copacilor s-au întunecat semnificativ, iar lichenii ușoare au murit și ei, ceea ce i-a făcut pe fluturii ușori mai vizibili pentru păsări, iar pe cei întunecați mai rău. În secolul al XX-lea, într-o serie de zone, proporția fluturilor de culoare închisă în unele populații bine studiate ale moliei mesteacănului din Anglia a atins 95%, în timp ce pentru prima dată un fluture închis la culoare ( Morfa carbonaria) a fost capturat în 1848.

Selecția de conducere se efectuează atunci când mediul se schimbă sau se adaptează la noile condiții odată cu extinderea gamei. Păstrează modificările ereditare într-o anumită direcție, schimbând viteza de reacție în consecință. De exemplu, în timpul dezvoltării solului ca habitat pentru diferite grupuri de animale neînrudite, membrele s-au transformat în vizuini.

Stabilizarea selecției

Stabilizarea selecției- o formă de selecție naturală, în care acțiunea sa este îndreptată împotriva indivizilor cu abateri extreme de la norma medie, în favoarea indivizilor cu o severitate medie a trăsăturii. Conceptul de stabilizare a selecției a fost introdus în știință și analizat de I. I. Shmalgauzen.

Selecția în favoarea mediilor a fost găsită pentru o varietate de trăsături. La mamifere, nou-născuții cu greutate foarte mică și foarte mare la naștere au mai multe șanse de a muri la naștere sau în primele săptămâni de viață decât nou-născuții cu greutate medie. Luarea în considerare a dimensiunii aripilor vrăbiilor care au murit după o furtună în anii '50 lângă Leningrad a arătat că majoritatea aveau aripi prea mici sau prea mari. Și în acest caz, indivizii medii s-au dovedit a fi cei mai adaptați.

Selecția perturbatoare

Selecție disruptivă (ruptivă).- o formă de selecție naturală, în care condițiile favorizează două sau mai multe variante (direcții) extreme de variabilitate, dar nu favorizează starea intermediară, medie, a trăsăturii. Ca rezultat, mai multe forme noi pot apărea dintr-una inițială. Darwin a descris operațiunea selecției perturbatoare, crezând că ea stă la baza divergenței, deși nu a putut furniza dovezi pentru existența acesteia în natură. Selecția perturbatoare contribuie la apariția și menținerea polimorfismului populației și, în unele cazuri, poate provoca speciație.

Una dintre situațiile posibile din natură în care intervine selecția perturbatoare este atunci când o populație polimorfă ocupă un habitat eterogen. În același timp, diferite forme se adaptează la diferite nișe sau subnișe ecologice.

Un exemplu de selecție disruptivă este formarea a două rase într-un zgomot mare în pajiștile cu fân. În condiții normale, perioadele de înflorire și de coacere a semințelor acestei plante acoperă toată vara. Dar în pajiștile cu fân, semințele sunt produse în principal de acele plante care au timp să înflorească și să se coacă fie înainte de perioada de cosire, fie înfloresc la sfârșitul verii, după cosire. Ca rezultat, se formează două rase de zdrăngănitoare - înflorire timpurie și târzie.

selecția sexuală

selecția sexuală- Acest selecție naturală pentru succesul reproductiv. Supraviețuirea organismelor este o componentă importantă, dar nu singura, a selecției naturale. O altă componentă importantă este atractivitatea pentru membrii de sex opus. Darwin a numit acest fenomen selecție sexuală. „Această formă de selecție este determinată nu de lupta pentru existență în relațiile ființelor organice între ele sau cu condițiile exterioare, ci de rivalitatea dintre indivizi de același sex, de obicei bărbați, pentru posesia indivizilor de celălalt sex. " Trăsăturile care reduc viabilitatea purtătorilor lor pot apărea și răspândi dacă avantajele pe care le oferă în succesul reproducerii sunt semnificativ mai mari decât dezavantajele lor pentru supraviețuire. Au fost propuse două ipoteze principale despre mecanismele selecției sexuale. Conform ipotezei „genelor bune”, femeia „motivează” în felul următor: „Dacă acest mascul, în ciuda penajului său strălucitor și a cozii lungi, a reușit cumva să nu moară în ghearele unui prădător și să trăiască până la pubertate, atunci, prin urmare, are gene bune care i-au permis să facă acest lucru. Deci, el ar trebui să fie ales ca tată pentru copiii săi: le va transmite genele sale bune. Alegând masculi strălucitori, femelele aleg gene bune pentru descendenții lor. Conform ipotezei „fiilor atrăgători”, logica selecției feminine este oarecum diferită. Dacă bărbații strălucitori, indiferent de motiv, sunt atrăgători pentru femele, atunci merită să alegeți un tată strălucitor pentru viitorii voștri fii, deoarece fiii săi vor moșteni genele de culori strălucitoare și vor fi atractivi pentru femele în generația următoare. Astfel, apare un feedback pozitiv, care duce la faptul că din generație în generație luminozitatea penajului masculilor este din ce în ce mai sporită. Procesul continuă să crească până când ajunge la limita viabilității. În alegerea bărbaților, femelele sunt nici mai mult și nici mai puțin logice decât în orice alt comportament. Atunci când unui animal îi este sete, nu are motive să bea apă pentru a restabili echilibrul apă-sare din organism - merge la adăparea pentru că îi este sete. În același mod, femelele, alegând masculi strălucitori, își urmează instinctele - le plac cozile strălucitoare. Toți cei care au determinat instinctiv un alt comportament, toți nu au lăsat urmași. Astfel, am discutat nu despre logica femelelor, ci despre logica luptei pentru existență și selecție naturală - un proces orb și automat care, acționând constant din generație în generație, a format toată acea uimitoare varietate de forme, culori și instincte pe care le-am observați în lumea vieții sălbatice...

38. Adaptarea fiziologică: conceptul despre modul în care apare și ce stă la baza acestuia.

Adaptarea biologică(din lat. adaptatio- adaptare) - adaptarea corpului la condiţiile de existenţă. „[Viața] este o adaptare constantă... la condițiile de existență”, a spus remarcabilul fiziolog rus I. M. Imanalieva. - Un organism fără un mediu extern care să-i susțină existența este imposibil; deci in definiție științifică organismul trebuie să includă și mediul care îl influențează.„În același timp:”... Fiecare organism este o combinație dinamică de stabilitate și variabilitate, în care variabilitatea îi servește reacțiilor adaptative și, în consecință, protecția constantelor sale fixate ereditar. „. Corpul, chiar și în intervale de timp extrem de scurte, este schimbător în legătură cu dinamica stărilor sale funcționale și cu variabilitatea homeotetică a „constantelor homeostatice” (K. Waddington, 1964, 1970). Și o abordare exclusiv sistematică ar trebui stau la baza cunoștințelor moderne despre mecanismele și esența procesului de adaptare: „... O persoană este ... sistem ..., ca orice altă natură, supusă legilor inevitabile și uniforme pentru toată natura ... ”(IP Pavlov, 1951).

Selecția naturală este principala forță motrice din spatele evoluției lumii vii. Datorită selecției naturale, a apărut varietatea vieții pe care le vedem pe Pământ.

Esența selecției naturale este că indivizii cu trăsături favorabile supraviețuiesc și își continuă cursa, în timp ce indivizii cu trăsături nefavorabile dispar, făcând loc unor creaturi mai puternice și mai adaptabile.

Este necesar să se facă distincția între selecția naturală și cea artificială, deși relația dintre ele este foarte strânsă. Variabilitatea organismelor ca atare este eternă și constantă, nu depinde de intervenția umană.

Cu toate acestea, în conditii naturale organisme cu un set de caracteristici supraviețuiesc, iar o persoană își selectează indivizi cu un set complet diferit; adesea astfel de organisme din natură nu ar fi viabile, în plus, multe combinații de trăsături întâlnite la animalele domestice și plante cultivate, pur și simplu nu poate apărea în natură.

Un exemplu izbitor este porcul domestic: o grămadă de carne și grăsime care se mișcă cu greu, incapabil să se apere în vreun fel de un prădător, ar deveni o pradă gustoasă pentru alte animale chiar înainte de a ajunge la pubertate. Poeților, artiștilor, scriitorilor și multor alți oameni creativi și pur și simplu „romantici” le place să vorbească despre frumusețea și perfecțiunea lumii înconjurătoare, în special, a celei vii.

De fapt, motivul de bază pentru toată această frumusețe este destul de dur și nemilos: organismele care sunt slabe și neadaptate la condițiile de mediu pot fi mult mai „frumoase” decât concurenții lor mai de succes, dar natura nu le cruță și le distruge, deoarece are propriile criterii de perfecțiune.

Factorii selecției naturale

Selecția naturală poate fi numită rezultatul unor legi simple ale funcționării sistemelor vii. Datorită acestui fapt, existența selecției naturale nu are nevoie de dovezi - este suficient să ne amintim ce factori sunt componentele sale.

Ereditatea și variabilitatea. Descendenții unor părinți își moștenesc parțial trăsăturile și au parțial propriile lor combinații de trăsături; în conformitate cu aceasta, supraviețuirea și capacitatea lor de a se reproduce diferă.
Noile cupluri capabile să producă descendenți constau din femele și masculi care au reușit să supraviețuiască și să atingă maturitatea sexuală, ceea ce înseamnă că aveau trăsăturile potrivite pentru acest lucru. Aceste trăsături sunt fixate în generațiile viitoare.
Organismele produc mai mulți descendenți decât pot supraviețui.

Conceptul principal al selecției naturale este adaptabilitatea unui organism la mediul său. O serie întreagă de circumstanțe externe (clima, disponibilitatea hranei și a apei, numărul de indivizi concurenți etc.) creează condiții pentru supraviețuirea unor organisme și dispariția altora. Cu toate acestea, condițiile se schimbă în mod constant, iar trăsăturile care au fost „puternice” și au asigurat supraviețuirea la un moment dat pot fi „slabe” în alt moment și invers.

foto epoca dinozaurilor

O ilustrare este dispariția dinozaurilor și venirea lor pentru a înlocui mamiferele. Primele mamifere și strămoșii lor imediati - șopârlele animale - au existat și în Mezozoic, dar erau puține la număr, ocupau nișe ecologice foarte limitate și nu puteau concura cu reptilele gigantice.

Răcirea globală a fost fatală pentru reptilele care nu aveau mecanismele de termoreglare și conservare a căldurii. Astfel de mecanisme (sânge cald, acoperire de lână etc.) au fost prezente la mamifere, iar această trăsătură a devenit în cele din urmă decisivă: ei au fost cei care s-au dovedit a fi cele mai adaptate animale la noul climat, ceea ce le-a asigurat dominația ulterioară.

Forme ale selecției naturale

Prin urmare, selecția naturală se manifestă prin selecția anumitor seturi de trăsături, ai căror proprietari sunt mai susceptibili de a supraviețui. Selecția unor astfel de caracteristici se poate face în moduri diferite, ceea ce a determinat diferitele forme de selecție naturală.

selectarea condusului;
Stabilizare selecției;
Selecție perturbatoare (ruptură);
selecția sexuală.

Stimularea selecției naturale evidențiază caracteristici care se abat de la valoarea medie într-o anumită direcție. De exemplu, în secolul al XX-lea, numărul fluturilor de culoare închisă a crescut semnificativ în zonele urbane. Acest lucru s-a întâmplat din cauza emisiilor industriale, care au vopsit în negru obiectele din jur (copaci, pereți etc.); pe un fundal întunecat, fluturii cu o culoare medie, mai deschisă, au devenit mai vizibili, ceea ce a făcut ca prădătorii să-i prindă ușor; proprietarii culorii închise a aripilor s-au putut deghiza cu succes.

După cum putem vedea, abaterile în direcția opusă în timpul selecției motivului nu sunt permise: de exemplu, fluturii care sunt prea ușori pe un fundal întunecat ar deveni și mai vizibili. Selecția de conducere explică de ce animalele neînrudite dezvoltă trăsături similare. Deci, balenele și delfinii aparțin artiodactililor (mai precis, formează un singur grup cu ei); focile și morsele sunt animale din ordinul carnivorelor, rude apropiate ale câinilor, pisicilor și urșilor; Pinguinii sunt de fapt păsări. Cu toate acestea, toate aceste grupuri de animale neînrudite, s-au găsit în condiții similare, au dobândit trăsături similare - o formă raționalizată a corpului, flippers etc. Stabilizarea selecției

Stabilizarea selecției dă preferinţă indivizilor cu indicatori medii. Există multe exemple de astfel de selecție. Este suficient să subliniem, de exemplu, că indivizii cu fecunditate medie sunt necesari pentru supraviețuirea unei populații. Într-adevăr, un număr mic de descendenți va avea șanse mici ca vreunul dintre pui să atingă maturitatea sexuală singur; prea mulți pui creează dificultăți în ceea ce privește îngrijirea și hrănirea, din cauza cărora puii cresc subdezvoltați și au, de asemenea, șanse mici de a ajunge la vârsta adultă.

În timpul dezastrelor naturale, care duc la moartea unor mase mari de animale, supraviețuiesc adesea doar indivizii cu o dimensiune medie a corpului și a organelor (membre, aripi).

Creează condiții pentru supraviețuirea organismelor cu valori extreme ale oricărei trăsături în toate direcțiile, iar indivizii cu valori medii dispar. Ca urmare, populația poate deveni eterogenă ca fenotip (apariția reprezentanților săi) și genotip, o altă opțiune este formarea simultană. un numar mare specii noi înrudite.

Ca exemplu, putem cita multe plante de câmp care trăiesc în pajiștile cu fân. Perioada de înflorire și fructificare le cade inițial toată vara, dar în aceste locuri supraviețuiesc și dau naștere doar acei indivizi care înfloresc și rodesc fie la începutul verii (înainte de fânare), fie chiar la sfârșit (după fânare). Rezultatul este formarea a două soiuri ale aceleiași plante, care diferă semnificativ în perioada de înflorire, iar acest lucru poate implica și alte modificări.

selecția sexuală- o formă separată de selecție naturală, axată pe succesul în reproducere. Atractivitatea pentru sexul opus este un factor care nu este mai puțin important pentru organism decât supraviețuirea personală. În unele cazuri, atractivitatea este mai importantă decât supraviețuirea; un număr de oameni de știință consideră selecția sexuală ca o „gerbă”, o eroare care apare în mod natural în procesul evolutiv. De exemplu, la păsări, femela alege adesea un partener cu penaj mai strălucitor și expresiv aspect; aceleași trăsături îl fac pe mascul prea vizibil pentru prădători, ceea ce reduce rata de supraviețuire a speciei.

De ce femeile raționează în acest fel nu este încă complet clar pentru știință. Conform unei ipoteze, femela alege un astfel de partener pentru că, cu toți indicatorii ei de pierdere (penajul strălucitor), el a putut supraviețui și ajunge la o stare adultă, prin urmare, conform femeii, are și alte semne care contribuie la creșterea supravieţuire.

Teoria selecției naturale

Cunoștințe împrăștiate despre procesul evolutiv pe care l-a avut omenirea în antichitate. De-a lungul istoriei lor, oamenii au folosit tehnici de selecție artificială pentru a reproduce noi rase și soiuri, pentru a se căsători (familiile nobile, inclusiv familiile regale, princiare, regale, au acordat o atenție deosebită acestui lucru). Poate că au avut o idee despre un proces similar care are loc în condiții naturale fără participarea omului. Cu toate acestea, până în secolul al XIX-lea, nu a existat nicio teorie științifică care să poată reuni aceste idei și presupuneri disparate și să dovedească existența selecției.

Ca urmare, teoria lui Darwin a devenit o astfel de teorie, deși predecesorii săi au studiat și variabilitatea organismelor și relația lor cu mediul. Unul dintre primii cercetători ai selecției naturale a fost bunicul lui Charles Darwin, Erasmus, un om de știință englez proeminent al secolului al XVIII-lea. El a fost poate primul care a sugerat că indivizii mai bine adaptați la viață au mai multe șanse de a supraviețui, de a se hrăni mai bine și de a se reproduce mai bine, îmbunătățind performanța urmașilor lor.

Cu toate acestea, cel mai faimos cercetător al acestei probleme înainte de Darwin este Jean-Baptiste Lamarck. Cu toate acestea, predecesorii lui Charles Darwin nu au găsit înțelegere printre contemporanii lor. Acest lucru sa datorat parțial faptului că teoriile lor speculative nu aveau dovezi experimentale. Mulți alți oameni de știință, inclusiv Georges Cuvier, au aderat la vechiul concept al imuabilității ființelor vii și al creației lor de către Dumnezeu. Asemănările dintre organisme nu au făcut decât să le confirme conceptul de creație divină. Da, iar Charles Darwin însuși nu a îndrăznit multă vreme să-l publice lucrare principală, întrucât unele observații, la prima vedere, au infirmat teoria lui coerentă.

Piesa de poticnire a fost „problema furnicilor”. O familie de furnici poate consta din milioane de indivizi, dar aproape toți sunt o castă de muncitori fără sex, care nu este capabilă de reproducere. S-ar părea că acest lucru contravine ideii că fiecare organism se străduiește să supraviețuiască, să dea urmași, să consolideze trăsăturile puternice dobândite în el - și așa mai departe la infinit.

O ieșire a fost găsită la nivelul comunităților, populațiilor, speciilor și chiar familiilor: selecția naturală nu se străduiește pentru supraviețuirea fiecărui organism individual, ci a unei anumite comunități de organisme. Acest lucru reiese clar din exemplul acelorași furnici: indivizii care lucrează nu poartă urmași ei înșiși, ci contribuie la reproducerea în siguranță a femelelor și masculilor de reproducere și la conservarea urmașilor lor. Dacă fiecare furnică din familie este capabilă să se reproducă, atunci furnicarul va muri rapid - nu va fi nimeni care să protejeze comunitatea și să obțină hrană, iar toți descendenții născuți vor fi subdezvoltați și neprotejați.

Studii ulterioare au arătat că această regulă se aplică absolut tuturor animalelor sociale, inclusiv oamenilor. Succesul în răspândirea populației este posibil numai dacă comunitatea (familie, turmă) are doar un anumit număr de perechi reproducătoare și un număr imens de indivizi „muncitori” care nu sunt implicați în reproducere și sunt angajați în alte „profesii” importante. . În acest caz, selecția este direcționată nu către numărul de urmași, ci către calitatea acestora.

„Problema furnicilor” are diverse implementări. Dacă într-o familie de furnici, indivizii care lucrează sunt deja născuți asexuați, atunci într-un stol de șobolani alunițe goi (un rozător african care duce un stil de viață subteran), toți indivizii se nasc cu drepturi depline, dar ulterior femela, care a devenit regina, intimidează restul femelelor; Când le este frică, ei secretă hormoni care împiedică reproducerea sexuală.

Importanța selecției naturale

Selecția naturală vizează supraviețuirea celor mai apte organisme, dar ce oferă ea? În primul rând, asigură, ca să spunem așa, autoconservarea „masei vii” în lupta sa cu natura neînsuflețită: la urma urmei, factorii inițiali ai variabilității organismelor vii sunt tocmai schimbările naturii neînsuflețite.

În al doilea rând, selecția naturală promovează răspândirea organismelor vii și dezvoltarea lor de noi spații de viață. De exemplu, au apărut plante (inclusiv plante cu flori) care pot trăi în absența lumina soareluiși sol fertil selecția naturală în antichitate a adus locuitorii acvatici pe uscat, iar în antichitatea puțin adâncă a forțat mamiferele terestre să stăpânească adâncurile mării; selecția naturală, în special, a contribuit la dezvoltarea inteligenței umane, datorită căreia oamenii au putut să meargă în spațiul cosmic.

Este important să înțelegem că mecanismele selecției naturale funcționează numai într-un anumit mediu extern. Cu o schimbare bruscă a condițiilor, acestea încetează deloc să funcționeze. Dodo, porumbei uriași fără zbor, erau adaptați în mod ideal la viața de pe insula Mauritius, dar când au întâlnit o persoană în secolul al XVII-lea, toți erau lipsiți de apărare. Fără prea multe dificultăți, marinarii și vânătorii au exterminat păsările supraponderale, inactive și absolut deloc agresive.

Amatorii minimizează adesea posibilitățile selecției naturale, deoarece acordă atenție doar semnelor limitate ale organismelor vii: forță, agilitate, rezistență, viteza de mișcare, instinct sexual. De fapt, organismele vii au mii de trăsături diferite și poate veni un moment în care chiar și cele mai nesemnificative dintre ele devin decisive.

Așadar, primii oameni din planul fizic au fost printre cele mai neviabile organisme de pe Pământ, mult inferioare ca performanță chiar și rudelor lor cele mai apropiate; rasa umană a putut supraviețui doar datorită dezvoltării rapide a intelectului, dar același intelect l-a făcut pe om, nu mai puțin, „regele naturii”. Cu toate acestea, mecanismele selecției naturale pot eșua sau pot prezenta erori. Am văzut asta în exemplul selecției sexuale.

Un alt exemplu sunt aripile lânoase. Aceste animale, care sunt rude îndepărtate ale primatelor, în procesul de evoluție au dobândit „aripi” formate din membrane ale pielii. „Aripile” nu oferă zbor real - aripile lânoase pot aluneca doar sărind din copac în copac; in plus, limiteaza semnificativ mobilitatea acestor animale - coleopterele se misca cu mare dificultate in picioare, astfel incat la sol sunt absolut neputincioase si vulnerabile.

Unii consideră că dezvoltarea „excesivă” a intelectului la oameni este o greșeală a evoluției; odată cu dezvoltarea inovațiilor tehnologice, omul a devenit din ce în ce mai slab în planul fizic și a divorțat de natură, astfel încât oameni moderni par a fi deloc incapabili să supraviețuiască în sălbăticie.

Ideea de a compara selecția artificială cu cea naturală este că în natură are loc și selecția celor mai „de succes”, „mai bune” organisme, dar în acest caz nu o persoană acționează ca „evaluator” al utilității. de proprietăți, ci de mediu. În plus, materialul atât pentru selecția naturală, cât și pentru cea artificială sunt mici modificări ereditare care se acumulează din generație în generație.

Mecanismul selecției naturale

În procesul de selecție naturală, sunt fixate mutații care cresc adaptabilitatea organismelor la mediul lor. Selecția naturală este adesea menționată ca un mecanism „evident” deoarece rezultă din fapte simple, cum ar fi:

Organismele produc mai mulți descendenți decât pot supraviețui;
În populația acestor organisme, există variabilitate ereditară;
Organismele care au trăsături genetice diferite au rate de supraviețuire și capacitate de reproducere diferite.

Conceptul central al conceptului de selecție naturală este fitnessul organismelor. Fitnessul este definit ca abilitatea unui organism de a supraviețui și de a se reproduce în mediul său existent. Aceasta determină mărimea contribuției sale genetice la următoarea generație. Cu toate acestea, principalul lucru în determinarea aptitudinii nu este numărul total descendenți și numărul de descendenți cu un anumit genotip (aptitudine relativă) . De exemplu, dacă descendenții unui organism de succes și care se reproduc rapid sunt slabi și nu se reproduc bine, atunci contribuția genetică și, în consecință, capacitatea acestui organism va fi scăzută.

Selecția naturală pentru trăsături care pot varia într-un interval de valori (cum ar fi dimensiunea unui organism) poate fi împărțită în trei tipuri:

Selecția Dirijată- modificări ale valorii medii a trăsăturii în timp, de exemplu, o creștere a dimensiunii corpului;
Selecția perturbatoare- selecție pentru valorile extreme ale trăsăturii și față de valorile medii, de exemplu, dimensiunile corporale mari și mici;
Stabilizarea selecției- selecția față de valorile extreme ale trăsăturii, ceea ce duce la o scădere a varianței trăsăturii.

Un caz special de selecție naturală este selecția sexuală, al cărui substrat este orice trăsătură care crește succesul împerecherii prin creșterea atractivității unui individ pentru potențialii parteneri. Trăsăturile care au evoluat prin selecția sexuală sunt deosebit de evidente la masculii anumitor specii de animale. Asemenea trăsături precum coarnele mari, colorarea strălucitoare, pe de o parte, pot atrage prădători și pot reduce rata de supraviețuire a masculilor, iar pe de altă parte, acest lucru este echilibrat de succesul reproductiv al masculilor cu trăsături pronunțate similare.

Selecția poate funcționa la diferite niveluri de organizare, cum ar fi gene, celule, organisme individuale, grupuri de organisme și specii. Mai mult, selecția poate acționa simultan la diferite niveluri. Selecția la niveluri deasupra individului, cum ar fi selecția de grup, poate duce la cooperare (vezi Evoluție#Cooperare).

Forme ale selecției naturale

selecția de conducere

Un exemplu de acțiune de selecție a motivelor este „melanismul industrial” la insecte. „Melanismul industrial” este o creștere bruscă a proporției de indivizi melanistici (care au o culoare închisă) în acele populații de insecte (de exemplu, fluturi) care trăiesc în zonele industriale. Din cauza impactului industrial, trunchiurile copacilor s-au întunecat semnificativ, iar lichenii ușoare au murit și ei, ceea ce i-a făcut pe fluturii ușori mai vizibili pentru păsări, iar pe cei întunecați mai rău. În secolul al XX-lea, într-o serie de regiuni, proporția fluturilor de culoare închisă în unele populații bine studiate de molie de mesteacăn din Anglia a atins 95%, în timp ce pentru prima dată fluturele de culoare închisă ( Morfa carbonaria) a fost capturat în 1848.

Selecția de conducere se efectuează atunci când mediul se schimbă sau se adaptează la noile condiții odată cu extinderea gamei. Păstrează modificările ereditare într-o anumită direcție, mișcând norma reacției în consecință. De exemplu, în timpul dezvoltării solului ca habitat pentru diferite grupuri de animale neînrudite, membrele s-au transformat în vizuini.

Stabilizarea selecției

Selecția în favoarea mediilor a fost găsită pentru o varietate de trăsături. La mamifere, nou-născuții cu greutate foarte mică și foarte mare la naștere au mai multe șanse de a muri la naștere sau în primele săptămâni de viață decât nou-născuții cu greutate medie. Luarea în considerare a dimensiunii aripilor vrăbiilor care au murit după o furtună în anii '50 lângă Leningrad a arătat că majoritatea aveau aripi prea mici sau prea mari. Și în acest caz, indivizii medii s-au dovedit a fi cei mai adaptați.

Selecția perturbatoare

Selecție disruptivă (ruptivă).- o formă de selecție naturală, în care condițiile favorizează două sau mai multe variante (direcții) extreme de variabilitate, dar nu favorizează starea intermediară, medie, a trăsăturii. Ca rezultat, mai multe forme noi pot apărea dintr-una inițială. Darwin a descris operațiunea selecției perturbatoare, crezând că ea stă la baza divergenței, deși nu a putut furniza dovezi pentru existența acesteia în natură. Selecția perturbatoare contribuie la apariția și menținerea polimorfismului populației și, în unele cazuri, poate provoca speciație.

selecția sexuală

selecția sexuală Aceasta este selecția naturală pentru succesul în reproducere. Supraviețuirea organismelor este o componentă importantă, dar nu singura, a selecției naturale. O altă componentă importantă este atractivitatea pentru membrii de sex opus. Darwin a numit acest fenomen selecție sexuală. „Această formă de selecție este determinată nu de lupta pentru existență în relațiile ființelor organice între ele sau cu condițiile externe, ci de rivalitatea dintre indivizii de un sex, de obicei bărbați, pentru posesia indivizilor celuilalt sex”. Trăsăturile care reduc viabilitatea purtătorilor lor pot apărea și răspândi dacă avantajele pe care le oferă în succesul reproducerii sunt semnificativ mai mari decât dezavantajele lor pentru supraviețuire.

Două ipoteze despre mecanismele selecției sexuale sunt comune.

Conform ipotezei „genelor bune”, femela „motivează” după cum urmează: „Dacă acest mascul, în ciuda penajului strălucitor și a cozii lungi, a reușit să nu moară în ghearele unui prădător și să supraviețuiască până la pubertate, atunci el are gene bune. care i-a permis să facă asta. Prin urmare, el ar trebui să fie ales ca tată al copiilor săi: le va transmite genele sale bune. Alegând masculi strălucitori, femelele aleg gene bune pentru descendenții lor.
Conform ipotezei „fiilor atrăgători”, logica selecției feminine este oarecum diferită. Dacă bărbații strălucitori, indiferent de motiv, sunt atrăgători pentru femele, merită să alegeți un tată strălucitor pentru viitorii voștri fii, deoarece fiii săi vor moșteni genele de culoare strălucitoare și vor fi atrăgători pentru femele din generația următoare. Astfel, apare un feedback pozitiv, care duce la faptul că din generație în generație luminozitatea penajului masculilor crește din ce în ce mai mult. Procesul continuă să crească până când ajunge la limita viabilității.

Atunci când aleg bărbați, femelele nu se gândesc la motivele comportamentului lor. Atunci când unui animal îi este sete, nu are motive să bea apă pentru a restabili echilibrul apă-sare din organism - merge la adăparea pentru că îi este sete. În același mod, femelele, alegând masculi strălucitori, își urmează instinctele - le plac cozile strălucitoare. Cei care au determinat instinctiv un alt comportament nu au lăsat urmași. Logica luptei pentru existență și selecție naturală este logica unui proces orb și automat care, acționând constant din generație în generație, a format acea uimitoare varietate de forme, culori și instincte pe care le observăm în lumea vieții sălbatice.

Metode de selecție: selecție pozitivă și negativă

Există două forme de selecție artificială: PozitivȘi Decupare (negativ) selecţie.

Selecția pozitivă crește numărul de indivizi din populație care au trăsături utile care cresc viabilitatea speciei în ansamblu.

Selecția cut-off scoate din populație marea majoritate a indivizilor care poartă trăsături care reduc drastic viabilitatea în anumite condiții de mediu. Cu ajutorul selecției cut-off, alelele puternic dăunătoare sunt îndepărtate din populație. De asemenea, indivizii cu rearanjamente cromozomiale și un set de cromozomi care perturbă brusc funcționarea normală a aparatului genetic pot fi supuși selecției de tăiere.

Rolul selecției naturale în evoluție

În exemplul furnicii lucrătoare, avem o insectă extrem de diferită de părinții ei, dar absolut sterilă și, prin urmare, incapabilă de a transmite din generație în generație modificări dobândite de structură sau instincte. Se poate pune o întrebare bună - în ce măsură este posibil să se concilieze acest caz cu teoria selecției naturale?
- Originea speciilor (1859)

Darwin a presupus că selecția ar putea fi aplicată nu numai organismului individual, ci și familiei. El a mai spus că, poate, într-o măsură sau alta, acest lucru poate explica și comportamentul oamenilor. S-a dovedit a avea dreptate, dar abia după apariția geneticii a devenit posibil să se ofere o viziune mai extinsă asupra acestui concept. Prima schiță a „teoriei selecției amabile” a fost făcută de biologul englez William Hamilton în 1963, care a fost primul care a propus luarea în considerare a selecției naturale nu numai la nivelul unui individ sau al unei familii întregi, ci și la nivelul unei gena.

Vezi si

Note

, Cu. 43-47.
, p. 251-252.
Orr H.A. Fitness și rolul său în genetica evoluționară // Nature Reviews Genetics. - 2009. - Vol. 10, nr. 8. - P. 531-539. - DOI:10.1038/nrg2603. - PMID 19546856 .
Haldane J.B.S. Teoria selectiei naturale azi // Natura. - 1959. - Vol. 183, nr. 4663. - P. 710-713. - PMID 13644170 .