SELECȚIA NATURALĂ, procesul de supraviețuire selectivă și de reproducere diferențială a organismelor, principalul factor motor al evoluției lor. Ideile despre existența selecției naturale au fost exprimate încă de la începutul secolului al XIX-lea de către diverși naturaliști englezi (inclusiv A. Wallace). Dar numai Charles Darwin (1842, 1859) l-a apreciat ca fiind principalul factor de evoluție. Potrivit lui Darwin, selecția naturală este rezultatul luptei pentru existență; chiar și diferențele minore ereditare între indivizii aceleiași specii pot oferi avantaje în această luptă, care se datorează tendinței organismelor de a se reproduce într-un ritm ridicat (în progresie geometrică) și imposibilității conservării tuturor descendenților din cauza resurselor naturale limitate. Moartea numărului covârșitor de indivizi din fiecare generație duce inevitabil la selecția naturală - „supraviețuirea celui mai potrivit” în condițiile date. Ca urmare a acumulării de schimbări benefice de-a lungul multor generații, se formează noi adaptări și, în cele din urmă, apar noi specii. Darwin și-a bazat discuțiile despre acțiunea selecției naturale în primul rând pe generalizarea experienței de domesticire a animalelor și plantelor prin analogie cu selecția artificială, subliniind însă că, spre deosebire de selecția umană, selecția naturală este determinată de interacțiunea organismelor cu condițiile de mediu și nu are un scop anume.
Cercetarea sistematică a selecției naturale, extinderea și îmbunătățirea metodelor de studiere a acesteia a început la sfârșitul secolului al XIX-lea. Utilizarea metodelor biometrice a făcut posibilă stabilirea unor diferențe semnificative statistic între organismele supraviețuitoare și cele moarte atunci când condițiile de mediu s-au schimbat. Datorită dezvoltării lui R. Fisher, J. Haldane, S. Wright și S. S. Chetverikov, care au realizat sinteza darwinismului și geneticii clasice, a devenit posibil să se înceapă studiul experimental al fundamentelor genetice ale selecției naturale. Populațiile naturale examinate s-au dovedit a fi literalmente saturate de mutații, dintre care multe au devenit utile atunci când condițiile de existență s-au schimbat sau când s-au combinat cu alte mutații. S-a constatat că procesul de mutație și încrucișarea liberă (panmixia) asigură eterogenitatea genetică a populațiilor și unicitatea indivizilor cu șanse diferite de supraviețuire; aceasta determină intensitatea și eficiența ridicată a selecției naturale. În plus, a devenit evident că selecția naturală nu se ocupă de trăsături individuale, ci de organisme întregi și că esența genetică a selecției naturale constă în conservarea nealeatorie (diferențiată) a anumitor genotipuri într-o populație, transmise selectiv generațiilor ulterioare. . Selecția naturală este probabilistică în natură, acționează pe baza procesului de mutație și a fondului genetic existent, afectează frecvența de distribuție a genelor și a combinațiilor acestora, ajută la reducerea efectelor negative ale mutațiilor și la formarea mecanismelor de apărare împotriva efectelor nocive ale acestora. , determinând astfel ritmul și direcția evoluției. Sub controlul selecției naturale nu se află doar diverse trăsături, ci și factorii evoluției înșiși, de exemplu, intensitatea și natura mutabilității, aparatul eredității (de unde și conceptul de „evoluție a evoluției”). În absența selecției naturale, apare o scădere sau pierdere a aptitudinii organismelor din cauza acumulării de mutații nedorite, care se manifestă printr-o creștere a încărcăturii genetice, inclusiv în populațiile umane moderne.
Există mai mult de 30 de forme de selecție naturală; niciunul dintre ele nu există într-o formă pură, ci mai degrabă caracterizează tendința de selecție într-o situație ecologică specifică. Astfel, selecția condusă contribuie la păstrarea unei anumite abateri de la norma anterioară și duce la dezvoltarea de noi adaptări printr-o restructurare direcționată a întregului bazin genetic al populațiilor, precum și a genotipurilor și fenotipurilor indivizilor. Poate duce la dominarea uneia (sau a mai multor) forme preexistente asupra altora. Un exemplu clasic al acțiunii sale a fost predominanța în zonele industriale a formelor de culoare închisă ale fluturelui moliei mesteacănului, invizibile păsărilor de pe trunchiurile copacilor contaminate cu funingine (până la mijlocul secolului al XIX-lea s-a găsit doar o formă ușoară, imitând pete de lichen). pe trunchiuri ușoare de mesteacăn). Dependență rapidă de otrăvuri diverse tipuri insecte și rozătoare, apariția rezistenței microorganismelor la antibiotice indică faptul că presiunea de antrenare a selecției în populațiile naturale este suficientă pentru a asigura un răspuns adaptativ rapid la schimbările bruște ale mediului. De regulă, selecția pentru o trăsătură implică o serie întreagă de transformări. De exemplu, selecția pe termen lung pentru conținutul de proteine sau ulei din boabele de porumb este însoțită de modificări ale formei boabelor, mărimii știuleților, amplasarea acestora deasupra nivelului solului etc.
Rezultatul selecției de conducere în filogenia taxonilor mari este ortoselecția, un exemplu al căreia este evoluția direcționată a membrului strămoșilor calului stabilit de V. O. Kovalevsky (de la cinci degete la un deget), care a durat milioane de ani. și a asigurat o creștere a vitezei și a economiei de rulare.
Selecția perturbatoare, sau perturbatoare, favorizează păstrarea abaterilor extreme și duce la o creștere a polimorfismului. Se manifestă în cazurile în care niciuna dintre formele intraspecifice cu genotipuri diferite nu primește un avantaj absolut în lupta pentru existență datorită diversității condițiilor care apar simultan pe același teritoriu; în acest caz, indivizii cu trăsături de caracter medii sau intermediare sunt eliminați în primul rând. La începutul secolului al XX-lea, botanistul rus N.V. Tsinger a arătat că zornăiala mare (Alectoroleophus major), care înflorește și dă roade în pajiștile necosite pe tot parcursul verii, formează două rase în pajiștile cosite: rasa de primăvară timpurie, care reușește să semințele de urs înainte de a începe cosirea și toamna târziu - plante joase care nu sunt deteriorate la cosit și apoi înfloresc rapid și au timp să producă semințe înainte de debutul înghețului. Un alt exemplu de polimorfism este diferența de culoare a scoicilor la melcul de uscat (Capacea nemoralis), care este hrana păsărilor: în pădurile dense de fag, unde așternut de așternut roșu-brun rămâne pe tot parcursul anului, indivizii cu culori maro și roz. sunt comune; în pajiştile cu aşternut galben predomină melcii de culoare galbenă. În pădurile mixte de foioase, unde natura fundalului se schimbă odată cu debutul unui nou sezon, melcii cu culori maro și roz domină la începutul primăverii, iar cei galbeni vara. Cintezele lui Darwin (Geospizinae) de pe Insulele Galapagos (un exemplu clasic de radiație adaptivă) sunt rezultatul final al selecției perturbatoare pe termen lung, care a dus la formarea a zeci de specii strâns înrudite.
Dacă aceste forme de selecție naturală duc la modificări atât în structura fenotipică, cât și în cea genetică a populațiilor, atunci selecția stabilizatoare, descrisă mai întâi de I. I. Shmalgausen (1938), păstrează valoarea medie a trăsăturilor (norma) în populație și nu permite genomului. a indivizilor care se abat cel mai mult de la populaţie pentru a trece la următoarea generaţie. Are ca scop menținerea și creșterea stabilității într-o populație cu un fenotip mediu, stabilit anterior. Se știe, de exemplu, că în timpul furtunilor de zăpadă supraviețuiesc păsările care, în multe privințe (lungimea aripii, ciocul, greutatea corporală etc.) sunt apropiate de norma medie, iar indivizii care se abat de la această normă mor. Dimensiunea și forma florilor la plantele polenizate de insecte sunt mai stabile decât la plantele polenizate de vânt, ceea ce se datorează evoluției conjugate a plantelor și a polenizatorilor acestora, a „eliminării” formelor care se abat de la normă (de exemplu, un bondar nu poate pătrunde într-o corolă prea îngustă a unei flori, iar trompa fluturelui nu atinge staminele care sunt prea scurte la plantele cu corola lungă). Datorită selecției stabilizatoare, cu un fenotip extern neschimbat, pot apărea modificări genetice semnificative, asigurând independența dezvoltării adaptărilor față de condițiile de mediu fluctuante. Unul dintre rezultatele acțiunii de stabilizare a selecției poate fi considerat „universalitatea biochimică” a vieții de pe Pământ.
Selecția destabilizatoare (denumirea a fost propusă de D.K. Belyaev, 1970) duce la o perturbare bruscă a sistemelor de reglare a ontogenezei, deschiderea rezervei de mobilizare și o creștere a variabilității fenotipice cu selecția intensivă în orice direcție anume. De exemplu, selecția pentru a reduce agresivitatea animalelor de pradă în captivitate prin restructurarea sistemului neuroumoral duce la destabilizarea ciclului de reproducere, schimbări în momentul napârlirii, modificări ale poziției cozii, urechilor, colorării etc.
Au fost descoperite gene care pot fi letale sau pot reduce viabilitatea organismelor în stare homozigotă, iar în stare heterozigotă, dimpotrivă, cresc plasticitatea ecologică și alți indicatori. În acest caz, putem vorbi despre așa-numita selecție echilibrată, care asigură menținerea diversității genetice cu un anumit raport de frecvențe alelelor. Un exemplu al acțiunii sale este creșterea rezistenței la pacienții cu anemie falciformă (heterozigotă pentru gena hemoglobinei S) la infecția cu diferite tulpini de plasmodium malaric (vezi Hemoglobine).
Un pas important în depășirea dorinței de a explica toate caracteristicile organismelor prin acțiunea selecției naturale a fost conceptul de evoluție neutră, conform căruia unele dintre modificările la nivelul proteinelor și acizilor nucleici au loc prin fixarea de neutru adaptativ sau mutații aproape neutre. Este posibilă selectarea speciilor care apar în populațiile periferice „brusc” din punct de vedere geocronologic. Chiar mai devreme, s-a dovedit că selecția catastrofală, în care un număr mic de indivizi și chiar un singur organism supraviețuiesc în perioadele de schimbări bruște ale mediului, poate deveni baza formării unei noi specii datorită rearanjamentului cromozomial și modificării nișă ecologică. Astfel, formarea speciei xerofitice, endemice Clarkia lingulata în Munții Sierra Nevada din California se explică prin secetă severă, care a provocat moartea masivă a plantelor, care a devenit catastrofală în populațiile periferice.
Selecția naturală care afectează caracteristicile sexuale secundare ale indivizilor se numește sexuală (de exemplu, colorația nupțială strălucitoare a masculilor la multe specii de pești și păsări, chemări îmbietoare, mirosuri specifice, instrumente foarte dezvoltate pentru lupta în turneu la mamifere). Aceste trăsături sunt utile deoarece cresc posibilitatea ca purtătorii lor să participe la reproducerea descendenților. În selecția sexuală, masculii sunt cei mai activi, ceea ce este benefic pentru întreaga specie, deoarece femelele rămân mai sigure în timpul sezonului de reproducere.
Există, de asemenea, selecția de grup care promovează păstrarea trăsăturilor, util familiei, turmă, colonie. Cazul său special la insectele coloniale este selecția rudelor, în care castele sterile (muncitori, soldați etc.) asigură (adesea cu prețul propriei vieți) supraviețuirea indivizilor fertili (regine) și a larvelor și, prin urmare, păstrarea întreaga colonie. Comportamentul altruist al părinților, pretinzând că sunt răniți pentru a atrage prădătorul departe de copiii lor, amenință cu moartea imitatorului, dar în general crește șansele de supraviețuire ale urmașilor săi.
Deși ideile despre rolul principal al selecției naturale în evoluție au fost confirmate în multe experimente, ele sunt încă supuse criticilor bazate pe ideea că organismele nu pot fi formate ca urmare a unei combinații aleatorii de mutații. Acest lucru ignoră faptul că fiecare act de selecție naturală se realizează pe baza rezultatelor anterioare ale propriei sale acțiuni, care, la rândul lor, predetermina formele, intensitatea și direcțiile selecției naturale și, prin urmare, căile și modelele de evoluție.
Lit.: Shmalgauzen I.I. Factori ai evoluţiei. a 2-a ed. M., 1968; Mayr E. Specii zoologice și evoluție. M., 1968; Sheppard F. M. Selecția naturală și ereditatea. M., 1970; Lewontin R. Bazele genetice ale evoluţiei. M., 1978; Wilson D. S. Selecția naturală a populațiilor și comunităților. Menlo Park, 1980; Gall Ya M. Cercetări privind selecția naturală // Dezvoltarea teoriei evoluției în URSS. L., 1983; Gause G. F. Ecologie şi unele probleme ale originii speciilor // Ecologie şi teoria evoluționistă. L., 1984; Ratner V. A. Scurtă schiță a teoriei evoluției moleculare. Novosibirsk, 1992; Dawkins R. Generalul egoist M., 1993; Sober E. Natura selecției: teoria evoluționistă în focus filosofic. Chi., 1993; Darwin Ch. Originea speciilor... Ed. a II-a. Sankt Petersburg, 2001; Coyne J., Orr N. A. Speciation. Sunderland, 2004; Gavrilets S. Peisajele de fitness și originea speciilor. Princeton, 2004; Yablokov A. V., Yusufov A. G. Doctrina evoluționistă. a 5-a ed. M., 2004; Severtsov A. S. Teoria evoluției. M., 2005; Kolchinsky E. I. E. Mayr și sinteza evolutivă modernă. M., 2006.
Trăind în condiții naturale, există variabilitate individuală, care se poate manifesta în trei tipuri- util, neutru și dăunător. De obicei, organismele cu variabilitate dăunătoare mor în diferite stadii ale dezvoltării individuale. Variabilitatea neutră a organismelor nu afectează viabilitatea acestora. Indivizii cu variații benefice supraviețuiesc datorită avantajelor din luptele intraspecifice, interspecifice sau de mediu.
Selecția de conducere
Când condițiile de mediu se schimbă, supraviețuiesc acei indivizi ai speciilor care au prezentat variabilitate ereditară și, ca urmare, au dezvoltat caracteristici și proprietăți care corespund noilor condiții, iar acei indivizi care nu au avut o astfel de variabilitate mor. În timpul călătoriei sale, Darwin a descoperit că pe insulele oceanice, unde predomină vânturile puternice, există puține insecte cu aripi lungi și multe insecte cu aripi vestigiale și insecte fără aripi. După cum explică Darwin, insectele cu aripi normale nu au putut rezista vântului puternic de pe aceste insule și au murit. Dar insectele cu aripi rudimentare și cele fără aripi nu s-au ridicat deloc în aer și s-au ascuns în crăpături, găsindu-și acolo adăpost. Acest proces, care a fost însoțit de variabilitate ereditară și selecție naturală și a continuat timp de multe mii de ani, a dus la o reducere a numărului de insecte cu aripi lungi de pe aceste insule și la apariția unor indivizi cu aripi vestigiale și insecte fără aripi. Se numește selecția naturală, care asigură apariția și dezvoltarea de noi caracteristici și proprietăți ale organismelor selecția de conducere.
Selecție perturbatoare
Selecție perturbatoare este o formă de selecție naturală care duce la formarea unui număr de forme polimorfe care diferă unele de altele în cadrul aceleiași populații.
Printre organismele unei anumite specii se găsesc uneori indivizi cu două sau mai multe forme diferite. Acesta este rezultatul unei forme speciale de selecție naturală - selecția disruptivă. Astfel, gărgărițele au două forme de aripi dure - cu un roșu închis și o culoare roșiatică. Gândacii cu aripi roșiatice sunt mai puțin probabil să moară din cauza frigului iarna, dar produc puțini urmași vara, în timp ce cei cu aripi roșu închis, dimpotrivă, mor mai des iarna, neputând rezista frigului, dar produc numeroși. urmași vara. În consecință, aceste două forme de gărgărițe, datorită adaptărilor lor diferite la diferite anotimpuri, au reușit să-și păstreze puii timp de secole.
În 1859, omul de știință englez Charles Darwin și-a publicat lucrarea fundamentală, Despre originea speciilor prin selecția naturală. Această carte a fost prima care a fost formulată teoria modernă evoluţie. Forța sa motrice este selecția naturală, care, la rândul ei, este împărțită în mai multe specii, inclusiv Exemple ale acestei ipoteze prezentate în „Originea speciilor” au demonstrat clar cum funcționează mecanismul de dezvoltare a vieții pe pământ.
Esența selecției de conducere
Principiul conducerii selecției este că indivizii care au primit unele diferențe față de norma generală adoptată de specie se găsesc într-o poziție avantajoasă și în cele din urmă câștigă lupta pentru supraviețuire. Este lung și proces complex. Variația intraspecifică afectează toate structurile și organele din fiecare specie. Se referă atât la caracteristici cantitative (prezența sau absența variației), cât și pe cele calitative (dimensionale, numărabile).
Istoria dezvoltării mamiferelor oferă cercetătorilor numeroase exemple ale formei motrice de selecție. Semnele lor cele mai variabile sunt numărul de fire de păr pe unitate de suprafață, masa diferitelor organe și numărul de globule roșii din sânge. În timpul evoluției, dimensiunea creierului uman a crescut. Un număr mare de variații constau în particularitățile atașării diferiților mușchi, în structura arborelui bronșic al plămânilor și în forma ficatului.
Specie discutabilă
Multe forme de specii intermediare au dat naștere selecției. Darwin însuși a dat exemple ale acestui grup. Acestea sunt cocoșii roșii britanici, descendenți dintr-o specie norvegiană, insecte Madeira, păsări, toate pot fi descrise ca „specii îndoielnice”. Care sunt principalele lor caracteristici? Acestea sunt forme care sunt semnificativ similare cu o specie, dar sunt atât de asemănătoare cu alte forme sau strâns legate de acestea prin pași intermediari, încât biologii nu le recunosc ca specii independente.
Astfel de ființe vii sunt verigi în evoluție. Speciile discutabile apar de fapt altele noi. Nu sunt încă atât de bine separați de strămoșii lor, dar au început deja procesul de separare. Acestea sunt exemple de conducere a selecției la animale. Ele apar ca urmare a luptei pentru viață. Oricât de mici ar fi modificări accidentale ale speciilor, dacă sunt utile în vreun fel, ele vor persista fără îndoială și vor fi moștenite de posteritate.
Selecția de conducere aviară
Lupta pentru existență este, în primul rând, lupta pentru hrană. Dacă o specie nu își poate asigura poziția în lanțul trofic, cu siguranță va dispărea. Exemple de forță motrice pot fi văzute clar în apetitul animalelor.
Să ne uităm la mai multe tipuri de păsări. într-o zi mănâncă o masă de insecte egală cu masa propriului corp și aduce hrană puilor de sute de ori pe zi, apucând 5-6 omizi per porție. Muștele de mușcăreți își hrănesc puii cu un kilogram de gândaci și viermi la fiecare două săptămâni. Wrenul poate mânca până la 10 milioane de insecte pe an într-un an. În aceeași perioadă, chircișul american trebuie să prindă până la 300 de șoareci și zeci de păsări mici. Mâncarea livrată de grauri puilor lor poate umple trei căsuțe pentru păsări.
Fiecare dintre aceste cazuri este un exemplu de acțiune a unei forme conducătoare de selecție naturală. Modificările în stomac, intestine și cioc au schimbat treptat păsările. Unii dintre ei au devenit mai rezistenți și mai fertili, alții au devenit mari prădători, iar alții s-au stins, rămânând fără hrană și transformându-se în hrană pentru vecinii lor.
Specie dominantă
Diversitatea este generată atunci când un animal sau o plantă este distribuită pe scară largă în întreaga lume. Darwin a numit și aceste specii dominante. Ele sunt cele mai des identificate prin selecția de conducere. Un exemplu este că trăiește în diferite regiuni ale Eurasiei Formează mai multe forme geografice, înlocuindu-se constant. Vulpile care trăiesc în nord sunt mult mai mari decât vulpile care trăiesc în sud, în zona stepelor și semi-deșertului. Cei mai mici dintre ei locuiesc Asia Centrală, și mai ales în Afganistan.
Gama largă a lumii vulpilor este rezultatul evoluției efectuate prin selecția șoferului. Exemplul este evident: în nord, animalele trebuie să fie mai rezistente decât în sud. Acest lucru se datorează atât condițiilor climatice, cât și vecinilor periculoși. Pe măsură ce vulpile au migrat spre sud, fiecare nouă generație a devenit mai mică ca urmare a micilor schimbări naturale. Indivizii noi au devenit mai adaptați la stepe și deșerturi și au continuat să cucerească teritorii necunoscute.
Selecția de conducere și aprovizionarea cu alimente
Toate exemplele de stimulare a selecției naturale arată că în fiecare caz individual natura menține un echilibru biologic. Chiar dacă un nou soi câștigă un avantaj și devine dominant, există întotdeauna o limită a dominației sale. Acest principiu se manifestă și dacă o persoană încearcă să interfereze cu procesele naturale.
În 1911, 25 de reni au fost aduși pe insula Pribilof de lângă Alaska. S-au așezat bine în noul loc - în 1938 erau deja două mii. Au fost prea mulți indivizi, drept urmare aprovizionarea cu alimente a fost subminată și întreaga populație s-a stins treptat. În 1950, doar 8 căprioare au rămas pe insulă. Caracteristicile selecției de conducere și exemplele arată că dacă o specie se regăsește și ea conditii bune, se înmulțește masiv, distruge hrana de care are nevoie și în cele din urmă moare singură.
O situație similară a apărut pe Platoul Keybab din Arizona, unde oamenii, în încercarea de a restabili numărul de cerb cu coadă neagră, au ucis toți coioții și pumele și au interzis vânătoarea. Depășirea densității permise a populației a fost punctul de plecare al declinului populației.
Aleatoritatea mutațiilor
Mecanismul de conducere a selecției acționează haotic. Darwin nu putea înțelege cum sunt reglementate schimbările care apar în noile generații de organisme vii. Oamenii de știință din secolul al XX-lea au ajuns la concluzia că la animale și plante apar noi trăsături ca urmare a mutațiilor aleatorii. Ele pot apărea neobservate și dispar neobservate, dar dacă astfel de schimbări se dovedesc a fi benefice pentru individ, ele sunt păstrate și moștenite de urmași.
Europenii care au descoperit Australia au adus pe continent albina comună, care a exterminat rapid albinele native, care aveau o înțepătură mai mică. Acest caz este artificial. A fost cauzată de activitatea umană. Dar tocmai pe același principiu funcționează selecția naturală de conducere.
Lupta intraspecifică
Lupta pentru supraviețuire este întotdeauna încăpățânată, dar lupta pentru viață între indivizi și soiuri din aceeași specie este de două ori încăpățânată. Asemănarea în obiceiuri și structura corpului afectează.
În Scoția, în secolul al XIX-lea, a avut loc o confruntare între două specii de sturzi - o creștere a numărului de sturzi a dus la dispariția sturzilor cântece. Un exemplu de acțiune a formei conducătoare a selecției naturale este faptul că în Rusia gândacii prusaci din Asia și-au înlocuit peste tot rudele mai mari.
Luptă între specii
Exemple de selecție de conducere în plante pot fi luate în considerare și în contextul competiției interspecifice. Papadia, binecunoscută de toată lumea, are smocuri zburătoare. Ei poartă semințe și sunt strâns asociate cu populația densă a zonelor în care această plantă este prezentă. O astfel de structură ajută nu numai la supraviețuire, ci și la reproducere în număr mare. Semințele din zbor pot fi transportate departe prin aer și aterizează pe sol neocupat.
Expansiune
La prima vedere, hrana din semințele multor plante nu are nimic de-a face cu alte plante. Cu toate acestea, de fapt, ele au un sens fundamental important. Constă în ritmul de creștere a răsadurilor, care sunt forțați să lupte cu vegetația străină din jurul lor. În primele etape ale existenței, lăstarii tineri de mazăre sau fasole se dezvoltă rapid. Pe parcursul propriei evoluții, semințele lor au început să primească o cantitate mare de hrană, ceea ce i-a ajutat să ocupe o nișă semnificativă în lumea organică. Speciile concurente de mazăre și fasole care nu au beneficiat de acest avantaj au pierdut lupta interspecifică și au dispărut de pe fața pământului.
Exemplul de mai sus arată un model important. Când un animal sau o plantă intră într-o țară nouă și se găsește printre concurenți necunoscuți anterior, condițiile sale de viață se schimbă foarte mult, chiar dacă clima rămâne aceeași. Pentru a obține un punct de sprijin într-un nou teritoriu, o specie trebuie să se abată în dezvoltare de la strămoșii săi.
Selectie lenta
Selecția de conducere funcționează la fiecare oră și zilnic. El păstrează și compune schimbări utile, îmbunătățind astfel ființa organică în funcție de condițiile vieții sale. Selecția este lentă și invizibilă pentru ochiul uman, dar în același timp inexorabilă. Evoluția nu poate fi văzută de-a lungul mai multor generații. Pentru a face acest lucru, oamenii de știință trebuie să studieze epoci și perioade geologice întregi care durează mii și milioane de ani.
Selecția poate funcționa datorită unor trăsături care ar părea complet nesemnificative. De exemplu, insectele care mănâncă frunze diferă verde, iar copacii care se hrănesc cu scoarța sunt caracterizați printr-o culoare gri pete. Dacă culoarea lor se schimbă, aceste creaturi vor deveni vizibile și vulnerabile în fața prădătorilor. În același mod, prezența mieilor chiar și cu o mică pată neagră este dezastruoasă pentru o turmă de oi albe.
Corelație și adaptare
Ele se schimbă nu numai ca urmare a mutațiilor aleatoare, ci și în funcție de principiul corelației. Care este esența lui? Când o parte a corpului se schimbă, va duce în mod necesar la schimbări în alte părți. Adesea, astfel de întorsături evolutive au cele mai neașteptate proprietăți.
Funcția principală a schimbării este adaptarea. Ele pot apărea în diferite etape ale vieții. De exemplu, puii de strut dezvoltă tuberculi cornos caracteristici pe vârful ciocului lor, care sunt numiți și dinți de pui. În primele zile după ecloziune din ou, acestea se dizolvă și dispar. Singurul lor scop este să ajute puiul să-și rupă coaja. Aceasta este așa-numita adaptare embrionară. Acestea permit speciei să-și crească rata natalității și să lupte mai eficient pentru supraviețuire. Datorită unor astfel de trăsături aparent nesemnificative, funcțiile de selecție de conducere.
Forma motrice a selecției naturale începe să acționeze în condițiile de mediu în schimbare. Cu acesta, indivizii cu orice abatere a trăsăturii de la valoarea caracteristică majorității indivizilor, adică de la valoarea medie, primesc avantaje. Pe măsură ce se reproduc, indivizii cu o abatere de trăsătură de la valoarea medie anterioară devin ei înșiși majoritatea și purtătorii noii valori medii. Astfel, trăsătura se schimbă sub influența unui mediu în schimbare.
Un exemplu de selecție de conducere este schimbarea culorii fluturelui moliei mesteacănului de la predominant alb la predominant negru în Anglia în secolele al XVIII-lea și al XIX-lea. În acest moment, a existat o dezvoltare rapidă a producției acolo, s-a folosit cărbune și s-a eliberat multă funingine în atmosferă. S-a așezat pe copaci, inclusiv pe mesteacăn, făcându-le trunchiurile să se înnegrească. Moliile de mesteacăn sunt hrană pentru păsări. Colorarea fluturilor le permite să se camufleze în timp ce stau pe copaci. Cu toate acestea, fluturii albi au devenit vizibili și au fost ciuguliți mai des de păsări. În timp ce fluturii negri au devenit mai puțin vizibili, ei au supraviețuit și au lăsat urmași. După ceva timp, întreaga populație de molii a devenit predominant neagră. Astfel, in timp ce mesteacanii erau albi, a actionat selectia stabilizatoare, distrugand abaterile de la norma (fluturii negri). Dar de îndată ce condițiile s-au schimbat, trăsătura deviantă a câștigat un avantaj, ceea ce a provocat o schimbare în întreaga populație.
Un alt exemplu de formă motrice a selecției naturale este apariția rezistenței insectelor la pesticide. Populațiile de insecte conțin aproape întotdeauna indivizi care sunt rezistenți la una sau alta otravă. După moartea majorității indivizilor din populație, aceștia se reproduc, drept urmare întreaga populație devine rezistentă la o anumită otravă.
Insectele care trăiesc în zonele cu vânt au aripi reduse. Pentru că altfel ar fi fost duse de vânt. Strămoșii lor înaripați, care s-au găsit într-un astfel de habitat, au pierit. Cu toate acestea, printre ei au fost și cei cu aripi scurte care au supraviețuit. Au lăsat urmași, care treptat au devenit predominant fără aripi.
Strămoșii girafei aveau gâtul mai scurt. Cu toate acestea, în locurile cu secetă prelungită și frunze insuficiente în partea inferioară a coroanelor copacilor, indivizii cu gât mai lung au câștigat un avantaj, au putut ajunge la frunzele înalte. Astfel de animale au supraviețuit și au dat naștere urmașilor. Treptat, întreaga populație a început să fie formată din indivizi cu gât lung.
Forme ale selecției naturale
Intensitatea presiunii de selecție este caracteristica sa cantitativă direcția selecției naturale determină influența sa calitativă asupra evoluției. În funcție de direcție, se disting diferite forme de selecție naturală.
Baza genetică a oricărei forme de selecție naturală este variabilitatea ereditară, iar cauza este influența condițiilor de mediu. Mutanții care anterior erau mai puțin adaptați în comparație cu genotipul normal, cu o schimbare favorabilă a condițiilor de mediu, câștigă un avantaj și înlocuiesc treptat norma anterioară. Rezultatul selecției pe termen lung este transformarea fondului genetic al populației, înlocuirea unor genotipuri dominante cantitativ cu altele.
Forma motrice a selecției naturale
Selecția de conducere a fost descrisă de Charles Darwin. Însuși numele „motiv” sugerează că o astfel de selecție acționează ca forță creatoare a evoluției. În forma de conducere a selecției, mutațiile cu o valoare a trăsăturii medii sunt eliminate, care sunt înlocuite cu mutații cu o valoare medie diferită a trăsăturii. Această formă de selecție este mai ușor de detectat decât altele. Ca urmare a acțiunii formei conducătoare de selecție, de exemplu, are loc o creștere a dimensiunii descendenților în comparație cu strămoșii (în seria evolutivă a cabalinelor de la fosila de mărimea unei vulpi Phenacodus până la măgarul modern, zebra). , și cal). Alte forme se pot micșora în dimensiune. Astfel, elefanții au venit pe insulele Mării Mediterane la sfârșitul perioadei terțiare. În condițiile resurselor limitate ale pădurilor insulare, indivizii cu dimensiuni reduse aveau un avantaj.
Celacant. Foto: sybarite48
Orez. 24. Mai sus sunt 4 tipuri de forme relicte
Mutațiile nanismului au fost preluate de forma motrice de selecție, iar alelele originale care au determinat dimensiunea normală pentru elefanți au fost eliminate din cauza morții indivizilor mari. Drept urmare, pe insulele mediteraneene au apărut elefanți pitici cu înălțimea de până la un metru și jumătate (au fost exterminați de primii vânători care au stabilit aceste insule). Charles Darwin a explicat originea multor insecte fără aripi care trăiesc pe insulele oceanice prin acțiunea de a conduce selecția.
Un exemplu clasic de acțiune de conducere a selecției în natură este așa-numitul melanism industrial. În zonele care nu au trecut prin industrializare, fluturele molie de mesteacăn are o culoare albă care se potrivește cu scoarța deschisă de mesteacăn. Printre fluturii de culoare deschisă de pe trunchiurile de mesteacăn au existat și alții întunecați, dar se vedeau clar și erau ciuguliți de păsări. Dezvoltarea industrială a dus la poluarea aerului, iar mesteacănii albi au devenit acoperiți cu un strat de funingine. Acum, pe trunchiurile întunecate, păsările au observat mult mai ușor fluturi nu întunecați, ci tipici de lumină. Treptat, în zonele contaminate, frecvența de apariție a indivizilor întunecați (mutanți) a crescut brusc și au devenit predominanți, deși relativ recent erau extrem de rari.
Un exemplu convingător de selecție este dezvoltarea rezistenței la antibiotice și pesticide la microorganisme, insecte și rozătoare asemănătoare șoarecilor. Numeroase studii au stabilit că efectul diferitelor antibiotice asupra microorganismelor provoacă relativ Pe termen scurt rezistență la doze de multe ori mai mari decât originalul. Acest lucru se explică prin faptul că antibioticele acționează ca un factor de selecție care promovează supraviețuirea formelor mutante rezistente la acesta. Datorită proliferării rapide a microorganismelor, indivizii mutanți cresc în număr și formează noi populații care sunt imune la acțiunea antibioticelor. Creșterea dozei sau utilizarea medicamentelor mai puternice creează din nou condițiile pentru acțiunea de selecție de conducere, în urma căreia se formează populații din ce în ce mai stabile de microorganisme. De aceea, medicina caută în mod constant noi forme de antibiotice la care microbii patogeni nu au dobândit încă rezistență.
În țările cu culturi agricole avansate, acestea abandonează din ce în ce mai mult chimicale protejarea plantelor de dăunători (insecte, ciuperci). Deoarece, după un număr limitat de generații, mutațiile rezistenței la dăunători sunt fixate prin selecția de conducere. chimicale. În loc de tratament chimic, se consideră recomandabil înlocuirea vechiului soi cu unul nou după 10-12 ani, care nu a fost încă „găsit” de dăunători.
Stabilizarea selecției
Se știe că planta relictă Ginkgo și descendenții primelor șopârle, Hatteria, precum și celacantul de pește cu aripioare lobe, există aproape neschimbați de milioane de ani (Fig. 24). Cum se explică o astfel de stabilitate a speciilor dacă un proces de mutație are loc constant în natură? Răspunsul la această întrebare este dat de doctrina lui stabilizarea selecției, dezvoltat de cel mai mare evoluţionist I. I. Shmalgauzen.
Selecția stabilizatoare este observată dacă condițiile de mediu rămân destul de constante pentru o lungă perioadă de timp. Într-un mediu relativ neschimbat, indivizii tipici, bine adaptați, cu o expresie medie a trăsăturii au un avantaj, iar mutanții care diferă de ei mor. Există multe exemple cunoscute de selecție stabilizatoare.
Așadar, după ninsori și vânturi puternice din America de Nord, au fost găsite 136 de vrăbii uimite, pe jumătate moarte, 72 dintre ele au supraviețuit și 64 au murit. Păsările moarte aveau aripi fie foarte lungi, fie foarte scurte. Persoanele cu aripi medii, „normale” s-au dovedit a fi mai rezistente.
Ca urmare a acțiunii unei forme stabilizatoare de selecție, mutațiile cu o normă largă de reacție sunt înlocuite cu mutații cu aceeași valoare medie, dar cu o normă de reacție mai îngustă.
Stabilizarea selecției conduce la o mai mare omogenitate fenotipică a populației. Dacă durează mult timp, se pare că populația sau specia nu se schimbă. Cu toate acestea, această imuabilitate este aparentă și se referă doar la aspectul exterior al populației, în timp ce pool-ul său de gene continuă să se modifice pe baza apariției mutațiilor cu aceeași valoare medie, dar cu o viteză de reacție mai îngustă.
Forma stabilizatoare a selecției este, de asemenea, caracteristică oamenilor. Se știe că tulburările în cele mai mici perechi 21-22 de cromozomi duc la cea mai gravă boală ereditară - sindromul Down. Dacă apar abateri în numărul și forma cromozomilor mai mari, aceasta va duce la moartea ouălor fertilizate. Avorturile spontane sunt adesea cauzate de moartea embrionilor cu anomalii ale cromozomilor de dimensiuni medii.
Astfel, forma stabilizatoare a selecției pe sute de mii și milioane de generații protejează speciile de schimbări semnificative, de influența distructivă a procesului de mutație, sacrificând formele mutante. Fără stabilizarea selecției nu ar exista stabilitate (stabilitate) în natura vie.
Selecțiile de stabilizare și de conducere sunt interconectate și reprezintă două părți ale aceluiași proces. Populațiile sunt forțate în mod constant să se adapteze la schimbările condițiilor de mediu. Conducerea selecției va păstra genotipurile care sunt cele mai în concordanță cu schimbările din mediu Când condițiile de mediu sunt stabilizate, selecția va duce la crearea unei forme bine adaptate acestuia. Din acest moment intră în joc selecția stabilizatoare, care va menține genotipurile tipice, predominante și va elimina formele mutante care se abat de la norma medie de reproducere.
Selecție destabilizatoare
Stabilizarea selecției îngustează norma de reacție. Cu toate acestea, în natură există adesea cazuri în care nișa ecologică a unei specii se poate extinde în timp. În acest caz, indivizii și populațiile cu o normă de reacție mai largă primesc un avantaj selectiv, menținând în același timp valoarea medie a trăsăturii. Ca urmare, are loc un proces care este opusul selecției stabilizatoare: mutațiile cu o viteză de reacție mai largă primesc un avantaj. Astfel, populațiile de broaște lacustre care trăiesc în iazuri cu iluminare eterogenă, cu zone alternante acoperite cu linge de rață, stuf, coadă și cu „ferestre” de apă deschisă, se caracterizează printr-o gamă largă de variabilitate a culorilor (rezultatul selecției destabilizatoare). Dimpotrivă, în corpurile de apă cu iluminare și culoare uniformă (iazuri complet acoperite de linge de rață sau iazuri deschise), gama de variabilitate a culorii broaștelor este îngustă (rezultatul acțiunii de stabilizare a selecției). Astfel, formă destabilizatoare de selecţie conduce la o extindere a normei de reacţie.
Selecție perturbatoare
Caracteristic multor populații polimorfism - existenţa a două sau mai multe forme bazate pe una sau alta caracteristică. Polimorfismul nu poate fi explicat doar prin apariția unor noi mutații. Motivele pentru aceasta pot fi diferite. În special, se poate datora viabilității relative crescute a heterozigoților. În alte cazuri, polimorfismul poate fi rezultatul unei forme speciale de selecție, numită rupere sau perturbatoare. Această formă de selecție apare atunci când doi sau mai mulți genetic diverse forme au un avantaj în conditii diferite, de exemplu, în diferite anotimpuri ale anului.
Stabilizare în mișcare perturbator
Orez. 25. Schema de acţiune a diferitelor forme de selecţie
Cazul supraviețuirii predominante a formelor „roșii” ale gărgăriței cu două pete în sezonul de iarnă și a formelor „negre” ale gărgăriței cu două pete în sezonul de vară a fost bine studiat. Selecția disruptivă favorizează mai mult de un fenotip și este îndreptată împotriva formelor intermediare intermediare. Se pare că rup populația conform acestei caracteristici în mai multe grupuri aflate pe același teritoriu și poate duce, cu participarea izolării, la împărțirea populației în două sau mai multe (Fig. 25).
Rolul creator al selecției naturale. Criticii darwinismului au atribuit selecției rolul de „cită” sau „gropar”, eliminând sau trimițând schimbările în populații. Acest rezultat al selecției există de fapt în natură, dar selecția nu numai că elimină indivizii mai puțin adaptați mediului, ci determină și direcția evoluției, acumulând succesiv numeroase modificări ereditare. După cum am menționat deja mai sus, procesul de mutație, valurile de numere și alți factori evolutivi furnizează material pentru evoluție. Același material (modificări ereditare), în funcție de direcția de selecție, poate duce la rezultate diferite. Acționând la nesfârșit (milioane și miliarde de ani), selecția naturală, împreună cu alți factori evolutivi, deriva genetică și izolarea, a creat o uriașă diversitate de specii în natură, adaptate vieții în diferite părți ale planetei noastre.
Selecția de conducere- o formă de selecţie naturală care operează când regizat condiţiile de mediu în schimbare. Descris de Darwin și Wallace. În acest caz, indivizii cu trăsături care se abat într-o anumită direcție de la valoarea medie primesc avantaje. În acest caz, alte variații ale trăsăturii (abaterile sale în direcția opusă valorii medii) 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 acest caz, presiunea de selecție a conducerii 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 conducere a selecției este „melanismul industrial” la insecte. „Melanismul industrial” este o creștere bruscă a proporției de indivizi melanistici (de 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 de culoare deschisă au murit și ei, motiv pentru care fluturii de culoare deschisă au devenit mai vizibili pentru păsări, iar cei de culoare închisă au devenit mai puțin vizibili. În secolul XX, în unele zone, proporția fluturilor de culoare închisă în unele populații de molii bine studiate din Anglia a atins 95%, în timp ce pentru prima dată fluturele de culoare închisă ( morpha carbonaria) a fost capturat în 1848.
Selecția de conducere are loc atunci când mediul se schimbă sau se adaptează la noile condiții atunci când gama se extinde. Păstrează modificările ereditare într-o anumită direcție, mișcând viteza de reacție în consecință. De exemplu, în timpul dezvoltării solului ca habitat, diferite grupuri de animale neînrudite au dezvoltat membre care s-au transformat în membre îngropate.
Data publicării: 26-01-2015; Citește: 555 | Încălcarea drepturilor de autor ale paginii
studopedia.org - Studopedia.Org - 2014-2018 (0,003 s)...
Forme ale selecției naturale
I.I. Schmalhausen a definit formele selecției naturale:
Stabilizare - care vizează menținerea normei medii de reacție a unei trăsături a unui organism și abaterea indivizilor cu o normă extremă de reacție în condiții constante de mediu. Selecția operează în condiții de mediu constante, conservatoare, vizând păstrarea caracteristicilor de bază ale speciei în stare neschimbată.
2. Conducerea la volan – duce la consolidarea semnelor care se abat de la norma. Selecția acționează în condițiile de mediu în schimbare, ducând la modificări ale vitezei medii de reacție și ale evoluției speciei.
3. Disruptive (ruptura) - selecție care vizează conservarea indivizilor cu caracteristici extreme și distrugerea indivizilor cu caracteristici medii. Acționează în condiții schimbătoare, duce la separarea unei singure populații și formarea a două noi populații cu caracteristici diferite. Selecția poate duce la apariția de noi populații și specii. De exemplu, populațiile de forme de insecte fără aripi și înaripate.
Orice formă de selecție nu acționează întâmplător, ci trece prin conservarea și acumularea de caracteristici utile. Selecția are loc cu succes atunci când există o gamă mai mare de variabilitate și genotipuri mai diverse ale speciilor.
Se manifestă sub forma unei schimbări stabile și, într-o anumită măsură, direcțională a frecvenței alelei (genotip, fenotip) în populație. Rezultatul final al formei conducătoare de selecție este înlocuirea completă a unei alele (genotip, fenotip) cu o altă alele (genotip, fenotip). Astfel, determinarea selecției duce la modificări în structura genetică și fenotipică a populației.
În timpul selecției de conducere, condiția fizică medie a unei populații (dar nu neapărat a tuturor membrilor săi!) crește.
Mecanismul de selecție este acumularea și consolidarea abaterilor de la versiunea originală (normală) a trăsăturii. Aceste abateri apar in timpul actiunii factorilor evolutivi elementari. În viitor, versiunea originală a simptomului poate deveni o abatere de la normă.
Stabilirea selecției conduce la apariția polimorfismului tranzitiv sau tranzitiv într-o populație. Polimorfismul este coexistența simultană într-o populație de două sau mai multe alele ale unei gene, două sau mai multe genotipuri sau fenotipuri. Este dificil de identificat acest tip de polimorfism, deoarece există în populație de câteva (câteva zeci) generații.
Pentru a afla câte generații sunt necesare pentru a schimba frecvența unei alele recesive, puteți folosi formula:
t =1/q2 – 1/q1
De exemplu, alela albinismului apare într-o populație cu o frecvență de q1 = 0,007 și este de dorit să se reducă această frecvență la q2 = 0,005. Apoi
t =1/0,005- 1/0,007 =200 – 143 = 57 (generații)
Selecția stabilizatoare (selecția centripetă) este rezultatul total al acțiunii a două sau mai multe direcții de conducere a selecției în favoarea unui geno/fenotip sau a unui grup de genotipuri cu un fenotip similar. Stabilizarea selecției are ca scop păstrarea structurii genetice și fenotipice a populației.
Selecția stabilizatoare se manifestă sub forma păstrării frecvențelor alelelor (genotipuri, fenotipuri) într-o populație. Rezultatul stabilizării selecției este păstrarea unei stări de populație în care fitness-ul său mediu este maxim.
Există două forme de selecție stabilizatoare: selecția purificatoare și selecția pentru diversitate.
În timpul selecției de purificare, varianta originală (normală) a trăsăturii este păstrată.
Abaterile de la varianta normală a trăsăturii reduc fitness-ul indivizilor și sunt eliminate (eliminate) din populație. În acest caz, frecvența uneia dintre alele tinde spre 1, iar frecvențele altor alele ale unei anumite gene tind spre zero.
Atunci când se selectează pentru diversitate, selecția acționează adesea în favoarea heterozigoților (superioritatea heterozigoților față de homozigoți se numește supradominanță). Apoi două sau mai multe alele ale unei gene rămân într-o populație mult timp într-un raport constant. Stabilizarea selecției pentru diversitate duce la apariția și menținerea polimorfismului echilibrat (stabil) în populație. Acest tip de polimorfism persistă în populații pe termen nelimitat.
Selecția puternică stabilizatoare promovează conservarea taxonilor. Sunt cunoscute numeroase forme persistente - „fosile vii” (brahiopode, crabi potcoave, hatteria, celacant, ginkgo). La crabii potcoave, polimorfismul intrapopulației nu este mai mic decât la speciile de artropode tinere, cu toate acestea, orice abatere de la valoarea medie a unei trăsături (de la norma adaptativă) duce la o scădere a aptitudinii.
Teoria selecției stabilizatoare a fost dezvoltată de Ivan Ivanovich Shmalhausen.
Selecția de stabilizare include adesea selecția de canalizare - selecția pentru stabilitatea dezvoltării, pentru autonomizarea ontogenezei (această problemă va fi discutată mai detaliat în prelegerea corespunzătoare).
Selecția disruptivă (selecția centrifugă) este rezultatul total al acțiunii a două sau mai multe direcții de conducere a selecției în favoarea a două sau mai multe genotipuri/fenotipuri egal adaptate sau grupuri de genotipuri cu fenotipuri similare.
Selecția disruptivă duce la apariția unui polimorfism dezechilibrat (instabil) în populație. Pentru persistența pe termen lung a acestui tip de polimorfism într-o populație, trebuie îndeplinite o serie de condiții:
a) toate formele trebuie să fie cu adevărat egal adaptate: w (AA) = w (Aa) = w (aa);
b) ambele forme nu trebuie să se încrucișeze: k (aa × AA) → 0;
c) habitatul trebuie să fie eterogen în spațiu și/sau timp.
Îndeplinirea chiar și a uneia dintre condiții este destul de rară, astfel încât polimorfismul dezechilibrat în cadrul unei populații este o apariție rară. Cel mai frecvent polimorfism sezonier apare la insecte (fluturi, buburuze), polimorfism determinat de mediu la populații mari de plante, polimorfism cu fitness zero al heterozigoților (fluturi tropicali).
Selecția naturală este principala forță motrice în evoluția lumii vii. Datorită selecției naturale, a apărut diversitatea vieții pe care o 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 legătura dintre ele este foarte strânsă. Variabilitatea organismelor ca atare este eternă și constantă, nu depinde de intervenția umană.
Cu toate acestea, în condiții naturale supraviețuiesc organismele cu un singur set de caracteristici, dar oamenii își selectează singuri indivizi cu un set complet diferit; Adesea, astfel de organisme în natură nu ar fi viabile în plus, multe combinații de trăsături găsite 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 laborios, incapabil să se apere în vreun fel de un prădător, ar deveni o pradă gustoasă pentru alte animale chiar înainte de a ajunge la maturitatea sexuală. 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 lumii vii.
De fapt, motivul de bază pentru toată această frumusețe este destul de dur și fără milă: organismele slabe și neadaptate pot fi mult mai „frumoase” decât concurenții lor mai de succes, dar natura nu le cruță și le distruge, deoarece are propriile criterii de perfecţiune.
Factorii selecției naturale
Selecția naturală poate fi numită rezultatul acțiunii 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 caracteristicile, iar parțial au propriile lor combinații de caracteristici; 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 caracteristicile potrivite pentru acest lucru. Aceste caracteristici sunt consolidate 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 circumstanțele 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” la un moment dat și au asigurat supraviețuirea se pot dovedi a fi „slabe” în alt moment și invers.
foto epoca dinozaurilor
O ilustrație poate fi dispariția dinozaurilor și apariția mamiferelor pentru a le înlocui. Primele mamifere și strămoșii lor imediati - șopârlele - au existat în Mezozoic, dar erau puține la număr, ocupau nișe ecologice foarte limitate și nu puteau concura cu reptilele gigantice.
Răcirea globală a fost mortală pentru reptilele care nu aveau mecanisme de termoreglare și conservare a căldurii. Mamiferele aveau astfel de mecanisme (sânge cald, blană etc.), iar această trăsătură a devenit în cele din urmă decisivă: s-au dovedit a fi animalele cele mai adaptate noului climat, ceea ce le-a asigurat dominația ulterioară.
Forme ale selecției naturale
Selecția naturală se manifestă astfel în selecția anumitor seturi de trăsături, ai căror proprietari au o probabilitate mai mare de supraviețuire. Selecția unor astfel de caracteristici se poate face în moduri diferite, ceea ce a determinat diferite forme de selecție naturală.
- Alegerea condusului;
- Stabilizare selecției;
- Selecție disruptivă (disruptivă);
- Selectia sexuala.
Stimularea selecției naturale identifică caracteristici care se abate de la valoarea medie într-o anumită direcție. De exemplu, în secolul al XX-lea, numărul fluturilor colorați din zonele urbane a crescut semnificativ. culoare închisă. Acest lucru s-a întâmplat ca urmare a 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; cei cu aripi închise la culoare s-ar putea camufla cu succes.
După cum putem vedea, abaterile în direcția opusă nu sunt permise în timpul selecției de conducere: astfel, fluturii care sunt prea deschisi pe un fundal întunecat ar deveni și mai vizibili. Selecția de conducere explică de ce animalele neînrudite dezvoltă trăsături similare. Astfel, balenele și delfinii aparțin artiodactililor (mai exact, formează un singur grup cu aceștia); focile și morsele sunt animale din ordinul carnivorelor, rude apropiate ale câinilor, pisicilor și urșilor; Pinguinii sunt în general păsări. Cu toate acestea, toate aceste grupuri de animale neînrudite, s-au găsit în condiții similare, au dobândit caracteristici 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 pentru supraviețuirea unei populații sunt necesari indivizi cu fertilitate medie. Într-adevăr, un număr mic de urmași va avea șanse mici ca vreunul dintre tineri să ajungă ei înșiși la maturitatea sexuală; prea mulți pui creează dificultăți în ceea ce privește îngrijirea și hrănirea, motiv pentru care puii cresc subdezvoltați și au, de asemenea, șanse mici de a ajunge la maturitate.
În timpul dezastrelor naturale care duc la moartea unor mase mari de animale, doar indivizii cu dimensiuni medii ale corpului și organe (membre, aripi) supraviețuiesc adesea.
Creează condiții pentru supraviețuirea organismelor care au valori extreme ale oricărei trăsături în toate direcțiile, iar indivizii cu valori medii dispar. Ca urmare, populația poate deveni eterogenă ca fenotip ( aspect reprezentanții săi) și genotip, o altă opțiune este formarea simultană cantitate mare specii noi înrudite.
Ca exemplu, putem cita multe plante de câmp, trăind în pajiști cu fân. Perioada de înflorire și fructificare are loc inițial pe tot parcursul verii, dar în locurile indicate doar acei indivizi supraviețuiesc și dau naștere unor descendenți care înfloresc și produc fructe fie la începutul verii (înainte de fânare), fie 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.
Selectia sexuala- 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 capacitatea de a supraviețui; un număr de oameni de știință văd selecția sexuală ca pe 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 caracteristici 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 deoarece, în ciuda tuturor caracteristicilor sale de pierdere (penajul strălucitor), a putut supraviețui și ajunge la maturitate, prin urmare, în opinia femeii, are și alte caracteristici care contribuie la creșterea înaltă. supravieţuire.
Teoria selecției naturale
Omenirea avea cunoștințe dispersate despre procesul evolutiv din cele mai vechi timpuri. De-a lungul istoriei lor, oamenii au folosit tehnici de selecție artificială pentru a dezvolta noi rase și soiuri și pentru a încheia căsătorii (familiile nobiliare, inclusiv familiile regale, princiare și 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.
Această teorie a devenit în cele din urmă darwiniană, deși variabilitatea organismelor și relațiile lor cu mediu au studiat și predecesorii săi. 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 exprimat ideea că indivizii mai bine adaptați la viață au o șansă mai mare de supraviețuire, mănâncă mai bine și se reproduc mai bine, îmbunătățind performanța descendenților 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 săi. 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 conceptul anterior 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. Și Charles Darwin însuși nu a îndrăznit multă vreme să-și publice lucrarea principală, deoarece unele observații, la prima vedere, au respins teoria sa 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 lucrători asexuați care nu este capabil de reproducere. S-ar părea că acest lucru contravine ideii că fiecare organism se străduiește să supraviețuiască, să dea descendenți, să consolideze caracteristicile puternice dobândite în el - și așa mai departe la infinit.
S-a găsit o soluție la nivelul comunităților, populațiilor, speciilor și chiar familiilor: selecția naturală se străduiește pentru supraviețuirea nu a fiecărui organism individual, ci a unei anumite comunități de organisme. Acest lucru reiese clar din exemplul acelorași furnici: indivizii care lucrează înșiși nu poartă urmași, ci contribuie la reproducerea în siguranță a femelelor și masculilor fertile și la conservarea urmașilor lor. Dacă fiecare furnică dintr-o 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 urmașii născuți vor fi subdezvoltați și neprotejați.
Cercetările ulterioare au arătat că această regulă se aplică absolut tuturor animalelor sociale, inclusiv oamenilor. Succesul în răspândirea unei populații este posibil doar dacă comunitatea (familie, turmă) conține doar un anumit număr de perechi reproducătoare și un număr mare de indivizi „lucrători” care nu participă la reproducere și sunt angajați în alte „profesii” importante. În acest caz, selecția vizează nu numărul de descendenți, ci calitatea acestora.
Problema furnicilor are diferite opțiuni de implementare. 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 celelalte femele; de teamă ei eliberează hormoni care împiedică reproducerea sexuală.
Sensul selecției naturale
Selecția naturală vizează supraviețuirea celor mai apte organisme, dar ce oferă aceasta? În primul rând, aceasta asigură, ca să spunem așa, autoconservarea „masei vii” în lupta sa cu natura neînsuflețită: la urma urmei, factorii inițiali de variabilitate a organismelor vii sunt tocmai schimbările naturii neînsuflețite.
În al doilea rând, selecția naturală promovează răspândirea organismelor vii și explorarea lor de noi spații de viață. De exemplu, au apărut plante (inclusiv cele cu flori) care pot trăi în absența luminii solare și sol fertil; selecția naturală în antichitate a adus locuitorii acvatici pe uscat, iar în antichitatea puțin adâncă a forțat mamiferele terestre să exploreze adâncurile mării; selecția naturală, în special, a contribuit la dezvoltarea inteligenței umane, datorită căreia oamenii au putut pătrunde în spațiul cosmic.
Este important să înțelegem că mecanismele selecției naturale funcționează numai într-un anumit mediu extern. Dacă condițiile se schimbă brusc, acestea încetează să mai funcționeze. Dodoi, uriași porumbei fără zbor, erau ideali pentru viața pe insula Mauritius, dar când s-au întâlnit cu oamenii în secolul al XVII-lea, toți erau lipsiți de apărare. Fără mare dificultate, marinarii și vânătorii au exterminat păsările supraponderale, sedentare și absolut neagresive.
Amatorii minimizează adesea posibilitățile selecției naturale, deoarece acordă atenție doar caracteristicilor limitate ale organismelor vii: forță, agilitate, rezistență, viteza de mișcare, instinct sexual. În realitate, organismele vii au mii de caracteristici diferite și poate veni un moment în care chiar și cele mai nesemnificative dintre ele devin decisive.
Astfel, primii oameni au fost din punct de vedere fizic unul dintre cele mai neviabile organisme de pe Pământ, cu mult inferioare ca performanță chiar și față de rudele lor cele mai apropiate; Rasa umană a fost capabilă să supraviețuiască numai datorită dezvoltării rapide a inteligenței, dar aceeași inteligență 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 sunt rude îndepărtate Primatele, în procesul de evoluție, au dobândit „aripi” formate din membrane ale pielii. „Aripile” nu oferă zbor real - aripile lânoase pot doar aluneca, sărind din copac în copac; în plus, limitează semnificativ mobilitatea acestor animale - aripile lânoase se mișcă în picioare cu mare dificultate, așa că la sol se dovedesc a fi absolut neajutorate și vulnerabile.
Unii oameni consideră că dezvoltarea „excesivă” a inteligenței la oameni este o eroare evolutivă; Odată cu dezvoltarea inovațiilor tehnologice, omul a devenit din ce în ce mai slab din punct de vedere fizic și rupt de natură, așa că oameni moderni, aparent, sunt în general incapabili să supraviețuiască în lumea sălbatică.
