Naturalna selekcja. Dobór naturalny i jego rola w ewolucji

Dobór naturalny to naturalny proces, w wyniku którego ze wszystkich żywych organizmów z biegiem czasu zachowują się tylko te, które posiadają cechy przyczyniające się do pomyślnego rozmnażania się własnego gatunku. Według syntetycznej teorii ewolucji dobór naturalny jest jednym z najważniejszych czynników ewolucji.

Mechanizm doboru naturalnego

Pogląd, że w przyrodzie żywej działa mechanizm podobny do doboru sztucznego, po raz pierwszy wyrazili angielscy naukowcy Charles Darwin i Alfred Wallace. Istota ich idei polega na tym, że aby pojawiły się stworzenia odnoszące sukcesy, natura niekoniecznie musi rozumieć i analizować sytuację, ale może działać losowo. Wystarczy stworzyć szeroką gamę różnorodnych osobników - a ostatecznie przetrwają najsilniejsi.

1. Najpierw pojawia się osobnik z nowymi, całkowicie losowymi właściwościami

2. Wtedy jest lub nie może pozostawić potomstwa, w zależności od tych właściwości

3. Wreszcie, jeśli wynik poprzedniego etapu będzie pozytywny, wówczas pozostawia potomstwo, a jej potomkowie dziedziczą nowo nabyte majątki

Obecnie nieco naiwne poglądy samego Darwina zostały częściowo przerobione. Zatem Darwin wyobrażał sobie, że zmiany powinny zachodzić bardzo płynnie, a spektrum zmienności powinno być ciągłe. Dziś jednak mechanizmy doboru naturalnego wyjaśnia się za pomocą genetyki, co wnosi pewną oryginalność do tego obrazu. Mutacje w genach, które działają na pierwszym etapie procesu opisanego powyżej, są zasadniczo dyskretne. Jasne jest jednak, że podstawowa istota idei Darwina pozostaje niezmieniona.

Formy doboru naturalnego

Wybór jazdy- forma doboru naturalnego, gdy warunki środowiskowe przyczyniają się do określonego kierunku zmian cechy lub grupy cech. Jednocześnie inne możliwości zmiany cechy podlegają selekcji negatywnej. W rezultacie w populacji z pokolenia na pokolenie następuje przesunięcie średniej wartości cechy w określonym kierunku. W tym przypadku presja selekcji sterującej musi odpowiadać możliwościom adaptacyjnym populacji i tempu zmian mutacyjnych (w przeciwnym razie presja środowiska może doprowadzić do wyginięcia).

Współczesnym przypadkiem selekcji kierującej jest „przemysłowy melanizm angielskich motyli”. „Melanizm przemysłowy” to gwałtowny wzrost odsetka osobników melanistycznych (ciemnych) w populacjach motyli żyjących na obszarach przemysłowych. Na skutek wpływów przemysłowych pnie drzew znacznie pociemniały, wymarły także jasne porosty, dlatego jasne motyle stały się lepiej widoczne dla ptaków, a ciemne mniej. W XX wieku na wielu obszarach odsetek motyli ciemnych osiągnął 95%, a pierwszego motyla ciemnego (Morfa carbonaria) złowiono w 1848 r.

Wybór jazdy następuje, gdy otoczenie zmienia się lub dostosowuje do nowych warunków, gdy zasięg się zwiększa. Zachowuje dziedziczne zmiany w określonym kierunku, odpowiednio zmieniając szybkość reakcji. Na przykład podczas rozwoju gleby jako siedliska różnych niepowiązanych ze sobą grup zwierząt kończyny zamieniły się w kończyny kopiące.

Stabilizacja selekcji- forma doboru naturalnego, w której działanie skierowane jest przeciwko osobnikom o skrajnych odchyleniach od normy przeciętnej, na rzecz osobników o przeciętnym wyrazie cechy.

Opisano wiele przykładów działania selekcji stabilizującej w przyrodzie. Przykładowo na pierwszy rzut oka wydaje się, że największy wkład w pulę genową kolejnego pokolenia powinny wnosić osoby o maksymalnej płodności. Jednak obserwacje naturalnych populacji ptaków i ssaków pokazują, że tak nie jest. Im więcej piskląt lub młodych w gnieździe, tym trudniej je nakarmić, tym każde z nich jest mniejsze i słabsze. W rezultacie najbardziej sprawne są osoby o średniej płodności.

Stwierdzono selekcję w kierunku średniej dla różnych cech. U ssaków noworodki o bardzo małej i bardzo dużej masie ciała są bardziej narażone na śmierć przy urodzeniu lub w pierwszych tygodniach życia niż noworodki o średniej masie ciała. Badanie wielkości skrzydeł ptaków, które padły po burzy, wykazało, że większość z nich miała skrzydła za małe lub za duże. I w tym przypadku najbardziej przystosowane okazały się osoby przeciętne.

Wybór zakłócający- forma doboru naturalnego, w której warunki faworyzują dwa lub więcej skrajnych wariantów (kierunków) zmienności, ale nie faworyzują pośredniego, przeciętnego stanu cechy. W rezultacie z jednej pierwotnej może powstać kilka nowych form. Selekcja zakłócająca przyczynia się do powstania i utrzymania polimorfizmu populacji, a w niektórych przypadkach może powodować specjację.

Jedną z możliwych sytuacji w przyrodzie, w której wchodzi w grę dobór destrukcyjny, jest sytuacja, gdy populacja polimorficzna zajmuje heterogeniczne siedlisko. Jednocześnie różne formy dostosowują się do różnych nisz lub subnisz ekologicznych.

Przykładem selekcji zakłócającej jest powstawanie dwóch ras grzechotników łąkowych na łąkach kośnych. W normalnych warunkach okresy kwitnienia i dojrzewania nasion tej rośliny trwają przez całe lato. Natomiast na łąkach kośnych nasiona produkują głównie te rośliny, które potrafią zakwitnąć i dojrzeć albo przed okresem koszenia, albo zakwitną pod koniec lata, po koszeniu. W rezultacie powstają dwie rasy grzechotki - wczesne i późne kwitnienie.

Selekcję zakłócającą przeprowadzono sztucznie w eksperymentach z Drosophila. Selekcji dokonano na podstawie liczby włosków, wzięto pod uwagę jedynie osobniki z małą i dużą liczbą włosków. W rezultacie od około 30. pokolenia obie linie bardzo się rozeszły, mimo że muchy nadal krzyżowały się ze sobą, wymieniając geny. W szeregu innych eksperymentów (z roślinami) intensywne krzyżowanie uniemożliwiło skuteczne działanie selekcji zakłócającej.

Wybór cięcia- forma doboru naturalnego. Jego działanie jest przeciwieństwem selekcji pozytywnej. Eliminacja selekcji eliminuje z populacji zdecydowaną większość osobników posiadających cechy znacznie zmniejszające żywotność w danych warunkach środowiskowych. Za pomocą selekcji selekcyjnej usuwa się z populacji wysoce szkodliwe allele. Również osoby z rearanżacjami chromosomowymi i zestawem chromosomów, które ostro zakłócają normalne funkcjonowanie aparatu genetycznego, mogą zostać poddane selekcji cięcia.

Pozytywna selekcja- forma doboru naturalnego. Jego działanie jest przeciwieństwem selekcji cięcia. Selekcja pozytywna zwiększa liczbę osobników w populacji posiadających przydatne cechy, które zwiększają żywotność gatunku jako całości. Za pomocą selekcji pozytywnej i selekcji cięć gatunki ulegają zmianie (i nie tylko poprzez niszczenie niepotrzebnych osobników, wtedy wszelki rozwój powinien się zatrzymać, ale tak się nie dzieje). Przykłady selekcji pozytywnej obejmują: wypchanego archaeopteryksa można wykorzystać jako szybowiec, ale wypchanej jaskółki lub mewy nie. Ale pierwsze ptaki latały lepiej niż Archaeopteryx.

Innym przykładem selekcji pozytywnej jest pojawienie się drapieżników, które pod względem „zdolności umysłowych” przewyższają wiele innych stałocieplnych zwierząt. Lub pojawienie się gadów, takich jak krokodyle, które mają czterokomorowe serce i mogą żyć zarówno na lądzie, jak i w wodzie.

Paleontolog Ivan Efremov argumentował, że człowiek podlegał nie tylko selekcji w celu lepszego przystosowania się do warunków środowiskowych, ale także „selekcji ze względu na społeczność” - te społeczności, których członkowie wspierali się nawzajem, lepiej przetrwały. To kolejny przykład selekcji pozytywnej.

Poszczególne kierunki doboru naturalnego

· Przetrwanie najlepiej przystosowanych gatunków i populacji, np. tych ze skrzelami w wodzie, ponieważ sprawność fizyczna wygrywa walkę o przetrwanie.

· Przetrwanie fizycznie zdrowych organizmów.

· Przetrwanie organizmów najsilniejszych fizycznie, ponieważ fizyczna rywalizacja o zasoby jest integralną częścią życia. Jest to ważne w walce wewnątrzgatunkowej.

· Przetrwanie organizmów odnoszących największe sukcesy płciowe, ponieważ dominującym sposobem rozmnażania jest rozmnażanie płciowe. Tutaj w grę wchodzi dobór płciowy.

Jednak wszystkie te przypadki są wyjątkowe i najważniejsze pozostaje pomyślne zachowanie w czasie. Dlatego czasami te wskazówki są naruszane, aby osiągnąć główny cel.

Rola doboru naturalnego w ewolucji

Charles Darwin uważał, że dobór naturalny jest podstawowym czynnikiem ewolucji istot żywych (selekcja w biologii). Nagromadzenie informacji z zakresu genetyki na przełomie XIX i XX wieku, w szczególności odkrycie dyskretnego charakteru dziedziczenia cech fenotypowych, skłoniło wielu badaczy do zrewidowania tezy Darwina: zaczęto rozważać mutacje genotypu jako niezwykle ważne czynniki ewolucji (mutacjacjonizm G. de Vriesa, saltacjonizm R. Goldschmitda i in.). Z kolei odkrycie przez N. I. Wawilowa znanych korelacji między cechami gatunków pokrewnych (prawo szeregów homologicznych) doprowadziło do sformułowania hipotez o ewolucji opartych na wzorach, a nie na zmienności losowej (nomogeneza L. S. Berga, kąpielogeneza E. D. Kop i itp.). W latach 20.-40. XX wieku odrodziło się zainteresowanie teoriami selekcjonizmu w biologii ewolucyjnej dzięki syntezie genetyki klasycznej i teorii doboru naturalnego.

Powstała w ten sposób syntetyczna teoria ewolucji (STE), często nazywana neodarwinizmem, opiera się na ilościowej analizie częstości alleli w populacjach zmieniających się pod wpływem doboru naturalnego. Jednak odkrycia ostatnich dziesięcioleci z różnych dziedzin wiedzy naukowej - od biologii molekularnej z jej teorią mutacji neutralnych M. Kimury i paleontologii z teorią przerywanej równowagi S. J. Goulda i N. Eldridge'a (w której gatunek rozumiany jest jako względnie statyczna faza procesu ewolucyjnego) po matematykę z jej teorią bifurkacji i przejść fazowych – wskazują na niewystarczalność klasycznej STE do odpowiedniego opisu wszystkich aspektów ewolucji biologicznej. Dyskusja na temat roli różnych czynników w ewolucji trwa do dziś, a biologia ewolucyjna doszła do potrzeby jej kolejnej, trzeciej syntezy.

Pojawienie się adaptacji w wyniku doboru naturalnego

Adaptacje to właściwości i cechy organizmów, które zapewniają adaptację do środowiska, w którym te organizmy żyją. Adaptacja nazywana jest także procesem powstawania adaptacji. Powyżej przyjrzeliśmy się, jak pewne adaptacje powstają w wyniku doboru naturalnego. Populacje ćmy brzozowej przystosowały się do zmienionych warunków zewnętrznych w wyniku nagromadzenia mutacji o ciemnym kolorze. W populacjach ludzkich zamieszkujących obszary malaryczne adaptacja nastąpiła w wyniku rozprzestrzeniania się mutacji anemii sierpowatokrwinkowej. W obu przypadkach adaptacja następuje poprzez działanie doboru naturalnego.

Materiałem do selekcji jest w tym przypadku zmienność dziedziczna zakumulowana w populacjach. Ponieważ różne populacje różnią się od siebie zestawem akumulowanych mutacji, w różny sposób dostosowują się do tych samych czynników środowiskowych. I tak populacje afrykańskie przystosowały się do życia na obszarach malarycznych w wyniku kumulacji mutacji anemii sierpowatokrwinkowej Hb S, a w populacjach zamieszkujących Azję Południowo-Wschodnią odporność na malarię wykształciła się na podstawie kumulacji szeregu innych mutacji, które w stan homozygotyczny powoduje również choroby krwi, a heterozygotyczny zapewnia ochronę przed malarią.

Przykłady te ilustrują rolę doboru naturalnego w kształtowaniu adaptacji. Trzeba jednak jasno zrozumieć, że są to szczególne przypadki stosunkowo prostych adaptacji, które powstają w wyniku selektywnej reprodukcji nosicieli pojedynczych „użytecznych” mutacji. Jest mało prawdopodobne, aby większość adaptacji powstała w ten sposób.

Kolorystyka protekcjonalna, ostrzegawcza i naśladowcza. Rozważmy na przykład tak powszechne adaptacje, jak kolorowanie ochronne, ostrzegawcze i naśladowcze (mimikra). Barwienie ochronne pozwala zwierzętom stać się niewidzialnymi, zlewając się z podłożem. Niektóre owady są uderzająco podobne do liści drzew, na których żyją, inne przypominają suszone gałązki lub ciernie na pniach drzew. Uzupełnieniem tych adaptacji morfologicznych są adaptacje behawioralne. Owady wolą ukrywać się właśnie w tych miejscach, w których są mniej zauważalne.

Niejadalne owady i jadowite zwierzęta - węże i żaby - mają jasne, ostrzegawcze kolory. Drapieżnik skonfrontowany z takim zwierzęciem na długo kojarzy tego typu ubarwienie z niebezpieczeństwem. Jest używany przez niektóre niejadowite zwierzęta. Nabierają uderzającego podobieństwa do trujących, a tym samym zmniejszają zagrożenie ze strony drapieżników. Wąż imituje kolor żmii, mucha imituje pszczołę. Zjawisko to nazywa się mimikrą.

Jak powstały te wszystkie niesamowite urządzenia? Jest mało prawdopodobne, aby pojedyncza mutacja mogła zapewnić tak dokładną zgodność między skrzydłem owada a żywym liściem lub między muchą a pszczołą. To niewiarygodne, że pojedyncza mutacja spowodowała, że ​​owad ubarwiony ochronnie ukrył się dokładnie na tych liściach, które przypomina. Jest oczywiste, że takie adaptacje, jak kolory ochronne i ostrzegawcze oraz mimikra, powstały w wyniku stopniowej selekcji wszystkich drobnych odchyleń w kształcie ciała, w rozmieszczeniu niektórych pigmentów, w wrodzonych zachowaniach, które istniały w populacjach przodków tych zwierząt. Jedną z najważniejszych cech doboru naturalnego jest jego kumulatywność – zdolność do kumulowania i wzmacniania tych odchyleń w ciągu szeregu pokoleń, tworząc zmiany w poszczególnych genach i kontrolowanych przez nie układach organizmów.

Najciekawszym i zarazem najtrudniejszym problemem są początkowe etapy adaptacji. Jasne jest, jakie zalety daje niemal idealne podobieństwo modliszki do suchej gałązki. Ale jakie korzyści mógł mieć jego odległy przodek, który tylko niejasno przypominał gałązkę? Czy drapieżniki naprawdę są tak głupie, że tak łatwo dają się oszukać? Nie, drapieżniki wcale nie są głupie, a dobór naturalny z pokolenia na pokolenie „uczy” je coraz lepiej rozpoznawać sztuczki swojej ofiary. Nawet idealne podobieństwo współczesnej modliszki do gałązki nie daje 100% gwarancji, że żaden ptak jej nie zauważy. Jednak jego szanse na uniknięcie drapieżnika są większe niż w przypadku owada o mniej doskonałym ubarwieniu ochronnym. Podobnie jego odległy przodek, który tylko nieznacznie przypominał gałązkę, miał nieco większe szanse na życie niż jego krewny, który w ogóle nie przypominał gałązki. Oczywiście siedzący obok ptak z łatwością go zauważy w pogodny dzień. Ale jeśli dzień jest mglisty, jeśli ptak nie siedzi w pobliżu, ale przelatuje obok i postanawia nie tracić czasu na coś, co może być modliszką, a może gałązką, wtedy nawet minimalne podobieństwo ratuje życie nosicielowi tego ledwo zauważalne podobieństwo. Jego potomkowie, którzy odziedziczą to minimalne podobieństwo, będą liczniejsi. Ich udział w populacji będzie wzrastał. Utrudni to życie ptakom. Wśród nich większy sukces odniosą ci, którzy dokładniej rozpoznają zakamuflowaną ofiarę. W grę wchodzi ta sama zasada Czerwonej Królowej, którą omawialiśmy w akapicie dotyczącym walki o byt. Aby utrzymać przewagę w walce o życie, osiągniętą poprzez minimalne podobieństwo, gatunek ofiary musi się zmienić.

Dobór naturalny wychwytuje wszystkie te drobne zmiany, które zwiększają podobieństwo koloru i kształtu do podłoża, podobieństwo między gatunkami jadalnymi a gatunkami niejadalnymi, które naśladuje. Należy wziąć pod uwagę, że różne typy drapieżników stosują różne metody poszukiwania ofiary. Niektórzy zwracają uwagę na kształt, inni na kolor, niektórzy widzą kolory, a inni nie. Dlatego dobór naturalny automatycznie zwiększa, o ile to możliwe, podobieństwo między naśladowcą a modelem i prowadzi do tych niesamowitych adaptacji, które obserwujemy w przyrodzie.

Pojawienie się złożonych adaptacji

Wiele adaptacji sprawia wrażenie starannie przemyślanych i celowo zaplanowanych. Jak tak złożona struktura jak ludzkie oko mogła powstać w wyniku naturalnego doboru losowo występujących mutacji?

Naukowcy sugerują, że ewolucja oka rozpoczęła się od małych grup światłoczułych komórek na powierzchni ciała naszych bardzo odległych przodków, którzy żyli około 550 milionów lat temu. Z pewnością przydała im się umiejętność rozróżniania światła i ciemności, zwiększając ich szanse na życie w porównaniu z ich całkowicie niewidomymi krewnymi. Losowa krzywizna powierzchni „wizualnej” poprawiała widzenie, co umożliwiało określenie kierunku do źródła światła. Pojawiła się muszla oczna. Nowo pojawiające się mutacje mogą prowadzić do zwężenia i poszerzenia otworu muszli wzrokowej. Zwężenie stopniowo poprawiało widzenie – światło zaczęło przechodzić przez wąską przeponę. Jak widać, każdy krok zwiększał sprawność tych osób, które zmieniły się we „właściwym” kierunku. Komórki wrażliwe na światło utworzyły siatkówkę. Z biegiem czasu w przedniej części gałki ocznej tworzy się krystaliczna soczewka, która działa jak soczewka. Wyglądało jak przezroczysta dwuwarstwowa struktura wypełniona cieczą.

Naukowcy próbowali symulować ten proces na komputerze. Wykazali, że oko podobne do oka złożonego mięczaka może powstać z warstwy światłoczułych komórek w wyniku stosunkowo delikatnej selekcji w ciągu zaledwie 364 000 pokoleń. Innymi słowy, zwierzęta zmieniające pokolenia co roku mogą ukształtować w pełni rozwinięte i doskonałe optycznie oko w mniej niż pół miliona lat. Jest to bardzo krótki okres ewolucji, biorąc pod uwagę, że średni wiek gatunku u mięczaków wynosi kilka milionów lat.

Wszystkie rzekome etapy ewolucji ludzkiego oka możemy znaleźć wśród żywych zwierząt. Ewolucja oka przebiegała różnymi ścieżkami u różnych typów zwierząt. Dzięki doborowi naturalnemu powstało niezależnie wiele różnych kształtów oczu, a oko ludzkie jest tylko jednym z nich i nie najdoskonalszym.

Jeśli dokładnie przeanalizujesz konstrukcję oka człowieka i innych kręgowców, odkryjesz wiele dziwnych niespójności. Kiedy światło dociera do ludzkiego oka, przechodzi przez soczewkę i uderza w wrażliwe na światło komórki siatkówki. Światło jest zmuszone przedrzeć się przez gęstą sieć naczyń włosowatych i neuronów, aby dotrzeć do warstwy fotoreceptorów. Co zaskakujące, zakończenia nerwowe zbliżają się do komórek światłoczułych nie od tyłu, ale od przodu! Co więcej, zakończenia nerwowe łączą się z nerwem wzrokowym, który rozciąga się od środka siatkówki, tworząc w ten sposób martwy punkt. Aby skompensować zacienienie fotoreceptorów przez neurony i naczynia włosowate oraz pozbyć się martwego pola, nasze oko nieustannie się porusza, wysyłając do mózgu serię różnych projekcji tego samego obrazu. Nasz mózg wykonuje złożone operacje, dodając te obrazy, odejmując cienie i obliczając prawdziwy obraz. Wszystkich tych trudności można by uniknąć, gdyby zakończenia nerwowe zbliżały się do neuronów nie od przodu, ale od tyłu, jak na przykład u ośmiornicy.

Już sama niedoskonałość oka kręgowców rzuca światło na mechanizmy ewolucji poprzez dobór naturalny. Mówiliśmy już nie raz, że selekcja zawsze działa „tu i teraz”. Sortuje różne wersje już istniejących struktur, wybierając i zestawiając najlepsze z nich: najlepsze „tu i teraz”, bez względu na to, czym te struktury mogą stać się w odległej przyszłości. Klucza do wyjaśnienia zarówno doskonałości, jak i niedoskonałości współczesnych konstrukcji należy zatem szukać w przeszłości. Naukowcy uważają, że wszystkie współczesne kręgowce pochodzą od zwierząt takich jak lancet. W lancecie neurony wrażliwe na światło znajdują się na przednim końcu cewy nerwowej. Przed nimi znajdują się komórki nerwowe i barwnikowe, które osłaniają fotoreceptory przed światłem dochodzącym z przodu. Lancet odbiera sygnały świetlne dochodzące z boków przezroczystego korpusu. Można by pomyśleć, że wspólny przodek kręgowców miał podobne oczy. Następnie ta płaska konstrukcja zaczęła przekształcać się w muszlę optyczną. Przednia część cewy nerwowej wybrzuszyła się do wewnątrz, a neurony znajdujące się przed komórkami receptorowymi znajdowały się na nich. Proces rozwoju oczu u zarodków współczesnych kręgowców w pewnym sensie odtwarza sekwencję wydarzeń, które miały miejsce w odległej przeszłości.

Ewolucja nie tworzy nowych projektów od zera, lecz zmienia (często w sposób nie do poznania) stare projekty, tak że każdy etap tych zmian ma charakter adaptacyjny. Jakakolwiek zmiana powinna zwiększać sprawność jej przewoźników, a przynajmniej nie ją zmniejszać. Ta cecha ewolucji prowadzi do ciągłego doskonalenia różnych struktur. Jest to także powód niedoskonałości wielu adaptacji, dziwnych niespójności w budowie organizmów żywych.

Należy jednak pamiętać, że wszelkie adaptacje, niezależnie od tego, jak doskonałe są, są względne. Oczywiste jest, że rozwój umiejętności latania nie łączy się zbyt dobrze z umiejętnością szybkiego biegania. Dlatego ptaki o najlepszych zdolnościach lotu są kiepskimi biegaczami. Wręcz przeciwnie, strusie, które nie potrafią latać, są świetnymi biegaczami. Przystosowanie się do pewnych warunków może być bezużyteczne, a nawet szkodliwe, gdy pojawią się nowe warunki. Jednak warunki życia zmieniają się stale, a czasem bardzo drastycznie. W takich przypadkach nagromadzone wcześniej adaptacje mogą utrudnić tworzenie nowych, co może doprowadzić do wyginięcia dużych grup organizmów, jak to miało miejsce ponad 60-70 milionów lat temu w przypadku niegdyś bardzo licznych i różnorodnych dinozaurów.



Ewolucja to historia zwycięzców, a dobór naturalny jest bezstronnym sędzią, decydującym o tym, kto przeżyje, a kto umrze. Przykłady doboru naturalnego są wszędzie: cała różnorodność żywych istot na naszej planecie jest produktem tego procesu, a ludzie nie są wyjątkiem. Można jednak spierać się o człowieka, ponieważ od dawna jest on przyzwyczajony do rzeczowej ingerencji w te obszary, które wcześniej były świętymi tajemnicami natury

Jak działa dobór naturalny?

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

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

Teoria opracowana przez Darwina była niezwykle odważna, rewolucyjna, a nawet skandaliczna jak na swoje czasy. Ale teraz dobór naturalny nie budzi wątpliwości w świecie naukowym, ponadto nazywa się go mechanizmem „samooczywistym”, ponieważ jego istnienie logicznie wynika z trzech bezspornych faktów:

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

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

Zasady klasyfikacji doboru naturalnego

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

Pozytywny

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

Negatywny

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

Przykładowo, kiedy wraz z rozwojem kciuka dłoni przodkowie Homo sapiens nauczyli się formować pięść i używać jej w walkach między sobą, osoby o kruchych czaszkach zaczęły umierać z powodu urazów głowy (o czym świadczą znaleziska archeologiczne ), oddając przestrzeń życiową osobom o silniejszych czaszkach.

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

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

Poruszający

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

Stabilizacja

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

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

Destabilizujące

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

Zakłócający (rozdzierający)

Istnieje wiele populacji charakteryzujących się polimorfizmem - współistnienie w obrębie jednego gatunku dwóch lub nawet kilku form opartych na jakiejś cesze. Zjawisko to może być spowodowane różnymi przyczynami, zarówno naturalnymi, jak i antropogenicznymi. Na przykład, susze niekorzystne dla grzybów, przypadające w połowie lata, zdeterminowało rozwój ich gatunków wiosennych i jesiennych, a sianokosy, które miały miejsce w tym czasie także na innych terenach, spowodowały, że w obrębie niektórych gatunków traw nasiona niektórych osobników dojrzewają wcześniej, natomiast inne - późne, czyli przed i po sianokosach.

Seksualny

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

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

Dobór płciowy ma ogromne znaczenie dla ewolucji, ponieważ głównym celem osobników dowolnego gatunku nie jest przetrwanie, ale pozostawienie potomstwa. Wiele gatunków owadów czy ryb ginie natychmiast po wykonaniu tej misji – bez tego nie byłoby życia na planecie.

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

Dobór naturalny zwiększa szanse na przeżycie i kontynuację całego gatunku, jest na tym samym poziomie co mutacje, migracje i przemiany w genach. Podstawowy mechanizm ewolucji działa bez zarzutu, ale pod warunkiem, że nikt nie ingeruje w jego pracę.

Czym jest dobór naturalny?

Znaczenie tego terminu podał angielski naukowiec Karol Darwin. Ustalił, że dobór naturalny to proces decydujący o przetrwaniu i rozmnażaniu się wyłącznie osobników przystosowanych do warunków środowiskowych. Według teorii Darwina najważniejszą rolę w ewolucji odgrywają przypadkowe zmiany dziedziczne.

• rekombinacja genotypów;
• mutacje i ich kombinacje.

Dobór naturalny u ludzi

W czasach słabo rozwiniętej medycyny i innych nauk przeżył tylko człowiek z silnym układem odpornościowym i stabilnym, zdrowym organizmem. Nie wiedziały, jak opiekować się wcześniakiem, nie stosowały w leczeniu antybiotyków, nie przeprowadzały operacji, musiały radzić sobie same z chorobą. Dobór naturalny wśród ludzi wybrał do dalszej reprodukcji najsilniejszych przedstawicieli ludzkości.

W cywilizowanym świecie nie ma zwyczaju posiadania licznego potomstwa, a w większości rodzin jest nie więcej niż dwoje dzieci, które dzięki nowoczesnym warunkom życia i medycynie mogą z powodzeniem dożyć sędziwego wieku. Wcześniej rodziny liczyły 12 i więcej dzieci, a w sprzyjających warunkach przeżywało nie więcej niż czworo. Dobór naturalny u ludzi sprawił, że w większości przetrwali ludzie twardzi, wyjątkowo zdrowi i silni. Dzięki ich puli genów ludzkość nadal żyje na Ziemi.

Przyczyny doboru naturalnego

Całe życie na ziemi rozwijało się stopniowo, od najprostszych organizmów do najbardziej złożonych. Przedstawiciele pewnych form życia, które nie były w stanie przystosować się do środowiska, nie przetrwały i nie rozmnażały się, a ich geny nie były przekazywane kolejnym pokoleniom. Rola doboru naturalnego w ewolucji doprowadziła do pojawienia się na poziomie komórkowym zdolności przystosowania się do środowiska i szybkiego reagowania na jego zmiany. Na przyczyny doboru naturalnego wpływa szereg prostych czynników:

1. Dobór naturalny działa, gdy rodzi się więcej potomstwa, niż jest w stanie przeżyć.
2. Istnieje dziedziczna zmienność genów organizmu.
3. Różnice genetyczne decydują o przetrwaniu i zdolnościach reprodukcyjnych w różnych środowiskach.

Znaki doboru naturalnego

Ewolucja każdego żywego organizmu jest dziełem samej natury i nie jest jej kaprysem, ale koniecznością. Działając w różnych warunkach środowiskowych, nietrudno zgadnąć, jakie cechy zachowuje dobór naturalny, wszystkie mają na celu ewolucję gatunku, zwiększenie jego odporności na wpływy zewnętrzne:

1. Czynnik wyboru odgrywa ważną rolę. Jeśli w doborze sztucznym ktoś wybiera, które cechy gatunku zachować, a które nie (na przykład hodując nową rasę psa), to przy doborze naturalnym w walce o jego byt wygrywa najsilniejszy.
2. Materiałem do selekcji są zmiany dziedziczne, których oznaki mogą pomóc w adaptacji do nowych warunków życia lub do określonych celów.
3. Rezultatem jest kolejny etap doboru naturalnego, w wyniku którego powstały nowe gatunki o cechach korzystnych w określonych warunkach środowiskowych.
4. Szybkość działania – Matka Natura się nie spieszy, myśli o każdym kroku, dlatego dobór naturalny charakteryzuje się niskim tempem zmian, natomiast dobór sztuczny charakteryzuje się dużym tempem.

Jaki jest wynik doboru naturalnego?

Wszystkie organizmy mają swój własny stopień zdolności adaptacyjnych i nie można z całą pewnością powiedzieć, jak dany gatunek zachowa się w nieznanych warunkach środowiskowych. Istotą doboru naturalnego jest walka o przetrwanie i dziedziczna zmienność. Istnieje wiele przykładów roślin i zwierząt, które sprowadzono z innych kontynentów, a które lepiej zapuściły korzenie w nowych warunkach życia. Wynikiem doboru naturalnego jest cały zestaw nabytych zmian.

• adaptacja - przystosowanie się do nowych warunków;
• różnorodność form organizmów - powstają od wspólnego przodka;
• postęp ewolucyjny – rosnąca złożoność gatunków.

Czym różni się dobór naturalny od doboru sztucznego?

Można śmiało powiedzieć, że prawie wszystko, co jest spożywane przez człowieka, wcześniej czy później zostało poddane sztucznej selekcji. Jedyna zasadnicza różnica polega na tym, że człowiek dokonując „swojej” selekcji dąży do własnych korzyści. Dzięki selekcji uzyskiwał wybrane produkty i wyhodował nowe rasy zwierząt. Dobór naturalny nie jest nastawiony na korzyść ludzkości; kieruje się jedynie interesami tego konkretnego organizmu.

Dobór naturalny i sztuczny w równym stopniu wpływają na życie wszystkich ludzi. Walczą o życie wcześniaka, tak jak o życie zdrowego, ale jednocześnie dobór naturalny zabija pijaków zamarzniętych na ulicy, śmiertelne choroby odbierają życie zwykłym ludziom, niezrównoważeni psychicznie popełniają samobójstwo, na Ziemię nawiedzają klęski żywiołowe.

Rodzaje doboru naturalnego

Dlaczego tylko niektórzy przedstawiciele gatunków są w stanie przetrwać w różnych warunkach środowiskowych? Formy doboru naturalnego nie są pisanymi prawami natury:

1. Selekcja kierująca ma miejsce, gdy zmieniają się warunki środowiskowe i gatunki muszą się przystosować; zachowuje dziedzictwo genetyczne w określonych kierunkach.
2. Selekcja stabilizująca skierowana jest do osobników z odchyleniami od średniej normy statystycznej na korzyść przeciętnych osobników tego samego gatunku.
3. Dobór destrukcyjny ma miejsce wtedy, gdy przeżywają jednostki o skrajnych wskaźnikach, a nie o przeciętnych. W wyniku takiej selekcji mogą powstać jednocześnie dwa nowe gatunki. Częściej spotykany w roślinach.
4. Dobór płciowy opiera się na rozmnażaniu, gdzie kluczową rolę odgrywa nie zdolność do przetrwania, ale atrakcyjność. Kobiety, nie zastanawiając się nad przyczynami swojego zachowania, wybierają pięknych, bystrych mężczyzn.

Dlaczego człowiek jest w stanie osłabić wpływ doboru naturalnego?

Postęp medycyny posunął się daleko do przodu. Ludzie, którzy mieli umrzeć, żyją, rozwijają się i mają własne dzieci. Przekazując im swoją genetykę, rodzą słabą rasę. Dobór naturalny i walka o byt zderzają się co godzinę. Natura wymyśla coraz bardziej wyrafinowane sposoby kontrolowania ludzi, a ludzie starają się za nimi nadążać, zapobiegając w ten sposób doborowi naturalnemu. Humanitaryzm ludzki prowadzi do ludzi wyglądających na słabych.

Dobór naturalny jest głównym, wiodącym i przewodnim czynnikiem ewolucji, co leży u podstaw teorii Karola Darwina. Wszystkie pozostałe czynniki ewolucji są przypadkowe, jedynie dobór naturalny ma kierunek (w kierunku przystosowania organizmów do warunków środowiskowych).

Definicja: selektywne przetrwanie i rozmnażanie organizmów najlepiej przystosowanych.

Rola kreatywna: Wybierając przydatne cechy, dobór naturalny tworzy nowe.

Efektywność: Im więcej różnych mutacji występuje w populacji (im większa heterozygotyczność populacji), tym większa skuteczność doboru naturalnego i tym szybciej postępuje ewolucja.

Kształty:

• Stabilizujący - działa w stałych warunkach, wybiera średnie przejawy cechy, zachowuje cechy gatunkowe (ryba Coelacanth)
• Prowadzenie pojazdu - działa w zmieniających się warunkach, wybiera skrajne przejawy cechy (odchylenia), prowadzi do zmiany cech (ćma brzozowa)
• Seksualny – rywalizacja o partnera seksualnego.
• Łzawienie - wybiera dwie skrajne formy.

Konsekwencje doboru naturalnego:

• Ewolucja (zmiana, komplikacja organizmów)
• Pojawienie się nowych gatunków (wzrost liczby [różnorodności] gatunków)
• Przystosowanie organizmów do warunków środowiskowych. Cała sprawność fizyczna jest względna, tj. przystosowuje organizm tylko do jednego określonego stanu.

Wybierz jedną, najbardziej poprawną opcję. Podstawą doboru naturalnego jest
1) proces mutacji
2) specjacja
3) postęp biologiczny
4) względna sprawność

Odpowiedź

Wybierz jedną, najbardziej poprawną opcję. Jakie są konsekwencje selekcji stabilizującej?
1) zachowanie starych gatunków
2) zmiana normy reakcji
3) pojawienie się nowych gatunków
4) zachowanie osobników o zmienionych cechach

Odpowiedź

Wybierz jedną, najbardziej poprawną opcję. W procesie ewolucji odgrywa rolę twórczą
1) dobór naturalny
2) dobór sztuczny
3) zmienność modyfikacji
4) zmienność mutacyjna

Odpowiedź

Wybierz trzy opcje. Jakie cechy charakteryzują wybór jazdy?
1) funkcjonuje w stosunkowo stałych warunkach życia
2) eliminuje osobniki o średniej wartości cechy
3) sprzyja reprodukcji osobników o zmienionym genotypie
4) zachowuje osobniki z odchyleniami od średnich wartości cechy
5) zachowuje osobniki o ustalonej normie reakcji cechy
6) sprzyja pojawianiu się mutacji w populacji

Odpowiedź

Wybierz trzy cechy, które charakteryzują formę kierującą doborem naturalnym
1) zapewnia pojawienie się nowego gatunku
2) przejawia się w zmieniających się warunkach środowiskowych
3) poprawia się zdolność przystosowania się jednostek do pierwotnego środowiska
4) odrzuca się osobniki wykazujące odchylenia od normy
5) zwiększa się liczba osobników o średniej wartości cechy
6) zachowywane są osobniki o nowych cechach

Odpowiedź

Wybierz jedną, najbardziej poprawną opcję. Materiałem wyjściowym doboru naturalnego jest
1) walka o byt
2) zmienność mutacyjna
3) zmiana siedliska organizmów
4) zdolność przystosowania się organizmów do środowiska

Odpowiedź

Wybierz jedną, najbardziej poprawną opcję. Materiałem wyjściowym doboru naturalnego jest
1) zmienność modyfikacji
2) zmienność dziedziczna
3) walka jednostek o warunki przetrwania
4) zdolność adaptacji populacji do środowiska

Odpowiedź

Wybierz trzy opcje. Stabilizująca forma doboru naturalnego objawia się w
1) stałe warunki środowiskowe
2) zmiana średniej szybkości reakcji
3) zachowanie przystosowanych osobników w ich pierwotnym środowisku
4) odstrzał osobników z odchyleniami od normy
5) zachowanie osobników z mutacjami
6) zachowanie osobników o nowych fenotypach

Odpowiedź

Wybierz jedną, najbardziej poprawną opcję. Skuteczność doboru naturalnego maleje, gdy:
1) występowanie mutacji recesywnych
2) wzrost liczby osobników homozygotycznych w populacji
3) zmiana normy reakcji cechy
4) zwiększenie liczby gatunków w ekosystemie

Odpowiedź

Wybierz jedną, najbardziej poprawną opcję. W suchych warunkach w procesie ewolucji w wyniku działania powstały rośliny o owłosionych liściach
1) zmienność względna

3) dobór naturalny
4) dobór sztuczny

Odpowiedź

Wybierz jedną, najbardziej poprawną opcję. W wyniku tego szkodniki z czasem stają się odporne na pestycydy
1) wysoka płodność
2) zmienność modyfikacji
3) zachowanie mutacji poprzez dobór naturalny
4) dobór sztuczny

Odpowiedź

Wybierz jedną, najbardziej poprawną opcję. Materiałem do selekcji sztucznej jest
1) kod genetyczny
2) populacja
3) dryf genetyczny
4) mutacja

Odpowiedź

Wybierz jedną, najbardziej poprawną opcję. Czy poniższe stwierdzenia dotyczące form doboru naturalnego są prawdziwe? A) Pojawienie się odporności na pestycydy u szkodników owadzich roślin rolniczych jest przykładem stabilizującej formy doboru naturalnego. B) Dobór pędny przyczynia się do wzrostu liczby osobników gatunku o średniej wartości cechy
1) tylko A jest poprawne
2) tylko B jest poprawne
3) oba orzeczenia są prawidłowe
4) oba orzeczenia są błędne

Odpowiedź

Ustal zgodność między wynikami działania doboru naturalnego a jego formami: 1) stabilizującymi, 2) napędzającymi, 3) zakłócającymi (łzawiącymi). Wpisz liczby 1, 2 i 3 we właściwej kolejności.
A) Rozwój oporności na antybiotyki u bakterii
B) Istnienie szybko i wolno rosnących ryb drapieżnych w tym samym jeziorze
C) Podobna budowa narządów wzrokowych w akordach
D) Wygląd płetw u ssaków ptactwa wodnego
E) Selekcja nowonarodzonych ssaków o średniej masie ciała
E) Zachowanie fenotypów ze skrajnymi odchyleniami w obrębie jednej populacji

Odpowiedź

1. Ustal zgodność między cechami doboru naturalnego a jego formą: 1) napędzaniem, 2) stabilizacją. Wpisz cyfry 1 i 2 we właściwej kolejności.
A) zachowuje średnią wartość cechy
B) sprzyja adaptacji do zmienionych warunków środowiskowych
C) zatrzymuje osobniki o cesze odbiegającej od jej wartości średniej
D) pomaga zwiększyć różnorodność organizmów
D) przyczynia się do zachowania cech gatunkowych

Odpowiedź

2. Porównaj cechy i formy doboru naturalnego: 1) Kierowanie, 2) Stabilizowanie. Wpisz cyfry 1 i 2 we właściwej kolejności.
A) działa przeciwko osobom o skrajnych wartościach cech
B) prowadzi do zawężenia normy reakcji
B) zwykle działa w stałych warunkach
D) następuje podczas rozwoju nowych siedlisk
D) zmienia średnie wartości cechy w populacji
E) może prowadzić do pojawienia się nowych gatunków

Odpowiedź

3. Ustal zgodność między formami doboru naturalnego i ich cechami: 1) napędzaniem, 2) stabilizacją. Wpisz cyfry 1 i 2 w kolejności odpowiadającej literom.
A) działa w zmieniających się warunkach środowiskowych
B) działa w stałych warunkach środowiskowych
C) mające na celu zachowanie ustalonej wcześniej średniej wartości cechy
D) prowadzi do przesunięcia średniej wartości cechy w populacji
D) pod jego wpływem może nastąpić zarówno wzmocnienie, jak i osłabienie cechy

Odpowiedź

4. Ustal zgodność między cechami i formami doboru naturalnego: 1) stabilizacja, 2) kierowanie. Wpisz cyfry 1 i 2 w kolejności odpowiadającej literom.
A) tworzy adaptacje do nowych warunków środowiskowych
B) prowadzi do powstania nowych gatunków
C) utrzymuje średnią normę cechy
D) odrzuca osoby z odchyleniami od średniej normy cech
D) zwiększa heterozygotyczność populacji

Odpowiedź

Ustal zgodność między przykładami a formami doboru naturalnego, które ilustrują te przykłady: 1) napędzanie, 2) stabilizowanie. Wpisz cyfry 1 i 2 w kolejności odpowiadającej literom.
A) wzrost liczby ciemnych motyli na terenach przemysłowych w porównaniu do jasnych
B) pojawienie się odporności na pestycydy u szkodników owadzich
C) zachowanie do dziś tuaterii gadów żyjących w Nowej Zelandii
D) zmniejszenie wielkości głowotułowia u krabów żyjących w mętnej wodzie
E) u ssaków śmiertelność noworodków ze średnią masą urodzeniową jest niższa niż z bardzo małą lub bardzo dużą masą urodzeniową
E) śmierć skrzydlatych przodków i zachowanie owadów o zredukowanych skrzydłach na wyspach przy silnych wiatrach

Odpowiedź

Ustal zgodność pomiędzy formami walki o byt i ilustrującymi je przykładami: 1) wewnątrzgatunkową, 2) międzygatunkową. Wpisz cyfry 1 i 2 w kolejności odpowiadającej literom.
A) ryby zjadają plankton
B) mewy zabijają pisklęta, gdy jest ich duża liczba
B) krycie cietrzewia
D) małpy o dużych nosach próbują się przekrzykiwać, nadmuchując swoje ogromne nosy
D) grzyb chaga osiada na brzozie
E) główną ofiarą kuny jest wiewiórka

Odpowiedź

Przeanalizuj tabelę „Formy doboru naturalnego”. Dla każdej litery wybierz odpowiednią koncepcję, cechę i przykład z podanej listy.
1) seksualne
2) prowadzenie pojazdu
3) grupa
4) zachowanie organizmów z dwoma skrajnymi odchyleniami od średniej wartości cechy
5) pojawienie się nowej funkcji
6) powstawanie oporności bakterii na antybiotyki
7) zachowanie reliktowego gatunku rośliny Ginkgo biloba 8) wzrost liczby organizmów heterozygotycznych

Odpowiedź

© D.V. Pozdnyakov, 2009-2019

Dobór naturalny to proces pierwotnie zdefiniowany przez Karola Darwina jako prowadzący do przetrwania i preferencyjnej reprodukcji osobników lepiej przystosowanych do danych warunków środowiskowych i posiadających przydatne cechy dziedziczne. Zgodnie z teorią Darwina i współczesną syntetyczną teorią ewolucji głównym materiałem doboru naturalnego są przypadkowe zmiany dziedziczne - rekombinacja genotypów, mutacje i ich kombinacje.

W przypadku braku procesu płciowego dobór naturalny prowadzi do zwiększenia udziału danego genotypu w następnym pokoleniu. Jednakże dobór naturalny jest „ślepy” w tym sensie, że „ocenia” fenotypy, a nie genotypy, a preferencyjne przekazywanie genów osobnika o przydatnych cechach następnemu pokoleniu następuje niezależnie od tego, czy cechy te są dziedziczne.

Istnieją różne klasyfikacje form selekcji. Powszechnie stosowana jest klasyfikacja oparta na charakterze wpływu form selekcji na zmienność cechy w populacji.

Wybór jazdy- forma doboru naturalnego działająca pod wpływem ukierunkowanych zmian warunków środowiskowych. Opisane przez Darwina i Wallace’a. W tym przypadku przewagę uzyskują osoby o cechach odbiegających w określonym kierunku od wartości średniej. W takim przypadku pozostałe odmiany cechy (jej odchylenia w kierunku przeciwnym do wartości średniej) podlegają selekcji negatywnej. W rezultacie w populacji z pokolenia na pokolenie następuje przesunięcie średniej wartości cechy w określonym kierunku. W tym przypadku presja selekcji sterującej musi odpowiadać możliwościom adaptacyjnym populacji i tempu zmian mutacyjnych (w przeciwnym razie presja środowiska może doprowadzić do wyginięcia).

Przykładem działania selekcji kierującej jest „melanizm przemysłowy” u owadów. „Melanizm przemysłowy” to gwałtowny wzrost odsetka osobników melanistycznych (ciemnych) w populacjach owadów (na przykład motyli) żyjących na obszarach przemysłowych. Na skutek wpływów przemysłowych pnie drzew znacznie pociemniały, wymarły także jasne porosty, dlatego jasne motyle stały się lepiej widoczne dla ptaków, a ciemne mniej. W XX wieku odsetek motyli ciemnych w niektórych dobrze zbadanych populacjach ćmy w Anglii osiągnął na niektórych obszarach 95%, podczas gdy pierwszy motyl ciemny (morfa carbonaria) został schwytany w 1848 roku.

Wybór jazdy następuje, gdy otoczenie zmienia się lub dostosowuje do nowych warunków, gdy zasięg się zwiększa. Zachowuje dziedziczne zmiany w określonym kierunku, odpowiednio zmieniając szybkość reakcji. Na przykład podczas rozwoju gleby jako siedliska różne niepowiązane ze sobą grupy zwierząt rozwinęły kończyny, które zamieniły się w kończyny kopiące.

Stabilizacja selekcji- forma doboru naturalnego, w której jego działanie jest skierowane przeciwko osobnikom o skrajnych odchyleniach od przeciętnej normy, na korzyść osobników o przeciętnym wyrazie cechy. Pojęcie doboru stabilizującego zostało wprowadzone do nauki i przeanalizowane przez I.I. Schmalhausen.

Opisano wiele przykładów działania selekcji stabilizującej w przyrodzie. Przykładowo na pierwszy rzut oka wydaje się, że największy wkład w pulę genową kolejnego pokolenia powinny wnosić osoby o maksymalnej płodności. Jednak obserwacje naturalnych populacji ptaków i ssaków pokazują, że tak nie jest. Im więcej piskląt lub młodych w gnieździe, tym trudniej je nakarmić, tym każde z nich jest mniejsze i słabsze. W rezultacie najbardziej sprawne są osoby o średniej płodności.

Stwierdzono selekcję w kierunku średniej dla różnych cech. U ssaków noworodki o bardzo małej i bardzo dużej masie ciała są bardziej narażone na śmierć przy urodzeniu lub w pierwszych tygodniach życia niż noworodki o średniej masie ciała. Biorąc pod uwagę wielkość skrzydeł wróbli, które padły po burzy w latach 50. pod Leningradem, okazało się, że większość z nich miała skrzydła za małe lub za duże. I w tym przypadku najbardziej przystosowane okazały się osoby przeciętne.

Wybór zakłócający- forma doboru naturalnego, w której warunki faworyzują dwa lub więcej skrajnych wariantów (kierunków) zmienności, ale nie faworyzują pośredniego, przeciętnego stanu cechy. W rezultacie z jednej pierwotnej może powstać kilka nowych form. Darwin opisał działanie doboru zakłócającego, wierząc, że leży ono u podstaw rozbieżności, choć nie potrafił dostarczyć dowodów na jego istnienie w przyrodzie. Selekcja zakłócająca przyczynia się do powstania i utrzymania polimorfizmu populacji, a w niektórych przypadkach może powodować specjację.

Jedną z możliwych sytuacji w przyrodzie, w której wchodzi w grę dobór destrukcyjny, jest sytuacja, gdy populacja polimorficzna zajmuje heterogeniczne siedlisko. Jednocześnie różne formy dostosowują się do różnych nisz lub subnisz ekologicznych.

Przykładem selekcji zakłócającej jest utworzenie się dwóch ras w grzechotce większej na łąkach kośnych. W normalnych warunkach okresy kwitnienia i dojrzewania nasion tej rośliny trwają przez całe lato. Natomiast na łąkach kośnych nasiona produkują głównie te rośliny, które potrafią zakwitnąć i dojrzeć albo przed okresem koszenia, albo zakwitną pod koniec lata, po koszeniu. W rezultacie powstają dwie rasy grzechotki - wczesne i późne kwitnienie.

Selekcję zakłócającą przeprowadzono sztucznie w eksperymentach z Drosophila. Selekcji dokonano na podstawie liczby włosków, wzięto pod uwagę jedynie osobniki z małą i dużą liczbą włosków. W rezultacie od około 30. pokolenia obie linie bardzo się rozeszły, mimo że muchy nadal krzyżowały się ze sobą, wymieniając geny. W szeregu innych eksperymentów (z roślinami) intensywne krzyżowanie uniemożliwiło skuteczne działanie selekcji zakłócającej.

Dobór płciowy - To jest dobór naturalny zapewniający sukces reprodukcyjny. Przetrwanie organizmów jest ważnym, ale nie jedynym elementem doboru naturalnego. Kolejnym ważnym elementem jest atrakcyjność dla osób płci przeciwnej. Darwin nazwał to zjawisko doborem płciowym. „O tej formie selekcji nie decyduje walka o byt w stosunkach istot organicznych między sobą lub z warunkami zewnętrznymi, ale rywalizacja między jednostkami jednej płci, przeważnie mężczyznami, o posiadanie osobników drugiej płci”. Cechy, które zmniejszają żywotność żywicieli, mogą pojawić się i rozprzestrzenić, jeśli korzyści, jakie zapewniają dla sukcesu reprodukcyjnego, są znacznie większe niż wady w zakresie przetrwania. Zaproponowano dwie główne hipotezy dotyczące mechanizmów doboru płciowego. Zgodnie z hipotezą „dobrych genów” samica „rozumuje” w następujący sposób: „Jeśli temu samcowi, mimo jasnego upierzenia i długiego ogona, udało się jakimś cudem nie umrzeć w szponach drapieżnika i dożyć okresu dojrzewania, to zatem ma dobre geny.” geny, które mu na to pozwoliły. Oznacza to, że powinien zostać wybrany na ojca dla swoich dzieci: przekaże im swoje dobre geny”. Wybierając kolorowe samce, samice wybierają dobre geny dla swojego potomstwa. Zgodnie z hipotezą „atrakcyjnych synów” logika kobiecych wyborów jest nieco inna. Jeśli z jakiegoś powodu jaskrawi mężczyźni są atrakcyjni dla kobiet, warto wybrać dla swoich przyszłych synów kolorowego ojca, ponieważ jego synowie odziedziczą jaskrawe geny i będą atrakcyjni dla kobiet w następnym pokoleniu. W ten sposób powstaje pozytywne sprzężenie zwrotne, które prowadzi do tego, że z pokolenia na pokolenie jasność upierzenia samców staje się coraz bardziej intensywna. Proces ten postępuje, aż osiągnie granicę wykonalności. W wyborze mężczyzn kobiety nie są bardziej i nie mniej logiczne niż we wszystkich innych swoich zachowaniach. Gdy zwierzę odczuwa pragnienie, nie rozumuje, że powinno napić się wody, aby przywrócić równowagę wodno-solną w organizmie – trafia do wodopoju, bo czuje pragnienie. Podobnie kobiety, wybierając jasne samce, kierują się instynktem - lubią jasne ogony. Wszyscy, którym instynkt podpowiadał inne zachowanie, nie pozostawili potomstwa. Rozmawialiśmy zatem nie o logice kobiet, ale o logice walki o byt i doboru naturalnego - ślepego i automatycznego procesu, który działając nieustannie z pokolenia na pokolenie, uformował całą niesamowitą różnorodność kształtów, kolorów i instynktów, które obserwujemy w świecie żywej przyrody.