ПРИРОДНИЙ ВІДБІР: МЕХАНІЗМ, ДОКАЗИ, ВИДИ ТА ПРИКЛАДИ - БІОЛОГІЯ - 2025

Природний відбір являє собою еволюційний механізм , запропонований британським натуралістом Чарльзом Дарвіном, де є диференційний репродуктивний успіх серед особин в популяції.

Природний відбір діє з точки зору відтворення особин, які несуть певні алелі, залишаючи більше потомства, ніж інші особини з різними алелями. Ці особи відтворюються більше і тому збільшують свою частоту. Процес природного відбору Дарвінів породжує адаптації.

Джерело: див. Джерело, через Wikimedia Commons У світлі генетики популяції еволюція визначається як зміна частоти алелів у популяції. Існують два еволюційні процеси або механізми, які призводять до цієї зміни: природний відбір і дрейф генів.

Чарльз Дарвін

Природний відбір був неправильно зрозумілий з тих пір, як Дарвін вперше виголосив свої новаторські ідеї. Враховуючи політичний та соціальний контекст того часу, теорії натураліста помилково екстраполювались на людські суспільства, виникаючи фрази, які сьогодні живуть засобами масової інформації та документальними фільмами, такими як "виживання найсильніших".

Що таке природний відбір?

Природний відбір - це механізм, запропонований британським природознавцем Чарльзом Дарвіном у 1859 році. Тема дуже детально розглядається в його шедеврі «Походження видів».

Це одна з найважливіших ідей у ​​галузі біології, оскільки вона пояснює, як зародилися всі форми життя, які ми в змозі оцінити сьогодні. Це можна порівняти з ідеями великих вчених з інших дисциплін, наприклад, Ісаака Ньютона, наприклад.

Дарвін пояснює через численні приклади, що спостерігаються під час його подорожей, як види не є незмінними утвореннями у часі, і пропонує всі вони походити від спільного предка.

Хоча існує десятки визначень природного відбору, найпростішим і конкретним є те, що є у Stearns & Hoekstra (2000): "природний відбір - це зміна репродуктивного успіху, пов'язаного зі спадковим ознакою".

Слід зазначити, що еволюція та природний відбір не переслідують конкретної мети чи мети. Він виробляє лише організми, пристосовані до їхнього середовища, без будь-якої конкретизації потенційної конфігурації, яку ці організми матимуть.

Механізм

Деякі автори висловлюють, що природний відбір є математичною неминучістю, оскільки він відбувається щоразу, коли виконуються три постулати, які ми побачимо нижче:

Варіація

Особи, які належать до популяції, демонструють різні варіанти. Фактично, варіація є обов'язковим умовою розвитку еволюційних процесів.

Варіювання в організмах відбувається на різних рівнях, від варіацій нуклеотидів, що складають ДНК, до морфологій та варіацій поведінки. Коли ми знижуємо рівень, ми знаходимо більше варіацій.

Спадковість

Характеристика повинна бути спадковою. Ці зміни, наявні в популяції, повинні переходити від батьків до дітей. Щоб перевірити, чи є ознака спадковою, використовується параметр, який називається "спадковість", визначений як частка фенотипічної дисперсії внаслідок генетичної зміни.

Математично він виражається як h ² = V _G / (V _G + V _E ). Де V _G - генетична дисперсія, а V _E - продукт дисперсії середовища.

Існує дуже простий та інтуїтивний спосіб кількісної оцінки спадкоємності: міра характеру батьків проти характер у дітей. Наприклад, якщо ми хочемо підтвердити спадковість розміру дзьоба у птахів, ми вимірюємо розмір y у батьків і будуємо їх порівняно з розміром у потомстві.

Якщо ми спостерігаємо, що графік має тенденцію до рядка (r ² близький до 1), можна зробити висновок, що характеристики є спадковими.

Змінюється характер пов'язаний з

Останньою умовою природного відбору для дії в популяції є взаємозв'язок ознаки з фітнесом - цей параметр кількісно визначає здатність індивідів до відтворення та виживання і коливається від 0 до 1.

Іншими словами, ця характеристика повинна підвищити репродуктивний успіх її носія.

Гіпотетичний приклад: хвіст білки

Білка Кайбаба

Давайте візьмемо гіпотетичну сукупність білок і подумаємо, чи може природний відбір впливати на неї чи ні.

Перше, що ми повинні зробити, це перевірити, чи є різниця в чисельності населення. Ми можемо це зробити, вимірявши цікавлять персонажів. Припустимо, ми знаходимо варіацію хвоста: є варіанти з довгим хвостом і коротким хвостом.

Згодом ми повинні підтвердити, чи є характеристика "розмір черги" успадкованою. Для цього ми вимірюємо довжину хвоста у батьків і будуємо його по довжині хвоста у дітей. Якщо ми знайдемо лінійну залежність між двома змінними, це означає, що насправді спадковість висока.

Нарешті, ми повинні підтвердити, що розмір хвоста збільшує репродуктивний успіх носія.

Коротший хвіст може дозволити людям легше пересуватися (це не обов'язково, правда, це виключно для навчальних цілей), і дозволяє їм бігти хижаків більш успішно, ніж довгохвостих носіїв.

Таким чином, протягом поколінь характеристика «короткого деформації» буде частішати в популяції. Це еволюція шляхом природного відбору. І результат цього простого, але дуже потужного процесу - це адаптації.

Докази

Природний відбір та еволюція загалом підтримується надзвичайно надійними доказами різних дисциплін, включаючи палеонтологію, молекулярну біологію та географію.

Рекорд копалини

Записи викопних робіт є найяскравішим доказом того, що види не є незмінними утвореннями, як вважалося до часів Дарвіна.

Гомологія

Нащадки з модифікаціями, вирощеними в походженні виду, знаходять підтримку в гомологічних структурах - структурах із загальним походженням, але які можуть бути певними варіаціями.

Наприклад, рука людини, крило кажана та плавники кита є гомологічними структурами, оскільки спільний предок всіх цих ліній мав однаковий кістковий малюнок у верхній частині. У кожній групі структура була змінена залежно від способу життя організму.

Молекулярна біологія

Таким же чином, прогрес молекулярної біології дозволяє нам знати послідовності в різних організмах, і немає сумнівів, що існує спільне походження.

Безпосереднє спостереження

Нарешті, ми можемо спостерігати механізм природного відбору в дії. Окремі групи з дуже короткими поколіннями, такі як бактерії та віруси, дозволяють спостерігати еволюцію групи за короткий проміжок часу. Типовий приклад - еволюція антибіотиків.

Що не є природним відбором?

Хоча еволюція - це наука, яка має сенс для біології - цитувати відомого біолога Добжанського "в біології нічого не має сенсу, крім світла еволюції" - в еволюційній біології та механізмах, пов'язаних з нею, існує багато помилок. є.

Природний відбір здається популярною концепцією не тільки для науковців, а й для широкої популяції. Однак з роками ідея спотворювалася і неправильно була представлена ​​як в наукових колах, так і в ЗМІ.

Це не виживання найкращих

Згадуючи про "природний відбір", майже неможливо не вигадати фрази на кшталт "виживання найбільш придатних чи придатних". Хоча ці фрази дуже популярні і широко використовуються в документальних фільмах тощо, вони не чітко виражають значення природного відбору.

Природний відбір безпосередньо пов'язаний з відтворенням особин і опосередковано з виживанням. Логічно, чим довше живе людина, тим більше шансів на її відтворення. Однак прямий зв’язок механізму відбувається з відтворенням.

Таким же чином "сильніший" або "більш атлетичний" організм не завжди відтворюється у більшій кількості. З цих причин від загальновідомої фрази потрібно відмовитися.

Це не є синонімом еволюції

Еволюція - це двоетапний процес: той, що викликає варіацію (мутацію та рекомбінацію), який є випадковим, і другий крок, що визначає зміну частот алелів у популяції.

Цей останній етап може відбутися шляхом природного відбору або генетичного або генетичного дрейфу. Тому природний відбір є лише другою частиною цього більшого явища, що називається еволюцією.

Типи та приклади

Існують різні класифікації відбору. Перший класифікує події вибору відповідно до їх впливу на середнє значення та дисперсії в розподілі частоти вивченого символу. Це: стабілізуючий, спрямований та руйнівний відбір

Також у нас є ще одна класифікація, яка залежить від зміни пристосованості залежно від частоти різних генотипів у популяції. Це вибір позитивної та негативної частоти, залежної від частоти.

Нарешті, є жорсткий і м'який вибір. Ця класифікація залежить від існування конкуренції між індивідами у популяції та величини тиску відбору. Ми опишемо три найважливіші типи відбору нижче:

Стабілізація відбору

Стабілізується селекція, коли особи, які мають "середній" або частіший характер (ті, хто знаходиться на найвищій точці розподілу частоти), є особами з найвищою придатністю.

На противагу цьому, особи, виявлені в хвостах дзвону, далеко не в середньому, усуваються протягом поколінь.

У цій моделі відбору середнє значення залишається постійним протягом поколінь, тоді як дисперсія зменшується.

Класичний приклад стабілізації виділення - вага дитини при народженні. Незважаючи на те, що медичний прогрес зменшив цей вибірковий тиск за допомогою таких процедур, як кесарів розтин, розмір часто є визначальним фактором.

Маленькі діти швидко втрачають тепло, тоді як діти, які значно важчі за середні, мають проблеми з пологами.

Якщо дослідник прагне вивчити тип відбору, який відбувається в даній популяції, і лише кількісно оцінює середню характеристику, він може дійти помилкових висновків, вважаючи, що еволюція не відбувається в популяції. З цієї причини важливо виміряти дисперсію характеру.

Вибір напряму

Модель спрямованого вибору пропонує, щоб особи, які перебувають на одному з хвостів розподілу частоти, виживали протягом поколінь, будь то лівий або правий сектор.

У моделях спрямованого відбору середнє значення зміщується поколіннями, тоді як дисперсія залишається постійною.

Явище штучного відбору, здійснене людиною на своїх домашніх тваринах і рослинах, є типовим спрямованим відбором. Взагалі передбачається, що тварини (наприклад, велика рогата худоба) більше, виробляють більше молока, міцніші тощо. Те саме відбувається у рослин.

Протягом поколінь середня кількість вибраного характеру населення змінюється залежно від тиску. У разі, якщо шукають великих корів, середнє значення зросте.

У природній біологічній системі ми можемо взяти за приклад хутро певного дрібного ссавця. Якщо температура в його середовищі постійно знижується, ті варіанти, які мають більш товсту оболонку, будуть обрані випадковою мутацією.

Зривний вибір

Розбірливий відбір працює, віддаючи перевагу найвіддаленішим від середнього показникам. Із часом поколінь частота збільшується, а особи, які раніше були близькі до середнього, починають зменшуватися.

У цій моделі середнє значення можна підтримувати постійним, тоді як дисперсія збільшується - крива стає все ширшою і ширшою, поки вона не закінчиться діленням на два.

Пропонується, що цей тип селекції може призвести до подій специфікації, за умови, що відбувається адекватна ізоляція між двома морфологіями, розташованими на кінцях хвоста.

Наприклад, певний вид птахів може мати помітні варіації в дзьобі. Припустимо, є оптимальні насіння для дуже маленьких дзьобів і оптимальні насіння для дуже великих дзьобів, але проміжні дзьоби не отримують відповідної їжі.

Таким чином, дві крайності збільшуватимуться в частоті, і якщо будуть надані відповідні умови, що сприяють події специфікації, можливо, з часом особини з різними варіаціями піку стануть двома новими видами.

Джерело: Ealbert17, з Wikimedia Commons

Список літератури

1. Audesirk, T., Audesirk, G., & Byers, BE (2004). Біологія: наука та природа. Пірсон освіта.
2. Дарвін, К. (1859). Про витоки видів шляхом природного відбору. Мюррей.
3. Freeman, S., Herron, JC (2002). Еволюційний аналіз. Prentice Hall.
4. Футуйма, DJ (2005). Еволюція Синауер.
5. Хікман, К.П., Робертс, Л.С., Ларсон, А., Обер, WC, & Гарнізон, C. (2001). Інтегральні принципи зоології (т. 15). Нью-Йорк: McGraw-Hill.
6. Райс, С. (2007). Енциклопедія еволюції. Факти з файлу.
7. Рассел, П., Герц, П., Макміллан, Б. (2013). Біологія: Динамічна наука. Нельсон Освіта.
8. Солер, М. (2002). Еволюція: основи біології. Проект Південь.