Naturlig selektion

Naturlig selektion  er evolutionens hovedfaktor , som et resultat af hvilket antallet af individer med højere tilpasningsevne til miljøforhold (de mest gunstige egenskaber) stiger i befolkningen , mens antallet af individer med ugunstige egenskaber falder. I lyset af den moderne syntetiske evolutionsteori ses naturlig selektion som hovedårsagen til udviklingen af ​​tilpasninger , artsdannelse og oprindelsen af ​​supraspecifikke taxa . Naturlig selektion er den eneste kendte årsag til fikseringen af ​​tilpasninger , men ikke den eneste årsag til evolution. Ikke-adaptive årsager omfattergenetisk drift , genflow og mutation .

Udtrykket "naturlig udvælgelse" blev populært af Charles Darwin , der sammenlignede denne proces med kunstig udvælgelse , hvis moderne form er selektiv avl . Ideen med at sammenligne kunstig og naturlig selektion er, at i naturen finder udvælgelsen af ​​de mest "succesfulde", "bedste" organismer også sted, men i dette tilfælde er det ikke en person, der fungerer som en "bedømmer" af nytten af ejendomme, men miljøet . Derudover er materialet til både naturlig og kunstig udvælgelse små arvelige ændringer, der akkumuleres fra generation til generation [1] .

Mekanisme for naturlig udvælgelse

I processen med naturlig selektion fikseres mutationer, der øger organismers tilpasningsevne til deres miljø. Naturlig selektion omtales ofte som en "selvindlysende" mekanisme, fordi den følger af simple fakta som:

  1. Organismer producerer mere afkom, end de kan overleve;
  2. I populationen af ​​disse organismer er der arvelig variation;
  3. Organismer, der har forskellige genetiske træk, har forskellige overlevelsesrater og evne til at formere sig.

Sådanne forhold skaber konkurrence mellem organismer i overlevelse og reproduktion og er de mindst nødvendige betingelser for evolution gennem naturlig selektion [2] . Det er således mere sandsynligt , at organismer med arvelige egenskaber, der giver dem en konkurrencefordel, giver dem videre til deres afkom end organismer med arvelige egenskaber, der ikke har en sådan fordel [3] .

Det centrale begreb i begrebet naturlig selektion er organismers egnethed [4] . Fitness er defineret som en organismes evne til at overleve og formere sig i sit eksisterende miljø. Dette bestemmer størrelsen af ​​hans genetiske bidrag til den næste generation [4] . Det vigtigste ved konditionsbestemmelsen er dog ikke det samlede antal afkom, men antallet af afkom med en given genotype (relativ kondition) [5] . For eksempel, hvis efterkommere af en vellykket og hurtigt reproducerende organisme er svage og ikke formerer sig godt, så vil det genetiske bidrag og følgelig egnetheden af ​​denne organisme være lav [4] .

Hvis en allel øger en organismes egnethed mere end andre alleler af dette gen, så vil andelen af ​​denne allel i populationen stige med hver generation. Det vil sige, at selektion sker til fordel for denne allel. Og omvendt, for mindre gavnlige eller skadelige alleler vil deres andel i populationer falde, det vil sige, at selektion vil virke mod disse alleler [6] . Det er vigtigt at bemærke, at visse allelers indflydelse på en organismes egnethed ikke er konstant - når miljøforhold ændres , kan skadelige eller neutrale alleler blive gavnlige, og gavnlige kan blive skadelige [7] .

Naturlig selektion for egenskaber, der kan variere over en række værdier (såsom størrelsen af ​​en organisme) kan opdeles i tre typer [8] :

  1. Kørende (dirigeret) udvælgelse  - ændringer i den gennemsnitlige værdi af en egenskab over tid, for eksempel en stigning i kropsstørrelse;
  2. Disruptiv udvælgelse  - udvælgelse for ekstreme værdier af en egenskab og mod gennemsnitlige værdier, for eksempel store og små kropsstørrelser;
  3. Stabiliserende udvælgelse  - udvælgelse mod de ekstreme værdier af egenskaben, hvilket fører til et fald i variansen af ​​egenskaben.

Et særligt tilfælde af naturlig selektion er seksuel selektion , hvis substrat er ethvert træk, der øger parringssuccesen ved at øge et individs tiltrækningskraft for potentielle partnere [9] . Træk, der har udviklet sig gennem seksuel selektion, er særligt tydelige hos hannerne af visse dyrearter. Karakterer som store horn , lyse farver kan på den ene side tiltrække rovdyr og reducere hannernes overlevelse [10] , og på den anden side opvejes dette af den reproduktive succes for hanner med lignende udtalte egenskaber [11] .

Selektion kan fungere på forskellige organisationsniveauer, såsom gener, celler, individuelle organismer, grupper af organismer og arter [12] [13] . Desuden kan selektion virke samtidigt på forskellige niveauer [14] . Udvælgelse på niveauer over individet, såsom gruppeudvælgelse , kan føre til samarbejde (se Evolution#Cooperation ) [15] .

Former for naturlig udvælgelse

Der er forskellige klassifikationer af udvælgelsesformer. En klassifikation baseret på arten af ​​selektionsformers indflydelse på variabiliteten af ​​en egenskab i en population er meget brugt.

Kørselsvalg

Kørselektion  er en form for naturlig selektion, der opererer i en rettet ændring i miljøforhold. Beskrevet af Darwin og Wallace . I dette tilfælde modtager personer med egenskaber, der afviger i en bestemt retning fra gennemsnitsværdien, fordele. Samtidig udsættes andre variationer af egenskaben (dens afvigelser i den modsatte retning fra gennemsnitsværdien) for negativ udvælgelse. Som et resultat er der i befolkningen fra generation til generation et skift i den gennemsnitlige værdi af egenskaben i en bestemt retning. Samtidig skal presset ved kørselsudvælgelse svare til befolkningens adaptive evner og hastigheden af ​​mutationsændringer (ellers kan miljøpres føre til udryddelse).

Et eksempel på handlingen af ​​motivvalg er "industriel melanisme" hos insekter. "Industriel melanisme" er en kraftig stigning i andelen af ​​melanistiske (som har en mørk farve) individer i de populationer af insekter (f.eks. sommerfugle), der lever i industriområder. På grund af industriel påvirkning blev træstammerne markant mørkere, og lyse laver døde også, hvilket gjorde lyse sommerfugle mere synlige for fugle og mørke værre. I det 20. århundrede nåede andelen af ​​mørkfarvede møl i nogle velundersøgte bestande af birkemøl i England i en række områder 95 %, mens den første mørke sommerfugl ( morfa carbonaria ) blev fanget i 1848.

Kørselsvalg foretages, når omgivelserne ændrer sig eller tilpasser sig nye forhold med udvidelsen af ​​rækkevidden. Det bevarer arvelige ændringer i en bestemt retning og bevæger reaktionshastigheden i overensstemmelse hermed . For eksempel, under udviklingen af ​​jorden som levested for forskellige ikke-relaterede grupper af dyr, blev lemmerne til gravende.

Stabiliserer valg

Stabiliserende selektion  er en form for naturlig selektion, hvor dens handling er rettet mod individer med ekstreme afvigelser fra den gennemsnitlige norm til fordel for individer med en gennemsnitlig sværhedsgrad af en egenskab. Begrebet stabiliserende selektion blev introduceret i videnskaben og analyseret af I. I. Schmalhausen .

Mange eksempler på virkningen af ​​at stabilisere selektion i naturen er blevet beskrevet. For eksempel ser det ved første øjekast ud til, at individer med maksimal frugtbarhed bør yde det største bidrag til næste generations genpulje. Observationer af naturlige bestande af fugle og pattedyr viser dog, at dette ikke er tilfældet. Jo flere unger eller unger i reden, jo sværere er det at fodre dem, jo ​​mindre og svagere er hver af dem. Som et resultat viser det sig, at personer med gennemsnitlig frugtbarhed er de mest tilpassede.

Udvælgelse til fordel for gennemsnit er fundet for en række træk. Hos pattedyr er nyfødte med meget lav og meget høj fødselsvægt mere tilbøjelige til at dø ved fødslen eller i de første uger af livet end mellemvægtige nyfødte. At redegøre for størrelsen af ​​vingerne på spurve, der døde efter en storm i 50'erne nær Leningrad, viste, at de fleste af dem havde for små eller for store vinger. Og i dette tilfælde viste de gennemsnitlige individer sig at være de mest tilpassede.

Forstyrrende valg

Disruptiv (rivende) selektion  er en form for naturlig selektion, hvor betingelser favoriserer to eller flere ekstreme varianter (retninger) af variabilitet, men ikke favoriserer en mellemliggende, gennemsnitlig tilstand af en egenskab. Som følge heraf kan flere nye formularer dukke op fra en indledende. Darwin beskrev driften af ​​forstyrrende selektion, idet han mente, at den ligger til grund for divergens , selvom han ikke kunne give beviser for dens eksistens i naturen. Forstyrrende selektion bidrager til fremkomsten og opretholdelsen af ​​populationspolymorfi og kan i nogle tilfælde forårsage artsdannelse.

En af de mulige situationer i naturen, hvor forstyrrende selektion kommer i spil, er når en polymorf befolkning indtager et heterogent habitat. Samtidig tilpasser forskellige former sig til forskellige økologiske nicher eller subnicher.

Et eksempel på forstyrrende selektion er dannelsen af ​​to racer i en stor rangle i høenge. Under normale forhold dækker denne plantes blomstrings- og frømodningsperioder hele sommeren. Men på høenge produceres frø hovedsageligt af de planter, der når at blomstre og modnes enten før slåningsperioden eller blomstrer i slutningen af ​​sommeren efter klipning. Som et resultat dannes to racer af rangle - tidlig og sen blomstring.

Disruptiv selektion blev udført kunstigt i forsøg med Drosophila. Udvælgelsen foregik efter antallet af setae, så der kun var individer tilbage med et lille og stort antal setae. Som følge heraf adskilte de to linjer sig fra omkring 30. generation meget stærkt, på trods af at fluerne fortsatte med at krydse hinanden og udvekslede gener. I en række andre eksperimenter (med planter) forhindrede intensiv krydsning den effektive virkning af forstyrrende selektion.

Seksuel udvælgelse

Seksuel selektion  er naturlig selektion for reproduktiv succes. Organismers overlevelse er en vigtig, men ikke den eneste komponent i naturlig udvælgelse. En anden vigtig komponent er tiltrækningskraft for medlemmer af det modsatte køn. Darwin kaldte dette fænomen for seksuel selektion. "Denne form for udvælgelse er ikke bestemt af kampen for tilværelsen i forholdet mellem organiske væsener indbyrdes eller med ydre forhold, men af ​​rivaliseringen mellem individer af det ene køn, sædvanligvis mænd, om besiddelse af individer af det andet køn." Egenskaber, der reducerer levedygtigheden af ​​deres bærere, kan dukke op og spredes, hvis fordelene, de giver i avlssucces, er væsentligt større end deres ulemper for overlevelse.

To hypoteser om mekanismerne for seksuel selektion er fælles.

Når de vælger hanner, tænker kvinder ikke på årsagerne til deres adfærd. Når et dyr føler sig tørstig, er det ikke grund til, at det skal drikke vand for at genoprette vand-saltbalancen i kroppen - det går til vandhullet, fordi det føler sig tørstig. På samme måde følger kvinder, der vælger lyse hanner, deres instinkter - de kan lide lyse haler. De, der instinktivt tilskyndede til en anden adfærd, efterlod ikke afkom. Logikken i kampen for eksistens og naturlig udvælgelse er logikken i en blind og automatisk proces, der konstant handler fra generation til generation, har dannet den fantastiske variation af former, farver og instinkter, som vi observerer i den levende naturs verden.

Den naturlige selektions rolle i evolutionen

Charles Darwin anså naturlig udvælgelse for at være evolutionens vigtigste drivkraft , i den moderne syntetiske evolutionsteori er den også den vigtigste regulator for udvikling og tilpasning af populationer, mekanismen for fremkomsten af ​​arter og supraspecifikke taxa, selvom akkumulering af information om genetik i slutningen af ​​det 19. og begyndelsen af ​​det 20. århundrede, især opdagelsen af ​​en diskret naturarv af fænotypiske træk, førte til det faktum at nogle forskere begyndte at benægte vigtigheden af ​​naturlig selektion, og som et alternativ foreslog koncepter baseret på vurderingen af ​​genotypmutationsfaktoren som ekstremt vigtig. Forfatterne af sådanne teorier postulerede ikke en gradvis, men en meget hurtig (over flere generationer) krampagtig karakter af evolution ( mutationisme af Hugo de Vries , saltationisme af Richard Goldschmitt og andre mindre kendte begreber). Opdagelsen af ​​velkendte sammenhænge mellem tegnene på beslægtede arter ( loven om homologiske serier ) af N. I. Vavilov fik nogle forskere til at formulere de næste "anti-darwinistiske" hypoteser om evolution - såsom nomogenese , batmogenese , autogenese , ontogenese og andre .

I 1920'erne og 1940'erne inden for evolutionær biologi genoplivede de, der afviste Darwins idé om evolution ved naturlig selektion (nogle gange kaldet "selektionistiske" teorier, der understregede naturlig selektion) interessen for denne teori på grund af revisionen af ​​den klassiske darwinisme i lyset af den relativt ung videnskab om genetik. Den syntetiske evolutionsteori udviklet som et resultat af denne , ofte forkert kaldet neo- darwinisme , blandt andet er afhængig af den kvantitative analyse af frekvensen af ​​alleler i populationer , som ændrer sig under indflydelse af naturlig selektion. Der er stridigheder , hvor mennesker med en radikal tilgang som argument mod den syntetiske evolutionsteori, såvel som den naturlige selektions rolle, hævder, at "de sidste årtiers opdagelser inden for forskellige områder af videnskabelig viden - fra molekylær biologi med dens teori om neutrale mutationer af Motoo Kimura og palæontologi med dens teori om punctuated equilibrium af Stephen Jay Gould og Niles Eldridge (hvor arten forstås som en relativt statisk fase af den evolutionære proces) til matematik med dens teori om bifurkationer og faseovergange  - vidner om utilstrækkeligheden af ​​den klassiske syntetiske evolutionsteori til tilstrækkeligt at beskrive alle aspekter af biologisk evolution" . Diskussionen om forskellige faktorers rolle i evolutionen begyndte for mere end 30 år siden og fortsætter den dag i dag, og det siges nogle gange, at " evolutionær biologi (hvilket betyder evolutionsteorien, selvfølgelig) er kommet til behovet for sin næste, tredje syntese" .

Interessante fakta

Darwin tøvede i lang tid med at udgive sit arbejde, da han observerede "myreproblemet" [17] .

I eksemplet med arbejdsmyren har vi et insekt, der er ekstremt forskelligt fra dets forældre, men alligevel absolut sterilt og derfor ude af stand til at overføre erhvervede ændringer af struktur eller instinkter fra generation til generation. Man kan stille et godt spørgsmål - hvor meget er det muligt at forene denne sag med teorien om naturlig udvælgelse?

- Arternes oprindelse (1859)

Darwin antog, at selektion ikke kun kunne anvendes på den enkelte organisme, men også på familien. Han sagde også, at det måske i en eller anden grad også kan forklare folks adfærd. Han viste sig at have ret, men det var først med genetikkens fremkomst, at det blev muligt at give et mere udvidet syn på dette koncept. Det første udkast til "type selektionsteorien" blev lavet af den engelske biolog William Hamilton i 1963, som var den første til at foreslog at overveje naturlig selektion ikke kun på niveau med et individ eller en hel familie, men også på niveau med en gen [18] .

Se også

Noter

  1. ↑ Naturligt udvalg // Kasakhstan. National Encyclopedia . - Almaty: Kasakhiske encyklopædier , 2005. - T. II. — ISBN 9965-9746-3-2 .  (CC BY SA 3.0)
  2. ↑ Soldbrig, 1982 , s. 43-47.
  3. ↑ Futuyma, 2005 , s. 251-252.
  4. ↑ 1 2 3 Orr H. A.  Fitness og dens rolle i evolutionær genetik  // Nature Reviews Genetics. - 2009. - Bd. 10, nr. 8. - S. 531-539. - doi : 10.1038/nrg2603 . — PMID 19546856 .
  5. ↑ Haldane J. B. S.  Teorien om naturlig udvælgelse i  dag  // Nature . - 1959. - Bd. 183, nr. 4663. - S. 710-713. — PMID 13644170 .
  6. ↑ Lande R., Arnold S. J.  Målingen af ​​selektion på korrelerede  karakterer  // Evolution . - Wiley-VCH , 1983. - Vol. 37, nr. 6. - S. 1210-1226. - doi : 10.2307/2408842 .
  7. ↑ Futuyma, 2005 .
  8. ↑ Grant, 1991 , kapitel 14.
  9. ↑ Andersson M., Simmons L. W.  Seksuel udvælgelse og makkervalg  (eng.)  // Trends in Ecology & Evolution. - Cell Press , 2001. - Vol. 21, nr. 6. - S. 296-302. - doi : 10.1016/j.tree.2006.03.015 . — PMID 16769428 .
  10. ↑ Kokko H., Brooks R., McNamara J. M., Houston A. I.  The sexual selection continuum  // Proceedings of the Royal Society. Biologiske Videnskaber. - 2002. - Bd. 269, nr. 1498. - S. 1331-1340. - doi : 10.1098/rspb.2002.2020 . — PMID 12079655 .
  11. ↑ Hunt J., Brooks R., Jennions M. D., Smith M. J., Bentsen C. L., Bussière L. F. Hankyllinger  af høj kvalitet investerer i stærkt seksuel visning, men dør  ung  // Nature . - 2004. - Bd. 432, nr. 7020. - S. 1024-1027. - doi : 10.1038/nature03084 . — PMID 15616562 .
  12. ↑ Okasha S. . Evolution og udvælgelsesniveauerne  (engelsk) . - Oxford: Oxford University Press, 2007. - 263 s. — ISBN 0-19-926797-9 .
  13. ↑ Mayr E.  Udvælgelsesobjekterne  // Proc. Nat. Acad. sci. USA . - 1997. - T. 94, no. 6 . - S. 2091-2094. — PMID 9122151 .
  14. ↑ Maynard Smith J.  Udvælgelsesenhederne  // Novartis Foundation Symposium. - 1998. - Bd. 213. - S. 211-217. — PMID 9653725 .
  15. ↑ Gould S. J., Lloyd E. A.  Individualitet og tilpasning på tværs af udvælgelsesniveauer: hvordan skal vi navngive og generalisere darwinismens enhed?  // Proc. Nat. Acad. sci. USA . - 1999. - T. 96, no. 21 . — S. 11904–11909. — PMID 10518549 .
  16. ↑ Darwin, Charles (1859). Om arternes oprindelse (1. udgave). Kapitel 4, side 88. "Og dette får mig til at sige et par ord om det, jeg kalder seksuel udvælgelse. Dette afhænger…” http://darwin-online.org.uk/content/frameset?viewtype=side&itemID=F373&pageseq=12 Arkiveret 5. november 2011 på Wayback Machine
  17. ↑ Etologi. Roux: Det moralske dyr, del 2 . Hentet 7. marts 2009. Arkiveret fra originalen 4. maj 2009.
  18. ↑ Udvalg af familie. Udviklingen af ​​samarbejde og altruisme. . Hentet 5. august 2012. Arkiveret fra originalen 16. april 2012.

Litteratur

Links

  Gå til Wikidata-elementet  Ordbøger og encyklopædier
I bibliografiske kataloger