Selecție naturală

Selecția naturală  este principalul factor de evoluție , în urma căruia numărul indivizilor cu adaptabilitate mai mare la condițiile de mediu (cele mai favorabile trăsături) crește în populație , în timp ce numărul indivizilor cu trăsături nefavorabile scade. În lumina teoriei sintetice moderne a evoluției , selecția naturală este văzută ca principala cauză a dezvoltării adaptărilor , a speciației și a originii taxonilor supraspecifici . Selecția naturală este singura cauză cunoscută a fixării adaptărilor , dar nu singura cauză a evoluției. Cauzele neadaptative includ deriva genetică , fluxul de gene și mutații .

Termenul „selecție naturală” a fost popularizat de Charles Darwin , comparând acest proces cu selecția artificială , a cărei formă modernă este creșterea selectivă . Ideea de a compara selecția artificială cu cea naturală este că în natură are loc și selecția celor mai „de succes”, „mai bune” organisme, dar în acest caz nu o persoană acționează ca „evaluator” al utilității. de proprietăți, ci de mediu . În plus, materialul atât pentru selecția naturală, cât și pentru cea artificială sunt mici modificări ereditare care se acumulează din generație în generație [1] .

Mecanismul selecției naturale

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

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

Astfel de condiții creează competiție între organisme în supraviețuire și reproducere și sunt condițiile minime necesare evoluției prin selecție naturală [2] . Astfel, organismele cu trăsături ereditare care le oferă un avantaj competitiv au mai multe șanse să le transmită descendenților decât organismele cu trăsături ereditare care nu au un asemenea avantaj [3] .

Conceptul central al conceptului de selecție naturală este fitness -ul organismelor [4] . Fitnessul este definit ca abilitatea unui organism de a supraviețui și de a se reproduce în mediul său existent. Aceasta determină mărimea contribuției sale genetice la generația următoare [4] . Cu toate acestea, principalul lucru în determinarea aptitudinii nu este numărul total de descendenți, ci numărul de descendenți cu un anumit genotip (aptitudinea relativă) [5] . De exemplu, dacă descendenții unui organism de succes și care se reproduc rapid sunt slabi și nu se reproduc bine, atunci contribuția genetică și, în consecință, fitness-ul acestui organism va fi scăzută [4] .

Dacă orice alelă crește capacitatea unui organism mai mult decât alte alele ale acestei gene, atunci cu fiecare generație ponderea acestei alele în populație va crește. Adică selecția are loc în favoarea acestei alele. Și invers, pentru alelele mai puțin benefice sau dăunătoare, ponderea lor în populații va scădea, adică selecția va acționa împotriva acestor alele [6] . Este important de menționat că influența anumitor alele asupra fitnessului unui organism nu este constantă - atunci când condițiile de mediu se schimbă , alelele dăunătoare sau neutre pot deveni benefice, iar cele benefice pot deveni dăunătoare [7] .

Selecția naturală pentru trăsături care pot varia într-un interval de valori (cum ar fi dimensiunea unui organism) poate fi împărțită în trei tipuri [8] :

  1. Conducerea selecției (dirijate)  - modificări ale valorii medii a unei trăsături în timp, de exemplu, o creștere a dimensiunii corpului;
  2. Selecție disruptivă  - selecție pentru valori extreme ale unei trăsături și față de valori medii, de exemplu, dimensiuni mari și mici ale corpului;
  3. Stabilizare selecție  - selecție față de valorile extreme ale trăsăturii, ceea ce duce la o scădere a varianței trăsăturii.

Un caz special de selecție naturală este selecția sexuală , al cărei substrat este orice trăsătură care crește succesul împerecherii prin creșterea atractivității unui individ pentru potențiali parteneri [9] . Trăsăturile care au evoluat prin selecția sexuală sunt deosebit de evidente la masculii anumitor specii de animale. Caractere precum coarnele mari, culorile strălucitoare , pe de o parte, pot atrage prădători și pot reduce supraviețuirea masculilor [10] , iar pe de altă parte, acest lucru este echilibrat de succesul reproductiv al masculilor cu caracteristici pronunțate similare [11] .

Selecția poate opera la diferite niveluri de organizare, cum ar fi gene, celule, organisme individuale, grupuri de organisme și specii [12] [13] . Mai mult, selecția poate acționa simultan la diferite niveluri [14] . Selecția la niveluri deasupra individului, cum ar fi selecția de grup , poate duce la cooperare (vezi Evoluție#Cooperare ) [15] .

Forme ale selecției naturale

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

Selecție de conducere

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

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

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

Stabilizare selecție

Selecția stabilizatoare  este o formă de selecție naturală în care acțiunea sa este îndreptată împotriva indivizilor cu abateri extreme de la norma medie în favoarea indivizilor cu o severitate medie a unei trăsături. Conceptul de stabilizare a selecției a fost introdus în știință și analizat de I. I. Schmalhausen .

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

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

Selectie perturbatoare

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

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

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

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

Selectia sexuala

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

Două ipoteze despre mecanismele selecției sexuale sunt comune.

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

Rolul selecției naturale în evoluție

Charles Darwin considera selecția naturală principala forță motrice a evoluției , în teoria sintetică modernă a evoluției ea fiind și principalul regulator al dezvoltării și adaptării populațiilor, mecanismul de apariție a speciilor și taxonilor supraspecifici, deși acumularea de informații despre genetică la sfârșitul secolului al XIX-lea și începutul secolului al XX-lea, în special, descoperirea unei moșteniri de natură discretă a trăsăturilor fenotipice , a condus la faptul că unii cercetători au început să nege importanța selecției naturale, iar ca alternativă au propus concepte bazate pe evaluarea factorului de mutație genotip ca fiind extrem de importante. Autorii unor astfel de teorii au postulat o natură spasmodică a evoluției nu graduală, ci foarte rapidă (pe mai multe generații) ( mutaționismul lui Hugo de Vries , saltaționismul lui Richard Goldschmitt și alte concepte mai puțin cunoscute). Descoperirea unor corelații binecunoscute între semnele speciilor înrudite ( legea seriei omologice ) de către N. I. Vavilov i-a determinat pe unii cercetători să formuleze următoarele ipoteze „anti-darwiniene” despre evoluție – precum nomogeneza , batmogeneza , autogeneza , ontogeneza și altele. .

În anii 1920 și 1940 în biologia evoluționistă , cei care au respins ideea lui Darwin de evoluție prin selecție naturală (numite uneori teorii „selecționiste” care puneau accent pe selecția naturală) au reînviat interesul pentru această teorie datorită revizuirii darwinismului clasic în lumina relativului tânără știință a geneticii. Teoria sintetică a evoluției dezvoltată ca urmare a acestui fapt , numită adesea incorect neo- darwinism , printre altele, se bazează pe analiza cantitativă a frecvenței alelelor în populații , care se modifică sub influența selecției naturale. Există dispute , unde oamenii cu o abordare radicala ca argument impotriva teoriei sintetice a evolutiei, precum si a rolului selectiei naturale, sustin ca „descoperirile ultimelor decenii in diverse domenii ale cunoasterii stiintifice – de la moleculara biologie cu teoria mutațiilor neutre de Motoo Kimura și paleontologia cu teoria echilibrului punctat de Stephen Jay Gould și Niles Eldridge (în care specia este înțeleasă ca o fază relativ statică a procesului evolutiv) până la matematică cu teoria sa a bifurcațiilor și tranziții de fază  - mărturisesc insuficiența teoriei sintetice clasice a evoluției de a descrie în mod adecvat toate aspectele evoluției biologice " . Discuția despre rolul diferiților factori în evoluție a început în urmă cu mai bine de 30 de ani și continuă până în zilele noastre, iar uneori se spune că „ biologia evoluționistă (adică teoria evoluției, desigur) a ajuns la nevoia următoarei sale, a treia sinteză" .

Fapte interesante

Darwin a ezitat multă vreme să-și publice opera, întrucât a observat „problema furnicilor” [17] .

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

- Originea speciilor (1859)

Darwin a presupus că selecția ar putea fi aplicată nu numai organismului individual, ci și familiei. El a mai spus că, poate, într-o măsură sau alta, acest lucru poate explica și comportamentul oamenilor. S-a dovedit a avea dreptate, dar abia după apariția geneticii a devenit posibil să se ofere o viziune mai extinsă asupra acestui concept. Prima schiță a „teoriei selecției amabile” a fost realizată de biologul englez William Hamilton în 1963, care a fost primul care a propus luarea în considerare a selecției naturale nu numai la nivelul unui individ sau al unei familii întregi, ci și la nivelul unei gena [18] .

Vezi și

Note

  1. ↑ Selecția naturală // Kazahstan. Enciclopedia Națională . - Almaty: Enciclopedii kazahe , 2005. - T. II. — ISBN 9965-9746-3-2 .  (CC BY SA 3.0)
  2. ↑ Soldbrig, 1982 , p. 43-47.
  3. ↑ Futuyma, 2005 , p. 251-252.
  4. ↑ 1 2 3 Orr H. A.  Fitness și rolul său în genetica evolutivă  // Nature Reviews Genetics. - 2009. - Vol. 10, nr. 8. - P. 531-539. - doi : 10.1038/nrg2603 . — PMID 19546856 .
  5. ↑ Haldane J. B. S.  Theory of natural selection today   // Nature . - 1959. - Vol. 183, nr. 4663. - P. 710-713. — PMID 13644170 .
  6. ↑ Lande R., Arnold S. J.  Măsurarea selecției pe caractere corelate   // Evoluție . - Wiley-VCH , 1983. - Vol. 37, nr. 6. - P. 1210-1226. - doi : 10.2307/2408842 .
  7. ↑ Futuyma, 2005 .
  8. ↑ Grant, 1991 , capitolul 14.
  9. ↑ Andersson M., Simmons L. W.  Sexual selection and mate choice  (ing.)  // Trends in Ecology & Evolution. - Cell Press , 2001. - Vol. 21, nr. 6. - P. 296-302. - doi : 10.1016/j.tree.2006.03.015 . — PMID 16769428 .
  10. ↑ Kokko H., Brooks R., McNamara J. M., Houston A. I.  Continuul selecției sexuale  // Proceedings of the Royal Society. Științe biologice. - 2002. - Vol. 269, nr. 1498. - P. 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.  Greierii de câmp masculin de înaltă calitate investesc în expoziții puternic sexuale, dar mor  tineri  // Natură . - 2004. - Vol. 432, nr. 7020. - P. 1024-1027. - doi : 10.1038/nature03084 . — PMID 15616562 .
  12. ↑ Okasha S. . Evoluția și nivelurile de selecție  (engleză) . - Oxford: Oxford University Press, 2007. - 263 p. — ISBN 0-19-926797-9 .
  13. ↑ Mayr E.  Obiectele selecției  // Proc. Nat. Acad. sci. SUA . - 1997. - T. 94, nr. 6 . - P. 2091-2094. — PMID 9122151 .
  14. ↑ Maynard Smith J.  Unitățile de selecție  // Simpozionul Fundației Novartis. - 1998. - Vol. 213. - P. 211-217. — PMID 9653725 .
  15. ↑ Gould S. J., Lloyd E. A.  Individualitate și adaptare la niveluri de selecție: cum vom numi și vom generaliza unitatea darwinismului?  // Proc. Nat. Acad. sci. SUA . - 1999. - T. 96, nr. 21 . — P. 11904–11909. — PMID 10518549 .
  16. ↑ Darwin, Charles (1859). Despre originea speciilor (ediția I). Capitolul 4, pagina 88. „Și asta mă face să spun câteva cuvinte despre ceea ce eu numesc selecția sexuală. Asta depinde...” http://darwin-online.org.uk/content/frameset?viewtype=side&itemID=F373&pageseq=12 Arhivat la 5 noiembrie 2011 la Wayback Machine
  17. ↑ Etologie. Roux: Animalul moral, partea a 2-a . Preluat la 7 martie 2009. Arhivat din original la 4 mai 2009.
  18. ↑ Selecția rudelor. Evoluția cooperării și a altruismului. . Preluat la 5 august 2012. Arhivat din original la 16 aprilie 2012.

Literatură

Link -uri

  Accesați articolul Wikidata  Dicționare și enciclopedii
În cataloagele bibliografice