Természetes kiválasztódás

A természetes szelekció  az evolúció fő tényezője , melynek eredményeként a környezeti feltételekhez jobban alkalmazkodó (a legkedvezőbb tulajdonságú) egyedek száma nő a populációban , míg a kedvezőtlen tulajdonságokkal rendelkező egyedek száma csökken. A modern szintetikus evolúcióelmélet fényében a természetes szelekciót tekintik az alkalmazkodások , a fajok kialakulásának és a szupraspecifikus taxonok eredetének fő okának . A természetes szelekció az egyetlen ismert oka az alkalmazkodás rögzítésének , de nem az evolúció egyetlen oka. A nem alkalmazkodó okok közé tartozikgenetikai sodródás , génáramlás és mutáció .

A "természetes szelekció" kifejezést Charles Darwin népszerűsítette , összehasonlítva ezt a folyamatot a mesterséges szelekcióval , amelynek modern formája a szelektív nemesítés . A mesterséges és a természetes szelekció összehasonlításának az az ötlete, hogy a természetben a „legsikeresebb”, „legjobb” élőlények kiválasztása is megtörténik, de ebben az esetben nem egy személy jár el a hasznosság „értékelőjeként”. ingatlanok, hanem a környezet . Ráadásul mind a természetes, mind a mesterséges szelekció anyaga kis örökletes változások, amelyek generációról generációra halmozódnak fel [1] .

A természetes kiválasztódás mechanizmusa

A természetes szelekció során olyan mutációk rögzülnek, amelyek növelik az élőlények alkalmazkodóképességét a környezetükhöz. A természetes szelekciót gyakran "magától értetődő" mechanizmusnak nevezik, mivel az olyan egyszerű tényekből következik, mint például:

  1. Az élőlények több utódot hoznak létre, mint amennyit túlélnek;
  2. Ezeknek az élőlényeknek a populációjában van örökletes változatosság;
  3. Az eltérő genetikai tulajdonságokkal rendelkező organizmusok túlélési aránya és szaporodási képessége eltérő.

Az ilyen feltételek versenyt keltenek az élőlények között a túlélésben és a szaporodásban , és a természetes szelekción keresztül történő evolúció minimális feltételeit jelentik [2] . Így a versenyelőnyt biztosító, örökletes tulajdonságokkal rendelkező szervezetek nagyobb valószínűséggel adják át ezeket utódaiknak, mint az olyan örökletes tulajdonságokkal rendelkező szervezetek, amelyek nem rendelkeznek ilyen előnnyel [3] .

A természetes szelekció fogalmának központi fogalma az élőlények alkalmassága [4] . A fittséget úgy definiálják, mint egy szervezet azon képességét, hogy túlélje és szaporodjon meglévő környezetben. Ez határozza meg a következő generációhoz való genetikai hozzájárulásának nagyságát [4] . Az alkalmasság megállapításánál azonban nem az utódok összlétszáma a fő, hanem az adott genotípussal (relatív alkalmassággal) rendelkező utódok száma [5] . Például, ha egy sikeres és gyorsan szaporodó szervezet leszármazottai gyengék és nem szaporodnak jól, akkor ennek a szervezetnek a genetikai hozzájárulása és ennek megfelelően a rátermettsége alacsony lesz [4] .

Ha bármely allél jobban növeli egy szervezet alkalmasságát, mint ennek a génnek a többi allélja, akkor minden generációval nő ennek az allélnek a részesedése a populációban. Vagyis a szelekció ennek az allélnek a javára történik. És fordítva, a kevésbé jótékony vagy káros allélok esetében csökkenni fog a populációkban való részesedésük, vagyis a szelekció ezekkel az allélekkel szemben hat [6] . Fontos megjegyezni, hogy bizonyos allélek befolyása a szervezet alkalmasságára nem állandó – a környezeti feltételek megváltozásával a káros vagy semleges allélok hasznossá válhatnak, a hasznosak pedig károsakká [7] .

Az olyan tulajdonságok természetes szelekciója, amelyek értéktartományban változhatnak (például egy organizmus mérete), három típusra osztható [8] :

  1. Vezető (irányított) szelekció  - egy tulajdonság átlagos értékének időbeli változása, például a testméret növekedése;
  2. Bomlasztó szelekció  - kiválasztás egy tulajdonság szélsőséges értékeire és az átlagos értékekre, például nagy és kis testméretekre;
  3. Stabilizáló szelekció  - a tulajdonság szélső értékeivel szembeni szelekció, ami a tulajdonság varianciájának csökkenéséhez vezet .

A természetes szelekció speciális esete az ivaros szelekció , melynek szubsztrátja bármely olyan tulajdonság, amely növeli a párzás sikerességét azáltal, hogy növeli az egyed vonzerejét a potenciális partnerek számára [9] . Az ivaros szelekció során kialakult tulajdonságok különösen bizonyos állatfajok hímjeinél mutatkoznak meg. Az olyan karakterek, mint a nagy szarv , az élénk színek , egyrészt vonzhatják a ragadozókat , és csökkenthetik a hímek túlélését [10] , másrészt ezt ellensúlyozza a hasonló markáns tulajdonságokkal rendelkező hímek szaporodási sikere [11] .

A szelekció a szerveződés különböző szintjein működhet, mint például gének, sejtek, egyedi organizmusok, élőlénycsoportok és fajok [12] [13] . Ráadásul a szelekció egyszerre hathat különböző szinteken [14] . Az egyén feletti szinteken történő szelekció, mint például a csoportszelekció , együttműködéshez vezethet (lásd Evolution#Cooperation ) [15] .

A természetes kiválasztódás formái

A kiválasztás formáinak különböző osztályozása létezik. Széles körben elterjedt a szelekciós formák populációban egy tulajdonság variabilitására gyakorolt ​​hatásának természetén alapuló osztályozás.

Vezetés kiválasztása

A vezető szelekció  a természetes szelekció egyik formája, amely a környezeti feltételek irányított változásában működik. Darwin és Wallace leírta . Ebben az esetben az átlagértéktől bizonyos irányban eltérő tulajdonságokkal rendelkező egyedek részesülnek előnyben. Ugyanakkor a tulajdonság egyéb változatai (az átlagértéktől ellenkező irányú eltérései) negatív szelekciónak vannak kitéve. Ennek következtében a populációban nemzedékről nemzedékre a tulajdonság átlagértékében bizonyos irányú eltolódás következik be. Ugyanakkor a vezetői szelekció nyomásának meg kell felelnie a populáció alkalmazkodóképességének és a mutációs változások sebességének (ellenkező esetben a környezeti nyomás kihaláshoz vezethet).

A motívumkiválasztás egyik példája a rovarok „ipari melanizmusa”. Az "ipari melanizmus" a melanisztikus (sötét színű) egyedek arányának meredek növekedése az ipari területeken élő rovarok (például lepkék) populációiban. Az ipari hatás miatt a fatörzsek jelentősen elsötétültek, és a világos zuzmók is elpusztultak, ami miatt a világos pillangók jobban láthatóak lettek a madarak számára, a sötétek pedig rosszabbul. A 20. században számos területen a sötét színű lepkék aránya a nyírlepke egyes jól tanulmányozott populációiban Angliában elérte a 95%-ot, míg az első sötétlepkét ( morfa carbonaria ) 1848-ban fogták be.

A vezetés kiválasztására akkor kerül sor, amikor a környezet a hatótávolság bővülésével megváltozik, vagy új körülményekhez alkalmazkodik. Megőrzi az örökletes változásokat egy bizonyos irányba, és ennek megfelelően változtatja a reakciósebességet . Például a talajnak a különböző, egymással nem rokon állatcsoportok élőhelyévé történő fejlődése során a végtagok üregessé változtak.

Kiválasztás stabilizálása

A stabilizáló szelekció  a természetes szelekció egyik formája, amelyben a hatása az átlagos normától szélsőségesen eltérő egyedek ellen irányul olyan egyedek javára, akiknek egy adott tulajdonsága átlagosan súlyos. A stabilizáló szelekció fogalmát I. I. Schmalhausen vezette be a tudományba és elemezte .

Számos példát írtak le a természetben stabilizáló szelekciós hatásra. Például első pillantásra úgy tűnik, hogy a maximális termékenységű egyedeknek kell a legnagyobb mértékben hozzájárulniuk a következő generáció génállományához. A madarak és emlősök természetes populációinak megfigyelései azonban azt mutatják, hogy ez nem így van. Minél több fióka vagy kölyök van a fészekben, annál nehezebb etetni őket, annál kisebbek és gyengébbek. Ennek eredményeként az átlagos termékenységű egyének bizonyulnak a leginkább alkalmazkodónak.

Az átlagok javára történő szelekciót számos tulajdonság esetében találták. Emlősökben a nagyon alacsony és nagyon nagy születési súlyú újszülöttek nagyobb valószínűséggel halnak meg születéskor vagy életük első heteiben, mint a közepes súlyú újszülöttek. Az 50-es években Leningrád közelében elpusztult vihar után elpusztult verebek szárnyainak méretéből kiderült, hogy legtöbbjüknek túl kicsi vagy túl nagy szárnya volt. És ebben az esetben az átlagos egyedek bizonyultak a leginkább alkalmazkodónak.

Zavaró szelekció

A bomlasztó (szakadó) szelekció  a természetes szelekció olyan formája, amelyben a körülmények a változékonyság két vagy több szélsőséges változatának (irányának) kedveznek, de nem egy tulajdonság köztes, átlagos állapotát. Ennek eredményeként egy kezdeti formából több új forma is megjelenhet. Darwin leírta a bomlasztó szelekció működését, és úgy vélte, hogy ez áll az eltérés hátterében , bár nem tudott bizonyítékot szolgáltatni a természetben való létezésére. A bomlasztó szelekció hozzájárul a populációs polimorfizmus kialakulásához és fenntartásához , és bizonyos esetekben speciációt okozhat.

A természetben a bomlasztó szelekció egyik lehetséges helyzete az, amikor egy polimorf populáció heterogén élőhelyet foglal el. Ugyanakkor a különböző formák alkalmazkodnak a különböző ökológiai résekhez vagy alrésekhez.

A bomlasztó szelekcióra példa a két faj kialakulása egy nagy csörgőben a kaszálókban. Normál körülmények között ennek a növénynek a virágzási és magérési időszaka az egész nyarat lefedi. De a szénás réteken főként azok a növények termelik a magvakat, amelyeknek van idejük virágozni és beérni vagy a kaszálási időszak előtt, vagy nyár végén, a kaszálás után virágoznak. Ennek eredményeként két csörgőfaj alakul ki - korai és késői virágzás.

A bomlasztó szelekciót mesterségesen végezték a Drosophilával végzett kísérletekben. A szelekciót a csíraszám szerint végeztük, így csak a kis- és nagyszámú egyedek maradtak meg. Ennek eredményeként körülbelül a 30. generációtól kezdve a két vonal nagyon erősen elvált, annak ellenére, hogy a legyek továbbra is keresztezték egymást, géncserét folytatva. Számos más kísérletben (növényekkel) az intenzív keresztezés megakadályozta a bomlasztó szelekció hatékony működését.

Szexuális szelekció

A szexuális szelekció  természetes szelekció a reproduktív siker érdekében. Az élőlények túlélése a természetes szelekció fontos, de nem egyetlen összetevője. Egy másik fontos összetevő a vonzerő az ellenkező nem tagjai számára. Darwin ezt a jelenséget szexuális szelekciónak nevezte. "Ezt a szelekciós formát nem a szerves lények egymás közötti kapcsolataiban vagy a külső feltételekkel való létért vívott harc határozza meg, hanem az egyik nemhez tartozó egyedek, általában a férfiak közötti versengés a másik nemhez tartozó egyedek birtoklásáért." A hordozóik életképességét csökkentő tulajdonságok akkor jelenhetnek meg és terjedhetnek el, ha a tenyésztési sikerben nyújtott előnyök lényegesen nagyobbak, mint a túlélésre vonatkozó hátrányaik.

A szexuális szelekció mechanizmusairól két hipotézis általános.

A hímek kiválasztásakor a nőstények nem gondolnak a viselkedésük okaira. Ha egy állat szomjas, nem indokolja, hogy vizet igyon, hogy helyreállítsa a víz-só egyensúlyt a szervezetben – az itatóba megy, mert szomjas. Ugyanígy a nőstények, ha fényes hímeket választanak, az ösztöneiket követik - szeretik a fényes farkat. Azok, akik ösztönösen más viselkedésre késztették, nem hagytak utódokat. A létért és a természetes kiválasztódásért folytatott küzdelem logikája egy vak és automatikus folyamat logikája, amely nemzedékről nemzedékre folyamatosan hatva alakította ki a formák, színek és ösztönök elképesztő változatosságát, amelyet az élő természet világában megfigyelünk.

A természetes szelekció szerepe az evolúcióban

Charles Darwin a természetes szelekciót tartotta az evolúció fő mozgatórugójának , a modern szintetikus evolúcióelméletben a populációk fejlődésének és alkalmazkodásának fő szabályozója, a fajok és szupraspecifikus taxonok kialakulásának mechanizmusa, bár a felhalmozódás század végén és a 20. század elején a genetikával kapcsolatos információk, különösen a fenotípusos tulajdonságok diszkrét természeti öröklődésének felfedezése vezetett ahhoz a tényhez, hogygenotípus mutációs faktor rendkívül fontos értékelésén alapuló koncepciókat javasoltak . Az ilyen elméletek szerzői az evolúció nem fokozatos, hanem nagyon gyors (több generáción át tartó) görcsös természetét tételezték fel ( Hugo de Vries mutációja , Richard Goldschmitt sózottsága és más kevésbé ismert fogalmak). N. I. Vavilov jól ismert összefüggéseinek felfedezése a rokon fajok jelei között ( a homológiai sorozatok törvénye ) arra késztetett néhány kutatót, hogy megfogalmazzák az evolúcióról szóló következő „antidarwinista” hipotéziseket - mint például a nomogenezis , a batmogenezis , az autogenezis , az ontogenezis és mások . .

Az 1920-as és 1940-es években az evolúcióbiológiában azok, akik elutasították Darwin természetes szelekcióval történő evolúcióról alkotott elképzelését (amit néha "szelekcionista" elméleteknek is neveznek, amelyek a természetes szelekciót hangsúlyozták), felélénkítették az érdeklődést ez iránt az elmélet iránt, a klasszikus darwinizmusnak a viszonylagos helyzet fényében történő felülvizsgálata miatt. a genetika fiatal tudománya. Ennek eredményeként kialakult szintetikus evolúcióelmélet , amelyet gyakran helytelenül neodarwinizmusnak neveznek , többek között a populációk allél - gyakoriságának kvantitatív elemzésére támaszkodik , amely a természetes szelekció hatására változik. Vannak viták , ahol az evolúció szintetikus elmélete, valamint a természetes szelekció szerepe ellen radikális megközelítésű emberek azzal érvelnek, hogy "az elmúlt évtizedek felfedezései a tudományos ismeretek különböző területein - a molekuláristól kezdve a biológiát a semleges mutációk elméletével Motoo Kimura és a paleontológiát Stephen Jay Gould és Niles Eldridge pontozott egyensúlyi elméletével (amelyben a faj az evolúciós folyamat viszonylag statikus fázisaként értendő) a matematikához a bifurkáció elméletével és fázisátalakulások  - tanúskodnak a klasszikus szintetikus evolúcióelmélet elégtelenségéről a biológiai evolúció minden aspektusának megfelelő leírására. . A különféle tényezők evolúcióban betöltött szerepéről szóló vita több mint 30 évvel ezelőtt kezdődött, és a mai napig tart, és néha azt mondják, hogy " az evolúcióbiológia (értsd az evolúcióelméletet, természetesen) arra jutott, hogy szükség van a következőre, harmadik szintézis" .

Érdekes tények

Darwin sokáig habozott publikálni munkáját, mivel megfigyelte a "hangyaproblémát" [17] .

A munkáshangya példájában van egy rovarunk, amely rendkívül különbözik a szüleitől, mégis teljesen steril, és ezért nem képes generációról generációra átadni a szerkezet vagy az ösztönök szerzett módosulását. Feltehető egy jó kérdés – mennyire lehetséges ezt az esetet összeegyeztetni a természetes kiválasztódás elméletével?

- A fajok eredete (1859)

Darwin abból indult ki, hogy a szelekció nemcsak az egyes szervezetre, hanem a családra is alkalmazható. Azt is mondta, hogy talán ilyen vagy olyan mértékben ez is megmagyarázhatja az emberek viselkedését. Kiderült, hogy igaza van, de csak a genetika megjelenéséig vált lehetségessé ennek a fogalomnak a kiterjesztettebb áttekintése. A "fajta szelekciós elmélet" első vázlatát William Hamilton angol biológus készítette 1963-ban, aki elsőként javasolta, hogy a természetes szelekciót ne csak az egyén vagy az egész család szintjén vegyék figyelembe, hanem egy család szintjén is. gén [18] .

Lásd még

Jegyzetek

  1. ↑ Természetes szelekció // Kazahsztán. Nemzeti Enciklopédia . - Almati: Kazah enciklopédiák , 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 és szerepe az evolúciós genetikában  // Nature Reviews Genetics. - 2009. - 1. évf. 10, sz. 8. - P. 531-539. - doi : 10.1038/nrg2603 . — PMID 19546856 .
  5. ↑ Haldane J. B. S.  A természetes kiválasztódás elmélete napjainkban   // Természet . - 1959. - 1. évf. 183. sz. 4663. - P. 710-713. — PMID 13644170 .
  6. ↑ Lande R., Arnold S. J.  A kiválasztás mérése korrelált karaktereken   // Evolúció . - Wiley-VCH , 1983. - 1. kötet. 37. sz. 6. - P. 1210-1226. - doi : 10.2307/2408842 .
  7. ↑ Futuyma, 2005 .
  8. ↑ Grant, 1991 , 14. fejezet.
  9. ↑ Andersson M., Simmons L. W.  Szexuális kiválasztás és párválasztás  (Eng.)  // Trends in Ecology & Evolution. - Cell Press , 2001. - Vol. 21, sz. 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.  A szexuális kiválasztási kontinuum  // Proceedings of the Royal Society. Biológiai tudományok. - 2002. - 20. évf. 269. sz. 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.  A kiváló minőségű hím mezei tücskök nagymértékben szexuális megjelenésbe fektetnek, de  fiatalon halnak meg  // Nature . - 2004. - 20. évf. 432. sz. 7020. - P. 1024-1027. - doi : 10.1038/nature03084 . — PMID 15616562 .
  12. ↑ Okasha S. . Evolution and the Levels of Selection  (angol) . - Oxford: Oxford University Press, 2007. - 263 p. — ISBN 0-19-926797-9 .
  13. ↑ Mayr E.  A kiválasztás tárgyai  // Proc. Nat. Acad. sci. USA . - 1997. - T. 94, sz. 6 . - P. 2091-2094. — PMID 9122151 .
  14. ↑ Maynard Smith J.  A kiválasztás egységei  // Novartis Foundation Symposium. - 1998. - Vol. 213. - P. 211-217. — PMID 9653725 .
  15. ↑ Gould S. J., Lloyd E. A.  Egyéniség és alkalmazkodás a szelekció különböző szintjein: hogyan nevezzük és általánosítsuk a darwinizmus egységét?  // Proc. Nat. Acad. sci. USA . - 1999. - T. 96, sz. 21 . — P. 11904–11909. — PMID 10518549 .
  16. ↑ Darwin, Charles (1859). A fajok eredetéről (1. kiadás). 4. fejezet, 88. oldal. „És ez arra késztet, hogy mondjak néhány szót arról, amit én szexuális szelekciónak nevezek. Ez attól függ…” http://darwin-online.org.uk/content/frameset?viewtype=side&itemID=F373&pageseq=12 Archiválva : 2011. november 5. a Wayback Machine -nél
  17. ↑ Etológia. Roux: Az erkölcsös állat, 2. rész . Letöltve: 2009. március 7. Az eredetiből archiválva : 2009. május 4..
  18. ↑ Rokon kiválasztása. Az együttműködés és az altruizmus fejlődése. . Letöltve: 2012. augusztus 5. Az eredetiből archiválva : 2012. április 16..

Irodalom

Linkek

  Ugrás a Wikidata elemre  Szótárak és enciklopédiák
Bibliográfiai katalógusokban