DOBÓR NATURALNY: MECHANIZM, DOWODY, TYPY I PRZYKŁADY - BIOLOGIA - 2026

Dobór naturalny jest ewolucyjny mechanizm zaproponowany przez brytyjskiego przyrodnika Karola Darwina, gdzie nie jest różnicowy sukces reprodukcyjny wśród osobników w populacji.

Dobór naturalny działa na zasadzie rozmnażania się osobników posiadających określone allele, pozostawiając więcej potomstwa niż inne osobniki z różnymi allelami. Osoby te rozmnażają się więcej i dlatego zwiększają swoją częstotliwość. Proces doboru naturalnego Darwina powoduje adaptacje.

Źródło: patrz źródło, za pośrednictwem Wikimedia Commons W świetle genetyki populacji ewolucję definiuje się jako zmienność częstości alleli w populacji. Istnieją dwa procesy lub mechanizmy ewolucyjne, które prowadzą do tej zmiany: dobór naturalny i dryf genów.

Karol Darwin

Dobór naturalny był źle rozumiany, odkąd Darwin po raz pierwszy ujawnił swoje przełomowe idee. Biorąc pod uwagę kontekst polityczny i społeczny tamtych czasów, teorie przyrodnika zostały błędnie ekstrapolowane na społeczeństwa ludzkie, wyłaniając się wyrażenia, które są dziś wirusowane przez media i filmy dokumentalne, takie jak „przetrwanie najlepiej przystosowanych”.

Co to jest dobór naturalny?

Dobór naturalny to mechanizm zaproponowany przez brytyjskiego przyrodnika Karola Darwina w 1859 roku. Temat ten jest szczegółowo omówiony w jego arcydziele Pochodzenie gatunków.

Jest to jedna z najważniejszych idei w dziedzinie biologii, ponieważ wyjaśnia, jak powstały wszystkie formy życia, które dziś jesteśmy w stanie docenić. Można to porównać do idei wielkich naukowców z innych dyscyplin, takich jak na przykład Izaak Newton.

Darwin na licznych przykładach zaobserwowanych podczas swoich podróży wyjaśnia, że ​​gatunki nie są niezmiennymi istotami w czasie i proponuje, że wszystkie pochodzą od wspólnego przodka.

Chociaż istnieją dziesiątki definicji doboru naturalnego, najprostsza i najbardziej konkretna jest definicja Stearns i Hoekstra (2000): „dobór naturalny to zmienność sukcesu reprodukcyjnego związana z cechą dziedziczną”.

Należy wspomnieć, że ewolucja i dobór naturalny nie dążą do określonego celu lub celu. Wytwarza jedynie organizmy przystosowane do ich środowiska, bez żadnego określenia potencjalnej konfiguracji, jaką będą miały te organizmy.

Mechanizm

Niektórzy autorzy wyrażają, że dobór naturalny jest matematyczną nieuchronnością, ponieważ występuje, gdy spełnione są trzy postulaty, które zobaczymy poniżej:

Zmiana

Osobniki należące do populacji wykazują zróżnicowanie. W rzeczywistości zmienność jest warunkiem sine qua non dla zachodzących procesów ewolucyjnych.

Różnice w organizmach występują na różnych poziomach, od zmian w nukleotydach tworzących DNA po morfologie i różnice w zachowaniu. Im niższy poziom, tym większe zróżnicowanie.

Dziedziczność

Cecha musi być dziedziczna. Te różnice w populacji muszą przejść z rodziców na dzieci. Aby sprawdzić, czy cecha jest dziedziczna, stosuje się parametr zwany „odziedziczalnością”, definiowany jako odsetek zmienności fenotypowej wynikającej ze zmienności genetycznej.

Matematycznie wyraża się to jako h ² = V _G / (V _G + V _E ). Gdzie V _G to wariancja genetyczna, a V _E to produkt wariancji środowiska.

Istnieje bardzo prosty i intuicyjny sposób na ilościowe określenie dziedziczności: miara charakteru rodziców vs. charakter u dzieci. Na przykład, jeśli chcemy potwierdzić odziedziczalność rozmiaru dzioba u ptaków, mierzymy rozmiar y u rodziców i wykreślamy je w stosunku do wielkości u potomstwa.

W przypadku, gdy zaobserwujemy, że wykres zmierza do linii (r ² jest bliski 1), możemy wywnioskować, że cechy są dziedziczne.

Zmienny charakter jest związany z

Ostatnim warunkiem działania doboru naturalnego w populacji jest związek cechy z przystosowaniem - parametr ten określa ilościowo zdolność osobników do reprodukcji i przeżycia i waha się od 0 do 1.

Innymi słowy, ta cecha musi zwiększać sukces reprodukcyjny jego nosiciela.

Hipotetyczny przykład: ogon wiewiórki

Wiewiórka Kaibaba

Weźmy hipotetyczną populację wiewiórek i zastanówmy się, czy dobór naturalny może na nią wpłynąć.

Pierwszą rzeczą, którą musimy zrobić, jest sprawdzenie, czy występuje zróżnicowanie populacji. Możemy to zrobić, mierząc interesujące nas postacie. Załóżmy, że znajdujemy zróżnicowanie w ogonie: istnieją warianty z długim i krótkim ogonem.

Następnie musimy potwierdzić, czy charakterystyka „rozmiaru kolejki” jest dziedziczna. Aby to zrobić, mierzymy długość ogona rodziców i porównujemy ją z długością ogona dzieci. Jeśli znajdziemy liniową zależność między dwiema zmiennymi, oznacza to, że faktycznie odziedziczalność jest wysoka.

Na koniec musimy potwierdzić, że rozmiar ogona zwiększa sukces reprodukcyjny nosiciela.

Krótszy ogon może pozwolić jednostkom na łatwiejsze poruszanie się (niekoniecznie jest to prawdą, ma to wyłącznie cel edukacyjny) i pozwala im skuteczniej uciec przed drapieżnikami niż nosiciele o długich ogonach.

W związku z tym przez pokolenia cecha „krótkiego szczepu” będzie występować częściej w populacji. To jest ewolucja przez dobór naturalny. Rezultatem tego prostego - ale bardzo potężnego procesu - są adaptacje.

Dowód

Dobór naturalny i ogólnie ewolucja są poparte niezwykle solidnymi dowodami z różnych dyscyplin, w tym paleontologii, biologii molekularnej i geografii.

Zapis kopalny

Zapis kopalny jest najwyraźniejszym dowodem na to, że gatunki nie są niezmiennymi istotami, jak sądzono przed czasami Darwina.

Homologia

Potomkowie z modyfikacjami wyhodowanymi w pochodzeniu gatunku znajdują oparcie w strukturach homologicznych - strukturach o wspólnym pochodzeniu, które mogą jednak wykazywać pewne różnice.

Na przykład ludzkie ramię, skrzydło nietoperza i płetwy wielorybów są strukturami homologicznymi, ponieważ wspólny przodek wszystkich tych linii miał ten sam wzór kości w górnej części mózgu. W każdej grupie struktura została zmodyfikowana w zależności od trybu życia organizmu.

Biologia molekularna

W ten sam sposób postęp w biologii molekularnej pozwala nam poznać sekwencje w różnych organizmach i nie ma wątpliwości, że istnieje wspólne pochodzenie.

Bezpośrednia obserwacja

Wreszcie możemy zaobserwować działanie mechanizmu doboru naturalnego. Niektóre grupy o bardzo krótkim czasie pokolenia, takie jak bakterie i wirusy, umożliwiają obserwację ewolucji grupy w krótkim czasie. Typowym przykładem jest ewolucja antybiotyków.

Czym nie jest dobór naturalny?

Chociaż ewolucja jest nauką, która ma sens w biologii - cytując słynnego biologa Dobzhansky'ego „nic nie ma sensu w biologii oprócz w świetle ewolucji” - istnieje wiele nieporozumień w biologii ewolucyjnej i związanych z nią mechanizmach. jest.

Dobór naturalny wydaje się być pojęciem popularnym nie tylko wśród naukowców, ale także w populacji ogólnej. Jednak z biegiem lat pomysł ten był wypaczany i fałszywie przedstawiany zarówno w środowisku akademickim, jak i w mediach.

To nie jest przetrwanie najsilniejszych

Mówiąc o „doborze naturalnym”, prawie niemożliwe jest nie przywołać takich zwrotów jak „przetrwanie najlepiej przystosowanych lub najlepiej przystosowanych”. Chociaż wyrażenia te są bardzo popularne i były szeroko stosowane w filmach dokumentalnych i tym podobnych, nie oddają dokładnie znaczenia doboru naturalnego.

Dobór naturalny jest bezpośrednio związany z rozmnażaniem się osobników, a pośrednio z przetrwaniem. Logicznie rzecz biorąc, im dłużej żyje dana osoba, tym większe jest prawdopodobieństwo jej reprodukcji. Jednak bezpośredni związek mechanizmu polega na reprodukcji.

W ten sam sposób „silniejszy” lub „bardziej atletyczny” organizm nie zawsze rozmnaża się w większej ilości. Z tych powodów należy porzucić dobrze znane sformułowanie.

Nie jest synonimem ewolucji

Ewolucja to proces dwuetapowy: ten, który powoduje zmienność (mutację i rekombinację), która jest losowa, oraz drugi etap, który określa zmianę częstości alleli w populacji.

Ten ostatni etap może nastąpić w wyniku doboru naturalnego lub dryfu genetycznego lub genetycznego. Dlatego dobór naturalny jest tylko drugą częścią tego większego zjawiska zwanego ewolucją.

Rodzaje i przykłady

Istnieją różne klasyfikacje selekcji. Pierwsza klasyfikuje zdarzenia selekcyjne według ich wpływu na średnią i wariancji w rozkładzie częstości badanego charakteru. Są to: selekcja stabilizująca, kierunkowa i destrukcyjna

Mamy również inną klasyfikację, która zależy od zmienności przystosowania w zależności od częstotliwości różnych genotypów w populacji. Są to pozytywne i negatywne selekcje zależne od częstotliwości.

Wreszcie jest wybór twardy i miękki. Klasyfikacja ta zależy od istnienia konkurencji między osobnikami w populacji i wielkości presji selekcyjnej. Poniżej opiszemy trzy najważniejsze typy selekcji:

Wybór stabilizujący

Selekcja stabilizująca występuje, gdy osoby o charakterze „przeciętnym” lub częstszym (te, które znajdują się w najwyższym punkcie rozkładu częstotliwości) są osobami o najwyższej sprawności.

Natomiast osobniki znajdujące się w ogonach dzwonu, dalekie od średniej, są eliminowane z pokolenia na pokolenie.

W tym modelu selekcji średnia pozostaje stała przez pokolenia, podczas gdy wariancja maleje.

Klasycznym przykładem doboru stabilizującego jest waga dziecka przy urodzeniu. Chociaż postęp medycyny złagodził tę presję selekcyjną dzięki zabiegom takim jak cięcie cesarskie, często decydującym czynnikiem jest rozmiar.

Małe dzieci szybko tracą ciepło, podczas gdy dzieci znacznie cięższe od przeciętnych mają problemy z porodem.

Jeśli badacz stara się zbadać rodzaj selekcji występujący w danej populacji i określa ilościowo jedynie średnią cechę, może dojść do błędnych wniosków, wierząc, że w populacji nie zachodzi ewolucja. Z tego powodu ważne jest, aby mierzyć zmienność charakteru.

Wybór kierunkowy

Model selekcji kierunkowej zakłada, że ​​osoby, które znajdują się w jednym z ogonów rozkładu częstotliwości, przeżywają przez pokolenia, czy to w lewym, czy w prawym sektorze.

W modelach selekcji kierunkowej średnia zmienia się z pokolenia na pokolenie, podczas gdy wariancja pozostaje stała.

Zjawisko sztucznej selekcji dokonywanej przez człowieka na zwierzętach domowych i roślinach jest typową selekcją kierunkową. Ogólnie zakłada się, że zwierzęta (na przykład bydło) są większe, produkują więcej mleka, są silniejsze itp. To samo dotyczy roślin.

Na przestrzeni pokoleń średnia wybranego charakteru populacji zmienia się w zależności od presji. W przypadku poszukiwania większych krów średnia wzrośnie.

W naturalnym systemie biologicznym możemy wziąć przykład z futra pewnego małego ssaka. Jeśli temperatura w jego środowisku stale spada, te warianty, które mają grubszą sierść, zostaną wybrane przez losową mutację.

Uciążliwy wybór

Selekcja destrukcyjna działa poprzez faworyzowanie osób najbardziej oddalonych od średniej. Wraz z upływem pokoleń kolejki rosną, a liczba osób, które wcześniej były blisko średniej, zaczyna spadać.

W tym modelu średnią można utrzymać na stałym poziomie, podczas gdy wariancja rośnie - krzywa staje się coraz szersza, aż w końcu podzieli się na dwie części.

Sugeruje się, że ten typ selekcji może prowadzić do zdarzeń specjacji, pod warunkiem, że nastąpi odpowiednia izolacja między dwiema morfologiami znajdującymi się na końcach ogona.

Na przykład niektóre gatunki ptaków mogą mieć wyraźne różnice w dziobie. Załóżmy, że istnieją optymalne nasiona dla bardzo małych dziobów i optymalne nasiona dla bardzo dużych dziobów, ale dzioby pośrednie nie otrzymują odpowiedniego pożywienia.

Zatem częstotliwość tych dwóch skrajności wzrosłaby, a jeśli zostaną stworzone odpowiednie warunki, które sprzyjają wydarzeniom specjacyjnym, może się zdarzyć, że z czasem osobniki z różnymi zmianami szczytu staną się dwoma nowymi gatunkami.

Źródło: Ealbert17, źródło Wikimedia Commons

Bibliografia

1. Audesirk, T., Audesirk, G. i Byers, BE (2004). Biologia: nauka i przyroda. Edukacja Pearson.
2. Darwin, C. (1859). O pochodzeniu gatunków w drodze doboru naturalnego. Murray.
3. Freeman, S. i Herron, JC (2002). Analiza ewolucyjna. Prentice Hall.
4. Futuyma, DJ (2005). Ewolucja. Sinauer.
5. Hickman, CP, Roberts, LS, Larson, A., Ober, WC i Garrison, C. (2001). Zintegrowane zasady zoologii (tom 15). Nowy Jork: McGraw-Hill.
6. Rice, S. (2007). Encyklopedia ewolucji. Fakty dotyczące akt.
7. Russell, P., Hertz, P. i McMillan, B. (2013). Biologia: dynamiczna nauka. Edukacja Nelsona.
8. Soler, M. (2002). Ewolucja: podstawa biologii. Projekt Południowy.