Natürliche Auslese. Formen der natürlichen Auslese

Frage 1. Was ist natürliche Auslese?

Natürliche Selektion ist das bevorzugte Überleben und die Fortpflanzung in der Natur der besser angepassten Individuen jeder Art. Gleichzeitig vermehren sich weniger angepasste Individuen weniger erfolgreich oder sterben sogar. Die natürliche Auslese ist das Ergebnis des Kampfes ums Dasein.

Frage 2. Was ist die Grundlage der Wirkung der natürlichen Auslese?

Frage 3. Welche Formen der natürlichen Auslese kennen Sie?

Es gibt zwei Hauptformen der natürlichen Auslese – Antreiben und Stabilisieren. Die Fahrauswahl funktioniert, wenn sich die Umgebungsbedingungen ändern. Gleichzeitig verschiebt sich der Mittelwert des Merkmals in der Population auf einen den veränderten Bedingungen entsprechenden Wert. Veränderungen von Merkmalen oder Eigenschaften unter dem Einfluss der Motivwahl können sehr schnell eintreten. Ein Beispiel ist die Farbveränderung der Birkenmotte: Unter dem Einfluss der industriellen Verschmutzung verdunkelten sich die Birkenstämme, auf denen diese Schmetterlinge lebten, und Personen mit einer dunkleren Farbe erhielten den Vorteil - eine zuverlässige Maskierungsfarbe.

Stabilisierende Selektion ist eine Form der Selektion, bei der Personen mit einem durchschnittlichen Wert eines Merkmals im Vorteil sind. Ein Beispiel ist die Körpergröße von Pflanzenfressern: Eine Zunahme der Masse hilft, Raubtieren zu widerstehen, verringert jedoch die Mobilität und erhöht die Menge an lebensnotwendiger Nahrung. Daher sind in einer Population von Pflanzenfressern Personen mit einem optimalen Durchschnittsgewicht im Vorteil.

Frage 4. Unter welchen Umweltbedingungen findet jede Form der natürlichen Auslese statt?

Die Fahrauswahl funktioniert, wenn sich die äußeren Bedingungen ändern. Es manifestiert sich nur von Zeit zu Zeit und wirkt, bis der Durchschnittswert des Merkmals in der Population unter neuen Bedingungen seinen optimalen Wert erreicht.

Stabilisierende Selektion funktioniert unter konstanten äußeren Bedingungen. Es manifestiert sich ständig, begrenzt die Bandbreite der Merkmalsvariationen und hält dadurch die Wirkung der Motivauswahl aufrecht.

Im Verlauf der Selektion ist ein Analogon der treibenden Selektion die künstliche Selektion, die auf die Züchtung einer neuen Rasse (Sorte) abzielt, und die stabilisierende Selektion entspricht den Bemühungen des Menschen, die Eigenschaften der Rasse zu erhalten, wenn nur Individuen mit dem „notwendigen“ Phänotyp zugelassen werden kreuzen.

Frage 5. Was ist der Grund für das Auftreten von Resistenzen gegen Pestizide bei Mikroorganismen, landwirtschaftlichen Schädlingen und anderen Organismen?

Der Grund für das Auftreten von Resistenzen gegen Pestizide bei Mikroorganismen, Schädlingen der Landwirtschaft und anderen ähnlichen Organismen ist die unfreiwillige Selektion durch den Menschen. Beim Einsatz von Pestiziden (oder Antibiotika) wird fast die gesamte Population von Schädlingen (Krankheitserregern) vernichtet. Nur diejenigen überleben, die zuvor völlig nutzlos waren und sich nicht manifestieren - Resistenz gegen dieses Gift. Die Nachkommen dieser Individuen werden diese Stabilität behalten und sich einen Vorteil verschaffen. Infolgedessen wird das Merkmal in der Population fixiert und bald wird sie allgemein immun gegen das Pestizid (Antibiotikum). So haben manche Erreger von Infektionskrankheiten inzwischen Resistenzen gegen Mitte des 20. Jahrhunderts entdeckte Medikamente erworben. (Penicillin und andere Antibiotika). Tatsächlich veranschaulicht dieses Beispiel die Funktionsweise der Motivauswahl.

In der modernen Evolutionstheorie bleibt die Frage nach den Formen der natürlichen Selektion eine der umstrittenen. Es werden mehr als 30 verschiedene Selektionsformen unterschieden. Es gibt jedoch nur drei Hauptformen der Selektion: stabilisierend, bewegend und störend(Abb. 2) .

Auswahl stabilisieren - eine Form der natürlichen Selektion, die darauf abzielt, die Stabilität der Implementierung eines durchschnittlichen, zuvor festgelegten Wertes eines Merkmals oder einer Eigenschaft in einer Population aufrechtzuerhalten und zu erhöhen. Sie erfolgt durch die Beseitigung etwaiger Abweichungen von dieser Norm. Ein Beispiel für die Stabilisierung der Selektion ist die von M. Karn und L. Penrose festgestellte Beziehung zwischen dem Gewicht von Neugeborenen und ihrer Sterblichkeit: Je stärker die Abweichung in irgendeiner Richtung von der durchschnittlichen Norm (3,6 kg) ist, desto seltener überleben solche Kinder.

Somit ist das wichtigste Ergebnis der Wirkung der stabilisierenden Selektion die Erhaltung, Stabilisierung bereits vorhandener Merkmale und der bereits gebildeten Reaktionsnorm für diese Merkmale. Ein Beispiel für den langfristigen Erhalt von Anpassungen auf morphologischer Ebene ist die Bildung eines fünffingrigen Gliedes, die vor etwa 320 Millionen Jahren mit der Entstehung von Landwirbeltieren entstand. Da sowohl bei Tieren als auch beim Menschen Mutationen bekannt sind, die die Anzahl der Finger erhöhen oder verringern (Vögel, Huftiere, Dinosaurier usw.), ist die Erhaltung der Fünffingerigkeit das Ergebnis einer stabilisierenden Selektion.

Fahrauswahl- Selektion, die zu einer Verschiebung des Durchschnittswerts eines Merkmals oder einer Eigenschaft beiträgt. Diese Form der Selektion führt zur Entstehung adaptiver Merkmale. Bei einer gezielten Veränderung der Umwelt überleben häufiger Personen mit individuellen Merkmalen, die dieser Veränderung entsprechen; Personen mit Abweichungen in die entgegengesetzte Richtung, die Änderungen der äußeren Bedingungen nicht angemessen sind, sterben häufiger. Der Verlust eines Merkmals ist normalerweise das Ergebnis einer treibenden Form der Selektion. Beispielsweise trägt bei funktioneller Untauglichkeit eines Organs die natürliche Auslese zu deren Reduktion bei. Der Verlust von Flügeln bei einigen Vögeln und Insekten, Finger bei Huftieren, Gliedmaßen bei Schlangen, Augen bei Höhlentieren sind Beispiele für die Wirkung der Motivauswahl.

Die treibende Form der Selektion führt also zur Entwicklung neuer Anpassungen durch eine gezielte Umordnung des Populationsgenpools, die wiederum von einer Umordnung des Genotyps von Individuen begleitet wird.

In der Natur existieren ständig treibende und stabilisierende Selektionsformen nebeneinander, und man kann nur von einem Vorherrschen der einen oder anderen Form in einem bestimmten Zeitraum auf einer bestimmten Grundlage sprechen.

Störende Auswahl- eine Form der Selektion, die mehr als einen Phänotyp begünstigt und gegen durchschnittliche Zwischenformen wirkt. Eine solche Selektion führt zur Etablierung von Polymorphismus innerhalb einer Population. Die Bevölkerung wird auf dieser Grundlage gleichsam in mehrere Gruppen „zerrissen“. Ein Beispiel für disruptive Selektion ist das Aufkommen von Mimikry in afrikanischen Segelbooten. Auf den Komoren, Madagaskar und Somalia haben männliche und weibliche Segelfische eine gelbe Farbe und imitieren nicht, weil. In diesen Regionen gibt es keine Arten, die nicht von Vögeln gefressen werden. Im südwestlichen Abessinien behalten die Männchen ihre artspezifische Färbung und Flügelform bei, während die Weibchen ihre Farbe ändern, um sie an die Nicht-Vogel-Schmetterlinge anzupassen.

Als Beispiel für störende Selektion in der Natur kann es Fälle geben, in denen gut differenzierte polymorphe Typen einen klaren selektiven Vorteil gegenüber schwach differenzierten polymorphen Typen haben. Zum Beispiel sexueller Dimorphismus: Weibchen und Männchen mit gut differenzierten sekundären Geschlechtsmerkmalen paaren und vermehren sich erfolgreicher als


verschiedene Zwischentypen (Intersexuelle, Homosexuelle etc.).

Reis. Abb. 2. Wirkungsschema stabilisierender (A), treibender (B) und störender (C) Selektionsformen (nach N.V. Timofeev-Resovsky et al., 1977)

andere Formen der natürlichen Auslese:

sexuelle Selektion;

Individuelle Auswahl;

Gruppenwahl usw.

Diese Selektionsformen sind von untergeordneter Bedeutung. Natürliche Selektion, die die Merkmale von Personen des gleichen Geschlechts betrifft, wird als natürliche Selektion bezeichnet sexuelle Selektion. Sie beruht auf der selektiven Nicht-Äquivalenz gleichgeschlechtlicher Individuen bei zweihäusigen Tieren. Dies ist eine besondere Form der individuellen Selektion, an der nur Vertreter eines Geschlechts (normalerweise Männer) einer bestimmten Population teilnehmen. Sekundäre Geschlechtsmerkmale von Männern helfen ihnen, Paarungspartner zu finden .

Natürliche Auslese tut es unterstützende Rolle - Aufrechterhaltung eines bestimmten Fitnessniveaus von Individuen in einer Population, die es ihr ermöglicht, unter bestimmten Umweltbedingungen zu existieren. Personen mit einer relativen Fitness, die niedriger ist als die durchschnittliche Fitness der Bevölkerung, gehen in der Regel zugrunde.

Es ist auch wichtig für das Leben der Art und ihre Evolution Ausbreitungseffekt Auswahl. Die Art besiedelt den Teil der Erdoberfläche, auf dem sie überleben kann. Selektion regelt die Stellung der Art in der Umwelt: Organismen überleben häufiger unter den Umweltbedingungen, an die sie durch Selektion besser angepasst sind. Daher erfolgt die Verteilung von Organismen, Populationen und Arten über die Erdoberfläche hauptsächlich durch Selektion.

Auswahl führt kumulative Rolle. Da Selektion die Erfahrung des Stärksten ist, wird jede Ausweichmöglichkeit, die die Anpassungsfähigkeit verbessert, von ihnen beibehalten. Solche Veränderungen häufen sich, und die phänotypische Manifestation des Merkmals nimmt in einer Reihe von Generationen zu. Ein Beispiel ist die Entwicklung der Gliedmaßen der Vorfahren des Pferdes: von fünffingrig über dreifingrig zu einfingrig.

kreative Rolle Auswahl ist, dass die Stärksten ausgewählt werden, d.h. angepasste Individuen an gegebene Umweltbedingungen. Auf genotypischer Ebene erfolgt durch Selektion die Evolution des Genotyps, d.h. Variabilität wird transformiert. In Bezug auf den Phänotyp drückt sich die kreative Rolle der natürlichen Selektion in der Bildung neuer Anpassungen und der Umstrukturierung des gesamten Organismus aus, wodurch das normale Funktionieren dieser Anpassungen sichergestellt wird. Neue Anpassungen entstehen nur aufgrund genotypischer Variabilität und nur durch Selektion.

In den 40er Jahren des letzten Jahrhunderts wurden beispielsweise erstmals Penicillin, Streptomycin und andere Antibiotika in der Medizin eingesetzt. Anfangs wirkten sie schon in geringen Dosen gegen krankheitserregende Bakterien. Doch kurz nachdem der Einsatz von Antibiotika ausgeweitet wurde, begann ihre Wirksamkeit abzunehmen und höhere Dosen mussten verwendet werden, um die gewünschten Ergebnisse zu erzielen. Es gibt Bakterienstämme, die gegen Antibiotika resistent und empfindlich sind. Das Auftreten resistenter Stämme ist auf spontane Mutationen zurückzuführen, die mit einiger geringer Häufigkeit auftreten. So setzt der Einsatz von Antibiotika in niedrigen oder moderaten Dosen einen Selektionsprozess in Gang, der die Entstehung resistenter Stämme begünstigt.

Solche mikroevolutionären Veränderungen wurden in Laborexperimenten gefunden. Ein Beispiel ist ein Selektionsexperiment, das an einem der Stämme durchgeführt wurde Staphylococcus aureus- ein pathogenes Bakterium, das Wunden und Lebensmittelvergiftungen verursacht. Die ursprüngliche Population, aus der dieser Stamm stammte, war bei niedrigen Dosen empfindlich gegenüber verschiedenen Antibiotika. Ein Teil der aus der Ausgangspopulation isolierten Bakterien wurde sequentiell auf Medien gezüchtet, die Penicillin und andere Antibiotika in steigenden Konzentrationen enthielten. Infolgedessen entwickelten verschiedene Stämme Resistenzen gegen dieses Antibiotikum. Die Resistenz gegenüber verschiedenen Antibiotika nahm in unterschiedlichem Maße zu: gegenüber Chloromycetin um das 193-fache, gegenüber Na-Penicillin um das 187.000-fache und gegenüber Streptomycin um das 250.000-fache. Gleichzeitig treten bei solchen Stämmen andere Veränderungen auf. Sie wachsen insbesondere unter anaeroben Bedingungen langsamer und verlieren ihre Pathogenität. Die Entfernung von Antibiotika aus dem Kulturmedium führt zu einer Selektion in die entgegengesetzte Richtung, d. h. zur Erhaltung antibiotikaempfindlicher Formen.

Somit bestimmt die kreative Rolle der natürlichen Selektion:

1) Transformation der Variabilität - eine Änderung des phänotypischen Ausdrucks von Mutationen, die Beseitigung schädlicher Manifestationen der Pleiotropie, die Entwicklung von Dominanz und Rezessivität sowie Penetranz und Expressivität von Genen;

2) die Entwicklung der Prozesse der individuellen Entwicklung;

3) die Entstehung neuer Anpassungen, einschließlich Ko-Anpassung von Organismenmerkmalen und Stärkung der Organismus-Homöostase, Ko-Anpassung von Individuen in einer Population, Entwicklung von Mechanismen der Populations-Homöostase, Ko-Anpassung von Arten sowie die Entwicklung von Anpassungen zu abiotischen Faktoren;

4) Populationsentwicklung, Artendifferenzierung und Artbildung.

Das Ergebnis der kreativen Rolle der Selektion ist der Prozess der organischen Evolution, der entlang der Linie der fortschreitenden Komplikation der morphophysiologischen Organisation (Arogenese) und in getrennten Zweigen - entlang des Weges der Spezialisierung (Allogenese) verläuft.


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Erstellungsdatum der Seite: 30.03.2017

Die natürliche Auslese ist die treibende Kraft der Evolution. Auswahlmechanismus. Selektionsformen in Populationen (I.I. Schmalgauzen).

Natürliche Auslese- der Prozess, bei dem die Anzahl der Personen mit der maximalen Fitness (den günstigsten Merkmalen) in der Population zunimmt, während die Anzahl der Personen mit ungünstigen Merkmalen abnimmt. Im Lichte der modernen synthetischen Evolutionstheorie wird die natürliche Selektion als Hauptgrund für die Entwicklung von Anpassungen, Artbildung und die Entstehung überspezifischer Taxa angesehen. Natürliche Auslese ist die einzige bekannte Ursache für Anpassungen, aber nicht die einzige Ursache für Evolution. Nicht-adaptive Ursachen sind Gendrift, Genfluss und Mutationen.

Der Begriff „natürliche Selektion“ wurde von Charles Darwin populär gemacht, der diesen Prozess mit künstlicher Selektion verglich, deren moderne Form Selektion ist. Die Idee des Vergleichs von künstlicher und natürlicher Selektion ist, dass in der Natur auch die Selektion der „erfolgreichsten“, „besten“ Organismen stattfindet, in diesem Fall aber kein Mensch als „Gutachter“ der Nützlichkeit fungiert der Immobilien, sondern der Umwelt. Darüber hinaus sind das Material sowohl für die natürliche als auch für die künstliche Selektion kleine erbliche Veränderungen, die sich von Generation zu Generation anhäufen.

Mechanismus der natürlichen Auslese

Im Prozess der natürlichen Auslese werden Mutationen fixiert, die die Fitness von Organismen erhöhen. Natürliche Auslese wird oft als „selbstverständlicher“ Mechanismus bezeichnet, weil sie sich aus einfachen Tatsachen ergibt wie:

    Organismen produzieren mehr Nachkommen als überleben können;

    In der Population dieser Organismen gibt es erbliche Variabilität;

    Organismen mit unterschiedlichen genetischen Merkmalen haben unterschiedliche Überlebensraten und Fortpflanzungsfähigkeiten.

Solche Bedingungen schaffen Konkurrenz zwischen Organismen um Überleben und Fortpflanzung und sind die notwendigen Mindestbedingungen für Evolution durch natürliche Auslese. Daher ist es wahrscheinlicher, dass Organismen mit vererbten Merkmalen, die ihnen einen Wettbewerbsvorteil verschaffen, diese an ihre Nachkommen weitergeben als Organismen mit vererbten Merkmalen, die dies nicht tun.

Das zentrale Konzept des Konzepts der natürlichen Selektion ist die Fitness von Organismen. Fitness ist definiert als die Fähigkeit eines Organismus zu überleben und sich fortzupflanzen, was die Größe seines genetischen Beitrags zur nächsten Generation bestimmt. Entscheidend für die Bestimmung der Fitness ist jedoch nicht die Gesamtzahl der Nachkommen, sondern die Anzahl der Nachkommen mit einem bestimmten Genotyp (relative Fitness). Wenn zum Beispiel die Nachkommen eines erfolgreichen und sich schnell vermehrenden Organismus schwach sind und sich nicht gut vermehren, dann wird der genetische Beitrag und dementsprechend die Fitness dieses Organismus gering sein.

Wenn ein Allel die Fitness eines Organismus stärker erhöht als andere Allele dieses Gens, dann wird mit jeder Generation der Anteil dieses Allels in der Population zunehmen. Das heißt, die Selektion erfolgt zugunsten dieses Allels. Und umgekehrt, für weniger nützliche oder schädliche Allele, wird ihr Anteil an Populationen abnehmen, das heißt, die Selektion wird gegen diese Allele wirken. Es ist wichtig zu beachten, dass der Einfluss bestimmter Allele auf die Fitness eines Organismus nicht konstant ist – wenn sich die Umweltbedingungen ändern, können schädliche oder neutrale Allele nützlich und nützliche Allele schädlich werden.

Die natürliche Selektion für Merkmale, die über einen bestimmten Wertebereich (z. B. die Größe eines Organismus) variieren können, kann in drei Typen unterteilt werden:

    Gezielte Auswahl- Änderungen des Durchschnittswerts des Merkmals im Laufe der Zeit, z. B. eine Zunahme der Körpergröße;

    Störende Auswahl- Auswahl für die Extremwerte des Merkmals und gegen die Durchschnittswerte, zum Beispiel große und kleine Körpergrößen;

    Auswahl stabilisieren- Selektion gegen die Extremwerte des Merkmals, was zu einer Abnahme der Varianz des Merkmals führt.

Ein Sonderfall der natürlichen Auslese ist sexuelle Selektion, dessen Substrat jedes Merkmal ist, das den Paarungserfolg erhöht, indem es die Attraktivität des Individuums für potenzielle Partner erhöht. Merkmale, die sich durch sexuelle Selektion entwickelt haben, sind bei den Männchen bestimmter Tierarten besonders ausgeprägt. Merkmale wie große Hörner, helle Färbung können einerseits Raubtiere anziehen und die Überlebensrate von Männchen verringern, andererseits wird dies durch den Fortpflanzungserfolg von Männchen mit ähnlich ausgeprägten Merkmalen ausgeglichen.

Die Selektion kann auf verschiedenen Organisationsebenen wie Genen, Zellen, einzelnen Organismen, Gruppen von Organismen und Arten erfolgen. Darüber hinaus kann Selektion auf verschiedenen Ebenen gleichzeitig wirken. Selektion auf Ebenen oberhalb des Individuums, wie zB Gruppenselektion, kann zu Kooperation führen.

Formen der natürlichen Auslese

Es gibt verschiedene Klassifikationen von Selektionsformen. Eine Klassifizierung, die auf der Art des Einflusses von Selektionsformen auf die Variabilität eines Merkmals in einer Population basiert, ist weit verbreitet.

Fahrauswahl- eine Form der natürlichen Selektion, die unter funktioniert gerichtet sich ändernde Umweltbedingungen. Beschrieben von Darwin und Wallace. In diesem Fall erhalten Personen mit Merkmalen, die in einer bestimmten Richtung vom Durchschnittswert abweichen, Vorteile. Gleichzeitig werden andere Variationen des Merkmals (seine Abweichungen in die entgegengesetzte Richtung vom Durchschnittswert) einer negativen Selektion unterzogen. Infolgedessen verschiebt sich in der Bevölkerung von Generation zu Generation der Durchschnittswert des Merkmals in eine bestimmte Richtung. Gleichzeitig muss der Selektionsdruck der Anpassungsfähigkeit der Bevölkerung und der Rate der Mutationsänderungen entsprechen (andernfalls kann der Umweltdruck zum Aussterben führen).

Ein klassisches Beispiel für die Motivwahl ist die Farbentwicklung beim Birkenspanner. Die Farbe der Flügel dieses Schmetterlings imitiert die Farbe der Rinde von mit Flechten bedeckten Bäumen, auf denen er Tageslichtstunden verbringt. Offensichtlich wurde eine solche Schutzfärbung über viele Generationen vorangegangener Evolution gebildet. Mit Beginn der industriellen Revolution in England verlor dieses Gerät jedoch an Bedeutung. Die Luftverschmutzung hat zum Massensterben von Flechten und zur Verdunkelung von Baumstämmen geführt. Helle Schmetterlinge auf dunklem Hintergrund wurden für Vögel gut sichtbar. Seit Mitte des 19. Jahrhunderts tauchten mutierte dunkle (melanistische) Schmetterlingsformen in Populationen der Birkenmotte auf. Ihre Häufigkeit nahm schnell zu. Bis zum Ende des 19. Jahrhunderts bestanden einige städtische Populationen der Motte fast ausschließlich aus dunklen Formen, während in ländlichen Populationen immer noch helle Formen vorherrschten. Dieses Phänomen wurde genannt Industrieller Melanismus. Wissenschaftler haben herausgefunden, dass Vögel in verschmutzten Gebieten eher helle Formen und in sauberen Gebieten dunkle Formen fressen. Die Einführung von Beschränkungen für die Luftverschmutzung in den 1950er Jahren führte zu einer erneuten Richtungsänderung der natürlichen Selektion, und die Häufigkeit dunkler Formen in städtischen Populationen begann abzunehmen. Sie sind heute fast so selten wie vor der Industriellen Revolution.

Die Fahrauswahl wird durchgeführt, wenn sich die Umgebung ändert oder sich mit der Reichweitenerweiterung an neue Gegebenheiten anpasst. Es bewahrt erbliche Veränderungen in einer bestimmten Richtung und verschiebt die Reaktionsgeschwindigkeit entsprechend. Während der Entwicklung des Bodens als Lebensraum für verschiedene nicht verwandte Tiergruppen wurden beispielsweise die Gliedmaßen zu grabenden.

Auswahl stabilisieren- eine Form der natürlichen Selektion, bei der ihre Wirkung gegen Personen mit extremen Abweichungen von der Durchschnittsnorm zugunsten von Personen mit einer durchschnittlichen Schwere des Merkmals gerichtet ist. Das Konzept der stabilisierenden Selektion wurde in die Wissenschaft eingeführt und von I. I. Shmalgauzen analysiert.

Viele Beispiele für selektierungsstabilisierende Wirkungen in der Natur sind beschrieben worden. Zum Beispiel scheint es auf den ersten Blick, dass Personen mit maximaler Fruchtbarkeit den größten Beitrag zum Genpool der nächsten Generation leisten sollten. Beobachtungen natürlicher Populationen von Vögeln und Säugetieren zeigen jedoch, dass dies nicht der Fall ist. Je mehr Küken oder Junge im Nest sind, desto schwieriger ist es, sie zu füttern, desto kleiner und schwächer sind sie. Infolgedessen erweisen sich Personen mit durchschnittlicher Fruchtbarkeit als die am besten angepassten.

Eine Selektion zugunsten von Durchschnittswerten wurde für eine Vielzahl von Merkmalen gefunden. Bei Säugetieren sterben Neugeborene mit sehr niedrigem und sehr hohem Geburtsgewicht eher bei der Geburt oder in den ersten Lebenswochen als Neugeborene mit mittlerem Gewicht. Die Berücksichtigung der Größe der Flügel von Spatzen, die in den 50er Jahren in der Nähe von Leningrad nach einem Sturm starben, zeigte, dass die meisten von ihnen zu kleine oder zu große Flügel hatten. Und in diesem Fall erwiesen sich die durchschnittlichen Individuen als die am besten angepassten.

Das bekannteste Beispiel für einen solchen Polymorphismus ist die Sichelzellenanämie. Diese schwere Blutkrankheit tritt bei Menschen auf, die homozygot für ein mutiertes Hämoglobin-Allel sind ( Hb S) und führt zu ihrem frühen Tod. In den meisten menschlichen Populationen ist die Häufigkeit dieses Allels sehr gering und ungefähr gleich der Häufigkeit seines Auftretens aufgrund von Mutationen. Es ist jedoch in Gebieten der Welt, in denen Malaria verbreitet ist, ziemlich verbreitet. Es stellte sich heraus, dass Heterozygoten für Hb S haben eine höhere Resistenz gegen Malaria als Homozygote für das normale Allel. Aus diesem Grund wird Heterozygotie für dieses tödliche Allel in der Homozygote erzeugt und in Populationen, die Malariagebiete bewohnen, stabil aufrechterhalten.

Die Stabilisierung der Selektion ist ein Mechanismus für die Akkumulation von Variabilität in natürlichen Populationen. Der herausragende Wissenschaftler I. I. Shmalgauzen war der erste, der auf dieses Merkmal der Stabilisierung der Selektion achtete. Er zeigte, dass selbst unter stabilen Existenzbedingungen weder die natürliche Auslese noch die Evolution aufhören. Auch wenn sie phänotypisch unverändert bleibt, hört die Population nicht auf, sich weiterzuentwickeln. Seine genetische Ausstattung ändert sich ständig. Die Stabilisierung der Selektion schafft solche genetischen Systeme, die die Bildung ähnlicher optimaler Phänotypen auf der Grundlage einer großen Vielfalt von Genotypen ermöglichen. Solche genetischen Mechanismen wie Dominanz, Epistase, komplementäre Wirkung von Genen, unvollständige Penetranz und andere Mittel zur Verschleierung genetischer Variationen verdanken ihre Existenz der Stabilisierung der Selektion.

Die Stabilisierung der Selektion, die Abweichungen von der Norm beseitigt, bildet also aktiv genetische Mechanismen, die die stabile Entwicklung von Organismen und die Bildung optimaler Phänotypen auf der Grundlage verschiedener Genotypen gewährleisten. Es gewährleistet das stabile Funktionieren von Organismen in einem breiten Spektrum von Schwankungen der äußeren Bedingungen, die der Art vertraut sind.

Disruptive (zerreißende) Auswahl- eine Form der natürlichen Selektion, bei der die Bedingungen zwei oder mehr extreme Varianten (Richtungen) der Variabilität begünstigen, aber nicht den mittleren, durchschnittlichen Zustand des Merkmals begünstigen. Infolgedessen können mehrere neue Formulare aus einem ursprünglichen Formular hervorgehen. Darwin beschrieb die Wirkungsweise der disruptiven Selektion und glaubte, dass sie der Divergenz zugrunde liegt, obwohl er keine Beweise für ihre Existenz in der Natur liefern konnte. Disruptive Selektion trägt zur Entstehung und Aufrechterhaltung von Populationspolymorphismus bei und kann in einigen Fällen Speziation verursachen.

Eine der möglichen Situationen in der Natur, in denen disruptive Selektion ins Spiel kommt, ist, wenn eine polymorphe Population einen heterogenen Lebensraum besetzt. Gleichzeitig passen sich unterschiedliche Formen an unterschiedliche ökologische Nischen oder Subnischen an.

Die Bildung saisonaler Rassen bei einigen Unkräutern wird durch die Wirkung störender Selektion erklärt. Es wurde gezeigt, dass sich der Zeitpunkt der Blüte und Samenreife bei einer der Arten solcher Pflanzen - Wiesenklapper - fast den ganzen Sommer erstreckte und die meisten Pflanzen mitten im Sommer blühen und Früchte tragen. Auf Mähwiesen erhalten jedoch diejenigen Pflanzen Vorteile, die vor dem Mähen Zeit haben, zu blühen und Samen zu produzieren, und diejenigen, die am Ende des Sommers nach dem Mähen Samen produzieren. Als Ergebnis werden zwei Rassen gebildet - frühe und späte Blüte.

In Experimenten mit Drosophila wurde eine störende Selektion künstlich durchgeführt. Die Selektion wurde nach der Anzahl der Setae durchgeführt, wobei nur Individuen mit einer kleinen und einer großen Anzahl von Setae übrig blieben. Infolgedessen gingen die beiden Linien ab etwa der 30. Generation sehr stark auseinander, obwohl sich die Fliegen weiterhin kreuzten und Gene austauschten. In einer Reihe anderer Experimente (mit Pflanzen) verhinderte intensives Kreuzen die effektive Wirkung der störenden Selektion.

sexuelle Selektion Dies ist die natürliche Auslese für den Fortpflanzungserfolg. Das Überleben von Organismen ist eine wichtige, aber nicht die einzige Komponente der natürlichen Selektion. Eine weitere wichtige Komponente ist die Attraktivität für Angehörige des anderen Geschlechts. Darwin nannte dieses Phänomen sexuelle Selektion. „Diese Form der Selektion wird nicht durch den Daseinskampf in den Beziehungen organischer Wesen untereinander oder mit äußeren Bedingungen bestimmt, sondern durch die Rivalität gleichgeschlechtlicher, meist männlicher Individuen um den Besitz von Individuen des anderen Geschlechts. " Merkmale, die die Lebensfähigkeit ihrer Träger verringern, können entstehen und sich ausbreiten, wenn die Vorteile, die sie für den Zuchterfolg bieten, deutlich größer sind als ihre Nachteile für das Überleben.

Zwei Hypothesen über die Mechanismen der sexuellen Selektion sind weit verbreitet.

    Nach der Hypothese der „guten Gene“ „überlegt“ das Weibchen wie folgt: „Wenn es diesem Männchen trotz seines hellen Gefieders und seines langen Schwanzes irgendwie gelungen ist, nicht in den Fängen eines Raubtiers zu sterben und bis zur Pubertät zu überleben, dann also Er hat gute Gene, die ihn das machen lassen. Also sollte er als Vater für seine Kinder ausgewählt werden: Er wird seine guten Gene an sie weitergeben. Durch die Wahl aufgeweckter Männchen entscheiden sich Weibchen für gute Gene für ihre Nachkommen.

    Nach der Hypothese der „attraktiven Söhne“ ist die Logik der weiblichen Selektion etwas anders. Wenn aufgeweckte Männchen, aus welchen Gründen auch immer, für Weibchen attraktiv sind, dann lohnt es sich, einen aufgeweckten Vater für Ihre zukünftigen Söhne zu wählen, denn seine Söhne erben die Gene für leuchtende Farben und werden in der nächsten Generation für Weibchen attraktiv sein. Somit findet eine positive Rückkopplung statt, die dazu führt, dass von Generation zu Generation die Leuchtkraft des Gefieders der Männchen immer mehr gesteigert wird. Der Prozess geht weiter, bis er die Grenze der Lebensfähigkeit erreicht.

Bei der Auswahl von Männern sind Frauen nicht mehr und nicht weniger logisch als in allem anderen Verhalten. Wenn ein Tier durstig ist, denkt es nicht daran, dass es Wasser trinken sollte, um das Wasser-Salz-Gleichgewicht im Körper wiederherzustellen – es geht zum Wasserloch, weil es Durst hat. Auf die gleiche Weise folgen Frauen, die sich für helle Männer entscheiden, ihrem Instinkt - sie mögen helle Schwänze. All diejenigen, die instinktiv ein anderes Verhalten veranlassten, alle hinterließen keine Nachkommen. So diskutierten wir nicht die Logik der Frau, sondern die Logik des Kampfes ums Dasein und der natürlichen Auslese – ein blinder und automatischer Prozess, der, ständig von Generation zu Generation wirkend, all diese erstaunliche Vielfalt an Formen, Farben und Instinkten geformt hat, die wir haben in der Welt der Tierwelt beobachten. .

positive und negative Selektion

Es gibt zwei Formen der natürlichen Auslese: Positiv und Clipping (negativ) Auswahl.

Positive Selektion erhöht die Anzahl der Individuen in der Population, die nützliche Eigenschaften haben, die die Lebensfähigkeit der Art als Ganzes erhöhen.

Die Cut-off-Selektion sondert die überwiegende Mehrheit der Individuen aus der Population aus, die Merkmale aufweisen, die die Lebensfähigkeit unter gegebenen Umweltbedingungen stark reduzieren. Mit Hilfe der Cut-Off-Selektion werden stark schädliche Allele aus der Population entfernt. Auch Personen mit chromosomalen Umlagerungen und einem Chromosomensatz, der den normalen Betrieb des genetischen Apparats stark stört, können einer Schnittselektion unterzogen werden.

Die Rolle der natürlichen Selektion in der Evolution

Charles Darwin betrachtete die natürliche Selektion als die Hauptantriebskraft der Evolution; in der modernen synthetischen Evolutionstheorie ist sie auch der Hauptregulator der Entwicklung und Anpassung von Populationen, der Mechanismus für die Entstehung von Arten und überspezifischen Taxa, wenn auch der Akkumulation Informationen zur Genetik im späten 19. und frühen 20. Jahrhundert, insbesondere die Entdeckung einer diskreten Naturvererbung von phänotypischen Merkmalen, veranlassten einige Forscher, die Bedeutung der natürlichen Selektion zu leugnen und als Alternative Konzepte auf der Grundlage der Bewertung vorzuschlagen Genotyp-Mutationsfaktor als äußerst wichtig. Die Autoren solcher Theorien postulierten keine allmähliche, sondern eine sehr schnelle (über mehrere Generationen) sprunghafte Natur der Evolution (der Mutationismus von Hugo de Vries, der Saltationismus von Richard Goldschmitt und andere weniger bekannte Konzepte). Die Entdeckung bekannter Korrelationen zwischen den Merkmalen verwandter Arten (das Gesetz der homologischen Reihen) durch N. I. Vavilov veranlasste einige Forscher, die nächsten „anti-darwinistischen“ Hypothesen über die Evolution zu formulieren, wie Nomogenese, Batmogenese, Autogenese, Ontogenese und Andere. In den 1920er und 1940er Jahren in der Evolutionsbiologie belebten diejenigen, die Darwins Idee der Evolution durch natürliche Selektion (manchmal als „selektionistische“ Theorien bezeichnet, die die natürliche Selektion betonten) das Interesse an dieser Theorie aufgrund der Überarbeitung des klassischen Darwinismus im Lichte der Relativität junge Wissenschaft der Genetik. Die daraus resultierende synthetische Evolutionstheorie, oft fälschlicherweise als Neo-Darwinismus bezeichnet, stützt sich unter anderem auf die quantitative Analyse von Allelhäufigkeiten in Populationen, wie sie sich unter dem Einfluss natürlicher Selektion verändern. Es gibt Debatten, in denen Menschen mit einem radikalen Ansatz als Argument gegen die synthetische Evolutionstheorie und die Rolle der natürlichen Selektion dies argumentieren "die Entdeckungen der letzten Jahrzehnte auf verschiedenen Gebieten der wissenschaftlichen Erkenntnis - von Molekularbiologie mit ihrer Theorie der neutralen MutationenMoto Kimura und Paläontologie mit ihrer Theorie des unterbrochenen Gleichgewichts Stephen Jay Gould und Nils Eldredge (worin Aussicht verstanden als eine relativ statische Phase des Evolutionsprozesses) bis Mathematik mit ihrer TheorieGabelungen und Phasenübergänge- bezeugen die Unzulänglichkeit der klassischen synthetischen Evolutionstheorie für eine adäquate Beschreibung aller Aspekte der biologischen Evolution". Die Diskussion über die Rolle verschiedener Faktoren in der Evolution begann vor mehr als 30 Jahren und dauert bis heute an, und es wird manchmal gesagt, dass "die Evolutionsbiologie (womit natürlich die Evolutionstheorie gemeint ist) die Notwendigkeit für ihre nächste, dritte Synthese."

Es gibt verschiedene Klassifikationen von Selektionsformen. Eine Klassifizierung, die auf der Art des Einflusses von Selektionsformen auf die Variabilität eines Merkmals in einer Population basiert, ist weit verbreitet.


Fahrauswahl- eine Form der natürlichen Selektion, die unter funktioniert gerichtet sich ändernde Umweltbedingungen. Beschrieben von Darwin und Wallace. In diesem Fall erhalten Personen mit Merkmalen, die in einer bestimmten Richtung vom Durchschnittswert abweichen, Vorteile. Gleichzeitig werden andere Variationen des Merkmals (seine Abweichungen in die entgegengesetzte Richtung vom Durchschnittswert) einer negativen Selektion unterzogen. Infolgedessen verschiebt sich in der Bevölkerung von Generation zu Generation der Durchschnittswert des Merkmals in eine bestimmte Richtung. Gleichzeitig muss der Selektionsdruck der Anpassungsfähigkeit der Bevölkerung und der Rate der Mutationsänderungen entsprechen (andernfalls kann der Umweltdruck zum Aussterben führen).

Ein klassisches Beispiel für die Motivwahl ist die Farbentwicklung beim Birkenspanner. Die Farbe der Flügel dieses Schmetterlings imitiert die Farbe der Rinde von mit Flechten bedeckten Bäumen, auf denen er Tageslichtstunden verbringt. Offensichtlich wurde eine solche Schutzfärbung über viele Generationen vorangegangener Evolution gebildet. Mit Beginn der industriellen Revolution in England verlor dieses Gerät jedoch an Bedeutung. Die Luftverschmutzung hat zum Massensterben von Flechten und zur Verdunkelung von Baumstämmen geführt. Helle Schmetterlinge auf dunklem Hintergrund wurden für Vögel gut sichtbar. Seit Mitte des 19. Jahrhunderts tauchten mutierte dunkle (melanistische) Schmetterlingsformen in Populationen der Birkenmotte auf. Ihre Häufigkeit nahm schnell zu. Bis zum Ende des 19. Jahrhunderts bestanden einige städtische Populationen der Motte fast ausschließlich aus dunklen Formen, während in ländlichen Populationen immer noch helle Formen vorherrschten. Dieses Phänomen wurde genannt Industrieller Melanismus. Wissenschaftler haben herausgefunden, dass Vögel in verschmutzten Gebieten eher helle Formen und in sauberen Gebieten dunkle Formen fressen. Die Einführung von Beschränkungen für die Luftverschmutzung in den 1950er Jahren führte zu einer erneuten Richtungsänderung der natürlichen Selektion, und die Häufigkeit dunkler Formen in städtischen Populationen begann abzunehmen. Sie sind heute fast so selten wie vor der Industriellen Revolution.

Die Fahrauswahl wird durchgeführt, wenn sich die Umgebung ändert oder sich mit der Reichweitenerweiterung an neue Gegebenheiten anpasst. Es bewahrt erbliche Veränderungen in einer bestimmten Richtung und verschiebt die Reaktionsgeschwindigkeit entsprechend. Während der Entwicklung des Bodens als Lebensraum für verschiedene nicht verwandte Tiergruppen wurden beispielsweise die Gliedmaßen zu grabenden.

Auswahl stabilisieren- eine Form der natürlichen Selektion, bei der ihre Wirkung gegen Personen mit extremen Abweichungen von der Durchschnittsnorm zugunsten von Personen mit einer durchschnittlichen Schwere des Merkmals gerichtet ist. Das Konzept der stabilisierenden Selektion wurde in die Wissenschaft eingeführt und von I. I. Shmalgauzen analysiert.

Viele Beispiele für selektierungsstabilisierende Wirkungen in der Natur sind beschrieben worden. Zum Beispiel scheint es auf den ersten Blick, dass Personen mit maximaler Fruchtbarkeit den größten Beitrag zum Genpool der nächsten Generation leisten sollten. Beobachtungen natürlicher Populationen von Vögeln und Säugetieren zeigen jedoch, dass dies nicht der Fall ist. Je mehr Küken oder Junge im Nest sind, desto schwieriger ist es, sie zu füttern, desto kleiner und schwächer sind sie. Infolgedessen erweisen sich Personen mit durchschnittlicher Fruchtbarkeit als die am besten angepassten.

Eine Selektion zugunsten von Durchschnittswerten wurde für eine Vielzahl von Merkmalen gefunden. Bei Säugetieren sterben Neugeborene mit sehr niedrigem und sehr hohem Geburtsgewicht eher bei der Geburt oder in den ersten Lebenswochen als Neugeborene mit mittlerem Gewicht. Die Berücksichtigung der Größe der Flügel von Spatzen, die in den 50er Jahren in der Nähe von Leningrad nach einem Sturm starben, zeigte, dass die meisten von ihnen zu kleine oder zu große Flügel hatten. Und in diesem Fall erwiesen sich die durchschnittlichen Individuen als die am besten angepassten.

Das bekannteste Beispiel für einen solchen Polymorphismus ist die Sichelzellenanämie. Diese schwere Blutkrankheit tritt bei Menschen auf, die homozygot für ein mutiertes Hämoglobin-Allel sind ( HbS) und führt zu ihrem frühen Tod. In den meisten menschlichen Populationen ist die Häufigkeit dieses Allels sehr gering und ungefähr gleich der Häufigkeit seines Auftretens aufgrund von Mutationen. Es ist jedoch in Gebieten der Welt, in denen Malaria verbreitet ist, ziemlich verbreitet. Es stellte sich heraus, dass Heterozygoten für HbS haben eine höhere Resistenz gegen Malaria als Homozygote für das normale Allel. Aus diesem Grund wird Heterozygotie für dieses tödliche Allel in der Homozygote erzeugt und in Populationen, die Malariagebiete bewohnen, stabil aufrechterhalten.

Die Stabilisierung der Selektion ist ein Mechanismus für die Akkumulation von Variabilität in natürlichen Populationen. Der herausragende Wissenschaftler I. I. Shmalgauzen war der erste, der auf dieses Merkmal der Stabilisierung der Selektion achtete. Er zeigte, dass selbst unter stabilen Existenzbedingungen weder die natürliche Auslese noch die Evolution aufhören. Auch wenn sie phänotypisch unverändert bleibt, hört die Population nicht auf, sich weiterzuentwickeln. Seine genetische Ausstattung ändert sich ständig. Die Stabilisierung der Selektion schafft solche genetischen Systeme, die die Bildung ähnlicher optimaler Phänotypen auf der Grundlage einer großen Vielfalt von Genotypen ermöglichen. Solche genetischen Mechanismen wie Dominanz, Epistase, komplementäre Wirkung von Genen, unvollständige Penetranz und andere Mittel zur Verschleierung genetischer Variationen verdanken ihre Existenz der Stabilisierung der Selektion.

Die Stabilisierung der Selektion, die Abweichungen von der Norm beseitigt, bildet also aktiv genetische Mechanismen, die die stabile Entwicklung von Organismen und die Bildung optimaler Phänotypen auf der Grundlage verschiedener Genotypen gewährleisten. Es gewährleistet das stabile Funktionieren von Organismen in einem breiten Spektrum von Schwankungen der äußeren Bedingungen, die der Art vertraut sind.


Disruptive (zerreißende) Auswahl- eine Form der natürlichen Selektion, bei der die Bedingungen zwei oder mehr extreme Varianten (Richtungen) der Variabilität begünstigen, aber nicht den mittleren, durchschnittlichen Zustand des Merkmals begünstigen. Infolgedessen können mehrere neue Formulare aus einem ursprünglichen Formular hervorgehen. Darwin beschrieb die Wirkungsweise der disruptiven Selektion und glaubte, dass sie der Divergenz zugrunde liegt, obwohl er keine Beweise für ihre Existenz in der Natur liefern konnte. Disruptive Selektion trägt zur Entstehung und Aufrechterhaltung von Populationspolymorphismus bei und kann in einigen Fällen Speziation verursachen.

Eine der möglichen Situationen in der Natur, in denen disruptive Selektion ins Spiel kommt, ist, wenn eine polymorphe Population einen heterogenen Lebensraum besetzt. Gleichzeitig passen sich unterschiedliche Formen an unterschiedliche ökologische Nischen oder Subnischen an.

Die Bildung saisonaler Rassen bei einigen Unkräutern wird durch die Wirkung störender Selektion erklärt. Es wurde gezeigt, dass sich der Zeitpunkt der Blüte und Samenreife bei einer der Arten solcher Pflanzen - Wiesenklapper - fast den ganzen Sommer erstreckte und die meisten Pflanzen mitten im Sommer blühen und Früchte tragen. Auf Mähwiesen erhalten jedoch diejenigen Pflanzen Vorteile, die vor dem Mähen Zeit haben, zu blühen und Samen zu produzieren, und diejenigen, die am Ende des Sommers nach dem Mähen Samen produzieren. Als Ergebnis werden zwei Rassen gebildet - frühe und späte Blüte.

In Experimenten mit Drosophila wurde eine störende Selektion künstlich durchgeführt. Die Selektion wurde nach der Anzahl der Setae durchgeführt, wobei nur Individuen mit einer kleinen und einer großen Anzahl von Setae übrig blieben. Infolgedessen gingen die beiden Linien ab etwa der 30. Generation sehr stark auseinander, obwohl sich die Fliegen weiterhin kreuzten und Gene austauschten. In einer Reihe anderer Experimente (mit Pflanzen) verhinderte intensives Kreuzen die effektive Wirkung der störenden Selektion.

sexuelle Selektion Dies ist die natürliche Auslese für den Fortpflanzungserfolg. Das Überleben von Organismen ist eine wichtige, aber nicht die einzige Komponente der natürlichen Selektion. Eine weitere wichtige Komponente ist die Attraktivität für Angehörige des anderen Geschlechts. Darwin nannte dieses Phänomen sexuelle Selektion. „Diese Form der Selektion wird nicht durch den Daseinskampf in den Beziehungen organischer Wesen untereinander oder mit äußeren Bedingungen bestimmt, sondern durch die Rivalität gleichgeschlechtlicher, meist männlicher Individuen um den Besitz von Individuen des anderen Geschlechts. " Merkmale, die die Lebensfähigkeit ihrer Träger verringern, können entstehen und sich ausbreiten, wenn die Vorteile, die sie für den Zuchterfolg bieten, deutlich größer sind als ihre Nachteile für das Überleben.

Zwei Hypothesen über die Mechanismen der sexuellen Selektion sind weit verbreitet.

Nach der Hypothese der „guten Gene“ „überlegt“ das Weibchen wie folgt: „Wenn es diesem Männchen trotz seines hellen Gefieders und seines langen Schwanzes irgendwie gelungen ist, nicht in den Fängen eines Raubtiers zu sterben und die Pubertät zu erreichen, dann also Er besitzt gute Gene, die ihm das erlaubt haben. Also sollte er als Vater für seine Kinder ausgewählt werden: Er wird seine guten Gene an sie weitergeben. Durch die Wahl aufgeweckter Männchen entscheiden sich Weibchen für gute Gene für ihre Nachkommen.

· Gemäß der „attraktiven Söhne“-Hypothese ist die Logik der Auswahl von Frauen etwas anders. Wenn aufgeweckte Männchen, aus welchen Gründen auch immer, für Weibchen attraktiv sind, dann lohnt es sich, einen aufgeweckten Vater für Ihre zukünftigen Söhne zu wählen, denn seine Söhne erben die Gene für leuchtende Farben und werden in der nächsten Generation für Weibchen attraktiv sein. Somit findet eine positive Rückkopplung statt, die dazu führt, dass von Generation zu Generation die Leuchtkraft des Gefieders der Männchen immer mehr gesteigert wird. Der Prozess geht weiter, bis er die Grenze der Lebensfähigkeit erreicht.

Bei der Auswahl von Männern sind Frauen nicht mehr und nicht weniger logisch als in allem anderen Verhalten. Wenn ein Tier durstig ist, denkt es nicht daran, dass es Wasser trinken sollte, um das Wasser-Salz-Gleichgewicht im Körper wiederherzustellen – es geht zum Wasserloch, weil es Durst hat. Auf die gleiche Weise folgen Frauen, die sich für helle Männer entscheiden, ihrem Instinkt - sie mögen helle Schwänze. All diejenigen, die instinktiv ein anderes Verhalten veranlassten, alle hinterließen keine Nachkommen. So diskutierten wir nicht die Logik der Frau, sondern die Logik des Kampfes ums Dasein und der natürlichen Auslese – ein blinder und automatischer Prozess, der, ständig von Generation zu Generation wirkend, all diese erstaunliche Vielfalt an Formen, Farben und Instinkten geformt hat, die wir haben in der Welt der Tierwelt beobachten. .

1. Was ist der Kampf ums Dasein?

Der Kampf ums Dasein ist eine komplexe und vielfältige Beziehung von Organismen innerhalb derselben Art, zwischen verschiedenen Arten und mit der anorganischen Natur.

2. Was ist natürliche Auslese? Was versteht man unter künstlicher Selektion?

Die natürliche Selektion ist der Hauptfaktor in der Evolution und führt zum Überleben und zur bevorzugten Reproduktion von Individuen, die besser an die gegebenen Umweltbedingungen angepasst sind und nützliche erbliche Eigenschaften haben.

Künstliche Selektion ist die Auswahl der wirtschaftlich oder dekorativ wertvollsten Tiere und Pflanzen durch eine Person, um daraus Nachkommen mit den gewünschten Eigenschaften zu erhalten.

3. Was sind die Hauptbestimmungen von Darwins evolutionären Lehren?

Darwins Theorie kann als die folgenden grundlegenden Bestimmungen formuliert werden.

1. Alle Organismen, die unseren Planeten bewohnen, sind veränderlich. Es ist unmöglich, zwei völlig identische Kaninchen, Wölfe, Eidechsen oder andere Tiere oder Pflanzen derselben Art zu finden.

2. In der Natur werden von jeder Art mehr Individuen geboren, als die Ressourcen der Umwelt zu ernähren zulassen. Dies führt zu einem Existenzkampf zwischen ihnen. Infolgedessen überleben Individuen, die unter gegebenen Umweltbedingungen die vorteilhaftesten Eigenschaften aufweisen, d.h. es findet eine natürliche Auslese statt.

3. Durch natürliche Selektion erhaltene Individuen hinterlassen Nachkommen und geben ihre Eigenschaften durch Vererbung weiter. Dies sichert den Bestand einer bestimmten Art für lange Zeit.

4. Da die Umweltbedingungen in verschiedenen Teilen des Verbreitungsgebiets unterschiedlich sein können, werden die Anpassungen unterschiedlich gebildet, dh es kommt zu einer Divergenz der Merkmale von Organismen, was zur Entstehung neuer Arten führt - Speziation.

Fragen

1. Was sind die Hauptursachen des Kampfes ums Dasein?

Die Diskrepanz zwischen der Anzahl der in der Bevölkerung auftretenden Individuen und den verfügbaren Lebensressourcen führt zwangsläufig zu einem Existenzkampf.

2. Welche Formen des Existenzkampfes kennen Sie? Nennen Sie relevante Beispiele.

Darwin unterschied drei Formen des Kampfes ums Dasein: intraspezifisch, interspezifisch und den Kampf gegen widrige Bedingungen der anorganischen Natur.

Der intensivste von ihnen ist der intraspezifische Kampf. Ein anschauliches Beispiel innerartlichen Kampfes ist die Konkurrenz gleichaltriger Nadelwaldbäume. Die höchsten Bäume mit ihren weit ausladenden Kronen fangen den Großteil der Sonnenstrahlen ab, und ihr kräftiges Wurzelsystem nimmt im Wasser gelöste Mineralien aus dem Boden auf, zum Nachteil schwächerer Nachbarn. Der intraspezifische Kampf wird besonders mit einer Zunahme der Bevölkerungsdichte verschärft, beispielsweise mit einer Fülle von Küken bei einigen Vogelarten (viele Arten von Möwen, Sturmvögeln): Je stärker die Schwachen aus den Nestern getrieben werden, desto mehr werden sie von Raubtieren zum Tode verurteilt oder Hunger.

Zwischen Populationen verschiedener Arten wird ein interspezifischer Kampf beobachtet. Sie kann sich in Form einer Konkurrenz um gleichartige natürliche Ressourcen oder in Form einer einseitigen Nutzung einer Art durch eine andere äußern. Ein Beispiel für den Wettbewerb um ähnliche Arten von Ressourcen ist die Beziehung zwischen grauen und schwarzen Ratten, die um einen Platz in menschlichen Siedlungen kämpfen. Die graue Ratte, stärker und aggressiver, ersetzte im Laufe der Zeit die schwarze Ratte, die derzeit nur in Waldgebieten oder in Wüsten zu finden ist. In Australien hat die aus Europa eingeführte gemeine Biene die kleine, stachellose einheimische Biene verdrängt.

Ein Beispiel für einen Kampf anderer Art ist das Verhältnis zwischen Raubtier und Beute: Vögel und Insekten, Fische und kleine Krebstiere, Löwen und Antilopen usw. Nur in diesen Fällen drückt sich der Kampf ums Dasein im direkten Kampf aus: Raubtiere streiten sich um Beute oder Ein Raubtier kämpft gegen ein Opfer. Ein klares Ergebnis solcher Beziehungen sind die koordinierten evolutionären Veränderungen sowohl des Raubtiers als auch der Beute: Das Raubtier erwirbt ausgeklügelte Angriffsmittel - Reißzähne, Klauen, schnelle Bewegungen, lauerndes Verhalten; Opfer haben nicht weniger ausgefeilte Formen des Schutzes: eine Vielzahl von Stacheln und Muscheln, Tarnfarben, Posten von Wachen und andere Arten von adaptivem Verhalten.

Auch die dritte Form des Existenzkampfes – der Kampf mit widrigen Umweltbedingungen – spielt bei den evolutionären Veränderungen von Organismen eine große Rolle. Die strukturellen Merkmale einiger Pflanzen, wie Elfen, Kissenpflanzen, weisen deutlich auf das Leben unter den rauen Bedingungen des Nordens oder des Hochlandes hin.

Abiotische Faktoren haben nicht nur per se einen signifikanten Einfluss auf die Evolution von Organismen: Ihr Einfluss kann intra- und interspezifische Beziehungen stärken oder schwächen. Bei einem Mangel an Territorium, Wärme oder Licht kann sich der intraspezifische Kampf verschärfen oder umgekehrt durch einen Überschuss an lebensnotwendigen Ressourcen geschwächt werden. In warmen Jahren, mit der reichlichen Entwicklung von Zooplankton, frisst der Barsch aktiv Krebstiere, die in der Wassersäule schwimmen; in kalten, unproduktiven jahren zwingt der futtermangel die fische dazu, auf die fütterung mit eigenen juvenilen umzusteigen.

3. Was bewirkt die natürliche Auslese?

Die natürliche Selektion wirkt sich auf die Zusammensetzung der Population aus: Indem sie weniger angepasste Genotypen „entfernt“, wird sie besser an die Umweltbedingungen angepasst.

4. Welche Formen der natürlichen Auslese kennen Sie? Unter welchen Bedingungen arbeiten sie? Nennen Sie relevante Beispiele.

In Fällen, in denen die natürliche Selektion darauf abzielt, bestehende Merkmale (Phänotypen) zu erhalten, spricht man von einer stabilisierenden Selektion. Biologen kennen gute Beweise für die Existenz einer stabilisierenden Selektion. Zum Beispiel macht die Farbe der Wasserschlange, die auf den Inseln einiger Seen lebt, sie im Dickicht der Vegetation unsichtbar. Von Zeit zu Zeit treten jedoch aufgrund von Mutationen Individuen auf, die eine andere Farbe haben. Diese neue Färbung wird vererbt. Trotzdem wächst die Zahl der Mutanten nicht: Sie werden schnell von Raubvögeln zerstört und vor dem Hintergrund der Wasservegetation begraben. Folglich schaffen sie es selten, bis zur Pubertät zu überleben und Nachkommen zu hinterlassen.

Stabilisierende Selektion ist üblich, wenn die Lebensbedingungen über einen langen Zeitraum konstant bleiben, wie beispielsweise in nördlichen Breiten und auf dem Meeresboden. Hier haben sich seit mehreren zehn und hundert Millionen Jahren keine merklichen Veränderungen ergeben, und die Organismen haben sich bereits recht gut an das Leben in dieser Umgebung angepasst. Stabilisierende Selektion wirkt auch an variableren Orten – auf Bergwiesen, auf wasserlosen Sanddünen: Hier ändern sich die Bedingungen schneller als auf dem Meeresboden, bleiben aber im Vergleich zur Lebensspanne einzelner Generationen doch recht lange konstant.

Eine weitere Form der natürlichen Selektion ist die Motivselektion. Im Gegensatz zur Stabilisierung fördert diese Form der Selektion Veränderungen des Phänotyps. Die Aktion der Motivauswahl kann sich sehr schnell als Reaktion auf unerwartete und starke Änderungen der äußeren Bedingungen manifestieren. Ein klassisches Beispiel ist der Fall einer der Schmetterlingsarten, der Birkenmotte.

Im 18. Jahrhundert fanden englische Schmetterlingssammler sehr selten dunkle Vertreter dieser Art. Normalerweise haben Birkenmotten eine helle Farbe, die es ihnen ermöglicht, sich gut auf Baumstämmen zu tarnen, die dicht mit Flechten bedeckt sind, wo sie sich normalerweise tagsüber aufhalten. Vögel und andere Schmetterlingsjäger haben Schwierigkeiten, helle Schmetterlinge zu unterscheiden, wenn sie auf Baumstämmen sitzen. Dunkelflügelige Schmetterlinge sind Individuen mit einem hohen Melaninpigmentgehalt. Sie haben keine natürliche Tarnung und sind daher anfälliger für Vögel. Infolgedessen war es für Sammler nicht einfach, es zu finden.

Mitte des 19. Jahrhunderts gab es in England jedoch eine industrielle Revolution. Die Fabrikbezirke wurden durch stark schwefelhaltige Kohleverbrennungsprodukte (Schwefelgas) stark belastet. Infolgedessen begannen Flechten auf der Rinde von Bäumen zu sterben. Außerdem war die Rinde vieler Bäume mit Ruß bedeckt, besonders in der Nähe von Fabriken und Fabriken. Infolgedessen begann in diesen Gebieten die Zahl der dunklen Falter zu wachsen, während die Zahl der hellen Schmetterlinge merklich abnahm. Wissenschaftler haben vorgeschlagen, dass Veränderungen in der Zusammensetzung der Mottenpopulation nichts anderes als eine Folge natürlicher Selektion in Verbindung mit Veränderungen in der Umwelt sind.

Ein weiteres Beispiel bezieht sich auf die Veränderung der Empfänglichkeit von Insekten gegenüber der Wirkung von Insektiziden (Giften) unter dem Einfluss der Motivwahl. Die Selektion hat vielen Insektenarten geholfen, Giften zu widerstehen. Einige Mückenarten haben beispielsweise ein Gen, das die Produktion eines Enzyms kodiert, das die Wirkung kleiner Giftdosen blockiert. Beim Einsatz von Insektiziden sterben die meisten Mücken, nur wenige überleben, können aber das entsprechende Enzym doppelt so schnell produzieren. Sie sind es, die eine neue Bevölkerung hervorbringen, deren Individuen praktisch immun gegen Gift sind.

Wir haben Beispiele betrachtet, bei denen sich die Aktion der Motivauswahl sehr schnell – innerhalb weniger Jahrzehnte – als Reaktion auf abrupte Änderungen der Existenzbedingungen von Organismen manifestiert. In den meisten Fällen ist der Auswahlprozess jedoch sehr langsam. Die damit verbundenen Bevölkerungsveränderungen dauern ebenso lange. Daher kann die Wirkung der Selektion nur in Form allmählicher und nicht immer deutlicher Veränderungen im Prozess der Untersuchung fossiler Formen entdeckt werden. Ein klassisches Beispiel für solche Veränderungen liefert ein rekonstruiertes Bild der Evolution des Pferdehufes.

Im Laufe der Evolution wechseln sich verschiedene Formen der natürlichen Auslese ab. Normalerweise beginnen evolutionäre Transformationen unter dem Einfluss der Motivauswahl als Reaktion auf gravierende Veränderungen der Umweltbedingungen. Als Ergebnis erscheinen neue Unterarten und dann Arten. Dann wird die treibende Auswahl durch eine stabilisierende ersetzt, und die von Individuen der Art erworbenen Änderungen bleiben erhalten - die neue Art wird stabilisiert.

5. Ist es möglich, die Wirkung der natürlichen Auslese experimentell zu bestätigen?

Eine experimentelle Bestätigung der Wirkung der natürlichen Selektion ist schwierig zu erhalten, weil. Auswahl ist sehr langsam. In einigen Fällen (z. B. bei Birkenspindeln) ist dies jedoch noch möglich.