Természetes kiválasztódás. A természetes szelekció formái

1. kérdés: Mi a természetes szelekció?

A természetes szelekció az egyes fajok jobban alkalmazkodó egyedeinek preferenciális túlélése és szaporodása. Ugyanakkor a kevésbé alkalmazkodó egyedek kisebb sikerrel szaporodnak, vagy akár el is halnak. A természetes kiválasztódás a létért folytatott küzdelem eredménye.

2. kérdés: Mi az alapja a természetes szelekció működésének?

3. kérdés. A természetes szelekció milyen formáit ismeri?

A természetes szelekciónak két fő formája van – a mozgató és a stabilizáló. A vezetés kiválasztása akkor működik, ha a környezeti feltételek megváltoznak. Ugyanakkor a tulajdonság átlagértéke a populációban a megváltozott viszonyoknak megfelelő értékre tolódik el. A jellemvonásokban vagy tulajdonságokban az indítékválasztás hatására bekövetkező változások nagyon gyorsan megtörténhetnek. Példa erre a nyírmoly színének megváltozása: az ipari szennyezés hatására a nyírfatörzsek, amelyeken ezek a lepkék éltek, elsötétültek, és a sötétebb színű egyedek előnyben részesültek - megbízható maszkoló szín.

A stabilizáló szelekció a szelekció olyan formája, amelyben a tulajdonság átlagos értékével rendelkező egyedek előnyt élveznek. Példa erre a növényevők testmérete: a tömeg növekedése segít ellenállni a ragadozóknak, de csökkenti a mobilitást és növeli a létezéshez szükséges táplálék mennyiségét. Ezért a növényevők populációjában az optimális átlagos súlyú egyedek előnyhöz jutnak.

4. kérdés: Milyen környezeti feltételek mellett működnek a természetes szelekció egyes formái?

A vezetés kiválasztása akkor működik, ha a külső körülmények megváltoznak. Csak időnként jelentkezik, és addig hat, amíg a tulajdonság átlagos értéke a populációban új körülmények között el nem éri az optimális értékét.

A stabilizáló szelekció állandó külső körülmények között működik. Folyamatosan megnyilvánul, korlátozza a tulajdonságok variációinak körét, és ezzel állandósítja az indítékválasztás hatását.

A szelekció során a hajtószelekció analógja az új fajta (fajta) nemesítését célzó mesterséges szelekció, a stabilizáló szelekció pedig megfelel a fajtatulajdonságok megőrzésére irányuló emberi erőfeszítéseknek, amikor csak a „szükséges” fenotípusú egyedek megengedettek. átkelni.

5. kérdés: Mi az oka a mikroorganizmusok, mezőgazdasági kártevők és más szervezetek peszticidekkel szembeni rezisztenciájának megjelenésének?

A mikroorganizmusok, a mezőgazdasági kártevők és más hasonló szervezetek peszticidekkel szembeni rezisztenciájának kialakulásának oka az ember által végzett akaratlan szelekció. Peszticidek (vagy antibiotikumok) használatakor a kártevők (a betegség kórokozói) szinte teljes populációja elpusztul. Csak azok az egyedek maradnak életben, akik korábban teljesen haszontalanok voltak, és nem mutatkoznak meg tulajdonságuk - ellenállás ezzel a méreggel szemben. Ezeknek az egyedeknek az utódai megőrzik ezt a stabilitást és előnyhöz jutnak. Ennek eredményeként a tulajdonság rögzül a populációban, és hamarosan általában immunissá válik a peszticidre (antibiotikumra). Például a fertőző betegségek egyes kórokozói mára ellenállóvá váltak a 20. század közepén felfedezett gyógyszerekkel szemben. (penicillin és más antibiotikumok). Valójában ez a példa a motívumkiválasztás működését szemlélteti.

A modern evolúcióelméletben a természetes kiválasztódás formáinak kérdése továbbra is a vitatható kérdések közé tartozik. Több mint 30 különböző kiválasztási formát különböztetnek meg. A kiválasztásnak azonban csak három fő formája van: stabilizáló, mozgó és bomlasztó(2. ábra) .

Kiválasztás stabilizáló - a természetes szelekció olyan formája, amelynek célja egy adott tulajdonság vagy tulajdonság átlagos, korábban megállapított értékű populációjában a megvalósítás stabilitásának fenntartása és növelése. Ez az ettől a normától való bármilyen eltérés megszüntetésével történik. A stabilizáló szelekció példája az M. Karn és L. Penrose által megállapított kapcsolat az újszülöttek súlya és mortalitása között: minél nagyobb az eltérés bármely irányban az átlagos normától (3,6 kg), annál ritkábban maradnak életben az ilyen gyerekek.

Így a stabilizáló szelekció akciójának legfontosabb eredménye a már meglévő tulajdonságok megőrzése, stabilizálása és az ezekre a tulajdonságokra már kialakult reakciónorma. A morfológiai szintű alkalmazkodások hosszú távú megőrzésére példa az ötujjas végtag kialakulása, amely mintegy 320 millió évvel ezelőtt keletkezett a szárazföldi gerincesek megjelenésével. Mivel állatokban és emberekben is ismertek olyan mutációk, amelyek növelik vagy csökkentik az ujjak számát (madarak, patások, dinoszauruszok stb.), az ötujjúság megőrzése a stabilizáló szelekció eredménye.

vezetés kiválasztása- olyan szelekció, amely hozzájárul egy tulajdonság vagy tulajdonság átlagértékének eltolódásához. A szelekciónak ez a formája adaptív tulajdonságok megjelenéséhez vezet. A környezet irányított változásával az ennek a változásnak megfelelő egyéni jellemzőkkel rendelkező egyedek gyakrabban maradnak életben; gyakrabban halnak meg az ellenkező irányú eltérésekkel rendelkező, a külső körülmények változásaihoz nem megfelelő egyedek. Egy tulajdonság elvesztése általában a szelekció egy mozgatórugójának az eredménye. Például egy szerv funkcionális alkalmatlansága esetén a természetes szelekció hozzájárul ezek csökkentéséhez. Egyes madarak és rovarok szárnyainak elvesztése, patás állatoknál az ujjak, kígyóknál a végtagok, barlangi állatoknál a szemek elvesztése az indítékok kiválasztásának példája.

A szelekció mozgatórugója tehát a populáció génállományának irányított átrendeződésén keresztül új adaptációk kialakulásához vezet, ami viszont az egyedek genotípusának átrendeződésével jár együtt.

A természetben a szelekció mozgató- és stabilizáló formái folyamatosan egymás mellett élnek, és csak egy adott forma adott időszakon belüli, adott alapon való túlsúlyáról lehet beszélni.

Bomlasztó szelekció- olyan szelekciós forma, amely egynél több fenotípust részesít előnyben, és az átlagos köztes formák ellen hat. Az ilyen szelekció polimorfizmus kialakulásához vezet egy populáción belül. A lakosság ezen az alapon mintegy több csoportra "szakadt". A bomlasztó szelekció példája az afrikai vitorlásokban a mimikri megjelenése. A Comore-szigeteken, Madagaszkáron és Szomáliában a hím és nőstény vitorláshal sárgás színű, és nem utánoz, mert. ezeken a vidékeken nincs olyan faj, amelyet ne ennének meg a madarak. Délnyugat-Abesszíniában a hímek megőrzik fajspecifikus színüket és szárnyformájukat, míg a nőstények színüket a nem madárlepkéknek megfelelően változtatják.

A természetben működő bomlasztó szelekció példájaként előfordulhatnak olyan esetek, amikor a jól differenciált polimorf típusok egyértelmű szelektív előnnyel rendelkeznek a gyengén differenciált polimorf típusokkal szemben. Például szexuális dimorfizmus: a jól differenciált másodlagos nemi jellemzőkkel rendelkező nőstények és hímek sikeresebben párosodnak és szaporodnak, mint

különféle köztes típusok (interszexuálisok, homoszexuálisok stb.).

Rizs. 2. ábra: A kiválasztás stabilizáló (A), mozgató (B) és zavaró (C) formáinak hatásvázlata (N. V. Timofeev-Resovsky és mtsai, 1977 szerint)

a természetes szelekció egyéb formái:

szexuális szelekció;

Egyéni kiválasztás;

Csoportválasztás stb.

Ezek a kiválasztás formái alárendelt jelentőségűek. A természetes szelekciót, amely az azonos nemű egyedek tulajdonságaira vonatkozik, ún szexuális szelekció. Azon alapul, hogy kétlaki állatokban az azonos nemű egyedek szelektív nem egyenértékűek. Ez az egyéni szelekció egy speciális formája, amelyben egy adott populációból csak az egyik nem képviselői (általában hímek) vesznek részt. A hímek másodlagos szexuális jellemzői segítenek nekik párosodási partnert találni .

A természetes szelekció igen támogató pozíció - a populáció egyedeinek bizonyos edzettségi szintjének fenntartása, lehetővé téve a populáció adott környezeti feltételek melletti létezését. A népesség átlagos edzettségénél alacsonyabb relatív edzettségi egyedek általában elpusztulnak.

A faj élete és fejlődése szempontjából is fontos terjedő hatás kiválasztás. A faj a földfelszínnek azt a részét foglalja el, amelyen túl tud élni. A szelekció szabályozza a faj helyzetét a környezetben: az organizmusok gyakrabban maradnak életben olyan környezeti feltételek között, amelyekhez szelekcióval jobban alkalmazkodnak. Ezért az organizmusok, populációk, fajok eloszlása a Föld felszínén elsősorban szelekción keresztül történik.

A kiválasztás megtörténik akkumulatív szerep. Mivel a szelekció a legalkalmasabbak tapasztalata, minden, az alkalmazkodóképességet fokozó kitérést megtartanak náluk. Az ilyen változások felhalmozódnak, és a tulajdonság fenotípusos megnyilvánulása több generáció alatt fokozódik. Példa erre a ló őseinek végtagjainak fejlődése: az ötujjútól a háromujjason át az egyujjúakig.

kreatív szerepet a kiválasztás az, hogy a legalkalmasabbakat választják ki, azaz. alkalmazkodtak az adott környezeti feltételekhez. Genotípus szinten a szelekció eredményeként a genotípus evolúciója következik be, azaz. változékonyság átalakul. A fenotípussal kapcsolatban a természetes szelekció alkotó szerepe az új adaptációk kialakításában és az egész szervezet átstrukturálásában fejeződik ki, ami biztosítja ezen adaptációk normális működését. Új adaptációk csak a genotípus variabilitás alapján és csak a szelekció eredményeként jönnek létre.

Például a múlt század 40-es éveiben a penicillint, a sztreptomicint és más antibiotikumokat először használták az orvostudományban. Kezdetben hatékonyak voltak a kórokozó baktériumok ellen, még kis adagokban is. Az antibiotikumok használatának kiszélesedése után azonban nem sokkal hatékonyságuk hanyatlásnak indult, és nagyobb dózisokat kellett alkalmazni a kívánt eredmény eléréséhez. Vannak olyan baktériumtörzsek, amelyek rezisztensek az antibiotikumokra és érzékenyek rájuk. A rezisztens törzsek megjelenése a kis gyakorisággal előforduló spontán mutációknak köszönhető. Így az antibiotikumok alacsony vagy mérsékelt dózisban történő alkalmazása beindít egy szelekciós folyamatot, amely elősegíti a rezisztens törzsek megjelenését.

Ilyen mikroevolúciós változásokat találtak laboratóriumi kísérletekben. Példa erre az egyik törzsen végzett szelekciós kísérlet Staphylococcus aureus- egy kórokozó baktérium, amely sebek felszaporodását és ételmérgezést okoz. Az eredeti populáció, amelyből ez a törzs származott, érzékeny volt különböző antibiotikumokra alacsony dózisokban. A kezdeti populációból izolált baktériumok egy részét egymás után tenyésztették penicillint és más antibiotikumokat növekvő koncentrációban tartalmazó táptalajon. Ennek eredményeként különböző törzsek rezisztenssé váltak ezzel az antibiotikummal szemben. A különböző antibiotikumokkal szembeni rezisztencia különböző mértékben nőtt: a kloromicetinnel szemben 193-szor, a Na-penicillinnel szemben 187 000-szer, a streptomycinnel szemben pedig 250 000-szeresére. Ugyanakkor az ilyen törzsekben más változások is bekövetkeznek. Lassabban nőnek, különösen anaerob körülmények között, és elvesztik patogenitásukat. Az antibiotikumok táptalajból való eltávolítása ellentétes irányú szelekcióhoz vezet, azaz. az antibiotikum-érzékeny formák megőrzésére.

Így a természetes szelekció kreatív szerepe meghatározza:

1) a variabilitás átalakulása - a mutációk fenotípusos kifejeződésének változása, a pleiotrópia káros megnyilvánulásainak megszüntetése, a dominancia és recesszív evolúció, valamint a gének penetranciája és expresszivitása;

2) az egyedfejlődés folyamatainak alakulása;

3) új adaptációk megjelenése, ideértve a szervezeti tulajdonságok együttes adaptációját és a szervezeti homeosztázis erősítését, az egyedek együttes alkalmazkodását egy populációban, a populáció homeosztázis mechanizmusainak kialakítását, a fajok együttes alkalmazkodását, valamint az alkalmazkodások kialakulását abiotikus tényezőkre;

4) a populációk evolúciója, a fajok és a fajok differenciálódása.

A szelekció kreatív szerepének eredménye a szerves evolúció folyamata, amely a morfofiziológiai szerveződés (arogenezis) progresszív szövődménye mentén halad, és külön ágakban - a specializáció (allogenezis) útján.

©2015-2019 oldal
Minden jog a szerzőket illeti. Ez az oldal nem igényel szerzői jogot, de ingyenesen használható.
Az oldal létrehozásának dátuma: 2017-03-30

A természetes kiválasztódás az evolúció hajtóereje. Kiválasztási mechanizmus. A populációk szelekciójának formái (I.I. Shmalgauzen).

Természetes kiválasztódás- az a folyamat, amelynek során a populációban növekszik a maximális alkalmasságú (legkedvezőbb tulajdonságú) egyedek száma, míg a kedvezőtlen adottságokkal rendelkező egyedek száma csökken. A modern szintetikus evolúcióelmélet fényében a természetes szelekciót tekintik az adaptációk, a speciáció kialakulásának és a szupraspecifikus taxonok eredetének fő okának. A természetes szelekció az alkalmazkodás egyetlen ismert oka, de nem az evolúció egyetlen oka. A nem adaptív okok közé tartozik a genetikai sodródás, a génáramlás és a mutációk.

A "természetes szelekció" kifejezést Charles Darwin népszerűsítette, összehasonlítva ezt a folyamatot a mesterséges szelekcióval, amelynek modern formája a szelekció. 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. Ezenkívül mind a természetes, mind a mesterséges szelekció anyaga kis örökletes változások, amelyek generációról generációra halmozódnak fel.

A természetes szelekció mechanizmusa

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

Az élőlények több utódot hoznak létre, mint amennyit túlélnek;

Ezeknek az élőlényeknek a populációjában van örökletes változatosság;

Az eltérő genetikai tulajdonságokkal rendelkező organizmusok túlélési aránya és szaporodási képessége eltérő.

Az ilyen feltételek versenyt keltenek az élőlények között a túlélésért és szaporodásért, és a természetes szelekción keresztüli evolúció minimális feltételeit jelentik. Így az öröklött tulajdonságokkal rendelkező szervezetek, amelyek versenyelőnyt biztosítanak számukra, nagyobb valószínűséggel adják át őket utódaiknak, mint az olyan, öröklött tulajdonságokkal rendelkező szervezetek, amelyek nem.

A természetes szelekció fogalmának központi fogalma az élőlények alkalmassága. A fittség egy szervezet túlélési és szaporodási képessége, amely meghatározza a következő generációhoz való genetikai hozzájárulásának mértékét. Az alkalmasság megállapításánál azonban nem az utódok összlétszáma a fő, hanem az adott genotípussal (relatív alkalmassággal) rendelkező utódok száma. Például, ha egy sikeres és gyorsan szaporodó szervezet utódai gyengék és nem szaporodnak jól, akkor ennek a szervezetnek a genetikai hozzájárulása és ennek megfelelően a rátermettsége alacsony lesz.

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 előnyös vagy káros allélok esetében csökkenni fog a populációkban való részesedésük, vagyis a szelekció ezekkel az allélokkal szemben hat majd. 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 válhatnak.

Az olyan tulajdonságok természetes szelekciója, amelyek bizonyos értéktartományokban változhatnak (például egy szervezet mérete), három típusra oszthatók:

Irányított kiválasztás- a tulajdonság átlagos értékének időbeli változása, például a testméret növekedése;

Bomlasztó szelekció- kiválasztás a tulajdonság szélső értékeire és az átlagos értékekre, például nagy és kis testméretekre;

Kiválasztás stabilizáló- szelekció a tulajdonság szélső értékeivel szemben, ami a tulajdonság varianciájának csökkenéséhez vezet.

A természetes szelekció speciális esete az szexuális szelekció, melynek szubsztrátja minden olyan tulajdonság, amely növeli a párzási sikert azáltal, hogy növeli az egyed vonzerejét a potenciális partnerek számára. Az ivaros szelekció során kialakult tulajdonságok különösen bizonyos állatfajok hímjeinél mutatkoznak meg. Az olyan tulajdonságok, mint a nagy szarv, az élénk színezet egyrészt vonzhatják a ragadozókat és csökkenthetik a hímek túlélési arányát, másrészt ezt ellensúlyozza a hasonló markáns tulajdonságokkal rendelkező hímek szaporodási sikere.

A szelekció a szerveződés különböző szintjein működhet, például gének, sejtek, egyedi organizmusok, szervezetcsoportok és fajok. Sőt, a kiválasztás egyszerre hathat különböző szinteken. Az egyén feletti szinteken végzett szelekció, például a csoportos szelekció együttműködéshez vezethet.

A természetes szelekció 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 természetes szelekció egyik formája, amely alatt működik irányította változó környezeti feltételek. Darwin és Wallace írta le. 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 motívumválasztás klasszikus példája a nyírlepke színének alakulása. Ennek a pillangónak a szárnyainak színe a zuzmóval borított fák kérgének színét utánozza, amelyen a nappali órákat tölti. Nyilvánvaló, hogy ez a védő színezés a korábbi evolúció sok generációja során alakult ki. Az angliai ipari forradalom kezdetével azonban ez az eszköz kezdte elveszíteni jelentőségét. A légköri szennyezés a zuzmók tömeges pusztulásához és a fatörzsek elsötétüléséhez vezetett. A sötét háttéren világos pillangók könnyen láthatóvá váltak a madarak számára. A 19. század közepe óta a lepkék mutáns sötét (melanisztikus) formái kezdtek megjelenni a nyírlepke populációiban. Gyakoriságuk gyorsan növekedett. A 19. század végére a lepke néhány városi populációja szinte teljes egészében sötét formákból állt, míg a vidéki populációkban még mindig a világos formák voltak túlsúlyban. Ezt a jelenséget nevezték el ipari melanizmus. A tudósok azt találták, hogy a szennyezett területeken a madarak nagyobb valószínűséggel fogyasztanak világos formákat, a tiszta területeken pedig a sötéteket. Az 1950-es években a légkörszennyezésre vonatkozó korlátozások bevezetése a természetes szelekció ismét irányt váltott, és a sötét formák gyakorisága a városi populációban csökkenni kezdett. Ma majdnem olyan ritkák, mint az ipari forradalom előtt.

A vezetés kiválasztására akkor kerül sor, amikor a környezet a hatótávolság bővülésével megváltozik, vagy új körülményekhez alkalmazkodik. Megőrzi az örökletes változásokat egy bizonyos irányban, ennek megfelelően változtatja a reakció sebességét. Például, amikor a talaj különböző, egymással nem rokon állatcsoportok élőhelyévé fejlődött, a végtagok üregessé váltak.

Kiválasztás stabilizáló- a természetes szelekció olyan formája, amelyben fellépése az átlagos normától szélsőségesen eltérő egyedek ellen irányul, a tulajdonság átlagos súlyosságú egyedei javára. A stabilizáló szelekció fogalmát I. I. Shmalgauzen 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.

Az ilyen polimorfizmus legszélesebb körben ismert példája a sarlósejtes vérszegénység. Ez a súlyos vérbetegség olyan embereknél fordul elő, akik homozigóták egy mutáns hemoglobin allélra ( Hb S), és korai halálukhoz vezet. A legtöbb emberi populációban ennek az allélnek a gyakorisága nagyon alacsony, és megközelítőleg megegyezik a mutációk miatti előfordulásának gyakoriságával. Azonban meglehetősen gyakori a világ azon részein, ahol gyakori a malária. Kiderült, hogy a heterozigóták számára Hb S jobban ellenállnak a maláriának, mint a homozigóták a normál allél esetében. Emiatt a homozigóta halálos alléljére heterozigótaság jön létre és stabilan fennmarad a maláriás területeken élő populációkban.

A stabilizáló szelekció a természetes populációk változékonyságának felhalmozódásának mechanizmusa. A kiváló tudós, I. I. Shmalgauzen volt az első, aki figyelmet szentelt a stabilizáló szelekciónak. Megmutatta, hogy még stabil létfeltételek mellett sem szűnik meg sem a természetes szelekció, sem az evolúció. A populáció fejlődése még fenotípusosan változatlan maradva sem szűnik meg. Genetikai felépítése folyamatosan változik. A stabilizáló szelekció olyan genetikai rendszereket hoz létre, amelyek sokféle genotípus alapján biztosítják a hasonló optimális fenotípusok kialakulását. Olyan genetikai mechanizmusok, mint pl dominancia, episztázis, gének komplementer hatása, hiányos penetranciaés a genetikai változatosság elrejtésének egyéb eszközei a stabilizáló szelekciónak köszönhetik létezésüket.

Így a stabilizáló szelekció, a normától való eltéréseket félresöpörve, aktívan alakít ki olyan genetikai mechanizmusokat, amelyek biztosítják az organizmusok stabil fejlődését és a különböző genotípusokon alapuló optimális fenotípusok kialakulását. Biztosítja az élőlények stabil működését a faj számára ismert külső körülmények széles ingadozásai között.

Zavaró (szakadó) szelekció- a természetes szelekció olyan formája, amelyben a körülmények a változékonyság két vagy több szélsőséges változatának (irányának) kedveznek, de nem kedveznek a tulajdonság köztes, átlagos állapotának. Ennek eredményeként egy kezdeti formából több új forma is megjelenhet. Darwin leírta a bomlasztó szelekció működését, úgy vélte, hogy ez a divergencia hátterében áll, bár nem tudott bizonyítékot szolgáltatni a természetben való létezésére. A bomlasztó szelekció hozzájárul a populációs polimorfizmus kialakulásához és fennmaradásához, 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 szezonális fajok kialakulása egyes gyomnövényekben a bomlasztó szelekcióval magyarázható. Kimutatták, hogy az egyik ilyen növényfajnál - a réti csörgőnél - a virágzás és a magérés ideje szinte egész nyáron elhúzódott, és a legtöbb növény nyár közepén virágzik és terem. A szénás réteken azonban előnyben részesülnek azok a növények, amelyeknek van idejük a virágzásra és a magot hozni a kaszálás előtt, illetve azok, amelyek nyár végén, kaszálás után vetnek magot. 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 Ez a természetes szelekció a sikeres szaporodáshoz. 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. „A szelekciónak ezt a formáját nem a szerves lények egymás közötti kapcsolataiban vagy a külső feltételekkel folytatott létharc határozza meg, hanem az azonos nemű 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 „jó gének” hipotézise szerint a nőstény a következőképpen „indokol”: „Ha ennek a hímnek fényes tollazata és hosszú farka ellenére valahogy nem sikerült meghalnia egy ragadozó karmai között, és túlélni a pubertás korát, akkor jók a génjei, amelyek lehetővé teszik számára. Tehát őt kell gyermekei apjának választani: jó génjeit átadja nekik. A fényes hímek kiválasztásával a nőstények jó géneket választanak utódaik számára.

A „vonzó fiúk” hipotézise szerint a női szelekció logikája némileg eltér. Ha a fényes hímek bármilyen okból vonzóak a nőstények számára, akkor érdemes fényes apát választani leendő fiai számára, mert fiai öröklik az élénk szín géneket, és vonzóak lesznek a nőstények számára a következő generációban. Így pozitív visszacsatolás következik be, ami oda vezet, hogy nemzedékről nemzedékre a hímek tollazatának fényessége egyre fokozódik. A folyamat addig folytatódik, amíg el nem éri az életképesség határát.

A hímek kiválasztásánál a nőstények sem logikusabbak, sem nem kevésbé logikusak, mint minden más viselkedésben. 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. Mindazok, akik ösztönösen más viselkedésre ösztönöztek, nem hagytak maguk után utódokat. Így nem a nőstények logikáját tárgyaltuk, hanem a létért és a természetes kiválasztódásért folytatott harc logikáját – egy vak és automatikus folyamatot, amely generációról generációra folyamatosan hatva kialakította mindazt a csodálatos formák, színek és ösztönök sokféleségét, megfigyelni a vadon élő állatok világában.

pozitív és negatív szelekció

A természetes kiválasztódásnak két formája van: PozitívÉs Vágás (negatív) kiválasztás.

A pozitív szelekció növeli a populáció azon egyedeinek számát, amelyek olyan hasznos tulajdonságokkal rendelkeznek, amelyek a faj egészének életképességét növelik.

A cut-off szelekció kivágja a populációból azon egyedek túlnyomó többségét, amelyek adott környezeti feltételek mellett élesen csökkentik az életképességet. A cut-off szelekció segítségével az erősen káros allélokat eltávolítják a populációból. A kromoszóma-átrendeződésekkel és a genetikai apparátus normál működését élesen megzavaró kromoszómakészlettel rendelkező egyéneket is vágási szelekciónak vethetik alá.

A természetes szelekció szerepe az evolúcióban

Charles Darwin a természetes szelekciót tekintette 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 arra késztetett néhány kutatót, hogy tagadják a természetes szelekció jelentőségét, és alternatívaként olyan koncepciókat javasoltak, amelyek a genotípus mutációs faktor rendkívül fontos. Az ilyen elméletek szerzői az evolúció nem fokozatos, hanem nagyon gyors (több generáción át) görcsös természetét tételezték fel (Hugo de Vries mutációja, Richard Goldschmitt sótacionizmusa és más kevésbé ismert fogalmak). Az, hogy N. I. Vavilov jól ismert összefüggéseket fedezett fel a rokon fajok tulajdonságai között (a homológiai sorozatok törvénye), arra késztetett néhány kutatót, hogy megfogalmazzák az evolúcióról szóló következő „antidarwinista” hipotéziseket, mint például a nomogenezis, batmogenezis, autogenezis, ontogenezis és mások. Az 1920-as és 1940-es években az evolúcióbiológiában azok, akik elutasították Darwin természetes szelekcióval való evolúcióról alkotott elképzelését (amit néha "szelekciós" elméleteknek neveznek, amelyek a természetes szelekciót hangsúlyozták), a klasszikus darwinizmus viszonylagos tükrében való átdolgozása miatt felélesztették az érdeklődést ezen elmélet iránt. a genetika fiatal tudománya. Az így létrejött szintetikus evolúcióelmélet, amelyet gyakran helytelenül neodarwinizmusnak neveznek, többek között a populációk allélgyakoriságának kvantitatív elemzésére támaszkodik, amint azok a természetes szelekció hatására változnak. Vannak viták, ahol a radikális megközelítésű emberek a szintetikus evolúcióelmélet és a természetes kiválasztódás szerepe elleni érvként azt állítják, hogy „Az elmúlt évtizedek felfedezései a tudományos ismeretek különböző területein – től molekuláris biológia semleges mutációk elméletévelMotoo Kimura És paleontológia pontozott egyensúly elméletével Stephen Jay Gould És Niles Eldredge (ahol Kilátás az evolúciós folyamat viszonylag statikus fázisaként értve) egészen addig matematika elméletévelelágazások És fázisátmenetek- tanúskodjanak a klasszikus szintetikus evolúcióelmélet elégtelenségéről a biológiai evolúció minden aspektusának megfelelő leírására.. A különböző 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 evolúció elméletét természetesen) a következő szükségességéhez jutott, harmadik szintézis."

Az ilyen polimorfizmus legszélesebb körben ismert példája a sarlósejtes vérszegénység. Ez a súlyos vérbetegség olyan embereknél fordul elő, akik homozigóták egy mutáns hemoglobin allélra ( HbS), és korai halálukhoz vezet. A legtöbb emberi populációban ennek az allélnek a gyakorisága nagyon alacsony, és megközelítőleg megegyezik a mutációk miatti előfordulásának gyakoriságával. Azonban meglehetősen gyakori a világ azon részein, ahol gyakori a malária. Kiderült, hogy a heterozigóták számára HbS jobban ellenállnak a maláriának, mint a homozigóták a normál allél esetében. Emiatt a homozigóta halálos alléljére heterozigótaság jön létre és stabilan fennmarad a maláriás területeken élő populációkban.

A szexuális szelekció mechanizmusairól két hipotézis általános.

A „jó gének” hipotézise szerint a nőstény a következőképpen „indokol”: „Ha ennek a hímnek fényes tollazata és hosszú farka ellenére valahogy nem sikerült meghalnia egy ragadozó karmai között, és megélnie a pubertás korát, akkor jó génekkel rendelkezik, amelyek lehetővé tették számára. Tehát őt kell gyermekei apjának választani: jó génjeit átadja nekik. A fényes hímek kiválasztásával a nőstények jó géneket választanak utódaik számára.

· A „vonzó fiúk” hipotézis szerint a nőstények kiválasztásának logikája némileg eltérő. Ha a fényes hímek bármilyen okból vonzóak a nőstények számára, akkor érdemes fényes apát választani leendő fiai számára, mert fiai öröklik az élénk szín géneket, és vonzóak lesznek a nőstények számára a következő generációban. Így pozitív visszacsatolás következik be, ami oda vezet, hogy nemzedékről nemzedékre a hímek tollazatának fényessége egyre fokozódik. A folyamat addig folytatódik, amíg el nem éri az életképesség határát.

1. Mi a létharc?

A létért folytatott küzdelem egyazon fajon belüli, különböző fajok és szervetlen természetű élőlények összetett és változatos kapcsolata.

2. Mi a természetes szelekció? Mit jelent a mesterséges szelekció?

A természetes szelekció az evolúció fő tényezője, amely az adott környezeti feltételekhez jobban alkalmazkodó és hasznos örökletes tulajdonságokkal rendelkező egyedek túléléséhez és preferenciális szaporodásához vezet.

A mesterséges szelekció azt jelenti, hogy egy személy kiválasztja a gazdaságilag vagy dekorációs szempontból legértékesebb állatokat és növényeket, hogy a kívánt tulajdonságokkal rendelkező utódokat kapja.

3. Melyek Darwin evolúciós tanításainak főbb rendelkezései?

Darwin elmélete a következő alapvető rendelkezésekként fogalmazható meg.

1. A bolygónkon élő összes organizmus változékony. Lehetetlen két teljesen egyforma nyulat, farkast, gyíkot vagy más, azonos fajhoz tartozó állatot vagy növényt találni.

2. A természetben az egyes fajokból több egyed születik, mint amennyit a környezet erőforrásai táplálni engednek. Ez létharchoz vezet köztük. Ennek eredményeként azok az egyedek maradnak életben, amelyek adott környezeti feltételek mellett a legelőnyösebb tulajdonságokkal rendelkeznek, azaz megtörténik a természetes szelekció.

3. A természetes szelekció által megőrzött egyedek utódokat hagynak maguk után, tulajdonságaikat öröklődés útján továbbadják. Ez biztosítja egy adott faj létezését hosszú ideig.

4. Mivel az elterjedési terület különböző részein a környezeti feltételek eltérőek lehetnek, ezért az alkalmazkodások eltérően alakulnak ki, vagyis az élőlények jellemzőiben eltérés mutatkozik, ami új fajok megjelenéséhez - speciációhoz vezet.

Kérdések

1. Melyek a létharc fő okai?

A populációban megjelenő egyedszám és a rendelkezésre álló életforrások közötti eltérés elkerülhetetlenül létharchoz vezet.

2. A létért való küzdelem milyen formáit ismeri? Mondjon releváns példákat.

Darwin a létért folytatott küzdelem három formáját különböztette meg: a fajokon belüli, interspecifikus és a szervetlen természetű kedvezőtlen körülmények elleni harcot.

A legintenzívebb közülük az intraspecifikus küzdelem. A fajokon belüli küzdelem szemléletes példája az azonos korú tűlevelű erdei fák közötti versengés. A legmagasabb fák széles körben elterjedt koronájukkal felfogják a napsugarak nagy részét, és erőteljes gyökérrendszerük felszívja a talajból a vízben oldott ásványi anyagokat a gyengébb szomszédok kárára. A fajon belüli küzdelmet különösen súlyosbítja a populációsűrűség növekedése, például egyes madárfajok (sok faj sirályok, háziállatok) fiókabősége: az erősebb kiszorítja a gyengéket a fészkekből, halálra ítélve őket a ragadozóktól, ill. éhezés.

Interspecifikus harc figyelhető meg a különböző fajok populációi között. Megnyilvánulhat az azonos típusú természeti erőforrásokért folyó versenyben vagy az egyik típus egyoldalú felhasználásában a másik által. A hasonló típusú erőforrásokért folytatott versengésre példa az emberi településeken való helyért küzdő szürke és fekete patkányok kapcsolata. Az erősebb és agresszívabb szürke patkány idővel felváltotta a fekete patkányt, amely jelenleg csak erdőterületeken vagy sivatagokban fordul elő. Ausztráliában az Európából hozott közönséges méh kiszorította a kicsi, csípetlen őshonos méhet.

Más jellegű küzdelemre példa a ragadozó és a zsákmány viszonya: madarak és rovarok, halak és kis rákfélék, oroszlánok és antilopok stb. Csak ezekben az esetekben fejeződik ki a létért való küzdelem közvetlen harcban: a ragadozók összevesznek a zsákmányon, ill. egy ragadozó harcol az áldozattal. Az ilyen kapcsolatok egyértelmű eredménye mind a ragadozó, mind a zsákmány összehangolt evolúciós változásai: a ragadozó kifinomult támadási eszközökre tesz szert - agyarak, karmok, gyors mozgások, lappangó viselkedés; Az áldozatok nem kevésbé kifinomult védelmi formákkal rendelkeznek: különféle tüskék és kagylók, álcázó színek, védőburkolatok és egyéb alkalmazkodó viselkedés.

Az élőlények evolúciós változásaiban a létharc harmadik formája - a kedvezőtlen környezeti feltételekkel való küzdelem - is nagy szerepet játszik. Egyes növények szerkezeti jellemzői, mint például a manók, párnanövények, egyértelműen jelzik az északi vagy a hegyvidéki zord körülmények között való életet.

Az abiotikus tényezők nemcsak önmagukban gyakorolnak jelentős hatást az élőlények evolúciójára: hatásuk erősítheti vagy gyengítheti az intra- és interspecifikus kapcsolatokat. Terület, hő vagy fény hiányában a fajokon belüli küzdelem súlyosbodhat, vagy éppen ellenkezőleg, gyengülhet az élethez szükséges erőforrások feleslegével. Meleg években, a zooplankton bőséges fejlődésével a sügér aktívan eszik a vízoszlopban lebegő rákféléket; a hideg, terméketlen években a táplálék hiánya arra kényszeríti a halakat, hogy saját ivadékaikkal táplálkozzanak.

3. Mi a természetes szelekció működése?

A természetes szelekció befolyásolja a populáció összetételét: „eltávolítva” belőle a kevésbé adaptált genotípusokat, jobban alkalmazkodik a környezeti feltételekhez.

4. A természetes szelekció milyen formáit ismeri? Milyen feltételek mellett működnek? Mondjon releváns példákat.

Azokban az esetekben, amikor a természetes szelekció a meglévő tulajdonságok (fenotípusok) fenntartását célozza, stabilizáló szelekcióról beszélnek. A biológusok jó bizonyítékot ismernek a stabilizáló szelekció létezésére. Például egyes tavak szigetein élő vízikígyót színe láthatatlanná teszi a növényzet sűrűjében. A mutációk következtében azonban időről időre megjelennek olyan egyedek, amelyek eltérő színűek. Ez az új színezés öröklődik. Ennek ellenére a mutánsok száma nem növekszik: a ragadozó madarak gyorsan elpusztítják őket, eltemetve őket a vízi növényzet hátterében. Következésképpen ritkán sikerül túlélniük a pubertásig, és utódokat hagyni maguk után.

A stabilizáló szelekció gyakori ott, ahol az életkörülmények hosszú ideig állandóak, például az északi szélességi körökön és az óceán fenekén. Itt több tíz- és százmillió éve nem történt észrevehető változás, és az élőlények már elég jól alkalmazkodtak az élethez ebben a környezetben. A stabilizáló szelekció változóbb helyeken is működik - hegyi réteken, víztelen homokdűnéken: itt gyorsabban változnak a viszonyok, mint az óceán fenekén, de ennek ellenére az egyes nemzedékek élettartamához képest hosszú ideig állandóak.

A természetes szelekció másik formája az indítékos szelekció. A stabilizálóval ellentétben ez a szelekciós forma elősegíti a fenotípusok változását. Az indítékválasztás akciója nagyon gyorsan megnyilvánulhat a külső körülmények váratlan és erőteljes változásaira válaszul. Klasszikus példa erre az egyik lepkefaj, a nyírlepke esete.

A 18. században az angol lepkegyűjtők nagyon ritkán találták meg ennek a fajnak a sötét képviselőit. A nyírmolyok általában világos színűek, ami lehetővé teszi, hogy jól álcázzanak a zuzmóval sűrűn borított fatörzseken, ahol általában a nappali órákban töltenek időt. A madarak és más pillangóvadászok nehezen tudják megkülönböztetni a világos színű pillangókat, amikor fatörzseken ülnek. A sötétszárnyú pillangók magas melanin pigmenttartalmú egyedek. Nincs természetes álcázásuk, ezért sebezhetőbbek a madarakkal szemben. Emiatt a gyűjtőknek nem volt könnyű megtalálni.

A XIX. század közepén azonban Angliában ipari forradalom zajlott. A gyárnegyedeket erősen szennyezték a magas kéntartalmú szénégéstermékek (kénes gáz). Ennek eredményeként a fák kérgén lévő zuzmók pusztulni kezdtek. Ezenkívül sok fa kérgét korom borította, különösen a gyárak és gyárak közelében. Ennek eredményeként ezeken a területeken a sötét lepkék száma növekedni kezdett, míg a világos lepkék száma észrevehetően csökkent. A tudósok felvetették, hogy a lepkepopuláció összetételének változásai nem mások, mint a környezet változásaihoz kapcsolódó természetes szelekció következményei.

Egy másik példa a rovarok rovarölő szerek (mérgek) hatására való érzékenységében az indítékválasztás hatására bekövetkező változáshoz kapcsolódik. A szelekció sok rovarfajt segített ellenállni a mérgeknek. Például egyes szúnyogfajok egy olyan enzim termelését kódoló gént tartalmaznak, amely blokkolja a kis dózisú méreg hatását. Ahol rovarölő szereket használnak, a legtöbb szúnyog elpusztul, csak néhányan maradnak életben, de kétszer gyorsabban képesek előállítani a megfelelő enzimet. Ők hoznak létre egy új populációt, amelynek egyedei gyakorlatilag immunisak a méreggel szemben.

Figyelembe vettünk olyan példákat, ahol a motívumszelekció akciója nagyon gyorsan - néhány évtizeden belül - megnyilvánul az élőlények létfeltételeinek hirtelen megváltozására reagálva. A legtöbb esetben azonban a kiválasztási folyamat nagyon lassú. Az ezzel kapcsolatos népességváltozások ugyanennyi ideig tartanak. Így a szelekció működése csak a fosszilis formák vizsgálatának folyamatában tapasztalható fokozatos és nem mindig határozott változások formájában fedezhető fel. Az ilyen változások klasszikus példája a ló lábfejlődésének rekonstruált képe.

A természetes szelekció különböző formái váltakoznak az evolúció folyamatában. Az evolúciós átalakulások általában a motívumszelekció hatására indulnak meg a környezeti feltételek komoly változásaira válaszul. Ennek eredményeként új alfajok, majd fajok jelennek meg. Ekkor a hajtószelekciót egy stabilizáló váltja fel, és a faj egyedei által elért változások megmaradnak - az új faj stabilizálódik.

5. Lehetséges-e kísérleti megerősítést kapni a természetes szelekció működésére?

A természetes szelekció működésének kísérleti megerősítését nehéz megszerezni, mert. nagyon lassú a kiválasztás. De bizonyos esetekben (például nyírfa orsóknál) még mindig lehetséges.

Természetes kiválasztódás. A természetes szelekció formái

Legújabb

Ismerni kell