Natūrali atranka. Natūralios atrankos formos

1 klausimas. Kas yra natūrali atranka?

Natūrali atranka yra kiekvienos rūšies labiau prisitaikiusių individų pirmenybinis išlikimas ir dauginimasis gamtoje. Tuo pačiu metu mažiau prisitaikę individai dauginasi mažiau sėkmingai arba net miršta. Natūrali atranka yra kovos už būvį rezultatas.

2 klausimas. Kuo grindžiamas natūralios atrankos veiksmas?

3 klausimas. Kokias natūralios atrankos formas žinote?

Yra dvi pagrindinės natūralios atrankos formos – vairavimas ir stabilizavimas. Vairavimo pasirinkimas veikia pasikeitus aplinkos sąlygoms. Tuo pačiu metu požymio vidutinė reikšmė populiacijoje pasislenka į vertę, atitinkančią pasikeitusias sąlygas. Motyvų pasirinkimo įtakos bruožų ar savybių pokyčiai gali įvykti labai greitai. Pavyzdys yra beržo drugio spalvos pasikeitimas: veikiant pramoninei taršai, beržo kamienai, ant kurių gyveno šie drugeliai, patamsėjo, o tamsesnės spalvos individai gavo pranašumą - patikimą maskuojančią spalvą.

Stabilizuojanti atranka – tai atrankos forma, kai asmenys, turintys vidutinę bruožo reikšmę, turi pranašumą. Pavyzdys – žolėdžių gyvūnų kūno dydis: masės padidėjimas padeda atsispirti plėšrūnams, tačiau sumažina judrumą ir padidina egzistencijai reikalingo maisto kiekį. Todėl žolėdžių populiacijoje individai, turintys optimalų vidutinį svorį, įgyja pranašumą.

4 klausimas. Kokiomis aplinkos sąlygomis veikia kiekviena natūralios atrankos forma?

Vairavimo pasirinkimas veikia pasikeitus išorinėms sąlygoms. Jis pasireiškia tik retkarčiais ir veikia tol, kol vidutinė požymio reikšmė populiacijoje naujomis sąlygomis pasiekia optimalią reikšmę.

Stabilizavimo atranka veikia pastoviomis išorinėmis sąlygomis. Jis pasireiškia nuolat, ribodamas bruožų variacijų diapazoną ir taip išsaugodamas motyvų atrankos poveikį.

Atrankos metu vairavimo selekcijos analogas yra dirbtinė atranka, kuria siekiama išvesti naują veislę (veislę), o stabilizuojanti selekcija atitinka žmogaus pastangas išsaugoti veislės savybes, kai leidžiami tik „būtiną“ fenotipą turintys individai. kirsti.

5 klausimas. Kokia yra mikroorganizmų, žemės ūkio kenkėjų ir kitų organizmų atsparumo pesticidams atsiradimo priežastis?

Mikroorganizmų, žemės ūkio kenkėjų ir kitų panašių organizmų atsparumo pesticidams atsiradimo priežastis yra nevalinga žmonių atranka. Naudojant pesticidus (arba antibiotikus), sunaikinama beveik visa kenkėjų (ligos sukėlėjų) populiacija. Išgyvena tik tie asmenys, kurie anksčiau buvo visiškai nenaudingi ir nepasireiškia savybe – atsparumu šiems nuodams. Šių asmenų palikuonys išlaikys šį stabilumą ir įgis pranašumą. Dėl to šis bruožas bus fiksuotas populiacijoje ir netrukus jis apskritai taps atsparus pesticidui (antibiotikui). Pavyzdžiui, kai kurie infekcinių ligų sukėlėjai dabar yra įgiję atsparumą vaistams, atrastiems XX amžiaus viduryje. (penicilinas ir kiti antibiotikai). Tiesą sakant, šis pavyzdys iliustruoja motyvų atrankos veikimą.

Šiuolaikinėje evoliucijos teorijoje natūralios atrankos formų klausimas išlieka vienas ginčytinų. Išskiriama daugiau nei 30 skirtingų atrankos formų. Tačiau yra tik trys pagrindinės atrankos formos: stabilizuojantis, judantis ir trikdantis(2 pav.) .

Stabilizuojantis pasirinkimas - natūralios atrankos forma, kuria siekiama išlaikyti ir padidinti įgyvendinimo stabilumą vidutinės, anksčiau nustatytos bruožo ar savybės vertės populiacijoje. Tai atsiranda pašalinus bet kokius nukrypimus nuo šios normos. Stabilizuojančios atrankos pavyzdys – M. Karn ir L. Penrose nustatytas ryšys tarp naujagimių svorio ir jų mirtingumo: kuo didesnis nukrypimas bet kuria kryptimi nuo vidutinės normos (3,6 kg), tuo rečiau tokie vaikai išgyvena.

Taigi svarbiausias stabilizuojančios atrankos veiksmo rezultatas yra jau esamų požymių ir jau susiformavusios reakcijos normos šiems požymiams išsaugojimas, stabilizavimas. Ilgalaikio prisitaikymo išsaugojimo morfologiniu lygmeniu pavyzdys yra penkių pirštų galūnės formavimasis, kuris atsirado maždaug prieš 320 milijonų metų, kai atsirado sausumos stuburiniai gyvūnai. Kadangi žinomos tiek gyvūnų, tiek žmonių mutacijos, kurios padidina arba sumažina pirštų skaičių (paukščiai, kanopiniai gyvūnai, dinozaurai ir kt.), penkių pirštų išsaugojimas yra stabilizuojančios atrankos rezultatas.

vairavimo pasirinkimas- atranka, kuri prisideda prie bruožo ar savybės vidutinės vertės pokyčio. Ši atrankos forma lemia adaptacinių savybių atsiradimą. Kryptingai keičiantis aplinkai, dažniau išgyvena individai, turintys šį pokytį atitinkančias individualias savybes; dažniau miršta asmenys, turintys nukrypimų priešinga kryptimi, neadekvatūs išorinių sąlygų pokyčiams. Savybės praradimas dažniausiai yra varomosios atrankos rezultatas. Pavyzdžiui, organo funkcinio netinkamumo sąlygomis natūrali atranka prisideda prie jų mažinimo. Kai kurių paukščių ir vabzdžių sparnų praradimas, kanopinių gyvūnų pirštai, gyvačių galūnės, urvinių gyvūnų akys yra motyvų atrankos veiksmo pavyzdžiai.

Taigi, varomoji atrankos forma lemia naujų adaptacijų vystymąsi kryptingai pertvarkant populiacijos genofondą, o tai, savo ruožtu, lydi individų genotipo pertvarkymas.

Gamtoje nuolat sugyvena varomoji ir stabilizuojanti atrankos formos, ir galima kalbėti tik apie vienos ar kitos formos vyravimą tam tikru laikotarpiu tam tikru pagrindu.

Trikdanti atranka- atrankos forma, kuri teikia pirmenybę daugiau nei vienam fenotipui ir veikia prieš vidutines tarpines formas. Tokia atranka lemia polimorfizmą populiacijoje. Gyventojai šiuo pagrindu tarsi „suskaldomi“ į kelias grupes. Ardomosios atrankos pavyzdys yra mimikos atsiradimas Afrikos burlaiviuose. Komoruose, Madagaskare ir Somalyje buriažuvių patinai ir patelės yra geltonos spalvos ir nemėgdžioja, nes. šiuose regionuose nėra rūšių, kurių paukščiai neėstų. Pietvakarių Abisinijoje patinai išlaiko savo rūšiai būdingą spalvą ir sparnų formą, o patelės keičia spalvą, kad atitiktų ne paukščių drugelius.

Kaip trikdančios atrankos darbe gamtoje pavyzdys, gali būti atvejų, kai gerai diferencijuoti polimorfiniai tipai turi aiškų selektyvų pranašumą prieš silpnai diferencijuotus polimorfinius tipus. Pavyzdžiui, lytinis dimorfizmas: patelės ir patinai su gerai diferencijuotomis antrinėmis lytinėmis savybėmis poruojasi ir veisiasi sėkmingiau nei

įvairūs tarpiniai tipai (interseksualai, homoseksualai ir kt.).

Ryžiai. 2 pav. Stabilizuojančių (A), varomųjų (B) ir trikdančių (C) atrankos formų veikimo schema (pagal N.V. Timofejev-Resovsky ir kt., 1977)

kitos natūralios atrankos formos:

seksualinė atranka;

Individualus pasirinkimas;

Grupės pasirinkimas ir kt.

Šios atrankos formos yra antraeilės svarbos. Natūrali atranka, susijusi su tos pačios lyties individų savybėmis, vadinama seksualinė atranka. Jis pagrįstas selektyviu tos pačios lyties individų nelygiavertiškumu dvinamiuose gyvūnuose. Tai ypatinga individualios atrankos forma, kurioje dalyvauja tik vienos lyties atstovai (dažniausiai vyrai). Patinų antrinės seksualinės savybės padeda jiems susirasti poravimosi partnerius .

Tai daro natūrali atranka pagalbinis vaidmuo - tam tikro populiacijos individų tinkamumo lygio palaikymas, leidžiantis jai egzistuoti tam tikromis aplinkos sąlygomis. Asmenys, kurių santykinis pasirengimas yra žemesnis nei vidutinis gyventojų pasirengimas, paprastai žūva.

Jis taip pat svarbus rūšies gyvenimui ir jos evoliucijai plintantis efektas pasirinkimas. Rūšis užima tą žemės paviršiaus dalį, kurioje gali išgyventi. Atranka reguliuoja rūšies padėtį aplinkoje: organizmai dažniau išgyvena tomis aplinkos sąlygomis, prie kurių geriau prisitaiko selekcija. Todėl organizmų, populiacijų, rūšių pasiskirstymas Žemės paviršiuje pirmiausia vyksta atrankos būdu.

Atranka atliekama kaupiamasis vaidmuo. Kadangi atranka yra stipriausiųjų patirtis, jie pasilieka bet kokį vengimą, kuris padidina prisitaikymą. Tokie pokyčiai kaupiasi, o fenotipinis bruožo pasireiškimas didėja eilėje kartų. Pavyzdys yra arklio protėvių galūnių raida: nuo penkiapirščių iki tripirščių iki vienapirščių.

kūrybinis vaidmuo atranka yra tai, kad atrenkami stipriausi, t.y. individai prisitaikę prie tam tikrų aplinkos sąlygų. Genotipiniame lygmenyje dėl atrankos vyksta genotipo evoliucija, t.y. kintamumas transformuojamas. Kalbant apie fenotipą, natūralios atrankos kūrybinis vaidmuo išreiškiamas naujų adaptacijų formavimu ir viso organizmo pertvarkymu, kuris užtikrina normalų šių adaptacijų veikimą. Naujos adaptacijos atsiranda tik genotipinio kintamumo pagrindu ir tik dėl atrankos.

Pavyzdžiui, praėjusio amžiaus 40-aisiais penicilinas, streptomicinas ir kiti antibiotikai pirmą kartą buvo naudojami medicinoje. Iš pradžių jie buvo veiksmingi prieš patogenines bakterijas, net ir mažomis dozėmis. Tačiau netrukus po to, kai antibiotikų vartojimas išsiplėtė, jų veiksmingumas ėmė mažėti ir norimiems rezultatams pasiekti teko naudoti didesnes dozes. Yra bakterijų padermių, kurios yra atsparios antibiotikams ir jiems jautrios. Atsparių padermių atsiradimą lemia spontaniškos mutacijos, vykstančios tam tikru dažniu. Taigi, antibiotikų naudojimas mažomis arba vidutinėmis dozėmis skatina atrankos procesą, kuris skatina atsparių padermių atsiradimą.

Tokie mikroevoliuciniai pokyčiai buvo nustatyti laboratoriniais eksperimentais. Pavyzdys yra atrankos eksperimentas, atliktas su viena iš štamų Staphylococcus aureus- patogeninė bakterija, sukelianti žaizdų pūtimą ir apsinuodijimą maistu. Pradinė populiacija, iš kurios kilo ši padermė, buvo jautri įvairiems antibiotikams mažomis dozėmis. Dalis bakterijų, išskirtų iš pradinės populiacijos, buvo nuosekliai auginamos terpėje, kurioje buvo penicilino ir kitų didėjančios koncentracijos antibiotikų. Dėl to skirtingos padermės sukėlė atsparumą šiam antibiotikui. Atsparumas įvairiems antibiotikams didėjo įvairiais laipsniais: chloromicetinui – 193, Na-penicilinui – 187 000 kartų, streptomicinui – 250 000 kartų. Tuo pačiu metu tokiose padermėse vyksta kiti pokyčiai. Jie auga lėčiau, ypač anaerobinėmis sąlygomis, ir praranda patogeniškumą. Antibiotikų pašalinimas iš auginimo terpės veda prie atrankos priešinga kryptimi, t.y. antibiotikams jautrių formų išsaugojimui.

Taigi kūrybinis natūralios atrankos vaidmuo lemia:

1) kintamumo transformacija - fenotipinės mutacijų raiškos pasikeitimas, žalingų pleiotropijos apraiškų pašalinimas, dominavimo ir recesyvumo raida, taip pat genų skvarba ir ekspresyvumas;

2) individo raidos procesų raida;

3) naujų adaptacijų atsiradimas, įskaitant organizmo savybių koadaptaciją ir organizmo homeostazės stiprinimą, individų koadaptaciją populiacijoje, populiacijos homeostazės mechanizmų vystymąsi, rūšių koadaptaciją, taip pat adaptacijų vystymąsi. abiotiniams veiksniams;

4) populiacijų raida, rūšių diferenciacija ir specifikacija.

Kūrybinio atrankos vaidmens rezultatas yra organinės evoliucijos procesas, einantis progresyvios morfofiziologinės organizacijos komplikacijos (arogenezės) linija, o atskirose šakose - specializacijos keliu (alogenezė).

©2015-2019 svetainė
Visos teisės priklauso jų autoriams. Ši svetainė nepretenduoja į autorystę, tačiau suteikia galimybę nemokamai naudotis.
Puslapio sukūrimo data: 2017-03-30

Natūrali atranka yra evoliucijos varomoji jėga. Atrankos mechanizmas. Atrankos formos populiacijose (I.I. Shmalgauzen).

Natūrali atranka- procesas, kurio metu populiacijoje daugėja individų, turinčių maksimalų tinkamumą (palankiausius požymius), o mažėja nepalankių savybių turinčių individų skaičius. Atsižvelgiant į šiuolaikinę sintetinę evoliucijos teoriją, natūrali atranka laikoma pagrindine prisitaikymo, specifikacijos vystymosi ir supraspecifinių taksonų atsiradimo priežastimi. Natūrali atranka yra vienintelė žinoma adaptacijos priežastis, bet ne vienintelė evoliucijos priežastis. Neadaptyvios priežastys yra genetinis dreifas, genų srautas ir mutacijos.

Terminą „natūrali atranka“ išpopuliarino Charlesas Darwinas, lygindamas šį procesą su dirbtine atranka, kurios šiuolaikinė forma – atranka. Dirbtinės ir natūralios atrankos palyginimo idėja yra ta, kad gamtoje taip pat vyksta „sėkmingiausių“, „geriausių“ organizmų atranka, tačiau šiuo atveju naudingumo „vertintojo“ vaidmenį atlieka ne žmogus. savybių, o aplinka. Be to, tiek natūralios, tiek dirbtinės atrankos medžiaga yra nedideli paveldimi pokyčiai, kaupiantys iš kartos į kartą.

Natūralios atrankos mechanizmas

Natūralios atrankos procese fiksuojamos mutacijos, kurios padidina organizmų tinkamumą. Natūrali atranka dažnai vadinama „savaime suprantamu“ mechanizmu, nes ji išplaukia iš paprastų faktų, tokių kaip:

Organizmai susilaukia daugiau palikuonių, nei gali išgyventi;

Šių organizmų populiacijoje yra paveldimas kintamumas;

Skirtingus genetinius požymius turintys organizmai turi skirtingą išgyvenamumą ir gebėjimą daugintis.

Tokios sąlygos sukuria konkurenciją tarp organizmų dėl išlikimo ir dauginimosi ir yra būtinos sąlygos evoliucijai natūralios atrankos būdu. Taigi, organizmai, turintys paveldėtų savybių, suteikiančių jiems konkurencinį pranašumą, dažniau perduos jas savo palikuonims nei organizmai, turintys paveldimų savybių, kurios to nedaro.

Pagrindinė natūralios atrankos samprata yra organizmų tinkamumas. Tinkamumas apibrėžiamas kaip organizmo gebėjimas išgyventi ir daugintis, kuris lemia jo genetinio indėlio į kitą kartą dydį. Tačiau pagrindinis dalykas nustatant tinkamumą yra ne bendras palikuonių skaičius, o palikuonių, turinčių tam tikrą genotipą (santykinis tinkamumas), skaičius. Pavyzdžiui, jei sėkmingai ir greitai besidauginančio organizmo palikuonys yra silpni ir blogai dauginasi, tada genetinis indėlis ir atitinkamai šio organizmo tinkamumas bus menkas.

Jeigu kuris nors alelis padidina organizmo tinkamumą labiau nei kiti šio geno aleliai, tai su kiekviena karta šio alelio dalis populiacijoje didės. Tai reiškia, kad atranka vyksta šio alelio naudai. Ir atvirkščiai, mažiau naudingų ar kenksmingų alelių jų dalis populiacijose sumažės, tai yra, atranka veiks prieš šiuos alelius. Svarbu pažymėti, kad tam tikrų alelių įtaka organizmo tinkamumui nėra pastovi – pasikeitus aplinkos sąlygoms žalingi arba neutralūs aleliai gali tapti naudingi, o naudingieji – žalingi.

Natūrali atranka požymiams, kurie gali skirtis priklausomai nuo tam tikro verčių diapazono (pvz., organizmo dydžio), gali būti suskirstyta į tris tipus:

Režisuota atranka- požymio vidutinės vertės pokyčiai laikui bėgant, pavyzdžiui, kūno dydžio padidėjimas;

Trikdanti atranka- pasirinkimas pagal kraštutines bruožo vertes ir prieš vidutines vertes, pavyzdžiui, dideli ir maži kūno dydžiai;

Stabilizuojantis pasirinkimas- atranka pagal kraštutines bruožo vertes, dėl kurių sumažėja bruožo dispersija.

Ypatingas natūralios atrankos atvejis yra seksualinė atranka, kurio substratas yra bet koks bruožas, didinantis poravimosi sėkmę, didindamas individo patrauklumą potencialiems partneriams. Lytinės atrankos būdu išsivystę bruožai ypač ryškūs tam tikrų gyvūnų rūšių patinuose. Tokios savybės kaip dideli ragai, ryški spalva, viena vertus, gali pritraukti plėšrūnus ir sumažinti patinų išgyvenamumą, o kita vertus, tai atsveria panašius ryškius bruožus turinčių patinų reprodukcinė sėkmė.

Atranka gali veikti įvairiais organizavimo lygiais, tokiais kaip genai, ląstelės, atskiri organizmai, organizmų grupės ir rūšys. Be to, atranka gali veikti vienu metu įvairiais lygmenimis. Atranka aukščiau už individą, pavyzdžiui, grupės atranka, gali paskatinti bendradarbiavimą.

Natūralios atrankos formos

Yra įvairių atrankos formų klasifikacijų. Klasifikacija, pagrįsta atrankos formų įtakos požymio kintamumui populiacijoje pobūdžiu, yra plačiai naudojama.

vairavimo pasirinkimas- natūralios atrankos forma, kuri veikia pagal nukreiptas besikeičiančios aplinkos sąlygos. Aprašė Darvinas ir Wallace'as. Tokiu atveju privalumų gauna asmenys, turintys bruožų, kurie tam tikra kryptimi nukrypsta nuo vidutinės reikšmės. Tuo pačiu metu kiti požymio variantai (jo nukrypimai priešinga kryptimi nuo vidutinės reikšmės) yra neigiamai atrenkami. Dėl to populiacijoje iš kartos į kartą vyksta požymio vidutinės vertės poslinkis tam tikra kryptimi. Tuo pačiu metu vairavimo atrankos spaudimas turi atitikti populiacijos adaptacines galimybes ir mutacinių pokyčių greitį (kitaip aplinkos spaudimas gali sukelti išnykimą).

Klasikinis motyvų parinkimo pavyzdys yra beržo kandis spalvos evoliucija. Šio drugelio sparnų spalva imituoja kerpėmis apaugusių medžių žievės spalvą, ant kurios jis praleidžia dienos šviesą. Akivaizdu, kad tokia apsauginė spalva susiformavo per daugelį ankstesnės evoliucijos kartų. Tačiau Anglijoje prasidėjus pramonės revoliucijai, šis prietaisas pradėjo prarasti savo svarbą. Dėl atmosferos taršos masiškai miršta kerpės ir patamsėjo medžių kamienai. Šviesūs drugeliai tamsiame fone tapo lengvai matomi paukščiams. Nuo XIX amžiaus vidurio beržinių kandžių populiacijose pradėjo atsirasti mutantinių tamsių (melanistinių) drugelių formų. Jų dažnis sparčiai didėjo. Iki XIX amžiaus pabaigos kai kurios miesto kandžių populiacijos buvo beveik visiškai sudarytos iš tamsių formų, o kaimo populiacijose vis dar vyravo šviesios formos. Šis reiškinys buvo vadinamas pramoninis melanizmas. Mokslininkai nustatė, kad užterštose vietose paukščiai dažniau lesa šviesias formas, o švariose – tamsias. 1950-aisiais įvedus atmosferos taršos apribojimus, natūrali atranka vėl pakeitė kryptį, o tamsiųjų formų dažnis miestų populiacijose pradėjo mažėti. Šiandien jie beveik tokie pat reti, kaip ir prieš pramonės revoliuciją.

Vairavimo atranka vykdoma, kai aplinka keičiasi arba prisitaiko prie naujų sąlygų, plečiant asortimentą. Jis išsaugo paveldimus pokyčius tam tikra kryptimi, atitinkamai pakeisdamas reakcijos greitį. Pavyzdžiui, plėtojant dirvožemį kaip buveinę įvairioms nesusijusioms gyvūnų grupėms, galūnės virto įkasiomis.

Stabilizuojantis pasirinkimas- natūralios atrankos forma, kai jos veiksmai yra nukreipti prieš asmenis, turinčius ypatingų nukrypimų nuo vidutinės normos, asmenų, kurių bruožas yra vidutinio sunkumo, naudai. Stabilizuojančios atrankos sampratą į mokslą įvedė ir analizavo I. I. Shmalgauzen.

Aprašyta daug stabilizuojančios atrankos gamtoje veikimo pavyzdžių. Pavyzdžiui, iš pirmo žvilgsnio atrodo, kad didžiausią vaisingumą turintys asmenys turėtų įnešti didžiausią indėlį į kitos kartos genofondą. Tačiau natūralių paukščių ir žinduolių populiacijų stebėjimai rodo, kad taip nėra. Kuo daugiau lizde jauniklių ar jauniklių, tuo sunkiau juos išmaitinti, tuo kiekvienas mažesnis ir silpnesnis. Dėl to labiausiai prisitaikę asmenys, kurių vaisingumas yra vidutinis.

Atranka vidurkių naudai buvo nustatyta įvairiems požymiams. Žinduolių labai mažo ir labai didelio gimimo svorio naujagimiai dažniau miršta gimdami arba pirmosiomis gyvenimo savaitėmis nei vidutinio svorio naujagimiai. Žvirblių, žuvusių po audros šeštajame dešimtmetyje netoli Leningrado, sparnų dydis parodė, kad dauguma jų turėjo per mažus arba per didelius sparnus. Ir šiuo atveju vidutiniai asmenys pasirodė labiausiai prisitaikę.

Plačiausiai žinomas tokio polimorfizmo pavyzdys yra pjautuvinė anemija. Ši sunki kraujo liga pasireiškia žmonėms, homozigotiniams dėl mutantinio hemoglobino alelio ( Hb S) ir sukelia jų mirtį ankstyvame amžiuje. Daugumoje žmonių populiacijų šio alelio dažnis yra labai mažas ir maždaug lygus jo atsiradimo dažniui dėl mutacijų. Tačiau ji gana paplitusi tose pasaulio vietose, kur paplitusi maliarija. Paaiškėjo, kad heterozigotai už Hb S turi didesnį atsparumą maliarijai nei homozigotai normaliam aleliui. Dėl šios priežasties šio mirtino alelio heterozigotiškumas homozigote sukuriamas ir stabiliai palaikomas maliarijos zonose gyvenančiose populiacijose.

Stabilizuojanti atranka yra natūralių populiacijų kintamumo kaupimosi mechanizmas. Į šią stabilizuojančios atrankos savybę pirmasis atkreipė dėmesį išskirtinis mokslininkas I. I. Shmalgauzenas. Jis parodė, kad net esant stabilioms egzistavimo sąlygoms, nei natūrali atranka, nei evoliucija nenutrūksta. Net ir išlikdama fenotipiškai nepakitusi, populiacija nenustoja vystytis. Jo genetinė sandara nuolat keičiasi. Stabilizuojanti atranka sukuria tokias genetines sistemas, kurios užtikrina panašių optimalių fenotipų formavimąsi įvairių genotipų pagrindu. Tokie genetiniai mechanizmai kaip dominavimas, epistazė, papildomas genų veikimas, nepilnas įsiskverbimas ir kitos genetinės variacijos slėpimo priemonės priklauso nuo atrankos stabilizavimo.

Taigi, stabilizuojant atranką, nubraukiant nukrypimus nuo normos, aktyviai formuojami genetiniai mechanizmai, užtikrinantys stabilų organizmų vystymąsi ir optimalių fenotipų formavimąsi pagal įvairius genotipus. Tai užtikrina stabilų organizmų funkcionavimą esant įvairiems rūšiai pažįstamų išorinių sąlygų svyravimams.

Trikdanti (plėšanti) atranka- natūralios atrankos forma, kai sąlygos teikia pirmenybę dviem ar daugiau ekstremalių kintamumo variantų (krypčių), bet nepalankios tarpinei, vidutinei požymio būsenai. Dėl to iš vienos pradinės gali atsirasti keletas naujų formų. Darvinas aprašė ardomosios atrankos veikimą, manydamas, kad tai yra skirtumų pagrindas, nors negalėjo pateikti įrodymų, kad ji egzistuoja gamtoje. Trikdanti atranka prisideda prie populiacijos polimorfizmo atsiradimo ir išlaikymo, o kai kuriais atvejais gali sukelti specifikaciją.

Viena iš galimų situacijų gamtoje, kai atsiranda ardomoji atranka, yra tada, kai polimorfinė populiacija užima nevienalytę buveinę. Tuo pačiu metu skirtingos formos prisitaiko prie skirtingų ekologinių nišų ar subnišų.

Sezoninių rasių susidarymas kai kuriose piktžolėse paaiškinamas trikdančios selekcijos veiksmu. Įrodyta, kad vienos iš tokių augalų rūšių – pievinių barškučių – žydėjimo ir sėklų nokimo laikas tęsėsi beveik visą vasarą, o dauguma augalų žydi ir vaisius veda vasaros viduryje. Tačiau šienaujamose pievose privalumų gauna tie augalai, kurie prieš šienavimą spėja žydėti ir išaugina sėklas, bei tie, kurie sėklas išaugina vasaros pabaigoje, nušienavus. Dėl to susidaro dvi barškučių rasės – ankstyvas ir vėlyvas žydėjimas.

Eksperimentuose su Drosophila buvo dirbtinai atlikta ardomoji atranka. Atranka buvo vykdoma pagal uogų skaičių, paliekant tik individus, turinčius mažą ir didelį būrų skaičių. Dėl to maždaug nuo 30 kartos šios dvi linijos labai stipriai skyrėsi, nepaisant to, kad musės ir toliau kryžmino viena su kita, keisdamosi genais. Daugelyje kitų eksperimentų (su augalais) intensyvus kryžminimas užkirto kelią veiksmingam ardomosios atrankos veiksmui.

seksualinė atranka Tai natūrali atranka siekiant sėkmės reprodukcijoje. Organizmų išlikimas yra svarbus, bet ne vienintelis natūralios atrankos komponentas. Kitas svarbus komponentas – patrauklumas priešingos lyties atstovams. Darvinas šį reiškinį pavadino seksualine atranka. „Šią atrankos formą lemia ne kova dėl egzistavimo organinių būtybių tarpusavio santykiuose ar su išorinėmis sąlygomis, bet tos pačios lyties individų, dažniausiai vyrų, konkurencija dėl kitos lyties individų turėjimo. “ Savybės, mažinančios jų nešiotojų gyvybingumą, gali atsirasti ir plisti, jei jų teikiami pranašumai sėkmingam veisimui yra žymiai didesni nei trūkumai išlikimui.

Dažnos dvi hipotezės apie seksualinės atrankos mechanizmus.

Pagal „gerųjų genų“ hipotezę, patelė „priežastauja“ taip: „Jei šis patinas, nepaisant ryškios plunksnos ir ilgos uodegos, kažkokiu būdu sugebėjo nenumirti plėšrūno gniaužtuose ir išgyventi iki brendimo, vadinasi, jis turi gerus genus, leidžiančius tai daryti. Taigi, jis turėtų būti pasirinktas kaip tėvas savo vaikams: jis perduos jiems savo gerus genus. Pasirinkdamos ryškius patinus, patelės renkasi gerus genus savo palikuonims.

Pagal „patrauklių sūnų“ hipotezę moterų atrankos logika kiek kitokia. Jei ryškūs patinai dėl kokių nors priežasčių yra patrauklūs patelėms, tuomet verta rinktis šviesų tėvą būsimiems sūnums, nes jo sūnūs paveldės ryškių spalvų genus ir būsimoje kartoje bus patrauklūs patelėms. Taigi atsiranda teigiamas grįžtamasis ryšys, dėl kurio iš kartos į kartą patinų plunksnos ryškumas vis labiau didėja. Procesas tęsiasi tol, kol pasiekia gyvybingumo ribą.

Rinkdamosi patinus, patelės yra ne daugiau ir ne mažiau logiškos nei visose kitose elgesyse. Kai gyvūnas jaučia troškulį, jis nemąsto, kad turėtų gerti vandenį, kad atkurtų vandens ir druskos pusiausvyrą organizme – jis patenka į girdyklą, nes jaučia troškulį. Lygiai taip pat patelės, rinkdamosi ryškius patinus, vadovaujasi savo instinktais – joms patinka ryškios uodegos. Visi tie, kurie instinktyviai paskatino kitokį elgesį, visi nepaliko palikuonių. Taigi diskutavome ne apie patelių logiką, o apie kovos už būvį ir natūralios atrankos logiką – aklą ir automatinį procesą, kuris, nuolat veikdamas iš kartos į kartą, suformavo visą tą nuostabią formų, spalvų ir instinktų įvairovę, kurią mes turime. stebėti laukinės gamtos pasaulyje.

teigiama ir neigiama atranka

Yra dvi natūralios atrankos formos: Teigiamas Ir Iškirpimas (neigiamas) pasirinkimas.

Teigiama atranka padidina populiacijos individų, turinčių naudingų savybių, didinančių visos rūšies gyvybingumą, skaičių.

Atliekant ribinę atranką, iš populiacijos pašalinama didžioji dauguma individų, turinčių savybių, kurios tam tikromis aplinkos sąlygomis smarkiai sumažina gyvybingumą. Ritinio atrankos pagalba iš populiacijos pašalinami stipriai žalingi aleliai. Taip pat gali būti atrenkami asmenys, turintys chromosomų pertvarkymus ir chromosomų rinkinį, kuris smarkiai sutrikdo normalų genetinio aparato veikimą.

Natūralios atrankos vaidmuo evoliucijoje

Čarlzas Darvinas natūralią atranką laikė pagrindine evoliucijos varomąja jėga, šiuolaikinėje sintetinėje evoliucijos teorijoje ji yra ir pagrindinis populiacijų vystymosi ir prisitaikymo reguliatorius, rūšių ir viršspecifinių taksonų atsiradimo mechanizmas, nors ir kaupiasi. XIX amžiaus pabaigos ir XX amžiaus pradžios genetika, ypač atskiro fenotipinių bruožų paveldėjimo prigimties atradimas, paskatino kai kuriuos tyrėjus neigti natūralios atrankos svarbą ir kaip alternatyvą pasiūlė koncepcijas, pagrįstas genotipo mutacijos faktorius yra labai svarbus. Tokių teorijų autoriai postulavo ne laipsnišką, o labai greitą (per kelias kartas) spazminį evoliucijos pobūdį (Hugo de Vries mutacija, Richardo Goldschmitto saltacionizmas ir kitos mažiau žinomos sąvokos). N. I. Vavilovas atrado gerai žinomas koreliacijas tarp giminingų rūšių bruožų (homologinių eilučių dėsnis), kai kuriuos tyrinėtojus paskatino suformuluoti kitas „antidarvinines“ evoliucijos hipotezes, tokias kaip nomogenezė, batmogenezė, autogenezė, ontogenezė ir kiti. 1920-aisiais ir 1940-aisiais evoliucinėje biologijoje tie, kurie atmetė Darvino evoliucijos idėją natūralios atrankos būdu (kartais vadinamomis "selekcionistinėmis" teorijomis, kurios pabrėžė natūralią atranką), atgaivino susidomėjimą šia teorija dėl klasikinio darvinizmo peržiūros santykinai atsižvelgiant į tai. jaunas genetikos mokslas. Gauta sintetinė evoliucijos teorija, dažnai neteisingai vadinama neodarvinizmu, be kita ko, remiasi kiekybine alelių dažnių populiacijose analize, kai jie keičiasi veikiant natūraliai atrankai. Vyksta diskusijos, kuriose radikalaus požiūrio žmonės, kaip argumentą prieš sintetinę evoliucijos teoriją ir natūralios atrankos vaidmenį, teigia, kad „pastarųjų dešimtmečių atradimai įvairiose mokslo žinių srityse – nuo molekulinė biologija su savo neutralių mutacijų teorijaMotoo Kimura Ir paleontologija su savo taškinės pusiausvyros teorija Stephenas Jay Gouldas Ir Nilesas Eldredžas (kur peržiūrėti suprantama kaip santykinai statiška evoliucijos proceso fazė) iki matematika su jos teorijabifurkacijos Ir fazių perėjimai- liudija apie klasikinės sintetinės evoliucijos teorijos nepakankamumą, kad būtų galima tinkamai apibūdinti visus biologinės evoliucijos aspektus.. Diskusija apie įvairių veiksnių vaidmenį evoliucijoje prasidėjo daugiau nei prieš 30 metų ir tęsiasi iki šių dienų, o kartais sakoma, kad „evoliucinei biologijai (žinoma, evoliucijos teorijai) prireikė savo kito, trečioji sintezė“.

Yra įvairių atrankos formų klasifikacijų. Klasifikacija, pagrįsta atrankos formų įtakos požymio kintamumui populiacijoje pobūdžiu, yra plačiai naudojama.

Plačiausiai žinomas tokio polimorfizmo pavyzdys yra pjautuvinė anemija. Ši sunki kraujo liga pasireiškia žmonėms, homozigotiniams dėl mutantinio hemoglobino alelio ( HbS) ir sukelia jų mirtį ankstyvame amžiuje. Daugumoje žmonių populiacijų šio alelio dažnis yra labai mažas ir maždaug lygus jo atsiradimo dažniui dėl mutacijų. Tačiau ji gana paplitusi tose pasaulio vietose, kur paplitusi maliarija. Paaiškėjo, kad heterozigotai už HbS turi didesnį atsparumą maliarijai nei homozigotai normaliam aleliui. Dėl šios priežasties šio mirtino alelio heterozigotiškumas homozigote sukuriamas ir stabiliai palaikomas maliarijos zonose gyvenančiose populiacijose.

Dažnos dvi hipotezės apie seksualinės atrankos mechanizmus.

Remiantis „gerųjų genų“ hipoteze, patelė „priešina“ taip: „Jei šis patinas, nepaisant ryškios plunksnos ir ilgos uodegos, kažkokiu būdu sugebėjo nenumirti plėšrūno gniaužtuose ir gyventi iki brendimo, vadinasi, jis turi gerus genus, kurie leido jam tai padaryti. Taigi, jis turėtų būti pasirinktas kaip tėvas savo vaikams: jis perduos jiems savo gerus genus. Pasirinkdamos ryškius patinus, patelės renkasi gerus genus savo palikuonims.

· Pagal „patrauklių sūnų“ hipotezę, patelių pasirinkimo logika kiek kitokia. Jei ryškūs patinai dėl kokių nors priežasčių yra patrauklūs patelėms, tuomet verta rinktis šviesų tėvą būsimiems sūnums, nes jo sūnūs paveldės ryškių spalvų genus ir būsimoje kartoje bus patrauklūs patelėms. Taigi atsiranda teigiamas grįžtamasis ryšys, dėl kurio iš kartos į kartą patinų plunksnos ryškumas vis labiau didėja. Procesas tęsiasi tol, kol pasiekia gyvybingumo ribą.

1. Kas yra kova už būvį?

Kova už būvį yra sudėtingas ir įvairus tos pačios rūšies organizmų santykis, tarp skirtingų rūšių ir su neorganine gamta.

2. Kas yra natūrali atranka? Ką reiškia dirbtinė atranka?

Natūrali atranka yra pagrindinis evoliucijos veiksnys, lemiantis individų, kurie yra labiau prisitaikę prie tam tikrų aplinkos sąlygų ir turi naudingų paveldimų bruožų, išgyvenimą ir pirmenybinį dauginimąsi.

Dirbtinė atranka – tai ekonomiškai ar dekoratyviniu požiūriu vertingiausių gyvūnų ir augalų individų pasirinkimas, siekiant iš jų gauti norimų savybių turinčių palikuonių.

3. Kokios yra pagrindinės Darvino evoliucinio mokymo nuostatos?

Darvino teoriją galima suformuluoti kaip tokias pagrindines nuostatas.

1. Visi mūsų planetoje gyvenantys organizmai yra kintantys. Neįmanoma rasti dviejų visiškai vienodų triušių, vilkų, driežų ar kitų tai pačiai rūšiai priklausančių gyvūnų ar augalų.

2. Gamtoje kiekvienos rūšies individų gimsta daugiau, nei leidžia maitintis aplinkos ištekliai. Tai veda prie jų tarpusavio kovos už būvį. Dėl to išgyvena individai, turintys palankiausius bruožus tam tikromis aplinkos sąlygomis, ty vyksta natūrali atranka.

3. Natūralios atrankos būdu išsaugoti individai palieka palikuonis, paveldėdami savo savybes. Tai užtikrina tam tikros rūšies egzistavimą ilgą laiką.

4. Kadangi aplinkos sąlygos skirtingose arealo dalyse gali skirtis, tai adaptacijos formuojasi nevienodai, tai yra organizmų charakteristikų divergencija, lemianti naujų rūšių atsiradimą – speciaciją.

Klausimai

1. Kokios yra pagrindinės kovos už būvį priežastys?

Neatitikimas tarp populiacijoje atsirandančių individų skaičiaus ir turimų gyvybės išteklių neišvengiamai veda į kovą už būvį.

2. Kokias kovos už būvį formas žinote? Pateikite atitinkamų pavyzdžių.

Darvinas išskyrė tris kovos už būvį formas: intraspecifinę, tarprūšinę ir kovą su nepalankiomis neorganinės prigimties sąlygomis.

Intensyviausia iš jų – tarprūšinė kova. Ryškus tarprūšinės kovos pavyzdys – konkurencija tarp to paties amžiaus spygliuočių miško medžių. Aukščiausi medžiai su plačiai išsiskleidusiais vainikais sulaiko didžiąją dalį saulės spindulių, o jų galinga šaknų sistema sugeria vandenyje ištirpusias mineralines medžiagas iš dirvožemio, o tai kenkia silpnesniems kaimynams. Tarprūšinė kova ypač paaštrėja didėjant populiacijos tankumui, pavyzdžiui, kai kuriose paukščių rūšyse (daugelio rūšių kirų, žvėrelių) gausu jauniklių: stipresni išstumia silpnuosius iš lizdų, pasmerkdami juos mirti nuo plėšrūnų ar badavimas.

Pastebima tarprūšinė kova tarp skirtingų rūšių populiacijų. Ji gali pasireikšti kaip konkurencija dėl tų pačių rūšių gamtos išteklių arba kaip vienašališkas vienos rūšies naudojimas kitoms. Konkurencijos dėl panašių išteklių pavyzdys yra pilkųjų ir juodųjų žiurkių, kovojančių dėl vietos žmonių gyvenvietėse, santykis. Pilka žiurkė, stipresnė ir agresyvesnė, laikui bėgant pakeitė juodąją žiurkę, kuri šiuo metu randama tik miško plotuose arba dykumose. Australijoje iš Europos atgabenta paprastoji bitė išstūmė nedidelę, negeliančią vietinę bitę.

Kitokio pobūdžio kovos pavyzdys yra plėšrūno ir grobio santykis: paukščiai ir vabzdžiai, žuvys ir maži vėžiagyviai, liūtai ir antilopės ir kt. Tik šiais atvejais kova už būvį išreiškiama tiesiogine kova: plėšrūnai susikimba dėl grobio arba plėšrūnas kovoja su auka. Aiškus tokių santykių rezultatas – koordinuoti tiek plėšrūno, tiek grobio evoliuciniai pokyčiai: plėšrūnas įgyja įmantrias puolimo priemones – iltis, nagus, greitus judesius, tykantį elgesį; aukos turi ne mažiau sudėtingas apsaugos formas: įvairius smaigalius ir kriaukles, kamufliažinę spalvą, sargybą ir kitus prisitaikančio elgesio būdus.

Trečioji kovos už būvį forma – kova su nepalankiomis aplinkos sąlygomis – taip pat vaidina didelį vaidmenį organizmų evoliuciniuose pokyčiuose. Kai kurių augalų, pavyzdžiui, elfų, pagalvių, struktūrinės ypatybės aiškiai rodo gyvenimą atšiauriomis šiaurės ar aukštumų sąlygomis.

Abiotiniai veiksniai daro didelę įtaką organizmų evoliucijai ne tik patys: jų įtaka gali sustiprinti arba susilpninti tarprūšinius ir tarprūšinius ryšius. Trūkstant teritorijos, šilumos ar šviesos, tarprūšinė kova gali paaštrėti arba, atvirkščiai, susilpnėti dėl gyvybei reikalingų išteklių pertekliaus. Šiltaisiais metais, gausiai vystantis zooplanktonui, ešeriai aktyviai minta vandens storymėje plūduriuojančiais vėžiagyviais; šaltais, neproduktyviais metais maisto trūkumas verčia žuvis pereiti prie šėrimo savo jaunikliais.

3. Koks yra natūralios atrankos veiksmas?

Natūrali atranka veikia populiacijos sudėtį: „pašalinus“ iš jos mažiau adaptuotus genotipus, ji labiau prisitaiko prie aplinkos sąlygų.

4. Kokias natūralios atrankos formas žinote? Kokiomis sąlygomis jie veikia? Pateikite atitinkamų pavyzdžių.

Tais atvejais, kai natūralios atrankos tikslas yra išlaikyti esamus požymius (fenotipus), jie kalba apie atrankos stabilizavimą. Biologai žino gerų įrodymų apie stabilizuojančios atrankos egzistavimą. Pavyzdžiui, kai kurių ežerų salose gyvenančios vandens gyvatės spalva augalijos tankmėje jos nematoma. Tačiau retkarčiais dėl mutacijų atsiranda asmenų, turinčių skirtingą spalvą. Ši nauja spalva yra paveldima. Nepaisant to, mutantų skaičius neauga: juos greitai sunaikina plėšrieji paukščiai, užkasdami vandens augalijos fone. Todėl jiems retai pavyksta išgyventi iki brendimo ir palikti palikuonių.

Stabilizuojanti atranka yra įprasta ten, kur gyvybės sąlygos išlieka pastovios ilgą laiką, pavyzdžiui, šiaurinėse platumose ir vandenyno dugne. Čia jau dešimtis ir šimtus milijonų metų jokių pastebimų pokyčių neįvyko, o organizmai jau gana gerai prisitaikė prie gyvenimo šioje aplinkoje. Stabilizacinė selekcija veikia ir įvairesnėse vietose - kalnų pievose, bevandenėse smėlynuose: čia sąlygos keičiasi greičiau nei vandenyno dugne, bet vis dėlto išlieka pastovios gana ilgą laiką, palyginti su atskirų kartų gyvenimo trukme.

Kita natūralios atrankos forma yra motyvų atranka. Priešingai nei stabilizuojantis, ši atrankos forma skatina fenotipų pokyčius. Motyvų atrankos veiksmas gali labai greitai pasireikšti reaguojant į netikėtus ir stiprius išorinių sąlygų pokyčius. Klasikinis pavyzdys – vienos iš drugių rūšių – beržinės kandis – atvejis.

XVIII amžiuje anglų drugelių kolekcionieriai labai retai rasdavo tamsius šios rūšies atstovus. Dažniausiai beržinės kandys būna šviesios spalvos, todėl gerai maskuojasi ant tankiai kerpėmis apaugusių medžių kamienų, kur dažniausiai leidžia laiką šviesiu paros metu. Paukščiai ir kiti drugelių medžiotojai sunkiai skiria šviesius drugelius, kai jie tupi ant medžių kamienų. Tamsiai sparnuoti drugiai yra asmenys, turintys daug melanino pigmento. Jie neturi natūralaus kamufliažo, todėl yra labiau pažeidžiami paukščių. Todėl kolekcininkams nebuvo lengva jį rasti.

Tačiau XIX amžiaus viduryje Anglijoje įvyko pramonės revoliucija. Gamyklos rajonai buvo labai užteršti anglies degimo produktais, kuriuose yra daug sieros (sieringų dujų). Dėl to ėmė mirti ant medžių žievės esančios kerpės. Be to, daugelio medžių žievė buvo padengta suodžiais, ypač prie gamyklų ir gamyklų. Dėl to būtent šiose vietose pradėjo daugėti tamsiųjų drugių, o šviesių drugelių pastebimai sumažėjo. Mokslininkai teigia, kad kandžių populiacijos sudėties pokyčiai yra ne kas kita, kaip natūralios atrankos, susijusios su aplinkos pokyčiais, pasekmė.

Kitas pavyzdys yra susijęs su vabzdžių jautrumo insekticidų (nuodų) poveikiui motyvų atrankos įtakoje. Atranka padėjo daugeliui vabzdžių rūšių atsispirti nuodams. Pavyzdžiui, kai kurios uodų rūšys turi geną, koduojantį fermento gamybą, kuris blokuoja mažų nuodų dozių veikimą. Kai naudojami insekticidai, dauguma uodų miršta, tik keli išgyvena, tačiau sugeba gaminti atitinkamą fermentą dvigubai greičiau. Būtent jie sukuria naują populiaciją, kurios individai yra praktiškai atsparūs nuodams.

Mes svarstėme pavyzdžius, kai motyvų atrankos veiksmas pasireiškia labai greitai – vos per kelis dešimtmečius – reaguojant į staigius organizmų egzistavimo sąlygų pokyčius. Tačiau daugeliu atvejų atrankos procesas vyksta labai lėtai. Su tuo susiję gyventojų pokyčiai užtrunka tiek pat. Taigi atrankos veiksmas gali būti aptiktas tik laipsniškų ir ne visada ryškių iškastinių formų tyrimo proceso pokyčių pavidalu. Klasikinį tokių pokyčių pavyzdį pateikia rekonstruotas arklio pėdos evoliucijos paveikslas.

Evoliucijos procese kaitaliojasi įvairios natūralios atrankos formos. Paprastai evoliucinės transformacijos prasideda motyvų atrankos įtakoje, reaguojant į rimtus aplinkos sąlygų pokyčius. Dėl to atsiranda naujų porūšių, o vėliau ir rūšių. Tada vairavimo selekcija pakeičiama stabilizuojančia, o rūšies individų įgyti pokyčiai išsaugomi - stabilizuojama nauja rūšis.

5. Ar galima gauti natūralios atrankos veikimo eksperimentinį patvirtinimą?

Sunku gauti eksperimentinį natūralios atrankos veikimo patvirtinimą, nes. pasirinkimas labai lėtas. Bet kai kuriais atvejais (pavyzdžiui, su beržinėmis verpstėmis) tai vis tiek įmanoma.

Natūrali atranka. Natūralios atrankos formos

Naujausias

Tai reikia žinoti