Σπίτι › Φως και γυαλί › Η κινητήρια δύναμη της εξέλιξης: ποιες μορφές φυσικής επιλογής υπάρχουν. ΦΥΣΙΚΗ ΕΠΙΛΟΓΗ

Η κινητήρια δύναμη της εξέλιξης: ποιες μορφές φυσικής επιλογής υπάρχουν. ΦΥΣΙΚΗ ΕΠΙΛΟΓΗ

Σε αυτό το μάθημα, θα μάθετε τι είναι μια φυσική εμφάνιση, ποια είναι τα είδη της. Πώς η φυσική επιλογή επηρεάζει τους πληθυσμούς των ζωντανών οργανισμών; Ποιες είναι οι ομοιότητες και οι διαφορές μεταξύ φυσικής και τεχνητής επιλογής; Τι ακριβώς επιλέγεται στη διαδικασία της φυσικής επιλογής και πώς συμβαίνει αυτή η διαδικασία; Θα εξοικειωθείτε με τη σταθεροποιητική, κινητική και διασπαστική (διασπαστική) επιλογή, θα μάθετε τη φύση της σεξουαλικής επιλογής που ανακάλυψε ο Χ. Δαρβίνος. Ίσως αυτό το μάθημα να σας βοηθήσει στον προσωπικό σας αγώνα για ύπαρξη. Θα μάθετε πώς η φυσική επιλογή επηρεάζει τον σύγχρονο άνθρωπο.

Θέμα: Εξελικτικό δόγμα

Μάθημα: Τύποι φυσικής επιλογής

1. Η φυσική επιλογή και τα είδη της

ΦΥΣΙΚΗ ΕΠΙΛΟΓΗείναι η κύρια κινητήρια δύναμη της εξέλιξης.

Η έννοια της φυσικής επιλογής έχει εμβαθύνει πολύ χάρη σε σύγχρονες ιδέεςγενετική και τα έργα των εγχώριων επιστημόνων I. I. Shmalgauzen και S. S. Chetverikov (Εικ. 1), καθώς και πολλών ξένων συναδέλφων τους.

Σύμφωνα με τις σύγχρονες ιδέες για τη φυσική επιλογή, διακρίνονται τρεις μορφές της.

2. Επιλογή οδήγησης

Η πρώτη μορφή φυσικής επιλογής είναι η επιλογή κινήτρων. Εμφανίζεται όταν αλλάζουν οι περιβαλλοντικές συνθήκες και οδηγεί σε μετατόπιση της μέσης τιμής της εκδήλωσης ενός χαρακτηριστικού σε έναν πληθυσμό υπό την επίδραση περιβαλλοντικών παραγόντων (Εικ. 2). Το νέο χαρακτηριστικό ή η αξία του θα πρέπει να ταιριάζουν καλύτερα στις αλλαγμένες συνθήκες από τις παλιές.

Ρύζι. 2. Σχήμα επιρροής της επιλογής οδήγησης στην τιμή της αναπαράστασης ενός χαρακτηριστικού σε έναν πληθυσμό

Για παράδειγμα, όταν το κλίμα γίνεται πιο κρύο, επιλέγονται άτομα με πιο ζεστά παλτά.

Ένα κλασικό παράδειγμα επιλογής κινήτρων είναι η εξέλιξη του χρώματος στον σκόρο της σημύδας. Το χρώμα των φτερών αυτής της πεταλούδας μιμείται το χρώμα των δέντρων που καλύπτονται με γκρι φλοιό. Η ατμοσφαιρική ρύπανση που σχετίζεται με τις εκπομπές από εργοστάσια και εργοστάσια έχει οδηγήσει στο σκουρόχρωμο των κορμών των δέντρων. Οι ανοιχτόχρωμες πεταλούδες σε σκούρο φόντο έγιναν εύκολα ορατές στα πουλιά. Από τα μέσα του 17ου αιώνα, στους πληθυσμούς της σημύδας άρχισαν να εμφανίζονται μεταλλαγμένες σκούρες μορφές πεταλούδων. Η συχνότητα αυτού του αλληλόμορφου αυξήθηκε γρήγορα και μέχρι το τέλος του 19ου αιώνα, ορισμένοι αστικοί πληθυσμοί της σημύδας αποτελούνταν σχεδόν εξ ολοκλήρου από σκοτεινές μορφές. Ενώ στους αγροτικούς πληθυσμούς, όπου το επίπεδο της ρύπανσης ήταν χαμηλότερο, οι ελαφριές μορφές εξακολουθούσαν να κυριαρχούν.

Μια αλλαγή σε ένα χαρακτηριστικό μπορεί να συμβεί τόσο προς την κατεύθυνση της ενδυνάμωσής του όσο και προς την κατεύθυνση της αποδυνάμωσης, μέχρι την πλήρη μείωση. Έτσι, για παράδειγμα, υπήρξε εξαφάνιση των οργάνων της όρασης σε τυφλοπόντικες και άλλα ζώα που τρυπούσαν, ή μείωση των φτερών σε πτηνά και έντομα που δεν πετούν (βλ. Εικ. 3).

Ρύζι. 3. Παραδείγματα μακροχρόνιας έκθεσης στην επιλογή κινήτρων: έλλειψη ματιών σε κρεατοελιές (αριστερά) και φτερών σε στρουθοκάμηλο (δεξιά)

3. Αποδιοργανωτική επιλογή

Ο δεύτερος τύπος επιλογής είναι η διασπαστική (σχιζόμενη) επιλογή. Σε αυτή την περίπτωση, άτομα με πολλές ακραίες παραλλαγές του χαρακτηριστικού αφήνουν απογόνους και άτομα με μέση τιμή του χαρακτηριστικού εξαλείφονται (Εικ. 4).

Ρύζι. 4. Σχήμα επιρροής της διασπαστικής επιλογής στην αναπαράσταση ενός χαρακτηριστικού μεταξύ ατόμων σε έναν πληθυσμό

Ο Δαρβίνος πίστευε ότι η διασπαστική επιλογή οδηγεί σε απόκλιση, δηλαδή στην απόκλιση των χαρακτήρων, και χρησιμεύει στη διατήρηση του πολυμορφισμού του πληθυσμού. Κατά τη διάρκεια της διασπαστικής επιλογής, δύο μορφές πεταλούδων προέκυψαν από έναν κοινό ανοιχτό κίτρινο πρόγονο: το λευκό και το κίτρινο. Τα διαφορετικά χρώματα οδηγούν σε διαφορετική θέρμανση των φτερών. Είναι βολικό για τις λευκές πεταλούδες να πετούν το μεσημέρι, και για τις κίτρινες πεταλούδες το πρωί. Δεν είναι βολικό για ανοιχτοκίτρινες πεταλούδες να πετούν τόσο κατά τη διάρκεια της ημέρας όσο και το πρωί, επομένως η επιλογή δρα ακριβώς σε σχέση με τη μέση τιμή του χαρακτηριστικού.

4. Σταθεροποίηση της επιλογής

Η τρίτη μορφή φυσικής επιλογής είναι η σταθεροποιητική επιλογή. Λειτουργεί υπό σταθερές συνθήκες εξωτερικό περιβάλλον, με θανάτωση ατόμων με σημαντικές αποκλίσεις του χαρακτηριστικού (Εικ. 5).

Ρύζι. 5. Σχέδιο σταθεροποιητικής επιλογής

Αποσκοπεί στη διατήρηση και ενοποίηση της μέσης τιμής του χαρακτηριστικού. Για παράδειγμα, τα άνθη των φυτών που επικονιάζονται από έντομα είναι πολύ συντηρητικά, δηλαδή το σχήμα τους σπάνια αλλάζει. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι τα έντομα επικονίασης δεν μπορούν να διεισδύσουν στη στεφάνη ενός λουλουδιού που είναι πολύ βαθύ ή πολύ στενό (δείτε βίντεο).

Επομένως, τα γονίδια που οδηγούν σε τέτοιες αλλαγές στη δομή των λουλουδιών δεν μεταβιβάζονται και αναγκάζονται να βγουν από τη γονιδιακή δεξαμενή.

Χάρη στη σταθεροποιητική επιλογή, το λεγόμενο. ζωντανά απολιθώματα.

6. Ζωντανά απολιθώματα

Μέχρι σήμερα, ορισμένα είδη ζωντανών όντων έχουν επιβιώσει αμετάβλητα, πριν από εκατομμύρια χρόνια, το πρώτο τυπικοί εκπρόσωποιχλωρίδα και πανίδα μιας περασμένης εποχής.

Για παράδειγμα, τα πεταλοειδή καβούρια (βλ. Εικ. 6), αρχαία αρθρόποδα που έζησαν πριν από μισό δισεκατομμύριο χρόνια, υπάρχουν με επιτυχία σήμερα χάρη στη σταθεροποιητική επιλογή. Αυτό το είδος είναι σχεδόν διπλάσιο από τους εξαφανισμένους δεινόσαυρους.

Το coelacanth ψάρι coelacanth, του οποίου οι πρόγονοι ήταν ευρέως διαδεδομένοι στην Παλαιοζωική εποχή, δείχνει ξεκάθαρα πώς θα μπορούσε να συμβεί η μετατροπή των πτερυγίων ψαριών σε πόδια μελλοντικών αμφιβίων.

Η σταθεροποιητική επιλογή σταμάτησε την περαιτέρω εξέλιξη των άκρων του λόγω της μετάβασης αυτών των ψαριών στη ζωή στα βάθη του ωκεανού (δείτε βίντεο).

5. Σεξουαλική επιλογή

Υπάρχει μια άλλη έννοια σεξουαλική επιλογή. Δεν έχει καμία σχέση με την παραπάνω ταξινόμηση και αντιπροσωπεύει τον αγώνα αρσενικών ή θηλυκών για την ευκαιρία να αφήσουν απογόνους. Δηλαδή, αυτό είναι ένα παράδειγμα ενός ενδοειδικού αγώνα για ύπαρξη.

Τις περισσότερες φορές, ένα άτομο επιλέγει απλώς τον πιο ισχυρό και βιώσιμο συνεργάτη για τον εαυτό του. Ο σεξουαλικός ανταγωνισμός οδηγεί στην εμφάνιση πολύπλοκων μηχανισμών συμπεριφοράς: τραγούδι, επιδεικτική συμπεριφορά, ερωτοτροπία (δείτε βίντεο). Συχνά, προκύπτουν καυγάδες μεταξύ ανδρών, οι οποίες μπορεί να καταλήξουν σε τραυματισμό ή θάνατο των συμμετεχόντων.

Χαρακτηριστικές κραυγές γάτας τη νύχτα συνήθως συνοδεύουν ακριβώς τέτοιες μάχες ανταγωνιστικών αρσενικών.

Η σεξουαλική επιλογή προάγει τον σεξουαλικό διμορφισμό, δηλαδή τις διαφορές εξωτερική δομήαρσενικά και θηλυκά. Μπορείτε να θυμηθείτε πώς διαφέρουν τα κοκόρια και οι κότες, οι πάπιες και τα drakes, τα αρσενικά και τα θηλυκά ελάφια και οι θαλάσσιοι ίπποι (δείτε βίντεο).

Ως αποτέλεσμα της σεξουαλικής επιλογής, τα πιο δυνατά, βιώσιμα και υγιή άτομα αφήνουν απογόνους. Τα υπόλοιπα αφαιρούνται από την αναπαραγωγή και τα γονίδιά τους εξαφανίζονται από τη γονιδιακή δεξαμενή του πληθυσμού.

Εργασία για το σπίτι:

1. Τι είναι η φυσική επιλογή; Γιατί συμβαίνει;

2. Ποια είναι η διαφορά μεταξύ φυσικής και τεχνητής επιλογής;

3. Ποια είναι η διαφορά μεταξύ της επιλογής οδήγησης και σταθεροποίησης;

4. Τι είναι το tearing selection;

5. Πού κατευθύνεται η φυσική επιλογή;

6. Τι είναι η σεξουαλική επιλογή;

7. Ποια είδη φυσικής επιλογής λειτουργούν στους ανθρώπινους πληθυσμούς;

8. Δώστε παραδείγματα επιρροής ΔΙΑΦΟΡΕΤΙΚΟΙ ΤΥΠΟΙφυσική επιλογή σε πληθυσμούς έμβιων όντων. Είναι δυνατόν να παρατηρήσουμε τη δράση της φυσικής επιλογής στη φύση;

9. Ποια πειράματα μπορούν να επιβεβαιώσουν ή να διαψεύσουν την ύπαρξη φυσικής επιλογής;

1. Εργαστήριο Πρωτεϊνικής Πυστικής.

2. Αρκετά. com.

3. Afonin-59-bio. Ανθρωποι. ru.

Βιβλιογραφία

1. Kamensky A. A., Kriksunov E. A., Pasechnik V. V. Γενική βιολογία 10-11 τάξη Bustard, 2005.

2. Belyaev D.K. Βιολογία βαθμού 10-11. Γενική βιολογία. Ένα βασικό επίπεδο. - 11η έκδ., στερεότυπο. - Μ.: Εκπαίδευση, 2012. - 304 σελ.

3. Βιολογία τάξη 11. Γενική βιολογία. Επίπεδο προφίλ / V. B. Zakharov, S. G. Mamontov, N. I. Sonin και άλλοι - 5η έκδοση, στερεότυπο. - Bustard, 2010. - 388 σελ.

4. Agafonova I. B., Zakharova E. T., Sivoglazov V. I. Βιολογία 10-11 τάξη. Γενική βιολογία. Ένα βασικό επίπεδο του. - 6η έκδ., πρόσθ. - Bustard, 2010. - 384 σελ.

Η φυσική επιλογή είναι η κινητήρια δύναμη πίσω από την εξέλιξη. Μηχανισμός επιλογής. Μορφές επιλογής σε πληθυσμούς (I.I. Shmalgauzen).

ΦΥΣΙΚΗ ΕΠΙΛΟΓΗ- η διαδικασία με την οποία ο αριθμός των ατόμων με τη μέγιστη φυσική κατάσταση (τα πιο ευνοϊκά χαρακτηριστικά) αυξάνεται στον πληθυσμό, ενώ ο αριθμός των ατόμων με δυσμενή χαρακτηριστικά μειώνεται. Υπό το πρίσμα της σύγχρονης συνθετικής θεωρίας της εξέλιξης, η φυσική επιλογή θεωρείται ως ο κύριος λόγος για την ανάπτυξη προσαρμογών, ειδογένεσης και προέλευσης υπερειδικών ταξινομικών κατηγοριών. Η φυσική επιλογή είναι η μόνη γνωστή αιτία προσαρμογών, αλλά όχι η μόνη αιτία εξέλιξης. Οι μη προσαρμοστικές αιτίες περιλαμβάνουν τη γενετική μετατόπιση, τη γονιδιακή ροή και τις μεταλλάξεις.

Ο όρος «φυσική επιλογή» διαδόθηκε από τον Κάρολο Δαρβίνο, συγκρίνοντας αυτή τη διαδικασία με την τεχνητή επιλογή, η σύγχρονη μορφή της οποίας είναι η επιλογή. Η ιδέα της σύγκρισης της τεχνητής και της φυσικής επιλογής είναι ότι στη φύση επιλέγονται και οι πιο «επιτυχημένοι», «καλύτεροι» οργανισμοί, αλλά σε ρόλο «εκτιμητή» της χρησιμότητας των ιδιοτήτων σε αυτή η υπόθεσηδεν είναι ένα άτομο, αλλά το περιβάλλον. Επιπλέον, το υλικό τόσο για τη φυσική όσο και για την τεχνητή επιλογή είναι μικρές κληρονομικές αλλαγές που συσσωρεύονται από γενιά σε γενιά.

Μηχανισμός φυσικής επιλογής

Στη διαδικασία της φυσικής επιλογής, σταθεροποιούνται μεταλλάξεις που αυξάνουν την ικανότητα των οργανισμών. Η φυσική επιλογή αναφέρεται συχνά ως «αυτονόητος» μηχανισμός γιατί προκύπτει από τέτοιο απλά γεγονότα, Πως:

Οι οργανισμοί παράγουν περισσότερους απογόνους από αυτούς που μπορούν να επιβιώσουν.

Στον πληθυσμό αυτών των οργανισμών, υπάρχει κληρονομική μεταβλητότητα.

Οι οργανισμοί που έχουν διαφορετικά γενετικά χαρακτηριστικά έχουν διαφορετικά ποσοστά επιβίωσης και ικανότητα αναπαραγωγής.

Τέτοιες συνθήκες δημιουργούν ανταγωνισμό μεταξύ των οργανισμών για επιβίωση και αναπαραγωγή και αποτελούν τις ελάχιστες απαραίτητες προϋποθέσεις για την εξέλιξη μέσω της φυσικής επιλογής. Έτσι, οργανισμοί με κληρονομικά χαρακτηριστικά που τους δίνουν ανταγωνιστικό πλεονέκτημα είναι πιο πιθανό να τα μεταδώσουν στους απογόνους τους σε σχέση με οργανισμούς με κληρονομικά χαρακτηριστικά που δεν το κάνουν.

Η κεντρική έννοια της έννοιας της φυσικής επιλογής είναι η καταλληλότητα των οργανισμών. Η φυσική κατάσταση ορίζεται ως η ικανότητα ενός οργανισμού να επιβιώνει και να αναπαράγεται, η οποία καθορίζει το μέγεθος της γενετικής συνεισφοράς του στην επόμενη γενιά. Ωστόσο, το κύριο πράγμα για τον προσδιορισμό της φυσικής κατάστασης δεν είναι ο συνολικός αριθμός των απογόνων, αλλά ο αριθμός των απογόνων με δεδομένο γονότυπο (σχετική φυσική κατάσταση). Για παράδειγμα, εάν οι απόγονοι ενός επιτυχημένου και ταχέως αναπαραγωγικού οργανισμού είναι αδύναμοι και δεν αναπαράγονται καλά, τότε η γενετική συνεισφορά και, κατά συνέπεια, η ικανότητα αυτού του οργανισμού θα είναι χαμηλή.

Εάν οποιοδήποτε αλληλόμορφο αυξάνει την καταλληλότητα ενός οργανισμού περισσότερο από άλλα αλληλόμορφα αυτού του γονιδίου, τότε με κάθε γενιά το μερίδιο αυτού του αλληλόμορφου στον πληθυσμό θα αυξάνεται. Δηλαδή, η επιλογή συμβαίνει υπέρ αυτού του αλληλόμορφου. Και αντίστροφα, για λιγότερο ωφέλιμα ή επιβλαβή αλληλόμορφα, το μερίδιό τους στους πληθυσμούς θα μειωθεί, δηλαδή η επιλογή θα δράσει ενάντια σε αυτά τα αλληλόμορφα. Είναι σημαντικό να σημειωθεί ότι η επίδραση ορισμένων αλληλόμορφων στην ικανότητα ενός οργανισμού δεν είναι σταθερή - όταν αλλάζουν οι περιβαλλοντικές συνθήκες, τα επιβλαβή ή ουδέτερα αλληλόμορφα μπορούν να γίνουν ωφέλιμα και τα ωφέλιμα μπορεί να γίνουν επιβλαβή.

Η φυσική επιλογή για χαρακτηριστικά που μπορεί να ποικίλλουν σε κάποιο εύρος τιμών (όπως το μέγεθος ενός οργανισμού) μπορεί να χωριστεί σε τρεις τύπους:

Σκηνοθετημένη Επιλογή- αλλαγές στη μέση τιμή του χαρακτηριστικού με την πάροδο του χρόνου, για παράδειγμα, αύξηση του μεγέθους του σώματος.

Ανατρεπτική επιλογή- επιλογή για τις ακραίες τιμές του χαρακτηριστικού και σε σχέση με τις μέσες τιμές, για παράδειγμα, μεγάλα και μικρά μεγέθη σώματος.

Σταθεροποιητική επιλογή- επιλογή έναντι ακραίων χαρακτηριστικές αξίες, το οποίο οδηγεί σε μείωση της διακύμανσης του χαρακτηριστικού.

Μια ειδική περίπτωση φυσικής επιλογής είναι σεξουαλική επιλογή, το υπόστρωμα του οποίου είναι οποιοδήποτε χαρακτηριστικό που αυξάνει την επιτυχία του ζευγαρώματος αυξάνοντας την ελκυστικότητα του ατόμου στους πιθανούς συντρόφους. Τα χαρακτηριστικά που έχουν εξελιχθεί μέσω της σεξουαλικής επιλογής είναι ιδιαίτερα εμφανή στα αρσενικά ορισμένων ζωικών ειδών. Χαρακτηριστικά όπως τα μεγάλα κέρατα, ο λαμπερός χρωματισμός, αφενός, μπορούν να προσελκύσουν αρπακτικά και να μειώσουν το ποσοστό επιβίωσης των αρσενικών, και από την άλλη, αυτό εξισορροπείται από την αναπαραγωγική επιτυχία των αρσενικών με παρόμοια έντονα χαρακτηριστικά.

Η επιλογή μπορεί να λειτουργήσει σε διάφορα επίπεδα οργάνωσης όπως γονίδια, κύτταρα, μεμονωμένοι οργανισμοί, ομάδες οργανισμών και είδη. Επιπλέον, η επιλογή μπορεί να ενεργήσει ταυτόχρονα σε διαφορετικά επίπεδα. Η επιλογή σε επίπεδα πάνω από το άτομο, όπως η ομαδική επιλογή, μπορεί να οδηγήσει σε συνεργασία.

Μορφές φυσικής επιλογής

Υπάρχουν διαφορετικές ταξινομήσεις μορφών επιλογής. Μια ταξινόμηση που βασίζεται στη φύση της επίδρασης των μορφών επιλογής στη μεταβλητότητα ενός χαρακτηριστικού σε έναν πληθυσμό χρησιμοποιείται ευρέως.

επιλογή οδήγησης- μια μορφή φυσικής επιλογής που λειτουργεί κάτω από σκηνοθετημένοςμεταβαλλόμενες περιβαλλοντικές συνθήκες. Περιγράφεται από τον Δαρβίνο και τον Γουάλας. Σε αυτή την περίπτωση, άτομα με χαρακτηριστικά που αποκλίνουν προς μια συγκεκριμένη κατεύθυνση από τη μέση τιμή λαμβάνουν πλεονεκτήματα. Ταυτόχρονα, άλλες παραλλαγές του χαρακτηριστικού (οι αποκλίσεις του προς την αντίθετη κατεύθυνση από τη μέση τιμή) υπόκεινται σε αρνητική επιλογή. Ως αποτέλεσμα, στον πληθυσμό από γενιά σε γενιά, υπάρχει μια μετατόπιση της μέσης τιμής του χαρακτηριστικού προς μια συγκεκριμένη κατεύθυνση. Ταυτόχρονα, η πίεση της επιλογής οδήγησης πρέπει να αντιστοιχεί στις προσαρμοστικές ικανότητες του πληθυσμού και στον ρυθμό των μεταλλάξεων (διαφορετικά, η περιβαλλοντική πίεση μπορεί να οδηγήσει σε εξαφάνιση).

Ένα κλασικό παράδειγμα επιλογής κινήτρων είναι η εξέλιξη του χρώματος στον σκόρο της σημύδας. Το χρώμα των φτερών αυτής της πεταλούδας μιμείται το χρώμα του φλοιού των δέντρων που καλύπτονται με λειχήνες, στα οποία περνάει τις ώρες της ημέρας. Προφανώς, ένας τέτοιος προστατευτικός χρωματισμός σχηματίστηκε σε πολλές γενιές της προηγούμενης εξέλιξης. Ωστόσο, με την έναρξη της βιομηχανικής επανάστασης στην Αγγλία, αυτή η συσκευή άρχισε να χάνει τη σημασία της. Η ατμοσφαιρική ρύπανση έχει οδηγήσει στο μαζικό θάνατο λειχήνων και στο σκοτάδι των κορμών των δέντρων. Οι ανοιχτόχρωμες πεταλούδες σε σκούρο φόντο έγιναν εύκολα ορατές στα πουλιά. Από τα μέσα του 19ου αιώνα, μεταλλαγμένες σκοτεινές (μελανιστικές) μορφές πεταλούδων άρχισαν να εμφανίζονται στους πληθυσμούς της σημύδας. Η συχνότητά τους αυξήθηκε ραγδαία. Μέχρι τα τέλη του 19ου αιώνα, ορισμένοι αστικοί πληθυσμοί του σκόρου αποτελούνταν σχεδόν εξ ολοκλήρου από σκοτεινές μορφές, ενώ οι ελαφριές μορφές εξακολουθούσαν να κυριαρχούν στους αγροτικούς πληθυσμούς. Αυτό το φαινόμενο ονομάστηκε βιομηχανικός μελανισμός. Οι επιστήμονες ανακάλυψαν ότι σε μολυσμένες περιοχές, τα πουλιά είναι πιο πιθανό να τρώνε ελαφριές μορφές και σε καθαρές περιοχές - σκοτεινές. Η επιβολή περιορισμών στην ατμοσφαιρική ρύπανση στη δεκαετία του 1950 προκάλεσε τη φυσική επιλογή να αλλάξει ξανά κατεύθυνση και η συχνότητα των σκοτεινών μορφών στους αστικούς πληθυσμούς άρχισε να μειώνεται. Σήμερα είναι σχεδόν τόσο σπάνια όσο πριν από τη Βιομηχανική Επανάσταση.

Η επιλογή οδήγησης πραγματοποιείται όταν το περιβάλλον αλλάζει ή προσαρμόζεται στις νέες συνθήκες με την επέκταση της εμβέλειας. Διατηρεί τις κληρονομικές αλλαγές προς μια συγκεκριμένη κατεύθυνση, μετατοπίζοντας ανάλογα τον ρυθμό αντίδρασης. Για παράδειγμα, κατά την ανάπτυξη του εδάφους ως ενδιαιτήματος για διάφορες άσχετες ομάδες ζώων, τα άκρα μετατράπηκαν σε λαγούμια.

Σταθεροποιητική επιλογή- μια μορφή φυσικής επιλογής, στην οποία η δράση της στρέφεται εναντίον ατόμων με ακραίες αποκλίσεις από τον μέσο κανόνα, υπέρ ατόμων με μέση βαρύτητα του χαρακτηριστικού. Η έννοια της σταθεροποιητικής επιλογής εισήχθη στην επιστήμη και αναλύθηκε από τον I. I. Shmalgauzen.

Πολλά παραδείγματα της δράσης της σταθεροποιητικής επιλογής στη φύση έχουν περιγραφεί. Για παράδειγμα, με την πρώτη ματιά φαίνεται ότι τα άτομα με μέγιστη γονιμότητα θα πρέπει να συνεισφέρουν τα μέγιστα στη γονιδιακή δεξαμενή της επόμενης γενιάς. Ωστόσο, παρατηρήσεις φυσικών πληθυσμών πτηνών και θηλαστικών δείχνουν ότι αυτό δεν συμβαίνει. Όσο περισσότεροι νεοσσοί ή μωρά στη φωλιά, τόσο πιο δύσκολο είναι να τα ταΐσετε, τόσο μικρότερο και πιο αδύναμο το καθένα από αυτά. Ως αποτέλεσμα, τα άτομα με μέση γονιμότητα αποδεικνύονται τα πιο προσαρμοσμένα.

Έχει βρεθεί επιλογή υπέρ των μέσων όρων για μια ποικιλία χαρακτηριστικών. Στα θηλαστικά, τα νεογνά με πολύ χαμηλό και πολύ υψηλό βάρος γέννησης είναι πιο πιθανό να πεθάνουν κατά τη γέννηση ή τις πρώτες εβδομάδες της ζωής τους από τα νεογνά μεσαίου βάρους. Ο υπολογισμός του μεγέθους των φτερών των σπουργιτιών που πέθαναν μετά από μια καταιγίδα τη δεκαετία του '50 κοντά στο Λένινγκραντ έδειξε ότι τα περισσότερα από αυτά είχαν πολύ μικρά ή πολύ μεγάλα φτερά. Και σε αυτή την περίπτωση, οι μέσοι άνθρωποι αποδείχθηκαν οι πιο προσαρμοσμένοι.

Ευρύτερα διάσημο παράδειγμαένας τέτοιος πολυμορφισμός είναι η δρεπανοκυτταρική αναιμία. Αυτή η σοβαρή ασθένεια του αίματος εμφανίζεται σε άτομα ομόζυγα για ένα μεταλλαγμένο αλληλόμορφο αιμοσφαιρίνης ( Hb μικρό) και οδηγεί στο θάνατό τους σε νεαρή ηλικία. Στους περισσότερους ανθρώπινους πληθυσμούς, η συχνότητα αυτού του αλληλόμορφου είναι πολύ χαμηλή και περίπου ίση με τη συχνότητα εμφάνισής του λόγω μεταλλάξεων. Ωστόσο, είναι αρκετά συχνό σε περιοχές του κόσμου όπου η ελονοσία είναι συχνή. Αποδείχθηκε ότι οι ετεροζυγώτες για Hb μικρόέχουν υψηλότερη αντίσταση στην ελονοσία από τους ομοζυγώτες για το φυσιολογικό αλληλόμορφο. Λόγω αυτού, η ετεροζυγωτία για αυτό το θανατηφόρο αλληλόμορφο στον ομοζυγώτη δημιουργείται και διατηρείται σταθερά σε πληθυσμούς που κατοικούν σε περιοχές ελονοσίας.

Η σταθεροποιητική επιλογή είναι ένας μηχανισμός για τη συσσώρευση μεταβλητότητας στους φυσικούς πληθυσμούς. Ο εξαιρετικός επιστήμονας I. I. Shmalgauzen ήταν ο πρώτος που έδωσε προσοχή σε αυτό το χαρακτηριστικό της σταθεροποίησης της επιλογής. Έδειξε ότι ακόμη και κάτω από σταθερές συνθήκες ύπαρξης, ούτε η φυσική επιλογή ούτε η εξέλιξη σταματά. Ακόμη και παραμένοντας φαινοτυπικά αμετάβλητος, ο πληθυσμός δεν παύει να εξελίσσεται. Η γενετική του σύνθεση αλλάζει συνεχώς. Η σταθεροποίηση της επιλογής δημιουργεί τέτοια γενετικά συστήματα που παρέχουν το σχηματισμό παρόμοιων βέλτιστων φαινοτύπων με βάση μια μεγάλη ποικιλία γονότυπων. Τέτοιοι γενετικοί μηχανισμοί όπως κυριαρχία, επίσταση, συμπληρωματική δράση γονιδίων, ατελής διείσδυσηκαι άλλα μέσα απόκρυψης γενετικής παραλλαγής οφείλουν την ύπαρξή τους στη σταθεροποίηση της επιλογής.

Έτσι, η σταθεροποίηση της επιλογής, παραμερίζοντας τις αποκλίσεις από τον κανόνα, σχηματίζει ενεργά γενετικούς μηχανισμούς που εξασφαλίζουν τη σταθερή ανάπτυξη των οργανισμών και το σχηματισμό βέλτιστων φαινοτύπων με βάση διάφορους γονότυπους. Εξασφαλίζει τη σταθερή λειτουργία των οργανισμών σε ένα ευρύ φάσμα διακυμάνσεων σε εξωτερικές συνθήκες οικείες στο είδος.

Ανατρεπτική (σκίσιμο) επιλογή- μια μορφή φυσικής επιλογής, στην οποία οι συνθήκες ευνοούν δύο ή περισσότερες ακραίες παραλλαγές (κατευθύνσεις) μεταβλητότητας, αλλά δεν ευνοούν την ενδιάμεση, μέση κατάσταση του χαρακτηριστικού. Ως αποτέλεσμα, πολλές νέες μορφές μπορεί να εμφανιστούν από μία αρχική. Ο Δαρβίνος περιέγραψε τη λειτουργία της ανατρεπτικής επιλογής, πιστεύοντας ότι αποτελεί τη βάση της απόκλισης, αν και δεν μπορούσε να παράσχει στοιχεία για την ύπαρξή της στη φύση. Η διασπαστική επιλογή συμβάλλει στην εμφάνιση και διατήρηση του πληθυσμιακού πολυμορφισμού και σε ορισμένες περιπτώσεις μπορεί να προκαλέσει ειδογένεση.

Μία από τις πιθανές καταστάσεις στη φύση στις οποίες η διασπαστική επιλογή μπαίνει στο παιχνίδι είναι όταν ένας πολυμορφικός πληθυσμός καταλαμβάνει έναν ετερογενή βιότοπο. Ταυτόχρονα, διαφορετικές μορφές προσαρμόζονται σε διαφορετικές οικολογικές κόγχες ή υποθέσεις.

Ο σχηματισμός εποχιακών φυλών σε ορισμένα ζιζάνια εξηγείται από τη δράση της διασπαστικής επιλογής. Αποδείχθηκε ότι ο χρόνος της ανθοφορίας και της ωρίμανσης των σπόρων σε ένα από τα είδη τέτοιων φυτών - κουδουνίστρα λιβαδιών - τεντώθηκε σχεδόν όλο το καλοκαίρι και τα περισσότερα φυτά ανθίζουν και καρποφορούν στη μέση του καλοκαιριού. Ωστόσο, στα λιβάδια με σανό, εκείνα τα φυτά που έχουν χρόνο να ανθίσουν και παράγουν σπόρους πριν από το κούρεμα, και αυτά που παράγουν σπόρους στο τέλος του καλοκαιριού, μετά το κούρεμα, λαμβάνουν πλεονεκτήματα. Ως αποτέλεσμα, σχηματίζονται δύο φυλές κουδουνίσματος - πρώιμη και όψιμη ανθοφορία.

Η διασπαστική επιλογή πραγματοποιήθηκε τεχνητά σε πειράματα με Drosophila. Η επιλογή πραγματοποιήθηκε σύμφωνα με τον αριθμό των σεταών, αφήνοντας μόνο άτομα με μικρό και μεγάλο αριθμό σετ. Ως αποτέλεσμα, περίπου από την 30η γενιά, οι δύο γραμμές αποκλίνουν πολύ έντονα, παρά το γεγονός ότι οι μύγες συνέχισαν να διασταυρώνονται μεταξύ τους, ανταλλάσσοντας γονίδια. Σε μια σειρά από άλλα πειράματα (με φυτά), η εντατική διασταύρωση εμπόδισε την αποτελεσματική δράση της διασπαστικής επιλογής.

Δύο υποθέσεις σχετικά με τους μηχανισμούς της σεξουαλικής επιλογής είναι κοινές.

Σύμφωνα με την υπόθεση των «καλών γονιδίων», το θηλυκό «λογίζει» ως εξής: «Αν αυτό το αρσενικό, παρά το λαμπερό φτέρωμα και τη μακριά ουρά του, κατάφερε με κάποιο τρόπο να μην πεθάνει στα νύχια ενός αρπακτικού και να επιβιώσει στην εφηβεία, τότε, επομένως, έχει καλά τα γονίδια που τον αφήνουν να το κάνει. Άρα, θα πρέπει να επιλεγεί ως πατέρας για τα παιδιά του: θα τους μεταδώσει τα καλά του γονίδια. Επιλέγοντας φωτεινά αρσενικά, τα θηλυκά επιλέγουν καλά γονίδια για τους απογόνους τους.

Σύμφωνα με την υπόθεση των «ελκυστικών γιων», η λογική της γυναικείας επιλογής είναι κάπως διαφορετική. Εάν τα λαμπερά αρσενικά, για οποιονδήποτε λόγο, είναι ελκυστικά για τα θηλυκά, τότε αξίζει να επιλέξετε έναν λαμπερό πατέρα για τους μελλοντικούς γιους σας, επειδή οι γιοι του θα κληρονομήσουν τα γονίδια φωτεινού χρώματος και θα είναι ελκυστικοί για τα θηλυκά επόμενη γενιά. Επομένως, υπάρχει ένα θετικό Ανατροφοδότηση, γεγονός που οδηγεί στο γεγονός ότι από γενιά σε γενιά η φωτεινότητα του φτερώματος των αρσενικών ενισχύεται όλο και περισσότερο. Η διαδικασία συνεχίζει να αυξάνεται μέχρι να φτάσει στο όριο βιωσιμότητας.

Στην επιλογή των αρσενικών, τα θηλυκά δεν είναι ούτε περισσότερο ούτε λιγότερο λογικά από κάθε άλλη συμπεριφορά. Όταν ένα ζώο αισθάνεται διψασμένο, δεν έχει λόγο να πιει νερό για να αποκαταστήσει την ισορροπία νερού-αλατιού στο σώμα - πηγαίνει στον ποτιστήρι επειδή αισθάνεται δίψα. Με τον ίδιο τρόπο, τα θηλυκά, επιλέγοντας φωτεινά αρσενικά, ακολουθούν το ένστικτό τους - τους αρέσουν οι φωτεινές ουρές. Όλοι αυτοί που ενστικτωδώς προέτρεψαν μια διαφορετική συμπεριφορά, όλοι τους δεν άφησαν απογόνους. Έτσι, δεν συζητήσαμε τη λογική των θηλυκών, αλλά τη λογική του αγώνα για ύπαρξη και φυσική επιλογή - μια τυφλή και αυτόματη διαδικασία που, ενεργώντας συνεχώς από γενιά σε γενιά, έχει σχηματίσει όλη αυτή την εκπληκτική ποικιλία σχημάτων, χρωμάτων και ενστίκτων που έχουμε παρατηρήστε στον κόσμο της άγριας ζωής. .

θετική και αρνητική επιλογή

Υπάρχουν δύο μορφές φυσικής επιλογής: ΘετικόςΚαι Αποκοπή (αρνητικό)επιλογή.

Η θετική επιλογή αυξάνει τον αριθμό των ατόμων στον πληθυσμό που έχουν χρήσιμα χαρακτηριστικά που αυξάνουν τη βιωσιμότητα του είδους στο σύνολό του.

Η επιλογή αποκοπής απομακρύνει από τον πληθυσμό τη συντριπτική πλειοψηφία των ατόμων που φέρουν χαρακτηριστικά που μειώνουν απότομα τη βιωσιμότητα υπό δεδομένες περιβαλλοντικές συνθήκες. Με τη βοήθεια της επιλογής αποκοπής, τα έντονα επιβλαβή αλληλόμορφα απομακρύνονται από τον πληθυσμό. Επίσης, άτομα με χρωμοσωμικές αναδιατάξεις και ένα σύνολο χρωμοσωμάτων που διαταράσσουν απότομα την κανονική λειτουργία της γενετικής συσκευής μπορούν να υποβληθούν σε επιλογή κοπής.

Ο ρόλος της φυσικής επιλογής στην εξέλιξη

Ο Κάρολος Δαρβίνος θεωρούσε τη φυσική επιλογή ως την κύρια κινητήρια δύναμη της εξέλιξης· στη σύγχρονη συνθετική θεωρία της εξέλιξης, είναι επίσης ο κύριος ρυθμιστής της ανάπτυξης και προσαρμογής των πληθυσμών, ο μηχανισμός για την εμφάνιση ειδών και υπερειδικών ταξινομικών κατηγοριών, αν και η συσσώρευση σε τέλη XIX- στις αρχές του 20ου αιώνα, οι πληροφορίες για τη γενετική, ιδίως η ανακάλυψη της διακριτής φύσης της κληρονομικότητας των φαινοτυπικών χαρακτηριστικών, οδήγησαν ορισμένους ερευνητές να αρνηθούν τη σημασία της φυσικής επιλογής και εναλλακτικά πρότειναν έννοιες που βασίζονται στην αξιολόγηση της μετάλλαξης του γονότυπου παράγοντα ως εξαιρετικά σημαντικό. Οι συγγραφείς τέτοιων θεωριών υπέθεσαν όχι μια σταδιακή, αλλά μια πολύ γρήγορη (σε πολλές γενιές) σπασμωδική φύση της εξέλιξης (ο μεταλλαξισμός του Hugo de Vries, ο αλατισμός του Richard Goldschmitt και άλλες λιγότερο γνωστές έννοιες). Η ανακάλυψη γνωστών συσχετισμών μεταξύ των χαρακτηριστικών συγγενικών ειδών (ο νόμος της ομολογικής σειράς) από τον N. I. Vavilov ώθησε ορισμένους ερευνητές να διατυπώσουν τις επόμενες «αντιδαρβινικές» υποθέσεις σχετικά με την εξέλιξη, όπως νομογένεση, μπατμογένεση, αυτογένεση, οντογένεση και οι υπολοιποι. Στις δεκαετίες του 1920 και του 1940 στην εξελικτική βιολογία, όσοι απέρριψαν την ιδέα του Δαρβίνου για την εξέλιξη μέσω φυσικής επιλογής (μερικές φορές αποκαλούμενες «επιλεκτικές» θεωρίες που έδιναν έμφαση στη φυσική επιλογή) αναζωογόνησαν το ενδιαφέρον για αυτή τη θεωρία λόγω της αναθεώρησης του κλασικού δαρβινισμού υπό το φως σχετικά νεαρή επιστήμη της γενετικής. Η προκύπτουσα συνθετική θεωρία της εξέλιξης, που συχνά αναφέρεται λανθασμένα ως νεοδαρβινισμός, βασίζεται, μεταξύ άλλων, στην ποσοτική ανάλυση των συχνοτήτων αλληλόμορφων σε πληθυσμούς καθώς αλλάζουν υπό την επίδραση της φυσικής επιλογής. Υπάρχουν συζητήσεις όπου άνθρωποι με ριζοσπαστική προσέγγιση, ως επιχείρημα κατά της συνθετικής θεωρίας της εξέλιξης και του ρόλου της φυσικής επιλογής, υποστηρίζουν ότι «οι ανακαλύψεις των τελευταίων δεκαετιών σε διάφορους τομείς της επιστημονικής γνώσης - από ΜΟΡΙΑΚΗ ΒΙΟΛΟΓΙΑ με τη θεωρία της για ουδέτερες μεταλλάξειςMotoo Kimura Και παλαιοντολογία με τη θεωρία της για στίξη ισορροπίας Στίβεν Τζέι Γκουλντ Και Νάιλς Έλντριτζ (εν θέα κατανοητή ως μια σχετικά στατική φάση της εξελικτικής διαδικασίας) μέχρι μαθηματικά με τη θεωρία τηςδιακλαδώσεις Και μεταβάσεις φάσης- μαρτυρούν την ανεπάρκεια της κλασικής συνθετικής θεωρίας της εξέλιξης για μια επαρκή περιγραφή όλων των πτυχών της βιολογικής εξέλιξης». Η συζήτηση για το ρόλο των διαφόρων παραγόντων στην εξέλιξη ξεκίνησε πριν από περισσότερα από 30 χρόνια και συνεχίζεται μέχρι σήμερα, και μερικές φορές λέγεται ότι «η εξελικτική βιολογία (εννοεί τη θεωρία της εξέλιξης, φυσικά) έχει φτάσει στην ανάγκη για το επόμενο, τρίτη σύνθεση».

επιλογή οδήγησης

Ένα παράδειγμα της δράσης της επιλογής κινήτρων είναι ο «βιομηχανικός μελανισμός» στα έντομα. Ο "βιομηχανικός μελανισμός" είναι μια απότομη αύξηση της αναλογίας μελανιστικών (που έχουν σκούρο χρώμα) ατόμων σε εκείνους τους πληθυσμούς εντόμων (για παράδειγμα, πεταλούδες) που ζουν σε βιομηχανικές περιοχές. Λόγω των βιομηχανικών επιπτώσεων, οι κορμοί των δέντρων σκοτείνιασαν σημαντικά και οι ανοιχτόχρωμοι λειχήνες πέθαναν επίσης, γεγονός που έκανε τις ανοιχτόχρωμες πεταλούδες πιο ορατές στα πουλιά και τις σκοτεινές χειρότερες. Τον 20ο αιώνα, σε ορισμένες περιοχές, το ποσοστό των σκουρόχρωμων πεταλούδων σε ορισμένους καλά μελετημένους πληθυσμούς της σημύδας στην Αγγλία έφτασε το 95%, ενώ για πρώτη φορά μια σκούρα πεταλούδα ( Μόρφα καρμπονάρια) συνελήφθη το 1848.

Σταθεροποιητική επιλογή

Ανατρεπτική επιλογή

Ένα παράδειγμα διασπαστικής επιλογής είναι ο σχηματισμός δύο φυλών σε μια μεγάλη κουδουνίστρα σε λιβάδια σανού. Υπό κανονικές συνθήκες, οι περίοδοι ανθοφορίας και ωρίμανσης των σπόρων αυτού του φυτού καλύπτουν όλο το καλοκαίρι. Αλλά στα λιβάδια με σανό, οι σπόροι παράγονται κυρίως από εκείνα τα φυτά που έχουν χρόνο να ανθίσουν και να ωριμάσουν είτε πριν από την περίοδο του θερισμού, είτε ανθίζουν στο τέλος του καλοκαιριού, μετά το κούρεμα. Ως αποτέλεσμα, σχηματίζονται δύο φυλές της κουδουνίστρας - πρώιμη και όψιμη ανθοφορία.

σεξουαλική επιλογή

σεξουαλική επιλογή Αυτή είναι η φυσική επιλογή για επιτυχία στην αναπαραγωγή. Η επιβίωση των οργανισμών είναι ένα σημαντικό αλλά όχι το μοναδικό συστατικό της φυσικής επιλογής. Ένα άλλο σημαντικό στοιχείο είναι η ελκυστικότητα για τα μέλη του αντίθετου φύλου. Ο Δαρβίνος ονόμασε αυτό το φαινόμενο σεξουαλική επιλογή. «Αυτή η μορφή επιλογής δεν καθορίζεται από τον αγώνα για ύπαρξη στις σχέσεις των οργανικών όντων μεταξύ τους ή με τις εξωτερικές συνθήκες, αλλά από τον ανταγωνισμό μεταξύ ατόμων του ίδιου φύλου, συνήθως αρσενικών, για την κατοχή ατόμων του άλλου φύλου. " Χαρακτηριστικά που μειώνουν τη βιωσιμότητα των φορέων τους μπορούν να εμφανιστούν και να εξαπλωθούν εάν τα πλεονεκτήματα που παρέχουν στην επιτυχία της αναπαραγωγής είναι σημαντικά μεγαλύτερα από τα μειονεκτήματά τους για την επιβίωση. Δύο βασικές υποθέσεις σχετικά με τους μηχανισμούς της σεξουαλικής επιλογής έχουν προταθεί. Σύμφωνα με την υπόθεση των «καλών γονιδίων», το θηλυκό «λογίζει» ως εξής: «Αν αυτό το αρσενικό, παρά το λαμπερό φτέρωμα και τη μακριά ουρά του, κατάφερε με κάποιο τρόπο να μην πεθάνει στα νύχια ενός αρπακτικού και να επιβιώσει στην εφηβεία, τότε, επομένως, έχει καλά τα γονίδια που τον αφήνουν να το κάνει. Άρα, θα πρέπει να επιλεγεί ως πατέρας για τα παιδιά του: θα τους μεταδώσει τα καλά του γονίδια. Επιλέγοντας φωτεινά αρσενικά, τα θηλυκά επιλέγουν καλά γονίδια για τους απογόνους τους. Σύμφωνα με την υπόθεση των «ελκυστικών γιων», η λογική της γυναικείας επιλογής είναι κάπως διαφορετική. Εάν τα λαμπερά αρσενικά, για οποιονδήποτε λόγο, είναι ελκυστικά για τα θηλυκά, τότε αξίζει να επιλέξετε έναν λαμπερό πατέρα για τους μελλοντικούς γιους σας, επειδή οι γιοι του θα κληρονομήσουν τα γονίδια φωτεινού χρώματος και θα είναι ελκυστικοί για τα θηλυκά στην επόμενη γενιά. Έτσι, εμφανίζεται μια θετική ανατροφοδότηση, η οποία οδηγεί στο γεγονός ότι από γενιά σε γενιά η φωτεινότητα του φτερώματος των αρσενικών ενισχύεται όλο και περισσότερο. Η διαδικασία συνεχίζει να αυξάνεται μέχρι να φτάσει στο όριο βιωσιμότητας. Στην επιλογή των αρσενικών, τα θηλυκά δεν είναι ούτε περισσότερο ούτε λιγότερο λογικά από κάθε άλλη συμπεριφορά. Όταν ένα ζώο αισθάνεται διψασμένο, δεν έχει λόγο να πιει νερό για να αποκαταστήσει την ισορροπία νερού-αλατιού στο σώμα - πηγαίνει στον ποτιστήρι επειδή αισθάνεται δίψα. Με τον ίδιο τρόπο, τα θηλυκά, επιλέγοντας φωτεινά αρσενικά, ακολουθούν το ένστικτό τους - τους αρέσουν οι φωτεινές ουρές. Όλοι αυτοί που ενστικτωδώς προέτρεψαν μια διαφορετική συμπεριφορά, όλοι τους δεν άφησαν απογόνους. Έτσι, δεν συζητήσαμε τη λογική των θηλυκών, αλλά τη λογική του αγώνα για ύπαρξη και φυσική επιλογή - μια τυφλή και αυτόματη διαδικασία που, ενεργώντας συνεχώς από γενιά σε γενιά, έχει σχηματίσει όλη αυτή την εκπληκτική ποικιλία σχημάτων, χρωμάτων και ενστίκτων που έχουμε παρατηρήστε στον κόσμο της άγριας ζωής. .

38. Φυσιολογική προσαρμογή: η έννοια του πώς προκύπτει και τι βρίσκεται κάτω από αυτό.

Βιολογική προσαρμογή(από λατ. προσαρμογή- προσαρμογή) - η προσαρμογή του σώματος στις συνθήκες ύπαρξης. «[Η ζωή] είναι μια συνεχής προσαρμογή… στις συνθήκες ύπαρξης», είπε η εξαιρετική Ρώσος φυσιολόγος I. M. Imanalieva. - Ένας οργανισμός χωρίς εξωτερικό περιβάλλον που να υποστηρίζει την ύπαρξή του είναι αδύνατος. Επομένως, ο επιστημονικός ορισμός ενός οργανισμού θα πρέπει να περιλαμβάνει και το περιβάλλον που τον επηρεάζει.«Ταυτόχρονα:» ... Κάθε οργανισμός είναι ένας δυναμικός συνδυασμός σταθερότητας και μεταβλητότητας, στον οποίο η μεταβλητότητα εξυπηρετεί τις προσαρμοστικές αντιδράσεις της και, κατά συνέπεια, την προστασία των κληρονομικά σταθερών του ". Ο οργανισμός ακόμη και σε εξαιρετικά σύντομες χρονικές περιόδους είναι μεταβλητός λόγω της δυναμικής των λειτουργικών καταστάσεων του και με την ομοιοθετική μεταβλητότητα των "ομοιοστατικών σταθερών" του (K. Waddington, 1964, 1970). σύγχρονη γνώσησχετικά με τους μηχανισμούς και την ουσία της διαδικασίας προσαρμογής: "... Ένα άτομο είναι ... ένα σύστημα ..., όπως κάθε άλλο στη φύση, που υπακούει στους νόμους που είναι αναπόφευκτοι και κοινοί σε όλη τη φύση ..." (IP Pavlov , 1951).

Επί του παρόντος, υπάρχουν διάφορες μορφές φυσικής επιλογής, οι κυριότερες από τις οποίες είναι σταθεροποιητικές, κινητικές ή κατευθυνόμενες και διασπαστικές.

Σταθεροποιητική επιλογήσυμβάλλει στη διατήρηση ενός μέσου, προηγουμένως καθιερωμένου χαρακτηριστικού στον πληθυσμό. Εμφανίζεται σε περιπτώσεις όπου τα φαινοτυπικά χαρακτηριστικά ταιριάζουν με τις περιβαλλοντικές συνθήκες και ο ανταγωνισμός μεταξύ των ατόμων είναι σχετικά αδύναμος. Μια τέτοια επιλογή λειτουργεί σε όλους τους πληθυσμούς, ενώ άτομα με ακραίες αποκλίσεις χαρακτήρων καταστρέφονται.

Σε κάθε πληθυσμό, λόγω της γενετικής του ετερογένειας, γεννιούνται άτομα με διαφορετικούς βαθμούς έκφρασης του ενός ή του άλλου χαρακτηριστικού. Μια τέτοια ποικιλία ατόμων για οποιοδήποτε χαρακτηριστικό παρέχεται από γενετικούς και περιβαλλοντικούς παράγοντες που επηρεάζουν τους πληθυσμούς για πολλές γενιές. Αν μετρήσουμε τον αριθμό των ατόμων με αυτή ή εκείνη την έκφραση αυτού του χαρακτηριστικού, αποδεικνύεται ότι η πλειοψηφία θα προσεγγίσει μια ορισμένη μέση τιμή, τη μέση νόρμα.

Η σταθεροποιητική επιλογή οδηγεί στην καταστροφή των ακραίων αποκλίσεων και, όπως ήταν, σταθεροποιεί τη μέση νόρμα της σοβαρότητας του χαρακτηριστικού, οδηγώντας σε στένωση του κανόνα αντίδρασης (Εικ. 4.1). Παρατηρείται σε περιβαλλοντικές συνθήκες, οι οποίες πολύς καιρόςπαραμένει σταθερό. Σε ένα σχετικά αμετάβλητο περιβάλλον, τυπικά άτομα με μέση έκφραση ενός χαρακτηριστικού, καλά προσαρμοσμένα σε αυτό, έχουν ένα πλεονέκτημα και τα μεταλλαγμένα που διαφέρουν από αυτά πεθαίνουν. Μπορούμε να δώσουμε το ακόλουθο παράδειγμα σταθεροποίησης της επιλογής. Το 1898 ο Αμερικανός ορνιθολόγος G. Bypas, μετά ισχυροί άνεμοικαι η χιονόπτωση βρήκε 136 ζαλισμένα και μισοπεθαμένα σπιτικά σπουργίτια. Κατά τη διάρκεια της θέρμανσης, 72 από αυτούς επέζησαν, 64 πέθαναν. Αποδείχθηκε ότι τα νεκρά σπουργίτια είχαν είτε πολύ μακριά είτε πολύ κοντά φτερά.

Ρύζι. 4.1 . Σχέδιο δράσης της σταθεροποιητικής (α), της οδήγησης (β) και της διαταραχής (γ) της φυσικής επιλογής (σύμφωνα με τον N.V. Timofeev-Resovsky et al., 1977), F- γενιές. Οι αποκλεισμένες παραλλαγές σκιάζονται στις καμπύλες πληθυσμού. Το μέγεθος του τόξου κατά την επιλογή σε έναν απόγονο αντιστοιχεί στον κανόνα της αντίδρασης.

επιλογή οδήγησηςέγκειται στο γεγονός ότι με μια αργή αλλαγή των περιβαλλοντικών συνθηκών προς μια νέα κατεύθυνση, ο μέσος κανόνας μετατοπίζεται σταθερά προς τη μία ή την άλλη κατεύθυνση. Με άλλα λόγια, κατά την επιλογή οδήγησης εξαλείφονται μεταλλάξεις με μία τιμή χαρακτηριστικού, οι οποίες αντικαθίστανται από μεταλλάξεις με διαφορετική μέση τιμή χαρακτηριστικού. Η προωστική επιλογή οδηγεί έτσι σε εξελικτική αλλαγή ασκώντας τέτοια πίεση σε έναν πληθυσμό που ευνοεί την αύξηση της συχνότητας νέων αλληλόμορφων σε αυτόν (βλ. Εικ. 4.1). Αφού η νέα μέση νόρμα της έκφρασης χαρακτηριστικού (μέσος φαινότυπος) έρθει σε βέλτιστη αντιστοιχία με τις νέες περιβαλλοντικές συνθήκες, η σταθεροποιητική επιλογή μπαίνει στο παιχνίδι.

Ένα κλασικό παράδειγμα εξελικτικής αλλαγής ανάλογα με τον τύπο επιλογής κινήτρων είναι η εμφάνιση σκουρόχρωμων πεταλούδων υπό την επίδραση της χημικής ρύπανσης της ατμόσφαιρας (βιομηχανικός μελανισμός). Τα τελευταία 100 χρόνια, περισσότερα από 80 είδη πεταλούδων έχουν αναπτύξει σκουρόχρωμες μορφές.Προηγουμένως, για παράδειγμα, ο σκόρος της σημύδας είχε ένα απαλό κρεμ χρώμα με μαύρες κουκκίδες. Στα μέσα του XIX αιώνα. στην Αγγλία, βρέθηκαν σκουρόχρωμα δείγματα αυτής της πεταλούδας, τα οποία μέχρι το τέλος του αιώνα αποτελούσαν το 98%. Η μελανική μορφή είναι αποτέλεσμα τυχαίων μεταλλάξεων και έχει μεγάλο πλεονέκτημα στις βιομηχανικές περιοχές σε σύγκριση με τις ανοιχτόχρωμες. Οι ανοιχτόχρωμες πεταλούδες ήταν αόρατες σε κορμούς σημύδων καλυμμένοι με λειχήνες. Με την εντατική ανάπτυξη της βιομηχανίας, το διοξείδιο του θείου που παράγεται από την καύση άνθρακα προκάλεσε τον θάνατο των λειχήνων στις βιομηχανικές περιοχές, με αποτέλεσμα να εκτεθεί ο σκούρος φλοιός των δέντρων, ο οποίος έγινε ακόμη πιο σκούρος λόγω της αιθάλης που τον κάλυπτε. Σε σκούρο φόντο, ανοιχτόχρωμοι σκώροι ραμφίστηκαν από κοκκινολαίμηδες και τσίχλες, ενώ μελανικές μορφές επιβίωσαν και αναπαράχθηκαν με επιτυχία, οι οποίες είναι λιγότερο αισθητές σε σκούρο φόντο.

Ανατρεπτική (σκίσιμο) επιλογήπραγματοποιείται σε περιπτώσεις όπου δύο ή περισσότερες γενετικά διάφορες μορφέςέχουν πλεονέκτημα σε διαφορετικές συνθήκες, για παράδειγμα, σε διαφορετικές εποχές του χρόνου. Η διασπαστική επιλογή ευνοεί περισσότερους από έναν φαινότυπους και στρέφεται κατά των ενδιάμεσων μορφών. Κατά κάποιο τρόπο χωρίζει τον πληθυσμό σύμφωνα με ένα δεδομένο χαρακτηριστικό σε πολλές ομάδες που βρίσκονται στην ίδια περιοχή και, με τη συμμετοχή της απομόνωσης, μπορεί να οδηγήσει στη διαίρεση του πληθυσμού σε δύο ή περισσότερα (βλ. Εικ. 4.1).

Ένα μοντέλο διασπαστικής επιλογής μπορεί να είναι η κατάσταση της εμφάνισης νάνων φυλών αρπακτικών ψαριών σε ένα υδάτινο σώμα με λίγη τροφή. Συχνά, τα νεαρά της χρονιάς δεν έχουν αρκετή τροφή με τη μορφή γόνου ψαριού. Σε αυτή την περίπτωση, τα ταχύτερα αναπτυσσόμενα άτομα, τα οποία για πολύ για λίγοφτάνουν σε μεγέθη που τους επιτρέπουν να τρώνε τους συντρόφους τους. Από την άλλη πλευρά, οι στραβισμοί με τη μέγιστη καθυστέρηση στον ρυθμό ανάπτυξης θα βρίσκονται σε πλεονεκτική θέση, καθώς το μικρό τους μέγεθος τους επιτρέπει να τρέφονται με μικρά πλαγκτονικά καρκινοειδή για μεγάλο χρονικό διάστημα. Μια τέτοια κατάσταση, μέσω της σταθεροποίησης της επιλογής, μπορεί να οδηγήσει στην εμφάνιση δύο φυλών ψαριών.

Πηγή : ΣΤΟ. Lemeza L.V. Kamlyuk N.D. Lisov "Εγχειρίδιο βιολογίας για υποψήφιους στα πανεπιστήμια"

Η εξέλιξη είναι μια ιστορία νικητών και η φυσική επιλογή είναι ένας αμερόληπτος κριτής που αποφασίζει ποιος ζει και ποιος πεθαίνει. Παραδείγματα φυσικής επιλογής υπάρχουν παντού: όλη η ποικιλία των ζωντανών όντων στον πλανήτη μας είναι προϊόν αυτής της διαδικασίας και ο άνθρωπος δεν αποτελεί εξαίρεση. Ωστόσο, μπορεί κανείς να διαφωνήσει για ένα άτομο, γιατί έχει από καιρό συνηθίσει να επεμβαίνει με επιχειρηματικό τρόπο σε εκείνες τις περιοχές που παλαιότερα ήταν τα ιερά μυστικά της φύσης.

Πώς λειτουργεί η φυσική επιλογή

Αυτός ο ασφαλής μηχανισμός είναι η θεμελιώδης διαδικασία της εξέλιξης. Η δράση του εξασφαλίζει αύξηση του πληθυσμούο αριθμός των ατόμων που έχουν ένα σύνολο από τα πιο ευνοϊκά χαρακτηριστικά που εξασφαλίζουν τη μέγιστη προσαρμοστικότητα στις συνθήκες διαβίωσης περιβάλλον, και ταυτόχρονα - μείωση του αριθμού των λιγότερο προσαρμοσμένων ατόμων.

Η επιστήμη οφείλει τον ίδιο τον όρο «φυσική επιλογή» στον Κάρολο Δαρβίνο, ο οποίος συνέκρινε αυτή τη διαδικασία με την τεχνητή επιλογή, δηλαδή την επιλογή. Η διαφορά μεταξύ αυτών των δύο ειδών έγκειται μόνο στο ποιος ενεργεί ως κριτής στην επιλογή ορισμένων ιδιοτήτων των οργανισμών - ενός ατόμου ή ενός οικοτόπου. Όσον αφορά το «υλικό εργασίας», και στις δύο περιπτώσεις πρόκειται για μικρές κληρονομικές μεταλλάξεις που συσσωρεύονται ή, αντίθετα, εξαλείφονται στην επόμενη γενιά.

Η θεωρία που ανέπτυξε ο Δαρβίνος ήταν απίστευτα τολμηρή, επαναστατική, ακόμη και σκανδαλώδης για την εποχή της. Αλλά τώρα η φυσική επιλογή δεν προκαλεί μέσα επιστημονικό κόσμοαμφιβολία, εξάλλου, αποκαλείται «αυτονόητος» μηχανισμός, αφού η ύπαρξή του προκύπτει λογικά από τρία αδιαμφισβήτητα γεγονότα:

Οι ζωντανοί οργανισμοί προφανώς παράγουν περισσότερους απογόνους από αυτούς που μπορούν να επιβιώσουν και να αναπαραχθούν περαιτέρω.
Όλοι οι οργανισμοί είναι ευαίσθητοι κληρονομική μεταβλητότητα;
Οι ζωντανοί οργανισμοί προικισμένοι με διαφορετικά γενετικά χαρακτηριστικά επιβιώνουν και αναπαράγονται με άνιση επιτυχία.

Όλα αυτά προκαλούν έντονο ανταγωνισμό μεταξύ όλων των ζωντανών οργανισμών, που οδηγεί την εξέλιξη. Η εξελικτική διαδικασία στη φύση, κατά κανόνα, προχωρά αργά και σε αυτό διακρίνονται τα ακόλουθα στάδια:

Αρχές ταξινόμησης της φυσικής επιλογής

Ανάλογα με την κατεύθυνση δράσης, διακρίνονται οι θετικοί και οι αρνητικοί (αποκοπής) τύποι φυσικής επιλογής.

Θετικός

Η δράση του στοχεύει στην εδραίωση και ανάπτυξη χρήσιμων χαρακτηριστικών και συμβάλλει στην αύξηση του πληθυσμού του αριθμού των ατόμων με αυτά τα χαρακτηριστικά. Έτσι, εντός συγκεκριμένων ειδών, η θετική επιλογή λειτουργεί για να αυξήσει τη βιωσιμότητά τους, και στην κλίμακα ολόκληρης της βιόσφαιρας, να περιπλέξει σταδιακά τη δομή των ζωντανών οργανισμών, κάτι που φαίνεται καλά από ολόκληρη την ιστορία της εξελικτικής διαδικασίας. Για παράδειγμα, η μεταμόρφωση των βραγχίων που πήρε εκατομμύρια χρόνιασε ορισμένα είδη αρχαίων ψαριών, στο μέσο αυτί των αμφιβίων, συνόδευε τη διαδικασία «προσγείωσης» ζωντανών οργανισμών υπό συνθήκες ισχυρών άμπωτων και ροών.

Αρνητικός

Σε αντίθεση με τη θετική επιλογή, η επιλογή αποκοπής εξαναγκάζει από τον πληθυσμό εκείνα τα άτομα που φέρουν επιβλαβή χαρακτηριστικά που μπορούν να μειώσουν σημαντικά τη βιωσιμότητα του είδους στις υπάρχουσες περιβαλλοντικές συνθήκες. Αυτός ο μηχανισμός λειτουργεί σαν ένα φίλτρο που δεν επιτρέπει στα πιο επιβλαβή αλληλόμορφα να περάσουν και δεν επιτρέπει την περαιτέρω ανάπτυξή τους.

Για παράδειγμα, όταν, με την ανάπτυξη του αντίχειρα στο χέρι, οι πρόγονοι του Homo sapiens έμαθαν να διπλώνουν τη βούρτσα σε γροθιά και να τη χρησιμοποιούν σε μάχες μεταξύ τους, άτομα με εύθραυστο κρανίο άρχισαν να πεθαίνουν από τραυματισμούς στο κεφάλι (όπως αποδεικνύεται από αρχαιολογικά ευρήματα), παραχωρώντας χώρο διαβίωσης σε άτομα με ισχυρότερο κρανίο.

Μια πολύ κοινή ταξινόμηση, με βάση τη φύση της επιρροής της επιλογής στη μεταβλητότητα ενός χαρακτηριστικού σε έναν πληθυσμό:

κίνηση;
σταθεροποίηση?
αποσταθεροποιώντας?
διαταρακτική (σχίσιμο)?
σεξουαλικός.

Κίνηση

Η κινητήρια μορφή της φυσικής επιλογής εξαλείφει τις μεταλλάξεις με μια τιμή του μέσου χαρακτηριστικού, αντικαθιστώντας τις με μεταλλάξεις με μια άλλη μέση τιμή του ίδιου χαρακτηριστικού. Ως αποτέλεσμα, για παράδειγμα, μπορεί κανείς να εντοπίσει την αύξηση του μεγέθους των ζώων από γενιά σε γενιά - αυτό συνέβη με τα θηλαστικά που κέρδισαν την κυριαρχία της γης μετά το θάνατο των δεινοσαύρων, συμπεριλαμβανομένων των ανθρώπινων προγόνων. Άλλες μορφές ζωής, αντίθετα, έχουν μειωθεί σημαντικά σε μέγεθος. Έτσι, οι αρχαίες λιβελλούλες σε συνθήκες υψηλής περιεκτικότητας σε οξυγόνο στην ατμόσφαιρα ήταν γιγάντιες σε σύγκριση με τα σύγχρονα μεγέθη. Το ίδιο ισχύει και για άλλα έντομα..

σταθεροποιώντας

Σε αντίθεση με την οδηγική, τείνει να διατηρεί τα υπάρχοντα χαρακτηριστικά και εκδηλώνεται σε περιπτώσεις μακροχρόνιας διατήρησης των περιβαλλοντικών συνθηκών. Παραδείγματα είναι είδη που έχουν φτάσει σε μας από την αρχαιότητα σχεδόν αμετάβλητα: κροκόδειλοι, πολλά είδη μέδουσες, γιγάντιες σεκόγιες. Υπάρχουν επίσης είδη που υπάρχουν, πρακτικά αμετάβλητα, εδώ και εκατομμύρια χρόνια: αυτό είναι το αρχαιότερο φυτό ginkgo, άμεσος απόγονος των πρώτων σαύρων της hatteria, coelacanth (ένα ψάρι με πτερύγια βούρτσας, το οποίο πολλοί επιστήμονες θεωρούν ως «ενδιάμεσο κρίκο μεταξύ ψαριών και αμφιβίων).

Η σταθεροποίηση και η επιλογή καθοδήγησης δρουν σε συνδυασμό και αποτελούν δύο όψεις της ίδιας διαδικασίας. Ο κινητήριος μοχλός προσπαθεί να διατηρήσει τις μεταλλάξεις που είναι πιο ωφέλιμες στις μεταβαλλόμενες περιβαλλοντικές συνθήκες και όταν αυτές οι συνθήκες σταθεροποιηθούν, η διαδικασία θα τελειώσει με τη δημιουργία ο καλύτερος τρόποςπροσαρμοσμένη μορφή. Εδώ έρχεται η σειρά της σταθεροποιητικής επιλογής- διατηρεί αυτούς τους δοκιμασμένους στο χρόνο γονότυπους και δεν επιτρέπει τον πολλαπλασιασμό μεταλλαγμένων μορφών που αποκλίνουν από το γενικό κανόνα. Υπάρχει μια στένωση του κανόνα αντίδρασης.

Αποσταθεροποιητικό

Συχνά συμβαίνει να επεκτείνεται η οικολογική θέση που καταλαμβάνει ένα είδος. Σε τέτοιες περιπτώσεις, ένας ευρύτερος ρυθμός αντίδρασης θα ήταν ευεργετικός για την επιβίωση αυτού του είδους. Υπό συνθήκες ετερογενούς περιβάλλοντος, εμφανίζεται μια διαδικασία που είναι αντίθετη από τη σταθεροποιητική επιλογή: χαρακτηριστικά με μεγαλύτερο ρυθμό αντίδρασης αποκτούν πλεονέκτημα. Για παράδειγμα, ο ετερογενής φωτισμός μιας δεξαμενής προκαλεί μεγάλη μεταβλητότητα στο χρώμα των βατράχων που ζουν σε αυτήν και σε δεξαμενές που δεν διαφέρουν σε μια ποικιλία χρωματικών κηλίδων, όλοι οι βάτραχοι έχουν περίπου το ίδιο χρώμα, γεγονός που συμβάλλει στο καμουφλάζ τους ( το αποτέλεσμα της σταθεροποιητικής επιλογής).

Διαταρακτική (σκίσιμο)

Υπάρχουν πολλοί πληθυσμοί που είναι πολυμορφικοί - συνύπαρξη σε ένα είδος δύο ή και πολλών μορφών σε οποιαδήποτε βάση. Αυτό το φαινόμενο μπορεί να προκληθεί από διάφορους λόγους, τόσο φυσικής όσο και ανθρωπογενούς προέλευσης. Για παράδειγμα, ξηρασίες δυσμενείς για τα μανιτάρια, που έπεφτε στη μέση του καλοκαιριού, καθόρισε την ανάπτυξη των ειδών τους την άνοιξη και το φθινόπωρο και η παραγωγή χόρτου, που συμβαίνει αυτή την εποχή και σε άλλες περιοχές, οδήγησε στο γεγονός ότι μέσα σε ορισμένα είδη χόρτων, οι σπόροι ωριμάζουν νωρίς σε ορισμένα άτομα και αργά. σε άλλες, δηλαδή πριν και μετά την παραγωγή χόρτου.

Σεξουαλικός

Το να ξεχωρίζεις σε αυτή τη σειρά λογικά τεκμηριωμένων διαδικασιών είναι η σεξουαλική επιλογή. Η ουσία του έγκειται στο γεγονός ότι εκπρόσωποι του ίδιου είδους (συνήθως αρσενικά) ανταγωνίζονται μεταξύ τους στον αγώνα για το δικαίωμα της αναπαραγωγής. . Ωστόσο, συχνά αναπτύσσουν τα ίδια συμπτώματα.που επηρεάζουν αρνητικά τη βιωσιμότητά τους. Κλασικό παράδειγμα είναι το παγώνι με την πολυτελή ουρά του, που δεν έχει πρακτική χρήση, επιπλέον, το κάνει ορατό στα αρπακτικά και μπορεί να παρεμποδίσει την κίνηση. Η μόνη του λειτουργία είναι να προσελκύει μια γυναίκα και εκτελεί με επιτυχία αυτή τη λειτουργία. Υπάρχουν δύο υποθέσεις εξηγώντας τον μηχανισμό της γυναικείας επιλογής:

Η υπόθεση των "καλών γονιδίων" - το θηλυκό επιλέγει έναν πατέρα για μελλοντικούς απογόνους, με βάση την ικανότητά του να επιβιώνει ακόμη και με τόσο δύσκολα δευτερεύοντα σεξουαλικά χαρακτηριστικά.
The Attractive Son Hypothesis - Ένα θηλυκό τείνει να παράγει επιτυχημένους αρσενικούς απογόνους που διατηρούν τα γονίδια του πατέρα.

Η σεξουαλική επιλογή έχει μεγάλη σημασία για την εξέλιξη, γιατί ο κύριος στόχος για τα άτομα οποιουδήποτε είδους δεν είναι να επιβιώσουν, αλλά να αφήσουν απογόνους. Πολλά είδη εντόμων ή ψαριών πεθαίνουν μόλις ολοκληρώσουν αυτήν την αποστολή - χωρίς αυτό δεν θα υπήρχε ζωή στον πλανήτη.

Το θεωρούμενο εργαλείο της εξέλιξης μπορεί να χαρακτηριστεί ως μια ατέρμονη διαδικασία κίνησης προς ένα ανέφικτο ιδανικό, επειδή το περιβάλλον είναι σχεδόν πάντα ένα ή δύο βήματα μπροστά από τους κατοίκους του: αυτό που επιτεύχθηκε χθες αλλάζει σήμερα για να καταστεί παρωχημένο αύριο.

Δημοφιλή στην κατηγορία: