Що таке природний відбір? Види природного добору (таблиця)

Одним з основних механізмів еволюції поряд з мутаціями, міграційними процесами та генними перетвореннями є природний відбір. Види природного добору розуміють такі зміни в генотипі, які підвищують шанси організму на виживання і продовження роду. Еволюція часто розглядається як слідство цього процесу, який може виникнути в внаслідок відмінностей у видовий виживаності, народжуваності, темпах розвитку, успішності спаровування або в будь-якому іншому аспекті життя.

Природну рівновагу

Частоти генів залишаються постійними з покоління в покоління за умови, що відсутні чинники збурювання, які порушують природну рівновагу. Сюди відносяться мутації, міграції (або потік генів), випадковий дрейф генів і природний відбір. Мутація - це спонтанна зміна частоти генів в популяції, для якої характерний низький темп розвитку. При цьому індивід переходить з однієї популяції в іншу і потім видозмінюється. Випадковий дрейф генів - це зміна, яка передається від одного покоління іншому абсолютно випадковим чином.
Всі ці фактори змінюють частоти генів без урахування збільшення або зменшення ймовірності виживання організму і воспроизводения у своєму природному середовищі. Всі вони є випадковими процесами. А природний відбір, види природного добору є помірними дезорганизующими наслідками цих процесів, оскільки вони множать частоту корисних мутацій протягом багатьох поколінь і усувають шкідливі складові.

Що таке природний відбір?

Природний відбір сприяє збереженню тих груп організмів, які краще пристосовані до фізичних і біологічних умов середовища їх проживання. Він
може діяти на будь-які успадковані фенотипічні риси і за допомогою селективного тиску може впливати на будь-який аспект навколишнього середовища, у тому числі статевий відбір і конкуренцію з членами одного і того ж або інших видів.
Однак, це не означає, що цей процес завжди є спрямованим і результативним адаптивної еволюції. Природний відбір, види природного добору в цілому, часто призводять до усунення менш пристосованих варіантів. Варіації існують всередині всієї популяції організмів. Це відбувається частково тому, що виникають випадкові мутації в геномі одного організму, і його потомство може успадкувати такі мутації. Протягом життя геноми взаємодіють з навколишнім середовищем. Отже, популяція еволюціонує.

Поняття про природний добір

Природний відбір є одним з наріжних каменів сучасної біології. Він діє на фенотип, генетична основа якого дає репродуктивне перевага для більшої поширеності в популяції. З часом цей процес може привести до появи нових видів. Іншими словами, цей найважливіший (хоча і не єдиний) еволюційний процес в межах популяції.
Саме поняття було сформульовано і опубліковано в 1858 році Чарльзом Дарвіном і Альфредо Расселом Уоллесом в спільному поданні документів щодо походження видів. Термін був описаний як аналог штучного відбору, тобто це процес, з допомогою якого тварини і рослини з певними ознаками вважаються бажаними для розведення та розмноження. Поняття "природний відбір" спочатку розроблялося при відсутності теорії спадковості. На момент написання Дарвіном його праць науці ще треба розробити сучасні теорії генетики. Об'єднання традиційної дарвінівської еволюції з подальшими відкриттями в області класичної та молекулярної генетики називають сучасним еволюційним синтезом. 3 види природного відбору залишаються основним поясненням для адаптивної еволюції.

Як працює природний відбір?

Природний відбір - це механізм, за допомогою якого тваринний організм адаптується і еволюціонує. По своїй суті, окремі організми, які виявляються краще пристосованими до середовища, виживають і найбільш успішно розмножуються, виробляючи на світ плодюче потомство. Після численних циклів розмноження такі види є домінуючими. Таким чином природа відфільтровує погано пристосованих особин на благо всієї популяції. Це відносно простий механізм, який змушує представників певної популяції змінюватися з плином часу. Фактично, його можна розбити на п'ять основних етапів: мінливість, спадковість, відбір та адаптація.

Дарвіна про природний добір

Згідно з вченням Дарвіна природний відбір складається з чотирьох компонентів:

Варіації. Організми в межах популяції виявляють індивідуальні відмінності у зовнішності та поведінці. Ці зміни можуть включати розмір тіла, колір волосся, плями на мордочці, властивості голосу або кількість виробленого потомства. З іншого боку, деякі риси характеру не пов'язані з відмінностями між індивідуумами, наприклад, кількість очей у хребетних тварин.

Спадщину. Деякі риси послідовно передаються від батьків до потомства. Такі риси переходять у спадщину, в той час як на інші сильно впливають умови навколишнього середовища, і вони слабо успадковуються.

Високі темпи зростання популяції. Основна маса тварин щорічно виробляє потомство в набагато більшій кількості, ніж необхідно для рівного розподілу ресурсів між ними. Це призводить до міжвидової конкуренції та передчасної смертності.

Диференціальне виживання і розмноження. Всі види природного добору в популяціях залишають після себе тих тварин, які вміють боротися за локальні ресурси.

Природний відбір: види природного добору

Дарвиновская теорія еволюції кардинально змінила напрям майбутньої наукової думки. В її центрі знаходиться природний відбір, процес, який відбувається протягом послідовних поколінь і визначається як диференціальне відтворення генотипів. Будь-яка зміна в навколишньому середовищі (наприклад, зміна кольору стовбура дерева) може привести до адаптації на місцевому рівні. Існують такі види природного добору (таблиця № 1):


Види природного добору



Приклади



Стабілізуючий



Вага при народженні людських немовлят, кількість виведених яєць у птахів і земноводних



Спрямований



Еволюційні зміни зубів, довжини ніг у коней, яскравий колір рослин для залучення обпилювачів, великий і маленький дзьоб у птахів в залежності від розміру їжі



Диверсифікаційний (підривної)



Забарвлення шерсті тварин в залежності від середовища проживання і сезону, зміна розмірів тіла з плином часу

Стабілізуючий відбір

Найчастіше частота мутацій в ДНК у одних видів статистично вище, ніж в інших. Цей тип природного відбору сприяє усунення будь-яких крайнощів у фенотипах найбільш пристосованих до навколишнього середовища особин в популяції. За рахунок цього зменшується різноманітність всередині одного виду. Однак це не означає, що всі особини виходять абсолютно однакові.

Стабілізуючий природний відбір і його види коротко можна охарактеризувати як усереднення або стабілізацію, при якій популяція стає більш однорідною. В першу чергу піддаються впливу полігенні риси. Це означає, що фенотип контролюється кількома генами, і існує широкий спектр можливих результатів. З плином часу деякі з генів вимикаються або маскуються іншими, в залежності від сприятливої адаптації. Багато особливості людини є результатом такого відбору. Вага людини при народженні - це не тільки полігенний ознака, він також керував факторами навколишнього середовища. Новонароджені з середньою вагою при народженні мають більше шансів вижити, ніж із занадто маленьким або занадто великим.

Спрямований природний відбір

Це явище зазвичай спостерігається в умовах, які змінилися з плином часу, наприклад, погода, клімат або кількість продовольства може призвести до спрямованої селекції. Участь людини також може прискорити цей процес. Мисливці частіше всього вбивають великих особин з-за м'яса або інших великих декоративних або корисних частин. Отже, популяція буде мати тенденцію до перекосу в бік більш дрібних особин.

Чим більше хижаки вбивають і поїдають повільних особин у популяції, тим більше буде оуществляться перекіс у бік більш удачливих і швидких представників популяції. Види природного добору (таблиця з прикладами № 1) можна більш яскраво продемонструвати з допомогою прикладів з живої природи. Чарльз Дарвін вивчав спрямований відбір, коли він був на Галапагоських островах. Довжина дзьоба місцевих в'юрків змінювалася з плином часу із-за наявних джерел живлення. При відсутності комах виживали зяблики з великими і довгими дзьобами, які їм допомагали поїдати насіння. З плином часу комах стало більше, і з допомогою направленого відбору пташині дзьоби поступово набували менші розміри.

Особливості диверсифікаційного (підривної) відбору

Підривної відбір - це вид природного відбору, який виступає проти усереднення видових характеристик популяції. Цей процес є найбільш рідкісним, якщо описувати види природного добору коротко. Дивесификационная селекція може призвести до видообразованию двох або більше різних форм в місцях різких змін навколишнього середовища. Як і спрямований відбір, цей процес також може бути сповільнений через руйнівного впливу людського фактору забруднення навколишнього середовища.

Одним з найбільш вивчених прикладів підривної відбору є випадок з метеликами в Лондоні. У сільських районах майже всі особини мали світле забарвлення. Однак ці ж метелики були дуже темного кольору в промислових районах. Зустрічалися також екземпляри з середньою інтенсивністю кольору. Це пов'язано з тим, що темні метелики навчилися виживати і рятуватися від хижаків у промислових районах в міських умовах. Світлих метеликів у промислових районах легко виявляли і поїдали хижаки. Зворотна картина спостерігалася в сільській місцевості. Метелика середньої колірної інтенсивності були легко видно в обох місцях, і тому їх залишилося дуже мало. Таким чином, змістом підривної відбору є рух фенотипу до крайності, яка потрібна для виживання виду.

Природний добір та еволюція

Основна ідея теорії еволюції полягає в тому, що всі видове різноманіття поступово розвивалося від простих форм життя, які з'явилися більше трьох мільярдів років тому (для порівняння, вік Землі становить приблизно 45 мільярда років). Види природного добору з прикладами від перших бактерій до перших сучасних людей зіграли в цьому еволюційному розвитку значну роль. Організми, які були погано пристосовані до свого середовища, мають менше шансів вижити й залишити потомство. Це означає, що їхні гени мають меншу ймовірність бути переданим наступному поколінню. Шлях до генетичною різноманітністю не повинен бути втрачений, як і здатність на клітинному рівні реагувати на мінливі умови навколишнього середовища.