Механизм естественного отбора, доказательства, виды и примеры / биология

механизм

Некоторые авторы выражают, что естественный отбор является математической неизбежностью, поскольку он происходит всякий раз, когда выполняются три постулата, что мы увидим далее:

изменение

Люди, которые принадлежат населению, представляют изменения. На самом деле, вариация является условием непременное условие так что эволюционные процессы происходят.

Изменения в организмах происходят на разных уровнях: от изменений в нуклеотидах, из которых состоит ДНК, до морфологий и изменений в поведении. По мере снижения уровня мы находим больше вариаций.

наследуемость

Характеристика должна быть наследственной. Эти вариации, присутствующие в популяции, должны передаваться от родителей к детям. Чтобы проверить, является ли персонаж наследуемым, используется параметр, называемый «наследуемость», определяемый как доля фенотипической дисперсии, обусловленной генетической изменчивостью..

Математически это выражается как час2 = В_G / (В_G + В_Е). Где V_G это генетическая дисперсия и V_Е является продуктом дисперсии окружающей среды.

Существует очень простой и интуитивно понятный способ количественной оценки наследственности: измерение характера родителей строится на графике. персонаж у детей. Например, если мы хотим подтвердить наследуемость пикового размера у птиц, мы измеряем размер и у родителей и наносим их на график в зависимости от размера у детей..

В случае, если мы видим, что график стремится к прямой ( р2 близко к 1) мы можем сделать вывод, что характеристики являются наследуемыми.

Характер, который меняется, связан с фитнес

Последнее условие естественного отбора, действующего в популяции, — это связь характеристики с фитнес — этот параметр количественно определяет способность к размножению и выживанию особей и варьируется от 0 до 1.

Другими словами, такая особенность должна увеличить репродуктивный успех своего носителя.

Гипотетический пример: хвост белки

Давайте возьмем популяцию гипотетических белок и подумаем, может ли естественный отбор действовать или нет..

Первое, что мы должны сделать, это подтвердить, если есть различия в популяции. Мы можем сделать это, измерив символы, представляющие интерес. Предположим, мы находим вариацию в хвосте: есть варианты с длинным хвостом и коротким хвостом.

Впоследствии мы должны подтвердить, является ли характеристика «размер хвоста» наследуемой. Для этого мы измеряем длину хвоста родителей и наносим ее на график по длине хвоста детей. Если мы находим линейную связь между двумя переменными, это означает, что, по сути, наследственность высока.

Наконец, мы должны подтвердить, что размер хвоста увеличивает репродуктивный успех носителя.

Более короткий хвост может позволить людям двигаться легче (это не обязательно верно, это чисто для дидактических целей), и позволяет им избегать хищников более успешно, чем носители длинного хвоста.

Таким образом, на протяжении поколений характерный «короткий воротник» будет более частым в популяции. Это эволюция путем естественного отбора. И результатом этого простого — но очень мощного процесса — адаптации.

ссылки

Одесирк Т., Одесирк Г. и Байерс Б.Э. (2004). Биология: наука и природа. Пирсон Образование.
Дарвин, C. (1859). О происхождении видов посредством естественного отбора. Мюррей.
Фриман, С. & Херрон, Дж. С. (2002). Эволюционный анализ. Прентис Холл.
Футуйма, Д.Дж. (2005). эволюция . Sinauer.
Hickman, C.P., Roberts, L.S., Larson, A., Ober, W.C., & Garrison, C. (2001). Интегрированные принципы зоологии (Том 15). Нью-Йорк: Макгроу-Хилл.
Райс С. (2007).Энциклопедия Эволюции. Факты в файле.
Рассел П., Герц П. и Макмиллан Б. (2013). Биология: Динамическая Наука. Нельсон Образование.
Солер М. (2002). Эволюция: основа биологии. Южный Проект.

Типы и примеры

Существует несколько классификаций выбора. Первый классифицирует события отбора по их влиянию на среднее значение и дисперсию в распределении частот изучаемого персонажа. Это: стабилизирующий, направленный и разрушительный отбор

У нас также есть другая классификация, которая зависит от изменения фитнес по частоте различных генотипов популяции. Это выбор, зависящий от положительной и отрицательной частоты.

Наконец, есть жесткий и мягкий выбор. Эта классификация зависит от существования конкуренции среди отдельных лиц и от величины избирательного давления. Далее мы опишем три наиболее важных типа отбора:

Стабилизирующий отбор

Существует стабилизирующий отбор, когда люди, которые имеют «средний» или более частый характер (те, кто находится в самой высокой точке в распределении частот), имеют самые высокие фитнес.

Напротив, особи, которые находятся в хвостах колокола, очень далеко от среднего, устраняются с шагом поколений.

В этой модели выбора среднее значение остается постоянным на протяжении поколений, тогда как дисперсия уменьшается.

Классическим примером стабилизирующего отбора является вес ребенка при рождении. Хотя медицинские достижения ослабили это избирательное давление с помощью таких процедур, как кесарево сечение, размер обычно является решающим фактором.

Маленькие дети быстро теряют тепло, в то время как у детей, которые имеют значительно больший вес, возникают проблемы при родах..

Если исследователь стремится изучить тип отбора, который происходит в данной популяции и только количественно определяет среднее значение характеристики, он может сделать ошибочные выводы, полагая, что эволюция не происходит в популяции

Поэтому важно измерить дисперсию персонажа

Направленный выбор

Модель направленного отбора предполагает, что на протяжении поколений выживают люди, которые находятся в любом из хвостов частотного распределения, либо в левом, либо в правом секторе..

В моделях направленного отбора среднее значение перемещается с переходом поколений, тогда как дисперсия остается постоянной.

Феномен искусственного отбора, осуществляемого людьми на своих домашних животных и растениях, является типичным направленным отбором. Обычно требуется, чтобы животные (например, домашний скот) были крупнее, производили больше молока, были сильнее и т. Д. Точно так же, как это происходит в растениях.

С течением поколений среднее значение выбранного характера населения меняется в зависимости от давления. Если вы ищете более крупных коров, среднее значение увеличится.

В естественной биологической системе мы можем взять пример меха определенного маленького млекопитающего. Если температура постоянно понижается в своей среде обитания, то будут выбраны те варианты, которые имеют случайную мутацию, более толстый слой.

Подрывной выбор

Подрывной отбор действует в пользу людей, которые находятся далеко от среднего уровня. По мере того, как проходят поколения, хвосты увеличивают свою частоту, в то время как особи, которые были ранее близки к среднему, начинают уменьшаться.

В этой модели среднее значение может поддерживаться постоянным, в то время как дисперсия увеличивается — кривая становится все шире и шире, пока не заканчивается делением на две части..

Предполагается, что этот тип отбора может привести к событиям видообразования, при условии, что происходит адекватная изоляция между двумя морфологиями, расположенными на концах хвоста..

Например, некоторые виды птиц могут иметь заметные изменения в своем пике. Предположим, что есть оптимальные семена для очень маленьких пиков и оптимальные семена для очень больших пиков, но промежуточные пики не получают правильную пищу.

Таким образом, эти две крайности будут увеличиваться по частоте, и, если возникают адекватные условия, которые способствуют событиям видообразования, может случиться так, что со временем особи с различными изменениями пика станут двумя новыми видами..

Что не является естественным отбором?

Хотя эволюция — это наука, которая придает значение биологии — цитируя известного биолога Добжанского, «в биологии нет ничего, кроме смысла эволюции», — в эволюционной биологии и механизмах, связанных с этот.

Естественный отбор, кажется, является популярной концепцией не только для ученых, но и для населения в целом. Однако с годами эта идея была искажена и искажена как в академической среде, так и в СМИ..

Это не выживание сильнейшего

Упоминая «естественный отбор», почти невозможно не вызвать такие фразы, как «выживание сильнейших или сильнейших». Хотя эти фразы очень популярны и широко используются в документальных фильмах и связанных с ними, не точно выразить значение естественного отбора.

Естественный отбор напрямую связан с размножением особей и косвенно с выживанием. Логично, что чем больше человек живет, тем больше у него шансов на воспроизведение. Тем не менее, прямая связь механизма с воспроизведением.

Точно так же «самый сильный» или «самый спортивный» организм не всегда воспроизводится в большем количестве. По этим причинам необходимо отказаться от известной фразы.

Это не синоним эволюции

Эволюция представляет собой двухэтапный процесс: тот, который вызывает вариации (мутации и рекомбинации), который является случайным, и второй шаг, который определяет изменение частот аллелей в популяции.

Эта последняя стадия может происходить путем естественного отбора или по гену или генетическому дрейфу. Поэтому естественный отбор — это только вторая часть этого более крупного явления, называемого эволюцией..

Если нет отбора, то почему организмы приспособленны?

Ответ на этот вопрос Любищев видел так:
приспособленность есть частный случай гармонии природы . Понять это куда как
сложнее, чем тезис Дарвина (по которому наблюдаемые организмы приспособленны
потому, что остальные погибли, и поэтому ненаблюдаемы), но коль скоро тезис
фактически обосновать не удалось (он оказался самообманом), то приходится
обращаться к трудным вариантам. Любищев полагал, что

«допустимо принятие разных, качественно
различающихся целеполагающих начал в природе: разум, интуиция, инстинкт я
думаю, что даже растениям мы не вправе отказать в принятии целеполагающего
начала, бессознательного, качественно отличного от нашего В пользу этого
говорит огромное количество данных, показывающих, что творчество природы имеет
большое сходство с творчеством человека» .

Если так, то понимание процесса
приспособления возможно только при новом понимании принципа причинности.
Обычная физика, где принцип причинности работает для каждой частицы,
оказывается таким же приближением к физике концептуальной активности, как
физика Ньютона – к физике Эйнштейна. За последние полвека физика сделала важные
шаги по пути отказа от привычного понимания материи (тогда как биологи
надеются понять эволюцию в рамках физики XIX века до сих пор), поэтому
стоит посмотреть, что же следует из идеи Бёрджерса. Он писал:

«Информацию или множество
инструкций, зашифрованных в ДНК клеточного ядра, можно скорее рассматривать как
множество стратегий, чем как множество фиксированных программ. Эти стратегии
обладают некоторой пластичностью и могут адаптироваться к обстоятельствам…
При их реализации вступает в силу дискриминирующая, или концептуальная активность…
Стратегии могут вступать в действие одновременно или раздельно под влиянием
старших (master) стратегий. Поэтому должны быть формы концептуальной активности
разных уровней». И далее: «Я допускаю, что можно рассматривать мутации прежде
всего как изменение стратегии. Это изменение может вызываться перемещением
определенных групп в ДНК и ферментах и, если оно не деструктивно, оказаться
подходящим» .

Во многом он оказался прав:
активность в самом деле многоуровнева, а мутации являются, в основном, итогом
целенаправленного редактирования РНК . Интуиции Бёрджерса (он был физик-гидродинамик)
биолог может лишь позавидовать. Еще Бергсон говорил, что «эволюция есть
творчество», и Р.Г. Баранцев тоже уверен: «Творческие способности живого
существа проявляются через его активность Внутренний механизм
упорядочения, каким бы он ни был, поддерживается, должно быть, потенциалом
творческой активности живого вещества» .

Как видим, различные философы
приходят к одному: реальность устроена куда сложнее, чем казалось прежде. Эти
философские тезы еще предстоит наполнить биологическим содержанием, но уже
сейчас видно, что старая философия вела биологию в тупик обманчивой
очевидности.

Литература

1. Баранцев Р.Г.
Имманентные проблемы синергетики // Вопросы философии, 2002, № 9.

2. Берг Л.С. Труды
по теории эволюции. Л., Наука, 1977.

3. Зусмановский А.Г.
Биоинформация и эволюция. Ульяновск, 2003.

4. Лима-де-Фариа А.
Эволюция без отбора. Автоэволюция формы и функции. М., Мир, 1991.

5. Любищев А.А.
Проблемы формы, систематики и эволюции организмов. М., Наука, 1982.

6. Любищев – Гурвич.
Диалог о биополе. Ульяновск, 1998.

7. Метерлинк М.
Тайная жизнь термитов. М., Эксмо-пресс, 2002.

8. Чайковский Ю.В.
Эволюция. М., Центр системных исслед., 2003.

9. Шмальгаузен
И.И. Факторы эволюции. М., Наука, 1968.

10. Burgers J.M. Experience and conceptual activity. Cambridge (Mass.),
1965.

Механизм действия

Термин был введен Чарльзом Дарвином. Он сравнивал естественный отбор с искусственным, т. е. с селекцией. Согласно мнению ученого, разница между этим процессами простая: в первом случае все решает природа, во втором — человек. Рабочим материалом являются наследственные мутации, которые накапливаются или исчезают в следующих поколениях.

Взгляд Чарльза Дарвина на механизмы эволюции произвел революцию в научных кругах. В какой-то мере он был скандальным и смелым. В современном мире теорию считают обычной и само собой разумеющейся. Три неоспоримых факта существования естественного отбора:

на свет появляется больше потомства, но не все могут выжить и размножиться;
все живое подвержено наследственной изменчивости;
организмы наделены разными особенностями.

Все это становится причинами для жестокой конкуренции, которая является движущей силой эволюции. Сам процесс протекает медленно, в нем ученые выделяют несколько этапов. Первый — это изменчивость, у отдельной особи появляется случайная мутация. Второй — наследование, особенность передается потомкам. Третьи — отбор, происходит определение, насколько полезно было изменение для выживания.

Четвертый — это время, для закрепления и распространения особенности требуется много лет. Пятый — это адаптация, мутация становится общим признаком для популяции или становится основой для появления нового вида.

Творческая роль отбора естественного заключается в том, что с изменением признаков в соответствии с условиями окружающей среды происходит создание новых видов. Именно этот процесс является направляющим фактором эволюции.

Все виды находятся во взаимоотношениях, что порождает борьбу за существование. Каждая особь стремится оставить после себя максимальное количество потомства. Из него выживут только самые приспособленные, так как кормовой базы не хватит на всех.

Вымирание видов

Учение Дарвина о борьбе за существование, естественном отборе и дивергенции удовлетворительно объясняет и вопрос о вымирании видов. Он показал, что в постоянно меняющихся условиях внешней среды одни виды, уменьшаясь в численности, неизбежно должны погибать и уступать место другим, лучше приспособленным к этим условиям. Таким образом, в процессе эволюции постоянно осуществляются уничтожение и созидание органических форм как необходимое условие развития.

Причиной вымирания видов могут быть различные неблагоприятные для вида условия внешней среды, снижение эволюционной пластичности вида, отставание темпов изменчивости вида или скорости изменения условий, узкая специализация. Более конкурентоспособные виды вытесняют другие, о чем убедительно свидетельствует палеонтологическая летопись.

Оценивая эволюционную теорию Ч.Дарвина, следует отметить, что он доказал историческое развитие живой природы, объяснил пути видообразования как естественный процесс и фактически обосновал формирование приспособлений живых систем в результате естественного отбора, впервые вскрыв их относительный характер. Ч.Дарвин объяснил основные причины и движущие силы эволюции растений и животных в культуре и дикой природе. Учение Дарвина явилось первой материалистической теорией эволюции живого. Его теория сыграла большую роль в укреплении исторического взгляда на органическую природу и во многом определила дальнейшее развитие биологии и всего естествознания.

Сравнение

Несмотря на особенности протекания процессов, между двумя видами отбора существуют определённые сходства:

исходным материалом являются индивидуальные особенности организма, возникшие в результате наследственной изменчивости;
благоприятные, необходимые (человеку или самому организму) признаки закрепляются, передаются по наследству;
особи с неблагоприятными признаками уничтожаются, отбраковываются либо человеком, либо в процессе эволюции.

Описание различий представлено в таблице сравнения искусственного и естественного отбора.

Признаки отбора	Сравнительная характеристика
Естественный отбор	Искусственный отбор
Объект	Популяция	Отдельная особь или группа
Место	Естественные экосистемы	Фермы, селекционные станции, питомники
Продолжительность	Непрерывно, на протяжении нескольких тысячелетий	Несколько лет, в среднем – 10 лет для получения новой породы или нового сорта
Фактор	Условия и влияние среды	Действия человека
Критерий	Приспособленность к условиям среды	Соответствие потребностям человека
Формы	– Движущий отбор – направлен в сторону лучшей приспособленности популяции к изменившимся условиям среды; – стабилизирующий отбор – сохранение полезных признаков в относительно постоянных условиях; – дизруптивный отбор – закрепление в популяции противоположных вариантов одного признака	– Бессознательный отбор – закрепление в популяции лучших признаков случайно, без определённой цели; – методический отбор – целенаправленные действия человека по сохранению в популяции определённого признака
Результат	Появление новых видов	Получение новых пород, сортов, штаммов

Рис. 3. Формы естественного отбора.

Искусственный отбор

Анализируя особенности пород домашних животных и сортов культурных растений, Дарвин обратил внимание на значительное развитие у них именно тех признаков, которые ценятся человеком. Достигалось это одним и тем же приемом: при разведении животных или растений селекционеры для размножения оставляли те экземпляры, которые наиболее полно удовлетворяли их потребности и из поколения в поколение накапливали полезные для человека изменения, т.е

осуществляли искусственный отбор.

Под искусственным отбором Дарвин понимал систему мероприятий по усовершенствованию существующих и созданию новых пород животных и сортов растений с полезными (в хозяйственном отношении) наследственными признаками и различал следующие формы искусственного отбора:

Методический отбор — целеустремленное выведение породы или сорта. Приступая к работе, селекционер ставит перед собой определенную задачу в отношении тех признаков, которые он хочет развить у данной породы. Прежде всего эти признаки должны быть хозяйственно ценными или удовлетворять эстетические потребности человека. Признаки, с которыми работает селекционер, могут быть и морфологическими и функциональными. К ним может относиться и характер поведения животных, например драчливость у бойцовых петухов. Решая поставленную перед собой задачу, селекционер выбирает из уже имеющегося материала все то лучшее, в чем проявляются хотя бы в малой степени интересующие его признаки. Выбранные особи содержатся в изоляции во избежание нежелательного скрещивания. Затем селекционер выбирает пары для скрещивания. После этого, начиная уже с первого поколения, он ведет строгий отбор лучшего материала и выбраковку того, который не удовлетворяет предъявленным требованиям.

Таким образом, методический отбор — это творческий процесс, приводящий к образованию новых пород и сортов. Используя этот метод, селекционер, как скульптор, лепит новые органические формы по заранее продуманному плану. Успех его зависит от степени изменчивости исходной формы (чем сильнее изменяются признаки, тем легче найти нужные изменения) и величины исходной партии (в большой партии большие возможности выбора).

Методический отбор в наше время, используя достижения генетики, значительно усовершенствовался и стал основой современной теории и практики селекции животных и растений.

Бессознательный отбор проводится человеком без определенной, заранее поставленной задачи. Это самая давняя форма искусственного отбора, элементами которого пользовались уже первобытные люди. При бессознательном отборе человек не ставит цель создать новую породу, сорт, а лишь оставляет на племя и преимущественно размножает лучшие особи. Так, например, крестьянин, имеющий двух коров, желая использовать одну из них на мясо, зарежет ту, которая дает меньше молока; из кур он использует на мясо самых плохих несушек. В обоих случаях крестьянин, сохраняя наиболее продуктивных животных, проводит направленный отбор, хотя и не ставит перед собой цели вывести новые породы. Именно такую примитивную форму отбора Дарвин называет бессознательным отбором.

Дарвин подчеркивал особую важность бессознательного отбора с теоретической точки зрения, так как эта форма отбора проливает свет и на процесс видообразования. Его можно рассматривать как мостик между искусственным и естественным отбором

Искусственный отбор был хорошей моделью, на которой Дарвин расшифровал процесс формообразования. Дарвиновский анализ искусственного отбора сыграл важную роль в обосновании эволюционного процесса: во-первых, он окончательно утвердил положение об изменчивости: во-вторых, установил основные механизмы формообразования (изменчивость, наследственность, преимущественное размножение особей с полезными признаками) и, наконец, показал пути выработки целесообразных приспособлений и дивергенции сортов, пород. Эти важные предпосылки открыли путь к успешному решению проблемы естественного отбора.

Естественный и искусственный отбор — в чем сущность

Согласно теории эволюции английского натуралиста Чарльза Дарвина, образование новых сортов и пород в сельском хозяйстве и возникновение новых видов в природе обусловлено одним и тем же процессом — отбором, который подразделяется на естественный (природный) и искусственный (по человеческому намерению). В основе селекции и в первом, и во втором случае лежит генетическая изменчивость особей.

Естественный отбор

Определение

Естественный отбор в биологии представляет собой процесс выборочного выживания и размножения более приспособленных к окружающей среде организмов. Данное понятие является основным эволюционным механизмом, вследствие которого формируется адаптивность организмов и возникновение новых видов.

Причины рассматриваемого явления заключаются в следующем:

Осторожно! Если преподаватель обнаружит плагиат в работе, не избежать крупных проблем (вплоть до отчисления). Если нет возможности написать самому, закажите тут

борьба за жизнь;
генетическая изменчивость индивидов.

Классификация форм борьбы за существование по Дарвину:

сопротивление неблагоприятным внешним условиям;
противостояние между видами;
внутривидовое соперничество.

Искусственный отбор

Определение

Искусственный отбор — это выбор и закрепление в геноме организмов таких признаков, которые наиболее полезны для человека с точки зрения хозяйственной эффективности. Данное явление предполагает усиление полезных свойств отобранных человеком особей путем их скрещивания.

Рассматриваемое понятие имеет огромное значение в сельском хозяйстве, поскольку именно скрещивание дает разнообразие сортов культур и пород животных, которые адаптированы для разведения в определенной местности. Впоследствии необходимые признаки закрепляются у индивида и передаются по наследству.

Формы селекции, осуществляемые человеком, согласно Дарвину:

Бессознательный, то есть спонтанный, характерный для ранних этапов приручения растений и животных. Данный вид обусловлен недостаточными знаниями человека.
Методический или осознанный, когда скрещивание происходит для достижения определенной цели человека.