Материалы естественного отбора: Естественный и искусственный отбор – сравнение в таблице

Содержание

Естественный и искусственный отбор – сравнение в таблице

4.2

Средняя оценка: 4.2

Всего получено оценок: 695.

4.2

Средняя оценка: 4.2

Всего получено оценок: 695.

Видовое многообразия всего живого на Земле обеспечивается действием естественного и искусственного отбора. Естественный отбор протекает в природе и может менять направление в зависимости от изменяющихся условий среды. Искусственный отбор направляется человеком.

Материал подготовлен совместно с учителем высшей категории Макшаковой Натальей Алексеевной.

Опыт работы учителем биологии — 23 лет.

Определение

Естественный отбор – главная движущая сила эволюции, приводящий к формированию приспособленности организмов к среде и появлению новых видов. Под естественным отбором понимают процесс избирательного выживания и размножения наиболее приспособленных организмов. Термин ввёл натуралист Чарльз Дарвин.
Причинами естественного отбора являются борьба за существование и наследственная изменчивость, поставляющая материал для отбора. Дарвин выделял три формы борьбы за существование:

  • борьба с неблагоприятными условиями;
  • межвидовая борьба;
  • внутривидовая борьба.

Рис. 1. Различные виды воробьёв, возникшие в результате действия естественного отбора.

Искусственный отбор – выборка и закрепление в геноме особей определённых признаков, полезных для человека. Искусственный отбор лежит в основе селекции. Отбирая «рабочих» особей, человек скрещивает их для усиления полезных признаков. Изначально, без знаний генетики и селекции, выведение новых пород, сортов, штаммов человеком носило спонтанный характер. Постепенно человек с помощью селекции и генной инженерии научился чётко достигать поставленных целей.

Примером искусственного отбора является вся сельскохозяйственная деятельность, примером естественного отбора – возникновение новых видов в природе, например, устойчивых к пестицидам насекомых, поедающих нейлон бактерий. Человек благодаря селекции вывел линии молочных и мясных коров, собак, кукурузу, винные бактерии, высокопроизводительный хлопчатник.

Рис. 2. Сравнение дикой и окультуренной кукурузы.

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.

Значение

Несмотря на разность подходов, не следует противопоставлять виды отбора. Искусственный отбор неразрывно связан с естественным, так как изначально человек использовал для отбора диких особей, сформировавшихся в естественных условиях. В то же время природа может самостоятельно воздействовать на уже выведенные человеком породы и сорта.

Действие искусственного и естественного отбора влияет на биологическое разнообразия, увеличивая его. Кроме того, человек может выращивать в искусственных условиях более производительных особей, мало зависящих от факторов внешней среды.

В большинстве случае выведенные человеком особи не способны к самостоятельной жизни в дикой природе.

Что мы узнали?

Из урока узнали о сходствах и различиях искусственного и естественного отбора. За искусственный отбор отвечает человек, культивируя организмы с полезными для себя признаками. Благодаря искусственному отбору человек создал культурные формы растений, животных, микроорганизмов, благодаря которым получает пищу, лекарства, ткань и другое. Естественный отбор происходит без участия человека в процессе эволюции на протяжении тысяч лет. В основе обоих видов отбора лежит наследственная изменчивость.

Тест по теме

Доска почёта

Чтобы попасть сюда — пройдите тест.


  • Акира Кимура

    9/10

  • Amina Aknazarova

    10/10

  • Олеся Кот

    10/10

  • Глеб Горшенин

    10/10

Оценка доклада

4.2

Средняя оценка: 4.2

Всего получено оценок: 695.

А какая ваша оценка?

Естественный отбор. Материал для отбора. Основные принципы отбора материала

Наша матушка-природа устроена очень мудро. Слабый и неприспособленный организм просто не имеет шансов на выживание. Разве можно по природным законам допустить, чтобы больная особь давала такое же нездоровое потомство? Конечно же нет, поэтому все организмы вынуждены бороться за свое выживание. Победителем в этой борьбе оказывается сильный, выносливый, наиболее приспособленный и здоровый. Так осуществляется естественный отбор. Материал для отбора и принципы его рассмотрим в статье более подробно.

Понятие естественного отбора

Если давать определение, то можно сказать, что это процесс, который приводит к увеличению численности наиболее жизнеспособных и приспособленных особей. Слабые и плохо адаптированные просто не выдерживают конкуренции. Синтетическая теория эволюции рассматривает естественный отбор, материал для отбора, как основную причину развития всех адаптаций и образования надвидовых категорий.

Выявление изменчивости у особей одного вида: примеры и…

Выявление изменчивости у особей одного вида позволило сделать важный шаг в развитии эволюционного…

Естественный отбор хоть и считается причиной приспособления организмов к среде обитания, но не он один является виновником эволюции в природе. Сам термин ввел Чарльз Дарвин, который многие свои труды посвятил изучению этого вопроса.

Из чего следует естественный отбор

Гены в любом организме способны к мутациям, которые могут происходить по самым разным причинам. В процессе естественного отбора происходит их закрепление, но только тех, которые способствуют повышению приспособленности организмов к среде обитания. Довольно часто естественный отбор называют самоочевидным механизмом, так как он следует из нескольких факторов:

  1. Каждый организм способен произвести на свет потомства гораздо больше, чем может выжить.
  2. В любой популяции имеется наследственная изменчивость, это и есть исходный материал для естественного отбора.
  3. Генетически разнородные организмы отличаются между собой не только выживаемостью, но и способностью к размножению.

Эти факторы способствуют созданию конкуренции между организмами в выживании и размножении, и они являются одновременно необходимым условием для эволюции живой природы посредством естественного отбора. В природе так устроено, что организмы с преимущественными наследственными чертами передают их своему потомству, в то время как особи, не имеющие такого превосходства, имеют наименьшую вероятность передачи.

Березовая пяденица — вредитель, которого нужно знать в лицо

Березовая пяденица – это бабочка-вредитель. Она хорошо известна садоводам нашей страны, так как по…

Механизм отбора

О том, что в самой природе заложен некий механизм, который подобен искусственному отбору, впервые высказались Чарльз Дарвин и Альфред Уолес. Они были уверены, что природе не обязательно вникать во все ситуации — достаточно создать большое разнообразие особей, среди которых выживут наиболее приспособленные. Механизм отбора можно представить так:

  1. Появление особи с новыми признаками.
  2. Если признаки оказываются полезными, то организм выживает и оставляет потомство.
  3. Потомки наследуют полезные качества и начинают передавать их следующим поколениям.

Несмотря на то что современные генетические открытия вносят свои коррективы, суть теории Дарвина остается неизменной. Может быть, только изменения происходят гораздо быстрее, а не плавно, как он утверждал, за счет мутаций, которые имеют скачкообразный характер.

Что это — генофонд популяции? Понятие и определение

Что такое генофонд популяции? Кто ввел это понятие? Рассмотрим виды и особенности генофондов….

Исходный материал для естественного отбора

Наследственная изменчивость служит тем материалом, который приводит к естественному отбору. Все наследственные изменения появляются в результате мутаций. Но для эволюционных преобразований интерес представляют только те, которые затрагивают половые клетки, потому что именно через них идет передача информации следующему поколению.

Большинство мутаций имеет рецессивный характер, то есть они не могут сразу проявиться, так как подавляются доминантными генами. Но они способны накапливаться, никуда из генофонда популяции не исчезают, хоть и не оказывают влияния на приспособленность и никак не проявляются фенотипически.

Мутационный процесс идет непрерывно, число таких мутаций постоянно накапливается, и в один прекрасный момент встречаются два рецессивных гена и признак обязательно проявляется. Материалом для отбора служит наследственная изменчивость, но такие изменения не всегда приводят к повышению жизнеспособности и приспособленности. Довольно многие мутации, наоборот, снижают эти качества, так как провоцируют различные нарушения в обменных процессах.

Но можно привести примеры, когда, казалось бы, вредная мутация при изменении условий существования оказывается полезной. У комнатных мух имеется мутация, которая приводит к снижению скорости проведения нервных импульсов. Если организм оказывается гомозиготным по данному признаку, то мутация оказывается смертельной, а вот гетерозиготы жизнеспособность сохраняют, хоть и уступают по приспособленности здоровым особям. А вот при воздействии на популяцию мух препарата нервно-паралитического действия гетерозиготы выигрывают у нормальных особей, так как замедленная скорость проведения импульса заметно ослабляет воздействие яда на организм.

Типы естественного отбора

Исходный материал для отбора – это наследственная изменчивость, но она может приводить к появлению черт, способных изменяться в разном диапазоне. В зависимости от этого типы отбора выделяют следующие:

  • Направленный. Изменяется среднее значение признака на протяжении долгого времени. Сюда можно отнести увеличение размеров тела.
  • Дизруптивный отбор направлен на отбор крайних показателей (например, слишком большой или, наоборот, маленький).
  • Стабизиризующий направлен против проявления крайних значений признака.

Половой – это также естественный отбор. Материал для отбора такого уровня — это любой признак, который повышает вероятность спаривания за счет увеличения привлекательности особи для противоположного пола. Это хорошо проявляется у самцов некоторых видов (например, огромные рога у оленей, яркая окраска оперения у птиц).

Формы естественного отбора

Формы отбора можно классифицировать по-разному, но критерии отбора материала практически всегда одинаковые:

  • Полезность данного признака для самой особи.
  • Необходимость и важность признака для выживания в определенных условиях.
  • Положительное влияние признака на процветание вида в целом.

Материал для искусственного отбора – это также наследственная изменчивость, но критерии уже совсем другие. Здесь пальму первенства получают признаки, которые необходимы человеку, а не организму, для которого они вообще могут оказаться довольно вредными. Можно привести пример с породой глубей, которых называют дутышами. Они имеют большой зоб, который делает их необычными и привлекательными для человека, но в природе такие особи окажутся совсем беспомощными и не выдержат конкуренции со своими собратьями. Они просто не смогут отыскать себе пропитание. Вот и получается, что отбор материала основные принципы имеет совсем разные при естественном и искусственном отборе.

В зависимости от влияния отбора на изменчивость признака в популяции выделяют следующие его формы:

  1. Движущий.
  2. Стабилизирующий.
  3. Разрывающий, или дизруптивный.

Есть необходимость рассмотреть каждый отбор в отдельности более подробно.

Особенности движущего отбора

Причиной такого отбора всегда выступают изменения условий существования вида. Особи, у которых в результате появляются признаки, отклоняющиеся от среднего значения за счет того, что материал для естественного отбора поставляет наследственная изменчивость, оказываются в более выигрышном положении. Из поколения в поколение происходит сдвиг признака в определенном направлении, в результате формируется именно такой, который помогает организмам выжить в новых условиях.

Ярким примером является эволюция окраски у березовой пяденицы. Она с момента своего появления обитала на стволах берез, которые имеют белую окраску. Соответственно, и крылья этой бабочки также белые.

Но с развитием промышленности атмосфера стала загрязняться, в воздухе появилось много копоти и сажи, которые оседали на стволах деревьев. В итоге их цвет стал далек от белого. Из всего потомства бабочек в выигрыше оказывалось то, которое по причине мутаций имело более темную окраску, так как светлые были довольно заметными для птиц и ими часто съедались. Так постепенно эволюция шла в направлении изменения цвета бабочек.

Проявление стабилизирующего отбора

Рассмотрим стабилизирующий естественный отбор. Материал для отбора здесь — также наследственная изменчивость, но его действие уже направлено против появления отклонений от нормы. Можно привести такой пример: для всех организмов, казалось бы, повышенная плодовитость только хороша, так как приводит к увеличению численности популяции. Но на самом деле это не так. Преимущества получают особи со средними показателями плодовитости, так как выкормить многочисленное потомство довольно трудно.

Отбор в пользу средних показателей можно видеть на примере многих признаков. Например, птицам прибрежных зон предпочтительнее иметь крылья средних размеров. При наличии слишком коротких проблематично взлететь, а при слишком длинных ветер будет мешать полету.

Стабилизирующий отбор способствует накоплению изменчивости в популяциях. Даже стабильные условия существования вида не приводят к прекращению естественного отбора и эволюции в целом. Этот вид отбора обеспечивает стабильное функционирование организмов в привычных внешних условиях.

Дизруптивный отбор

При такой форме отбора условия существования оказываются подходящими для крайних проявлений признака. В результате этого появляется несколько форм существования.

Дизруптивный отбор приводит к образованию полиморфизма, а может стать даже причиной образования новых видов в природе.

Этот отбор часто вступает в силу, когда популяция занимает неоднородное местообитание. Разные формы вынуждены приспосабливаться к различным нишам и условиям. Например, у растения погремок имеется две формы – одна начинает цвести и плодоносить в середине лета, а вторая — уже после сенокоса, то есть в августе.

Положительная роль отбора и отрицательная

Вернее, это даже не роль, а формы отбора, которые оказывают разное действие.

  1. Положительный отбор приводит к увеличению численности организмов, имеющих полезные для выживания в данных условиях признаки, повышающие выживание вида в целом.
  2. Отрицательный, или его еще называют отсекающим отбором, приводит к уничтожению особей с признаками, резко снижающими выживаемость и приспособленность. Этот отбор помогает из популяции удалять вредные аллели.

Эффекты отбора

Мы уже выяснили, что является материалом для отбора, рассмотрели его формы. Но необходимо прояснить, какие эффекты дает тот или иной отбор. Движущий приводит к появлению новых приспособлений, в этом проявляются результаты его действия:

  1. Накапливающий. Этот эффект показывает накопление полезных признаков из поколения в поколение. Это применимо не только к организму, но и к отдельным органам. Например, увеличение переднего мозга, развитие коры больших полушарий – все это пример накапливающего действия движущего отбора.
  2. Преобразующий эффект проявляется в том, что усиливаются полезные признаки, а ослабляют свое проявление те, которые утратили приспособительное значение.

Если говорить в целом про отбор (материалом для естественного отбора является изменчивость), то можно назвать еще распределяющий эффект и поддерживающий.

Первый заключается в том, что в наиболее благоприятных условиях организмы чаще выживают и дают потомство. Там, где эти условия не соответствуют всем требованиям, с выживаемостью и рождаемостью проблемы.

Поддерживающий эффект заключается в том, что приспособительные признаки не могут уменьшиться, они могут усиливаться или оставаться на том же уровне.

Материалом для естественного отбора является наследственная изменчивость, но это не единственный фактор, который способствует эволюции живых организмов.

Роль естественного отбора в эволюции

Еще Чарльз Дарвин отдавал пальму первенства естественному отбору в эволюции. Современная синтетическая теория также считает его основным регулятором развития и появления адаптаций у организмов.

В 19-20 веках открытие в генетике дискретного характера наследования признаков привело к тому, что некоторые ученые стали отрицать важную роль естественного отбора. Синтетическая теория эволюции, которую еще называют неодарвинизмом, опирается на количественный анализ частоты встречаемости аллелей в популяции, которая меняется под воздействием того же самого естественного отбора.

Но наука не стоит на месте и открытия последних десятилетий в самых разных областях подтверждают несостоятельность классической синтетической теории для описания всех нюансов эволюции живых организмов.

Споры и дискуссии по поводу роли различных факторов в историческом развитии живого мира продолжаются и в настоящее время. Пожалуй, это такой вопрос, на который практически невозможно дать точный ответ. Но можно утверждать одно: назрел момент, когда вся эволюционная теория требует пересмотра.

Эволюция и естественный отбор

Эволюция и
Естественный отбор

Природа не поощряет распущенности, не прощает ошибок
— Ральф Уолдо
Эмерсон

Я назвал этот принцип, согласно которому каждый
небольшие вариации, если они полезны, сохраняются под термином «естественный отбор».
— Чарльз Дарвин,
Происхождение видов

 

 10 октября 2010 г.

Формат для печати

В этом уроке мы хотим спросить:
  • Как наблюдения в природе привели к
    Формулировка теории эволюции?
  • Каковы основные положения дарвиновской теории
    эволюция?
  • Как работает процесс естественного отбора?
  • Какие у нас есть доказательства адаптации к местным условиям?
  • Как естественный отбор может повлиять на частоту
    черты в последующих поколениях?

 

(R)Эволюция теории

Теория эволюции является одной из
великие интеллектуальные революции в истории человечества, коренным образом изменившие нашу
восприятие мира и своего места в нем. Чарльз Дарвин выдвинул
последовательной теории эволюции и собрал большое количество доказательств в поддержку
этой теории. Во времена Дарвина большинство ученых полностью верили, что каждый
организма и каждое приспособление было делом творца. Линней
создал систему биологической классификации, которую мы используем сегодня, и
сделал это в духе каталогизации Божьих творений.

В прочем
слова, все сходства и различия между группами организмов
которые являются результатом процесса ветвления, создающего великое древо жизни
( см. рис. 1 ), рассматривались философами начала 19 века и
ученых как следствие всемогущего замысла.

Рисунок 1: Филогенетическое «древо жизни»
построены с помощью компьютерного анализа молекул циохрома с в организмах
показано; существует столько же различных деревьев жизни, сколько и методов
анализ их построения.

Однако,
к 19 веку ряд естествоиспытателей начали думать
эволюционных изменений как объяснение закономерностей, наблюдаемых в природе.
следующие идеи были частью интеллектуального климата времени Дарвина.

  • Никто не знал, сколько лет земле, но геологи
    начали делать оценки, что Земля была значительно старше
    чем объясняется библейским творением. Геологи узнали больше о
    пласты или слои, образованные последовательными периодами отложения
    отложений. Это предполагало временную последовательность с более молодыми слоями
    перекрывающие более древние слои.
  • Концепция под названием униформизм ,
    во многом благодаря влиятельному геологу Чарльзу Лайелю, предпринявшему
    расшифровать земную историю в соответствии с рабочей гипотезой, которая представляет
    условия и процессы являются ключом к прошлому, исследуя
    наблюдаемые процессы, такие как эрозия и отложение
    отложения.
  • Находки окаменелостей накапливались в течение
    18 и 19 веков. Сначала натуралисты думали, что находят
    останки неизвестного, но все еще живого вида. Поскольку находки окаменелостей продолжались,
    однако стало очевидным, что ничего похожего на гигантских динозавров не было известно
    из любой точки планеты. Кроме того, уже в 1800 г. Кювье
    указывали, что чем глубже слои, тем менее сходны окаменелости.
    существующие виды.
  • Было рассмотрено сходство между группами организмов
    свидетельство родства, что, в свою очередь, предполагало эволюционное изменение.
    Интеллектуальные предшественники Дарвина приняли идею эволюционного
    отношения между организмами, но они не могли обеспечить удовлетворительного
    объяснение того, как происходила эволюция.
  • Lamarck — самый известный из них. В 1801 году он
    предложил органическую эволюцию как объяснение физического
    сходства между группами организмов и предложил механизм
    адаптивные изменения, основанные на наследовании приобретенных признаков. Он
    написал про жирафа:

«Мы знаем, что
это животное, самое высокое из млекопитающих, обитает во внутренних районах Африки, в
местах, где почва, почти всегда сухая и лишенная травы, обязывает
лазать по деревьям и постоянно напрягаться, чтобы добраться до них. Эта привычка
сохранялась долгое время, привела ко всем представителям ее расы к тому, что
передние ноги стали длиннее задних, а шея стала такой
растягивается, что жираф, не вставая на задние лапы, поднимает
головой на высоту шести метров».

По сути это говорит о том, что
шеи жирафов стали длинными в результате постоянного вытягивания, чтобы дотянуться до
высокая листва. Лармарк ошибся в предполагаемом механизме
конечно, но его пример ясно показывает, что натуралисты думали о
возможность эволюционных изменений в начале 1800-х гг.

  • На Дарвина повлияли наблюдения, сделанные во время его
    юношеское путешествие в качестве натуралиста на исследовательском корабле Beagle . На
    Галапагосских островах он заметил небольшие вариации, которые отличали черепах от
    разные острова узнаваемо различны. Он также наблюдал целый ряд
    уникальных вьюрков, знаменитых дарвиновских вьюрков,
    показал небольшие различия от острова к острову. Кроме того, они
    все они напоминали, но отличались от обыкновенного вьюрка на
    материковой части Эквадора, в 600 милях к востоку. Паттерны в раздаче
    и сходство организмов оказали важное влияние на теорию Дарвина.
    мышление. Изображение в верхней части этой страницы принадлежит Дарвину.
    зарисовки вьюрков в его «Журнале исследований».
  • В 1859 году Дарвин опубликовал свою знаменитую книгу « о происхождении».
    видов     с помощью естественного отбора, том из более чем 500 страниц
    это собрало обширные доказательства его теории. Публикация
    книга произвела фурор — каждый экземпляр книги был продан в тот же день,
    был выпущен. Члены религиозной общины, а также некоторые
    коллеги-ученые были возмущены идеями Дарвина и протестовали. Наиболее
    однако ученые признали силу аргументов Дарвина. Сегодня,
    школьные советы до сих пор спорят о достоверности и пригодности теории Дарвина.
    теория в учебных программах по естественным наукам, и целый ряд дебатов вырос
    вокруг разногласий (см. WWW-сайт Talk.Origins для постоянного
    диалог). У нас нет времени, чтобы охватить все доказательства Дарвина и
    аргументы, но мы можем изучить основные идеи. Что означает эта теория
    эволюции говорите?

Теория Дарвина

Теория эволюции Дарвина влечет за собой следующие основные идеи. Первые три идеи уже обсуждались среди естествоиспытателей прошлого и современников, работавших над «проблемой видов», когда Дарвин начал свои исследования. Первоначальным вкладом Дарвина был механизм естественного отбора и огромное количество свидетельств эволюционных изменений из многих источников. Он также дал вдумчивые объяснения последствий эволюции для нашего понимания истории жизни и современного биологического разнообразия.

  • Виды (популяции скрещивающихся организмов) изменяются во времени и пространстве. Живущие сегодня представители видов отличаются от тех, что жили в недавнем прошлом, а популяции в разных географических регионах сегодня немного отличаются по форме или поведению. Эти различия распространяются и на летопись окаменелостей, которая обеспечивает достаточную поддержку этого утверждения.

  • Все организмы имеют общих предков с другими организмами. Со временем популяции могут разделиться на разные виды, которые имеют общую предковую популяцию. Достаточно далеко назад во времени любая пара организмов имела общего предка. Например, люди имели общего предка с шимпанзе около восьми миллионов лет назад, с китами около 60 миллионов лет назад и с кенгуру более 100 миллионов лет назад. Общее происхождение объясняет сходство организмов, которые классифицируются вместе: их сходство отражает наследование признаков от общего предка.

  • С точки зрения Дарвина, эволюционные изменения постепенны и медленны. Это утверждение подтверждалось длительными эпизодами постепенного изменения организмов в летописи окаменелостей и тем фактом, что ни один натуралист не наблюдал внезапного появления нового вида во времена Дарвина. С тех пор биологи и палеонтологи зафиксировали широкий спектр эволюционных изменений внутри родословных, от медленных до быстрых.

Основным механизмом изменения с течением времени является естественный отбор, подробно описанный ниже. Этот механизм вызывает изменение свойств (признаков) организмов внутри родословных от поколения к поколению.

Процесс естественного отбора

Дарвиновский процесс естественного отбора состоит из четырех компонентов.

  1. Вариант. Организмы (внутри популяций) проявляют индивидуальные различия во внешности и поведении. Эти вариации могут включать размер тела, цвет волос, отметины на лице, свойства голоса или количество потомков. С другой стороны, некоторые признаки практически не различаются у разных людей, например, количество глаз у позвоночных.
  2. Наследство. Некоторые признаки последовательно передаются от родителей к потомству. Такие черты являются наследственными, в то время как другие черты сильно зависят от условий окружающей среды и демонстрируют слабую наследуемость.
  3. Высокий темп прироста населения. У большинства популяций каждый год рождается больше потомства, чем могут обеспечить местные ресурсы, что приводит к борьбе за ресурсы. Каждое поколение переживает значительную смертность.
  4. Дифференциальное выживание и размножение. Люди, обладающие чертами, хорошо подходящими для борьбы за местные ресурсы, дадут больше потомства следующему поколению.

От поколения к поколению борьба за ресурсы (то, что Дарвин называл «борьбой за существование») будет отдавать предпочтение особям с некоторыми вариациями по сравнению с другими и, таким образом, изменять частоту признаков в популяции. Этот процесс является естественным отбором. Признаки, дающие преимущество тем особям, которые оставляют больше потомства, называются адаптациями.

Чтобы естественный отбор воздействовал на признак, признак должен обладать наследственной изменчивостью и давать преимущество в борьбе за ресурсы. Если одно из этих требований не выполняется, то признак не подвергается естественному отбору. (Теперь мы знаем, что такие черты могут изменяться в результате других эволюционных механизмов, открытых со времен Дарвина.)

Естественный отбор действует на основе сравнительного преимущества, а не абсолютного стандарта дизайна. «… как естественный отбор действует посредством конкуренции за ресурсы, он приспосабливает жителей каждой страны только по отношению к степени совершенства их -соратников» (Чарльз Дарвин, О происхождении видов , 1859).

В ХХ веке генетика была интегрирована с дарвиновским механизмом, что позволило нам оценить естественный отбор как дифференцированное выживание и воспроизводство генотипов, соответствующих определенным фенотипам. Естественный отбор может воздействовать только на существующую изменчивость внутри популяции. Такие вариации возникают в результате мутации, изменения какой-либо части генетического кода признака. Мутации возникают случайно и без предвидения потенциального преимущества или недостатка мутации. Другими словами, вариации возникают не потому, что они необходимы.

Доказательства
естественного отбора

Давайте
посмотрите на пример, чтобы помочь понять естественный отбор.

Промышленный
меланизм — это явление, поразившее более 70 видов мотыльков в Англии.
Лучше всего он изучен у перечной моли Biston betularia . Прежний
до 1800 г. типичная бабочка этого вида имела светлый рисунок ( см. рис. 2 ).
Мотыльки темного цвета или меланические бабочки были редкостью и поэтому были предметами коллекционирования.

Рис. 2. Изображение перцовой моли

Во время
промышленная революция, сажа и другие промышленные отходы потемнели дерево
стволы и отмершие лишайники. Светлая морфа мотылька стала
редки, а темная морфа стала обильной. В 1819 году была получена первая меланическая морфа.
видимый; к 1886 году она стала гораздо более распространенной, что свидетельствует о быстрой эволюции
изменение.

В конце концов
легкие морфы были распространены лишь в нескольких местах, вдали от промышленных районов.
Считалось, что причиной этого изменения является избирательное хищничество птиц.
что способствовало маскировочной окраске бабочки.

В
В 1950-х годах биолог Кеттлвелл провел эксперименты по освобождению и повторной поимке, используя
обе морфы. Краткое изложение его результатов показано ниже. Наблюдая
хищничество птиц из жалюзи, он мог подтвердить, что заметность мотылька
сильно повлияло на вероятность того, что его съедят.

Повторить успех

светлая моль

темная моль

неделовая древесина

14,6 %

4,7 %

деловая древесина

13 %

27,5 %

Локальная адаптация — дополнительные примеры

Так
далеко в сегодняшней лекции мы подчеркивали, что естественный отбор является
Краеугольный камень эволюционной теории. Он обеспечивает механизм адаптивного
изменение. Любое изменение в окружающей среде (например, изменение фона)
цвет ствола дерева, на котором вы сидите) может привести к
приспособление. Любая широко распространенная популяция, вероятно, будет испытывать различные
экологические условия в разных частях его ареала. Как следствие это
скоро будет состоять из ряда субпопуляций, которые незначительно отличаются друг от друга, или
даже значительно.

Ниже приведены примеры, иллюстрирующие адаптацию популяций к местным условиям.
условия.

    • Крысиная змея, Elaphe obsoleta , имеет
      узнаваемо разные популяции в разных местах восточной
      Северная Америка ( см. рис. 3 ). Следует ли их называть
      географические «расы» или подвиды спорны. Эти
      все популяции составляют один вид, потому что спаривание может происходить между
      соседние популяции, в результате чего виды имеют общий генофонд (см.
      лекцию о видообразовании).

 

Рисунок 3: Подвиды крысиной змеи Elaphe
obsoleta , которые скрещиваются там, где встречаются их ареалы.

    • Галапагосские вьюрки — известный пример из
      Путешествие Дарвина. Каждый остров Галапагосских островов, который посетил Дарвин, имел
      свой собственный вид вьюрков (всего 14), не встречающийся больше нигде в мире.
      У одних были клювы, приспособленные для поедания крупных семян, у других — для поедания мелких.
      у некоторых были клювы, как у попугаев, для кормления соцветиями и плодами, а у некоторых
      тонкие клювы для кормления мелкими насекомыми ( см. рис. 4 ). Один
      использовал шип, чтобы прощупать личинки насекомых в древесине, как некоторые дятлы
      делать. (Шесть были наземными обитателями, а восемь — древесными зябликами.) (Этот
      диверсификация в различные экологические роли, или ниш , является
      считается необходимым для обеспечения сосуществования нескольких видов,
      эту тему мы рассмотрим в одной из следующих лекций. ) Дарвину казалось, что
      что каждый из них был слегка изменен по сравнению с первоначальным колонистом, вероятно,
      зяблик на материковой части Южной Америки, примерно в 600 милях к востоку. Это
      Вероятно, адаптивная радиация привела к образованию столь многих
      видов, потому что других птиц было мало или они отсутствовали, оставляя пустые ниши для
      наполнять; и поскольку многочисленные Галапагосские острова давали достаточно
      возможность географической изоляции.

Рисунок 4

Стабилизирующие, направленные и
Разнообразный выбор

Наконец,
мы рассмотрим статистический способ мышления об отборе. Предположим, что
каждую популяцию можно изобразить как частотное распределение некоторого признака
— размер клюва, например. Еще раз отметим, что вариация признака – это
важнейшее сырье для эволюции.

Что
будет ли частотное распределение выглядеть в следующем поколении?

Рисунки 5a-c

Первый,
доля особей с каждым значением признака (размер клюва или
масса тела) может быть точно такой же. Во-вторых, могут быть направленные
измениться только в одном направлении. Третий (и с такой редкостью, что его существование
является спорным), могут быть одновременные изменения в обоих направлениях (например,
предпочтительны как большие, так и меньшие клювы за счет клювов
средний размер). На рисунках 5a-c показаны эти три основные категории
естественный отбор.

Рисунок 6

Под
стабилизирующая селекция , крайние сорта с обоих концов
частотное распределение исключено. Распределение частот выглядит
точно так же, как это было в предыдущем поколении ( см. рис. 5a ). Наверное
это самая распространенная форма естественного отбора, и мы часто ошибаемся
за отсутствие выбора. Примером из реальной жизни является вес при рождении человеческих младенцев.
( см. рис. 6 ).

Под
направленный отбор , особи на одном конце распределения
размеры клюва особенно хороши, поэтому частотное распределение признака
в последующем поколении смещается с того места, где оно было в родительском
поколение ( см. рис. 5b ). Это то, что мы обычно думаем как
естественный отбор. Промышленный меланизм был таким примером.

Рисунок 7

ископаемое происхождение лошади представляет собой замечательную демонстрацию
направленная преемственность. Полная родословная довольно сложна и не просто
простая линия от крошечной рассветной лошади Hyracotherium раннего
Эоцен, к сегодняшнему знакомому Equus . Но в целом лошадь
произошел от предка с небольшим телом, созданного для передвижения по лесным массивам и
зарослей до своего длинноногого потомка, построенного для скорости на открытых пастбищах.
Эта эволюция включала хорошо задокументированные изменения в зубах, длине ног,
и структура пальцев ног ( см. рис. 7 ).

Под
диверсифицирующий (подрывной) отбор , на
за счет промежуточных сортов ( см. рис. 5с ). Это редкость,
но представляет теоретический интерес, поскольку предлагает механизм для видов
образование без географической изоляции (см. лекцию о видообразовании).

Резюме

Дарвина
теория эволюции коренным образом изменила направление будущих научных
мысль, хотя она и была построена на растущем массиве мыслей, который начал
подвергнуть сомнению прежние представления о мире природы.

Ядром теории Дарвина является естественный отбор, процесс, который происходит в течение
последовательных поколений и определяется как дифференциальное воспроизводство
генотипы.

Натуральный
отбор требует наследственной изменчивости данного признака, а дифференциальная
выживание и размножение, связанные с обладанием этим признаком.

примеров
естественного отбора хорошо задокументированы как наблюдениями, так и
Окаменелости.

Выбор
действует на частоту признаков и может принимать форму стабилизирующих,
направленный или диверсифицирующий отбор.
  

 

Рекомендуемая литература

o    Darwin, C. 1959. On
Происхождение видов путем естественного отбора, или Сохранение
Благоприятные расы в борьбе за жизнь . Лондон: Дж. Мюррей.

o    Futuyma, D.J.
1986. Эволюционная биология . Сандерленд, Массачусетс: Sinauer Associates, Inc.

o    Докинз, Р. 1989.
Эгоистичный ген . Оксфорд: Издательство Оксфордского университета.

Регенты авторского права
Мичиганского университета, если не указано иное.

Эволюция путем естественного отбора | manoa.hawaii.edu/ExploringOurFluidEarth

Введение в эволюцию путем естественного отбора

По оценкам ученых, без физического подсчета бактерий и вирусов сегодня на Земле живет более 8,7 миллионов видов организмов. Происхождение и исчезновение столь многих видов волновали ученых на протяжении тысячелетий, еще со времен Древней Греции. Большое разнообразие живых организмов на Земле лучше всего объясняется научно обоснованной концепцией эволюции путем естественного отбора.

 

Платный

Видео

Семинар: Естественный отбор Введение

 

Эволюция — это изменение унаследованных характеристик или признаков в популяции организмов на протяжении многих поколений. Механизм, который лучше всего объясняет эволюцию, — это явление, известное как естественный отбор. Естественный отбор — это процесс, при котором в популяции предпочтение отдается определенным унаследованным признакам, таким как цвет рыбы, рост человека или форма листа. А 9Популяция 0150 — это группа организмов, которые спариваются и размножаются друг с другом. В общем,

  • признаки сохраняются в популяции, потому что они способствуют успеху организма, или
  • признака исключаются, потому что они мешают успеху организма.

 

Тысячи лет селективного давления определили формы, цвета, размеры и поведение, которые оптимизируют выживание и репродуктивный успех организмов в среде, в которой они развивались. На самом деле часто можно многое сказать о том, где что-то живет, по тому, как оно выглядит и ведет себя.

 

Эволюционная приспособленность и успех относится к выживанию достаточно долго, чтобы передать генетический материал потомству. Черты, которые передаются потомству, потому что они способствуют успеху, называются « выбранными для продолжения ». Черты, которые исключаются из популяции, потому что они мешают успеху, называются « выбранными против продолжения ».

 

Любая сила в окружающей среде, которая одобряет или не одобряет черты, является селективным агентом. Сила может быть биологической, как хищник, или физической, как температура. Со временем популяции, подвергшиеся воздействию различных селективных агентов, могут стать настолько разными, что больше не смогут скрещиваться друг с другом. Биологическое определение видов — это группа организмов, которые могут успешно размножаться друг с другом. Согласно этому определению, когда популяции больше не могут размножаться друг с другом, они считаются разными видами.

 

Деятельность

Моделирование естественного отбора в популяции бактерий.

 

История эволюционной биологии

В 1800-х годах многие люди пытались определить, почему в мире так много различных видов растений и животных. Чарльз Дарвин задавался вопросом о разнообразии животных, которых он видел на Галапагосских островах. Это привело его к разработке теории естественного отбора, которая является лучшим объяснением разнообразия жизни. Альфред Рассел Уоллес также выдвинул гипотезу о том, что окружающая среда может помочь сформировать разнообразие жизни, отдавая предпочтение одним чертам по сравнению с другими. Уоллес заметил, что насекомые в джунглях Африки и Южной Америки очень хорошо приспособлены к уникальным условиям. Эти два человека, работая независимо друг от друга, разработали одно и то же основное объяснение разнообразия жизни: естественный отбор. Эти принципы подтверждаются современными научными исследованиями.

 

 

Генетическая изменчивость необходима для эволюции посредством естественного отбора

Для осуществления естественного отбора популяция должна состоять из большого количества особей с различными характеристиками. Например, естественный отбор не повлиял бы на окраску тела рыб, если бы все особи в популяции были одного цвета. Термин фенотип используется для описания этих физических признаков. Все фенотипы являются выражением генетической информации в молекулах ДНК человека. Срок генотип описывает специфический генетический код в молекулярной структуре ДНК, который производит определенный фенотип. Вариации генотипов могут также вызывать вариации фенотипов.

 

Новые генотипы могут быть получены в результате естественного процесса генетической мутации. Мутация — это ошибка, допущенная в процессе копирования ДНК. Мутация приводит к изменению генетического кода или генотипа.

 

Иногда мутационные ошибки возникают в участках цепи ДНК, которые не кодируют какой-либо фенотип или признак. Точно так же некоторые мутации незначительны и не вызывают каких-либо значительных изменений во внешнем виде, физиологии или поведении организма. В других случаях мутации могут вызывать изменения фенотипа (рис. 1.7).

 

За миллионы поколений копирования даже небольшие ошибки в этом влиянии на фенотип могут привести к большим изменениям. Иногда одно изменение в регулирующем гене, контролирующем другие части ДНК организма, также может иметь большой эффект. Чтобы представить, как это может работать, представьте себе игру «телефон». В этой игре один человек шепчет фразу своему соседу, тот шепчет ее своему соседу и так далее. Последний человек, получивший сообщение, сравнивает фазу, которую, по его мнению, он услышал, с исходной фразой. Часто ошибки в повторении или понимании фразы-образца приводят к изменению смысла. То же самое происходит, когда ДНК реплицируется снова и снова. Изменения сообщения в игре аналогичны тому, что происходит при мутациях. Изменение значения «сообщения» ДНК может вызвать изменения во внешнем виде, физиологии или поведении организма.

 

Мутация может быть особенно мощным фактором изменения, если она оказывает значительное влияние на выживание организма. Некоторые мутации, например, обеспечили устойчивость бактерий к антибиотикам. Поскольку бактерии размножаются очень быстро, эти мутации могут быстро изменить популяцию бактерий.

 

Также важно помнить, что мутации случайны. Организм не может выбрать или выбрать свою мутацию. Например, некоторые виды животных, которые всю жизнь живут в пещерах без света, не имеют ни пигмента, ни окраски. Поскольку в пещерах темно, нет смысла маскироваться, чтобы избежать хищника, или иметь окраску, чтобы привлечь помощника. Однако не всем животным, живущим в темноте, не хватает цвета. Чтобы вид потерял свою окраску, должны произойти мутации, которые позволят устранить пигмент. Если мутация никогда не возникнет, животные останутся пигментированными.

 

Половое размножение также может увеличивать генетическую изменчивость популяции. Многие одноклеточные микроорганизмы размножаются, просто дублируя свой генетический материал (то есть ДНК) и делясь пополам. Этот процесс называется бесполым размножением. Новые клетки, полученные в результате бесполого размножения, генетически идентичны исходной родительской клетке, если только не произойдет какая-либо мутация. Половое размножение — производство потомства за счет сочетания специализированных половых клеток. Эти половые клетки (также называемые гаметами) содержат только половину генетического материала отдельного организма. Когда две половинки — мужская и женская — объединяются, в потомстве получается совершенно новая комбинация генов.

 

Мутации и половое размножение увеличивают генетическую изменчивость популяции. Отдельные организмы с неблагоприятными чертами (например, деформированные крылья у плодовых мушек или ярко-белый рисунок у самцов павлинов) с меньшей вероятностью выживают и размножаются.