Содержание
Естественный и искусственный отбор – сравнение в таблице
4.2
Средняя оценка: 4.2
Всего получено оценок: 742.
4.2
Средняя оценка: 4.2
Всего получено оценок: 742.
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: 742.
А какая ваша оценка?
Биология Естественный отбор и борьба за существование
Материалы к уроку
Конспект урока
4. Естественный отбор и борьба за существование
|
На экране
Текст «Естественный отбор и борьба за существование»
|
Борьба за существование является одним из основных терминов и понятий в теории эволюции, на что обратил внимание еще Дарвин.
|
Текст «Борьба за существование – это система сложных и многообразных взаимоотношений между особями внутри вида, между разными видами, а также между разными видами и абиотическими условиями»
|
Различают три формы борьбы за существование, которые были выделены Дарвином: внутривидовая, межвидовая, борьба с неблагоприятными условиями неорганической природы.
|
|
Внутривидовая борьба за существование является самой жесткой. Особое ее обострение происходит в моменты повышения плотности популяции и ограниченности тех или иных ресурсов. Некоторые виды животных в таких случаях могут поедать часть своего потомства, некоторые виды птиц выбрасывают из гнезда часть птенцов. В растительном мире, например, в популяции среди одновозрастных деревьев одного вида самые высокие и массивные забирают основную часть солнечного света, потребляют большое количество минеральных веществ из почвы.
|
|
Конкуренция между разными видами за пищу, за лучшие местообитания, паразитизм, отношения по типу охотник — жертва являются примерами форм межвидовой борьбы. Более сильная и агрессивная серая крыса вытеснила черную из поселений человека в леса и пустыни. Хищники африканских саванн, такие как львы, гепарды, гиены и некоторые другие, ведут постоянную конкурентную борьбу за пищу.
|
|
Абиотические факторы, постоянную борьбу с которыми ведут живые организмы, могут оказывать как прямое, так и косвенное действие. Прямая борьба заключается в выработке адаптаций у живых организмов к жаре, холоду, засухе, излишней влажности и т.п. Косвенное влияние внешних условий выражается в усилении или ослаблении внутри- и межвидовой борьбы.
|
|
По мнению Дарвина, в результате борьбы за существование происходит естественный отбор, предпосылкой которого является наследственная изменчивость организмов. Естественный отбор – это избирательное воспроизведение генотипов, которые способствуют наилучшему приспособлению особей к сложившимся условиям жизни популяции.
|
Текст «Естественный отбор – это избирательное воспроизведение генотипов, которые способствуют наилучшему приспособлению особей к сложившимся условиям жизни популяции»
|
С течением времени естественный отбор меняет генетический состав популяции, отсеивая представителей, признаки и свойства которых не способствуют победе в борьбе за существование. Генетический материал особей, обладающих наилучшими свойствами для выживания, в результате естественного отбора постепенно оказывает все большее влияние на генофонд всей популяции.
|
Текст «С течением времени естественный отбор меняет генетический состав популяции, отсеивая представителей, признаки и свойства которых не способствуют победе в борьбе за существование. Генетический материал особей, обладающих наилучшими свойствами для выживания, в результате естественного отбора постепенно оказывает все большее влияние на генофонд всей популяции»
|
В процессе естественного отбора организмы приобретают разнообразные биологические адаптации к условиям внешней среды, в которой они обитают.
|
Текст «Адаптации относительны: при изменении условий среды, выработанные у вида адаптации, могут оказаться совершенно бесполезными, что может привести к гибели»
|
Ввиду постоянного появления мутаций в популяции всегда присутствует возможность для эволюционных изменений, однако изменения отражаются только на отдельных особях до тех пор, пока не начнет действовать отбор, который приведет к приспособительным изменениям всей популяции.
|
Текст «Ввиду постоянного появления мутаций в популяции всегда присутствует возможность для эволюционных изменений, однако изменения отражаются только на отдельных особях до тех пор, пока не начнет действовать отбор, который приведет к приспособительным изменениям всей популяции»
|
Различают три формы естественного отбора: стабилизирующий, движущий, дизруптивный.
|
|
Стабилизирующий отбор – это форма естественного отбора, при которой его действие направлено против особей, имеющих крайние отклонения от средней нормы, в пользу особей со средней выраженностью признака. Стабилизирующий отбор направлен на поддержание уже существующих в популяции фенотипов. Данный отбор действует в случае постоянства внешних условий в течение длительного времени.
|
Текст «Стабилизирующий отбор – это форма естественного отбора, при которой его действие направлено против особей, имеющих крайние отклонения от средней нормы, в пользу особей со средней выраженностью признака»
|
Движущий отбор – это форма естественного отбора, действие которого выражено при направленном изменении условий внешней среды.
|
Текст «Движущий отбор – это форма естественного отбора, действие которого выражено при направленном изменении условий внешней среды. Отбор оставляет особей со свойствами, которые отклоняются в определённую сторону от среднего значения, получая при этом преимущества»
|
Дизруптивный (или разрывающий) отбор – это форма естественного отбора, при которой условия внешней среды способствуют существованию двух или более крайних направлений изменчивости признака, при этом особи с промежуточным значением признака отсеиваются.
|
Текст «Дизруптивный (или разрывающий) отбор – это форма естественного отбора, при которой условия внешней среды способствуют существованию двух или более крайних направлений изменчивости признака, при этом особи с промежуточным значением признака отсеиваются»
|
Значение отбора заключается не только в отсеивании нежизнеспособных особей, отбор создает адаптации и виды, исключая из генофонда популяции бесполезные и вредные генотипы.
|
Текст « Результатом действия естественного отбора является образование новых видов организмов и новых форм жизни, что показывает творческую роль естественного отбора»
|
Остались вопросы по теме? Наши педагоги готовы помочь!
Подготовим к ЕГЭ, ОГЭ и другим экзаменам
Найдём слабые места по предмету и разберём ошибки
Повысим успеваемость по школьным предметам
Поможем подготовиться к поступлению в любой ВУЗ
Выбрать педагогаОставить заявку на подбор
Природа не поощряет распущенности, не прощает ошибок Я назвал этот принцип, согласно которому каждый
В этом уроке мы хотим спросить:
(R)Эволюция теории Теория эволюции является одной из В прочем
Однако,
Теория Дарвина
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.
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. 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 |
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
изменять.
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
изменять. 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 ). Вероятно
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
Title
Evolution by Natural Selection
NGSS Performance Expectations
MS-LS3-1
MS-LS3-2 Разработайте и используйте модель для описания результатов бесполого размножения в потомстве с идентичными генетическая информация и половое размножение приводят к потомству с генетическими вариациями.
MS-LS4-4 Придумайте объяснение на основе данных, описывающих, как генетические вариации признаков в популяции увеличивают вероятность выживания и размножения некоторых особей в конкретной среде.
HS-LS3-1 Задайте вопросы, чтобы прояснить взаимосвязь о роли ДНК и хромосом в кодировании инструкций для характерных черт, передаваемых от родителей к потомству.
HS-LS4-1 Сообщать научную информацию о том, что общее происхождение и биологическая эволюция подтверждаются многочисленными линиями эмпирических данных.
HS-LS4-2 Построить объяснение, основанное на доказательствах того, что процесс эволюции в первую очередь является результатом четырех факторов: (1) возможности увеличения численности вида, (2) наследственной генетической изменчивости особей вида из-за к мутациям и половому размножению, (3) конкуренции за ограниченные ресурсы и (4) размножению тех организмов, которые лучше приспособлены к выживанию и размножению в окружающей среде.
HS-LS4-4 Разработайте объяснение, основанное на доказательствах того, как естественный отбор приводит к адаптации популяций.
Тело
Введение в эволюцию путем естественного отбора
Без физического подсчета бактерий и вирусов ученые подсчитали, что 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.
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. Население человек — 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.
Weird Science
Activity
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.
Научная практика
Генетическая изменчивость необходима для эволюции путем естественного отбора
Для осуществления естественного отбора популяция должна состоять из большого количества особей с разными 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.
Рис. 1.7. Самец индийского павлина ( Pavo cristatus ) с мутацией белого лейцистического окраса демонстрирует полное оперение. Генетические мутации порождают новые генотипы. Новые генотипы могут привести к появлению новых фенотипов или признаков, таких как размер тела или рисунок окраски.
Изображение предоставлено Феликсом Потуи, Wikimedia Commons
Иногда ошибки мутации 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.
Рис. 1.8. Схема генетической мутации и естественного отбора
Изображение предоставлено Elembis, Wikimedia Commons
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. Эти особи и гены, которые они несут, «отбираются против» или не одобряются естественным отбором (рис. 1.8). Напротив, люди с полезными генами с большей вероятностью выживут и размножатся.
Вкратце:
- Естественный отбор требует различий между особями.
- Мутации и половое размножение увеличивают генетическую изменчивость популяции.
- Естественный отбор происходит, когда давление окружающей среды благоприятствует определенным чертам, которые передаются потомству. «Большой приз» естественного отбора — передача генетической информации.
- Естественный отбор действует на популяции. Индивидуумы не развиваются в генетическом эволюционном плане.