A seleção natural é o principal fator orientador da evolução, subjacente à teoria de Ch. Darwin. Todos os outros fatores de evolução são aleatórios, apenas a seleção natural tem uma direção (no sentido de adaptar os organismos às condições ambientais).

Definição: sobrevivência seletiva e reprodução dos organismos mais aptos.

Função criativa: selecionando traços úteis, a seleção natural cria novos.

Eficiência: quanto mais mutações diferentes na população (quanto maior a heterozigosidade da população), maior a eficiência da seleção natural, mais rápido a evolução ocorre.

Formulários:

• Estabilizante - atua em condições constantes, seleciona as manifestações médias do traço, preserva os traços da espécie (peixe celacanto celacanto)
• Condução - atua em condições de mudança, seleciona as manifestações extremas de uma característica (desvios), leva a uma mudança nas características (mariposa de bétula)
• Sexual - competição por um parceiro sexual.
• Breaking - seleciona duas formas extremas.

Consequências da seleção natural:

• Evolução (mudança, complicação de organismos)
• Emergência de novas espécies (aumento do número [diversidade] de espécies)
• A adaptação dos organismos às condições ambientais. Qualquer ajuste é relativo., ou seja adapta o corpo a apenas uma condição específica.

Escolha uma, a opção mais correta. A base da seleção natural é
1) processo de mutação
2) especiação
3) progresso biológico
4) aptidão relativa

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Escolha uma, a opção mais correta. Quais são as consequências da seleção estabilizadora
1) preservação de espécies antigas
2) mudança na taxa de reação
3) o surgimento de novas espécies
4) preservação de indivíduos com traços alterados

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Escolha uma, a opção mais correta. No processo de evolução, um papel criativo é desempenhado por
1) seleção natural
2) seleção artificial
3) variabilidade de modificação
4) variabilidade mutacional

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Escolha três opções. Quais são as características da seleção de motivos?
1) opera sob condições de vida relativamente constantes
2) elimina indivíduos com valor médio da característica
3) promove a reprodução de indivíduos com genótipo modificado
4) preserva os indivíduos com desvios dos valores médios do traço
5) preserva os indivíduos com a norma estabelecida da reação do traço
6) contribui para o aparecimento de mutações na população

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Escolha três características que caracterizam a forma de condução da seleção natural
1) proporciona o aparecimento de uma nova espécie
2) se manifesta em mudanças nas condições ambientais
3) a adaptabilidade dos indivíduos ao ambiente original é melhorada
4) indivíduos com um desvio da norma são abatidos
5) o número de indivíduos com o valor médio da característica aumenta
6) indivíduos com novos traços são preservados

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Escolha uma, a opção mais correta. O material de partida para a seleção natural é
1) luta pela existência
2) variabilidade mutacional
3) mudando o habitat dos organismos
4) adaptação dos organismos ao meio ambiente

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Escolha uma, a opção mais correta. O material de partida para a seleção natural é
1) variabilidade de modificação
2) variabilidade hereditária
3) a luta dos indivíduos pelas condições de sobrevivência
4) adaptabilidade das populações ao meio ambiente

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Escolha três opções. A forma estabilizadora da seleção natural se manifesta em
1) condições ambientais constantes
2) mudança na taxa média de reação
3) a preservação de indivíduos adaptados no habitat original
4) abate de indivíduos com desvios da norma
5) salvar indivíduos com mutações
6) preservação de indivíduos com novos fenótipos

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Escolha uma, a opção mais correta. A eficácia da seleção natural diminui quando
1) a ocorrência de mutações recessivas
2) um aumento de indivíduos homozigotos na população
3) mudança na norma da reação de um signo
4) aumento do número de espécies no ecossistema

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Escolha uma, a opção mais correta. Em condições áridas, em processo de evolução, formaram-se plantas com folhas pubescentes devido à ação de
1) variabilidade relativa

3) seleção natural
4) seleção artificial

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Escolha uma, a opção mais correta. As pragas de insetos adquirem resistência aos pesticidas ao longo do tempo como resultado da
1) alta fecundidade
2) variabilidade de modificação
3) preservação de mutações por seleção natural
4) seleção artificial

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Escolha uma, a opção mais correta. O material para a seleção artificial é
1) código genético
2) população
3) deriva genética
4) mutação

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Escolha uma, a opção mais correta. As seguintes afirmações sobre as formas de seleção natural estão corretas? A) O surgimento de resistência a pesticidas em insetos-praga de plantas agrícolas é um exemplo de uma forma estabilizadora de seleção natural. B) A seleção de condução contribui para o aumento do número de indivíduos de uma espécie com valor médio de uma característica
1) apenas A é verdadeira
2) apenas B é verdadeira
3) ambas as afirmativas estão corretas
4) ambos os julgamentos estão errados

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Estabeleça uma correspondência entre os resultados da ação da seleção natural e suas formas: 1) estabilizadora, 2) móvel, 3) disruptiva (rasgando). Escreva os números 1, 2 e 3 na ordem correta.
A) desenvolvimento de resistência a antibióticos em bactérias
B) A existência de peixes predadores de crescimento rápido e lento no mesmo lago
C) Estrutura semelhante dos órgãos da visão nos cordados
D) O surgimento de nadadeiras em mamíferos aquáticos
E) Seleção de mamíferos recém-nascidos com peso médio
E) Preservação de fenótipos com desvios extremos dentro de uma população

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1. Estabelecer uma correspondência entre a característica da seleção natural e sua forma: 1) condução, 2) estabilização. Escreva os números 1 e 2 na ordem correta.
A) preserva o valor médio do recurso
B) contribui para a adaptação às mudanças nas condições ambientais
C) retém indivíduos com uma característica que se desvia de seu valor médio
D) contribui para o aumento da diversidade de organismos
D) contribui para a preservação das características da espécie

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2. Compare as características e formas da seleção natural: 1) Condução, 2) Estabilização. Escreva os números 1 e 2 na ordem correta.
A) atua contra indivíduos com valores extremos de traços
B) leva a um estreitamento da norma de reação
B) geralmente opera sob condições constantes
D) ocorre durante o desenvolvimento de novos habitats
D) altera os valores médios da característica na população
E) pode levar ao surgimento de novas espécies

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3. Estabelecer uma correspondência entre as formas de seleção natural e suas características: 1) condução, 2) estabilização. Anote os números 1 e 2 na ordem correspondente às letras.
A) opera em condições ambientais variáveis
B) opera em condições ambientais constantes
C) visa manter o valor médio previamente estabelecido da característica
D) leva a uma mudança no valor médio da característica na população
D) sob sua ação, pode ocorrer um aumento de um sinal e um enfraquecimento

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4. Estabelecer uma correspondência entre os signos e as formas da seleção natural: 1) estabilizar, 2) dirigir. Anote os números 1 e 2 na ordem correspondente às letras.
A) forma adaptações a novas condições ambientais
B) leva à formação de novas espécies
B) mantém a norma média do traço
D) abate indivíduos com desvios da norma média dos sinais
D) aumenta a heterozigosidade da população

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Estabeleça uma correspondência entre exemplos e formas de seleção natural, que são ilustradas por estes exemplos: 1) condução, 2) estabilização. Anote os números 1 e 2 na ordem correspondente às letras.
A) um aumento no número de borboletas escuras em áreas industriais em comparação com as claras
B) o surgimento de resistência de pragas de insetos a pesticidas
C) a preservação do réptil tuatara que vive na Nova Zelândia até os dias atuais
D) diminuição do tamanho do cefalotórax em caranguejos que vivem em águas barrentas
E) em mamíferos, a mortalidade de recém-nascidos com peso médio é menor do que com muito baixo ou muito alto
E) a morte de ancestrais alados e a preservação de insetos com asas reduzidas em ilhas com ventos fortes

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Estabelecer uma correspondência entre as formas de luta pela existência e exemplos que as ilustrem: 1) intraespecíficas, 2) interespecíficas. Anote os números 1 e 2 na ordem correspondente às letras.
A) os peixes comem plâncton
B) as gaivotas matam os filhotes quando há um grande número deles
C) capercaillie lekking
D) macacos com narizes tentam gritar uns com os outros, estufando narizes enormes
D) cogumelo chaga se instala em uma bétula
E) a principal presa da marta é o esquilo

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Analise a tabela "Formas de seleção natural". Para cada letra, selecione o conceito, a característica e o exemplo apropriados na lista fornecida.
1) sexual
2) condução
3) grupo
4) preservação de organismos com dois desvios extremos do valor médio da característica
5) o surgimento de um novo signo
6) a formação de resistência bacteriana aos antibióticos
7) preservação da espécie vegetal relíquia Gingko biloba 8) aumento do número de organismos heterozigotos

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© D.V. Pozdnyakov, 2009-2019

A seleção natural é a força motriz por trás da evolução. Mecanismo de seleção. Formas de seleção em populações (I.I. Shmalgauzen).

Seleção natural- o processo pelo qual o número de indivíduos com a aptidão máxima (as características mais favoráveis) aumenta na população, enquanto o número de indivíduos com características desfavoráveis ​​diminui. À luz da moderna teoria sintética da evolução, a seleção natural é considerada a principal razão para o desenvolvimento de adaptações, especiação e origem de táxons supraespecíficos. A seleção natural é a única causa conhecida das adaptações, mas não a única causa da evolução. Causas não adaptativas incluem deriva genética, fluxo gênico e mutações.

O termo "seleção natural" foi popularizado por Charles Darwin, comparando esse processo com a seleção artificial, cuja forma moderna é a seleção. A ideia de comparar seleção artificial e natural é que na natureza também ocorre a seleção dos organismos mais “bem-sucedidos”, “melhores”, mas neste caso não é uma pessoa que atua como “avaliador” da utilidade das propriedades, mas o meio ambiente. Além disso, o material para a seleção natural e artificial são pequenas mudanças hereditárias que se acumulam de geração em geração.

Mecanismo de seleção natural

No processo de seleção natural, são fixadas mutações que aumentam a aptidão dos organismos. A seleção natural é muitas vezes referida como um mecanismo "auto-evidente" porque decorre de fatos simples, como:

Os organismos produzem mais descendentes do que podem sobreviver;

Na população desses organismos, há variabilidade hereditária;

Organismos que têm diferentes características genéticas têm diferentes taxas de sobrevivência e capacidade de reprodução.

Tais condições criam competição entre os organismos pela sobrevivência e reprodução e são as condições mínimas necessárias para a evolução através da seleção natural. Assim, organismos com características herdadas que lhes dão uma vantagem competitiva são mais propensos a passá-las para seus descendentes do que organismos com características herdadas que não as fazem.

O conceito central do conceito de seleção natural é a aptidão dos organismos. A aptidão é definida como a capacidade de um organismo de sobreviver e se reproduzir, o que determina o tamanho de sua contribuição genética para a próxima geração. No entanto, o principal na determinação da aptidão não é o número total de descendentes, mas o número de descendentes com um determinado genótipo (aptidão relativa). Por exemplo, se os descendentes de um organismo bem sucedido e de rápida reprodução são fracos e não se reproduzem bem, então a contribuição genética e, consequentemente, a aptidão desse organismo será baixa.

Se qualquer alelo aumenta a aptidão de um organismo mais do que outros alelos desse gene, então a cada geração a participação desse alelo na população aumentará. Ou seja, a seleção ocorre em favor desse alelo. E vice-versa, para alelos menos benéficos ou prejudiciais, sua participação nas populações diminuirá, ou seja, a seleção atuará contra esses alelos. É importante notar que a influência de certos alelos na aptidão de um organismo não é constante - quando as condições ambientais mudam, alelos nocivos ou neutros podem se tornar benéficos e os benéficos podem se tornar prejudiciais.

A seleção natural para características que podem variar em algum intervalo de valores (como o tamanho de um organismo) pode ser dividida em três tipos:

Seleção dirigida- mudanças no valor médio da característica ao longo do tempo, por exemplo, um aumento no tamanho do corpo;

Seleção disruptiva- seleção para os valores extremos da característica e contra os valores médios, por exemplo, tamanhos corporais grandes e pequenos;

Seleção estabilizadora- seleção contra os valores extremos da característica, o que leva a uma diminuição na variância da característica.

Um caso especial de seleção natural é seleção sexual, cujo substrato é qualquer traço que aumente o sucesso do acasalamento, aumentando a atratividade do indivíduo para potenciais parceiros. Traços que evoluíram através da seleção sexual são particularmente evidentes nos machos de certas espécies animais. Características como chifres grandes, coloração brilhante, por um lado, podem atrair predadores e reduzir a taxa de sobrevivência dos machos e, por outro lado, isso é equilibrado pelo sucesso reprodutivo de machos com características pronunciadas semelhantes.

A seleção pode operar em vários níveis de organização, como genes, células, organismos individuais, grupos de organismos e espécies. Além disso, a seleção pode atuar simultaneamente em diferentes níveis. A seleção em níveis acima do individual, como a seleção de grupo, pode levar à cooperação.

Formas de seleção natural

Existem diferentes classificações de formas de seleção. Uma classificação baseada na natureza da influência das formas de seleção na variabilidade de uma característica em uma população é amplamente utilizada.

seleção de condução- uma forma de seleção natural que opera sob dirigido condições ambientais em mudança. Descrito por Darwin e Wallace. Nesse caso, indivíduos com características que se desviam em determinada direção do valor médio recebem vantagens. Ao mesmo tempo, outras variações da característica (seus desvios na direção oposta do valor médio) são submetidas à seleção negativa. Como resultado, na população de geração em geração, há uma mudança no valor médio da característica em uma determinada direção. Nesse caso, a pressão da seleção de condução deve corresponder às capacidades adaptativas da população e à taxa de mudanças mutacionais (caso contrário, a pressão ambiental pode levar à extinção).

Um exemplo clássico de seleção de motivos é a evolução da cor na mariposa da bétula. A cor das asas desta borboleta imita a cor da casca das árvores cobertas de líquenes, nas quais passa as horas do dia. Obviamente, essa coloração protetora foi formada ao longo de muitas gerações de evolução anterior. No entanto, com o início da revolução industrial na Inglaterra, esse dispositivo começou a perder sua importância. A poluição atmosférica levou à morte em massa de líquens e ao escurecimento dos troncos das árvores. Borboletas claras em um fundo escuro tornaram-se facilmente visíveis para os pássaros. Desde meados do século 19, formas mutantes escuras (melanísticas) de borboletas começaram a aparecer em populações de mariposas de bétula. Sua frequência aumentou rapidamente. No final do século XIX, algumas populações urbanas da mariposa eram quase inteiramente compostas por formas escuras, enquanto as formas claras ainda predominavam nas populações rurais. Esse fenômeno tem sido chamado melanismo industrial. Os cientistas descobriram que em áreas poluídas, os pássaros são mais propensos a comer formas claras e em áreas limpas - as escuras. A imposição de restrições à poluição atmosférica na década de 1950 fez com que a seleção natural mudasse novamente de direção, e a frequência de formas escuras nas populações urbanas começou a declinar. Eles são quase tão raros hoje como eram antes da Revolução Industrial.

A seleção de condução é realizada quando o ambiente muda ou se adapta a novas condições com a expansão da autonomia. Ele preserva as mudanças hereditárias em uma determinada direção, alterando a velocidade da reação de acordo. Por exemplo, durante o desenvolvimento do solo como habitat para vários grupos de animais não relacionados, os membros se transformaram em escavadores.

Seleção estabilizadora- uma forma de seleção natural, na qual sua ação é direcionada contra indivíduos com desvios extremos da norma média, em favor de indivíduos com gravidade média do traço. O conceito de seleção estabilizadora foi introduzido na ciência e analisado por I. I. Shmalgauzen.

Muitos exemplos da ação da seleção estabilizadora na natureza foram descritos. Por exemplo, à primeira vista, parece que os indivíduos com fecundidade máxima devem dar a maior contribuição para o pool genético da próxima geração. No entanto, observações de populações naturais de aves e mamíferos mostram que este não é o caso. Quanto mais filhotes ou filhotes no ninho, mais difícil é alimentá-los, menores e mais fracos cada um deles. Como resultado, indivíduos com fecundidade média acabam sendo os mais adaptados.

A seleção em favor das médias foi encontrada para uma variedade de características. Em mamíferos, recém-nascidos de muito baixo e muito alto peso ao nascer são mais propensos a morrer ao nascer ou nas primeiras semanas de vida do que os recém-nascidos de peso médio. A contabilização do tamanho das asas dos pardais que morreram após uma tempestade nos anos 50 perto de Leningrado mostrou que a maioria deles tinha asas muito pequenas ou muito grandes. E neste caso, os indivíduos médios acabaram sendo os mais adaptados.

O exemplo mais conhecido de tal polimorfismo é a anemia falciforme. Esta doença grave do sangue ocorre em pessoas homozigotas para um alelo de hemoglobina mutante ( Hb S) e leva à sua morte em idade precoce. Na maioria das populações humanas, a frequência desse alelo é muito baixa e aproximadamente igual à frequência de sua ocorrência devido a mutações. No entanto, é bastante comum em áreas do mundo onde a malária é comum. Descobriu-se que os heterozigotos para Hb S têm uma maior resistência à malária do que os homozigotos para o alelo normal. Devido a isso, a heterozigosidade para este alelo letal no homozigoto é criada e mantida de forma estável em populações que habitam áreas de malária.

A seleção estabilizadora é um mecanismo para o acúmulo de variabilidade em populações naturais. O notável cientista I. I. Shmalgauzen foi o primeiro a prestar atenção a essa característica da seleção estabilizadora. Ele mostrou que mesmo sob condições estáveis ​​de existência, nem a seleção natural nem a evolução cessam. Mesmo permanecendo fenotipicamente inalterada, a população não deixa de evoluir. Sua composição genética está em constante mudança. A seleção estabilizadora cria tais sistemas genéticos que proporcionam a formação de fenótipos ótimos semelhantes com base em uma ampla variedade de genótipos. Mecanismos genéticos como dominância, epistasia, ação complementar de genes, penetrância incompleta e outros meios de ocultar a variação genética devem sua existência à seleção estabilizadora.

Assim, a seleção estabilizadora, varrendo os desvios da norma, forma ativamente mecanismos genéticos que garantem o desenvolvimento estável dos organismos e a formação de fenótipos ótimos baseados em vários genótipos. Garante o funcionamento estável dos organismos em uma ampla gama de flutuações nas condições externas familiares à espécie.

Seleção disruptiva (rasgando)- uma forma de seleção natural, na qual as condições favorecem duas ou mais variantes extremas (direções) de variabilidade, mas não favorecem o estado intermediário, médio da característica. Como resultado, várias novas formas podem surgir a partir de uma inicial. Darwin descreveu a operação da seleção disruptiva, acreditando que ela está subjacente à divergência, embora não pudesse fornecer evidências de sua existência na natureza. A seleção disruptiva contribui para o surgimento e manutenção do polimorfismo populacional e, em alguns casos, pode causar especiação.

Uma das possíveis situações na natureza em que a seleção disruptiva entra em jogo é quando uma população polimórfica ocupa um habitat heterogêneo. Ao mesmo tempo, diferentes formas se adaptam a diferentes nichos ou subnichos ecológicos.

A formação de raças sazonais em algumas plantas daninhas é explicada pela ação da seleção disruptiva. Foi demonstrado que o período de floração e amadurecimento das sementes em uma das espécies de tais plantas - chocalho do prado - se estendia quase todo o verão, e a maioria das plantas floresce e frutifica no meio do verão. No entanto, em prados de feno, as plantas que têm tempo para florescer e produzir sementes antes do corte, e aquelas que produzem sementes no final do verão, após o corte, recebem vantagens. Como resultado, duas raças de chocalho são formadas - floração precoce e tardia.

A seleção disruptiva foi realizada artificialmente em experimentos com Drosophila. A seleção foi realizada de acordo com o número de cerdas, restando apenas indivíduos com pequeno e grande número de cerdas. Como resultado, a partir da 30ª geração, as duas linhagens divergiram muito fortemente, apesar do fato de as moscas continuarem a cruzar entre si, trocando genes. Em vários outros experimentos (com plantas), o cruzamento intensivo impediu a ação efetiva da seleção disruptiva.

seleção sexual Esta é a seleção natural para o sucesso na reprodução. A sobrevivência dos organismos é um componente importante, mas não o único, da seleção natural. Outro componente importante é a atratividade para membros do sexo oposto. Darwin chamou esse fenômeno de seleção sexual. "Esta forma de seleção é determinada não pela luta pela existência nas relações dos seres orgânicos entre si ou com as condições externas, mas pela rivalidade entre indivíduos de um sexo, geralmente machos, pela posse de indivíduos do outro sexo." Características que reduzem a viabilidade de seus portadores podem surgir e se espalhar se as vantagens que eles proporcionam no sucesso reprodutivo forem significativamente maiores do que suas desvantagens para a sobrevivência.

Duas hipóteses sobre os mecanismos de seleção sexual são comuns.

De acordo com a hipótese dos “bons genes”, a fêmea “raciocina” da seguinte forma: “Se esse macho, apesar de sua plumagem brilhante e cauda longa, de alguma forma conseguiu não morrer nas garras de um predador e sobreviver até a puberdade, então, portanto, ele tem bons genes que o permitem fazê-lo. Então, ele deve ser escolhido como pai para seus filhos: ele passará seus bons genes para eles. Ao escolher machos brilhantes, as fêmeas escolhem bons genes para seus descendentes.

De acordo com a hipótese dos “filhos atraentes”, a lógica da seleção feminina é um pouco diferente. Se os machos brilhantes, por qualquer motivo, são atraentes para as fêmeas, vale a pena escolher um pai brilhante para seus futuros filhos, porque seus filhos herdarão os genes de cores brilhantes e serão atraentes para as fêmeas na próxima geração. Assim, ocorre um feedback positivo, o que leva ao fato de que de geração em geração o brilho da plumagem dos machos é cada vez mais aprimorado. O processo vai aumentando até atingir o limite de viabilidade.

Ao escolher os machos, as fêmeas não são nem mais nem menos lógicas do que em todos os outros comportamentos. Quando um animal sente sede, ele não raciocina que deve beber água para restaurar o equilíbrio água-sal no corpo - ele vai ao bebedouro porque sente sede. Da mesma forma, as fêmeas, escolhendo machos brilhantes, seguem seus instintos - gostam de caudas brilhantes. Todos aqueles que instintivamente provocaram um comportamento diferente, todos eles não deixaram descendentes. Assim, discutimos não a lógica das fêmeas, mas a lógica da luta pela existência e seleção natural - um processo cego e automático que, agindo constantemente de geração em geração, formou toda aquela incrível variedade de formas, cores e instintos que observamos no mundo da vida selvagem.

seleção positiva e negativa

Existem duas formas de seleção natural: Positivo e Corte (negativo) seleção.

A seleção positiva aumenta o número de indivíduos na população que possuem características úteis que aumentam a viabilidade da espécie como um todo.

A seleção de corte elimina da população a grande maioria dos indivíduos que carregam características que reduzem drasticamente a viabilidade sob determinadas condições ambientais. Com a ajuda da seleção de corte, alelos fortemente prejudiciais são removidos da população. Além disso, indivíduos com rearranjos cromossômicos e um conjunto de cromossomos que interrompem drasticamente o funcionamento normal do aparelho genético podem ser submetidos à seleção de corte.

O papel da seleção natural na evolução

Charles Darwin considerou a seleção natural como a principal força motriz da evolução; na moderna teoria sintética da evolução, é também o principal regulador do desenvolvimento e adaptação das populações, o mecanismo para o surgimento de espécies e táxons supraespecíficos, embora a acumulação de informações sobre genética no final do século 19 e início do século 20, em particular, a descoberta de uma herança de natureza discreta de características fenotípicas, levou alguns pesquisadores a negar a importância da seleção natural, e como alternativa propor conceitos baseados na avaliação da fator de mutação do genótipo como extremamente importante. Os autores de tais teorias postularam não uma natureza espasmódica gradual, mas muito rápida (ao longo de várias gerações) da evolução (o mutacionismo de Hugo de Vries, o saltacionismo de Richard Goldschmitt e outros conceitos menos conhecidos). A descoberta de correlações bem conhecidas entre os traços de espécies relacionadas (a lei das séries homológicas) por N. I. Vavilov levou alguns pesquisadores a formular as próximas hipóteses “antidarwinianas” sobre a evolução, como nomogênese, batmogênese, autogênese, ontogênese e outros. Nas décadas de 1920 e 1940 na biologia evolutiva, aqueles que rejeitaram a ideia de evolução por seleção natural de Darwin (às vezes as teorias que enfatizavam a seleção natural eram chamadas de "selecionistas") reviveram o interesse por essa teoria devido à revisão do darwinismo clássico à luz do relativamente jovem ciência da genética. A teoria sintética da evolução desenvolvida como resultado, muitas vezes incorretamente chamada de neodarwinismo, baseia-se, entre outras coisas, na análise quantitativa da frequência de alelos nas populações, mudando sob a influência da seleção natural. Há debates em que pessoas com uma abordagem radical, como argumento contra a teoria sintética da evolução e o papel da seleção natural, argumentam que "as descobertas das últimas décadas em vários campos do conhecimento científico - desde biologia molecular com sua teoria de mutações neutrasMotoo Kimura e paleontologia com sua teoria do equilíbrio pontuado Stephen Jay Gould e Niles Eldredge (em que visualizar entendida como uma fase relativamente estática do processo evolutivo) até matemática com sua teoriabifurcações e transições de fase- testemunhar a insuficiência da teoria sintética clássica da evolução para uma descrição adequada de todos os aspectos da evolução biológica". A discussão sobre o papel de vários fatores na evolução começou há mais de 30 anos e continua até hoje, e às vezes é dito que "a biologia evolutiva (ou seja, a teoria da evolução, é claro) chegou à necessidade de seu próximo, terceira síntese”.

1. Qual é a luta pela existência?

A luta pela existência é uma relação complexa e diversificada de organismos dentro de uma mesma espécie, entre espécies diferentes e com a natureza inorgânica.

2. O que é seleção natural? O que se entende por seleção artificial?

A seleção natural é o principal fator da evolução, levando à sobrevivência e reprodução preferencial de indivíduos mais adaptados a determinadas condições ambientais e com características hereditárias úteis.

A seleção artificial é a escolha por uma pessoa dos indivíduos de animais e plantas mais valiosos econômica ou decorativamente para obter deles descendentes com as propriedades desejadas.

3. Quais são as principais disposições dos ensinamentos evolutivos de Darwin?

A teoria de Darwin pode ser formulada como as seguintes provisões fundamentais.

1. Todos os organismos que habitam nosso planeta são mutáveis. É impossível encontrar dois coelhos, lobos, lagartos ou outros animais ou plantas completamente idênticos pertencentes à mesma espécie.

2. Na natureza nascem mais indivíduos de cada espécie do que os recursos do ambiente permitem alimentar. Isso leva a uma luta pela existência entre eles. Como resultado, sobrevivem os indivíduos que têm as características mais vantajosas em determinadas condições ambientais, ou seja, ocorre a seleção natural.

3. Indivíduos preservados pela seleção natural deixam descendentes, transmitindo seus traços por herança. Isso garante a existência de uma determinada espécie por um longo tempo.

4. Como as condições ambientais em diferentes partes da faixa podem diferir, então as adaptações são formadas de forma diferente, ou seja, há uma divergência das características dos organismos, levando ao surgimento de novas espécies - especiação.

Questões

1. Quais são as principais causas da luta pela existência?

A discrepância entre o número de indivíduos que aparecem na população e os recursos de vida disponíveis leva inevitavelmente a uma luta pela existência.

2. Que formas de luta pela existência você conhece? Dê exemplos relevantes.

Darwin distinguiu três formas de luta pela existência: intraespecífica, interespecífica e a luta contra as condições adversas da natureza inorgânica.

A mais intensa delas é a luta intraespecífica. Um exemplo vívido de luta intraespecífica é a competição entre árvores coníferas da floresta da mesma idade. As árvores mais altas, com suas copas amplamente espalhadas, interceptam a maior parte dos raios solares, e seu poderoso sistema radicular absorve minerais dissolvidos na água do solo em detrimento dos vizinhos mais fracos. A luta intraespecífica é especialmente agravada com o aumento da densidade populacional, por exemplo, com a abundância de filhotes em algumas espécies de aves (muitas espécies de gaivotas, petréis): os mais fortes empurram os fracos para fora dos ninhos, condenando-os à morte por predadores ou inanição.

A luta interespecífica é observada entre populações de espécies diferentes. Pode se manifestar na forma de competição pelos mesmos tipos de recursos naturais ou na forma de uso unilateral de um tipo por outro. Um exemplo de competição por tipos semelhantes de recursos é dado pela relação entre ratos cinzentos e pretos lutando por um lugar em assentamentos humanos. O rato cinza, mais forte e agressivo, com o tempo substituiu o rato preto, que atualmente é encontrado apenas em áreas de floresta ou em desertos. Na Austrália, a abelha comum trazida da Europa suplantou a pequena abelha nativa sem ferrão.

Um exemplo de luta de outro tipo é a relação entre predador e presa: pássaros e insetos, peixes e pequenos crustáceos, leões e antílopes etc. ou vítima. Um resultado claro de tais relações são as mudanças evolutivas coordenadas tanto do predador quanto da presa: o predador possui meios sofisticados de ataque - presas, garras, movimentos rápidos, comportamento à espreita; as vítimas têm formas de proteção não menos sofisticadas: uma variedade de espigões e conchas, coloração de camuflagem, guardas postados e outros tipos de comportamento adaptativo.

A terceira forma de luta pela existência - a luta com condições ambientais adversas - também desempenha um grande papel nas mudanças evolutivas dos organismos. As características estruturais de algumas plantas, como elfos, plantas de travesseiro, indicam claramente a vida nas duras condições do norte ou das terras altas.

Os fatores abióticos têm um impacto significativo na evolução dos organismos não apenas por si mesmos: sua influência pode fortalecer ou enfraquecer as relações intra e interespecíficas. Com a falta de território, calor ou luz, a luta intraespecífica pode se agravar ou, inversamente, enfraquecer com o excesso de recursos necessários à vida. Nos anos quentes, com o desenvolvimento abundante do zooplâncton, o poleiro come ativamente os crustáceos que flutuam na coluna de água; em anos frios e improdutivos, a falta de comida força os peixes a se alimentarem de seus próprios juvenis.

3. Qual é a ação da seleção natural?

A seleção natural afeta a composição da população: "retirando" dela genótipos menos adaptados, torna-a mais adaptada às condições ambientais.

4. Que formas de seleção natural você conhece? Em que condições eles operam? Dê exemplos relevantes.

Nos casos em que a seleção natural visa manter os traços existentes (fenótipos), eles falam em seleção estabilizadora. Os biólogos conhecem boas evidências da existência de seleção estabilizadora. Por exemplo, a cor da cobra d'água que vive nas ilhas de alguns lagos a torna invisível nas moitas de vegetação. No entanto, de tempos em tempos, como resultado de mutações, aparecem indivíduos com uma cor diferente. Esta nova coloração é herdada. No entanto, o número de mutantes não está crescendo: eles são rapidamente destruídos por aves de rapina, enterrando-os no fundo da vegetação aquática. Consequentemente, eles raramente conseguem sobreviver até a puberdade e deixar descendentes.

A seleção estabilizadora é comum onde as condições de vida permanecem constantes por um longo período, como nas latitudes do norte e no fundo do oceano. Aqui, por dezenas e centenas de milhões de anos, nenhuma mudança perceptível ocorreu, e os organismos já se adaptaram muito bem à vida neste ambiente. A seleção estabilizadora também opera em lugares mais variáveis ​​- em prados de montanha, em dunas de areia sem água: aqui as condições mudam mais rapidamente do que no fundo do oceano, mas, no entanto, permanecem constantes por um longo tempo em comparação com o tempo de vida de gerações individuais.

Outra forma de seleção natural é a seleção de motivos. Ao contrário do estabilizador, essa forma de seleção promove mudanças nos fenótipos. A ação da seleção de motivos pode se manifestar muito rapidamente em resposta a mudanças inesperadas e fortes nas condições externas. Um exemplo clássico é o caso de uma das espécies de borboletas, a mariposa.

No século 18, os colecionadores ingleses de borboletas raramente encontravam representantes escuros desta espécie. Normalmente, as mariposas de bétula são de cor clara, o que lhes permite camuflar bem em troncos de árvores densamente cobertos de líquenes, onde costumam passar o tempo durante o dia. Aves e outros caçadores de borboletas têm dificuldade em distinguir borboletas de cores claras quando estão empoleiradas em troncos de árvores. As borboletas de asas escuras são indivíduos com alto teor de pigmento de melanina. Eles não têm camuflagem natural e, portanto, são mais vulneráveis ​​às aves. Como resultado, não foi fácil para os colecionadores encontrá-lo.

No entanto, em meados do século XIX na Inglaterra houve uma revolução industrial. Os distritos fabris foram fortemente poluídos por produtos de combustão de carvão com alto teor de enxofre (gás sulfuroso). Como resultado, os líquenes na casca das árvores começaram a morrer. Além disso, a casca de muitas árvores estava coberta de fuligem, especialmente perto de fábricas e fábricas. Como resultado, foi nessas áreas que o número de mariposas escuras começou a crescer, enquanto o número de borboletas claras diminuiu visivelmente. Os cientistas sugeriram que as mudanças na composição da população de mariposas nada mais são do que uma consequência da seleção natural associada a mudanças no ambiente.

Outro exemplo está relacionado à mudança sob a influência da seleção de motivos na suscetibilidade dos insetos à ação de inseticidas (venenos). A seleção ajudou muitas espécies de insetos a resistir a venenos. Por exemplo, algumas espécies de mosquitos possuem um gene que codifica a produção de uma enzima que bloqueia a ação de pequenas doses de veneno. Onde os inseticidas são usados, a maioria dos mosquitos morre, poucos sobrevivem, mas são capazes de produzir a enzima correspondente a uma taxa duas vezes maior. São eles que dão origem a uma nova população, cujos indivíduos são praticamente imunes ao veneno.

Consideramos exemplos em que a ação da seleção de motivos se manifesta muito rapidamente - em apenas algumas décadas - em resposta a mudanças abruptas nas condições de existência dos organismos. No entanto, na maioria dos casos, o processo de seleção é muito lento. As mudanças populacionais associadas a ele levam o mesmo tempo. Assim, a ação da seleção só pode ser descoberta na forma de mudanças graduais e nem sempre distintas no processo de estudo das formas fósseis. Um exemplo clássico de tais mudanças é fornecido por uma imagem reconstruída da evolução do pé do cavalo.

Diferentes formas de seleção natural se alternam no processo de evolução. Normalmente, as transformações evolutivas começam sob a influência da seleção de motivos em resposta a sérias mudanças nas condições ambientais. Como resultado, surgem novas subespécies e depois espécies. Então a seleção motriz é substituída por uma estabilizadora, e as mudanças adquiridas pelos indivíduos da espécie são preservadas - a nova espécie é estabilizada.

5. É possível obter confirmação experimental da ação da seleção natural?

A confirmação experimental da ação da seleção natural é difícil de obter, porque. seleção é muito lenta. Mas em alguns casos (por exemplo, com fusos de bétula) ainda é possível.

A evolução é uma história de vencedores, e a seleção natural é um juiz imparcial que decide quem vive e quem morre. Exemplos de seleção natural estão por toda parte: toda a variedade de seres vivos em nosso planeta é produto desse processo, e o homem não é exceção. No entanto, pode-se argumentar sobre uma pessoa, porque há muito tempo ela está acostumada a intervir de maneira profissional nas áreas que costumavam ser os segredos sagrados da natureza.

Como funciona a seleção natural

Esse mecanismo à prova de falhas é o processo fundamental da evolução. Sua ação garante o crescimento da população o número de indivíduos que possuem um conjunto de características mais favoráveis ​​que proporcionam máxima adaptabilidade às condições de vida no ambiente e, ao mesmo tempo - uma diminuição no número de indivíduos menos adaptados.

A ciência deve o próprio termo "seleção natural" a Charles Darwin, que comparou esse processo com a seleção artificial, ou seja, a seleção. A diferença entre essas duas espécies está apenas em quem atua como juiz na escolha de certas propriedades dos organismos - uma pessoa ou um habitat. Quanto ao “material de trabalho”, em ambos os casos são pequenas mutações hereditárias que se acumulam ou, inversamente, são erradicadas na geração seguinte.

A teoria desenvolvida por Darwin foi incrivelmente ousada, revolucionária e até escandalosa para a época. Mas agora a seleção natural não levanta dúvidas no mundo científico, além disso, é chamada de mecanismo “auto-evidente”, pois sua existência decorre logicamente de três fatos indiscutíveis:

1. Os organismos vivos obviamente produzem mais descendentes do que podem sobreviver e se reproduzir;
2. Absolutamente todos os organismos estão sujeitos à variabilidade hereditária;
3. Organismos vivos dotados de diferentes características genéticas sobrevivem e se reproduzem com sucesso desigual.

Tudo isso causa uma competição feroz entre todos os organismos vivos, o que impulsiona a evolução. O processo evolutivo na natureza, como regra, prossegue lentamente, e os seguintes estágios podem ser distinguidos nele:

Princípios de classificação da seleção natural

De acordo com a direção da ação, os tipos de seleção natural positivos e negativos são distinguidos.

Positivo

Sua ação visa à consolidação e desenvolvimento de características úteis e contribui para o aumento da população do número de indivíduos com essas características. Assim, dentro de espécies específicas, a seleção positiva trabalha para aumentar sua viabilidade e, na escala de toda a biosfera, complicar gradualmente a estrutura dos organismos vivos, o que é bem ilustrado por toda a história do processo evolutivo. Por exemplo, a transformação das guelras que levou milhões de anos em algumas espécies de peixes antigos, no ouvido médio de anfíbios, acompanhou o processo de “aterrissagem” de organismos vivos em condições de fortes fluxos e refluxos.

Negativo

Em contraste com a seleção positiva, a seleção de corte expulsa da população aqueles indivíduos que carregam características nocivas que podem reduzir significativamente a viabilidade da espécie nas condições ambientais existentes. Este mecanismo funciona como um filtro que não permite a passagem dos alelos mais nocivos e não permite o seu desenvolvimento posterior.

Por exemplo, quando, com o desenvolvimento do polegar na mão, os ancestrais do Homo sapiens aprenderam a dobrar o pincel em punho e usá-lo em lutas uns contra os outros, indivíduos com crânios frágeis começaram a morrer de ferimentos na cabeça (como evidenciado por achados arqueológicos), cedendo espaço para indivíduos com crânios mais fortes.

Uma classificação muito comum, com base na natureza da influência da seleção na variabilidade de uma característica em uma população:

1. em movimento;
2. estabilizador;
3. desestabilizador;
4. disruptivo (rasgando);
5. sexual.

Mudança

A forma motora da seleção natural elimina mutações com um valor da característica média, substituindo-as por mutações com outro valor médio da mesma característica. Como resultado, por exemplo, pode-se rastrear o aumento do tamanho dos animais de geração em geração - isso aconteceu com os mamíferos que ganharam domínio terrestre após a morte dos dinossauros, incluindo os ancestrais humanos. Outras formas de vida, pelo contrário, diminuíram significativamente de tamanho. Assim, libélulas antigas em condições de alto teor de oxigênio na atmosfera eram gigantescas em comparação com os tamanhos modernos. O mesmo vale para outros insetos..

estabilizador

Ao contrário da condução, tende a preservar as características existentes e se manifesta em casos de preservação de longo prazo das condições ambientais. Exemplos são espécies que chegaram até nós desde a antiguidade quase inalteradas: crocodilos, muitos tipos de águas-vivas, sequoias gigantes. Existem também espécies que existem, praticamente inalteradas, há milhões de anos: esta é a planta mais antiga de ginkgo, descendente direta dos primeiros lagartos da hatteria, o celacanto (um peixe de barbatanas escovadas, que muitos cientistas consideram um “elo intermediário ” entre peixes e anfíbios).

A seleção estabilizadora e impulsionadora atuam em conjunto e são duas faces de um mesmo processo. O motor se esforça para manter as mutações que são mais benéficas nas mudanças das condições ambientais e, quando essas condições forem estabilizadas, o processo culminará na criação da forma mais adaptada. Aí vem a vez da seleção estabilizadora- preserva esses genótipos testados ao longo do tempo e não permite a multiplicação de formas mutantes que se desviam da norma geral. Há um estreitamento da norma de reação.

Desestabilizador

Muitas vezes acontece que o nicho ecológico ocupado por uma espécie se expande. Nesses casos, uma taxa de reação mais ampla seria benéfica para a sobrevivência dessa espécie. Sob condições de um ambiente heterogêneo, ocorre um processo oposto à seleção estabilizadora: características com uma taxa de reação mais ampla ganham vantagem. Por exemplo, a iluminação heterogênea de um reservatório causa grande variabilidade na cor das rãs que vivem nele, e em reservatórios que não diferem em uma variedade de manchas de cor, todas as rãs são aproximadamente da mesma cor, o que contribui para sua camuflagem. resultado da seleção estabilizadora).

Disruptivo (rasgando)

Existem muitas populações que são polimórficas - coexistência dentro de uma espécie de duas ou mesmo várias formas em qualquer base. Esse fenômeno pode ser causado por vários motivos, tanto de origem natural quanto antropogênica. Por exemplo, secas desfavoráveis ​​para cogumelos, que caem a meio do verão, determinou o desenvolvimento das suas espécies primaveris e outonais, e a fenação, que também ocorre nesta altura noutras áreas, levou ao facto de dentro de alguns tipos de gramíneas, as sementes amadurecerem precocemente em alguns indivíduos, e tardiamente em outros, antes e depois da fenação.

Sexual

Destacando-se nesta série de processos logicamente fundamentados está a seleção sexual. Sua essência reside no fato de que representantes da mesma espécie (geralmente machos) competem entre si na luta pelo direito de procriar. . No entanto, eles geralmente desenvolvem os mesmos sintomas. que afetam negativamente sua viabilidade. Um exemplo clássico é o pavão com sua cauda luxuosa, que não tem utilidade prática, além disso, o torna visível aos predadores e pode interferir no movimento. Sua única função é atrair uma fêmea, e desempenha essa função com sucesso. Existem duas hipóteses explicando o mecanismo de seleção feminina:

1. A hipótese dos "bons genes" - a fêmea escolhe um pai para a futura prole, com base em sua capacidade de sobreviver mesmo com características sexuais secundárias tão difíceis;
2. A Hipótese do Filho Atraente - Uma fêmea tende a produzir descendentes masculinos bem-sucedidos que retêm os genes do pai.

A seleção sexual é de grande importância para a evolução, pois o objetivo principal dos indivíduos de qualquer espécie não é sobreviver, mas deixar descendentes. Muitas espécies de insetos ou peixes morrem assim que completam essa missão - sem isso não haveria vida no planeta.

A ferramenta de evolução considerada pode ser caracterizada como um processo interminável de movimento em direção a um ideal inatingível, pois o meio ambiente está quase sempre um ou dois passos à frente de seus habitantes: o que foi alcançado ontem está mudando hoje para se tornar obsoleto amanhã.