Selecția naturală verifică organismele pentru respectarea condițiilor de viață și se desfășoară sub diferite forme care au propriile lor caracteristici. Ce formă sau mecanism de selecție acționează asupra unui grup dat de organisme depinde de condițiile climatice, geologice și de altă natură.

Forma de conducere a selecției naturale păstrează abaterile utile de la norma medie.

Această abatere poate fi orice trăsătură care crește supraviețuirea și fertilitatea unor organisme în comparație cu altele.

Există două tipuri de selecție a motivelor:

• tranzitiv (tranzitiv);
• regizat.

Selecția tranzițională este dezvoltarea unei forme inițial mici care a câștigat un avantaj în condițiile de mediu în schimbare.

TOP 4 articolecare citesc împreună cu asta

Un exemplu de astfel de selecție este dezvoltarea melanismului industrial la Lepidoptera.

Astfel, molia mesteacănului avea anterior aproximativ 98% din indivizi de culoare deschisă în populații. Pe măsură ce scoarța copacilor s-a întunecat în zonele industriale, moliile de culoare închisă au început să predomine, deoarece au devenit mai puțin vizibile pentru păsări.

Acțiunea selecției tranzitive este reversibilă, iar atunci când condițiile externe se schimbă, se va schimba și raportul dintre indivizii întunecați și cei lumini.

Cu selecția direcțională are loc formarea și reproducerea formelor care diferă într-un fel de forma originală. O astfel de selecție are loc în condiții de schimbări unidirecționale ale mediului.

Orez. 1. Selectarea condusului.

Spre deosebire de selecția tranzitorie, în acest tip de selecție nu există o formă diferită gata făcută, iar schimbările utile se acumulează la reprezentanții obișnuiți ai speciei.

De exemplu, bacteriile pot muta atunci când sunt expuse la antibiotice. Mutanții rezultați sunt rezistenți la doze mult mai mari decât originalul.

Stabilizarea selecției

Dacă vorbim pe scurt despre forma stabilizatoare a selecției naturale, atunci aceasta este păstrarea normelor medii.

Condiția de stabilizare a selecției este parametrii constanti ai mediului, iar în aceasta este opusă celei de conducere.

Orez. 2. Stabilizarea selecției.

Fiecare specie are o rată de fecunditate medie optimă și greutatea puilor născuți.

Dacă păsările depun ouă sub norma, acest lucru poate să nu fie suficient pentru a menține populația. Dacă puii eclozează mai mult decât norma medie, atunci părinții riscă să nu-i hrănească.

În acest caz, vedem efectul de stabilizare a selecției. Fertilitatea crescută nu este un avantaj în condiții de concurență și lipsă de hrană.

Conducerea și stabilizarea sunt cele două forme principale de selecție naturală, care sunt în esență două părți ale aceluiași proces.

Selecția sfâșietoare

Forma de selecție lăcrimatoare, sau perturbatoare, împarte o populație anterior unică în două sau mai multe noi.

Astfel, fluturii femele din barca cu pânze africane au dezvoltat trei forme, imitând trei specii diferite de fluturi necomestibile.

Orez. 3. Trei forme de femele de coada rândunica africană.

A avea o astfel de similitudine este mai benefic pentru o populație decât imitarea unei singure specii.

Ghiduri de selecție perturbatoare pentru stratificarea evoluției , în urma cărora se formează noi grupuri de organisme, de exemplu, multe ordine din clasa mamiferelor.

Tabelul „Forme ale selecției naturale”

	conducere	Stabilizare	Rupere
Conditii de valabilitate	Schimbări treptate ale mediului	Condiții de mediu constante	Mai multe variante de adaptare la mediu
Orientare	În favoarea persoanelor cu caracteristici utile, diferite de originalul	Împotriva valorilor extreme ale trăsăturii în favoarea mediei	Împotriva valorilor medii ale caracteristicii în favoarea extremei
Rezultat	Creați o nouă rată medie	Păstrarea ratei medii	Crearea a două sau mai multe reguli noi
	Apariția unor populații rezistente la pesticide, antibiotice etc.	Conservarea formei și dimensiunii florii la plantele polenizate cu insecte pentru a se potrivi cu dimensiunea polenizatorului; specii relicte	Persistența grupurilor de insecte cu aripi puternic dezvoltate sau mici în condiții de vreme frecventă cu vânt

Ce am învățat?

Studiind în biologie cele trei forme ale selecției naturale, am făcut o scurtă descriere a acestora. Formele de selecție diferă în: condiții, focalizare, rezultate. Selecția stabilizatoare păstrează adaptările vechi, în timp ce selecția disruptivă și motivațională le păstrează pe altele noi. În același timp, scopul tuturor formelor este adaptarea organismelor la condițiile de existență.

Test cu subiecte

Raport de evaluare

Rata medie: 4.6. Evaluări totale primite: 284.

1. Forma stabilizatoare a selectiei naturale se manifesta in
A) condiții de mediu constante
B) modificarea vitezei medii de reacție
C) conservarea indivizilor adaptați în habitatul original
D) sacrificarea indivizilor cu abateri de la norma
E) conservarea indivizilor cu mutații
E) conservarea indivizilor cu fenotipuri noi

Răspuns

3. Stabiliți o corespondență între exemplu și tipul de dovezi pentru evoluția lumii animale pe care acesta o ilustrează: 1-comparativ anatomic, 2-paleontologic
A) seria filogenetică a calului
B) prezența coccisului în scheletul uman
C) pene de pasăre și solzi de șopârlă
D) Amprente Archaeopteryx
D) multifacialitatea la om

Răspuns

A2 B1 C1 D2 D1

4. Determinați succesiunea proceselor caracteristice speciației geografice
A) formarea unei populații cu un nou fond de gene
B) apariţia unei bariere geografice între populaţii
C) selecția naturală a indivizilor cu trăsături adaptative la condițiile date
D) apariţia unor indivizi cu trăsături noi într-o populaţie izolată

Răspuns

4+. Precizați succesiunea corectă a etapelor de speciație geografică
A) distribuția unei trăsături într-o populație
B) apariția mutațiilor
C) izolarea populaţiilor
D) conservarea ca urmare a luptei pentru existența selecției naturale a indivizilor cu modificări utile

Răspuns

4++. Precizați succesiunea proceselor în speciația geografică
A) acumularea de mutații în condiții noi
B) izolarea teritorială a populaţiei
B) izolare reproductivă
D) formarea unei noi specii

Răspuns

4++. Precizați succesiunea etapelor de speciație geografică
A) divergența trăsăturilor în populațiile izolate
B) izolarea reproductivă a populaţiilor
C) apariția barierelor fizice în raza de acțiune a speciei originale
D) apariţia unor noi specii
D) formarea de populaţii izolate

Răspuns

4A. Sub influența a ce factori evolutivi are loc procesul de speciație ecologică??
A) variabilitatea modificării
B) fitness
B) selecția naturală
D) variabilitate mutațională
D) lupta pentru existență
E) convergenta

Răspuns

4B. Stabiliți corespondența dintre exemplu și modul de speciație pe care îl ilustrează acest exemplu: 1-geografic, 2-ecologic
A) locuirea a două populații de biban comun în zona de coastă și la o adâncime mare a lacului
B) locuirea diferitelor populații de mierle în păduri dese și în apropierea locuinței umane
C) dezintegrarea intervalului de lacramioare de mai în zone izolate din cauza glaciației
D) formarea diferitelor tipuri de țâțe pe baza specializării alimentare
E) formarea zada dahuriană ca urmare a extinderii gamei de zada siberiană spre est

Răspuns

A2 B2 C1 D2 D1

4B. Stabiliți o corespondență între cauzele și metodele de speciație: 1-geografică, 2-ecologică
A) extinderea gamei speciilor originale
B) stabilitatea gamei speciilor originale
C) împărțirea gamei speciilor prin diverse bariere
D) diversitatea de variabilitate a indivizilor din interval
E) varietate de habitate într-un interval stabil

Răspuns

A1 B2 C1 D2 D2

5. Stabiliți o corespondență între exemplu și tipul de evidență a evoluției căruia îi aparține acest exemplu: 1 - paleontologic, 2 - anatomic comparativ
A) forme tranzitorii
B) organe omoloage
B) rudimente
D) un singur plan pentru structura organelor
D) fosile
E) atavisme

Răspuns

A1 B2 C2 D2 E1 E2

6. Stabiliți succesiunea de formare a aromorfozelor la animale
A) aspectul țesuturilor
B) apariţia reproducerii sexuale
B) formarea unei coarde
D) formarea membrelor cu cinci degete

Răspuns

6a. Stabiliți succesiunea de formare a aromorfozelor în evoluția cordatelor
A) aspectul plămânilor
B) formarea creierului și a măduvei spinării
B) formarea unei coarde
D) apariția unei inimi cu patru camere

Răspuns

6a+. Stabiliți succesiunea de formare a aromorfozelor în evoluția nevertebratelor
A) apariția simetriei bilaterale a corpului
B) apariţia multicelularităţii
C) aspectul membrelor articulate acoperite cu chitină
D) divizarea corpului în mai multe segmente

Răspuns

6b. Stabiliți secvența de complicație a organizării acestor animale în procesul de evoluție
A) râme
B) ameba comună
B) planaria albă
D) Gândacul de mai

Răspuns

7. Ce factori sunt forțele motrice ale evoluției?
A) variabilitatea modificării
B) proces de mutație
B) selecția naturală
D) adaptarea organismelor la mediu
D) valuri de populație
E) factori de mediu abiotici

Răspuns

7+. Forțele motrice ale evoluției sunt
A) trecerea
B) proces de mutație
B) variabilitatea modificării
D) izolare
D) varietatea speciilor
E) selecția naturală

Răspuns

9. Stabiliți o corespondență între exemplu și factorul de antropogenă care îl ilustrează: 1-biologic, 2-social
A) izolare spațială
B) deriva genetica
B) vorbire
D) gândire abstractă
D) activitatea de muncă socială
E) valuri de populație

Răspuns

A1 B1 C2 D2 E2 E1

9a. Stabiliți o corespondență între exemplu și factorul de antropogenizare pentru care este caracteristic: 1-biologic, 2-social
a) activitatea de muncă
B) gândire abstractă
B) izolare
D) variabilitate mutațională
D) valuri de populație
E) al doilea sistem de semnalizare

Răspuns

A2 B2 C1 D1 E1 E2

11. Stabiliți o corespondență între caracteristica selecției naturale și forma acesteia: 1-mișcare, 2-stabilizatoare
A) păstrează valoarea medie a caracteristicii
B) contribuie la adaptarea la condițiile de mediu în schimbare
C) păstrează indivizi cu o trăsătură care se abate de la valoarea medie
D) contribuie la creșterea diversității organismelor
D) contribuie la păstrarea caracteristicilor speciilor

Răspuns

A2 B1 C1 D1 D2

11+. Precizați trăsăturile care caracterizează forma de conducere a selecției naturale
A) asigură apariția unei noi specii
B) se manifestă în condiții de mediu în schimbare
C) se îmbunătăţeşte adaptarea indivizilor la mediul iniţial
D) sunt sacrificați indivizii cu o abatere de la normă
E) numărul de indivizi cu valoarea medie a trăsăturii crește
E) indivizii cu trăsături noi sunt păstrați

Răspuns

11++. Care sunt caracteristicile selecției motivului?
A) funcționează în condiții de viață relativ constante
B) elimină indivizii cu o valoare medie a trăsăturii
C) promovează reproducerea indivizilor cu genotip alterat
D) păstrează indivizii cu abateri de la valorile medii ale trăsăturii
E) conservă indivizii cu norma stabilită de reacţie a trăsăturii
E) contribuie la apariția mutațiilor în populație

Răspuns

12. La ce a dus idioadaptarea la clasa Păsări?
A) creșterea globală a organizației
B) o creștere a numărului de populații și specii
B) răspândită
D) simplificarea organizarii
D) apariţia unor adaptări private la condiţiile de mediu
E) scăderea fertilităţii

Răspuns

13. Stabiliți o corespondență între animal și tipul de colorare a tegumentului corpului său: 1-protector, 2-avertisment
A) miere de albine
B) biban de râu
B) gărgăriță
D) Gândacul cartofului de Colorado
D) potârnichie albă
E) iepure alb

Răspuns

A2 B1 C2 D2 E1 E1

14. Indicați succesiunea istorică a principalelor etape ale antropogenezei
A) omul modern
B) Australopithecus
B) Cro-Magnon
D) Pithecanthropus
D) Neanderthal

Răspuns

16. Stabiliți o corespondență între procesul care are loc în natură și forma luptei pentru existență: 1-intraspecific, 2-interspecific
a) concurența dintre indivizii unei populații pentru teritoriu
B) folosirea unei specii de către alta
C) rivalitatea dintre indivizi pentru o femeie
D) deplasarea șobolanului negru de către șobolanul gri
d) prădare

Răspuns

A1 B2 C1 D2 D2

17. Stabiliți o corespondență între caracteristica evoluției și caracteristica acesteia: 1-factor, 2-rezultat
a) selecția naturală
B) adaptarea organismelor la mediu
C) formarea de noi specii
D) variabilitate combinativă
E) conservarea speciilor în condiţii stabile
E) lupta pentru existență

Răspuns

A1 B2 C2 D1 E2 E1

18. Stabiliți o corespondență între semnul șopârlei iute și criteriul speciei pe care o ilustrează: 1-morfologic, 2-ecologic
A) torpeală de iarnă
B) lungimea corpului - 25–28 cm
B) corp în formă de fus
D) diferențe de culoare a masculilor și femelelor
D) locuind la marginea pădurilor, în râpe și grădini
E) hrănirea cu insecte

Răspuns

A2 B1 C1 D1 E2 E2

18+. Stabiliți o corespondență între trăsătura care caracterizează șopârla agilă și criteriul speciei: 1-morfologic, 2-ecologic
A) corpul este maro
B) mănâncă insecte
B) este inactiv la temperaturi scăzute
D) organe respiratorii – plămâni
D) se reproduce pe uscat
E) pielea nu are glande

Răspuns

A1 B2 C2 D1 E2 E1

18++. Stabiliți o corespondență între caracteristica speciei comune de delfini (delfin-delfin) și criteriul speciei căreia îi aparține această caracteristică: 1-morfologic, 2-fiziologic, 3-ecologic.
a) Prădătorii mănâncă diferite tipuri de pești.
B) Masculii sunt cu 6–10 cm mai mari decât femelele.
C) Animalele au stăpânit habitatul acvatic.
D) Dimensiunea corpului este de 160–260 de centimetri.
E) Sarcina femelelor durează 10-11 luni.
E) Animalele duc o viață de turmă.

Răspuns

A3 B1 C3 D1 E2 E3

19. Stabiliți succesiunea de apariție a tipurilor de animale în procesul de evoluție
A) viermi inelati
B) Intestinal
B) viermi rotunzi
D) viermi plati

Răspuns

20. Stabiliți o corespondență între tipul de organisme și direcția de evoluție de-a lungul căreia are loc în prezent dezvoltarea sa: 1-progres biologic, 2-regresie biologică
A) păpădie comună
B) șoarecele de casă
B) celacant
D) lotus de nuc
D) ornitorincul
E) iepurele

Răspuns

A1 B1 C2 D2 E2 E1

21. Ce afirmații se referă la teoria lui Charles Darwin?
A) În cadrul speciei, divergența trăsăturilor duce la speciație.
B) Specia este eterogenă și este reprezentată de numeroase populații.
C) Selecția naturală este factorul călăuzitor al evoluției.
D) Atunci când se creează soiuri și rase, selecția artificială servește ca factor de ghidare.
E) Lupta interioară pentru perfecțiune este un factor de evoluție.
E) O populație este o unitate de evoluție.

Răspuns

22. Stabiliți o corespondență între aromorfoza cordatelor și epoca în care a apărut: 1-Paleozoic, 2-Mezozoic
A) o inimă cu patru camere la păsări
B) fălci osoase la peștii blindați
C) respiratia pulmonara la pestele pulmonar
D) membru cu cinci degete la stegocefalie
D) uterul și placenta la mamifere
E) un ou acoperit cu o coajă densă la reptile

Răspuns

A2 B1 C1 D1 E2 E1

23. Setați succesiunea proceselor evolutive de pe Pământ în ordine cronologică
A) eliberarea de organisme pe uscat
B) apariția fotosintezei
C) formarea unui ecran de ozon
D) formarea de coacervate în apă
D) apariţia formelor de viaţă celulară

Răspuns

23+. Setați secvența proceselor evolutive de pe Pământ în ordine cronologică
A) apariţia celulelor procariote
B) formarea de coacervate în apă
C) apariţia celulelor eucariote
D) eliberarea organismelor pe uscat
D) apariţia organismelor pluricelulare

Răspuns

24. Stabiliți o corespondență între caracteristicile selecției și tipul acesteia: 1-natural, 2-artificial
A) operează în natură în mod constant
B) păstrează indivizii cu caracteristici care sunt de interes pentru oameni
B) păstrează indivizii cu trăsături care le sunt utile
D) asigură formarea fitness-ului
D) duce la apariția de noi specii
E) contribuie la crearea de noi rase de animale

Răspuns

A1 B2 C1 D1 E1 E2

Răspuns

26. Stabiliți succesiunea cronologică a antropogenezei
A) o persoană calificată
B) om erect
B) driopithecus
D) persoană inteligentă

Situația, dar poți acționa la întâmplare. Este suficient pentru a crea o gamă largă de indivizi diversi - și, în cele din urmă, cel mai în formă va supraviețui.

1. Primul un individ apare cu proprietăți noi, complet aleatorii
2. Apoi ea este sau nu este capabilă să lase urmași, în funcție de aceste proprietăți
3. În cele din urmă, dacă rezultatul etapei anterioare este pozitiv, atunci ea lasă urmași, iar descendenții ei moștenesc proprietățile nou dobândite.

În prezent, părerile parțial naive ale lui Darwin însuși au fost parțial reelaborate. Deci, Darwin și-a imaginat că schimbările ar trebui să aibă loc foarte lin, iar spectrul de variabilitate este continuu. Astăzi, însă, mecanismele selecției naturale sunt explicate cu ajutorul geneticii, ceea ce aduce o oarecare originalitate acestei imagini. Mutațiile genelor care operează în prima etapă a procesului de mai sus sunt în esență discrete. Este clar, însă, că esența de bază a ideii lui Darwin a rămas neschimbată.

Forme ale selecției naturale

selecția de conducere

Motivul selecției - o formă de selecție naturală, atunci când condițiile de mediu contribuie la o anumită direcție de schimbare în orice trăsătură sau grup de trăsături. În același timp, alte posibilități de modificare a trăsăturii sunt supuse selecției negative. Ca urmare, într-o populație de la o generație la alta, are loc o schimbare a valorii medii a trăsăturii într-o anumită direcție. În același timp, presiunea de selecție a conducerii trebuie să corespundă capacităților adaptative ale populației și ratei schimbărilor mutaționale (în caz contrar, presiunea mediului poate duce la dispariție).

Un caz modern de selecție a motivelor este „melanismul industrial al fluturilor englezi”. „Melanismul industrial” este o creștere bruscă a proporției de indivizi melanistici (care au o culoare închisă) în acele populații de fluturi care trăiesc în zonele industriale. Din cauza impactului industrial, trunchiurile copacilor s-au întunecat semnificativ, iar lichenii ușoare au murit și ei, ceea ce i-a făcut pe fluturii ușori mai vizibili pentru păsări, iar pe cei întunecați mai rău. În secolul al XX-lea, într-o serie de regiuni, proporția fluturilor de culoare închisă a atins 95%, în timp ce pentru prima dată un fluture întunecat (Morfa carbonaria) a fost prins în 1848.

Selecția de conducere se efectuează atunci când mediul se schimbă sau se adaptează la noile condiții odată cu extinderea gamei. Păstrează modificările ereditare într-o anumită direcție, schimbând viteza de reacție în consecință. De exemplu, atunci când s-a dezvoltat solul ca habitat pentru diferite grupuri de animale neînrudite, membrele s-au transformat în vizuini.

Stabilizarea selecției

Stabilizarea selecției- o formă de selecție naturală, în care acțiunea este îndreptată împotriva indivizilor cu abateri extreme de la norma medie, în favoarea indivizilor cu o severitate medie a trăsăturii.

Au fost descrise multe exemple de acțiune de stabilizare a selecției în natură. De exemplu, la prima vedere se pare că indivizii cu fecunditate maximă ar trebui să aducă cea mai mare contribuție la fondul genetic al următoarei generații. Cu toate acestea, observațiile asupra populațiilor naturale de păsări și mamifere arată că nu este cazul. Cu cât sunt mai mulți pui sau pui în cuib, cu atât este mai dificil să îi hrănești, cu atât fiecare dintre ei este mai mic și mai slab. Ca urmare, indivizii cu fecunditate medie se dovedesc a fi cei mai adaptați.

Selecția în favoarea mediilor a fost găsită pentru o varietate de trăsături. La mamifere, nou-născuții cu greutate foarte mică și foarte mare la naștere au mai multe șanse de a muri la naștere sau în primele săptămâni de viață decât nou-născuții cu greutate medie. Luarea în considerare a dimensiunii aripilor păsărilor care au murit după furtună a arătat că majoritatea aveau aripi prea mici sau prea mari. Și în acest caz, indivizii medii s-au dovedit a fi cei mai adaptați.

Selecția perturbatoare

Selecție disruptivă (ruptivă).- o formă de selecție naturală, în care condițiile favorizează două sau mai multe variante (direcții) extreme de variabilitate, dar nu favorizează starea intermediară, medie, a trăsăturii. Ca rezultat, mai multe forme noi pot apărea dintr-una inițială. Selecția perturbatoare contribuie la apariția și menținerea polimorfismului populației și, în unele cazuri, poate provoca speciație.

Una dintre situațiile posibile din natură în care intervine selecția perturbatoare este atunci când o populație polimorfă ocupă un habitat eterogen. În același timp, diferite forme se adaptează la diferite nișe sau subnișe ecologice.

Un exemplu de selecție disruptivă este formarea a două rase în zdrănitoarea de luncă din pajiștile cu fân. În condiții normale, perioadele de înflorire și de coacere a semințelor acestei plante acoperă toată vara. Dar în pajiștile cu fân, semințele sunt produse în principal de acele plante care au timp să înflorească și să se coacă fie înainte de perioada de cosire, fie înfloresc la sfârșitul verii, după cosire. Ca rezultat, se formează două rase de zdrăngănitoare - înflorire timpurie și târzie.

Selecția perturbatoare a fost efectuată artificial în experimente cu Drosophila. Selecția s-a efectuat în funcție de numărul de setae, rămânând doar indivizii cu un număr mic și mare de setae. Ca urmare, din aproximativ a 30-a generație, cele două linii s-au separat foarte puternic, în ciuda faptului că muștele au continuat să se încrucișeze între ele, schimbând gene. Într-un număr de alte experimente (cu plante), încrucișarea intensivă a împiedicat acțiunea eficientă a selecției perturbatoare.

Selecția de întrerupere

Selecția de întrerupere este o formă de selecție naturală. Acțiunea sa este opusă selecției pozitive. Selecția cut-off scoate din populație marea majoritate a indivizilor care poartă trăsături care reduc drastic viabilitatea în anumite condiții de mediu. Cu ajutorul selecției cut-off, alelele puternic dăunătoare sunt îndepărtate din populație. De asemenea, indivizii cu rearanjamente cromozomiale și un set de cromozomi care perturbă brusc funcționarea normală a aparatului genetic pot fi supuși selecției de tăiere.

selecție pozitivă

selecție pozitivă este o formă de selecție naturală. Acțiunea sa este opusă selecției de tăiere. Selecția pozitivă crește numărul de indivizi din populație care au trăsături utile care cresc viabilitatea speciei în ansamblu. Cu ajutorul selecției pozitive și a selecției de tăiere, se realizează o schimbare a speciilor (și nu numai prin distrugerea unor indivizi inutile, atunci orice dezvoltare ar trebui să se oprească, dar acest lucru nu se întâmplă).

Exemple de selecție pozitivă includ: un Archaeopteryx umplut poate fi folosit ca planor, dar o rândunică sau un pescăruș umplut nu. Dar primele păsări au zburat mai bine decât Archaeopteryx. Un alt exemplu de selecție pozitivă este apariția prădătorilor care depășesc multe alte creaturi cu sânge cald în „abilitățile lor mentale”. Sau apariția unor reptile precum crocodilii, care au o inimă cu patru camere și sunt capabile să trăiască atât pe uscat, cât și în apă.

Direcții private ale selecției naturale

• Supraviețuirea celor mai adaptate specii și populații, de exemplu, specii cu branhii în apă, deoarece fitness-ul vă permite să câștigați lupta pentru supraviețuire.
• Supraviețuirea organismelor sănătoase din punct de vedere fizic.
• Supraviețuirea celor mai puternice organisme fizic, deoarece lupta fizică pentru resurse este o parte integrantă a vieții. Este important în lupta intraspecifică.
• Supraviețuirea celor mai de succes organisme sexual, deoarece reproducerea sexuală este modul dominant de reproducere. Aici intervine selecția sexuală.

Cu toate acestea, toate aceste cazuri sunt particulare, iar principalul lucru este păstrarea cu succes în timp. Prin urmare, uneori aceste direcții sunt încălcate pentru a urmări scopul principal.

Rolul selecției naturale în evoluție

Darwin nu a îndrăznit multă vreme să-și publice teoria, pentru că. Am văzut problema furnicilor, care nu putea fi explicată decât din punctul de vedere al geneticii.

Vezi si

Legături

• „Probleme ale macroevoluției” - site-ul paleontologului A. V. Markov
• „Forme ale selecției naturale” - un articol cu ​​exemple binecunoscute: culoarea fluturilor, rezistența oamenilor la malarie și multe altele
• „Evoluție bazată pe modele” - un articol despre dacă rolul mutațiilor în procesul evolutiv este mare sau dacă unele semne există în avans și apoi se dezvoltă sub influența selecției de conducere

biologie evolutivă
Mecanisme și procese	Adaptare Speciație Deriva genetică Selecție naturală Ereditate Variabilitate Microevoluție Macroevoluție Mutații Transfer de gene
Apariția vieții	Evoluție chimică Ipoteza lumii ARN Evoluție biologică
Istoria doctrinei evoluționiste

Selecție naturală- rezultatul luptei pentru existenţă; se bazează pe supraviețuirea preferențială și lăsarea urmașilor cu cei mai adaptați indivizi din fiecare specie și moartea organismelor mai puțin adaptate.

Procesul de mutație, fluctuațiile populației, izolarea creează eterogenitate genetică în cadrul unei specii. Dar acțiunea lor nu este îndreptată. Evoluția, pe de altă parte, este un proces dirijat asociat cu dezvoltarea adaptărilor, cu o complicație progresivă a structurii și funcțiilor animalelor și plantelor. Există un singur factor evolutiv direcționat - selecția naturală.

Fie anumiți indivizi, fie grupuri întregi pot fi supuse selecției. Ca urmare a selecției de grup, se acumulează adesea trăsături și proprietăți care sunt nefavorabile pentru un individ, dar utile pentru populație și pentru întreaga specie (o albină înțepătoare moare, dar atacând inamicul, salvează familia). În orice caz, selecția păstrează organismele cele mai adaptate unui anumit mediu și operează în cadrul populațiilor. Astfel, populațiile sunt câmpul de acțiune al selecției.

Selecția naturală trebuie înțeleasă ca reproducere selectivă (diferențială) a genotipurilor (sau complexelor genice). În procesul selecției naturale, nu atât supraviețuirea sau moartea indivizilor este importantă, ci reproducerea diferențială a acestora. Succesul în reproducerea diferiților indivizi poate servi ca un criteriu genetic-evoluționar obiectiv al selecției naturale. Semnificația biologică a unui individ care a dat descendenți este determinată de contribuția genotipului său la fondul genetic al populației. Selecția din generație în generație în funcție de fenotipuri duce la selecția genotipurilor, deoarece nu trăsăturile, ci complexele genice sunt transmise descendenților. Pentru evoluție, nu numai genotipurile sunt importante, ci și fenotipurile și variabilitatea fenotipică.

În timpul exprimării, o genă poate influența multe trăsături. Prin urmare, sfera de selecție poate include nu numai proprietăți care cresc probabilitatea de a lăsa urmași, ci și trăsături care nu sunt direct legate de reproducere. Ele sunt selectate indirect ca urmare a corelațiilor.

a) Selecția destabilizatoare

Selecție destabilizatoare- aceasta este distrugerea corelațiilor din organism cu selecție intensivă în fiecare direcție specifică. Un exemplu este cazul când selecția care vizează reducerea agresivității duce la destabilizarea ciclului de reproducere.

Stabilizarea selecției îngustează viteza de reacție. Cu toate acestea, în natură există cazuri în care nișa ecologică a unei specii se poate extinde în timp. În acest caz, avantajul selectiv este obținut de indivizi și populații cu o rată de reacție mai mare, menținând în același timp aceeași valoare medie a trăsăturii. Această formă de selecție naturală a fost descrisă pentru prima dată de evoluționistul american George G. Simpson sub denumirea de selecție centrifugă. Ca urmare, are loc un proces care este inversul selecției stabilizatoare: mutațiile cu o viteză de reacție mai largă câștigă un avantaj.

Astfel, populațiile de broaște de mlaștină care trăiesc în iazuri cu iluminare eterogenă, cu zone alternante acoperite cu linge de rață, stuf, coadă, cu „ferestre” de apă deschisă, se caracterizează printr-o gamă largă de variabilitate a culorii (rezultatul unei forme destabilizatoare de natura naturală). selecţie). Dimpotrivă, în corpurile de apă cu iluminare și colorare uniformă (iazuri complet acoperite de linge de rață sau iazuri deschise), intervalul de variabilitate a colorației broaștei este îngust (rezultatul acțiunii unei forme stabilizatoare a selecției naturale).

Astfel, o formă destabilizatoare de selecție duce la o extindere a vitezei de reacție.

b) selecția sexuală

selecția sexuală- selecția naturală în cadrul aceluiași sex, care vizează dezvoltarea trăsăturilor care oferă în principal posibilitatea de a lăsa cel mai mare număr de descendenți.

La masculii multor specii se găsesc caracteristici sexuale secundare pronunțate care la prima vedere par dezadaptative: coada unui păun, penele strălucitoare ale păsărilor paradisului și papagalii, fagurii stacojii ai cocoșilor, culorile încântătoare ale peștilor tropicali, cântecele. de păsări și broaște etc. Multe dintre aceste caracteristici fac viața dificilă pentru purtătorii lor, făcându-i ușor vizibili pentru prădători. S-ar părea că aceste semne nu oferă niciun avantaj purtătorilor lor în lupta pentru existență și totuși sunt foarte răspândite în natură. Ce rol a jucat selecția naturală în originea și răspândirea lor?

Știm deja că supraviețuirea organismelor este o componentă importantă, dar nu singura, a selecției naturale. O altă componentă importantă este atractivitatea pentru membrii de sex opus. Charles Darwin a numit acest fenomen selecție sexuală. El a menționat prima dată această formă de selecție în Originea speciilor și ulterior a analizat-o în detaliu în Descendența omului și selecția sexuală. El credea că „această formă de selecție este determinată nu de lupta pentru existență în relația ființelor organice între ele sau cu condițiile exterioare, ci de rivalitatea dintre indivizi de același sex, de obicei bărbați, pentru posesia indivizilor. alt sex”.

Selecția sexuală este selecția naturală pentru succesul în reproducere. Trăsăturile care reduc viabilitatea purtătorilor lor pot apărea și răspândi dacă avantajele pe care le oferă în succesul reproducerii sunt semnificativ mai mari decât dezavantajele lor pentru supraviețuire. Un mascul care trăiește puțin, dar este plăcut de femele și, prin urmare, produce mulți descendenți are o capacitate cumulativă mult mai mare decât unul care trăiește mult, dar lasă puțini descendenți. La multe specii de animale, marea majoritate a masculilor nu participă deloc la reproducere. În fiecare generație, între bărbați apare o competiție acerbă pentru femele. Această competiție poate fi directă și se poate manifesta sub forma unei lupte pentru teritorii sau lupte de turneu. Poate apărea și într-o formă indirectă și poate fi determinată de alegerea femelelor. În cazurile în care femelele aleg bărbați, competiția masculină se manifestă prin afișarea aspectului lor extravagant sau a comportamentului complex de curte. Femeile aleg acei masculi care le plac cel mai mult. De regulă, aceștia sunt cei mai strălucitori bărbați. Dar de ce le plac femelelor masculii strălucitori?

Orez. 7.

Fitness-ul femeii depinde de cât de obiectiv este capabilă să evalueze potențialul fitness al viitorului tată al copiilor ei. Ea trebuie să aleagă un mascul ai cărui fii vor fi foarte adaptabili și atractivi pentru femele.

Au fost propuse două ipoteze principale despre mecanismele selecției sexuale.

Conform ipotezei „fiilor atrăgători”, logica selecției feminine este oarecum diferită. Dacă bărbații strălucitori, indiferent de motiv, sunt atrăgători pentru femele, atunci merită să alegeți un tată strălucitor pentru viitorii voștri fii, deoarece fiii săi vor moșteni genele de culori strălucitoare și vor fi atractivi pentru femele în generația următoare. Astfel, apare un feedback pozitiv, care duce la faptul că din generație în generație luminozitatea penajului masculilor este din ce în ce mai sporită. Procesul continuă să crească până când ajunge la limita viabilității. Imaginați-vă o situație în care femelele aleg masculi cu coada mai lungă. Masculii cu coadă lungă produc mai mulți descendenți decât masculii cu coadă scurtă și medie. Din generație în generație, lungimea cozii crește, deoarece femelele aleg masculi nu cu o anumită dimensiune a cozii, ci cu o dimensiune mai mare decât media. În cele din urmă, coada atinge o astfel de lungime încât răul său asupra viabilității masculului este echilibrat de atractivitatea sa în ochii femelelor.

În explicarea acestor ipoteze, am încercat să înțelegem logica acțiunii păsărilor femele. Poate părea că așteptăm prea mult de la ei, că calculele de fitness atât de complexe le sunt greu accesibile. De fapt, în alegerea bărbaților, femelele sunt nici mai mult nici mai puțin logice decât în ​​toate celelalte comportamente. Atunci când unui animal îi este sete, nu are motive să bea apă pentru a restabili echilibrul apă-sare din organism - merge la adăparea pentru că îi este sete. Când o albină lucrătoare înțeapă un prădător care atacă un stup, ea nu calculează cât de mult prin acest sacrificiu de sine crește capacitatea cumulativă a surorilor ei - ea urmează instinctul. În același mod, femelele, alegând masculi strălucitori, își urmează instinctele - le plac cozile strălucitoare. Toți cei care au determinat instinctiv un alt comportament, toți nu au lăsat urmași. Astfel, am discutat nu despre logica femelelor, ci despre logica luptei pentru existență și selecție naturală - un proces orb și automat care, acționând constant din generație în generație, a format toată acea uimitoare varietate de forme, culori și instincte pe care le-am observați în lumea faunei sălbatice...

c) Selectarea grupului

Selecția de grup este adesea numită și selecția de grup, este reproducerea diferențială a diferitelor populații locale. Wright compară sisteme de populație de două tipuri - o populație mare continuă și un număr de colonii mici semi-izolate - în raport cu eficiența teoretică a selecției. Se presupune că dimensiunea totală a ambelor sisteme de populație este aceeași și că organismele se încrucișează liber.

Într-o populație mare învecinată, selecția este relativ ineficientă în ceea ce privește creșterea frecvenței mutațiilor recesive favorabile, dar rare. În plus, orice tendință de creștere a frecvenței oricărei alele favorabile într-o parte a unei populații mari date este contracarată prin încrucișarea cu subpopulații învecinate în care alela respectivă este rară. În mod similar, noi combinații de gene favorabile care au reușit să se formeze într-o anumită fracțiune locală a unei populații date sunt descompuse și eliminate ca urmare a încrucișării cu indivizi de acțiuni învecinate.

Toate aceste dificultăți sunt eliminate în mare măsură într-un sistem de populație care seamănă în structura sa cu o serie de insule separate. Aici, selecția sau selecția împreună cu deriva genetică poate crește rapid și eficient frecvența unor alele favorabile rare în una sau mai multe colonii mici. Noile combinații favorabile de gene pot, de asemenea, să câștige cu ușurință un punct de sprijin într-una sau mai multe colonii mici. Izolarea protejează bazinele de gene ale acestor colonii de „inundare” ca urmare a migrării din alte colonii care nu au gene atât de favorabile și de încrucișarea cu acestea. Până în acest moment, în model a fost inclusă doar selecția individuală sau, pentru unele colonii, selecția individuală combinată cu deriva genetică.

Să presupunem acum că mediul în care se află acest sistem populațional s-a schimbat, drept urmare adaptabilitatea genotipurilor anterioare a scăzut. Într-un mediu nou, noile gene favorabile sau combinații de gene care sunt fixate în unele colonii au o valoare adaptativă potențială mare pentru sistemul populației în ansamblu. Toate condițiile sunt acum în vigoare pentru ca selecția grupului să intre în vigoare. Coloniile mai puțin apte se micșorează treptat și se sting, în timp ce coloniile mai apte se extind și le înlocuiesc în întreaga zonă ocupată de un anumit sistem de populație. Un astfel de sistem de populație subdivizat dobândește un nou set de trăsături adaptative ca urmare a selecției individuale în cadrul anumitor colonii, urmată de reproducerea diferențială a diferitelor colonii. Combinația dintre selecția de grup și individuală poate duce la rezultate care nu pot fi obținute doar prin selecția individuală.

S-a stabilit că selecția de grup este un proces de ordinul doi care completează procesul principal de selecție individuală. Ca proces de ordinul doi, selecția de grup trebuie să fie lentă, probabil mult mai lentă decât selecția individuală. Actualizarea populațiilor necesită mai mult timp decât actualizarea indivizilor.

Conceptul de selecție de grup a fost larg acceptat în unele cercuri, dar a fost respins de alți oameni de știință, care susțin că diferitele modele posibile ale selecției individuale sunt capabile să producă toate efectele atribuite selecției de grup. Wade a efectuat o serie de experimente de reproducere cu gândacul de făină (Tribolium castaneum) pentru a stabili eficacitatea selecției de grup și a constatat că gândacii au răspuns la acest tip de selecție. În plus, atunci când o trăsătură este afectată simultan de selecția individuală și de grup și, în plus, în aceeași direcție, rata de modificare a acestei trăsături este mai mare decât în ​​cazul selecției individuale (Chiar și imigrație moderată (6 și 12%) nu împiedică diferențierea populațiilor cauzată de selecția grupului.

Una dintre trăsăturile lumii organice, care este greu de explicat pe baza selecției individuale, dar poate fi considerată ca rezultat al selecției de grup, este reproducerea sexuală. Deși au fost create modele în care reproducerea sexuală este favorizată de selecția individuală, acestea par a fi nerealiste. Reproducerea sexuală este procesul care creează variații de recombinare în populațiile de încrucișare. Nu genotipurile parentale care se despart în procesul de recombinare beneficiază de reproducerea sexuală, ci populația generațiilor viitoare, în care marja de variabilitate crește. Aceasta implică participarea ca unul dintre factorii procesului selectiv la nivel de populație.

G) Selectare direcțională (deplasare)

Orez. unu.

Selecția dirijată (deplasarea) a fost descrisă de Ch. Darwin, iar doctrina modernă a conducerii selecției a fost dezvoltată de J. Simpson.

Esența acestei forme de selecție este că provoacă o schimbare progresivă sau unidirecțională a compoziției genetice a populațiilor, care se manifestă printr-o schimbare a valorilor medii ale trăsăturilor selectate în direcția întăririi sau slăbirii acestora. Apare atunci când o populație este în proces de adaptare la un nou mediu sau când are loc o schimbare treptată a mediului, urmată de o schimbare treptată a populației.

Cu o schimbare pe termen lung a mediului extern, o parte din indivizii speciei cu unele abateri de la norma medie poate obține un avantaj în viață și reproducere. Acest lucru va duce la o schimbare a structurii genetice, la apariția unor noi adaptări evolutiv și la o restructurare a organizării speciei. Curba de variație se deplasează în direcția adaptării la noile condiții de existență.

Fig 2. Dependența frecvenței formelor întunecate ale moliei mesteacănului de gradul de poluare atmosferică

Formele deschise la culoare erau invizibile pe trunchiurile de mesteacăn acoperite cu licheni. Odată cu dezvoltarea intensivă a industriei, dioxidul de sulf produs prin arderea cărbunelui a provocat moartea lichenilor în zonele industriale și, ca urmare, a fost descoperită scoarța întunecată a copacilor. Pe un fundal întunecat, moliile de culoare deschisă au fost ciugulite de robi și sturzi, în timp ce formele melanice au supraviețuit și s-au reprodus cu succes, care sunt mai puțin vizibile pe un fundal întunecat. În ultimii 100 de ani, peste 80 de specii de fluturi au dezvoltat forme întunecate. Acest fenomen este cunoscut acum sub denumirea de melanism industrial (industrial). Conducerea selecției duce la apariția unei noi specii.

Orez. 3.

Insectele, șopârlele și o serie de alți locuitori ai ierbii sunt de culoare verde sau maro, locuitorii deșertului sunt de culoarea nisipului. Blana animalelor care trăiesc în păduri, cum ar fi un leopard, este colorată cu pete mici care seamănă cu strălucirea soarelui, în timp ce la un tigru imită culoarea și umbra din tulpinile stufului sau stufului. Această colorare se numește patronizare.

La prădători, s-a remediat datorită faptului că proprietarii săi se puteau strecura pe pradă neobservate, iar la organismele care sunt pradă, datorită faptului că prada a rămas mai puțin vizibilă pentru prădători. Cum a apărut ea? Numeroase mutații au dat și dau o mare varietate de forme care diferă ca culoare. Într-un număr de cazuri, colorarea animalului s-a dovedit a fi apropiată de fundalul mediului, adică. a ascuns animalul, a jucat rolul unui patron. Acele animale la care colorația protectoare era slab exprimată au rămas fără hrană sau au devenit ele însele victime, iar rudele lor cu cea mai bună colorație protectoare au ieșit învingători în lupta interspecifică pentru existență.

Selecția dirijată stă la baza selecției artificiale, în care reproducerea selectivă a indivizilor cu trăsături fenotipice dorite crește frecvența acelor trăsături într-o populație. Într-o serie de experimente, Falconer a ales cei mai grei indivizi dintr-o populație de șoareci în vârstă de șase săptămâni și i-a lăsat să se împerecheze între ei. A făcut același lucru cu cei mai ușori șoareci. O astfel de încrucișare selectivă pe baza greutății corporale a dus la crearea a două populații, în una dintre care masa a crescut, iar în cealaltă a scăzut.

După ce selecția a fost oprită, niciunul dintre grupuri nu a revenit la greutatea inițială (aproximativ 22 de grame). Acest lucru arată că selecția artificială pentru trăsăturile fenotipice a condus la o anumită selecție genotipică și la pierderea parțială a unor alele de către ambele populații.

e) Stabilizarea selecției

Orez. patru.

Stabilizarea selecțieiîn condiții de mediu relativ constante, selecția naturală este îndreptată împotriva indivizilor ale căror caractere se abat de la norma medie într-o direcție sau alta.

Selecția stabilizatoare păstrează starea populației, ceea ce îi asigură capacitatea maximă în condiții constante de existență. În fiecare generație, indivizii care deviază de la valoarea medie optimă în ceea ce privește caracteristicile adaptative sunt îndepărtați.

Au fost descrise multe exemple de acțiune de stabilizare a selecției în natură. De exemplu, la prima vedere se pare că indivizii cu fecunditate maximă ar trebui să aducă cea mai mare contribuție la fondul genetic al următoarei generații.

Cu toate acestea, observațiile asupra populațiilor naturale de păsări și mamifere arată că nu este cazul. Cu cât sunt mai mulți pui sau pui în cuib, cu atât este mai dificil să îi hrănești, cu atât fiecare dintre ei este mai mic și mai slab. Ca urmare, indivizii cu fecunditate medie se dovedesc a fi cei mai adaptați.

Selecția în favoarea mediilor a fost găsită pentru o varietate de trăsături. La mamifere, nou-născuții cu greutate foarte mică și foarte mare la naștere au mai multe șanse de a muri la naștere sau în primele săptămâni de viață decât nou-născuții cu greutate medie. Luarea în considerare a dimensiunii aripilor păsărilor care au murit după furtună a arătat că majoritatea aveau aripi prea mici sau prea mari. Și în acest caz, indivizii medii s-au dovedit a fi cei mai adaptați.

Care este motivul apariției constante a formelor prost adaptate în condiții constante de existență? De ce selecția naturală nu poate curăța o dată pentru totdeauna o populație de forme evazive nedorite? Motivul nu constă numai și nu atât în ​​apariția constantă a tot mai multe mutații noi. Motivul este că genotipurile heterozigote sunt adesea cele mai apte. Când se încrucișează, ei dau în mod constant despărțire și la descendenții lor apar descendenți homozigoți cu fitness redus. Acest fenomen se numește polimorfism echilibrat.

Fig.5.

Cel mai cunoscut exemplu de astfel de polimorfism este anemia cu celule secera. Această boală gravă a sângelui apare la persoanele homozigote pentru alela mutantă a hemoglobinei (Hb S) și duce la moartea lor la o vârstă fragedă. În majoritatea populațiilor umane, frecvența acestei alei este foarte scăzută și aproximativ egală cu frecvența de apariție a acesteia din cauza mutațiilor. Cu toate acestea, este destul de comună în zonele lumii în care malaria este comună. S-a dovedit că heterozigoții pentru Hb S au o rezistență mai mare la malarie decât homozigoții pentru aleea normală. Datorită acestui fapt, în populațiile care locuiesc în zonele cu malarie se creează și se menține stabil heterozigozitatea pentru această alee letală la homozigot.

Stabilizarea selecției este un mecanism de acumulare a variabilității în populațiile naturale. Remarcabilul om de știință I. I. Shmalgauzen a fost primul care a acordat atenție acestei caracteristici de stabilizare a selecției. El a arătat că, chiar și în condiții stabile de existență, nici selecția naturală, nici evoluția nu încetează. Chiar și rămânând fenotipic neschimbată, populația nu încetează să evolueze. Structura sa genetică este în continuă schimbare. Stabilizarea selecției creează astfel de sisteme genetice care asigură formarea de fenotipuri optime similare pe baza unei game largi de genotipuri. Mecanismele genetice precum dominanța, epistaza, acțiunea complementară a genelor, penetranța incompletă și alte mijloace de a ascunde variabilitatea genetică își datorează existența selecției stabilizatoare.

Forma stabilizatoare a selecției naturale protejează genotipul existent de influența distructivă a procesului de mutație, ceea ce explică, de exemplu, existența unor forme străvechi precum tuatara și ginkgo.

Datorită selecției stabilizatoare, „fosilele vii” care trăiesc în condiții de mediu relativ constante au supraviețuit până în zilele noastre:

tuatara, purtând trăsăturile reptilelor din epoca mezozoică;

celacant, un descendent al peștilor cu aripioare lobe, răspândit în epoca paleozoică;

opossumul nord-american este un marsupial cunoscut din perioada cretacică;

Forma stabilizatoare a selecției acționează atâta timp cât persistă condițiile care au condus la formarea unei anumite trăsături sau proprietăți.

Este important de remarcat aici că constanța condițiilor nu înseamnă imuabilitatea lor. Pe parcursul anului, condițiile de mediu se schimbă în mod regulat. Stabilizarea selecției adaptează populațiile la aceste schimbări sezoniere. Ciclurile de reproducere sunt cronometrate la ei, astfel încât puii să se nască în acel anotimp al anului în care resursele alimentare sunt maxime. Toate abaterile de la acest ciclu optim, reproductibile de la an la an, sunt eliminate prin selecția stabilizatoare. Descendenții născuți prea devreme mor de foame, prea târziu - nu au timp să se pregătească pentru iarnă. De unde știu animalele și plantele când vine iarna? La debutul înghețului? Nu, nu este un indicator foarte de încredere. Fluctuațiile de temperatură pe termen scurt pot fi foarte înșelătoare. Dacă într-un an se încălzește mai devreme decât de obicei, asta nu înseamnă deloc că a venit primăvara. Cei care reacționează prea repede la acest semnal nesigur riscă să rămână fără urmași. Este mai bine să așteptați un semn mai fiabil al primăverii - o creștere a orelor de lumină. La majoritatea speciilor de animale, acest semnal este cel care declanșează mecanismele schimbărilor sezoniere ale funcțiilor vitale: cicluri de reproducere, năpârlire, migrație etc. I.I. Schmalhausen a arătat în mod convingător că aceste adaptări universale apar ca urmare a stabilizării selecției.

Astfel, stabilizarea selecției, eliminând abaterile de la normă, formează în mod activ mecanisme genetice care asigură dezvoltarea stabilă a organismelor și formarea fenotipurilor optime bazate pe diverse genotipuri. Asigură funcționarea stabilă a organismelor într-o gamă largă de fluctuații în condiții externe familiare speciei.

f) Selecție perturbatoare (dezmembratoare).

Orez. 6.

Selecție perturbatoare (dezmembrare). favorizează păstrarea tipurilor extreme şi eliminarea celor intermediare. Ca urmare, duce la conservarea și întărirea polimorfismului. Selecția disruptivă operează într-o varietate de condiții de mediu găsite în aceeași zonă și menține mai multe forme fenotipic diferite în detrimentul indivizilor cu o normă medie. Dacă condițiile de mediu s-au schimbat atât de mult încât cea mai mare parte a speciilor își pierde capacitatea, atunci indivizii cu abateri extreme de la norma medie dobândesc un avantaj. Astfel de forme se înmulțesc rapid și pe baza unui grup se formează câteva noi.

Un model de selecție perturbatoare poate fi situația apariției unor rase pitice de pești răpitori într-un corp de apă cu puțină hrană. Adesea, puieții din an nu au suficientă hrană sub formă de prăjituri de pește. În acest caz, avantajul îl câștigă cei cu cea mai rapidă creștere, care ating foarte repede o dimensiune care să le permită să-și mănânce semenii. Pe de altă parte, strabii cu întârzierea maximă a ratei de creștere se vor afla într-o poziție avantajoasă, deoarece dimensiunea lor mică le permite să rămână planctivore pentru o perioadă lungă de timp. O situație similară prin selecția stabilizatoare poate duce la apariția a două rase de pești răpitori.

Un exemplu interesant este dat de Darwin referitor la insecte – locuitorii micilor insule oceanice. Zboară bine sau sunt complet lipsiți de aripi. Aparent, insectele au fost aruncate în mare de rafale bruște de vânt; au supraviețuit doar cei care fie puteau rezista vântului, fie nu zburau deloc. Selectarea în această direcție a dus la faptul că din 550 de specii de gândaci de pe insula Madeira, 200 nu zboară.

Un alt exemplu: în pădurile în care solurile sunt brune, exemplarele de melci de pământ au adesea cochilii maro și roz, în zonele cu iarbă grosieră și galbenă predomină culoarea galbenă etc.

Populațiile adaptate la habitate ecologice diferite pot ocupa zone geografice învecinate; de exemplu, în zonele de coastă ale Californiei, planta Gilia achilleaefolia este reprezentată de două rase. O rasă - „însorită” - crește pe versanții sudici înierbați deschiși, în timp ce rasa „umbrită” se găsește în pădurile de stejari umbrite și plantațiile de sequoia. Aceste rase diferă prin dimensiunea petalelor - o trăsătură determinată genetic.

Principalul rezultat al acestei selecții este formarea polimorfismului populației, adică. prezența mai multor grupuri care diferă într-un fel sau în izolarea populațiilor care diferă prin proprietățile lor, ceea ce poate fi cauza divergenței.

Concluzie

La fel ca alți factori evolutivi elementari, selecția naturală provoacă modificări ale raportului de alele din grupele de gene ale populațiilor. Selecția naturală joacă un rol creativ în evoluție. Prin excluderea din reproducere a genotipurilor cu valoare adaptativă scăzută, păstrând în același timp combinații favorabile de gene de diferite merite, el transformă tabloul variabilității genotipice, care se formează inițial sub influența factorilor aleatori, într-o direcție adecvată din punct de vedere biologic.

Bibliografie

Vlasova Z.A. Biologie. Manualul studentului - Moscova, 1997

Green N. Biologie - Moscova, 2003

Kamlyuk L.V. Biologie în întrebări și răspunsuri - Minsk, 1994

Lemeza N.A. Manual de biologie - Minsk, 1998

Selecția naturală este forța motrice din spatele evoluției. Mecanismul de selecție. Forme de selecție în populații (I.I. Shmalgauzen).

Selecție naturală- procesul prin care numărul indivizilor cu aptitudine maximă (cele mai favorabile trăsături) crește în populație, în timp ce numărul indivizilor cu trăsături nefavorabile scade. În lumina teoriei sintetice moderne a evoluției, selecția naturală este considerată principalul motiv al dezvoltării adaptărilor, speciației și originii taxonilor supraspecifici. Selecția naturală este singura cauză cunoscută a adaptărilor, dar nu și singura cauză a evoluției. Cauzele neadaptative includ deriva genetică, fluxul de gene și mutații.

Termenul de „selecție naturală” a fost popularizat de Charles Darwin, comparând acest proces cu selecția artificială, a cărei formă modernă este selecția. Ideea de a compara selecția artificială cu cea naturală este că în natură are loc și selecția celor mai „de succes”, „mai bune” organisme, dar în acest caz nu o persoană acționează ca „evaluator” al utilității. de proprietăți, ci de mediu. În plus, materialul atât pentru selecția naturală, cât și pentru cea artificială sunt mici modificări ereditare care se acumulează din generație în generație.

Mecanismul selecției naturale

În procesul de selecție naturală, sunt fixate mutații care măresc fitness-ul organismelor. Selecția naturală este adesea menționată ca un mecanism „evident” deoarece rezultă din fapte simple, cum ar fi:

Organismele produc mai mulți descendenți decât pot supraviețui;

În populația acestor organisme, există variabilitate ereditară;

Organismele care au trăsături genetice diferite au rate de supraviețuire și capacitate de reproducere diferite.

Astfel de condiții creează competiție între organisme pentru supraviețuire și reproducere și sunt condițiile minime necesare pentru evoluție prin selecție naturală. Astfel, organismele cu trăsături moștenite care le oferă un avantaj competitiv au mai multe șanse să le transmită descendenților decât organismele cu trăsături moștenite care nu le transmit.

Conceptul central al conceptului de selecție naturală este fitnessul organismelor. Fitness-ul este definit ca abilitatea unui organism de a supraviețui și de a se reproduce, ceea ce determină mărimea contribuției sale genetice la generația următoare. Cu toate acestea, principalul lucru în determinarea aptitudinii nu este numărul total de descendenți, ci numărul de descendenți cu un anumit genotip (fitness relativă). De exemplu, dacă descendenții unui organism de succes și care se reproduc rapid sunt slabi și nu se reproduc bine, atunci contribuția genetică și, în consecință, capacitatea acestui organism va fi scăzută.

Dacă orice alelă crește capacitatea unui organism mai mult decât alte alele ale acestei gene, atunci cu fiecare generație ponderea acestei alele în populație va crește. Adică, selecția are loc în favoarea acestei alele. Și invers, pentru alelele mai puțin benefice sau dăunătoare, ponderea lor în populații va scădea, adică selecția va acționa împotriva acestor alele. Este important de menționat că influența anumitor alele asupra fitnessului unui organism nu este constantă - atunci când condițiile de mediu se schimbă, alelele dăunătoare sau neutre pot deveni benefice, iar cele benefice pot deveni dăunătoare.

Selecția naturală pentru trăsături care pot varia într-un interval de valori (cum ar fi dimensiunea unui organism) poate fi împărțită în trei tipuri:

Selecția Dirijată- modificări ale valorii medii a trăsăturii în timp, de exemplu, o creștere a dimensiunii corpului;

Selecția perturbatoare- selecție pentru valorile extreme ale trăsăturii și față de valorile medii, de exemplu, dimensiunile corporale mari și mici;

Stabilizarea selecției- selecția față de valorile extreme ale trăsăturii, ceea ce duce la o scădere a varianței trăsăturii.

Un caz special de selecție naturală este selecția sexuală, al cărui substrat este orice trăsătură care mărește succesul împerecherii prin creșterea atractivității individului față de potențialii parteneri. Trăsăturile care au evoluat prin selecția sexuală sunt deosebit de evidente la masculii anumitor specii de animale. Asemenea trăsături precum coarnele mari, colorarea strălucitoare, pe de o parte, pot atrage prădători și pot reduce rata de supraviețuire a masculilor, iar pe de altă parte, acest lucru este echilibrat de succesul reproductiv al masculilor cu trăsături pronunțate similare.

Selecția poate funcționa la diferite niveluri de organizare, cum ar fi gene, celule, organisme individuale, grupuri de organisme și specii. Mai mult, selecția poate acționa simultan la diferite niveluri. Selecția la niveluri deasupra individului, cum ar fi selecția de grup, poate duce la cooperare.

Forme ale selecției naturale

Există diferite clasificări ale formelor de selecție. O clasificare bazată pe natura influenței formelor de selecție asupra variabilității unei trăsături într-o populație este utilizată pe scară largă.

selecția de conducere- o formă de selecție naturală care operează sub regizat condiţiile de mediu în schimbare. Descris de Darwin și Wallace. În acest caz, indivizii cu trăsături care se abate într-o anumită direcție de la valoarea medie primesc avantaje. În același timp, alte variații ale trăsăturii (abaterile sale în sens opus față de valoarea medie) sunt supuse selecției negative. Ca urmare, în populație de la o generație la alta, are loc o schimbare a valorii medii a trăsăturii într-o anumită direcție. În același timp, presiunea de selecție a conducerii trebuie să corespundă capacităților adaptative ale populației și ratei schimbărilor mutaționale (în caz contrar, presiunea mediului poate duce la dispariție).

Un exemplu clasic de selecție a motivelor este evoluția culorii la molia mesteacănului. Culoarea aripilor acestui fluture imită culoarea scoarței copacilor acoperiți cu licheni, pe care își petrece orele de lumină. Evident, o astfel de colorare protectoare s-a format pe parcursul multor generații de evoluție anterioară. Cu toate acestea, odată cu începutul revoluției industriale în Anglia, acest dispozitiv a început să-și piardă din importanță. Poluarea atmosferică a dus la moartea în masă a lichenilor și la întunecarea trunchiurilor copacilor. Fluturii ușori pe un fundal întunecat au devenit ușor vizibili pentru păsări. De la mijlocul secolului al XIX-lea, în populațiile de molii mesteacănului au început să apară forme întunecate (melanistice) mutante de fluturi. Frecvența lor a crescut rapid. Până la sfârșitul secolului al XIX-lea, unele populații urbane ale moliei erau aproape în întregime compuse din forme întunecate, în timp ce formele ușoare încă predominau în populațiile rurale. Acest fenomen a fost numit melanism industrial. Oamenii de știință au descoperit că în zonele poluate, păsările sunt mai predispuse să mănânce forme ușoare, iar în zonele curate - cele întunecate. Impunerea de restricții asupra poluării atmosferice în anii 1950 a făcut ca selecția naturală să-și schimbe din nou direcția, iar frecvența formelor întunecate în populațiile urbane a început să scadă. Sunt aproape la fel de rare astăzi ca înainte de Revoluția Industrială.

Selecția de conducere se efectuează atunci când mediul se schimbă sau se adaptează la noile condiții odată cu extinderea gamei. Păstrează modificările ereditare într-o anumită direcție, schimbând viteza de reacție în consecință. De exemplu, în timpul dezvoltării solului ca habitat pentru diferite grupuri de animale neînrudite, membrele s-au transformat în vizuini.

Stabilizarea selecției- o formă de selecție naturală, în care acțiunea sa este îndreptată împotriva indivizilor cu abateri extreme de la norma medie, în favoarea indivizilor cu o severitate medie a trăsăturii. Conceptul de stabilizare a selecției a fost introdus în știință și analizat de I. I. Shmalgauzen.

Au fost descrise multe exemple de acțiune de stabilizare a selecției în natură. De exemplu, la prima vedere se pare că indivizii cu fecunditate maximă ar trebui să aducă cea mai mare contribuție la fondul genetic al următoarei generații. Cu toate acestea, observațiile asupra populațiilor naturale de păsări și mamifere arată că nu este cazul. Cu cât sunt mai mulți pui sau pui în cuib, cu atât este mai dificil să îi hrănești, cu atât fiecare dintre ei este mai mic și mai slab. Ca urmare, indivizii cu fecunditate medie se dovedesc a fi cei mai adaptați.

Selecția în favoarea mediilor a fost găsită pentru o varietate de trăsături. La mamifere, nou-născuții cu greutate foarte mică și foarte mare la naștere au mai multe șanse de a muri la naștere sau în primele săptămâni de viață decât nou-născuții cu greutate medie. Luarea în considerare a dimensiunii aripilor vrăbiilor care au murit după o furtună în anii '50 lângă Leningrad a arătat că majoritatea aveau aripi prea mici sau prea mari. Și în acest caz, indivizii medii s-au dovedit a fi cei mai adaptați.

Cel mai cunoscut exemplu de astfel de polimorfism este anemia cu celule secera. Această boală severă a sângelui apare la persoanele homozigote pentru o alela mutantă a hemoglobinei ( Hb S) și duce la moartea lor la o vârstă fragedă. În majoritatea populațiilor umane, frecvența acestei alele este foarte scăzută și aproximativ egală cu frecvența apariției sale din cauza mutațiilor. Cu toate acestea, este destul de comună în zonele lumii în care malaria este comună. S-a dovedit că heterozigoții pt Hb S au o rezistență mai mare la malarie decât homozigoții pentru alela normală. Datorită acestui fapt, heterozigoția pentru această alelă letală la homozigot este creată și menținută stabil în populațiile care locuiesc în zonele cu malarie.

Stabilizarea selecției este un mecanism de acumulare a variabilității în populațiile naturale. Remarcabilul om de știință I. I. Shmalgauzen a fost primul care a acordat atenție acestei caracteristici de stabilizare a selecției. El a arătat că, chiar și în condiții stabile de existență, nici selecția naturală, nici evoluția nu încetează. Chiar și rămânând fenotipic neschimbată, populația nu încetează să evolueze. Structura sa genetică este în continuă schimbare. Stabilizarea selecției creează astfel de sisteme genetice care asigură formarea de fenotipuri optime similare pe baza unei game largi de genotipuri. Asemenea mecanisme genetice precum dominanță, epistasis, acțiune complementară a genelor, penetranță incompletăși alte mijloace de a ascunde variația genetică își datorează existența selecției stabilizatoare.

Astfel, stabilizarea selecției, eliminând abaterile de la normă, formează în mod activ mecanisme genetice care asigură dezvoltarea stabilă a organismelor și formarea fenotipurilor optime bazate pe diverse genotipuri. Asigură funcționarea stabilă a organismelor într-o gamă largă de fluctuații în condiții externe familiare speciei.

Selecție disruptivă (ruptivă).- o formă de selecție naturală, în care condițiile favorizează două sau mai multe variante (direcții) extreme de variabilitate, dar nu favorizează starea intermediară, medie, a trăsăturii. Ca rezultat, mai multe forme noi pot apărea dintr-una inițială. Darwin a descris operațiunea selecției perturbatoare, crezând că ea stă la baza divergenței, deși nu a putut furniza dovezi pentru existența acesteia în natură. Selecția perturbatoare contribuie la apariția și menținerea polimorfismului populației și, în unele cazuri, poate provoca speciație.

Una dintre situațiile posibile din natură în care intervine selecția perturbatoare este atunci când o populație polimorfă ocupă un habitat eterogen. În același timp, diferite forme se adaptează la diferite nișe sau subnișe ecologice.

Formarea raselor sezoniere la unele buruieni se explică prin acțiunea selecției perturbatoare. S-a demonstrat că timpul de înflorire și de coacere a semințelor la una dintre speciile de astfel de plante - zornăitul de luncă - s-a întins aproape toată vara, iar majoritatea plantelor înfloresc și dau roade la mijlocul verii. Cu toate acestea, în pajiștile cu fân, acele plante care au timp să înflorească și produc semințe înainte de cosire, iar cele care produc semințe la sfârșitul verii, după cosire, primesc avantaje. Ca rezultat, se formează două rase de zornăitori - înflorire timpurie și târzie.

Selecția perturbatoare a fost efectuată artificial în experimente cu Drosophila. Selecția s-a efectuat în funcție de numărul de setae, rămânând doar indivizii cu un număr mic și mare de setae. Ca urmare, din aproximativ a 30-a generație, cele două linii s-au separat foarte puternic, în ciuda faptului că muștele au continuat să se încrucișeze între ele, schimbând gene. Într-un număr de alte experimente (cu plante), încrucișarea intensivă a împiedicat acțiunea eficientă a selecției perturbatoare.

selecția sexuală Aceasta este selecția naturală pentru succesul în reproducere. Supraviețuirea organismelor este o componentă importantă, dar nu singura, a selecției naturale. O altă componentă importantă este atractivitatea pentru membrii de sex opus. Darwin a numit acest fenomen selecție sexuală. „Această formă de selecție este determinată nu de lupta pentru existență în relațiile ființelor organice între ele sau cu condițiile exterioare, ci de rivalitatea dintre indivizi de același sex, de obicei bărbați, pentru posesia indivizilor de celălalt sex. " Trăsăturile care reduc viabilitatea purtătorilor lor pot apărea și răspândi dacă avantajele pe care le oferă în succesul reproducerii sunt semnificativ mai mari decât dezavantajele lor pentru supraviețuire.

Două ipoteze despre mecanismele selecției sexuale sunt comune.

Potrivit ipotezei „genelor bune”, femela „motivează” după cum urmează: „Dacă acest mascul, în ciuda penajului său strălucitor și a cozii lungi, a reușit cumva să nu moară în ghearele unui prădător și să supraviețuiască până la pubertate, atunci, prin urmare, are genele bune care îl lasă să facă asta. Deci, el ar trebui să fie ales ca tată pentru copiii săi: le va transmite genele sale bune. Alegând masculi strălucitori, femelele aleg gene bune pentru descendenții lor.

Conform ipotezei „fiilor atrăgători”, logica selecției feminine este oarecum diferită. Dacă bărbații strălucitori, indiferent de motiv, sunt atrăgători pentru femele, atunci merită să alegeți un tată strălucitor pentru viitorii voștri fii, deoarece fiii săi vor moșteni genele de culori strălucitoare și vor fi atractivi pentru femele în generația următoare. Astfel, apare un feedback pozitiv, care duce la faptul că din generație în generație luminozitatea penajului masculilor este din ce în ce mai sporită. Procesul continuă să crească până când ajunge la limita viabilității.

În alegerea bărbaților, femelele sunt nici mai mult și nici mai puțin logice decât în ​​orice alt comportament. Atunci când unui animal îi este sete, nu are motive să bea apă pentru a restabili echilibrul apă-sare din organism - merge la adăparea pentru că îi este sete. În același mod, femelele, alegând masculi strălucitori, își urmează instinctele - le plac cozile strălucitoare. Toți cei care au determinat instinctiv un alt comportament, toți nu au lăsat urmași. Astfel, am discutat nu despre logica femelelor, ci despre logica luptei pentru existență și selecție naturală - un proces orb și automat care, acționând constant din generație în generație, a format toată acea uimitoare varietate de forme, culori și instincte pe care le-am observați în lumea faunei sălbatice...

selecție pozitivă și negativă

Există două forme de selecție naturală: Pozitivși Decupare (negativ) selecţie.

Selecția pozitivă crește numărul de indivizi din populație care au trăsături utile care cresc viabilitatea speciei în ansamblu.

Selecția cut-off scoate din populație marea majoritate a indivizilor care poartă trăsături care reduc drastic viabilitatea în anumite condiții de mediu. Cu ajutorul selecției cut-off, alelele puternic dăunătoare sunt îndepărtate din populație. De asemenea, indivizii cu rearanjamente cromozomiale și un set de cromozomi care perturbă brusc funcționarea normală a aparatului genetic pot fi supuși selecției de tăiere.

Rolul selecției naturale în evoluție

Charles Darwin a considerat selecția naturală principala forță motrice a evoluției; în teoria sintetică modernă a evoluției, ea este și principalul regulator al dezvoltării și adaptării populațiilor, mecanismul de apariție a speciilor și a taxonilor supraspecifici, deși acumularea. de informații despre genetică la sfârșitul secolului al XIX-lea și începutul secolului al XX-lea, în special, descoperirea unei moșteniri de natură discretă a trăsăturilor fenotipice, a determinat unii cercetători să nege importanța selecției naturale și, ca alternativă, au propus concepte bazate pe evaluarea factorul de mutație al genotipului este extrem de important. Autorii unor astfel de teorii au postulat o natură spasmodică a evoluției nu graduală, ci foarte rapidă (de-a lungul mai multor generații) (mutaționismul lui Hugo de Vries, saltaționismul lui Richard Goldschmitt și alte concepte mai puțin cunoscute). Descoperirea unor corelații binecunoscute între trăsăturile speciilor înrudite (legea seriei omologice) de către N. I. Vavilov i-a determinat pe unii cercetători să formuleze următoarele ipoteze „anti-darwiniene” despre evoluție, cum ar fi nomogeneza, batmogeneza, autogeneza, ontogeneza și alții. În anii 1920 și 1940 în biologia evoluționistă, cei care au respins ideea lui Darwin de evoluție prin selecție naturală (numite uneori teorii „selecționiste” care puneau accent pe selecția naturală) au reînviat interesul pentru această teorie datorită revizuirii darwinismului clasic în lumina relativ tânără știință a geneticii. Teoria sintetică a evoluției rezultată, denumită adesea incorect neo-darwinism, se bazează, printre altele, pe analiza cantitativă a frecvențelor alelelor din populații pe măsură ce acestea se modifică sub influența selecției naturale. Există dezbateri în care oamenii cu o abordare radicală, ca argument împotriva teoriei sintetice a evoluției și a rolului selecției naturale, susțin că „descoperirile ultimelor decenii în diverse domenii ale cunoașterii științifice – din biologie moleculara cu teoria ei a mutațiilor neutreMotoo Kimura și paleontologie cu teoria ei a echilibrului punctat Stephen Jay Gould și Niles Eldredge (în care vedere înţeleasă ca o fază relativ statică a procesului evolutiv) până când matematică cu teoria eibifurcații și tranziții de fază- să mărturisească insuficiența teoriei sintetice clasice a evoluției pentru o descriere adecvată a tuturor aspectelor evoluției biologice”. Discuția despre rolul diverșilor factori în evoluție a început în urmă cu mai bine de 30 de ani și continuă până în zilele noastre, iar uneori se spune că „biologia evoluționară (adică teoria evoluției, desigur) a ajuns la nevoia pentru următoarea sa, a treia sinteză”.