что делает естественный отбор
Естественный отбор
Естественный отбор — процесс, посредством которого в популяции увеличивается число особей, обладающих максимальной приспособленностью (наиболее благоприятными признаками), в то время как количество особей с неблагоприятными признаками уменьшается. В свете современной синтетической теории эволюции естественный отбор рассматривается как главная причина развития адаптаций, видообразования и происхождения надвидовых таксонов. Естественный отбор — единственная известная причина адаптаций, но не единственная причина эволюции. К числу неадаптивных причин относятся генетический дрейф, поток генов и мутации.
Термин «Естественный отбор» популяризовал Чарльз Дарвин, сравнивая данный процесс с искусственным отбором, современной формой которого является селекция. Идея сравнения искусственного и естественного отбора состоит в том, что в природе так же происходит отбор наиболее «удачных», «лучших» организмов, но в роли «оценщика» полезности свойств в данном случае выступает не человек, а среда обитания. К тому же, материалом как для естественного, так и для искусственного отбора являются небольшие наследственные изменения, которые накапливаются из поколения в поколение.
Содержание
Механизм естественного отбора
В процессе естественного отбора закрепляются мутации, увеличивающие приспособленность организмов. Естественный отбор часто называют «самоочевидным» механизмом, поскольку он следует из таких простых фактов, как:
Естественный отбор для черт, которые могут изменяться в некотором диапазоне значений (например, размер организма), можно разделить на три типа [7] :
Формы естественного отбора
Существуют разные классификации форм отбора. Широко используется классификация, основанная на характере влияния форм отбора на изменчивость признака в популяции.
Движущий отбор
Движущий отбор — форма естественного отбора, которая действует при направленном изменении условий внешней среды. Описали Дарвин и Уоллес. В этом случае особи с признаками, которые отклоняются в определённую сторону от среднего значения, получают преимущества. При этом иные вариации признака (его отклонения в противоположную сторону от среднего значения) подвергаются отрицательному отбору. В результате в популяции из поколения к поколению происходит сдвиг средней величины признака в определённом направлении. При этом давление движущего отбора должно отвечать приспособительным возможностям популяции и скорости мутационных изменений (в ином случае давление среды может привести к вымиранию).
Примером действия движущего отбора является «индустриальный меланизм» у насекомых. «Индустриальный меланизм» представляет собой резкое повышение доли меланистических (имеющих тёмную окраску) особей в тех популяциях насекомых (например, бабочек), которые обитают в промышленных районах. Из-за промышленного воздействия стволы деревьев значительно потемнели, а также погибли светлые лишайники, из-за чего светлые бабочки стали лучше видны для птиц, а тёмные — хуже. В XX веке в ряде районов доля тёмноокрашенных бабочек в некоторых хорошо изученных популяциях березовой пяденицы в Англии достигла 95 %, в то время как впервые тёмная бабочка (morfa carbonaria) была отловлена в 1848 году.
Движущий отбор осуществляется при изменении окружающей среды или приспособлении к новым условиям при расширении ареала. Он сохраняет наследственные изменения в определённом направлении, перемещая соответственно и норму реакции. Например, при освоении почвы как среды обитания у различных неродственных групп животных конечности превратились в роющие.
Стабилизирующий отбор
Стабилизирующий отбор — форма естественного отбора, при которой его действие направлено против особей, имеющих крайние отклонения от средней нормы, в пользу особей со средней выраженностью признака. Понятие стабилизирующего отбора ввел в науку и проанализировал И. И. Шмальгаузен.
Описано множество примеров действия стабилизующего отбора в природе. Например, на первый взгляд кажется, что наибольший вклад в генофонд следующего поколения должны вносить особи с максимальной плодовитостью. Однако наблюдения над природными популяциями птиц и млекопитающих показывают, что это не так. Чем больше птенцов или детёнышей в гнезде, тем труднее их выкормить, тем каждый из них меньше и слабее. В результате наиболее приспособленными оказываются особи со средней плодовитостью.
Отбор в пользу средних значений был обнаружен по множеству признаков. У млекопитающих новорождённые с очень низким и очень высоким весом чаще погибают при рождении или в первые недели жизни, чем новорождённые со средним весом. Учёт размера крыльев у воробьёв, погибших после бури в 50-х годах под Ленинградом, показал, что большинство из них имели слишком маленькие или слишком большие крылья. И в этом случае наиболее приспособленными оказались средние особи.
Дизруптивный отбор
Дизруптивный (разрывающий) отбор — форма естественного отбора, при котором условия благоприятствуют двум или нескольким крайним вариантам (направлениям) изменчивости, но не благоприятствуют промежуточному, среднему состоянию признака. В результате может появиться несколько новых форм из одной исходной. Дарвин описывал действие дизруптивного отбора, считая, что он лежит в основе дивергенции, хотя и не мог привести доказательств его существования в природе. Дизруптивный отбор способствует возникновению и поддержанию полиморфизма популяций, а в некоторых случаях может служить причиной видообразования.
Одна из возможных в природе ситуаций, в которой вступает в действие дизруптивный отбор, — когда полиморфная популяция занимает неоднородное местообитание. При этом разные формы приспосабливаются к различным экологическим нишам или субнишам.
Примером дизруптивного отбора является образование двух рас у погремка большого на сенокосных лугах. В нормальных условиях сроки цветения и созревания семян у этого растения покрывают всё лето. Но на сенокосных лугах семена дают преимущественно те растения, которые успевают отцвести и созреть либо до периода покоса, либо цветут в конце лета, после покоса. В результате образуются две расы погремка — ранне- и позднецветущая.
Дизруптивный отбор осуществлялся искусственно в экспериментах с дрозофилами. Отбор проводился по числу щетинок, оставлялись только особи с малым и большим количеством щетинок. В результате примерно с 30-го поколения две линии разошлись очень сильно, несмотря на то, что мухи продолжали скрещиваться между собой, осуществляя обмен генами. В ряде других экспериментов (с растениями) интенсивное скрещивание препятствовало эффективному действию дизруптивного отбора.
Половой отбор
Положительный и отрицательный отбор
Существует две формы естественного отбора: Положительный и Отсекающий (отрицательный) отбор.
Положительный отбор увеличивает в популяции число особей, обладающих полезными признаками, повышающими жизнеспособность вида в целом.
Отсекающий отбор выбраковывает из популяции подавляющее большинство особей, несущих признаки, резко снижающие жизнеспособность при данных условиях среды. С помощью отсекающего отбора из популяции удаляются сильно вредные аллели. Также отсекающему отбору могут подвергаться особи с хромосомными перестройками и набором хромосом, резко нарушающими нормальную работу генетического аппарата.
Роль естественного отбора в эволюции
Интересные факты
Естественный отбор: определение, особенности и формы
Естественный отбор и его особенности
Что такое естественный отбор в биологии
Движущий естественный отбор представляет собой процесс, в ходе которого отбираются генотипы особей, максимально приспособленных к определенным условиям окружающей среды.
Кроме того, в ходе естественного отбора происходит устранение наименее адаптированных к изменениям окружающей среды генотипов. Это логично, ведь особи с большей приспособленностью способны оставить после себя большее количество потомков.
Многие называют естественный отбор движущей силой эволюции. Объясняется это тем, что именно у такой силы есть потенциал для формирования конкретного уровня приспособленности организма к условиям обитания.
Борьба за существование — то, что формирует естественный отбор.
В ходе исследования естественного отбора в качестве движущей эволюционной силы стоит брать во внимание 2 аспекта:
Иногда эти аспекты друг с другом не совпадают. Пример тому — стерильный гибрид, у которого отмечается повышенная жизнеспособность.
Также естественный отбор — это направляющая сила эволюции. Все потому, что он отличается непрерывностью действия, а на его формирование оказывает влияние множество факторов:
Интенсивность отбора или определение процента особей, способных дожить до половой зрелости. Чем этот показатель меньше, тем выше интенсивность отбора. Вообще показатель интенсивность может довольно широко варьироваться — отмечается сильная его зависимость от специфики вида и оригинальности экологической ситуации. При этом, этот показатель нулевым не бывает;
Изменчивость или присутствие разнообразных аллелей внутри популяции. При одинаковости всех особей, представляющих популяцию, в интенсивной борьбе за существование шансы на выживание у всех их будут одинаковыми. На возможности жизни и размножения этих особей оказывают влияние случайные факторы. Генетический состав таких особей на протяжении многих поколений не меняется;
Способность накапливать и совмещать между собой множество полезных аллелей. Важно отметить, что отбор каждого поколения не происходит с нуля. Этот процесс исходит из состояния популяции, сформированного в результате естественного отбора предшествующего цикла.
Итоги действия естественного отбора накапливаются, а новые аллели внутри популяции появляются в результате мутационного процесса.
Мутации — ненаправленные изменения генотипа внутри популяции.
Бывают генные, хромосомные и геномные мутации. В любом из вариантов отмечается действие этих мутаций на генотип особи, а сами мутации наследуются.
Постепенность эволюции, а также сложность органов, форм и функций, обусловлены тем, что у отбора есть способность накапливать и совмещать полезные аллели и устранять вредные.
Формы естественного отбора
Естественный отбор имеет несколько форм:
Стабилизирующий отбор — вариант естественного отбора, при котором происходит выбраковывание особей с крайними отклонениями от средней нормы, а особи со средней выраженностью признака сохраняются.
Стабилизирующий отбор действует в том случае, если условия среды постоянны. Он направлен против тех особей, которые отличаются наличием признака с крайними отклонениями от средней нормы. Стабилизирующим отбором активно занимался И. И. Шмальгаузен.
Пример стабилизирующего отбора — сохранение особей, отличающихся средними показателями плодовитости. Это объяснимо, ведь чем больше детенышей или птенцов в гнезде, тем сложнее процесс их выкармливания. Как результат — количество потомков с родительскими признаками уменьшается.
Действие естественного отбора привело к существованию реликтовых форм — таких, как латимерия и гаттерия.
Что касается движущего естественного отбора, то в этом случае выживают особи с отклоняющимся от нормы признаком. Действие такого отбора обусловлено постоянно меняющимися условиями среды. Благодаря ему сохраняются наследственные изменения различной природы. Кроме того, этим изменениям задается направление, в которое перемещается и норма реакции (таким образом она расширяется).
Индустриальный меланизм бабочек — пример движущего отбора. Он является результатом промышленного воздействия на эти популяции. Движущий отбор способствует утрачиванию одних признаков и формированию других.
При действии отбора продолжительное время в одном направлении популяция может трансформироваться в новый вид.
Разрывающий или дизруптивный отбор — то, что задает сразу несколько направлений изменчивости, при этом промежуточные величины признака не образуются.
В результате действия разрывающего отбора появляется такое явление как полиморфизм — наличие строго различающихся фенотипических форм развития признака. Многие склонны рассматривать дизруптивный отбор как частный случай движущего естественного отбора.
В некоторых случаях образовавшиеся в результате такого отбора особи утрачивают способность скрещиваться между собой. Это становится причиной появления новых видов.
Пример дизруптивного естественного отбора — карликовые формы рыб. Сохранение карликовых форм характерно в тех случаях, когда возникает нехватка корма у мальков некоторых видов рыб.
При длительном действии этой формы отбора на отдельной территории может образоваться две расы окуней: карликовая и раса гигантов.
Образование двух рас погремка — тоже хороший пример дизруптивного отбора. Происходит такое образование в силу разности цветения этого растения на протяжении различных сроков.
Естественный отбор — важный фактор эволюционного процесса, позволяющий максимально оценить приспособленность особей к различным условиям проживания и разобраться в механизмах возникновения новых видов в природе на разных эволюционных этапах.
Естественный отбор: биологическое значение, источники, классификация
Естественный отбор — процесс, обеспечивающий выживание сильных особей, которые передают благоприятные признаки следующим поколениям, при этом неблагоприятные свойства подвергаются элиминации. Естественный отбор действует на уровне популяции.
Биологическое значение
Биологическое значение заключается в качественном улучшении популяции. Окружающая среда постоянно изменяется и только стойкие виды могут пережить неблагоприятное влияние внешних факторов. Когда увеличивается численность популяции, представители группы испытывают дефицит в пище, местах поселения и размножения.
Выносливые и способные к адаптации организмы найдут другие источники питания и способы выращивания потомства и в дальнейшем передадут сильные гены своим детям. Естественный отбор — важное звено эволюции, ее движущая сила.
Источники генетического разнообразия
Мутации — основной источник генетического разнообразия естественного и искусственного отбора, но в первом случае они происходят спонтанно, а во втором — под человеческим влиянием.
В зависимости от влияния на организм выделяют такие мутации:
Мутации редко оказывают благоприятное влияние, чаще наносят вред. Полезные доминантные мутации сохраняются длительное время, а от вредоносных — популяция избавляется.
Естественный отбор у человека
