Naturlig selektionsmekanisme, beviser, typer og eksempler

3893
Basil Manning

Det naturlig selektion er en evolutionær mekanisme foreslået af den britiske naturforsker Charles Darwin, hvor der er forskellig reproduktionssucces mellem enkeltpersoner i en befolkning.

Naturlig selektion handler med reproduktion af individer, der bærer visse alleler, hvilket efterlader flere afkom end andre individer med forskellige alleler. Disse individer reproducerer mere og øger derfor deres hyppighed. Darwinistisk naturlig udvælgelsesproces giver anledning til tilpasninger.

Kilde: se Kilde [CC BY 2.5 (https://creativecommons.org/licenses/by/2.5)], via Wikimedia Commons
I lyset af populationsgenetik defineres evolution som variationen af ​​allelfrekvenser i befolkningen. Der er to evolutionære processer eller mekanismer, der giver anledning til denne ændring: naturlig selektion og gendrift..

Charles Darwin

Naturlig udvælgelse er blevet mistolket, siden Darwin først gjorde sine banebrydende ideer kendt. I betragtning af tidens politiske og sociale kontekst blev naturforskerens teorier fejlagtigt ekstrapoleret til menneskelige samfund, nye sætninger, der i dag viraliseres af medierne og dokumentarfilm som "overlevelse af de stærkeste".

Artikelindeks

  • 1 Hvad er naturlig udvælgelse?
  • 2 Mekanisme
    • 2.1 Variation
    • 2.2 Arvelighed
    • 2.3 Karakter, der varierer, er relateret til fitness
    • 2.4 Hypotetisk eksempel: egernes hale
  • 3 Bevis
    • 3.1 Fossil rekord
    • 3.2 Homologi
    • 3.3 Molekylærbiologi
    • 3.4 Direkte observation
  • 4 Hvad er ikke naturlig udvælgelse?
    • 4.1 Det er ikke de stærkeste
    • 4.2 Det er ikke synonymt med evolution
  • 5 Typer og eksempler
    • 5.1 Stabiliserende valg
    • 5.2 Retningsvalg
    • 5.3 Forstyrrende valg
  • 6 Referencer

Hvad er naturlig udvælgelse?

Naturlig udvælgelse er den mekanisme, som den britiske naturforsker Charles Darwin foreslog i 1859. Emnet behandles i detaljer i hans mesterværk. Arternes oprindelse.

Det er en af ​​de vigtigste ideer inden for området biologi, da det forklarer, hvordan alle de livsformer, som vi er i stand til at værdsætte i dag, stammer fra. Det kan sammenlignes med ideerne fra store forskere inden for andre discipliner, som f.eks. Isaac Newton.

Darwin forklarer gennem adskillige eksempler observeret under sine rejser, hvordan arter ikke er uforanderlige enheder i tide og foreslår, at de alle kommer fra en fælles forfader.

Selv om der er snesevis af definitioner af naturlig udvælgelse, er den enkleste og mest konkrete den af ​​Stearns & Hoekstra (2000): "naturlig udvælgelse er variationen i reproduktiv succes forbundet med et arveligt træk".

Det skal nævnes, at evolution og naturlig udvælgelse ikke forfølger et specifikt mål eller mål. Det producerer kun organismer tilpasset deres miljø uden nogen form for specifikation af den potentielle konfiguration, som disse organismer vil have..

Mekanisme

Nogle forfattere udtrykker, at naturlig udvælgelse er en matematisk uundgåelighed, da den forekommer, så længe tre postulater er opfyldt, hvilket vi vil se nedenfor:

Variation

De personer, der tilhører befolkningen, viser variationer. Faktisk er variation en betingelse sine qua non for at evolutionære processer skal finde sted.

Variation i organismer forekommer på forskellige niveauer, fra variationer i nukleotiderne, der udgør DNA til morfologier og variationer i adfærd. Når vi sænker niveauet, finder vi større variation.

Arvelighed

Karakteristikken skal være arvelig. Disse variationer i befolkningen skal gå fra forældre til børn. For at verificere, om et træk er arveligt, anvendes en parameter kaldet "arvelighed" defineret som andelen af ​​fænotypisk variation på grund af genetisk variation..

Matematisk udtrykkes det som hto = VG / (VG + VOG). Hvor VG er den genetiske varians og VOG er variansproduktet af miljøet.

Der er en meget enkel og intuitiv måde at kvantificere arvelighed på: Forældrenes karaktermål tegnes grafisk vs. karakter hos børn. For eksempel, hvis vi vil bekræfte arveligheden af ​​næbstørrelse hos fugle, måler vi y-størrelsen hos forældre og plotter dem versus størrelse hos afkom..

Hvis vi ser, at grafen har en tendens til en linje ( rto er tæt på 1) kan vi konkludere, at egenskaberne er arvelige.

Den varierende karakter er relateret til fitness

Den sidste betingelse for naturlig udvælgelse for at kunne handle i befolkningen er forholdet mellem karakteristikken og fitness - Denne parameter kvantificerer reproduktions- og overlevelsesevne hos enkeltpersoner og varierer fra 0 til 1.

Med andre ord skal denne egenskab øge reproduktiv succes for dens bærer..

Hypotetisk eksempel: egernes hale

Kaibaba egern

Lad os tage en hypotetisk egernpopulation og tænke på, om naturlig udvælgelse kunne reagere på den..

Den første ting, vi skal gøre, er at kontrollere, om der er variation i befolkningen. Vi kan gøre dette ved at måle tegnene af interesse. Antag, at vi finder variation i halen: der er varianter med lang hale og med kort hale.

Senere skal vi bekræfte, om karakteristikken "køstørrelse" er arvelig. For at gøre dette måler vi forældrenes halelængde og plotter den mod børnenes halelængde. Hvis vi finder et lineært forhold mellem de to variabler, betyder det, at arveligheden faktisk er høj.

Endelig skal vi bekræfte, at halenes størrelse øger bærerens reproduktive succes..

Den kortere hale kan tillade enkeltpersoner at bevæge sig lettere (dette er ikke nødvendigvis sandt, det er udelukkende til uddannelsesmæssige formål) og giver dem mulighed for at undslippe rovdyr mere vellykket end langhalede bærere.

Således vil den "korte belastning" karakteristik hyppigere i befolkningen gennem generationer. Dette er evolution ved naturlig udvælgelse. Og resultatet af denne enkle - men meget kraftfulde proces - er tilpasningerne.

Beviser

Naturlig selektion og udvikling generelt understøttes af ekstraordinært robust bevis fra forskellige discipliner, herunder paleontologi, molekylærbiologi og geografi..

Fossil rekord

Den fossile optegnelse er det klareste bevis for, at arter ikke er uforanderlige enheder, som man troede før Darwins tid.

Homologi

Efterkommerne med ændringer, der er rejst i arternes oprindelse, finder støtte i de homologe strukturer - strukturer med en fælles oprindelse, men det kan give visse variationer.

For eksempel er menneskets arm, flagermusens vinge og hvalernes finner homologe strukturer til hinanden, da den fælles forfader til alle disse slægter havde det samme mønster af knogler i deres øverste tid. I hver gruppe er strukturen blevet ændret afhængigt af organismenes livsstil.

Molekylær Biologi

På samme måde tillader fremskridt inden for molekylærbiologi os at kende sekvenserne i forskellige organismer, og der er ingen tvivl om, at der er en fælles oprindelse.

Direkte observation

Endelig kan vi observere mekanismen for naturlig selektion i handling. Visse grupper med meget korte genereringstider, såsom bakterier og vira, gør det muligt at observere gruppens udvikling på kort tid. Det typiske eksempel er udviklingen af ​​antibiotika.

Hvad der ikke er naturlig udvælgelse?

Selvom evolution er videnskaben, der giver mening med biologi - for at citere den berømte biolog Dobzhansky "intet giver mening i biologien undtagen i lyset af evolutionen" - er der mange misforståelser i evolutionær biologi og relaterede mekanismer..

Naturlig udvælgelse synes at være et populært koncept, ikke kun for akademikere, men også for befolkningen generelt. I årenes løb er ideen imidlertid blevet forvrænget og forkert præsenteret i både den akademiske verden og medierne..

Det er ikke de stærkestes overlevelse

Når man nævner "naturlig udvælgelse", er det næsten umuligt ikke at fremmane sætninger som "overlevelse af de stærkeste eller de stærkeste." Selvom disse sætninger er meget populære og er blevet brugt i vid udstrækning i dokumentarfilm og lignende, udtrykker de ikke nøjagtigt betydningen af ​​naturlig udvælgelse..

Naturlig selektion er direkte relateret til reproduktion af enkeltpersoner og indirekte til overlevelse. Logisk, jo længere et individ lever, jo mere sandsynligt er det at reproducere. Imidlertid er mekanismens direkte forbindelse med reproduktionen.

På samme måde reproducerer den "stærkere" eller "mere atletiske" organisme ikke altid i større mængde. Af disse grunde er det nødvendigt at opgive den velkendte sætning.

Det er ikke synonymt med evolution

Evolution er en totrinsproces: en, der forårsager variation (mutation og rekombination), som er tilfældig, og et andet trin, der bestemmer ændringen i allelfrekvenser i befolkningen..

Denne sidste fase kan forekomme ved naturlig selektion eller ved genetisk eller genetisk drift. Derfor er naturlig udvælgelse kun den anden del af dette større fænomen kaldet evolution..

Typer og eksempler

Der er forskellige klassifikationer af udvælgelsen. Den første klassificerer udvælgelseshændelserne i henhold til deres indvirkning på gennemsnittet og variansen i frekvensfordelingen af ​​det undersøgte tegn. Disse er: stabiliserende, retningsbestemt og forstyrrende valg

Vi har også en anden klassifikation, der afhænger af variationen af fitness i henhold til hyppigheden af ​​de forskellige genotyper i befolkningen. Disse er det positive og negative frekvensafhængige valg.

Endelig er der det hårde og bløde valg. Denne klassificering afhænger af eksistensen af ​​konkurrence mellem individer i befolkningen og størrelsen af ​​udvælgelsestrykket. Nedenfor vil vi beskrive de tre vigtigste typer valg:

Stabiliserende valg

Der er et stabiliserende valg, når individerne med "gennemsnit" eller hyppigere karakter (dem på det højeste punkt i frekvensfordelingen) er dem med den højeste fitness.

I modsætning hertil elimineres enkeltpersoner, der findes i klokkens haler, langt fra gennemsnittet gennem generationer..

I denne selektionsmodel forbliver gennemsnittet konstant gennem generationer, mens variansen aftager.

Et klassisk eksempel på stabilisering af udvælgelsen er barnets vægt ved fødslen. Selvom medicinske fremskridt har lempet dette selektive pres med procedurer som kejsersnit, er størrelse ofte en afgørende faktor..

Små babyer mister hurtigt varmen, mens babyer, der er betydeligt tungere end gennemsnittet, har problemer med fødslen..

Hvis en forsker søger at undersøge den type udvælgelse, der forekommer i en given population og kun kvantificerer gennemsnittet af karakteristikken, kan han muligvis nå de forkerte konklusioner og tro, at der ikke sker evolution i befolkningen. Af denne grund er det vigtigt at måle karakterens varians.

Retningsvalg

Den retningsbestemte valgmodel foreslår, at enkeltpersoner, der befinder sig i en hvilken som helst af frekvensfordelingens haler, overalt i generationer, det være sig den venstre eller højre sektor..

I retningsvalgsmodeller skifter middelværdien over generationer, mens variansen forbliver konstant.

Fænomenet kunstig selektion udført af mennesker på deres husdyr og planter er et typisk retningsvalg. Generelt søges det, at dyrene (for eksempel kvæg) er større, producerer mere mælk, er stærkere osv. På samme måde sker det i planter.

Når generationerne går, varierer gennemsnittet af den valgte karakter af befolkningen alt efter presset. Hvis der søges større køer, vil gennemsnittet stige.

I et naturligt biologisk system kan vi tage eksemplet med pelsen fra et bestemt lille pattedyr. Hvis temperaturen konstant falder i sit habitat, vælges de varianter, der har en tykkere pels på grund af en tilfældig mutation..

Forstyrrende valg

Forstyrrende udvælgelse virker ved at favorisere personer, der er længst væk fra gennemsnittet. Efterhånden som generationer passerer, øges køerne i hyppighed, mens personer, der tidligere var tæt på gennemsnittet, begynder at falde.

I denne model kan gennemsnittet holdes konstant, mens variansen øges - kurven bliver bredere og bredere, indtil den ender med at dele sig i to..

Det foreslås, at denne type udvælgelse kan føre til specieringshændelser, forudsat at der forekommer tilstrækkelig isolering mellem de to morfologier placeret i enderne af halen..

For eksempel kan en bestemt fugleart have markante variationer i dens næb. Antag at der er optimale frø til meget små næb og optimale frø til meget store næb, men de mellemliggende næb får ikke passende mad..

Således vil de to ekstremer øges i hyppighed, og hvis de relevante betingelser gives for at hente specieringshændelser, kan det være, at individerne med forskellige variationer af toppen over tid bliver to nye arter.

Kilde: Ealbert17 [CC BY-SA 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0)], fra Wikimedia Commons

Referencer

  1. Audesirk, T., Audesirk, G., & Byers, B. E. (2004). Biologi: videnskab og natur. Pearson Uddannelse.
  2. Darwin, C. (1859). Om arternes oprindelse ved hjælp af naturlig udvælgelse. Murray.
  3. Freeman, S. og Herron, J. C. (2002). Evolutionær analyse. Prentice hall.
  4. Futuyma, D. J. (2005). Udvikling . Sinauer.
  5. Hickman, C. P., Roberts, L. S., Larson, A., Ober, W. C., & Garrison, C. (2001). Integrerede zoologiske principper (Bind 15). New York: McGraw-Hill.
  6. Rice, S. (2007).Encyclopedia of Evolution. Fakta om fil.
  7. Russell, P., Hertz, P. og McMillan, B. (2013). Biologi: Den dynamiske videnskab. Nelson Uddannelse.
  8. Soler, M. (2002). Evolution: Grundlaget for biologi. Syd-projekt.

Endnu ingen kommentarer