PRIRODZENÝ VÝBER: MECHANIZMUS, DÔKAZY, TYPY A PRÍKLADY - BIOLÓGIE - 2025

Prirodzený výber je evolučný mechanizmus navrhnutý britským prírodovedca Charlesa Darwina, tam, kde je diferenciálnej reprodukčný úspech u jedincov v populácii.

Prirodzený výber pôsobí, pokiaľ ide o reprodukciu jednotlivcov, ktorí nesú určité alely, a ponecháva viac potomkov ako iné osoby s rôznymi alelami. Títo jedinci sa rozmnožujú viac, a preto zvyšujú ich frekvenciu. Darwinovský proces prirodzeného výberu vedie k úpravám.

Zdroj: pozri Zdroj prostredníctvom Wikimedia Commons Vo svetle populačnej genetiky je evolúcia definovaná ako zmena frekvencií alel v populácii. K tejto zmene vedú dva vývojové procesy alebo mechanizmy: prirodzený výber a posun génov.

Charles Darwin

Prirodzený výber bol nepochopený už od chvíle, keď Darwin prvýkrát oznámil svoje priekopnícke myšlienky. Vzhľadom na politický a sociálny kontext tej doby boli teórie naturalistov chybne extrapolované na ľudské spoločnosti, pričom sa objavili frázy, ktoré sú dnes médiami a dokumentami viralizované, ako napríklad „prežitie najvhodnejších“.

Čo je to prírodný výber?

Prírodný výber je mechanizmus navrhnutý britským prírodovedcom Charlesom Darwinom v roku 1859. Táto téma je podrobne spracovaná v jeho majstrovskom diele Pôvod druhov.

Je to jedna z najdôležitejších myšlienok v oblasti biológie, pretože vysvetľuje, ako vznikli všetky formy života, ktoré dnes dokážeme oceniť. Je porovnateľná s myšlienkami veľkých vedcov z iných odborov, ako je napríklad Isaac Newton.

Darwin prostredníctvom mnohých príkladov pozorovaných počas svojich ciest vysvetľuje, ako druhy nie sú v čase nezmeniteľné entity, a navrhuje, aby všetky pochádzali od spoločného predka.

Aj keď existujú desiatky definícií prírodného výberu, najjednoduchším a najkonkrétnejším je definícia Stearns & Hoekstra (2000): „prírodný výber je variáciou reprodukčného úspechu spojeného s dedičnou črtou“.

Malo by sa uviesť, že evolúcia a prirodzený výber nesledujú konkrétny cieľ alebo cieľ. Produkuje iba organizmy prispôsobené ich prostrediu bez toho, aby sa špecifikovala potenciálna konfigurácia, ktorú budú mať tieto organizmy.

Mechanizmus

Niektorí autori vyjadrujú, že prirodzený výber je nevyhnutnosťou, pretože sa vyskytuje vždy, keď sú splnené tri postuláty, čo uvidíme nižšie:

zmena

Jedinci, ktorí patria do populácie, vykazujú variácie. V skutočnosti je variácia sine qua non, aby mohli prebiehať vývojové procesy.

Zmeny v organizmoch sa vyskytujú na rôznych úrovniach, od variácií nukleotidov, ktoré tvoria DNA, až po morfológiu a zmeny v správaní. Keď znížime úroveň, zistíme viac variácií.

dedičnosť

Táto vlastnosť musí byť dedičná. Tieto rozdiely v populácii sa musia prenášať z rodičov na deti. Na overenie, či je znak dedičný, sa používa parameter nazývaný „dedičnosť“, ktorý je definovaný ako podiel fenotypovej variácie spôsobenej genetickou variabilitou.

Matematicky je exprimovaný ako h ² = V _G / (V _G + V _E ). Kde V _G je genetická variancia a V _E je produkt rozptylu prostredia.

Existuje veľmi jednoduchý a intuitívny spôsob, ako kvantifikovať dedičnosť: miera charakteru rodičov vs. postava u detí. Napríklad, ak chceme potvrdiť dedičnosť veľkosti zobáka u vtákov, zmeráme veľkosť y u rodičov a zakreslíme ich oproti veľkosti u potomstva.

V prípade, že pozorujeme, že graf má tendenciu k linke (R ² sa nachádza v blízkosti 1) možno konštatovať, že vlastnosti sú dedičné.

Meniaci sa charakter súvisí s

Poslednou podmienkou prirodzeného výberu, ktorý má pôsobiť v populácii, je vzťah znaku k fitnes - tento parameter kvantifikuje schopnosť jednotlivcov reprodukovať sa a prežiť a pohybuje sa od 0 do 1.

Inými slovami, táto vlastnosť musí zvyšovať reprodukčný úspech svojho nosiča.

Hypotetický príklad: chvost veveričiek

Veverička Kaibaba

Vezmime hypotetickú populáciu veveričky a porozmýšľajte o tom, či na ňu môže pôsobiť prírodný výber.

Prvá vec, ktorú musíme urobiť, je skontrolovať, či existujú rozdiely v populácii. Môžeme to urobiť meraním záujmových postáv. Predpokladajme, že nájdeme variáciu v chvoste: existujú varianty s dlhým chvostom a krátkym chvostom.

Následne musíme potvrdiť, či je vlastnosť „veľkosť frontu“ dediteľná. Za týmto účelom zmeráme dĺžku chvosta rodičov a zakreslíme ju proti dĺžke chvosta detí. Ak nájdeme lineárny vzťah medzi týmito dvoma premennými, znamená to, že dedičnosť je skutočne vysoká.

Nakoniec musíme potvrdiť, že veľkosť chvosta zvyšuje reprodukčný úspech nosiča.

Kratší chvost môže jednotlivcom umožniť ľahší pohyb (nie je to nevyhnutne pravda, je to čisto vzdelávacie účely) a umožňuje im uniknúť predátorom úspešnejšie ako dopravcovia s dlhými chvostmi.

Počas generácií bude teda v populácii častejšia charakteristika „krátkeho kmeňa“. Toto je evolúcia prirodzeným výberom. Výsledkom tohto jednoduchého - ale veľmi výkonného procesu - sú úpravy.

dôkaz

Prírodný výber a vývoj všeobecne sú podporené mimoriadne robustnými dôkazmi z rôznych odborov vrátane paleontológie, molekulárnej biológie a geografie.

Fosílne záznamy

Fosílne záznamy sú najjasnejším dôkazom toho, že druhy nie sú nemennými entitami, ako sa myslelo pred Darwinom.

homológy

Potomkovia s modifikáciami vznikajúcimi v pôvode druhu nachádzajú podporu v homologických štruktúrach - štruktúrach so spoločným pôvodom, ktoré však môžu predstavovať určité variácie.

Napríklad ľudská ruka, krídlo netopiera a veľrybí plutvy sú homológnymi štruktúrami, pretože spoločný predok všetkých týchto línií mal vo svojej hornej časti rovnaký kostný vzor. V každej skupine bola štruktúra modifikovaná v závislosti od životného štýlu organizmu.

Molekulárna biológia

Rovnako pokroky v molekulárnej biológii nám umožňujú poznať sekvencie v rôznych organizmoch a nie je pochýb o tom, že existuje spoločný pôvod.

Priame pozorovanie

Nakoniec môžeme pozorovať mechanizmus prirodzeného výberu v akcii. Niektoré skupiny s veľmi krátkymi časmi generácie, ako sú baktérie a vírusy, umožňujú pozorovať vývoj skupiny v krátkom časovom období. Typickým príkladom je vývoj antibiotík.

Čo nie je prirodzený výber?

Hoci evolúcia je veda, ktorá dáva zmysel pre biológiu - citovať slávneho biológa Dobžanského „nič nemá zmysel v biológii, s výnimkou vývoja vo svetle evolúcie“ - v evolučnej biológii a súvisiacich mechanizmoch existuje veľa mylných predstáv. je.

Prirodzený výber sa zdá byť populárnym konceptom nielen pre akademikov, ale aj pre všeobecnú populáciu. V priebehu rokov sa však táto myšlienka skreslila a skreslila tak na akademickej pôde, ako aj v médiách.

Nejde o prežitie tých najvhodnejších

Pri uvádzaní „prirodzeného výberu“ je takmer nemožné nevyvolávať frázy ako „prežitie najvhodnejších alebo najvhodnejších“. Hoci sú tieto frázy veľmi populárne a často sa používajú v dokumentoch a podobne, nevyjadrujú presne význam prirodzeného výberu.

Prirodzený výber priamo súvisí s reprodukciou jednotlivcov a nepriamo s prežitím. Logicky, čím dlhšie jednotlivec žije, tým je vyššia pravdepodobnosť jeho reprodukcie. Priame spojenie mechanizmu je však s reprodukciou.

Rovnakým spôsobom sa „silnejší“ alebo „viac atletický“ organizmus nie vždy reprodukuje vo väčšom množstve. Z týchto dôvodov je potrebné opustiť známu frázu.

Nie je to synonymom evolúcie

Evolúcia je dvojkrokový proces: proces, ktorý spôsobuje zmeny (mutácia a rekombinácia), ktorý je náhodný, a druhý krok, ktorý určuje zmenu frekvencií alel v populácii.

Toto posledné štádium môže nastať prirodzeným výberom alebo genetickým alebo genetickým unášaním. Preto je prírodný výber iba druhou časťou tohto väčšieho fenoménu nazývaného evolúcia.

Druhy a príklady

Existujú rôzne klasifikácie výberu. Prvý klasifikuje výberové udalosti podľa ich účinku na priemer a rozptyl vo frekvenčnom rozdelení skúmaného charakteru. Sú to: stabilizačný, smerový a rušivý výber

Máme aj ďalšiu klasifikáciu, ktorá závisí od variácie fitnesu podľa frekvencie rôznych genotypov v populácii. Toto je pozitívny a negatívny výber závislý od frekvencie.

Nakoniec je tu tvrdý a mäkký výber. Táto klasifikácia závisí od existencie konkurencie medzi jednotlivcami v populácii a veľkosti selekčného tlaku. Nižšie opíšeme tri najdôležitejšie typy výberu:

Stabilizácia výberu

Stabilizačný výber existuje, keď jednotlivci, ktorí majú „priemerný“ alebo častejší charakter (tí, ktorí sú v najvyššom bode distribúcie frekvencie), sú tí, ktorí majú najvyššiu kondíciu.

Naopak, jednotlivci nachádzajúci sa v zvončekoch, ďaleko od priemeru, sú v priebehu generácií vylúčení.

V tomto výberovom modeli zostáva priemer počas generácií konštantný, zatiaľ čo rozptyl klesá.

Klasickým príkladom stabilizačného výberu je hmotnosť dieťaťa pri narodení. Aj keď lekársky pokrok zmiernil tento selektívny tlak postupmi, ako je cisársky rez, veľkosť je často rozhodujúcim faktorom.

Malé deti strácajú teplo rýchlo, zatiaľ čo deti, ktoré sú výrazne ťažšie ako priemer, majú problémy s pôrodom.

Ak sa výskumný pracovník snaží študovať typ selekcie, ktorý sa vyskytuje v danej populácii, a kvantifikuje iba priemer charakteristiky, môže dospieť k nesprávnym záverom, pričom sa domnieva, že v populácii nedochádza k vývoju. Z tohto dôvodu je dôležité zmerať rozptyl charakteru.

Smerový výber

Model smerového výberu navrhuje, aby jednotlivci, ktorí sú v jednom z chvostov frekvenčnej distribúcie, prežili celé generácie, či už ide o ľavý alebo pravý sektor.

V modeloch so smerovým výberom sa priemer posúva po generácie, zatiaľ čo rozptyl zostáva konštantný.

Fenomén umelého výberu uskutočňovaného ľuďmi na domácich zvieratách a rastlinách je typický smerový výber. Všeobecne sa predpokladá, že zvieratá (napríklad hovädzí dobytok) sú väčšie, produkujú viac mlieka, sú silnejšie atď. To isté sa vyskytuje v rastlinách.

V priebehu generácií sa priemer zvoleného charakteru populácie mení podľa tlaku. Ak by sa hľadali väčšie kravy, priemer by sa zvýšil.

V prírodnom biologickom systéme môžeme vziať príklad kožušiny určitého malého cicavca. Ak teplota v jeho prostredí neustále klesá, tie varianty, ktoré majú hrubšiu vrstvu, sa vyberú náhodnou mutáciou.

Narušujúci výber

Rušivý výber funguje tak, že uprednostňuje jednotlivcov, ktorí sú najviac vzdialení od priemeru. Ako pribúdajú generácie, počet frontov sa zvyšuje, zatiaľ čo jednotlivci, ktorí boli predtým blízko priemeru, začínajú klesať.

V tomto modeli je možné priemer udržiavať konštantný, zatiaľ čo rozptyl rastie - krivka sa rozširuje a rozširuje, až kým nedôjde k rozdeleniu na dve časti.

Navrhuje sa, že tento typ selekcie by mohol viesť k špekuláciám, za predpokladu, že dôjde k primeranej izolácii medzi dvoma morfológiami umiestnenými na koncoch chvosta.

Napríklad určitý druh vtáka môže mať výrazné variácie v zobáku. Predpokladajme, že existujú optimálne semená pre veľmi malé zobáky a optimálne semená pre veľmi veľké zobáky, ale stredné zobáky nedostanú vhodné jedlo.

Teda, tieto dva extrémy by sa zvýšili vo frekvencii a, ak by sa stanovili vhodné podmienky, ktoré budú napomáhať špekulačným javom, môže sa stať, že v priebehu času sa jedinci s rôznymi variáciami piku stanú dvoma novými druhmi.

Zdroj: Ealbert17, z Wikimedia Commons

Referencie

1. Audesirk, T., Audesirk, G., & Byers, BE (2004). Biológia: veda a príroda. Pearson Education.
2. Darwin, C. (1859). O pôvode druhov pomocou prírodného výberu. Murray.
3. Freeman, S., & Herron, JC (2002). Evolučná analýza. Prentice Hall.
4. Futuyma, DJ (2005). Evolution. Sinauer.
5. Hickman, CP, Roberts, LS, Larson, A., Ober, WC, a Garrison, C. (2001). Integrované princípy zoológie (zväzok 15). New York: McGraw-Hill.
6. Rice, S. (2007). Encyklopédia evolúcie. Skutkový stav.
7. Russell, P., Hertz, P. a McMillan, B. (2013). Biológia: Dynamická veda. Nelson Vzdelanie.
8. Soler, M. (2002). Evolúcia: základ biológie. Južný projekt.