Основные формы естественного отбора

Что такое естественный отбор

Это фундаментальная концепция эволюционной биологии, впервые предложенная Чарльзом Дарвином в 1859 году в книге «О происхождении видов». Во время кругосветного путешествия на корабле «Бигль» в 1831-1836 гг. ученый увидел, что один и тот же организм в разных географических точках проявляет различные внешние признаки.

Основная идея естественного отбора заключается в том, что особи от природы изменчивы, то есть каждая из них в чем-то отличается от других. Эта вариативность существует внутри организмов, и изменения происходят случайным образом. Она передается следующему потомству. Отбор происходит в результате различий в выживаемости, успешности спаривания, развитии и плодовитости.

Естественный отбор происходит, когда некоторые из этих изменений помогают организму выживать и производить больше продукции, чем другие, в результате чего их гены со временем становятся более распространенными в популяции. Поскольку окружающая среда постоянно меняется, ни один организм не может считаться идеально приспособленным или абсолютно адаптированным к своей среде. Она всегда будет избирательно относиться к определенным организмам, обладающим определенными генетическими комбинациями. Это делает естественный отбор важнейшей движущей силой эволюции.

В отсутствие этой силы эволюция может оказаться невозможной. Ведь если нет внешнего давления, то зачем видам пытаться эволюционировать. Если природа остается такой же, как в древности, то нет необходимости менять образ жизни какого-либо вида.

Механизм

Механизм естественного отбора — это процесс, который можно разделить на пять подпроцессов. Это те подпроцессы, которые играют важную роль в процессе эволюции.

1. Вариация: этот процесс не является интегрированным в механизм естественного отбора. Естественный отбор не запускает процесс вариации у какого-либо вида. Вариация — это процесс, возникающий в результате генетической мутации. Кроме того, изменения окружающей среды запускают процесс вариации. В результате вариации у одного вида появляются два разных подвида. Вариации являются пусковым моментом в процессе естественного отбора. Если у вида много разновидностей, то возникает необходимость в конкуренции за выживание в суровых условиях. На этом фоне начинается процесс естественного отбора.
2. Наследование: именно с этого этапа начинается сам отбор. По мере того как происходит конкуренция в различных вариациях. Возникает потребность в приобретении новых признаков, необходимых для существования вида в суровых условиях. Благодаря желанию видов, они приобретают новые признаки между собой. Они должны быть переданы следующему поколению. Этот процесс передачи осуществляется с помощью процесса наследования. Все новые признаки, приобретенные видом, должны быть переданы следующему поколению для прохождения нескольких других этапов естественного отбора. Представители того или иного вида редко бывают абсолютно одинаковыми как снаружи, так и внутри. Организмы могут различаться по размеру, окраске, способности противостоять болезням и множеству других признаков. Такие различия часто являются результатом случайных мутаций, или «ошибок копирования», возникающих при делении клеток в процессе развития новых организмов.
   При размножении организмы передают потомству свою ДНК — набор инструкций, закодированных в живых клетках для построения тела. А поскольку многие признаки закодированы в ДНК, потомство часто наследует вариации своих родителей. Например, у высоких людей, как правило, рождаются высокие дети.
3. Отбор: это основная фаза. Когда новый признак становится доступным для вида, начинается этот процесс. Это означает, что когда вид готов противостоять вызовам природы, начинается данный процесс. Наступает время доказать, что выживет сильнейший. При вариациях видов выживать в природе смогут те, кто успешно унаследовал их признаки. Все остальные виды исчезнут из природы. Например, различия в окраске помогают некоторым особям маскироваться от хищников. Более острые глаза и когти помогают орлу поймать добычу. А более яркая окраска повышает шансы самца павлина на привлечение партнерши. Это главный жизненно важный этап среди всех перечисленных этапов.
4. Время: эта ступень не рассматривается как ступень естественного отбора. Здесь некоторое время отводится на стабилизацию выживших видов. После процесса отбора, когда многие вариации исчезнут из природы, дается некоторый период, чтобы дать им стабилизироваться. Этот период может составлять миллионы лет.
5. Адаптация: теперь, когда виды выживают в природе, а также проводят большое количество времени в суровых условиях, наступает время адаптации к изменениям. Это означает, что все признаки, приобретенные за время наследования, будут переняты видом. Следующее поколение будет обладать этим признаком, чтобы снова выжить в природе в течение миллионов лет. Ноги, которые раньше использовались для ходьбы, модифицируются для использования в качестве крыльев или ласт. Чешуя, использовавшаяся для защиты, меняет цвет, чтобы служить камуфляжем. Эта адаптация снова поможет им в некоторых суровых условиях. Адаптация может быть настолько интенсивной, что вид переходит в совершенно новую форму. То есть из одного вида развивается другой. В этом и заключается суть и простота процесса естественного отбора. На его основе и происходит эволюция.

Какие существуют формы естественного отбора

Движущий отбор

Движущий отбор возникает, когда предпочтение отдается одному фенотипу, что приводит к смещению частоты в одну сторону. При этом распределение признаков в популяции изменяется в сторону другого крайнего признака.

Источник: chemwatch.net

Однако после загрязнения воздуха промышленными предприятиями деревья стали темнее. Светлоокрашенные мотыльки на потемневших деревьях становятся уязвимыми для хищников. С течением времени мотыльки меняют окраску, становясь темнее, чтобы маскироваться под темные деревья. Количество темных мотыльков увеличивается, так как они имеют более высокую выживаемость в местах обитания, подверженных загрязнению воздуха. При частых изменениях среды популяция подвергается направленному отбору. Таким образом, происходит смещение генетической дисперсии популяции в сторону фенотипической дисперсии новой формы. Когда признак находится на одном конце, а другой фенотипический спектр предпочтительнее остальных, отбор является направленным.

Стабилизирующий отбор

Происходит, когда естественный отбор отдает предпочтение промежуточным состояниям признака перед экстремальными вариациями признака, чтобы выжить. Например, высота растений: маленькое растение получает меньше солнечного света, чем высокое. Однако высокие растения уязвимы для ветра. Учитывая эти два фактора давления, растение будет поддерживать среднюю высоту. Со временем количество маленьких и высоких растений уменьшается, а количество средних растений продолжает увеличиваться. В этом случае растения подвергаются стабилизирующему отбору. Разнообразие растений уменьшается, поскольку популяция стабилизируется на определенном значении признака — средних растениях. Этот тип отбора подталкивает признак к среднему значению, а не к крайним значениям. Проще говоря, причина стабилизирующего отбора — повышение репродуктивного успеха средней особи. Экстремальные признаки в той или иной мере оказываются невыгодными, что снижает воспроизводство.

Разрывающий отбор

Этот тип отбора удаляет особь из центра фенотипического распределения. Он возникает, когда естественный отбор благоприятствует обеим крайним непрерывным вариациям. При таком отборе распределение становится бимодальным: две крайние вариации становятся более распространенными, что в конечном итоге приводит к появлению двух новых отдельных видов. Например, окраска позволяет организму соответствовать своему фону или сливаться с ним, чтобы не быть узнанным хищниками. В случае устриц светлоокрашенные устрицы более скрытны, чем устрицы средней окраски. Темноокрашенные устрицы, напротив, сливаются с тенью скал. Поэтому устрицы промежуточной окраски более уязвимы для крабов. Светло- и темноокрашенные устрицы выживают и размножаются. Такой тип отбора, который приводит к появлению большего числа вариаций, называется полиморфизмом.