Mechanismus přirozeného výběru, důkazy, typy a příklady

2156
Robert Johnston

The přírodní výběr je evoluční mechanismus navržený britským přírodovědecem Charlesem Darwinem, kde existuje rozdílný reprodukční úspěch mezi jednotlivci populace.

Přirozený výběr působí z hlediska reprodukce jedinců, kteří nesou určité alely, a zanechává více potomků než ostatní jedinci s různými alelami. Tito jedinci se množí více, a proto zvyšují jejich frekvenci. Proces darwinovského přirozeného výběru vede k adaptacím.

Zdroj: viz Zdroj [CC BY 2.5 (https://creativecommons.org/licenses/by/2.5)], přes Wikimedia Commons
Ve světle populační genetiky je evoluce definována jako variace frekvencí alel v populaci. K této změně vedou dva evoluční procesy nebo mechanismy: přirozený výběr a drift genů..

Charles Darwin

Přirozený výběr byl od té doby, co Darwin poprvé oznámil své převratné myšlenky, nesprávně interpretován. Vzhledem k tehdejšímu politickému a společenskému kontextu byly teorie přírodovědců chybně extrapolovány na lidské společnosti a objevily se fráze, které jsou dnes virálně šířeny médii a dokumenty, například „přežití nejschopnějších“..

Rejstřík článků

  • 1 Co je to přirozený výběr?
  • 2 Mechanismus
    • 2.1 Variace
    • 2.2 Dědičnost
    • 2.3 Charakter, který se liší, souvisí s kondicí
    • 2.4 Hypotetický příklad: ocas veverek
  • 3 Důkazy
    • 3.1 Fosilní záznam
    • 3.2 Homologie
    • 3.3 Molekulární biologie
    • 3.4 Přímé pozorování
  • 4 Co není přirozený výběr?
    • 4.1 Není to přežití nejschopnějších
    • 4.2 Není synonymem evoluce
  • 5 Typy a příklady
    • 5.1 Stabilizační výběr
    • 5.2 Směrová volba
    • 5.3 Rušivý výběr
  • 6 Reference

Co je to přirozený výběr?

Přirozený výběr je mechanismus, který navrhl britský přírodovědec Charles Darwin v roce 1859. Tématu se ve svém mistrovském díle věnuje velmi podrobně Původ druhů.

Je to jeden z nejdůležitějších nápadů v oblasti biologie, protože vysvětluje, jak vznikly všechny formy života, které dnes dokážeme ocenit. Je to srovnatelné s myšlenkami velkých vědců v jiných oborech, jako je například Isaac Newton.

Darwin vysvětluje na mnoha příkladech pozorovaných během svých cest, že druhy nejsou neměnnými entitami v čase, a navrhuje, aby všechny pocházely od společného předka.

Ačkoli existují desítky definic přirozeného výběru, nejjednodušší a nejkonkrétnější je definice Stearns & Hoekstra (2000): „přirozený výběr je variace reprodukčního úspěchu spojená s dědičnou vlastností“.

Je třeba zmínit, že evoluce a přirozený výběr nesledují konkrétní cíl nebo cíle. Produkuje pouze organismy přizpůsobené jejich prostředí bez jakéhokoli typu specifikace potenciální konfigurace, kterou tyto organismy budou mít..

Mechanismus

Někteří autoři vyjadřují, že přirozený výběr je matematická nevyhnutelnost, protože k ní dochází, pokud jsou splněny tři postuláty, které uvidíme níže:

Variace

Jednotlivci, kteří patří k populaci, vykazují variace. Ve skutečnosti je variace podmínkou sine qua non aby proběhly evoluční procesy.

Variace v organismech se vyskytují na různých úrovních, od variací nukleotidů, které tvoří DNA, až po morfologie a variace chování. Jak snižujeme úroveň, nacházíme větší variace.

Dědičnost

Tato vlastnost musí být dědičná. Tyto variace přítomné v populaci musí přecházet z rodičů na děti. K ověření, zda je vlastnost dědičná, se používá parametr zvaný „dědičnost“, který je definován jako podíl fenotypové odchylky způsobené genetickou variací..

Matematicky je to vyjádřeno jako hdva = PROTIG / (PROTIG + PROTIA). Kde VG je genetická odchylka a VA je produktem odchylky prostředí.

Existuje velmi jednoduchý a intuitivní způsob kvantifikace dědičnosti: míra charakteru rodičů je grafována vs. postava u dětí. Například, pokud chceme potvrdit dědičnost velikosti zobáku u ptáků, změříme velikost y u rodičů a vykreslíme je proti velikosti u potomků..

V případě, že pozorujeme, že graf má sklon k přímce ( rdva je blízko 1) můžeme konstatovat, že vlastnosti jsou dědičné.

Měnící se charakter souvisí s zdatnost

Poslední podmínkou, aby byl přirozený výběr schopen působit v populaci, je vztah charakteristiky k zdatnost - Tento parametr kvantifikuje schopnost reprodukce a přežití jednotlivců a pohybuje se od 0 do 1.

Jinými slovy, tato vlastnost musí zvýšit reprodukční úspěch svého nosiče..

Hypotetický příklad: ocas veverek

Veverka Kaibaba

Vezměme si hypotetickou populaci veverek a zamysleme se nad tím, zda by na ni mohl přirozený výběr působit..

První věcí, kterou musíme udělat, je zkontrolovat, zda existují rozdíly v populaci. Můžeme to udělat měřením znaků zájmu. Předpokládejme, že najdeme variantu ocasu: existují varianty s dlouhým ocasem a s krátkým ocasem.

Později musíme potvrdit, zda je vlastnost „velikost fronty“ dědičná. K tomu změříme délku ocasu rodičů a vyneseme ji proti délce ocasu dětí. Pokud najdeme lineární vztah mezi těmito dvěma proměnnými, znamená to, že dědičnost je skutečně vysoká.

Nakonec musíme potvrdit, že velikost ocasu zvyšuje reprodukční úspěch nosiče..

Kratší ocas může jednotlivcům umožnit snadnější pohyb (to nemusí být nutně pravda, slouží čistě pro vzdělávací účely) a umožňuje jim úspěšnější útěk před predátory než nosiči s dlouhým ocasem..

Po celé generace bude tedy charakteristika „krátkého kmene“ v populaci častější. Toto je evoluce přirozeným výběrem. A výsledkem tohoto jednoduchého - ale velmi výkonného procesu - jsou úpravy.

Důkaz

Přirozený výběr a obecně evoluce je podporována mimořádně silnými důkazy z různých oborů, včetně paleontologie, molekulární biologie a geografie..

Fosilní záznam

Fosilní záznam je nejjasnějším důkazem toho, že druhy nejsou neměnné entity, jak se myslelo před dobou Darwina.

Homologie

Potomci s modifikacemi vznesenými v původu druhu nacházejí podporu v homologních strukturách - strukturách se společným původem, ale to může představovat určité variace.

Například paže člověka, křídlo netopýra a ploutve velryb jsou navzájem homologními strukturami, protože společný předek všech těchto linií měl v horní části stejný vzor kostí. U každé skupiny byla struktura upravena v závislosti na životním stylu organismu.

Molekulární biologie

Stejně tak nám pokrok v molekulární biologii umožňuje znát sekvence v různých organismech a není pochyb o tom, že existuje společný původ.

Přímé pozorování

Nakonec můžeme pozorovat mechanismus přirozeného výběru v akci. Určité skupiny s velmi krátkými generačními časy, jako jsou bakterie a viry, umožňují sledovat vývoj skupiny v krátkém časovém období. Typickým příkladem je vývoj antibiotik.

Co není přirozený výběr?

Ačkoli evoluce je věda, která dává smysl biologii - cituji slavného biologa Dobžanského „nic nemá v biologii smysl kromě evolučního světla“ - v evoluční biologii a souvisejících mechanismech existuje mnoho mylných představ..

Přirozený výběr se jeví jako populární koncept nejen pro akademické pracovníky, ale také pro širokou populaci. V průběhu let však byla tato myšlenka zkreslena a zkreslena jak v akademické sféře, tak v médiích..

Není to přežití nejschopnějších

Když se zmíníme o „přirozeném výběru“, je téměř nemožné nevykouzlit fráze jako „přežití nejschopnějších nebo nejschopnějších“. Ačkoli jsou tyto fráze velmi populární a jsou široce používány v dokumentech a podobně, nevyjadřují přesně význam přirozeného výběru..

Přirozený výběr přímo souvisí s reprodukcí jednotlivců a nepřímo s přežitím. Logicky, čím déle jedinec žije, tím větší je pravděpodobnost jeho reprodukce. Přímé spojení mechanismu je však s reprodukcí.

Stejným způsobem se „silnější“ nebo „sportovnější“ organismus ne vždy množí ve větším množství. Z těchto důvodů je nutné upustit od známé fráze.

Není synonymem evoluce

Evoluce je dvoustupňový proces: jeden, který způsobuje variace (mutace a rekombinace), který je náhodný, a druhý krok, který určuje změnu frekvencí alel v populaci..

Tato poslední fáze může nastat přirozeným výběrem nebo genetickým nebo genetickým driftem. Přirozený výběr je tedy pouze druhou částí tohoto většího jevu zvaného evoluce..

Typy a příklady

Výběr má různé klasifikace. První klasifikuje výběrové události podle jejich vlivu na průměr a rozptyl v distribuci frekvence studovaného znaku. Jsou to: stabilizační, směrový a rušivý výběr

Máme také další klasifikaci, která závisí na variantě zdatnost podle frekvence různých genotypů v populaci. Jedná se o pozitivní a negativní výběr závislý na frekvenci.

A konečně je tu tvrdý a měkký výběr. Tato klasifikace závisí na existenci konkurence mezi jednotlivci v populaci a velikosti selekčního tlaku. Níže popíšeme tři nejdůležitější typy výběru:

Stabilizační výběr

Stabilizující výběr existuje, když jedinci s „průměrným“ nebo častějším charakterem (ti v nejvyšším bodě distribuce frekvence) jsou ti s nejvyšší zdatnost.

Naproti tomu jedinci nalezení v ocasu zvonu, daleko od průměru, jsou po generace eliminováni..

V tomto modelu výběru zůstává průměr po celé generace konstantní, zatímco odchylka klesá.

Klasickým příkladem stabilizace výběru je hmotnost dítěte při narození. Ačkoli lékařský pokrok zmírnil tento selektivní tlak pomocí postupů, jako je císařský řez, velikost je často rozhodujícím faktorem..

Malé děti rychle ztrácejí teplo, zatímco děti, které jsou výrazně těžší než průměr, mají problémy s porodem..

Pokud se výzkumný pracovník snaží studovat typ výběru, který se vyskytuje v dané populaci, a kvantifikuje pouze průměr charakteristiky, může dojít k nesprávným závěrům v domnění, že v populaci nedochází k evoluci. Z tohoto důvodu je důležité měřit rozptyl postavy.

Směrový výběr

Model směrového výběru navrhuje, aby v průběhu generací přežili jednotlivci, kteří jsou v některém z konců distribuce frekvencí, ať už v levém nebo pravém sektoru..

U modelů se směrovým výběrem se střední hodnota posouvá po generace, zatímco rozptyl zůstává konstantní.

Fenomén umělé selekce prováděné lidmi na jejich domácích zvířatech a rostlinách je typickou směrovou selekcí. Obecně se usiluje, aby zvířata (například skot) byla větší, produkovala více mléka, byla silnější atd. Stejným způsobem se to děje v rostlinách.

S odchodem generací se průměr zvoleného charakteru populace mění podle tlaku. Pokud se hledají větší krávy, průměr by se zvýšil.

V přirozeném biologickém systému si můžeme vzít příklad srsti určitého malého savce. Pokud teplota v jeho stanovišti neustále klesá, budou vybrány ty varianty, které mají silnější srst v důsledku náhodné mutace..

Rušivý výběr

Rušivý výběr funguje tak, že upřednostňuje jednotlivce, kteří jsou nejdále od průměru. Jak generace ubíhají, fronty se zvyšují ve frekvenci, zatímco jednotlivci, kteří se dříve blížili průměru, začínají klesat.

V tomto modelu může být průměr udržován konstantní, zatímco rozptyl se zvyšuje - křivka se rozšiřuje a rozšiřuje, dokud se nerozdělí na dvě..

Navrhuje se, aby tento typ selekce mohl vést ke speciačním událostem za předpokladu, že dojde k odpovídající izolaci mezi dvěma morfologiemi umístěnými na koncích ocasu..

Například určitý druh ptáka může mít výrazné odchylky v zobáku. Předpokládejme, že existují optimální semena pro velmi malé zobáky a optimální semena pro velmi velké zobáky, ale střední zobáky nedostanou vhodné jídlo..

Tyto dva extrémy by se tedy zvýšily na frekvenci, a pokud budou dány vhodné podmínky, které napomáhají speciačním událostem, může se stát, že se z jedinců s různými variacemi píku stanou v průběhu času dva nové druhy..

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

Reference

  1. Audesirk, T., Audesirk, G., & Byers, B. E. (2004). Biologie: věda a příroda. Pearson Education.
  2. Darwin, C. (1859). O původu druhů pomocí přirozeného výběru. Murray.
  3. Freeman, S., & Herron, J. C. (2002). Evoluční analýza. Hala Prentice.
  4. Futuyma, D. J. (2005). Vývoj . Sinauer.
  5. Hickman, C. P., Roberts, L. S., Larson, A., Ober, W. C., & Garrison, C. (2001). Integrované principy zoologie (Sv. 15). New York: McGraw-Hill.
  6. Rice, S. (2007).Encyclopedia of Evolution. Fakta o spisu.
  7. Russell, P., Hertz, P. a McMillan, B. (2013). Biology: The Dynamic Science. Nelson Education.
  8. Soler, M. (2002). Evolution: The Basis of Biology. Jižní projekt.

Zatím žádné komentáře