• Въведение

• Теорията на Чарлз Дарвин, известна като теорията за естествения подбор, е един от върховете на научната мисъл през 19 век. Значението му обаче далеч надхвърля възрастта му и отвъд обхвата на биологията: теорията на Дарвин се превърна в естествено-историческа основа на материалистичния мироглед.

Теорията на Дарвин е чудесен пример научно изследваневъз основа на голям брой надеждни научни факти, чийто анализ води Дарвин до последователна система от съизмерими заключения. Дарвин събира данни, за да обоснове своята теория в продължение на много години. Първият план на теорията вече е написан през 1842 г., но (поразителен пример за научна предпазливост и добросъвестност!) не е публикуван в продължение на много години, през които Дарвин продължава да събира и анализира нови данни. Великата работа на Дарвин, Произходът на видовете чрез естествен подбор, или запазването на предпочитаните видове в борбата за живот, се появява едва през 1859 г.

Известно е, че стимулът, който ускорява публикуването на работата на Дарвин, е работата на А. Уолъс (1823-1913), който независимо стига до близки еволюционни заключения. И двата документа бяха представени съвместно през 1858 г. на среща на Линейското общество в Лондон и Уолъс, след като се запозна с работата на Дарвин, напълно призна нейния приоритет. Дарвин анализира еволюционния процес много по-широко и по-дълбоко от Уолъс и, отдавайки дължимото уважение на последния, с право наричаме Ч. Дарвин автор на теорията за естествения подбор.

• Ние, разбира се, не можем да дадем пълно изложение на грандиозната работа на Дарвин на страниците на този труд и ще се ограничим до кратък преглед на основните положения на неговата теория, което е необходимо, за да разберем връзката му със съвременната теория на еволюцията.

• 2. Естествен подбор

• 2.1. Изменчивостта на организмите в природата

• Дарвин събира множество данни, които показват, че променливостта на най-разнообразните видове организми в природата е много голяма и нейните форми са фундаментално подобни на формите на променливост на домашните животни и растения.

Разнообразните и променливи разлики между индивидите от един и същи вид формират, така да се каже, плавен преход към по-стабилни разлики между разновидностите на този вид; на свой ред последните също толкова постепенно преминават в по-ясни различия в още по-големи групировки - подвидове, а различията между подвидовете - в добре изразени междувидови различия. Така индивидуалната променливост плавно се превръща в групови различия. От това Дарвин заключава, че индивидуалните различия на индивидите са в основата на появата на разновидностите. Сортовете с натрупването на различия между тях се превръщат в подвидове, а тези от своя страна в определени видове. Следователно, ясно изразен сорт може да се счита за първа стъпка към изолирането на нов вид (сортът е "начален вид").

• Дарвин вярваше, че няма качествена разлика между вид и разнообразие - това са просто различни етапи от постепенното натрупване на различия между групи от индивиди от различни мащаби.

• По-голямата изменчивост е характерна за по-разпространените видове, живеещи в по-разнообразни условия. В природата, както и в опитомено състояние, основната форма на променливост на организмите е неопределена, която служи като универсален материал за процеса на видообразуване.

• Йордан Н.Н. Еволюцията на живота. - М .: "Академия", 2001. - С.19.

• .2. Борба за съществуване

Сравнявайки цялата събрана информация за променливостта на организмите в диво и опитомено състояние и ролята на изкуствената селекция за отглеждане на породи и разновидности на домашни животни и растения, Дарвин се доближава до откриването на онази творческа сила, която движи и насочва еволюционния процес в природата - естествен подбор:„Тъй като се раждат много повече индивиди от всеки вид, отколкото колко от тях могат да оцелеят, и тъй като, следователно, непрекъснато възниква борбата за съществуване, от това следва, че всяко същество, което в сложните и често променящи се условия на своя живот, макар и незначително, ще се промени в изгодна за него посока, ще има по-голям шанс да оцелее и. по този начин предмет на естествен подбор.По силата на строгия принцип на наследствеността, избраният сорт ще има тенденция да се възпроизвежда в своята нова и променена форма."

• Йордан Н.Н. Еволюцията на живота. - М .: "Академия", 2001. - С.21.

• 2.3. Резултатите от естествения подбор

Естественият подбор е неизбежен резултат от борбата за съществуване и наследствената изменчивост на организмите. Според Дарвин естественият подбор е най-важната творческа сила, която ръководи еволюционния процес и естествено определя появата на адаптации на организмите, прогресивната еволюция и увеличаването на разнообразието от видове.

възникване устройства (адаптация)организмите към условията на тяхното съществуване, което придава на структурата на живите същества характеристиките на "целесъобразност", е пряк резултат от естествения подбор, тъй като самата му същност е диференцирано оцеляване и преобладаващо оставяне на потомство именно от онези индивиди, които поради спрямо техните индивидуални характеристики, са по-добре приспособени към условията на околната среда от останалите. Натрупването чрез селекция от поколение на поколение на онези черти, които дават предимство в борбата за съществуване, и постепенно води до формирането на специфични адаптации.

Дарвин подчертава, че всяка определена степен на годност на организмите роднина- обикновено по-възможно перфектни формиадаптации към тази среда. Това се доказва от множество примери за изключително бързо размножаване и широко разпространение на редица животински и растителни видове в напълно нови за тях райони. Глобусъткъдето са били случайно или съзнателно въведени от хора (зайци в Австралия, плъхове, котки, кучета, прасета на островите на Океания, канадска елодея в европейски води и др.). Всички тези видове, възникнали в напълно различни географски райони, се оказаха по-добре адаптирани към условията на нови райони за себе си, отколкото видовете животни и растения, които са обитавали тези райони от дълго време и са имали достатъчно перфектни адаптации към техните условия .

• Йордан Н.Н. Еволюцията на живота. - М .: "Академия", 2001. - С.27.

• 3. Произходът на човека

Дълго време научното познание беше твърде рязко и непълно, за да разреши проблема за произхода на човека. Едва през 1857 г. Чарлз Дарвин прави хипотеза, а през 1871 г. в труда си „Произходът на човека и половият подбор“ убедително доказва, че хората произхождат от маймуни, а не са създадени чрез акт на божествено сътворение, както църквата. преподава. „Ако умишлено не си затваряме очите, тогава със сегашното ниво на познание ще можем приблизително да разпознаем нашите предци и нямаме причина да се срамуваме от тях“, пише Чарлз Дарвин. Роля социални фактори, което е посочено и от Ч. Дарвин, е разкрито от Ф. Енгелс в работата "Ролята на труда в процеса на превръщане на маймуната в човек" (1896 г.).

• Човекът принадлежи към разреда на приматите и еволюционната история на човека е част от филогенезата на тази група.

Общото между човека и гръбначните животни се потвърждава от общия план на тяхната структура: скелетът, нервна система, кръвоносна, дихателна, храносмилателна системи. Връзката между човека и животните е особено убедителна, когато се сравнява ембрионалното им развитие. На неговия ранни стадиичовешкият ембрион е трудно различим от ембрионите на други гръбначни животни. На възраст 1,5 - 3 месеца има хрилни цепки, а гръбнакът завършва с опашка. За много дълго време приликата между човешките ембриони и маймуните остава. Специфични (видови) черти на човека се появяват едва в най-късните етапи на развитие.

Рудиментите и атавизмите служат като важно доказателство за родството на човека с животните. В човешкото тяло има около 90 рудимента: кокцигеална кост (остатък от намалена опашка); гънка в ъгъла на окото (остатък от мигащата мембрана); тънка коса по тялото (останалата вълна); процес на цекума - апендикс и т.н. Всички тези рудименти са безполезни за хората и са наследство от животински предци. Атавизмите (необичайно силно развити зачатъци) включват външна опашка, с която хората се раждат много рядко; обилно окосмяване по лицето и тялото; многозърна, силно развити зъби и др.

• Грант V. Еволюция на организмите. - М.: Просвещение, 1992. - С.103.

• Сходството на структурния план, сходството на ембрионалното развитие, рудименти, атавизми са неоспоримо доказателство за животинския произход на човека и доказателство, че човекът, подобно на животните, е резултат от дълго историческо развитие на органичния свят.

Според структурата и физиологичните характеристики най-близките роднини на човека са човекоподобните маймуни или човекоподобните (от гръцки anthropos - човек). Те включват шимпанзе, горила, орангутан. Подобни структурни детайли свидетелстват за тясната връзка между хората и антропоидите: общ характертелосложение, намалена опашка, хващаща ръка с плоски нокти и противоположен палец, форма на очите и ушите, равен брой резци, кучешки зъби и кътници; пълна смяна на млечни зъби и много други.

• Заключение

• Обобщавайки, можем да изброим основните изводи от тази работа.

1. Организмите, както в опитомено, така и в диво състояние, се характеризират с наследствена променливост. Най-често срещаната и важна форма на променливост е неопределената. Промените във външната среда служат като стимул за появата на променливост в организмите, но характерът на променливостта се определя от спецификата на самия организъм, а не от посоката на промените във външните условия.

• 2. Фокусът на еволюционната теория трябва да бъде не отделни организми, а биологични видове и вътрешновидови групи (популации).

3. Всички видове организми в природата са принудени да водят ожесточена борба за своето съществуване. Борбата за съществуване на индивидите от даден вид се състои в тяхното взаимодействие с неблагоприятни биотични и абиотични факторивъншна среда, както и от конкуренцията им помежду си. Последното е следствие от склонността на всеки вид към неограничено размножаване и огромното "свръхпроизводство" на индивиди във всяко поколение. Според Дарвин най-важна е вътревидовата борба.

• 4. Неизбежният резултат от наследствената изменчивост на организмите и борбата за съществуване е естественият подбор – преференциално оцеляване и осигуряване на потомство за по-добре приспособени индивиди. По-малко адаптираните организми (и цели видове) измират, без да оставят потомство.

5. Последиците от борбата за съществуване и естествения подбор са: развитието на адаптации на видовете към условията на тяхното съществуване (определяне на "целесъобразността" на структурата на организмите), дивергенция (развитие от общ предшественик на няколко вида, нарастваща дивергенция на техните характеристики в еволюцията) и прогресивна еволюция (усложняване и организационно подобрение).

Всичко гениално е просто, но не всичко просто е гениално. Има само два критерия за гениално откритие. Първо, то трябва да засяга фундаменталните основи на нашите знания. Второ: трябва да е толкова просто, че от една страна да е ясно, че няма по-кратко обяснение, а от друга страна да възниква недоумение, тъй като не е забелязано по-рано. Ако подходим с такава мярка, тогава може би едно от най-гениалните открития на човечеството е еволюционното учение на Чарлз Дарвин. Теорията за естествения подбор е позната, разбира се, на всички. Но тъй като ще трябва да се позоваваме на него много често, нека си припомним основните му положения.

Чарлз Дарвин

Идеята, че в живата природа действа механизъм, подобен на създадения от човека изкуствен подбор, е изказана за първи път от английските учени Чарлз Дарвин и Алфред Уолъс. Смисълът на тяхната идея е, че за да се създадат по-съвършени организми, изобщо не е необходимо природата да разбира и анализира какво прави, а е възможно да се действа произволно. Достатъчно е постоянно да се създават у индивидите широк набор от различни качества - и в крайна сметка най-приспособените ще оцелеят, запазвайки и предавайки на своите потомци тези свойства, които се оказват полезни.

Според Дарвин еволюцията се описва от три принципа: наследственост, променливост и естествен подбор. Според тях:

Първо, индивидът се появява с нови, напълно произволни свойства.

Взаимодействайки с външната среда и конкурирайки се с другите, индивидът или дава потомство, или умира по-рано.

И накрая, ако резултатът от предишния етап е положителен и тя остави потомство, нейното потомство наследява новопридобитите свойства и тестът на естествения подбор продължава върху потомството.

Както вече знаем, всички свойства на живия организъм са кодирани в неговия набор от хромозоми, който се нарича геном. Всяка хромозома е изградена от последователност от гени. Какви свойства кодират гените се определя от техния тип и местоположение в хромозомата.

По време на безполово размножаване гените на родителя се копират и потомството получава всички същите свойства като своя предшественик. Въпреки това, под въздействието на външната среда (естествен радиационен фон, химически веществаи вируси) възникват мутации, тоест промени в генома. Промяната на гените води до появата на нови, понякога напълно неочаквани свойства. Ако тези свойства се окажат неотрицателни, тогава съществото оцелява и ги предава на потомството. Ако мутацията се окаже пагубна, тогава съществото най-вероятно умира. Местообитанието създава ограничения за храна и много същества имат врагове, за които самите те са храна. Естествено в такива условия на състезание оцелява този, който е най-здрав.

Основният механизъм за появата на нови гени е дублирането. Случайното удвояване на нуклеотидната последователност води до факта, че едно от копията на гена продължава да изпълнява първоначалната си функция, докато другото копие преминава в режим на готовност и може да натрупва мутации без вреда за тялото. Поколения по-късно, кумулативните промени могат да доведат до появата на нова функция, полезна за организма в това копие. Като пример за такава еволюция обикновено се посочва миоглобинът, чийто прародител е хемоглобинът. Миоглобинът също се свързва с кислорода, но е адаптиран за тази функция в скелетните и сърдечните мускули.

Еволюцията протича по-бързо, ако освен мутации има и обмен на гени между различните индивиди. Така че сред растенията има кръстосано опрашване и съответно потомството получава наследствени свойства от двама родители - отчасти от единия, отчасти от другия. Обменът на гени значително увеличава скоростта на еволюцията. Ако някой има полезна черта, неговите потомци я получават. Ако друго същество от същия вид развие друга полезна черта, тогава генната смяна дава шанс да се създаде същество, в което тези две полезни черти се пресичат.

При бактериите има така наречения хоризонтален генен трансфер, когато една бактерия прехвърля генетичен материал на друга, която не е неин потомък. Това явление е открито при изследване на предаването между различни видове бактерии на резистентност към антибиотици. Сега се смята, че хоризонталният трансфер играе огромна роля в еволюцията на бактериите, тъй като позволява ценна черта, появила се в една популация от бактерии, да се разпространи много бързо сред голям брой видове.

Сексуалното размножаване, което е характерно и за хората, освен че осигурява обмен на гени, създава допълнителни инструменти за конкуренция вътре във вида, което има далечни последици.

През 1859 г. Чарлз Дарвин публикува основополагащия си труд „Произходът на видовете чрез естествен подбор или запазването на благоприятните раси в борбата за живот“. От този момент започва драмата в главите на хората. От една страна, абсолютно всичко в природата изглежда потвърждава правилността на еволюционната доктрина. Но от друга страна, как да повярваме, че такава невероятна сложност на живите същества е резултат от просто случайни експерименти на природата. Този конфликт на вярата отдавна измъчва хората, карайки някои да се съмняват в теорията на Дарвин, докато други отчаяно я отричат. Слава Богу, сега вече не е прието да се съмняваме глобално. Но конфликтът на вярата не изчезна, той се превърна в широко разпространено убеждение, че в допълнение към естествения подбор има механизми, които ни позволяват да ускорим и оптимизираме еволюцията. В тази книга ние ще изхождаме единствено от принципите еволюционна теория, което предполага, че ако нещо ускорява естествения подбор, то това са свойства в неговия процес и придобити.

Всяко качество, придобито в хода на еволюцията, се оказва полезно за своите носители в момента, в който възниква. Но, възникнал и консолидиран, той служи като основа за появата на нови качества. Когато нещата станат много сложни, много неща стават трудни за обяснение. И тогава възниква изкушението да се обясни това, което се обяснява, и да се отпише останалото като „случайни изключения, които потвърждават правилата“. Винаги трябва да помним, че няма нищо случайно, абсолютно всичко, донесено от еволюцията, има рационално обяснение. А добрата теория трябва да обяснява всичко, дори и привидно незначителните нюанси.

Ако съпругът носи цветя без причина, значи все пак има причина.

В тази книга много често ще говорим за естествения подбор. В тази връзка веднага ще направим резервация. Ясно е, че еволюцията не е насочено движение, подчинено на някаква висша цел. Няма по-висока мощност, които да поставят задачи или да наказват за неподчинение. Има глобална статистика „случи се“. Но за да не се получи разказът сух и скучен, ще използваме не съвсем правилни и изобщо не правилни образни формулировки. Ще кажем нещо като: „това е полезно за природата“, „еволюцията създаде“, „природата изобрети“. Всичко това трябва да се приема като фигура на речта и винаги да се помни статистическата същност на естествения подбор.

Идеята за сравняване на изкуствения и естествения подбор е, че в природата се извършва и подборът на най-„успешните“, „най-добрите“ организми, но в този случай не човек действа като „оценител“ на полезността на имотите, но околната среда. Освен това материалът както за естествения, така и за изкуствения подбор са малки наследствени изменения, които се натрупват от поколение на поколение.

Механизъм на естествения подбор

В процеса на естествен подбор се фиксират мутации, които повишават адаптивността на организмите към околната среда. Естественият подбор често се нарича "очевиден" механизъм, тъй като следва от прости факти като:

1. Организмите произвеждат повече потомство, отколкото могат да оцелеят;
2. В популацията на тези организми има наследствена изменчивост;
3. Организмите, които имат различни генетични черти, имат различна степен на оцеляване и способност за възпроизвеждане.

Централната концепция на концепцията за естествения подбор е годността на организмите. Пригодността се определя като способността на организма да оцелява и да се възпроизвежда в съществуващата среда. Това определя размера на неговия генетичен принос към следващото поколение. Основното нещо при определянето на годността обаче не е общ бройпотомци и броя на потомците с даден генотип (относителна годност). Например, ако потомството на успешен и бързо възпроизвеждащ се организъм е слабо и не се възпроизвежда добре, тогава генетичният принос и съответно годността на този организъм ще бъде ниска.

Естественият подбор за черти, които могат да варират в определен диапазон от стойности (като размера на организма), може да бъде разделен на три типа:

1. Насочена селекция- промени в средната стойност на признака във времето, например увеличаване на размера на тялото;
2. Разрушителен подбор- селекция за екстремни стойности на чертата и спрямо средните стойности, например големи и малки размери на тялото;
3. Стабилизираща селекция- селекция срещу екстремни стойности на признака, което води до намаляване на дисперсията на признака.

Специален случай на естествения подбор е полов подбор, чийто субстрат е всяка черта, която увеличава успеха на чифтосването чрез увеличаване на привлекателността на индивида за потенциални партньори. Чертите, които са еволюирали чрез полов подбор, са особено очевидни при мъжете на определени животински видове. Характеристики като големи рога, ярки цветове, от една страна, могат да привлекат хищници и да намалят степента на оцеляване на мъжките, а от друга страна, това се балансира от репродуктивния успех на мъжките със сходни изразени черти.

Селекцията може да действа на различни нива на организация като гени, клетки, отделни организми, групи организми и видове. Освен това селекцията може да действа едновременно различни нива. Изборът на нива над индивида, като групов подбор, може да доведе до сътрудничество (вижте Еволюция#Сътрудничество).

Форми на естествен подбор

Съществуват различни класификации на формите на подбор. Широко се използва класификация, основана на естеството на влиянието на селекционните форми върху изменчивостта на даден признак в популацията.

избор на шофиране

избор на шофиране- форма на естествен подбор, която действа под насоченипроменящите се условия на околната среда. Описан от Дарвин и Уолъс. В този случай лица с черти, които се отклоняват в определена посока от средната стойност, получават предимства. В същото време други вариации на признака (отклоненията му в обратна посока от средната стойност) са подложени на отрицателна селекция. В резултат на това в популацията от поколение на поколение се наблюдава изместване на средната стойност на признака в определена посока. В този случай натискът на движещата селекция трябва да съответства на адаптивните способности на популацията и скоростта на мутационни промени (в противен случай натискът от околната среда може да доведе до изчезване).

Пример за действието на подбора на мотиви е "индустриалният меланизъм" при насекомите. „Индустриален меланизъм“ е рязко увеличаване на дела на меланистични (с тъмен цвят) индивиди в тези популации от насекоми (например пеперуди), които живеят в индустриални зони. Поради индустриалното въздействие стволовете на дърветата потъмняха значително и светлите лишеи също умряха, което направи светлите пеперуди по-видими за птиците, а тъмните - по-лошо. През 20 век в редица региони делът на тъмноцветните пеперуди в някои добре проучени популации на брезовия молец в Англия достига 95%, докато за първи път тъмноцветната пеперуда ( Морфа карбонария) е заловен през 1848 г.

Изборът на шофиране се извършва при смяна околен святили адаптиране към нови условия с разширяване на обхвата. Той запазва наследствените промени в определена посока, като придвижва съответно нормата на реакцията. Например, по време на развитието на почвата като местообитание за различни несвързани групи животни, крайниците се превърнаха в ровещи.

Стабилизираща селекция

Стабилизираща селекция- форма на естествен подбор, при която действието му е насочено срещу индивиди с екстремни отклонения от средната норма, в полза на индивиди със средна изразеност на признака. Концепцията за стабилизираща селекция е въведена в науката и анализирана от I. I. Shmalgauzen.

Описани са много примери за действие на стабилизиращ подбор в природата. Например, на пръв поглед изглежда, че индивидите с максимална плодовитост трябва да имат най-голям принос към генофонда на следващото поколение. Наблюденията на естествените популации на птици и бозайници обаче показват, че това не е така. Колкото повече пилета или малки са в гнездото, толкова по-трудно е да ги нахраните, толкова по-малко и по-слабо е всяко от тях. В резултат на това индивидите със средна плодовитост се оказват най-адаптирани.

Селекция в полза на средните е установена за различни черти. При бозайниците новородените с много ниско и много високо тегло са по-склонни да умрат при раждането или през първите седмици от живота си, отколкото новородените със средно тегло. Отчитането на размера на крилете на врабчетата, загинали след буря през 50-те години близо до Ленинград, показва, че повечето от тях са имали твърде малки или твърде големи крила. И в този случай средните индивиди се оказаха най-адаптирани.

Разрушителен подбор

Разрушителна (разкъсваща) селекция- форма на естествен подбор, при която условията благоприятстват два или повече крайни варианта (посоки) на изменчивост, но не благоприятстват междинното, средно състояние на признака. В резултат на това от една първоначална може да се появят няколко нови форми. Дарвин описва действието на разрушителния подбор, вярвайки, че той е в основата на дивергенцията, въпреки че не може да предостави доказателства за съществуването му в природата. Разрушителната селекция допринася за появата и поддържането на полиморфизъм на популацията и в някои случаи може да причини видообразуване.

Една от възможните ситуации в природата, при които разрушителната селекция влиза в действие, е когато полиморфна популация заема хетерогенно местообитание. В същото време различните форми се адаптират към различни екологични ниши или подниши.

Пример за разрушителна селекция е образуването на две раси в голямо дрънкало в сенокосни ливади. При нормални условия периодите на цъфтеж и узряване на семената на това растение обхващат цялото лято. Но в сенокосните ливади семената се произвеждат главно от онези растения, които имат време да цъфтят и узреят или преди периода на косене, или цъфтят в края на лятото, след косене. В резултат на това се образуват две раси на таранката - ранен и късноцъфтящ.

Разрушителната селекция е извършена изкуствено в експерименти с Drosophila. Селекцията се извършва според броя на четинките, като се оставят само индивиди с малък и голям брой четинки. В резултат на това от около 30-то поколение двете линии се разминават много силно, въпреки факта, че мухите продължават да се кръстосват помежду си, като обменят гени. В редица други експерименти (с растения) интензивното кръстосване възпрепятства ефективното действие на разрушителната селекция.

полов подбор

полов подборТова е естествен подбор за успех в размножаването. Оцеляването на организмите е важен, но не единствен компонент на естествения подбор. Друг важен компонент е привлекателността за представителите на противоположния пол. Дарвин нарича това явление полов подбор. „Тази форма на подбор се определя не от борбата за съществуване в отношенията на органичните същества едно с друго или с външни условия, но чрез съперничество между индивиди от един пол, обикновено мъже, за притежание на индивиди от другия пол. Черти, които намаляват жизнеспособността на техните носители, могат да се появят и разпространят, ако предимствата, които предоставят в успеха на размножаването, са значително по-големи от техните недостатъци за оцеляване.

Често срещани са две хипотези за механизмите на половия подбор.

• Според хипотезата за „добрите гени“ женската „разсъждава“ по следния начин: „Ако този мъжки, въпреки яркото оперение и дългата опашка, е успял да не умре в лапите на хищник и да оцелее до пубертета, тогава той има добри гени което му позволи да направи това. Затова той трябва да бъде избран за баща на децата си: той ще им предаде добрите си гени. Избирайки ярки мъжки, женските избират добри гени за своето потомство.
• Според хипотезата за „привлекателните синове“ логиката на женския подбор е малко по-различна. Ако ярките мъже по някаква причина са привлекателни за жените, струва си да изберете ярък баща за бъдещите си синове, защото синовете му ще наследят гените на яркия цвят и ще бъдат привлекателни за жените в следващото поколение. По този начин се получава положителна обратна връзка, което води до факта, че от поколение на поколение яркостта на оперението на мъжете се увеличава все повече и повече. Процесът продължава да се увеличава, докато достигне границата на жизнеспособност.

Когато избират мъжки, женските не мислят за причините за тяхното поведение. Когато животното почувства жажда, това не е причина да пие вода, за да възстанови водно-солевия баланс в тялото - то отива към водопоя, защото изпитва жажда. По същия начин женските, избирайки ярки мъжки, следват инстинктите си - харесват ярки опашки. Тези, които инстинктивно са предизвикали различно поведение, не са оставили потомство. Логиката на борбата за съществуване и естествения подбор е логиката на един сляп и автоматичен процес, който, действайки непрекъснато от поколение на поколение, е формирал онова невероятно разнообразие от форми, цветове и инстинкти, които наблюдаваме в света на дивата природа.

Методи на подбор: положителен и отрицателен подбор

Има две форми на изкуствен подбор: Положителени Изрязване (негатив)селекция.

Положителната селекция увеличава броя на индивидите в популацията, които имат полезни черти, които повишават жизнеспособността на вида като цяло.

Прекъснатата селекция извлича от популацията по-голямата част от индивидите, които носят черти, които рязко намаляват жизнеспособността при дадени условия на околната среда. С помощта на cut-off селекция силно вредните алели се отстраняват от популацията. Също така индивиди с хромозомни пренареждания и набор от хромозоми, които рязко нарушават нормалната работа на генетичния апарат, могат да бъдат подложени на селекция за рязане.

Ролята на естествения подбор в еволюцията

В примера с мравката работничка имаме насекомо, изключително различно от своите родители, но абсолютно безплодно и следователно неспособно да предава от поколение на поколение придобити модификации на структурата или инстинктите. Може да се зададе един добър въпрос - доколко е възможно този случай да се съвмести с теорията за естествения подбор?

- Произход на видовете (1859)

Дарвин приема, че подборът може да се приложи не само към отделния организъм, но и към семейството. Той каза още, че може би в една или друга степен това може да обясни и поведението на хората. Той се оказа прав, но едва с появата на генетиката стана възможно да се даде по-разширен поглед върху тази концепция. Първото очертание на „теорията за родовия подбор“ е направено от английския биолог Уилям Хамилтън през 1963 г., който пръв предлага естественият подбор да се разглежда не само на ниво индивид или цяло семейство, но и на ниво ген.

Вижте също

Бележки

1. , С. 43-47.
2. , стр. 251-252.
3. Orr H.A.Фитнес и неговата роля в еволюционната генетика // Nature Reviews Genetics. - 2009. - кн. 10, бр. 8. - С. 531-539. - DOI:10.1038/nrg2603. - PMID 19546856.
4. Халдейн Дж.Б.С.Теорията за естествения подбор днес // Nature. - 1959. - кн. 183, бр. 4663. - С. 710-713. - PMID 13644170.
5. Ланде Р., Арнолд С. Дж.Измерването на селекция на свързани знаци // Еволюция. - 1983. - кн. 37, бр. 6. - С. 1210-1226. -

Идеята за сравняване на изкуствения и естествения подбор е, че в природата се извършва и подборът на най-„успешните“, „най-добрите“ организми, но в този случай не човек действа като „оценител“ на полезността на имотите, но околната среда. Освен това материалът както за естествения, така и за изкуствения подбор са малки наследствени изменения, които се натрупват от поколение на поколение.

Механизъм на естествения подбор

В процеса на естествен подбор се фиксират мутации, които повишават адаптивността на организмите към околната среда. Естественият подбор често се нарича "очевиден" механизъм, тъй като следва от прости факти като:

1. Организмите произвеждат повече потомство, отколкото могат да оцелеят;
2. В популацията на тези организми има наследствена изменчивост;
3. Организмите, които имат различни генетични черти, имат различна степен на оцеляване и способност за възпроизвеждане.

Централната концепция на концепцията за естествения подбор е годността на организмите. Пригодността се определя като способността на организма да оцелява и да се възпроизвежда в съществуващата среда. Това определя размера на неговия генетичен принос към следващото поколение. Основното при определяне на годността обаче не е общият брой на потомството, а броят на потомството с даден генотип (относителна годност). Например, ако потомството на успешен и бързо възпроизвеждащ се организъм е слабо и не се възпроизвежда добре, тогава генетичният принос и съответно годността на този организъм ще бъде ниска.

Естественият подбор за черти, които могат да варират в определен диапазон от стойности (като размера на организма), може да бъде разделен на три типа:

1. Избор на движение (посока).- промени в средната стойност на признака във времето, например увеличаване на размера на тялото;
2. Разрушителен подбор- селекция за екстремни стойности на чертата и спрямо средните стойности, например големи и малки размери на тялото;
3. Стабилизираща селекция- селекция срещу екстремни стойности на признака, което води до намаляване на дисперсията на признака.

Специален случай на естествения подбор е полов подбор, чийто субстрат е всяка черта, която увеличава успеха на чифтосването чрез увеличаване на привлекателността на индивида за потенциални партньори. Чертите, които са еволюирали чрез полов подбор, са особено очевидни при мъжете на определени животински видове. Характеристики като големи рога, ярки цветове, от една страна, могат да привлекат хищници и да намалят степента на оцеляване на мъжките, а от друга страна, това се балансира от репродуктивния успех на мъжките със сходни изразени черти.

Селекцията може да действа на различни нива на организация като гени, клетки, отделни организми, групи организми и видове. Освен това селекцията може да действа едновременно на различни нива. Подборът на нива над индивида, като групов подбор, може да доведе до сътрудничество (вижте Еволюция#Сътрудничество).

Форми на естествен подбор

Съществуват различни класификации на формите на подбор. Широко се използва класификация, основана на естеството на влиянието на селекционните форми върху изменчивостта на даден признак в популацията.

избор на шофиране

избор на шофиране- форма на естествен подбор, която действа под насоченипроменящите се условия на околната среда. Описан от Дарвин и Уолъс. В този случай лица с черти, които се отклоняват в определена посока от средната стойност, получават предимства. В същото време други вариации на признака (отклоненията му в обратна посока от средната стойност) са подложени на отрицателна селекция. В резултат на това в популацията от поколение на поколение се наблюдава изместване на средната стойност на признака в определена посока. В този случай натискът на движещата селекция трябва да съответства на адаптивните способности на популацията и скоростта на мутационни промени (в противен случай натискът от околната среда може да доведе до изчезване).

Пример за действието на подбора на мотиви е "индустриалният меланизъм" при насекомите. „Индустриален меланизъм“ е рязко увеличаване на дела на меланистични (с тъмен цвят) индивиди в тези популации от насекоми (например пеперуди), които живеят в индустриални зони. Поради индустриалното въздействие стволовете на дърветата потъмняха значително и светлите лишеи също умряха, което направи светлите пеперуди по-видими за птиците, а тъмните - по-лошо. През 20-ти век в редица райони делът на тъмните пеперуди в някои добре проучени популации на брезовия молец в Англия достига 95%, докато за първи път тъмна пеперуда ( Морфа карбонария) е заловен през 1848 г.

Изборът на задвижване се извършва, когато околната среда се промени или се адаптира към нови условия с разширяването на обхвата. Той запазва наследствените промени в определена посока, като съответно движи скоростта на реакцията. Например, по време на развитието на почвата като местообитание за различни несвързани групи животни, крайниците се превърнаха в ровещи.

Стабилизираща селекция

Стабилизираща селекция- форма на естествен подбор, при която действието му е насочено срещу индивиди с екстремни отклонения от средната норма, в полза на индивиди със средна изразеност на признака. Концепцията за стабилизираща селекция е въведена в науката и анализирана от I. I. Shmalgauzen.

Описани са много примери за действие на стабилизиращ подбор в природата. Например, на пръв поглед изглежда, че индивидите с максимална плодовитост трябва да имат най-голям принос към генофонда на следващото поколение. Наблюденията на естествените популации на птици и бозайници обаче показват, че това не е така. Колкото повече пилета или малки са в гнездото, толкова по-трудно е да ги нахраните, толкова по-малко и по-слабо е всяко от тях. В резултат на това индивидите със средна плодовитост се оказват най-адаптирани.

Селекция в полза на средните е установена за различни черти. При бозайниците новородените с много ниско и много високо тегло са по-склонни да умрат при раждането или през първите седмици от живота си, отколкото новородените със средно тегло. Отчитането на размера на крилете на врабчетата, загинали след буря през 50-те години близо до Ленинград, показва, че повечето от тях са имали твърде малки или твърде големи крила. И в този случай средните индивиди се оказаха най-адаптирани.

Разрушителен подбор

Разрушителна (разкъсваща) селекция- форма на естествен подбор, при която условията благоприятстват два или повече крайни варианта (посоки) на изменчивост, но не благоприятстват междинното, средно състояние на признака. В резултат на това от една първоначална може да се появят няколко нови форми. Дарвин описва действието на разрушителния подбор, вярвайки, че той е в основата на дивергенцията, въпреки че не може да предостави доказателства за съществуването му в природата. Разрушителната селекция допринася за появата и поддържането на полиморфизъм на популацията и в някои случаи може да причини видообразуване.

Една от възможните ситуации в природата, при които разрушителната селекция влиза в действие, е когато полиморфна популация заема хетерогенно местообитание. В същото време различните форми се адаптират към различни екологични ниши или подниши.

Пример за разрушителна селекция е образуването на две раси в голямо дрънкало в сенокосни ливади. При нормални условия периодите на цъфтеж и узряване на семената на това растение обхващат цялото лято. Но в сенокосните ливади семената се произвеждат главно от онези растения, които имат време да цъфтят и узреят или преди периода на косене, или цъфтят в края на лятото, след косене. В резултат на това се образуват две раси на таранката - ранен и късноцъфтящ.

Разрушителната селекция е извършена изкуствено в експерименти с Drosophila. Селекцията се извършва според броя на четинките, като се оставят само индивиди с малък и голям брой четинки. В резултат на това от около 30-то поколение двете линии се разминават много силно, въпреки факта, че мухите продължават да се кръстосват помежду си, като обменят гени. В редица други експерименти (с растения) интензивното кръстосване възпрепятства ефективното действие на разрушителната селекция.

полов подбор

полов подборТова е естествен подбор за успех в размножаването. Оцеляването на организмите е важен, но не единствен компонент на естествения подбор. Друг важен компонент е привлекателността за представителите на противоположния пол. Дарвин нарича това явление полов подбор. „Тази форма на подбор се определя не от борбата за съществуване в отношенията на органичните същества помежду си или с външните условия, а от съперничеството между индивиди от един пол, обикновено мъже, за притежание на индивиди от другия пол.“ Черти, които намаляват жизнеспособността на техните носители, могат да се появят и разпространят, ако предимствата, които предоставят при успеха на размножаването, са значително по-големи от техните недостатъци за оцеляване.

Често срещани са две хипотези за механизмите на половия подбор.

• Според хипотезата за „добрите гени“ женската „разсъждава“ по следния начин: „Ако този мъжки, въпреки яркото оперение и дългата опашка, е успял да не умре в лапите на хищник и да оцелее до пубертета, тогава той има добри гени което му позволи да направи това. Затова той трябва да бъде избран за баща на децата си: той ще им предаде добрите си гени. Избирайки ярки мъжки, женските избират добри гени за своето потомство.
• Според хипотезата за „привлекателните синове“ логиката на женския подбор е малко по-различна. Ако ярките мъже по някаква причина са привлекателни за жените, струва си да изберете ярък баща за бъдещите си синове, защото синовете му ще наследят гените на яркия цвят и ще бъдат привлекателни за жените в следващото поколение. По този начин се получава положителна обратна връзка, което води до факта, че от поколение на поколение яркостта на оперението на мъжете се увеличава все повече и повече. Процесът продължава да се увеличава, докато достигне границата на жизнеспособност.

Когато избират мъжки, женските не мислят за причините за тяхното поведение. Когато животното почувства жажда, това не е причина да пие вода, за да възстанови водно-солевия баланс в тялото - то отива към водопоя, защото изпитва жажда. По същия начин женските, избирайки ярки мъжки, следват инстинктите си - харесват ярки опашки. Тези, които инстинктивно са предизвикали различно поведение, не са оставили потомство. Логиката на борбата за съществуване и естествения подбор е логиката на един сляп и автоматичен процес, който, действайки непрекъснато от поколение на поколение, е формирал онова невероятно разнообразие от форми, цветове и инстинкти, които наблюдаваме в света на дивата природа.

Ролята на естествения подбор в еволюцията

В примера с мравката работничка имаме насекомо, изключително различно от своите родители, но абсолютно безплодно и следователно неспособно да предава от поколение на поколение придобити модификации на структурата или инстинктите. Може да се зададе един добър въпрос - доколко е възможно този случай да се съвмести с теорията за естествения подбор? - Произход на видовете (1859) Дарвин приема, че подборът може да се приложи не само към отделния организъм, но и към семейството. Той каза още, че може би в една или друга степен това може да обясни и поведението на хората. Той се оказа прав, но едва с появата на генетиката стана възможно да се даде по-разширен поглед върху тази концепция. Първото очертание на „теорията за родовия подбор“ е направено от английския биолог Уилям Хамилтън през 1963 г., който пръв предлага естественият подбор да се разглежда не само на ниво индивид или цяло семейство, но и на ниво ген. Вижте също Бележки Естествен подбор// Казахстан. Национална енциклопедия. - Алмати: Казахски енциклопедии, 2005. - Т. II. - ISBN 9965-9746-3-2. , С. 43-47. , стр. 251-252. Orr H.A.Фитнес и неговата роля в еволюционната генетика // Nature Reviews Genetics. - 2009. - кн. 10, бр. 8. - С. 531-539. - DOI:10.1038/nrg2603. - PMID 19546856. Халдейн Дж.Б.С.Теорията на естествения подбор днес // Nature. - 1959. - кн. 183, бр. 4663. - С. 710-713. - PMID 13644170. Ланде Р., Арнолд С. Дж.Измерването на селекцията върху корелирани знаци // Evolution. - 1983. - кн. 37, бр. 6. - С. 1210-1226. - DOI:10.2307/2408842.

Естественият подбор е естествен процес, при който от всички живи организми във времето се запазват само онези, които притежават качества, които допринасят за успешното размножаване на себеподобните. Според синтетичната теория на еволюцията естественият подбор е един от най-важните фактори в еволюцията.

Механизъм на естествения подбор

Идеята, че в живата природа действа механизъм, подобен на изкуствения подбор, е изказана за първи път от английските учени Чарлз Дарвин и Алфред Уолъс. Същността на тяхната идея е, че за появата на успешни същества природата изобщо не трябва да разбира и анализира ситуацията, но можете да действате произволно. Достатъчно е да се създаде широк набор от различни индивиди - и в крайна сметка най-приспособените ще оцелеят.

1. Първо, индивидът се появява с нови, напълно произволни свойства.

2. Тогава тя е или не е в състояние да остави потомство, в зависимост от тези свойства.

3. И накрая, ако резултатът от предишния етап е положителен, тогава тя оставя потомство и нейните потомци наследяват новопридобитите имоти

Понастоящем частично наивните възгледи на самия Дарвин са частично преработени. И така, Дарвин си представя, че промените трябва да се случват много плавно и спектърът на променливостта е непрекъснат. Днес обаче механизмите на естествения подбор се обясняват с помощта на генетиката, което внася известна оригиналност в тази картина. Мутациите в гените, които действат в първия етап от процеса, описан по-горе, са по същество дискретни. Ясно е обаче, че основната същност на идеята на Дарвин е останала непроменена.

Форми на естествен подбор

избор на шофиране- форма на естествен подбор, когато условията на околната среда допринасят за определена посока на промяна във всеки признак или група от признаци. В същото време други възможности за промяна на признака са подложени на отрицателна селекция. В резултат на това в една популация от поколение на поколение има изместване на средната стойност на признака в определена посока. В този случай натискът на движещата селекция трябва да съответства на адаптивните способности на популацията и скоростта на мутационни промени (в противен случай натискът от околната среда може да доведе до изчезване).

Съвременен случай на подбор на мотиви е "индустриалният меланизъм на английските пеперуди". „Индустриален меланизъм“ е рязко увеличаване на дела на меланистични (с тъмен цвят) индивиди в тези популации на пеперуди, които живеят в индустриални зони. Поради индустриалното въздействие стволовете на дърветата потъмняха значително и светлите лишеи също умряха, което направи светлите пеперуди по-видими за птиците, а тъмните - по-лошо. През 20-ти век в редица региони делът на тъмноцветните пеперуди достига 95%, докато за първи път тъмна пеперуда (Morfa carbonaria) е уловена през 1848 г.

Изборът на задвижване се извършва, когато околната среда се промени или се адаптира към нови условия с разширяването на обхвата. Той запазва наследствените промени в определена посока, като съответно измества скоростта на реакцията. Например, при разработването на почвата като местообитание за различни несвързани групи животни, крайниците се превърнаха в ровещи.

Стабилизираща селекция- форма на естествен подбор, при която действието е насочено срещу индивиди с екстремни отклонения от средната норма, в полза на индивиди със средна изразеност на признака.

Описани са много примери за действие на стабилизиращ подбор в природата. Например, на пръв поглед изглежда, че индивидите с максимална плодовитост трябва да имат най-голям принос към генофонда на следващото поколение. Наблюденията на естествените популации на птици и бозайници обаче показват, че това не е така. Колкото повече пилета или малки са в гнездото, толкова по-трудно е да ги нахраните, толкова по-малко и по-слабо е всяко от тях. В резултат на това индивидите със средна плодовитост се оказват най-адаптирани.

Селекция в полза на средните е установена за различни черти. При бозайниците новородените с много ниско и много високо тегло са по-склонни да умрат при раждането или през първите седмици от живота си, отколкото новородените със средно тегло. Отчитането на размера на крилата на птици, умрели след бурята, показва, че повечето от тях са имали твърде малки или твърде големи крила. И в този случай средните индивиди се оказаха най-адаптирани.

Разрушителна (разкъсваща) селекция- форма на естествен подбор, при която условията благоприятстват два или повече крайни варианта (посоки) на изменчивост, но не благоприятстват междинното, средно състояние на признака. В резултат на това от една първоначална може да се появят няколко нови форми. Разрушителната селекция допринася за появата и поддържането на полиморфизъм на популацията и в някои случаи може да причини видообразуване.

Една от възможните ситуации в природата, при които разрушителната селекция влиза в действие, е когато полиморфна популация заема хетерогенно местообитание. В същото време различните форми се адаптират към различни екологични ниши или подниши.

Пример за разрушителна селекция е образуването на две раси в ливадната дрънкалка в сенокосни ливади. При нормални условия периодите на цъфтеж и узряване на семената на това растение обхващат цялото лято. Но в сенокосните ливади семената се произвеждат главно от онези растения, които имат време да цъфтят и узреят или преди периода на косене, или цъфтят в края на лятото, след косене. В резултат на това се образуват две раси на таранката - ранен и късноцъфтящ.

Разрушителната селекция е извършена изкуствено в експерименти с Drosophila. Селекцията се извършва според броя на четинките, като се оставят само индивиди с малък и голям брой четинки. В резултат на това от около 30-то поколение двете линии се разминават много силно, въпреки факта, че мухите продължават да се кръстосват помежду си, като обменят гени. В редица други експерименти (с растения) интензивното кръстосване възпрепятства ефективното действие на разрушителната селекция.

Избор на прекъсванее форма на естествен подбор. Действието му е противоположно на положителната селекция. Прекъснатата селекция извлича от популацията по-голямата част от индивидите, които носят черти, които рязко намаляват жизнеспособността при дадени условия на околната среда. С помощта на cut-off селекция силно вредните алели се отстраняват от популацията. Също така индивиди с хромозомни пренареждания и набор от хромозоми, които рязко нарушават нормалната работа на генетичния апарат, могат да бъдат подложени на селекция за рязане.

положителна селекцияе форма на естествен подбор. Действието му е обратното на сеченето на селекция. Положителната селекция увеличава броя на индивидите в популацията, които имат полезни черти, които повишават жизнеспособността на вида като цяло. С помощта на положителна селекция и подбор на рязане се извършва промяна на видовете (а не само чрез унищожаване на ненужни индивиди, тогава всяко развитие трябва да спре, но това не се случва). Примерите за положителна селекция включват: препариран археоптерикс може да се използва като планер, но препарирана лястовица или чайка не може. Но първите птици летяха по-добре от археоптерикса.

Друг пример за положителна селекция е появата на хищници, които превъзхождат много други топлокръвни създания по своите „умствени способности“. Или появата на влечуги като крокодилите, които имат четирикамерно сърце и могат да живеят както на сушата, така и във водата.

Палеонтологът Иван Ефремов твърди, че човекът не само е избран за най-добра адаптивност към условията на околната среда, но също така е "селектиран за социалност" - оцеляват онези общности, чиито членове се подкрепят по-добре. Това е още един пример за положителна селекция.

Частни направления на естествения подбор

· Оцеляване на най-адаптираните видове и популации, например видове с хриле във водата, защото фитнесът ви позволява да спечелите битката за оцеляване.

Оцеляване на физически здрави организми.

· Оцеляване на физически най-силните организми, тъй като физическата борба за ресурси е неразделна част от живота. Важно е във вътрешновидовата борба.

· Оцеляване на най-сексуално успешните организми, тъй като сексуалното размножаване е доминиращият начин на размножаване. Тук влиза в действие сексуалният подбор.

Всички тези случаи обаче са частни и основното е успешното запазване във времето. Затова понякога тези указания се нарушават, за да се следва основната цел.

Ролята на естествения подбор в еволюцията

Ч. Дарвин смята естествения подбор за основен фактор в еволюцията на живите същества (селекционизъм в биологията). Натрупване в края на XIX- в началото на 20-ти век информацията за генетиката, по-специално откриването на дискретния характер на наследяването на фенотипните черти, накара много изследователи да преразгледат тезата на Дарвин: генотипните мутации започнаха да се разглеждат като изключително важни еволюционни фактори (G мутация на де Врис, салтационизъм на Р. Голдшмит и др.). От друга страна, откриването на известни корелации между характеристиките на сродни видове (законът за хомоложните серии) от Н. И. Вавилов доведе до формулирането на хипотези за еволюцията, основани на закономерности, а не на случайна променливост (номогенезата на Л. С. Берг, батамогенезата на Е. Д. Коп и т.н.). През 1920-1940 г. интересът към селекционистките теории в еволюционната биология се възражда поради синтеза на класическата генетика и теорията за естествения подбор.

Получената синтетична теория на еволюцията (STE), често наричана неодарвинизъм, се основава на количествен анализ на честотата на алелите в популациите, променящи се под влиянието на естествения подбор. Въпреки това откритията от последните десетилетия в различни области на научното познание - от молекулярна биологияс нейната теория за неутралните мутации от М. Кимура и палеонтологията с нейната теория за пунктираното равновесие от С. Дж. Гулд и Н. Елдридж (в която видът се разбира като относително статична фаза на еволюционния процес) до математиката с нейната теория за бифуркациите и фазови преходи - свидетелстват за недостатъчността на класическата STE за адекватно описание на всички аспекти на биологичната еволюция. Ролева дискусия различни факторив еволюцията продължава и днес и еволюционната биология е стигнала до необходимостта от своя следващ, трети синтез.

Появата на адаптации в резултат на естествения подбор

Адаптациите са свойствата и характеристиките на организмите, които осигуряват адаптация към средата, в която тези организми живеят. Адаптацията се нарича още процес на адаптация. По-горе разгледахме как възникват някои адаптации в резултат на естествения подбор. Популациите на брезовия молец са се адаптирали към променените външни условия поради натрупването на тъмни цветови мутации. В човешките популации, обитаващи маларийни райони, е възникнала адаптация поради разпространението на сърповидно-клетъчната мутация. И в двата случая адаптацията се постига чрез действието на естествения подбор.

В този случай наследствената променливост, натрупана в популациите, служи като материал за селекция. Тъй като различните популации се различават една от друга в набора от натрупани мутации, те се адаптират по различен начин към едни и същи фактори на околната среда. Така африканските популации са се адаптирали към живот в маларийни райони поради натрупването на мутации на сърповидно-клетъчна анемия Hb S, а в популациите, обитаващи Югоизточна Азия, резистентността към малария се е формирала въз основа на натрупването на редица други мутации, които в хомозиготно състояние също причиняват заболявания на кръвта, а в хетерозиготно състояние те осигуряват защита срещу малария.

Тези примери илюстрират ролята на естествения подбор при оформянето на адаптациите. Въпреки това, трябва ясно да се разбере, че това са специални случаи на относително прости адаптации, които възникват поради селективното възпроизвеждане на носители на единични "полезни" мутации. Малко вероятно е повечето адаптации да са възникнали по този начин.

Защитно, предупредително и имитативно оцветяване. Помислете например за такива широко разпространени адаптации като покровителствено, предупредително и имитативно оцветяване (мимикрия). Защитното оцветяване позволява на животните да станат невидими, сливайки се със субстрата. Някои насекоми са поразително подобни на листата на дърветата, на които живеят, други приличат на изсъхнали клонки или тръни по стволовете на дърветата. Тези морфологични адаптации се допълват от поведенчески адаптации. Насекомите избират да се скрият точно на тези места, където са по-малко видими.

Неядливите насекоми и отровните животни - змии и жаби - имат ярък, предупредителен цвят. Хищник, веднъж изправен пред такова животно, свързва този тип оцветяване с опасност за дълго време. Това се използва от някои неотровни животни. Те придобиват поразителна прилика с отровните и по този начин намаляват опасността от хищници. Вече имитира цвета на усойницата, мухата имитира пчелата. Това явление се нарича мимикрия.

Как се появиха всички тези удивителни устройства? Малко вероятно е една единствена мутация да осигури толкова точно съответствие между крило на насекомо и живо листо, между муха и пчела. Невероятно е, че една единствена мутация би накарала покровителствено оцветено насекомо да се скрие точно върху листата, на които изглежда. Очевидно такива адаптации като защитно и предупредително оцветяване и мимикрия са възникнали чрез постепенната селекция на всички онези малки отклонения във формата на тялото, в разпределението на определени пигменти, във вроденото поведение, които са съществували в популациите на предците на тези животни. Една от най-важните характеристики на естествения подбор е неговата кумулативност - способността му да натрупва и засилва тези отклонения в редица поколения, съставяйки промени в отделните гени и системите от организми, контролирани от тях.

Най-интересният и труден проблем са началните етапи на появата на адаптации. Ясно е какви предимства дава почти идеалната прилика на богомолка със сух клон. Но какви предимства би могъл да има неговият далечен прародител, който само отдалече приличаше на клонка? Нима хищниците са толкова глупави, че могат да бъдат измамени толкова лесно? Не, хищниците в никакъв случай не са глупави и естественият подбор от поколение на поколение ги "учи" все по-добре да разпознават триковете на плячката си. Дори перфектната прилика на съвременна богомолка с възел не му дава 100% гаранция, че нито една птица никога няма да го забележи. Въпреки това шансовете му да се изплъзне на хищник са по-високи от тези на насекомо с по-малко перфектна защитна окраска. По същия начин неговият далечен предшественик, който само леко прилича на възел, е имал малко по-висок шанс за живот от неговия роднина, който изобщо не прилича на възел. Разбира се, птицата, която седи до него, лесно ще го забележи в ясен ден. Но ако денят е мъглив, ако птицата не седи наблизо, а лети и реши да не губи време за това, което може да е богомолка или може да е възел, тогава минималното сходство спасява живота на носителя на това едва забележима прилика. Неговите потомци, които наследяват тази минимална прилика, ще бъдат по-многобройни. Делът им в населението ще нараства. Това ще затрудни живота на птиците. Сред тях тези, които по-точно ще разпознаят камуфлажната плячка, ще станат по-успешни. Същият принцип на Червената кралица, който обсъдихме в параграфа за борбата за съществуване, влиза в действие. За да се запази предимството в борбата за живот, постигнато чрез минимално сходство, видът плячка трябва да се промени.

Естественият подбор улавя всички онези дребни промени, които увеличават приликата в цвета и формата със субстрата, приликата между ядливите видове и неядливите видове, които имитира. Трябва да се има предвид, че различните видове хищници използват различни методи за намиране на плячка. Някои обръщат внимание на формата, други на цвета, някои имат цветно зрение, други не. Така че естественият подбор автоматично засилва, доколкото е възможно, сходството между имитатор и модел и води до тези удивителни адаптации, които виждаме в природата.

Появата на сложни адаптации

Много адаптации се срещат като сложни и целенасочено планирани устройства. Как може такава сложна структура като човешкото око да е възникнала чрез естествен подбор на произволно възникващи мутации?

Учените предполагат, че еволюцията на окото е започнала с малки групи от светлочувствителни клетки на повърхността на тялото на нашите много далечни предци, живели преди около 550 милиона години. Способността да правят разлика между светлина и тъмнина със сигурност е била полезна за тях, увеличавайки шансовете им за живот в сравнение с техните напълно слепи роднини. Случайно изкривяване на "визуалната" повърхност подобрява зрението, което прави възможно определянето на посоката към източника на светлина. Появи се окуляр. Новопоявилите се мутации могат да доведат до стесняване и разширяване на отвора на оптичната чаша. Стеснението постепенно подобри зрението - светлината започна да преминава през тесен отвор. Както можете да видите, всяка стъпка увеличава годността на онези индивиди, които се променят в „правилната“ посока. Светлочувствителните клетки образуват ретината. С течение на времето в предната част на очната ябълка се е образувала леща, която играе ролята на леща. Очевидно изглеждаше като прозрачна двуслойна структура, пълна с течност.

Учените са се опитали да симулират този процес на компютър. Те показаха, че око като съставното око на мида може да е еволюирало от слой фоточувствителни клетки с относително лека селекция само за 364 000 поколения. С други думи, животните, които сменят поколенията всяка година, биха могли да образуват напълно развито и оптически перфектно око за по-малко от половин милион години. Това е много кратък период за еволюция, като се има предвид това средна възраствида при мекотелите е на няколко милиона години.

Всички предполагаеми етапи в еволюцията на човешкото око могат да бъдат намерени сред живите животни. Еволюцията на окото е следвала различни пътища при различните видове животни. Чрез естествен подбор много различни форми на окото са еволюирали независимо и човешкото око е само една от тях и то не най-съвършената.

Ако внимателно разгледате дизайна на човешкото око и другите гръбначни животни, можете да откриете редица странни несъответствия. Когато светлината навлезе в човешкото око, тя преминава през лещата и върху светлочувствителните клетки в ретината. Светлината трябва да премине през гъста мрежа от капиляри и неврони, за да достигне фоторецепторния слой. Изненадващо, но нервните окончания се приближават към фоточувствителните клетки не отзад, а отпред! Нещо повече, нервните окончания се събират в зрителния нерв, който се простира от центъра на ретината и по този начин създава сляпо петно. За да компенсира засенчването на фоторецепторите от неврони и капиляри и да се отърве от сляпото петно, нашето око непрекъснато се движи, изпращайки серия от различни проекции на едно и също изображение към мозъка. Нашият мозък извършва сложни операции, като добавя тези изображения, изважда сенките и изчислява реалната картина. Всички тези трудности биха могли да бъдат избегнати, ако нервните окончания се приближават към невроните не отпред, а отзад, както например при октопод.

Самото несъвършенство на окото на гръбначните хвърля светлина върху механизмите на еволюцията чрез естествен подбор. Вече неведнъж сме казвали, че селекцията винаги действа „тук и сега“. Той сортира различни вариантивече съществуващи структури, избирайки и обединявайки най-доброто от тях: най-доброто от „тук и сега“, независимо от това какво могат да превърнат тези структури в далечното бъдеще. Следователно ключът към обяснението както на съвършенствата, така и на несъвършенствата на съвременните структури трябва да се търси в миналото. Учените смятат, че всички съвременни гръбначни животни произлизат от животни като ланцетника. В ланцетата светлочувствителните неврони са разположени в предния край на невралната тръба. Пред тях има нервни и пигментни клетки, които покриват фоторецепторите от светлината, навлизаща отпред. Ланцетът получава светлинни сигнали, идващи от страните на прозрачното му тяло. Може да се предположи, че общият предшественик на окото на гръбначните животни е бил устроен по подобен начин. След това тази плоска структура започна да се трансформира в чаша за очи. Предната част на невралната тръба изпъкна навътре и невроните, които бяха пред рецепторните клетки, се появиха върху тях. Процесът на развитие на окото в ембрионите на съвременните гръбначни животни в известен смисъл възпроизвежда последователността от събития, случили се в далечното минало.

Еволюцията не създава нови конструкции "от нулата", тя променя (често до неузнаваемост) стари конструкции, така че всеки етап от тези промени е адаптивен. Всяка промяна трябва да повишава годността на своите носители или поне да не я намалява. Тази характеристика на еволюцията води до постоянно подобряване на различни структури. Това е и причината за несъвършенството на много адаптации, странни несъответствия в структурата на живите организми.

Трябва да се помни обаче, че всички адаптации, колкото и съвършени да са те, са относителни. Ясно е, че развитието на способността за летене не е много добре съчетано със способността за бързо бягане. Следователно птиците, които имат най-добра способност да летят, са лоши бегачи. Напротив, щраусите, които не могат да летят, тичат много добре. Адаптирането към определени условия може да бъде безполезно или дори вредно, когато се появят нови условия. Условията на живот обаче се променят постоянно и понякога много драматично. В тези случаи натрупаните преди това адаптации могат да попречат на образуването на нови, което може да доведе до изчезването на големи групи организми, както се е случило преди повече от 60-70 милиона години с някогашните многобройни и разнообразни динозаври.