• Įvadas

• Čarlzo Darvino teorija, žinoma kaip natūralios atrankos teorija, yra viena iš XIX amžiaus mokslinės minties viršūnių. Tačiau jos reikšmė gerokai viršija savo amžių ir biologijos ribas: Darvino teorija tapo materialistinės pasaulėžiūros gamtiniu-istoriniu pagrindu.

Darvino teorija yra puikus pavyzdys moksliniai tyrimai remiantis daugybe patikimų mokslinius faktus, kurios analizė Darviną veda prie nuoseklios proporcingų išvadų sistemos. Darvinas daugelį metų rinko duomenis savo teorijai pagrįsti. Pirmieji teorijos metmenys buvo parašyti jau 1842 m., tačiau (ryškus mokslinio atsargumo ir sąžiningumo pavyzdys!) nebuvo paskelbti daugelį metų, per kuriuos Darvinas toliau rinko ir analizavo naujus duomenis. Didysis Darvino darbas „Rūšių kilmė natūralios atrankos priemonėmis arba mėgstamų rūšių išsaugojimas kovoje už gyvybę“ pasirodė tik 1859 m.

Yra žinoma, kad stimulas, paspartinęs Darvino veikalo publikavimą, buvo A. Wallace'o (1823-1913), kuris savarankiškai priėjo prie artimų evoliucinių išvadų, darbas. Abu dokumentai buvo kartu paskelbti 1858 m. Linnean Society susirinkime Londone, o Wallace'as, susipažinęs su Darvino darbu, visiškai pripažino jo prioritetą. Darvinas evoliucijos procesą išanalizavo daug plačiau ir giliau nei Wallace'as, o pastarajam atiduodami deramą pagarbą, Ch.Darwiną pagrįstai vadiname natūralios atrankos teorijos autoriumi.

• Žinoma, šio kūrinio puslapiuose negalime pateikti išsamios grandiozinio Darvino darbo aprašymo ir apsiribosime trumpa pagrindinių jo teorijos nuostatų apžvalga, kuri yra būtina norint suprasti jos santykį su šiuolaikine evoliucijos teorija.

• 2. Natūrali atranka

• 2.1. Organizmų kintamumas gamtoje

• Darvinas surinko daugybę duomenų, rodančių, kad pačių įvairiausių rūšių organizmų kintamumas gamtoje yra labai didelis, o jo formos iš esmės panašios į naminių gyvūnų ir augalų kintamumo formas.

Įvairūs ir svyruojantys skirtumai tarp tos pačios rūšies individų sudaro tarsi sklandų perėjimą prie stabilesnių skirtumų tarp šios rūšies veislių; savo ruožtu pastarieji lygiai taip pat palaipsniui pereina į aiškesnius skirtumus dar didesnėse grupėse – porūšiuose, o skirtumai tarp porūšių – į aiškiai apibrėžtus tarprūšinius skirtumus. Taigi individualus kintamumas sklandžiai virsta grupių skirtumai. Iš to Darvinas padarė išvadą, kad individualūs individų skirtumai yra veislių atsiradimo pagrindas. Veislės, kurių skirtumai tarp jų susikaupia, virsta porūšiais, o tos, savo ruožtu, tam tikrų tipų. Todėl aiškiai išreikšta veislė gali būti laikoma pirmuoju žingsniu link naujos rūšies išskyrimo (veislė yra „pradeda rūšis“).

• Darvinas manė, kad nėra kokybinio skirtumo tarp rūšies ir veislės – tai tik skirtingi laipsniško skirtumų kaupimosi tarp skirtingo masto individų grupių etapai.

• Didesnis kintamumas būdingas labiau paplitusioms rūšims, gyvenančioms įvairesnėmis sąlygomis. Gamtoje, taip pat ir prijaukintoje būsenoje, pagrindinė organizmų kintamumo forma yra neapibrėžta, o tai yra universali medžiaga rūšiavimo procesui.

• Jordanas N.N. Gyvybės evoliucija. - M .: "Akademija", 2001. - P.19.

• .2. Kova už būvį

Lygindamas visą surinktą informaciją apie organizmų kintamumą laukinėje ir prijaukintoje būsenoje bei dirbtinės atrankos vaidmenį veisiant naminių gyvūnų ir augalų veisles bei veisles, Darvinas priartėjo prie tos kūrybinės jėgos, kuri skatina ir vadovauja evoliucijos procesui gamtoje, atradimo. - natūrali atranka:„Kadangi kiekvienos rūšies individų gimsta kur kas daugiau, nei gali išgyventi, ir kadangi dėl to nuolat kyla kova už būvį, iš to išplaukia, kad bet kuris padaras, kuris sudėtingomis ir dažnai kintančiomis savo gyvenimo sąlygomis, nors ir nežymiai, bet pasikeis jam naudinga linkme, turės daugiau galimybių išgyventi ir. taigi pavaldūs natūrali atranka. Remiantis griežtu paveldimumo principu, pasirinkta veislė bus linkusi daugintis nauja ir pakeista forma.

• Jordanas N.N. Gyvybės evoliucija. - M .: "Akademija", 2001. - P.21.

• 2.3. Natūralios atrankos rezultatai

Natūrali atranka yra neišvengiamas kovos už būvį ir paveldimo organizmų kintamumo rezultatas. Anot Darvino, natūralioji atranka yra svarbiausia kūrybinė jėga, kuri nukreipia evoliucijos procesą ir natūraliai lemia organizmų adaptacijų atsiradimą, progresuojančią evoliuciją ir rūšių įvairovės didėjimą.

atsiradimas įrenginiai (pritaikymas) organizmai prie jų egzistavimo sąlygų, kas suteikia gyvų būtybių struktūrai „tikslumo“ bruožus, yra tiesioginis natūralios atrankos rezultatas, nes pati jos esmė – diferencijuotas išlikimas ir vyraujantis palikuonių palikimas būtent tų individų, kurie pagal savo individualias savybes, yra geriau nei kiti prisitaikę prie aplinkos sąlygų. Atrankos būdu iš kartos į kartą kaupimas tų bruožų, kurie suteikia pranašumą kovoje už būvį, ir palaipsniui veda prie specifinių adaptacijų formavimosi.

Darvinas pabrėžė, kad bet koks konkretus organizmų tinkamumo laipsnis giminaitis- paprastai labiau įmanoma tobulos formos prisitaikymas prie šios aplinkos. Tai įrodo daugybė itin spartaus dauginimosi ir daugybės gyvūnų bei augalų rūšių paplitimo pavyzdžių jiems visiškai naujose srityse. pasaulis kur juos atsitiktinai ar tyčia įvežė žmonės (triušiai Australijoje, žiurkės, katės, šunys, kiaulės Okeanijos salose, Kanados elodėja Europos vandenyse ir kt.). Visos šios rūšys, atsiradusios visiškai skirtingose ​​geografinėse vietovėse, pasirodė sau geriau prisitaikiusios prie naujų teritorijų sąlygų nei gyvūnų ir augalų rūšys, kurios ilgą laiką gyveno šiose vietovėse ir pakankamai puikiai prisitaikė prie jų sąlygų. .

• Jordanas N.N. Gyvybės evoliucija. - M .: "Akademija", 2001. - P.27.

• 3. Žmogaus kilmė

Ilgą laiką mokslo žinios buvo pernelyg staigios ir neišsamios, kad išspręstų žmogaus kilmės problemą. Tik 1857 m. Charlesas Darwinas iškėlė hipotezę, o 1871 m. savo veikale „Žmogaus kilmė ir seksualinė atranka“ įtikinamai įrodė, kad žmonės kilę iš beždžionių, o ne sukurti dieviškosios kūrybos aktu, kaip bažnyčia. moko. „Jei sąmoningai neužmerksime akių, turėdami dabartinį žinių lygį galėsime apytiksliai atpažinti savo protėvius ir neturime priežasties jų gėdytis“, – rašė Charlesas Darwinas. Vaidmuo socialiniai veiksniai, į kurį atkreipė dėmesį ir Ch.Darwinas, atskleidė F.Engelsas veikale „Darbo vaidmuo beždžionės pavertimo žmogumi procese“ (1896).

• Žmogus priklauso primatų kategorijai, o žmogaus evoliucijos istorija yra šios grupės filogenezės dalis.

Žmogaus ir stuburinių gyvūnų bendrumą patvirtina bendras jų sandaros planas: skeletas, nervų sistema, kraujotakos, kvėpavimo, virškinimo sistemos. Žmogaus ir gyvūnų santykiai ypač įtikinami lyginant jų embrioninį vystymąsi. Ant jo ankstyvosios stadijosžmogaus embrioną sunku atskirti nuo kitų stuburinių gyvūnų embrionų. 1,5 - 3 mėnesių amžiaus turi žiaunų plyšius, stuburas baigiasi uodega. Labai ilgai išlieka žmogaus embrionų ir beždžionių panašumas. Specifiniai (rūšiniai) žmogaus bruožai išryškėja tik vėlesniuose vystymosi etapuose.

Rudimentai ir atavizmai yra svarbūs žmogaus giminystės su gyvūnais įrodymai. Žmogaus kūne yra apie 90 užuomazgų: uodegikaulio kaulas (sumažėjusios uodegos likutis); raukšlelė akies kamputyje (nykstančios membranos likutis); ploni plaukai ant kūno (likusi vilna); aklosios žarnos procesas – apendiksas ir tt Visi šie užuomazgos yra nenaudingos žmonėms ir yra gyvūnų protėvių palikimas. Atavizmai (neįprastai labai išsivysčiusios užuodegos) apima išorinę uodegą, su kuria žmonės gimsta labai retai; gausūs plaukai ant veido ir kūno; polinipelis, stipriai išsivysčiusios iltys ir kt.

• Grantas V. Organizmų evoliucija. - M.: Švietimas, 1992. - P.103.

• Struktūrinio plano bendrumas, embriono vystymosi panašumas, užuomazgos, atavizmai yra neginčijami žmogaus gyvūninės kilmės įrodymai ir įrodymai, kad žmogus, kaip ir gyvūnai, yra ilgos istorinės organinio pasaulio raidos rezultatas.

Pagal sandarą ir fiziologines ypatybes artimiausi žmogaus giminaičiai yra žmogbeždžionės, arba antropoidai (iš graikų anthropos – žmogus). Tai yra šimpanzės, gorilos, orangutanai. Panašios struktūrinės detalės liudija glaudų žmonių ir antropoidų ryšį: bendras charakteris kūno sudėjimas, uodegos sumažinimas, prigludusi ranka plokščiais nagais ir priešais nykščiu, akių ir ausų forma, vienodas smilkinių, ilčių ir krūminių dantų skaičius; pilnas pieninių dantų keitimas ir daug daugiau.

• Išvada

• Apibendrinant galime išvardinti pagrindines šio darbo išvadas.

1. Tiek prisijaukinti, tiek laukiniai organizmai pasižymi paveldimu kintamumu. Dažniausia ir svarbiausia kintamumo forma yra neapibrėžta. Išorinės aplinkos pokyčiai yra stimulas organizmų kintamumui atsirasti, tačiau kintamumo pobūdį lemia paties organizmo specifika, o ne išorinių sąlygų kitimo kryptis.

• 2. Evoliucijos teorijos dėmesio centre turėtų būti ne atskiri organizmai, o biologinės rūšys ir intraspecifinės grupės (populiacijos).

3. Visų rūšių organizmai gamtoje yra priversti vesti įnirtingą kovą už savo egzistavimą. Kova dėl tam tikros rūšies individų egzistavimo susideda iš jų sąveikos su nepalankiomis biotinėmis ir abiotiniai veiksniai išorinės aplinkos, taip pat jų konkurencijos tarpusavyje. Pastaroji yra kiekvienos rūšies polinkio į neribotą dauginimąsi ir didžiulės individų „perprodukcijos“ kiekvienoje kartoje pasekmė. Darvino teigimu, svarbiausia yra tarprūšinė kova.

• 4. Neišvengiamas paveldimos organizmų kintamumo ir kovos už būvį rezultatas yra natūrali atranka – pirmenybinis išlikimas ir palikuonių aprūpinimas geriau prisitaikiusiems individams. Mažiau prisitaikę organizmai (ir visos rūšys) išmiršta nepalikdami palikuonių.

5. Kovos už būvį ir natūralios atrankos pasekmės yra: rūšių prisitaikymo prie jų egzistavimo sąlygų vystymasis (nulemiantis organizmų sandaros „tikslumą“), divergencija (išsivystymas iš kelių rūšių bendro protėvio, t. didėjantis jų charakteristikų skirtumas evoliucijoje) ir progresuojanti evoliucija (komplikacijos ir organizacijos tobulėjimas).

Viskas, kas išradinga, yra paprasta, bet ne viskas, kas paprasta, yra išradinga. Yra tik du nuostabaus atradimo kriterijai. Pirma, ji turi paliesti pagrindinius mūsų žinių pagrindus. Antra: jis turėtų būti toks paprastas, kad, viena vertus, būtų aišku, kad glaustesnio paaiškinimo nėra, o kita vertus, kyla sumišimas, kaip anksčiau nebuvo pastebėta. Jei vertinsime tokiu mastu, galbūt vienas iš genialiausių žmonijos atradimų yra Charleso Darwino evoliucinis mokymas. Natūralios atrankos teorija žinoma visiems. Tačiau kadangi turėsime juo remtis labai dažnai, prisiminkime pagrindines jo nuostatas.

Čarlzas Darvinas

Idėją, kad gyvojoje gamtoje veikia mechanizmas, panašus į žmogaus sukurtą dirbtinę atranką, pirmieji išsakė anglų mokslininkai Charlesas Darwinas ir Alfredas Wallace'as. Jų idėjos prasmė ta, kad norint sukurti tobulesnius organizmus, gamtai visai nebūtina suprasti ir analizuoti, ką ji daro, bet galima veikti atsitiktinai. Pakanka nuolat kurti asmenyje platų įvairių savybių spektrą - ir galiausiai išliks stipriausi, išsaugodami ir perduodami savo palikuonims tas savybes, kurios pasirodo naudingos.

Pasak Darvino, evoliuciją apibūdina trys principai: paveldimumas, kintamumas ir natūrali atranka. Pagal juos:

Pirma, atsiranda individas su naujomis, visiškai atsitiktinėmis savybėmis.

Sąveikaudamas su išorine aplinka ir konkuruodamas su kitais individas arba susilaukia palikuonių, arba miršta anksčiau.

Galiausiai, jei ankstesnio etapo rezultatas yra teigiamas ir ji palieka palikuonis, jos palikuonys paveldi naujai įgytas savybes ir palikuoniui tęsiamas natūralios atrankos išbandymas.

Kaip dabar žinome, visos gyvo organizmo savybės yra užkoduotos jo chromosomų rinkinyje, kuris vadinamas genomu. Kiekviena chromosoma sudaryta iš genų sekos. Kokias savybes koduoja genai, lemia jų tipas ir vieta chromosomoje.

Nelytinio dauginimosi metu yra nukopijuojami tėvo genai, o palikuonis gauna visas tas pačias savybes kaip ir jo protėvis. Tačiau veikiant išorinei aplinkai (natūralios foninės spinduliuotės, cheminių medžiagų ir virusai) atsiranda mutacijų, tai yra genomo pakitimų. Keičiant genus atsiranda naujų, kartais visiškai netikėtų savybių. Jei šios savybės pasirodo neneigiamos, tada padaras išgyvena ir perduoda jas palikuonims. Jei mutacija pasirodo esanti žalinga, greičiausiai padaras miršta. Buveinė sukuria maisto apribojimus, o daugelis būtybių turi priešų, kuriems jie patys yra maistas. Natūralu, kad tokiomis konkurencijos sąlygomis išgyvena tas, kuris labiausiai tinka.

Pagrindinis naujų genų atsiradimo mechanizmas yra dubliavimasis. Atsitiktinis nukleotidų sekos padvigubėjimas lemia tai, kad viena iš geno kopijų ir toliau atlieka savo pradinę funkciją, o kita kopija pereina į budėjimo režimą ir gali kaupti mutacijas nepakenkdama organizmui. Po kelių kartų kumuliaciniai pokyčiai šioje kopijoje gali lemti naujos organizmui naudingos funkcijos atsiradimą. Mioglobinas, kurio protėvis yra hemoglobinas, paprastai nurodomas kaip tokios evoliucijos pavyzdys. Mioglobinas taip pat jungiasi su deguonimi, tačiau yra pritaikytas šiai funkcijai skeleto ir širdies raumenyse.

Evoliucija vyksta greičiau, jei, be mutacijų, vyksta genų mainai tarp skirtingų individų. Taigi tarp augalų vyksta kryžminis apdulkinimas, o palikuonys paveldimas savybes atitinkamai gauna iš dviejų tėvų - iš dalies iš vieno, iš dalies iš kito. Keitimasis genais žymiai padidina evoliucijos greitį. Jei kas nors turi naudingą bruožą, jo palikuonys jį gauna. Jei kitas tos pačios rūšies padaras išsiugdo kitą naudingą savybę, tai genų apsikeitimas suteikia galimybę sukurti būtybę, kurioje šios dvi naudingos savybės susikerta.

Bakterijose vyksta vadinamasis horizontalus genų perkėlimas, kai viena bakterija perduoda genetinę medžiagą kitai, kuri nėra jos palikuonis. Šis reiškinys buvo aptiktas tiriant skirtingų tipų atsparumo antibiotikams bakterijų perdavimą. Dabar manoma, kad horizontalus perkėlimas vaidina didžiulį vaidmenį bakterijų evoliucijoje, nes leidžia vertingam požymiui, atsiradusiam vienoje bakterijų populiacijoje, labai greitai išplisti tarp daugybės rūšių.

Lytinis dauginimasis, kuris būdingas ir žmogui, ne tik užtikrina genų mainus, bet ir sukuria papildomus įrankius konkurencijai rūšies viduje, o tai turi toli siekiančių pasekmių.

1859 m. Charlesas Darwinas paskelbė savo pagrindinį darbą „Rūšių kilmė natūralios atrankos priemonėmis arba palankių rasių išsaugojimas kovoje už gyvybę“. Nuo to momento žmonių galvose prasidėjo drama. Viena vertus, atrodo, kad absoliučiai viskas gamtoje patvirtina evoliucinės doktrinos teisingumą. Tačiau, kita vertus, kaip patikėti, kad toks neįtikėtinas gyvų būtybių sudėtingumas yra tiesiog atsitiktinių gamtos eksperimentų rezultatas. Šis tikėjimo konfliktas jau seniai kankino žmones, todėl vieni suabejojo ​​Darvino teorija, o kiti ją desperatiškai neigia. Ačiū Dievui, dabar nebepriimta abejoti globaliai. Tačiau tikėjimo konfliktas neišnyko, jis virto plačiai paplitusiu įsitikinimu, kad, be natūralios atrankos, egzistuoja mechanizmai, leidžiantys paspartinti ir optimizuoti evoliuciją. Šioje knygoje mes vadovausimės vien principais evoliucijos teorija, o tai rodo, kad jei kažkas pagreitina natūralią atranką, tai yra jos proceso savybės ir įgytos.

Kiekviena savybė, kuri įgyjama evoliucijos eigoje, pasirodo esanti naudinga jos nešėjams tuo momentu, kai atsiranda. Tačiau atsiradęs ir sutvirtėjęs jis yra naujų savybių atsiradimo pagrindas. Kai viskas tampa labai sudėtinga, daug dalykų tampa sunku paaiškinti. Ir tada kyla pagunda paaiškinti, kas yra aiškinama, o visa kita nurašyti kaip „atsitiktines išimtis, patvirtinančias taisykles“. Visada turime prisiminti, kad nėra nieko atsitiktinio, absoliučiai viskas, ką atnešė evoliucija, turi racionalų paaiškinimą. O gera teorija turėtų paaiškinti viską, net iš pažiūros nereikšmingus niuansus.

Jei vyras atneša gėlių be priežasties, tai juk yra priežastis.

Šioje knygoje labai dažnai kreipsimės į natūralią atranką. Šiuo atžvilgiu mes nedelsdami padarysime rezervaciją. Aišku, kad evoliucija nėra kryptingas judėjimas, pajungtas kokiam nors aukštesniam tikslui. Nėra didesnė galia, kuri iškeltų užduotis arba nubaustų už nepaklusnumą. Yra pasaulinė statistika „tai atsitiko“. Tačiau, kad pasakojimas nepasirodytų sausas ir nuobodus, naudosime ne visai teisingas ir visai netaisyklingas vaizdines formuluotes. Sakysime maždaug taip: „tai naudinga gamtai“, „sukurta evoliucija“, „išrasta gamta“. Visa tai reikia suvokti kaip kalbos figūras ir visada atsiminti statistinę natūralios atrankos esmę.

Dirbtinės ir natūralios atrankos palyginimo idėja yra ta, kad gamtoje taip pat vyksta „sėkmingiausių“, „geriausių“ organizmų atranka, tačiau šiuo atveju naudingumo „vertintojo“ vaidmenį atlieka ne žmogus. savybių, o aplinka. Be to, tiek natūralios, tiek dirbtinės atrankos medžiaga yra nedideli paveldimi pokyčiai, kaupiantys iš kartos į kartą.

Natūralios atrankos mechanizmas

Natūralios atrankos procese fiksuojamos mutacijos, kurios padidina organizmų prisitaikymą prie aplinkos. Natūrali atranka dažnai vadinama „savaime suprantamu“ mechanizmu, nes ji išplaukia iš paprastų faktų, tokių kaip:

1. Organizmai susilaukia daugiau palikuonių, nei gali išgyventi;
2. Šių organizmų populiacijoje yra paveldimas kintamumas;
3. Skirtingus genetinius požymius turintys organizmai turi skirtingą išgyvenamumą ir gebėjimą daugintis.

Pagrindinė natūralios atrankos samprata yra organizmų tinkamumas. Tinkamumas apibrėžiamas kaip organizmo gebėjimas išgyventi ir daugintis esamoje aplinkoje. Tai lemia jo genetinio indėlio į kitą kartą dydį. Tačiau svarbiausias dalykas nustatant tinkamumą nėra iš viso palikuonių ir palikuonių, turinčių tam tikrą genotipą (santykinis tinkamumas) skaičius . Pavyzdžiui, jei sėkmingai ir greitai besidauginančio organizmo palikuonys yra silpni ir blogai dauginasi, tada genetinis indėlis ir atitinkamai šio organizmo tinkamumas bus menkas.

Natūrali atranka požymiams, kurie gali skirtis priklausomai nuo tam tikro verčių diapazono (pvz., organizmo dydžio), gali būti suskirstyta į tris tipus:

1. Režisuota atranka- požymio vidutinės vertės pokyčiai laikui bėgant, pavyzdžiui, kūno dydžio padidėjimas;
2. Trikdanti atranka- pasirinkimas pagal kraštutines bruožo vertes ir prieš vidutines vertes, pavyzdžiui, dideli ir maži kūno dydžiai;
3. Stabilizuojantis pasirinkimas- atranka pagal kraštutines bruožo vertes, dėl kurių sumažėja bruožo dispersija.

Ypatingas natūralios atrankos atvejis yra seksualinė atranka, kurio substratas yra bet koks bruožas, didinantis poravimosi sėkmę, didindamas individo patrauklumą potencialiems partneriams. Lytinės atrankos būdu išsivystę bruožai ypač ryškūs tam tikrų gyvūnų rūšių patinuose. Tokie bruožai kaip dideli ragai, ryškios spalvos, viena vertus, gali pritraukti plėšrūnus ir sumažinti patinų išgyvenamumą, kita vertus, tai atsveria panašius ryškius bruožus turinčių patinų reprodukcinė sėkmė.

Atranka gali veikti įvairiais organizavimo lygiais, tokiais kaip genai, ląstelės, atskiri organizmai, organizmų grupės ir rūšys. Be to, atranka gali veikti vienu metu skirtingi lygiai. Atranka aukščiau už individą, pavyzdžiui, grupės atranka, gali paskatinti bendradarbiavimą (žr. Evolution#Cooperation).

Natūralios atrankos formos

Yra įvairių atrankos formų klasifikacijų. Klasifikacija, pagrįsta atrankos formų įtakos požymio kintamumui populiacijoje pobūdžiu, yra plačiai naudojama.

vairavimo pasirinkimas

vairavimo pasirinkimas- natūralios atrankos forma, kuri veikia pagal nukreiptas besikeičiančios aplinkos sąlygos. Aprašė Darvinas ir Wallace'as. Tokiu atveju privalumų gauna asmenys, turintys bruožų, kurie tam tikra kryptimi nukrypsta nuo vidutinės reikšmės. Tuo pačiu metu kiti požymio variantai (jo nukrypimai priešinga kryptimi nuo vidutinės reikšmės) yra neigiamai atrenkami. Dėl to populiacijoje iš kartos į kartą vyksta požymio vidutinės vertės poslinkis tam tikra kryptimi. Šiuo atveju vairavimo atrankos spaudimas turi atitikti populiacijos adaptacines galimybes ir mutacinių pokyčių greitį (kitaip aplinkos spaudimas gali sukelti išnykimą).

Motyvų atrankos veiksmo pavyzdys yra „pramoninis melanizmas“ vabzdžiuose. „Pramoninis melanizmas“ yra staigus melanistinių (tamsios spalvos) individų dalies padidėjimas tose vabzdžių (pavyzdžiui, drugelių) populiacijose, kurios gyvena pramoninėse zonose. Dėl pramoninio poveikio labai patamsėjo medžių kamienai, žuvo ir šviesios kerpės, todėl šviesūs drugeliai paukščiams tapo geriau matomi, o tamsieji – blogiau. XX amžiuje kai kuriuose regionuose tamsių spalvų drugelių dalis kai kuriose gerai ištirtose beržinių drugių populiacijose Anglijoje pasiekė 95%, o pirmą kartą tamsių drugelių ( Morfa carbonaria) buvo užfiksuotas 1848 m.

Vairavimo pasirinkimas atliekamas keičiant aplinką arba prisitaikymas prie naujų sąlygų plečiant asortimentą. Jis išsaugo paveldimus pokyčius tam tikra kryptimi, atitinkamai perkeldamas reakcijos normą. Pavyzdžiui, plėtojant dirvožemį kaip buveinę įvairioms nesusijusioms gyvūnų grupėms, galūnės virto įkasiomis.

Stabilizuojantis pasirinkimas

Stabilizuojantis pasirinkimas- natūralios atrankos forma, kai jos veiksmai yra nukreipti prieš asmenis, turinčius ypatingų nukrypimų nuo vidutinės normos, asmenų, kurių bruožas yra vidutinio sunkumo, naudai. Stabilizuojančios atrankos sampratą į mokslą įvedė ir analizavo I. I. Shmalgauzen.

Aprašyta daug stabilizuojančios atrankos gamtoje veikimo pavyzdžių. Pavyzdžiui, iš pirmo žvilgsnio atrodo, kad didžiausią vaisingumą turintys asmenys turėtų įnešti didžiausią indėlį į kitos kartos genofondą. Tačiau natūralių paukščių ir žinduolių populiacijų stebėjimai rodo, kad taip nėra. Kuo daugiau lizde jauniklių ar jauniklių, tuo sunkiau juos išmaitinti, tuo kiekvienas mažesnis ir silpnesnis. Dėl to labiausiai prisitaikę asmenys, kurių vaisingumas yra vidutinis.

Atranka vidurkių naudai buvo nustatyta įvairiems požymiams. Žinduolių labai mažo ir labai didelio gimimo svorio naujagimiai dažniau miršta gimdami arba pirmosiomis gyvenimo savaitėmis nei vidutinio svorio naujagimiai. Žvirblių, žuvusių po audros šeštajame dešimtmetyje netoli Leningrado, sparnų dydis parodė, kad dauguma jų turėjo per mažus arba per didelius sparnus. Ir šiuo atveju vidutiniai asmenys pasirodė labiausiai prisitaikę.

Trikdanti atranka

Trikdanti (plėšanti) atranka- natūralios atrankos forma, kai sąlygos teikia pirmenybę dviem ar daugiau ekstremalių kintamumo variantų (krypčių), bet nepalankios tarpinei, vidutinei požymio būsenai. Dėl to iš vienos pradinės gali atsirasti keletas naujų formų. Darvinas aprašė ardomosios atrankos veikimą, manydamas, kad tai yra skirtumų pagrindas, nors negalėjo pateikti įrodymų, kad ji egzistuoja gamtoje. Trikdanti atranka prisideda prie populiacijos polimorfizmo atsiradimo ir išlaikymo, o kai kuriais atvejais gali sukelti specifikaciją.

Viena iš galimų situacijų gamtoje, kai atsiranda ardomoji atranka, yra tada, kai polimorfinė populiacija užima nevienalytę buveinę. Tuo pačiu metu skirtingos formos prisitaiko prie skirtingų ekologinių nišų ar subnišų.

Trukdančios atrankos pavyzdys – dviejų rasių formavimasis dideliame barškutyje šieninėse pievose. Įprastomis sąlygomis šio augalo žydėjimo ir sėklų nokimo periodai apima visą vasarą. Tačiau šienaujamose pievose sėklas gamina daugiausia tie augalai, kurie spėja sužydėti ir sunokti arba prieš šienavimą, arba žydi vasaros pabaigoje, nupjovus. Dėl to susidaro dvi barškučių rasės – ankstyvas ir vėlyvas žydėjimas.

Eksperimentuose su Drosophila buvo dirbtinai atlikta ardomoji atranka. Atranka buvo vykdoma pagal uogų skaičių, paliekant tik individus, turinčius mažą ir didelį būrų skaičių. Dėl to maždaug nuo 30 kartos šios dvi linijos labai stipriai skyrėsi, nepaisant to, kad musės ir toliau kryžmino viena su kita, keisdamosi genais. Daugelyje kitų eksperimentų (su augalais) intensyvus kryžminimas užkirto kelią veiksmingam ardomosios atrankos veiksmui.

seksualinė atranka

seksualinė atranka Tai natūrali atranka siekiant sėkmės reprodukcijoje. Organizmų išlikimas yra svarbus, bet ne vienintelis natūralios atrankos komponentas. Kitas svarbus komponentas – patrauklumas priešingos lyties atstovams. Darvinas šį reiškinį pavadino seksualine atranka. „Šią atrankos formą lemia ne kova už būvį organinių būtybių santykiuose tarpusavyje ar su išorinės sąlygos, bet konkurencija tarp vienos lyties asmenų, dažniausiai vyrų, dėl kitos lyties asmenų turėjimo. Savybės, mažinančios jų nešiotojų gyvybingumą, gali atsirasti ir plisti, jei jų teikiami pranašumai sėkmingam veisimui yra žymiai didesni nei trūkumai išlikimui.

Dažnos dvi hipotezės apie seksualinės atrankos mechanizmus.

• Pagal „gerų genų“ hipotezę, patelė „priežastauja“ taip: „Jei šis patinas, nepaisant ryškios plunksnos ir ilgos uodegos, sugebėjo nenumirti plėšrūno gniaužtuose ir išgyventi iki brendimo, vadinasi, jis turi gerus genus. kad leido jam tai padaryti. Todėl jis turėtų būti išrinktas savo vaikų tėvu: jis perduos jiems savo gerus genus. Pasirinkdamos ryškius patinus, patelės renkasi gerus genus savo palikuonims.
• Pagal „patrauklių sūnų“ hipotezę moterų atrankos logika kiek kitokia. Jei ryškūs patinai dėl kokių nors priežasčių yra patrauklūs patelėms, verta būsimiems sūnums pasirinkti šviesų tėvą, nes jo sūnūs paveldės ryškių spalvų genus ir būsimoje kartoje bus patrauklūs patelėms. Taigi atsiranda teigiamas grįžtamasis ryšys, dėl kurio iš kartos į kartą patinų plunksnos ryškumas vis labiau didėja. Procesas tęsiasi tol, kol pasiekia gyvybingumo ribą.

Rinkdamosi patinus, patelės negalvoja apie savo elgesio priežastis. Kai gyvūnas jaučia troškulį, jis nemąsto, kad turėtų gerti vandenį, kad atkurtų vandens ir druskos pusiausvyrą organizme – jis patenka į girdyklą, nes jaučia troškulį. Lygiai taip pat patelės, rinkdamosi ryškius patinus, vadovaujasi savo instinktais – joms patinka ryškios uodegos. Tie, kurie instinktyviai paskatino kitokį elgesį, palikuonių nepaliko. Kovos už būvį ir natūralios atrankos logika yra aklo ir automatinio proceso logika, kuri, nuolat veikdama iš kartos į kartą, suformavo tą nuostabią formų, spalvų ir instinktų įvairovę, kurią stebime laukinės gamtos pasaulyje.

Atrankos būdai: teigiama ir neigiama atranka

Yra dvi dirbtinės atrankos formos: Teigiamas ir Iškirpimas (neigiamas) pasirinkimas.

Teigiama atranka padidina populiacijos individų, turinčių naudingų savybių, didinančių visos rūšies gyvybingumą, skaičių.

Atliekant ribinę atranką, iš populiacijos pašalinama didžioji dauguma individų, turinčių savybių, kurios tam tikromis aplinkos sąlygomis smarkiai sumažina gyvybingumą. Ritinio atrankos pagalba iš populiacijos pašalinami stipriai žalingi aleliai. Taip pat gali būti atrenkami asmenys, turintys chromosomų pertvarkymus ir chromosomų rinkinį, kuris smarkiai sutrikdo normalų genetinio aparato veikimą.

Natūralios atrankos vaidmuo evoliucijoje

Darbuotojos skruzdėlės pavyzdyje mes turime vabzdį, kuris labai skiriasi nuo savo tėvų, tačiau yra visiškai nevaisingas ir todėl negali perduoti iš kartos į kartą įgytų struktūros ar instinktų pakitimų. Galima užduoti gerą klausimą – kiek įmanoma šį atvejį suderinti su natūralios atrankos teorija?

- Rūšių kilmė (1859 m.)

Darvinas manė, kad atranka gali būti taikoma ne tik individualiam organizmui, bet ir šeimai. Jis taip pat sakė, kad galbūt tai vienu ar kitu laipsniu gali paaiškinti ir žmonių elgesį. Jis pasirodė esąs teisus, tačiau tik atsiradus genetikai tapo įmanoma plačiau pažvelgti į šią sąvoką. Pirmąsias „rūšies atrankos teorijos“ metmenis 1963 m. pateikė anglų biologas Williamas Hamiltonas, pirmasis pasiūlęs svarstyti natūralią atranką ne tik individo ar visos šeimos, bet ir žmogaus lygmeniu. genas.

taip pat žr

Pastabos

1. , Su. 43-47.
2. , p. 251-252.
3. Arba H.A. Tinkamumas ir jo vaidmuo evoliucinėje genetikoje // Nature Reviews Genetics. - 2009. - T. 10, Nr. 8. - P. 531-539. – DOI:10.1038/nrg2603. - PMID 19546856 .
4. Haldane J.B.S. Natūralios atrankos teorija šiandien // Gamta. - 1959. - T. 183, Nr. 4663. - P. 710-713. - PMID 13644170 .
5. Lande R., Arnoldas S. J. Koreliuojančių simbolių pasirinkimo matavimas // Evoliucija. - 1983. - T. 37, Nr. 6. - P. 1210-1226. -

Dirbtinės ir natūralios atrankos palyginimo idėja yra ta, kad gamtoje taip pat vyksta „sėkmingiausių“, „geriausių“ organizmų atranka, tačiau šiuo atveju naudingumo „vertintojo“ vaidmenį atlieka ne žmogus. savybių, o aplinka. Be to, tiek natūralios, tiek dirbtinės atrankos medžiaga yra nedideli paveldimi pokyčiai, kaupiantys iš kartos į kartą.

Natūralios atrankos mechanizmas

Natūralios atrankos procese fiksuojamos mutacijos, kurios padidina organizmų prisitaikymą prie aplinkos. Natūrali atranka dažnai vadinama „savaime suprantamu“ mechanizmu, nes ji išplaukia iš paprastų faktų, tokių kaip:

1. Organizmai susilaukia daugiau palikuonių, nei gali išgyventi;
2. Šių organizmų populiacijoje yra paveldimas kintamumas;
3. Skirtingus genetinius požymius turintys organizmai turi skirtingą išgyvenamumą ir gebėjimą daugintis.

Pagrindinė natūralios atrankos samprata yra organizmų tinkamumas. Tinkamumas apibrėžiamas kaip organizmo gebėjimas išgyventi ir daugintis esamoje aplinkoje. Tai lemia jo genetinio indėlio į kitą kartą dydį. Tačiau pagrindinis dalykas nustatant tinkamumą yra ne bendras palikuonių skaičius, o palikuonių, turinčių tam tikrą genotipą (santykinis tinkamumas), skaičius. Pavyzdžiui, jei sėkmingai ir greitai besidauginančio organizmo palikuonys yra silpni ir blogai dauginasi, tada genetinis indėlis ir atitinkamai šio organizmo tinkamumas bus menkas.

Natūrali atranka požymiams, kurie gali skirtis priklausomai nuo tam tikro verčių diapazono (pvz., organizmo dydžio), gali būti suskirstyta į tris tipus:

1. Vairavimo (krypties) pasirinkimas- požymio vidutinės vertės pokyčiai laikui bėgant, pavyzdžiui, kūno dydžio padidėjimas;
2. Trikdanti atranka- pasirinkimas pagal kraštutines bruožo vertes ir prieš vidutines vertes, pavyzdžiui, dideli ir maži kūno dydžiai;
3. Stabilizuojantis pasirinkimas- atranka pagal kraštutines bruožo vertes, dėl kurių sumažėja bruožo dispersija.

Ypatingas natūralios atrankos atvejis yra seksualinė atranka, kurio substratas yra bet koks bruožas, didinantis poravimosi sėkmę, didindamas individo patrauklumą potencialiems partneriams. Lytinės atrankos būdu išsivystę bruožai ypač ryškūs tam tikrų gyvūnų rūšių patinuose. Tokie bruožai kaip dideli ragai, ryškios spalvos, viena vertus, gali pritraukti plėšrūnus ir sumažinti patinų išgyvenamumą, kita vertus, tai atsveria panašius ryškius bruožus turinčių patinų reprodukcinė sėkmė.

Atranka gali veikti įvairiais organizavimo lygiais, tokiais kaip genai, ląstelės, atskiri organizmai, organizmų grupės ir rūšys. Be to, atranka gali veikti vienu metu įvairiais lygmenimis. Atranka aukščiau už individą, pavyzdžiui, grupės atranka, gali paskatinti bendradarbiavimą (žr. Evolution#Cooperation).

Natūralios atrankos formos

Yra įvairių atrankos formų klasifikacijų. Klasifikacija, pagrįsta atrankos formų įtakos požymio kintamumui populiacijoje pobūdžiu, yra plačiai naudojama.

vairavimo pasirinkimas

vairavimo pasirinkimas- natūralios atrankos forma, kuri veikia pagal nukreiptas besikeičiančios aplinkos sąlygos. Aprašė Darvinas ir Wallace'as. Tokiu atveju privalumų gauna asmenys, turintys bruožų, kurie tam tikra kryptimi nukrypsta nuo vidutinės reikšmės. Tuo pačiu metu kiti požymio variantai (jo nukrypimai priešinga kryptimi nuo vidutinės reikšmės) yra neigiamai atrenkami. Dėl to populiacijoje iš kartos į kartą vyksta požymio vidutinės vertės poslinkis tam tikra kryptimi. Šiuo atveju vairavimo atrankos spaudimas turi atitikti populiacijos adaptacines galimybes ir mutacinių pokyčių greitį (kitaip aplinkos spaudimas gali sukelti išnykimą).

Motyvų atrankos veiksmo pavyzdys yra „pramoninis melanizmas“ vabzdžiuose. „Pramoninis melanizmas“ yra staigus melanistinių (tamsios spalvos) individų dalies padidėjimas tose vabzdžių (pavyzdžiui, drugelių) populiacijose, kurios gyvena pramoninėse zonose. Dėl pramoninio poveikio labai patamsėjo medžių kamienai, žuvo ir šviesios kerpės, todėl šviesūs drugeliai paukščiams tapo geriau matomi, o tamsieji – blogiau. XX amžiuje kai kuriose srityse tamsių spalvų drugelių dalis kai kuriose gerai ištirtose beržų kandžių populiacijose Anglijoje pasiekė 95%, o pirmą kartą tamsių drugelių ( Morfa carbonaria) buvo užfiksuotas 1848 m.

Vairavimo atranka vykdoma, kai aplinka keičiasi arba prisitaiko prie naujų sąlygų, plečiant asortimentą. Jis išsaugo paveldimus pokyčius tam tikra kryptimi, atitinkamai judindamas reakcijos greitį. Pavyzdžiui, plėtojant dirvožemį kaip buveinę įvairioms nesusijusioms gyvūnų grupėms, galūnės virto įkasiomis.

Stabilizuojantis pasirinkimas

Stabilizuojantis pasirinkimas- natūralios atrankos forma, kai jos veiksmai yra nukreipti prieš asmenis, turinčius ypatingų nukrypimų nuo vidutinės normos, asmenų, kurių bruožas yra vidutinio sunkumo, naudai. Stabilizuojančios atrankos sampratą į mokslą įvedė ir analizavo I. I. Shmalgauzen.

Aprašyta daug stabilizuojančios atrankos gamtoje veikimo pavyzdžių. Pavyzdžiui, iš pirmo žvilgsnio atrodo, kad didžiausią vaisingumą turintys asmenys turėtų įnešti didžiausią indėlį į kitos kartos genofondą. Tačiau natūralių paukščių ir žinduolių populiacijų stebėjimai rodo, kad taip nėra. Kuo daugiau lizde jauniklių ar jauniklių, tuo sunkiau juos išmaitinti, tuo kiekvienas mažesnis ir silpnesnis. Dėl to labiausiai prisitaikę asmenys, kurių vaisingumas yra vidutinis.

Atranka vidurkių naudai buvo nustatyta įvairiems požymiams. Žinduolių labai mažo ir labai didelio gimimo svorio naujagimiai dažniau miršta gimdami arba pirmosiomis gyvenimo savaitėmis nei vidutinio svorio naujagimiai. Žvirblių, žuvusių po audros šeštajame dešimtmetyje netoli Leningrado, sparnų dydis parodė, kad dauguma jų turėjo per mažus arba per didelius sparnus. Ir šiuo atveju vidutiniai asmenys pasirodė labiausiai prisitaikę.

Trikdanti atranka

Trikdanti (plėšanti) atranka- natūralios atrankos forma, kai sąlygos teikia pirmenybę dviem ar daugiau ekstremalių kintamumo variantų (krypčių), bet nepalankios tarpinei, vidutinei požymio būsenai. Dėl to iš vienos pradinės gali atsirasti keletas naujų formų. Darvinas aprašė ardomosios atrankos veikimą, manydamas, kad tai yra skirtumų pagrindas, nors negalėjo pateikti įrodymų, kad ji egzistuoja gamtoje. Trikdanti atranka prisideda prie populiacijos polimorfizmo atsiradimo ir išlaikymo, o kai kuriais atvejais gali sukelti specifikaciją.

Viena iš galimų situacijų gamtoje, kai atsiranda ardomoji atranka, yra tada, kai polimorfinė populiacija užima nevienalytę buveinę. Tuo pačiu metu skirtingos formos prisitaiko prie skirtingų ekologinių nišų ar subnišų.

Trukdančios atrankos pavyzdys – dviejų rasių formavimasis dideliame barškutyje šieninėse pievose. Įprastomis sąlygomis šio augalo žydėjimo ir sėklų nokimo periodai apima visą vasarą. Tačiau šienaujamose pievose sėklas gamina daugiausia tie augalai, kurie spėja sužydėti ir sunokti arba prieš šienavimą, arba žydi vasaros pabaigoje, nupjovus. Dėl to susidaro dvi barškučių rasės – ankstyvas ir vėlyvas žydėjimas.

Eksperimentuose su Drosophila buvo dirbtinai atlikta ardomoji atranka. Atranka buvo vykdoma pagal uogų skaičių, paliekant tik individus, turinčius mažą ir didelį būrų skaičių. Dėl to maždaug nuo 30 kartos šios dvi linijos labai stipriai skyrėsi, nepaisant to, kad musės ir toliau kryžmino viena su kita, keisdamosi genais. Daugelyje kitų eksperimentų (su augalais) intensyvus kryžminimas užkirto kelią veiksmingam ardomosios atrankos veiksmui.

seksualinė atranka

seksualinė atranka Tai natūrali atranka siekiant sėkmės reprodukcijoje. Organizmų išlikimas yra svarbus, bet ne vienintelis natūralios atrankos komponentas. Kitas svarbus komponentas – patrauklumas priešingos lyties atstovams. Darvinas šį reiškinį pavadino seksualine atranka. „Šią atrankos formą lemia ne kova už egzistavimą organinių būtybių tarpusavio santykiuose ar su išorinėmis sąlygomis, o vienos lyties individų, dažniausiai vyrų, konkurencija dėl kitos lyties individų turėjimo. Savybės, mažinančios jų nešiotojų gyvybingumą, gali atsirasti ir plisti, jei jų teikiami pranašumai sėkmingam veisimui yra žymiai didesni nei trūkumai išlikimui.

Dažnos dvi hipotezės apie seksualinės atrankos mechanizmus.

• Pagal „gerų genų“ hipotezę, patelė „priežastauja“ taip: „Jei šis patinas, nepaisant ryškios plunksnos ir ilgos uodegos, sugebėjo nenumirti plėšrūno gniaužtuose ir išgyventi iki brendimo, vadinasi, jis turi gerus genus. kad leido jam tai padaryti. Todėl jis turėtų būti išrinktas savo vaikų tėvu: jis perduos jiems savo gerus genus. Pasirinkdamos ryškius patinus, patelės renkasi gerus genus savo palikuonims.
• Pagal „patrauklių sūnų“ hipotezę moterų atrankos logika kiek kitokia. Jei ryškūs patinai dėl kokių nors priežasčių yra patrauklūs patelėms, verta būsimiems sūnums pasirinkti šviesų tėvą, nes jo sūnūs paveldės ryškių spalvų genus ir būsimoje kartoje bus patrauklūs patelėms. Taigi atsiranda teigiamas grįžtamasis ryšys, dėl kurio iš kartos į kartą patinų plunksnos ryškumas vis labiau didėja. Procesas tęsiasi tol, kol pasiekia gyvybingumo ribą.

Rinkdamosi patinus, patelės negalvoja apie savo elgesio priežastis. Kai gyvūnas jaučia troškulį, jis nemąsto, kad turėtų gerti vandenį, kad atkurtų vandens ir druskos pusiausvyrą organizme – jis patenka į girdyklą, nes jaučia troškulį. Lygiai taip pat patelės, rinkdamosi ryškius patinus, vadovaujasi savo instinktais – joms patinka ryškios uodegos. Tie, kurie instinktyviai paskatino kitokį elgesį, palikuonių nepaliko. Kovos už būvį ir natūralios atrankos logika yra aklo ir automatinio proceso logika, kuri, nuolat veikdama iš kartos į kartą, suformavo tą nuostabią formų, spalvų ir instinktų įvairovę, kurią stebime laukinės gamtos pasaulyje.

Natūralios atrankos vaidmuo evoliucijoje

Darbuotojos skruzdėlės pavyzdyje mes turime vabzdį, kuris labai skiriasi nuo savo tėvų, tačiau yra visiškai nevaisingas ir todėl negali perduoti iš kartos į kartą įgytų struktūros ar instinktų pakitimų. Galima užduoti gerą klausimą – kiek įmanoma šį atvejį suderinti su natūralios atrankos teorija? - Rūšių kilmė (1859 m.) Darvinas manė, kad atranka gali būti taikoma ne tik individualiam organizmui, bet ir šeimai. Jis taip pat sakė, kad galbūt tai vienu ar kitu laipsniu gali paaiškinti ir žmonių elgesį. Jis pasirodė esąs teisus, tačiau tik atsiradus genetikai tapo įmanoma plačiau pažvelgti į šią sąvoką. Pirmąsias „rūšies atrankos teorijos“ metmenis 1963 m. pateikė anglų biologas Williamas Hamiltonas, pirmasis pasiūlęs svarstyti natūralią atranką ne tik individo ar visos šeimos, bet ir žmogaus lygmeniu. genas. taip pat žr Pastabos Natūrali atranka// Kazachstanas. Nacionalinė enciklopedija. - Almata: Kazachstano enciklopedijos, 2005. - T. II. - ISBN 9965-9746-3-2. , Su. 43-47. , p. 251-252. Arba H.A. Fitnesas ir jo vaidmuo evoliucinėje genetikoje // Nature Reviews Genetics. - 2009. - T. 10, Nr. 8. - P. 531-539. – DOI:10.1038/nrg2603. - PMID 19546856. Haldane J.B.S. Natūralios atrankos teorija šiandien // Gamta. - 1959. - T. 183, Nr. 4663. - P. 710-713. - PMID 13644170 . Lande R., Arnoldas S. J. Koreliuojančių simbolių atrankos matavimas // Evoliucija. - 1983. - T. 37, Nr. 6. - P. 1210-1226. - DOI: 10.2307/2408842.

Natūrali atranka yra natūralus procesas, kurio metu iš visų gyvų organizmų laiku išsaugomi tik tie, kurie turi savybių, prisidedančių prie sėkmingo jų rūšies dauginimosi. Pagal sintetinę evoliucijos teoriją natūrali atranka yra vienas iš svarbiausių evoliucijos veiksnių.

Natūralios atrankos mechanizmas

Idėją, kad gyvojoje gamtoje veikia panašus į dirbtinę atranką mechanizmas, pirmieji išsakė anglų mokslininkai Charlesas Darwinas ir Alfredas Wallace'as. Jų idėjos esmė ta, kad sėkmingų būtybių atsiradimui gamta visai neprivalo suprasti ir analizuoti situacijos, o veikti galima atsitiktinai. Pakanka sukurti daugybę įvairių individų – ir galiausiai išliks stipriausi.

1. Pirma, atsiranda individas su naujomis, visiškai atsitiktinėmis savybėmis.

2. Tada ji gali arba negali palikti palikuonių, priklausomai nuo šių savybių.

3. Galiausiai, jei ankstesnio etapo rezultatas yra teigiamas, ji palieka palikuonis ir jos palikuonys paveldi naujai įgytas savybes

Šiuo metu iš dalies naivūs paties Darvino požiūriai iš dalies yra perdirbti. Taigi, Darvinas įsivaizdavo, kad pokyčiai turėtų vykti labai sklandžiai, o kintamumo spektras yra nuolatinis. Tačiau šiandien natūralios atrankos mechanizmai paaiškinami genetikos pagalba, o tai suteikia šiam paveikslui šiek tiek originalumo. Genų, veikiančių pirmajame aukščiau aprašyto proceso etape, mutacijos iš esmės yra atskiros. Tačiau aišku, kad pagrindinė Darvino idėjos esmė išliko nepakitusi.

Natūralios atrankos formos

vairavimo pasirinkimas- natūralios atrankos forma, kai aplinkos sąlygos prisideda prie tam tikros bet kurio požymio ar požymių grupės kaitos krypties. Tuo pačiu metu neigiamai atrenkamos kitos savybės pakeisti bruožą. Dėl to populiacijoje iš kartos į kartą vyksta požymio vidutinės vertės poslinkis tam tikra kryptimi. Šiuo atveju vairavimo atrankos spaudimas turi atitikti populiacijos adaptacines galimybes ir mutacinių pokyčių greitį (kitaip aplinkos spaudimas gali sukelti išnykimą).

Šiuolaikinis motyvų atrankos atvejis yra „angliškų drugelių pramoninis melanizmas“. „Pramoninis melanizmas“ yra staigus melanistinių (tamsios spalvos) individų dalies padidėjimas tose drugelių populiacijose, kurios gyvena pramoninėse zonose. Dėl pramoninio poveikio labai patamsėjo medžių kamienai, žuvo ir šviesios kerpės, todėl šviesūs drugeliai paukščiams tapo geriau matomi, o tamsieji – blogiau. XX amžiuje kai kuriuose regionuose tamsios spalvos drugelių dalis siekė 95%, o pirmą kartą tamsusis drugelis (Morfa carbonaria) buvo sugautas 1848 m.

Vairavimo atranka vykdoma, kai aplinka keičiasi arba prisitaiko prie naujų sąlygų, plečiant asortimentą. Jis išsaugo paveldimus pokyčius tam tikra kryptimi, atitinkamai pakeisdamas reakcijos greitį. Pavyzdžiui, plėtojant dirvožemį kaip buveinę įvairioms nesusijusioms gyvūnų grupėms, galūnės virto įkasiomis.

Stabilizuojantis pasirinkimas- natūralios atrankos forma, kai veiksmas nukreiptas prieš asmenis, turinčius ypatingų nukrypimų nuo vidutinės normos, asmenų, kurių bruožas yra vidutinio sunkumo, naudai.

Aprašyta daug stabilizuojančios atrankos gamtoje veikimo pavyzdžių. Pavyzdžiui, iš pirmo žvilgsnio atrodo, kad didžiausią vaisingumą turintys asmenys turėtų įnešti didžiausią indėlį į kitos kartos genofondą. Tačiau natūralių paukščių ir žinduolių populiacijų stebėjimai rodo, kad taip nėra. Kuo daugiau lizde jauniklių ar jauniklių, tuo sunkiau juos išmaitinti, tuo kiekvienas mažesnis ir silpnesnis. Dėl to labiausiai prisitaikę asmenys, kurių vaisingumas yra vidutinis.

Atranka vidurkių naudai buvo nustatyta įvairiems požymiams. Žinduolių labai mažo ir labai didelio gimimo svorio naujagimiai dažniau miršta gimdami arba pirmosiomis gyvenimo savaitėmis nei vidutinio svorio naujagimiai. Apskaičiavus po audros žuvusių paukščių sparnų dydį, paaiškėjo, kad dauguma jų turėjo per mažus arba per didelius sparnus. Ir šiuo atveju vidutiniai asmenys pasirodė labiausiai prisitaikę.

Trikdanti (plėšanti) atranka- natūralios atrankos forma, kai sąlygos palankiai vertina du ar daugiau ekstremalių kintamumo variantų (krypčių), bet nepalankios tarpinei, vidutinei požymio būsenai. Dėl to iš vienos pradinės gali atsirasti keletas naujų formų. Trikdanti atranka prisideda prie populiacijos polimorfizmo atsiradimo ir išlaikymo, o kai kuriais atvejais gali sukelti specifikaciją.

Viena iš galimų situacijų gamtoje, kai atsiranda ardomoji atranka, yra tada, kai polimorfinė populiacija užima nevienalytę buveinę. Tuo pačiu metu skirtingos formos prisitaiko prie skirtingų ekologinių nišų ar subnišų.

Trukdančios selekcijos pavyzdys – dviejų rasių formavimasis pievų barškučiuose šieninėse pievose. Įprastomis sąlygomis šio augalo žydėjimo ir sėklų nokimo periodai apima visą vasarą. Tačiau šienaujamose pievose sėklas gamina daugiausia tie augalai, kurie spėja sužydėti ir sunokti arba prieš šienavimą, arba žydi vasaros pabaigoje, nupjovus. Dėl to susidaro dvi barškučių rasės – ankstyvas ir vėlyvas žydėjimas.

Eksperimentuose su Drosophila buvo dirbtinai atlikta ardomoji atranka. Atranka buvo vykdoma pagal uogų skaičių, paliekant tik individus, turinčius mažą ir didelį būrų skaičių. Dėl to maždaug nuo 30 kartos šios dvi linijos labai stipriai skyrėsi, nepaisant to, kad musės ir toliau kryžmino viena su kita, keisdamosi genais. Daugelyje kitų eksperimentų (su augalais) intensyvus kryžminimas užkirto kelią veiksmingam ardomosios atrankos veiksmui.

Atjungimo pasirinkimas yra natūralios atrankos forma. Jos veiksmas yra priešingas teigiamai atrankai. Atliekant ribinę atranką, iš populiacijos pašalinama didžioji dauguma individų, turinčių savybių, kurios tam tikromis aplinkos sąlygomis smarkiai sumažina gyvybingumą. Ritinio atrankos pagalba iš populiacijos pašalinami stipriai žalingi aleliai. Taip pat gali būti atrenkami asmenys, turintys chromosomų pertvarkymus ir chromosomų rinkinį, kuris smarkiai sutrikdo normalų genetinio aparato veikimą.

teigiama atranka yra natūralios atrankos forma. Jo veiksmas yra priešingas pjovimo atrankai. Teigiama atranka padidina populiacijos individų, turinčių naudingų savybių, didinančių visos rūšies gyvybingumą, skaičių. Teigiamos atrankos ir kirtimų atrankos pagalba atliekama rūšių kaita (ir ne tik sunaikinant nereikalingus individus, bet koks vystymasis turėtų sustoti, bet taip neįvyksta). Teigiamos atrankos pavyzdžiai: Archeopteryx iškamša gali būti naudojama kaip sklandytuvas, bet kregždė ar žuvėdra iškamša – ne. Tačiau pirmieji paukščiai skrido geriau nei Archeopteriksas.

Kitas teigiamos atrankos pavyzdys – plėšrūnų atsiradimas, kurie savo „protiniais sugebėjimais“ lenkia daugelį kitų šiltakraujų būtybių. Arba atsiranda roplių, tokių kaip krokodilai, kurie turi keturių kamerų širdį ir gali gyventi tiek sausumoje, tiek vandenyje.

Paleontologas Ivanas Efremovas tvirtino, kad žmogus buvo ne tik atrenkamas dėl geriausio prisitaikymo prie aplinkos sąlygų, bet ir „atrenkamas dėl socialumo“ – išliko tos bendruomenės, kurių nariai vieni kitus labiau palaikė. Tai dar vienas teigiamos atrankos pavyzdys.

Privačios natūralios atrankos kryptys

· Labiausiai prisitaikiusių rūšių ir populiacijų, pavyzdžiui, rūšių su žiaunomis vandenyje, išlikimas, nes fitnesas leidžia laimėti kovą dėl išlikimo.

Fiziškai sveikų organizmų išlikimas.

· Fiziškai stipriausių organizmų išlikimas, nes fizinė kova dėl išteklių yra neatsiejama gyvenimo dalis. Tai svarbu tarprūšinėje kovoje.

· Lytiškai sėkmingiausių organizmų išlikimas, nes lytinis dauginimasis yra dominuojantis dauginimosi būdas. Čia atsiranda seksualinė atranka.

Tačiau visi šie atvejai yra ypatingi, o svarbiausia yra sėkmingas konservavimas laiku. Todėl kartais šios kryptys pažeidžiamos siekiant pagrindinio tikslo.

Natūralios atrankos vaidmuo evoliucijoje

C. Darwinas natūralią atranką laikė esminiu gyvų būtybių evoliucijos veiksniu (biologijoje atranka). Kaupimas į pabaigos XIX- XX amžiaus pradžioje informacija apie genetiką, ypač fenotipinių bruožų paveldėjimo diskretiško pobūdžio atradimas, paskatino daugelį tyrinėtojų peržiūrėti Darvino tezę: genotipo mutacijos imtos laikyti itin svarbiais evoliuciniais veiksniais (G de Vries'o mutacija, R. Goldschmitto saltationizmas ir kt.). Kita vertus, N. I. Vavilovas atrado žinomas koreliacijas tarp giminingų rūšių veikėjų (homologinių serijų dėsnis) paskatino suformuluoti hipotezes apie evoliuciją, pagrįstą dėsningumais, o ne atsitiktiniu kintamumu (L. S. Bergo nomogenezė, E. D. Kopo batmogenezė). ir pan.). 1920-1940-aisiais susidomėjimas selekcijos teorijomis evoliucinėje biologijoje atgijo dėl klasikinės genetikos ir natūralios atrankos teorijos sintezės.

Gauta sintetinė evoliucijos teorija (STE), dažnai vadinama neodarvinizmu, yra pagrįsta kiekybine alelių dažnio populiacijose, kintančių veikiant natūraliai atrankai, analize. Tačiau pastarųjų dešimtmečių atradimai įvairiose mokslo žinių srityse – nuo molekulinė biologija su neutralių mutacijų teorija, kurią sukūrė M. Kimura ir paleontologiją su S. J. Gouldo ir N. Eldridge'o taškinės pusiausvyros teorija (kurioje rūšis suprantama kaip santykinai statiška evoliucijos proceso fazė), į matematiką su bifurkacijų ir bifurkacijų teorija. fazių perėjimai – rodo klasikinės STE nepakankamumą adekvačiam visų biologinės evoliucijos aspektų aprašymui. Vaidmenų diskusija įvairių veiksnių evoliucija tęsiasi ir šiandien, o evoliucinei biologijai prireikė kitos, trečiosios sintezės.

Adaptacijų atsiradimas dėl natūralios atrankos

Prisitaikymai – tai organizmų savybės ir savybės, užtikrinančios prisitaikymą prie aplinkos, kurioje šie organizmai gyvena. Adaptacija dar vadinama adaptacijos procesu. Aukščiau apžvelgėme, kaip kai kurios adaptacijos atsiranda dėl natūralios atrankos. Beržinių drugių populiacijos prisitaikė prie pasikeitusių išorės sąlygų dėl susikaupusių tamsių spalvų mutacijų. Žmonių populiacijose, gyvenančiose maliarijos zonose, adaptacija atsirado dėl išplitusios pjautuvinių ląstelių mutacijos. Abiem atvejais adaptacija pasiekiama natūralios atrankos būdu.

Šiuo atveju populiacijų sukauptas paveldimas kintamumas yra atrankos medžiaga. Kadangi skirtingos populiacijos skiriasi viena nuo kitos sukauptų mutacijų rinkiniu, jos skirtingai prisitaiko prie tų pačių aplinkos veiksnių. Taigi Afrikos populiacijos prisitaikė prie gyvenimo maliarijos zonose dėl susikaupusių pjautuvinių ląstelių anemijos Hb S mutacijų, o Pietryčių Azijoje gyvenančiose populiacijose atsparumas maliarijai susiformavo dėl daugelio kitų mutacijų, kurios homozigotinėje būsenoje taip pat sukelia kraujo ligas, o heterozigotinėms – apsaugo nuo maliarijos.

Šie pavyzdžiai iliustruoja natūralios atrankos vaidmenį formuojant prisitaikymą. Tačiau reikia aiškiai suprasti, kad tai yra ypatingi gana paprastų adaptacijų atvejai, atsirandantys dėl selektyvios pavienių „naudingų“ mutacijų nešiotojų dauginimosi. Mažai tikėtina, kad dauguma adaptacijų atsirado tokiu būdu.

Apsauginis, įspėjamasis ir imituojantis dažymas. Apsvarstykite, pavyzdžiui, tokias plačiai paplitusias adaptacijas kaip globojantis, perspėjantis ir imituojantis koloritas (mimika). Apsauginis dažymas leidžia gyvūnams tapti nematomais, susilieti su substratu. Kai kurie vabzdžiai yra nepaprastai panašūs į medžių, ant kurių gyvena, lapus, kiti primena džiovintas šakeles ar spyglius ant medžių kamienų. Šias morfologines adaptacijas papildo elgesio adaptacijos. Vabzdžiai renkasi paslėpti būtent tas vietas, kur jie mažiau pastebimi.

Nevalgomi vabzdžiai ir nuodingi gyvūnai – gyvatės ir varlės – turi ryškią įspėjamąją spalvą. Plėšrūnas, susidūręs su tokiu gyvūnu, ilgą laiką asocijuojasi su tokia spalva su pavojumi. Tai naudoja kai kurie nenuodingi gyvūnai. Jie įgauna stulbinantį panašumą į nuodingus ir taip sumažina plėšrūnų keliamą pavojų. Jau imituoja žalčio spalvą, musė – bitę. Šis reiškinys vadinamas mimika.

Kaip atsirado visi šie nuostabūs įrenginiai? Mažai tikėtina, kad viena mutacija galėtų užtikrinti tokį tikslų atitikimą tarp vabzdžio sparno ir gyvo lapo, tarp musės ir bitės. Neįtikėtina, kad dėl vienos mutacijos globojamos spalvos vabzdys pasislėptų būtent ant tų lapų, kaip atrodo. Akivaizdu, kad tokios adaptacijos kaip apsauginė ir įspėjamoji spalva bei mimika atsirado laipsniškai atrinkus visus tuos nedidelius kūno formos, tam tikrų pigmentų pasiskirstymo, įgimto elgesio nukrypimus, kurie egzistavo šių gyvūnų protėvių populiacijose. Viena iš svarbiausių natūralios atrankos ypatybių yra jos kumuliatyvumas – gebėjimas kaupti ir sustiprinti šiuos nukrypimus per kelias kartas, formuojant atskirų genų ir jų valdomų organizmų sistemų pokyčius.

Įdomiausia ir sunkiausia problema – pradiniai adaptacijų atsiradimo etapai. Aišku, kokius privalumus duoda beveik tobulas maldininko panašumas į sausą šaką. Tačiau kokių privalumų galėjo turėti jo tolimas protėvis, kuris tik iš tolo priminė šakelę? Ar plėšrūnai tokie kvaili, kad juos galima taip lengvai apgauti? Ne, plėšrūnai jokiu būdu nėra kvaili, o natūrali atranka iš kartos į kartą juos „moko“ vis geriau atpažinti savo grobio gudrybes. Net ir tobulas šiuolaikinio maldininko panašumas į mazgą nesuteikia jam 100% garantijos, kad jo nepastebės nė vienas paukštis. Tačiau jo tikimybė išvengti plėšrūno yra didesnė nei vabzdžių, kurių apsauginė spalva ne tokia tobula. Lygiai taip pat jo tolimas protėvis, kuris tik šiek tiek atrodo kaip mazgas, turėjo šiek tiek didesnę gyvybės galimybę nei jo giminaitis, kuris visai nepanašus į mazgą. Žinoma, šalia sėdintis paukštis giedrą dieną jį nesunkiai pastebės. Bet jei diena ūkanota, jei paukštis nesėdi šalia, o skrenda pro šalį ir nusprendžia negaišti laiko tam, kas gali būti maldininkas, o gal ir mazgas, tada minimalus panašumas išgelbėja šio nešiotojo gyvybę. vos pastebimas panašumas. Jo palikuonių, paveldėjusių šį minimalų panašumą, bus daugiau. Jų dalis populiacijoje didės. Tai apsunkins paukščių gyvenimą. Tarp jų sėkmingesni taps tie, kurie tiksliau atpažins užmaskuotą grobį. Įsigalioja tas pats Raudonosios karalienės principas, kurį aptarėme pastraipoje apie kovą už būvį. Norint išlaikyti pranašumą kovoje už gyvybę, pasiektą per minimalų panašumą, grobio rūšis turi keistis.

Natūrali atranka paima visus tuos nedidelius pokyčius, kurie padidina spalvos ir formos panašumą su substratu, panašumą tarp valgomų rūšių ir nevalgomų rūšių, kurias ji imituoja. Reikėtų nepamiršti, kad skirtingų tipų plėšrūnai naudoja skirtingus grobio paieškos būdus. Vieni atkreipia dėmesį į formą, kiti į spalvą, vieni turi spalvinį matymą, kiti – ne. Taigi natūrali atranka automatiškai, kiek įmanoma, padidina imitatoriaus ir modelio panašumą ir veda į tuos nuostabius prisitaikymus, kuriuos matome gamtoje.

Sudėtingų adaptacijų atsiradimas

Daugelis pritaikymų atrodo kaip sudėtingi ir tikslingai suplanuoti įrenginiai. Kaip tokia sudėtinga struktūra kaip žmogaus akis galėjo atsirasti dėl natūralios atsitiktinai atsirandančių mutacijų atrankos?

Mokslininkai teigia, kad akies evoliucija prasidėjo nuo mažų šviesai jautrių ląstelių grupių, esančių mūsų labai tolimų protėvių, gyvenusių maždaug prieš 550 milijonų metų, kūno paviršiuje. Gebėjimas atskirti šviesą nuo tamsos jiems neabejotinai buvo naudingas, padidindamas jų galimybes gyventi, palyginti su visiškai aklais giminaičiais. Atsitiktinis „vizualaus“ paviršiaus kreivumas pagerino regėjimą, todėl buvo galima nustatyti kryptį į šviesos šaltinį. Atsirado okuliaras. Naujai atsirandančios mutacijos gali susiaurėti ir išplėsti optinio kaušelio angą. Dėl siaurėjimo pamažu pagerėjo regėjimas – šviesa pradėjo sklisti per siaurą angą. Kaip matote, kiekvienas žingsnis padidino tų asmenų tinkamumą, kurie pasikeitė „teisinga“ kryptimi. Šviesai jautrios ląstelės suformavo tinklainę. Laikui bėgant priekinėje akies obuolio dalyje susiformavo lęšiukas, kuris atlieka lęšiuko funkciją. Matyt, ji pasirodė kaip skaidri dviejų sluoksnių struktūra, užpildyta skysčiu.

Mokslininkai bandė imituoti šį procesą kompiuteriu. Jie parodė, kad tokia akis kaip sudėtinė moliusko akis galėjo išsivystyti iš šviesai jautrių ląstelių sluoksnio su santykinai švelnia atranka tik per 364 000 kartų. Kitaip tariant, gyvūnai, kurie kasmet keičia kartas, gali suformuoti visiškai išsivysčiusią ir optiškai tobulą akį per mažiau nei pusę milijono metų. Atsižvelgiant į tai, tai labai trumpas laikotarpis evoliucijai Vidutinis amžius rūšių moliuskų amžius yra keli milijonai metų.

Visus numanomus žmogaus akies evoliucijos etapus galima rasti tarp gyvų gyvūnų. Įvairių tipų gyvūnams akių evoliucija vyko skirtingais keliais. Natūrali atranka savarankiškai sukūrė daugybę skirtingų akies formų, o žmogaus akis yra tik viena iš jų, o ne pati tobuliausia.

Jei atidžiai apsvarstysite žmogaus akies ir kitų stuburinių gyvūnų dizainą, galite rasti daugybę keistų neatitikimų. Kai šviesa patenka į žmogaus akį, ji prasiskverbia pro lęšį ir patenka į šviesai jautrias tinklainės ląsteles. Šviesa turi keliauti per tankų kapiliarų ir neuronų tinklą, kad pasiektų fotoreceptorių sluoksnį. Keista, bet nervų galūnėlės prie šviesai jautrių ląstelių artėja ne iš užpakalio, o iš priekio! Be to, nervų galūnės yra surenkamos į regos nervą, kuris tęsiasi nuo tinklainės centro ir taip sukuria akląją zoną. Siekdama kompensuoti fotoreceptorių užtemimą neuronų ir kapiliarų ir atsikratyti aklosios dėmės, mūsų akis nuolat juda, siųsdama į smegenis eilę skirtingų to paties vaizdo projekcijų. Mūsų smegenys atlieka sudėtingas operacijas, pridėdamos šiuos vaizdus, ​​atimdamos šešėlius ir apskaičiuodamos tikrąjį vaizdą. Visų šių sunkumų būtų galima išvengti, jei nervų galūnės prie neuronų priartėtų ne iš priekio, o iš užpakalio, kaip, pavyzdžiui, aštuonkojuje.

Pats stuburinio akies netobulumas atskleidžia natūralios atrankos evoliucijos mechanizmus. Jau ne kartą sakėme, kad atranka visada veikia „čia ir dabar“. Jis rūšiuoja skirtingi variantai jau esamas struktūras, pasirenkant ir derinant geriausius iš jų: geriausius iš „čia ir dabar“, nepaisant to, kuo šios struktūros gali tapti tolimoje ateityje. Todėl rakto, paaiškinančio tiek šiuolaikinių struktūrų tobulumą, tiek netobulumą, reikėtų ieškoti praeityje. Mokslininkai mano, kad visi šiuolaikiniai stuburiniai gyvūnai yra kilę iš tokių gyvūnų kaip lancetai. Lancelete šviesai jautrūs neuronai yra priekiniame nervinio vamzdelio gale. Prieš juos yra nervinės ir pigmentinės ląstelės, dengiančios fotoreceptorius nuo šviesos, patenkančios iš priekio. Lanceletas gauna šviesos signalus, sklindančius iš skaidraus korpuso šonų. Galima daryti prielaidą, kad bendras stuburinio akies protėvis buvo išsidėstęs panašiai. Tada ši plokščia struktūra pradėjo virsti akies puodeliu. Priekinė nervinio vamzdelio dalis išsipūtė į vidų, o neuronai, buvę priešais receptorines ląsteles, atsirado ant jų. Akies vystymosi procesas šiuolaikinių stuburinių gyvūnų embrionuose tam tikra prasme atkartoja įvykių, vykusių tolimoje praeityje, seką.

Evoliucija nekuria naujų konstrukcijų „nuo nulio“, ji keičia (dažnai neatpažįstamai keičia) senas konstrukcijas, todėl kiekvienas šių pokyčių etapas yra adaptyvus. Bet koks pakeitimas turėtų padidinti jo nešiotojų tinkamumą arba bent jau jo nesumažinti. Ši evoliucijos ypatybė lemia nuolatinį įvairių struktūrų tobulėjimą. Tai taip pat daugelio adaptacijų netobulumo, keistų gyvų organizmų struktūros neatitikimų priežastis.

Tačiau reikia atsiminti, kad visi pritaikymai, kad ir kokie tobuli jie būtų, yra santykiniai. Akivaizdu, kad gebėjimo skraidyti ugdymas nelabai derinamas su gebėjimu greitai bėgti. Todėl geriausiai skraidyti turintys paukščiai yra prasti bėgikai. Atvirkščiai, stručiai, kurie nemoka skraidyti, labai gerai lekia. Prisitaikymas prie tam tikrų sąlygų gali būti nenaudingas arba net žalingas atsiradus naujoms sąlygoms. Tačiau gyvenimo sąlygos keičiasi nuolat, o kartais ir labai dramatiškai. Tokiais atvejais anksčiau sukauptos adaptacijos gali trukdyti formuotis naujiems, o tai gali sukelti didelių organizmų grupių išnykimą, kaip atsitiko daugiau nei prieš 60–70 milijonų metų su kadaise labai gausiais ir įvairiais dinozaurais.