Наша матушка-природа устроена очень мудро. Слабый и неприспособленный организм просто не имеет шансов на выживание. Разве можно по природным законам допустить, чтобы больная особь давала такое же нездоровое потомство? Конечно же нет, поэтому все организмы вынуждены бороться за свое выживание. Победителем в этой борьбе оказывается сильный, выносливый, наиболее приспособленный и здоровый. Так осуществляется естественный отбор. Материал для отбора и принципы его рассмотрим в статье более подробно.
Понятие естественного отбора
Если давать определение, то можно сказать, что это процесс, который приводит к увеличению численности наиболее жизнеспособных и приспособленных особей. Слабые и плохо адаптированные просто не выдерживают конкуренции. Синтетическая теория эволюции рассматривает естественный отбор, материал для отбора, как основную причину развития всех адаптаций и образования надвидовых категорий.
Естественный отбор хоть и считается причиной приспособления организмов к среде обитания, но не он один является виновником эволюции в природе. Сам термин ввел Чарльз Дарвин, который многие свои труды посвятил изучению этого вопроса.
Из чего следует естественный отбор
Гены в любом организме способны к мутациям, которые могут происходить по самым разным причинам. В процессе естественного отбора происходит их закрепление, но только тех, которые способствуют повышению приспособленности организмов к среде обитания. Довольно часто естественный отбор называют самоочевидным механизмом, так как он следует из нескольких факторов:
- Каждый организм способен произвести на свет потомства гораздо больше, чем может выжить.
- В любой популяции имеется наследственная изменчивость, это и есть исходный материал для естественного отбора.
- Генетически разнородные организмы отличаются между собой не только выживаемостью, но и способностью к размножению.
Эти факторы способствуют созданию конкуренции между организмами в выживании и размножении, и они являются одновременно необходимым условием для эволюции живой природы посредством естественного отбора. В природе так устроено, что организмы с преимущественными наследственными чертами передают их своему потомству, в то время как особи, не имеющие такого превосходства, имеют наименьшую вероятность передачи.
Механизм отбора
О том, что в самой природе заложен некий механизм, который подобен искусственному отбору, впервые высказались Чарльз Дарвин и Альфред Уолес. Они были уверены, что природе не обязательно вникать во все ситуации - достаточно создать большое разнообразие особей, среди которых выживут наиболее приспособленные. Механизм отбора можно представить так:
- Появление особи с новыми признаками.
- Если признаки оказываются полезными, то организм выживает и оставляет потомство.
- Потомки наследуют полезные качества и начинают передавать их следующим поколениям.
Несмотря на то что современные генетические открытия вносят свои коррективы, суть теории Дарвина остается неизменной. Может быть, только изменения происходят гораздо быстрее, а не плавно, как он утверждал, за счет мутаций, которые имеют скачкообразный характер.
Исходный материал для естественного отбора
Наследственная изменчивость служит тем материалом, который приводит к естественному отбору. Все наследственные изменения появляются в результате мутаций. Но для эволюционных преобразований интерес представляют только те, которые затрагивают половые клетки, потому что именно через них идет передача информации следующему поколению.
Большинство мутаций имеет рецессивный характер, то есть они не могут сразу проявиться, так как подавляются доминантными генами. Но они способны накапливаться, никуда из генофонда популяции не исчезают, хоть и не оказывают влияния на приспособленность и никак не проявляются фенотипически.
Мутационный процесс идет непрерывно, число таких мутаций постоянно накапливается, и в один прекрасный момент встречаются два рецессивных гена и признак обязательно проявляется. Материалом для отбора служит наследственная изменчивость, но такие изменения не всегда приводят к повышению жизнеспособности и приспособленности. Довольно многие мутации, наоборот, снижают эти качества, так как провоцируют различные нарушения в обменных процессах.
Но можно привести примеры, когда, казалось бы, вредная мутация при изменении условий существования оказывается полезной. У комнатных мух имеется мутация, которая приводит к снижению скорости проведения нервных импульсов. Если организм оказывается гомозиготным по данному признаку, то мутация оказывается смертельной, а вот гетерозиготы жизнеспособность сохраняют, хоть и уступают по приспособленности здоровым особям. А вот при воздействии на популяцию мух препарата нервно-паралитического действия гетерозиготы выигрывают у нормальных особей, так как замедленная скорость проведения импульса заметно ослабляет воздействие яда на организм.
Типы естественного отбора
Исходный материал для отбора – это наследственная изменчивость, но она может приводить к появлению черт, способных изменяться в разном диапазоне. В зависимости от этого типы отбора выделяют следующие:
- Направленный. Изменяется среднее значение признака на протяжении долгого времени. Сюда можно отнести увеличение размеров тела.
- Дизруптивный отбор направлен на отбор крайних показателей (например, слишком большой или, наоборот, маленький).
- Стабизиризующий направлен против проявления крайних значений признака.
Половой – это также естественный отбор. Материал для отбора такого уровня - это любой признак, который повышает вероятность спаривания за счет увеличения привлекательности особи для противоположного пола. Это хорошо проявляется у самцов некоторых видов (например, огромные рога у оленей, яркая окраска оперения у птиц).
Формы естественного отбора
Формы отбора можно классифицировать по-разному, но критерии отбора материала практически всегда одинаковые:
- Полезность данного признака для самой особи.
- Необходимость и важность признака для выживания в определенных условиях.
- Положительное влияние признака на процветание вида в целом.
Материал для искусственного отбора – это также наследственная изменчивость, но критерии уже совсем другие. Здесь пальму первенства получают признаки, которые необходимы человеку, а не организму, для которого они вообще могут оказаться довольно вредными. Можно привести пример с породой глубей, которых называют дутышами. Они имеют большой зоб, который делает их необычными и привлекательными для человека, но в природе такие особи окажутся совсем беспомощными и не выдержат конкуренции со своими собратьями. Они просто не смогут отыскать себе пропитание. Вот и получается, что отбор материала основные принципы имеет совсем разные при естественном и искусственном отборе.
В зависимости от влияния отбора на изменчивость признака в популяции выделяют следующие его формы:
- Движущий.
- Стабилизирующий.
- Разрывающий, или дизруптивный.
Есть необходимость рассмотреть каждый отбор в отдельности более подробно.
Особенности движущего отбора
Причиной такого отбора всегда выступают изменения условий существования вида. Особи, у которых в результате появляются признаки, отклоняющиеся от среднего значения за счет того, что материал для естественного отбора поставляет наследственная изменчивость, оказываются в более выигрышном положении. Из поколения в поколение происходит сдвиг признака в определенном направлении, в результате формируется именно такой, который помогает организмам выжить в новых условиях.
Ярким примером является эволюция окраски у березовой пяденицы. Она с момента своего появления обитала на стволах берез, которые имеют белую окраску. Соответственно, и крылья этой бабочки также белые.
Но с развитием промышленности атмосфера стала загрязняться, в воздухе появилось много копоти и сажи, которые оседали на стволах деревьев. В итоге их цвет стал далек от белого. Из всего потомства бабочек в выигрыше оказывалось то, которое по причине мутаций имело более темную окраску, так как светлые были довольно заметными для птиц и ими часто съедались. Так постепенно эволюция шла в направлении изменения цвета бабочек.
Проявление стабилизирующего отбора
Рассмотрим стабилизирующий естественный отбор. Материал для отбора здесь - также наследственная изменчивость, но его действие уже направлено против появления отклонений от нормы. Можно привести такой пример: для всех организмов, казалось бы, повышенная плодовитость только хороша, так как приводит к увеличению численности популяции. Но на самом деле это не так. Преимущества получают особи со средними показателями плодовитости, так как выкормить многочисленное потомство довольно трудно.
Отбор в пользу средних показателей можно видеть на примере многих признаков. Например, птицам прибрежных зон предпочтительнее иметь крылья средних размеров. При наличии слишком коротких проблематично взлететь, а при слишком длинных ветер будет мешать полету.
Стабилизирующий отбор способствует накоплению изменчивости в популяциях. Даже стабильные условия существования вида не приводят к прекращению естественного отбора и эволюции в целом. Этот вид отбора обеспечивает стабильное функционирование организмов в привычных внешних условиях.
Дизруптивный отбор
При такой форме отбора условия существования оказываются подходящими для крайних проявлений признака. В результате этого появляется несколько форм существования.
Дизруптивный отбор приводит к образованию полиморфизма, а может стать даже причиной образования новых видов в природе.
Этот отбор часто вступает в силу, когда популяция занимает неоднородное местообитание. Разные формы вынуждены приспосабливаться к различным нишам и условиям. Например, у растения погремок имеется две формы – одна начинает цвести и плодоносить в середине лета, а вторая - уже после сенокоса, то есть в августе.
Положительная роль отбора и отрицательная
Вернее, это даже не роль, а формы отбора, которые оказывают разное действие.
- Положительный отбор приводит к увеличению численности организмов, имеющих полезные для выживания в данных условиях признаки, повышающие выживание вида в целом.
- Отрицательный, или его еще называют отсекающим отбором, приводит к уничтожению особей с признаками, резко снижающими выживаемость и приспособленность. Этот отбор помогает из популяции удалять вредные аллели.
Эффекты отбора
Мы уже выяснили, что является материалом для отбора, рассмотрели его формы. Но необходимо прояснить, какие эффекты дает тот или иной отбор. Движущий приводит к появлению новых приспособлений, в этом проявляются результаты его действия:
- Накапливающий. Этот эффект показывает накопление полезных признаков из поколения в поколение. Это применимо не только к организму, но и к отдельным органам. Например, увеличение переднего мозга, развитие коры больших полушарий – все это пример накапливающего действия движущего отбора.
- Преобразующий эффект проявляется в том, что усиливаются полезные признаки, а ослабляют свое проявление те, которые утратили приспособительное значение.
Если говорить в целом про отбор (материалом для естественного отбора является изменчивость), то можно назвать еще распределяющий эффект и поддерживающий.
Первый заключается в том, что в наиболее благоприятных условиях организмы чаще выживают и дают потомство. Там, где эти условия не соответствуют всем требованиям, с выживаемостью и рождаемостью проблемы.
Поддерживающий эффект заключается в том, что приспособительные признаки не могут уменьшиться, они могут усиливаться или оставаться на том же уровне.
Материалом для естественного отбора является наследственная изменчивость, но это не единственный фактор, который способствует эволюции живых организмов.
Роль естественного отбора в эволюции
Еще Чарльз Дарвин отдавал пальму первенства естественному отбору в эволюции. Современная синтетическая теория также считает его основным регулятором развития и появления адаптаций у организмов.
В 19-20 веках открытие в генетике дискретного характера наследования признаков привело к тому, что некоторые ученые стали отрицать важную роль естественного отбора. Синтетическая теория эволюции, которую еще называют неодарвинизмом, опирается на количественный анализ частоты встречаемости аллелей в популяции, которая меняется под воздействием того же самого естественного отбора.
Но наука не стоит на месте и открытия последних десятилетий в самых разных областях подтверждают несостоятельность классической синтетической теории для описания всех нюансов эволюции живых организмов.
Споры и дискуссии по поводу роли различных факторов в историческом развитии живого мира продолжаются и в настоящее время. Пожалуй, это такой вопрос, на который практически невозможно дать точный ответ. Но можно утверждать одно: назрел момент, когда вся эволюционная теория требует пересмотра.
