1. Природний відбір як елементарний еволюційний фактор
2. Форми природного добору
3. Елементарний еволюційний процес
У будь-якому біогеоценозі протиріччя між особинами одного або різних видів вирішуються в боротьбі за існування. Закономірним результатом боротьби за існування є загибель одних особин популяції і виживання і розмноження інших, тобто природний відбір. Принцип природного відбору Ч. Дарвіна має основоположне значення в еволюційної теорії. Природний відбір є провідним, що направляють, рушійним фактором еволюційного розвитку органічного світу. В даний час уявлення про відбір поповнені новими фактами, розширити і поглибити.
При збільшенні чисельності популяції деякі чинники середовища, такі як їжа (для тварин) або світло (для рослин), стають лімітуючими. Це призводить до конкуренції за ресурси між членами популяції. Організми, індивідуальні особливості яких дають їм перевагу в конкуренції, будуть легше опановувати цими ресурсами, виживуть і залишать потомство. Організми, позбавлені таких ознак, виявляться в невигідному становищі і можуть загинути, перш ніж встигнуть зробити потомство. Спільна дія факторів, що лімітують середовища і чисельності популяції створює тиск відбору, інтенсивність якого може бути різною.
Природний відбір - основний рушійний фактор еволюції живих організмів. До думки про існування природного відбору прийшли незалежно один від одного і майже одночасно кілька англійських натуралістів. В. Уеллс (1813г.), П. Метью (1831р.), Е. Блайт (1835, 1837гг.), А. Уоллес (1858р.), Ч. Дарвін (1858, 1859гг.); але тільки Дарвін зумів розкрити значення цього явища як головного чинника еволюції і створив теорію природного відбору. На відміну від проведеного людиною штучного відбору, природний відбір обумовлюється впливом на організми довкілля. Згідно Дарвіну, природний відбір - це "переживання найбільш пристосованих" організмів, внаслідок якого на основі невизначеної спадкової мінливості в ряду поколінь відбувається еволюція.
Збереження сприятливих індивідуальних розбіжностей змін і знищення шкідливих - є Природний відбір, чи переживання найбільш пристосованих. Дія природного добору не поширюється на зміни марні, нешкідливі, вони представляють або коливається елемент, на зразок змін спостережуваний у деяких поліморфних видів, або закріплюються в залежності від природи організму і властивостей навколишніх умов. Найкраще зрозумілий ймовірний перебіг природного відбору, взявши країну, в якій відбувається деяке фізичне зміна, наприклад клімату. Відносні кількості її мешканців негайно піддадуться зміни, а деякі види вимруть. На підставі цього випливає, що всяка зміна відносної чисельності одних мешканців глибоко вплине на інших мешканців незалежно від зміни самого клімату. У таких випадках незначні зміни, в будь-якому відношенні корисні для особин того чи іншого виду в сенсі кращого пристосування їх до умов, що змінилися, прагнули б зберегтися, і природний відбір мав би повний простір для свого поліпшує дії.
Природний добір ЯК ЕЛЕМЕНТАРНОГО ЕВОЛЮЦІЙНИЙ ФАКТОР
Збереження сприятливих індивідуальних розбіжностей змін і знищення шкідливих я назвав природним відбором або переживанням найбільш пристосованих
У сучасному розумінні принцип природного відбору включає в себе наступне:
індивідуальна мінливість впливає на ймовірність виживання і розмноження особин в популяції;
індивідуальні риси особин в популяції спадкові (генетично зумовлені), принаймні частково;
частка генів в популяції, які збільшують успіх виживання і розмноження особин, зростає з часом.
Природний відбір - основна рушійна сила еволюції, і будь-який вид живих організмів, коли або жив на Землі, так чи інакше формувався під впливом природного відбору. Непрямих доказів реальності відбору дуже багато - деякі з них розглядаються в розділі адаптації - але реально спостерігати цей процес в природі досить складно. Для цього ми повинні:
помітити будь-які зміни зовнішнього вигляду особин в популяції того чи іншого виду,
показати, що ці зміни відбуваються під впливом зовнішнього середовища і носять пристосувальних характер,
довести, що в даній популяції існує спадкова мінливість по отбираемому ознакою.
Подібно до того, як людина досягла значних результатів, нагромаджуючи в якомусь даному напрямку індивідуальні відмінності, того ж міг досягти і природний відбір, але набагато легше, так як діяв протягом незрівнянно більш тривалих періодів часу. Людина може впливати тільки на зовнішні і видимі ознаки; природа піклується про зовнішні ознаки лише в тій мірі, в якій вони корисні суті. Вона може впливати на всякий внутрішній орган, на кожен відтінок конституційних особливостей, на весь життєвий механізм. Людина відбирає для своєї користі, природа - тільки заради користі організму. Кожна особливість будови, що зазнала відбору, утилізується ним повною мірою, це випливає з самого факту відбору даної особливості.
Загалом, можна сказати, що природний добір щодня і щогодини розслідує по всьому світу найдрібніші зміни, відкидаючи шкідливі, зберігаючи і складаючи добрі, працюючи нечутно і невидимо, де б і коли б не не постала до цього випадок, над удосконаленням кожної органічної істоти, в зв'язку з умовами його життя, органічними і неорганічними. Людина не бачить цих повільно відбуваються змін в їх русі вперед і встигає лише помічати неподібність сучасних форм життя з колись існували.
Хоча природний відбір може діяти тільки на користь даного організму і тільки в силу цієї користі, проте ознаки і будова, які здаються абсолютно незначними, можуть увійти в коло дії відбору. Коли комахи, що харчуються листям, зеленого кольору, а харчуються корою - плямисто - сірі, альпійська куріпка взимку біла, а червона тетерев забарвлений під колір вересу, мабуть, що ці забарвлення приносять користь цих птахів і комах, оберігаючи їх від небезпек. Розглядаючи ці відмінності між видами, які здаються несуттєвими, не можна забувати, що на них прямим чином впливали клімат, їжа та ін. Також в силу закону кореляції треба відзначити, що коли змінюється одна частина і зміни накопичуються шляхом природного відбору, виникають і інші зміни, нерідко самого несподіваного властивості.
Якщо зміни, які проявляються при одомашнених у відомому періоді життя, прагнуть проявитися у потомства в тому ж періоді, - то і в природному стані природний відбір буде діяти на організми і видозмінювати їх у всякому віці шляхом вигідних для цього віку змін і шляхом їх успадкування у відповідному ж віці. Природний відбір може змінити і пристосувати личинку комахи до численних умов, абсолютно відмінним від тих, в яких живе доросла комаха; а ці зміни, в силу закону кореляції, можуть впливати і на дорослу форму. Точно також і назад: зміни у дорослих комах можуть і відбитися на будові личинки; але у всякому разі природний відбір забезпечить їх нешкідливість, тому що в іншому випадку володіє ними вид піддасться вимирання. Природний відбір змінює будова дитинчат порівняно з батьками і батьків порівняно з дитинчатами. У громадських тварин він пристосовує побудову кожної особини до потреб всієї громади, якщо тільки громада винесе користь з цього піддалося відбору зміни особини. Чого не може природний добір - це змінити будову якого-небудь виду без будь-якої користі для нього самого, але на користь іншого виду.
2. ФОРМИ ПРИРОДНОГО ВІДБОРУ
Виділяють три основні форми природного відбору - стабілізуючий, рушійний (або спрямований), і дизруптивний (роздрібнюють). Цей поділ є досить умовним, і часто не завжди можна точно визначити, до якої з форм ставитися даний конкретний приклад природного відбору.
Стабілізуючий відбір спрямований на підтримку в популяціях середнього, раніше сформованого значення ознаки або властивості. Він діє при відносно постійних (тих, хто вагається в певних межах) умовах зовнішнього середовища. При стабилизирующем відборі перевага в розмноженні отримують найбільш типові особини в популяції, особини ж, помітно ухиляються від звичної для норми, усуваються природним відбором. Ця форма відбору звичайнісінька, але помітити її складно, так як в цьому випадку не відбувається зміни морфологічного вигляду організмів у популяції.
Зв'язок між вагою при народженні і виживанням немовлят
Рушійним або спрямованим називається відбір, що сприяє зрушенню середнього значення ознаки або властивості в популяції. Ця форма відбору виникає при зміні умов існування і призводить до встановлення нової норми на заміну раніше існуючої.
Дизруптивного або роздрібнюють відбором (disrupt - розривати, розбиває, англ.) Називають відбір, що йде одночасно на користь кількох ухиляються варіантів проти особин з проміжним значенням ознаки. Ця форма відбору виникає у випадках, коли жодна з груп генотипів не отримує вирішальної переваги в боротьбі за існування через різноманітність умов, одночасно зустрічаються на одній території. Дизруптивний відбір сприяє виникненню і підтримці поліморфізму популяцій, а в деяких випадках може служити причиною видоутворення (див. Розділ симпатрическое видоутворення).
Американський водяний вуж
3. ЕЛЕМЕНТАРНОГО ЕВОЛЮЦІЙНИЙ ПРОЦЕС
Еволюційна теорія стверджує, що кожен біологічний вид цілеспрямовано розвивається і змінюється для того, щоб найкращим чином пристосуватися до навколишнього середовища. В процесі еволюції багато видів комах і риб придбали захисну забарвлення, їжак став невразливим завдяки голок, людина стала володарем найскладнішої нервової системи. Можна сказати, що еволюція - це процес оптимізації всіх живих організмів. Розглянемо, якими ж засобами природа вирішує цю задачу оптимізації.
Основний механізм еволюції - це природний відбір. Його суть полягає в тому, що більш пристосовані особини мають більше можливостей для виживання і розмноження і, отже, приносять більше потомства, ніж погано пристосовані особини. При цьому завдяки передачі генетичної інформації (генетичному спадкуванню) нащадки успадковують від батьків основні їх якості. Таким чином, нащадки сильних індивідуумів також будуть відносно добре пристосованими, а їх частка в загальній масі особин зростатиме. Після зміни кількох десятків або сотень поколінь середня пристосованість особин цього виду помітно зростає.
Щоб зробити зрозумілими принципи роботи генетичних алгоритмів, пояснимо, як влаштовані механізми генетичного наслідування у природі. У кожній клітині будь-якої тварини міститься вся генетична інформація цієї особини. Ця інформація записана у вигляді набору дуже довгих молекул ДНК (ДезоксирибоНуклеиновая Кислота). Кожна молекула ДНК - це ланцюжок, що складається з молекул нуклеотидів чотирьох типів, які охоплюють А, T, C і G. Власне, інформацію несе порядок проходження нуклеотидів в ДНК. Таким чином, генетичний код індивідуума - це дуже довга рядок символів, де використовуються лише 4 літери. У тваринній клітині кожна молекула ДНК оточена оболонкою - таке утворення називається хромосомою.
Кожне вроджена якість особини (колір очей, спадкові хвороби, тип волосся і т.д.) кодується певної частини хромосоми, яка називається геном цього властивості. Наприклад, ген кольору очей містить інформацію, що кодує певний колір очей. Різні значення гена називаються його алелями.
При розмноженні тварин відбувається злиття двох батьківських статевих клітин та їх ДНК взаємодіють, утворюючи ДНК нащадка. Основний спосіб взаємодії - кросовер (cross-over, схрещування). При кросовері ДНК предків діляться на дві частини, а потім обмінюються своїми половинками.
При успадкування можливі мутації через радіоактивності або інших впливів, в результаті яких можуть змінитися деякі гени в статевих клітинах одного з батьків. Змінені гени передаються нащадку і надають йому нові властивості. Якщо ці нові властивості корисні, вони, швидше за все, збережуться в даному виді - при цьому відбудеться стрибкоподібне підвищення пристосованості виду.
На початку XX століття, на зорі генетики, багато дослідників заперечували роль природного відбору як творить фактора. Основний еволюційної силою вважався мутаційний процес як єдина причина виникнення нових ознак і властивостей організму. Оскільки мутація - явище виключно рідкісне (встановлено, що в середньому мутує один ген з мільйона), природному відбору відводили роль простого "контролера", що вступає в дію тільки після появи нового генетичного відхилення.
Однак подальші дослідження показали, що в природних популяціях будь-якого виду існує величезний запас генетичної мінливості по найрізноманітніших ознаках. Таким чином, у природного відбору завжди є величезний матеріал для роботи. У лабораторних експериментах вдалося встановити, що за допомогою відбору можна змінювати практично будь-які властивості організму, навіть такі, як домінантність або рецесивним тих чи інших ознак.
Відбір на домінантність варіантів
забарвлення у смородинової п'ядака
Дійсно, єдиним джерелом "еволюційного матеріалу" (спадкової мінливості) є мутаційний процес. Але це не заперечує творчу роль природного відбору: його можна порівняти зі скульптором, який створює прекрасні предмети мистецтва лише відсікаючи від брили мармуру "непотрібні" шматки.
Алексєєв В.П. Становлення людства. М., 1984. Бор Н. Атомна фізика і людське пізнання. М., 1961 Борн М. ейнштейнівської теорія относітельності.М., 1964.