Bedingungen für die treibende Form der Auswahl. Fahrauswahl

Derzeit gibt es verschiedene Formen der natürlichen Selektion, von denen die wichtigsten stabilisierend, treibend oder gezielt und störend sind.

Stabilisierende Auswahl trägt zur Aufrechterhaltung eines durchschnittlichen, zuvor etablierten Merkmals in der Population bei. Sie tritt in Fällen auf, in denen phänotypische Merkmale optimal den Umweltbedingungen entsprechen und die Konkurrenz zwischen Individuen relativ schwach ist. Eine solche Selektion funktioniert in allen Populationen und Individuen mit extremen Abweichungen in den Merkmalen werden zerstört.

In jeder Population werden aufgrund ihrer genetischen Vielfalt Individuen mit unterschiedlichem Ausprägungsgrad des einen oder anderen Merkmals geboren. Diese Vielfalt der Individuen für jedes Merkmal wird durch genetische und umweltbedingte Faktoren gewährleistet, die sich über viele Generationen hinweg auf die Populationen auswirken. Wenn man die Anzahl der Individuen zählt, die die eine oder andere Ausprägung eines bestimmten Merkmals aufweisen, stellt sich heraus, dass sich die Mehrheit einem bestimmten Durchschnittswert, einer durchschnittlichen Norm, annähert.

Die Stabilisierung der Selektion führt zur Zerstörung extremer Abweichungen und stabilisiert sozusagen die durchschnittliche Ausprägungsrate eines Merkmals, was zu einer Einengung der Reaktionsgeschwindigkeit führt (Abb. 4.1). Es wird unter Bedingungen beobachtet Außenumgebung, welche lange Zeit gleich bleiben. In einer relativ unveränderten Umgebung sind typische, gut angepasste Individuen mit durchschnittlicher Ausprägung des Merkmals im Vorteil und von ihnen abweichende Mutanten sterben. Das folgende Beispiel einer stabilisierenden Selektion kann gegeben werden. Im Jahr 1898 entdeckte der amerikanische Ornithologe G. Bypass nach starkem Wind und Schneefall 136 betäubte und halbtote Haussperlinge. Beim Aufwärmen überlebten 72 von ihnen, 64 starben. Es stellte sich heraus, dass die toten Spatzen entweder sehr lange oder sehr kurze Flügel hatten.

Reis. 4.1 . Schema der Wirkung der stabilisierenden (a), treibenden (b) und störenden (c) natürlichen Selektion (nach N.V. Timofeev-Resovsky et al., 1977), F- Generationen. Eliminierte Optionen sind in den Bevölkerungskurven schattiert. Die Größe des Bogens während der Selektion innerhalb eines Nachkommens entspricht der Reaktionsnorm.

Fahrauswahl liegt darin, dass bei einer langsamen Änderung der Umweltbedingungen in eine neue Richtung eine stetige Verschiebung der durchschnittlichen Norm in die eine oder andere Richtung erfolgt. Mit anderen Worten beobachten wir bei der treibenden Selektion die Eliminierung von Mutationen mit einem charakteristischen Wert, die durch Mutationen mit einem anderen durchschnittlichen charakteristischen Wert ersetzt werden. Die treibende Selektion führt somit zu evolutionären Veränderungen, indem sie Druck auf eine Population ausübt, der eine Zunahme der Häufigkeit neuer Allele in ihr begünstigt (siehe Abb. 4.1). Nachdem die neue durchschnittliche Norm der Merkmalsausprägung (durchschnittlicher Phänotyp) optimal mit den neuen Umweltbedingungen übereinstimmt, tritt die stabilisierende Selektion in Kraft.

Ein klassisches Beispiel für eine evolutionäre Veränderung je nach Art der Triebauswahl ist das Auftreten dunkel gefärbter Schmetterlinge unter dem Einfluss chemischer Luftverschmutzung (industrieller Melanismus). Im Laufe der letzten 100 Jahre haben mehr als 80 Schmetterlingsarten dunkel gefärbte Formen entwickelt. Zuvor hatte beispielsweise der Birkenfalter eine blasse Cremefarbe mit schwarzen Punkten. Mitte des 19. Jahrhunderts. In England wurden dunkel gefärbte Individuen dieses Schmetterlings entdeckt, die bis zum Ende des Jahrhunderts 98 % ausmachten. Die melanische Form ist das Ergebnis zufälliger Mutationen und hat in Industriegebieten einen großen Vorteil gegenüber hellen. Helle Schmetterlinge waren auf mit Flechten bedeckten Birkenstämmen unsichtbar. MIT intensive Entwicklung In der Industrie verursachte Schwefeldioxid, das bei der Verbrennung von Kohle entsteht, das Absterben von Flechten in Industriegebieten und legte die dunkle Rinde der Bäume frei, die durch den Ruß, der sie bedeckte, noch dunkler wurde. Vor einem dunklen Hintergrund wurden helle Motten von Rotkehlchen und Drosseln gepickt, während melanische Formen, die vor einem dunklen Hintergrund weniger auffallen, überlebten und sich erfolgreich vermehrten.

Disruptive Auswahl Wird in Fällen durchgeführt, in denen zwei oder mehr genetisch unterschiedliche Formen unter unterschiedlichen Bedingungen, beispielsweise zu verschiedenen Jahreszeiten, im Vorteil sind. Disruptive Selektion begünstigt mehr als einen Phänotyp und richtet sich gegen Zwischenformen. Es scheint, dass die Bevölkerung gemäß diesem Merkmal in mehrere im selben Gebiet vorkommende Gruppen aufgeteilt wird und unter Beteiligung der Isolation zu einer Teilung der Bevölkerung in zwei oder mehr Gruppen führen kann (siehe Abb. 4.1).

Ein Modell destruktiver Selektion könnte die Situation der Entstehung von Zwergrassen sein Raubfisch in einem Reservoir mit wenig Nahrung. Unterjährigen Eichhörnchen haben oft nicht genug Futter in Form von Fischbrut. In diesem Fall liegt der Vorteil bei den am schnellsten wachsenden Individuen, die in kürzester Zeit eine Größe erreichen, die es ihnen ermöglicht, ihre Artgenossen zu fressen. Andererseits sind Bienenfresser mit der maximalen Wachstumsverzögerung in einer vorteilhaften Position, da sie aufgrund ihrer geringen Größe die Möglichkeit haben, sich über einen langen Zeitraum von kleinen planktonischen Krebstieren zu ernähren. Eine solche Situation kann durch stabilisierende Selektion zur Entstehung zweier Fischrassen führen.

Quelle : AUF DER. Lemeza L.V. Kamlyuk N.D. Lisov „Ein Handbuch zur Biologie für Studienanfänger“

In dieser Lektion erfahren Sie, was natürliche Ausrüstung ist und welche Arten sie hat. Wie beeinflusst die natürliche Selektion Populationen lebender Organismen? Was sind die Gemeinsamkeiten und Unterschiede zwischen natürlicher und künstlicher Selektion? Was genau wird dabei ausgewählt? natürliche Auslese und wie läuft dieser Prozess ab? Sie lernen die stabilisierende, treibende und störende (störende) Selektion kennen und erfahren die von Charles Darwin entdeckte Natur der sexuellen Selektion. Vielleicht hilft Ihnen diese Lektion in Ihrem persönlichen Existenzkampf. Sie erfahren, wie die natürliche Auslese den modernen Menschen beeinflusst.

Thema: Evolutionäre Lehre

Lektion: Arten der natürlichen Selektion

1. Natürliche Selektion und ihre Arten

Die natürliche Selektion ist die wichtigste treibende Kraft der Evolution.

Die Idee der natürlichen Selektion hat sich dank moderner genetischer Konzepte und der Arbeiten der einheimischen Wissenschaftler I. I. Shmalgauzen und S. S. Chetverikov (Abb. 1) sowie vieler ihrer ausländischen Kollegen erheblich vertieft.

Nach modernen Vorstellungen über die natürliche Auslese lassen sich drei Formen unterscheiden.

2. Fahrauswahl

Die erste Form der natürlichen Selektion ist die treibende Selektion. Sie tritt auf, wenn sich Umweltbedingungen ändern und zu einer Verschiebung des Durchschnittswerts der Ausprägung eines Merkmals in einer Population unter dem Einfluss von Umweltfaktoren führt (Abb. 2). Das neue Zeichen bzw. dessen Bedeutung soll besser zu den veränderten Verhältnissen passen als die alten.

Reis. 2. Schema des Einflusses der treibenden Selektion auf den Wert der Repräsentation eines Merkmals in einer Population

Wenn beispielsweise das Klima abkühlt, werden Individuen mit wärmerem Fell ausgewählt.

Ein klassisches Beispiel für die treibende Selektion ist die Farbentwicklung beim Birkenmotten. Die Farbe der Flügel dieses Schmetterlings imitiert die Farbe von Bäumen, die mit grauer Rinde bedeckt sind. Die mit Emissionen aus Fabriken und Fabriken verbundene Luftverschmutzung hat zur Verdunkelung von Baumstämmen geführt. Helle Schmetterlinge vor dunklem Hintergrund wurden für Vögel gut sichtbar. Ab der Mitte des 17. Jahrhunderts tauchten in Birkenmottenpopulationen mutierte dunkle Schmetterlingsformen auf. Die Häufigkeit dieses Allels nahm rasch zu Ende des 19. Jahrhunderts Jahrhunderte lang bestanden einige städtische Populationen des Birkenspinners fast ausschließlich aus dunklen Formen. Während in der ländlichen Bevölkerung, wo die Belastung geringer war, vorherrschend noch die Lichtformen vorherrschten.

Eine Veränderung eines Merkmals kann sowohl in Richtung seiner Verstärkung als auch in Richtung einer Abschwächung bis hin zur völligen Reduktion erfolgen. Zum Beispiel das Verschwinden der Sehorgane bei Maulwürfen und anderen grabenden Tieren oder die Verringerung der Flügel bei flugunfähigen Vögeln und Insekten (siehe Abb. 3).

Reis. 3. Beispiele für den langfristigen Einfluss der Triebselektion: das Fehlen von Augen bei einem Maulwurf (links) und das Fehlen von Flügeln bei einem Strauß (rechts)

3. Disruptive Auswahl

Die zweite Art der Selektion ist die disruptive (reißende) Selektion. In diesem Fall hinterlassen Individuen mit mehreren extremen Varianten des Merkmals Nachkommen und Individuen mit dem durchschnittlichen Wert des Merkmals werden eliminiert (Abb. 4).

Reis. 4. Schema des Einflusses einer disruptiven (disruptiven) Selektion auf die Repräsentation eines Merkmals bei Individuen in einer Population

Darwin glaubte, dass disruptive Selektion zu Divergenz führt, d. h. Divergenz der Charaktere, und dazu dient, den Populationspolymorphismus aufrechtzuerhalten. Während der disruptiven Selektion entstanden zwei Schmetterlingsformen aus einem gemeinsamen hellgelben Vorfahren: weiß und gelb. Unterschiedliche Farben führen zu einer unterschiedlichen Erwärmung der Flügel. Für weiße Schmetterlinge ist es praktisch, mittags zu fliegen, für gelbe am Morgen. Für hellgelbe Schmetterlinge ist es unbequem, sowohl tagsüber als auch morgens zu fliegen, daher wirkt die Selektion genau gegen den Durchschnittswert des Merkmals.

4. Stabilisierende Auswahl

Die dritte Form der natürlichen Selektion ist die stabilisierende Selektion. Es arbeitet unter konstanten Umweltbedingungen, indem es Individuen mit erheblichen Abweichungen im Merkmal ausmerzt (Abb. 5).

Reis. 5. Schema der stabilisierenden Selektion

Ziel ist es, den Durchschnittswert des Merkmals zu erhalten und zu festigen. Beispielsweise sind die Blüten von Pflanzen, die von Insekten bestäubt werden, sehr konservativ, das heißt, ihre Form verändert sich kaum. Dies liegt daran, dass bestäubende Insekten nicht in die Blütenkrone einer zu tiefen oder zu schmalen Blüte eindringen können (siehe Video).

Daher werden Gene, die zu solchen Veränderungen in der Struktur von Blüten führen, nicht weitergegeben und aus dem Genpool verdrängt.

Dank der stabilisierenden Selektion, der sogenannten. lebende Fossilien.

6. Lebende Fossilien

Einige Lebewesenarten, die vor Millionen von Jahren typische Vertreter der Flora und Fauna vergangener Zeiten waren, haben bis heute unverändert überlebt.

Zum Beispiel existieren Pfeilschwanzkrebse (siehe Abb. 6), alte Arthropoden, die vor einer halben Milliarde Jahren lebten, heute dank stabilisierender Selektion erfolgreich. Diese Art ist fast doppelt so alt wie die inzwischen ausgestorbenen Dinosaurier.

Der Lappenflossen-Quastenflosser, dessen Vorfahren im Paläozoikum weit verbreitet waren, zeigt deutlich, wie die Umwandlung von Fischflossen in die Pfoten zukünftiger Amphibien erfolgen könnte.

Die stabilisierende Selektion stoppte die weitere Entwicklung seiner Gliedmaßen aufgrund des Übergangs dieser Fische zum Leben in den Tiefen des Ozeans (siehe Video).

5. Sexuelle Selektion

Es gibt auch ein Konzept sexuelle Selektion. Es hat nichts mit der oben genannten Klassifizierung zu tun und stellt den Kampf zwischen Männchen und Weibchen um die Möglichkeit dar, Nachkommen zu hinterlassen. Das heißt, dies ist ein Beispiel für einen intraspezifischen Kampf ums Dasein.

Meistens wählt eine Person einfach den mächtigsten und tragfähigsten Partner. Sexueller Wettbewerb führt zur Entstehung komplexer Verhaltensmechanismen: Gesang, demonstratives Verhalten, Werbung (siehe Video). Es kommt häufig zu Kämpfen zwischen Männern, die zu Verletzungen oder zum Tod der Teilnehmer führen können.

Die charakteristischen nächtlichen Katzenschreie begleiten normalerweise solche Kämpfe zwischen konkurrierenden Männchen.

Sexuelle Selektion fördert sexuellen Dimorphismus, also Unterschiede in äußere Struktur Männer und Frauen. Sie können sich daran erinnern, wie sich Hähne und Hühner, Enten und Erpel, Männchen und Weibchen von Hirschen und Walrossen unterscheiden (siehe Video).

Aufgrund der sexuellen Selektion hinterlassen die stärksten, lebensfähigsten und gesündesten Individuen ihre Nachkommen. Der Rest ist von der Fortpflanzung ausgeschlossen und seine Gene verschwinden aus dem Genpool der Bevölkerung.

Hausaufgaben:

1. Was ist natürliche Selektion? Warum passiert es?

2. Was ist der Unterschied zwischen natürlicher und künstlicher Selektion?

3. Was ist der Unterschied zwischen fahrender und stabilisierender Selektion?

4. Was ist diskontinuierliche Auswahl?

5. Wohin richtet sich die natürliche Selektion?

6. Was ist sexuelle Selektion?

7. Welche Arten der natürlichen Selektion wirken in menschlichen Populationen?

8. Nennen Sie Beispiele für Einfluss verschiedene Typen natürliche Selektion auf Populationen von Lebewesen. Ist es möglich, die Wirkung der natürlichen Selektion in der Natur zu beobachten?

9. Welche Experimente können die Existenz natürlicher Selektion bestätigen oder widerlegen?

1. Labor für Proteinphysik.

2. Xvatit. com.

3. Afonin-59-bio. Menschen ru.

Referenzliste

1. Kamensky A. A., Kriksunov E. A., Pasechnik V. V. Allgemeine Biologie 10-11 Klasse Bustard, 2005.

2. Belyaev D.K. Biologie 10-11 Klasse. Allgemeine Biologie. Ein Grundniveau von. - 11. Aufl., Stereotyp. - M.: Bildung, 2012. - 304 S.

3. Biologie 11. Klasse. Allgemeine Biologie. Profilebene / V. B. Zakharov, S. G. Mamontov, N. I. Sonin und andere – 5. Aufl., Stereotyp. - Bustard, 2010. - 388 S.

4. Agafonova I. B., Zakharova E. T., Sivoglazov V. I. Biologie 10.-11. Klasse. Allgemeine Biologie. Ein Grundniveau von. - 6. Aufl., hinzufügen. - Bustard, 2010. - 384 S.

Die Evolution ist eine Geschichte der Gewinner, und die natürliche Auslese ist ein unparteiischer Richter, der darüber entscheidet, wer lebt und wer stirbt. Beispiele für natürliche Selektion gibt es überall: Die gesamte Vielfalt der Lebewesen auf unserem Planeten ist ein Produkt dieses Prozesses, und der Mensch bildet da keine Ausnahme. Allerdings lässt sich über den Menschen streiten, denn er ist es seit langem gewohnt, sich geschäftsmäßig in jene Bereiche einzumischen, die früher die heiligen Geheimnisse der Natur waren

Wie funktioniert natürliche Selektion?

Dieser ausfallsichere Mechanismus ist der grundlegende Prozess der Evolution. Seine Wirkung sorgt für ein Bevölkerungswachstum die Anzahl der Individuen, die über eine Reihe der günstigsten Merkmale verfügen, die eine maximale Anpassungsfähigkeit an die Lebensbedingungen in der Umwelt gewährleisten, und gleichzeitig eine Verringerung der Anzahl weniger angepasster Individuen.

Den Begriff „natürliche Selektion“ verdankt die Wissenschaft Charles Darwin, der diesen Vorgang mit der künstlichen Selektion, also der Selektion, verglich. Der einzige Unterschied zwischen diesen beiden Arten besteht darin, wer bei der Auswahl bestimmter Eigenschaften von Organismen als Richter fungiert – der Mensch oder die Umwelt. Beim „Arbeitsmaterial“ handelt es sich in beiden Fällen um kleine erbliche Mutationen, die sich in der nächsten Generation anhäufen oder umgekehrt ausgerottet werden.

Die von Darwin entwickelte Theorie war für ihre Zeit unglaublich kühn, revolutionär und sogar skandalös. Aber jetzt führt die natürliche Selektion nicht dazu wissenschaftliche Welt Es besteht kein Zweifel darüber hinaus, dass es sich um einen „selbstverständlichen“ Mechanismus handelt, da seine Existenz logisch aus drei unbestreitbaren Tatsachen folgt:

Lebende Organismen bringen offensichtlich mehr Nachkommen hervor, als sie überleben und sich weiter vermehren können;
Absolut alle Organismen sind anfällig erbliche Variabilität;
Lebende Organismen mit unterschiedlichen genetischen Eigenschaften überleben und vermehren sich mit unterschiedlichem Erfolg.

All dies führt zu einem harten Wettbewerb zwischen allen lebenden Organismen, der die Evolution vorantreibt. In der Natur der Evolutionsprozess verläuft in der Regel langsam und es lassen sich folgende Phasen unterscheiden:

Prinzipien der Klassifizierung der natürlichen Selektion

Je nach Wirkungsrichtung werden positive und negative (schneidende) Arten der natürlichen Selektion unterschieden.

Positiv

Seine Wirkung zielt auf die Festigung und Entwicklung nützlicher Merkmale ab und trägt dazu bei, die Zahl der Individuen in der Bevölkerung zu erhöhen, die diese Merkmale besitzen. So trägt die positive Selektion innerhalb bestimmter Arten dazu bei, ihre Lebensfähigkeit zu erhöhen, und auf der Skala der gesamten Biosphäre – um die Komplexität der Struktur lebender Organismen schrittweise zu erhöhen, was durch die gesamte Geschichte des Evolutionsprozesses gut veranschaulicht wird. Zum Beispiel, Transformation der Kiemen, die Millionen von Jahren dauerte Bei einigen alten Fischarten begleitete das Mittelohr von Amphibien den Prozess des „Anlandens“ lebender Organismen unter Bedingungen starker Ebbe und Flut.

Negativ

Im Gegensatz zur positiven Selektion zwingt die Schnittselektion diejenigen Individuen, die schädliche Merkmale tragen, die die Lebensfähigkeit der Art unter den gegebenen Umweltbedingungen erheblich verringern können, aus der Population auszuscheiden. Dieser Mechanismus wirkt wie ein Filter, der die schädlichsten Allele nicht passieren lässt und deren weitere Entwicklung verhindert.

Zum Beispiel, wenn es um die Entwicklung geht Daumen Auf der anderen Seite lernten die Vorfahren des Homo sapiens, eine Faust zu formen und sie im Kampf gegeneinander einzusetzen; Individuen mit zerbrechlichen Schädeln begannen an Kopfverletzungen zu sterben (wie archäologische Funde belegen) und machten Individuen mit stärkeren Schädeln Platz Schädel.

Eine sehr häufige Klassifizierung ist, basierend auf der Art des Einflusses der Selektion auf die Variabilität eines Merkmals in einer Population:

ziehen um;
stabilisierend;
destabilisierend;
störend (reißend);
sexuell.

Ziehen um

Die treibende Form der natürlichen Selektion eliminiert Mutationen mit einem Durchschnittswert eines Merkmals und ersetzt sie durch Mutationen mit einem anderen Durchschnittswert desselben Merkmals. Dadurch ist es beispielsweise möglich, die Größenzunahme von Tieren von Generation zu Generation zu verfolgen – dies geschah bei Säugetieren, die nach dem Tod der Dinosaurier, einschließlich der Vorfahren des Menschen, die terrestrische Dominanz erlangten. Andere Lebensformen hingegen sind deutlich kleiner geworden. So waren die alten Libellen unter Bedingungen eines hohen Sauerstoffgehalts in der Atmosphäre im Vergleich zu gigantisch moderne Größen. Dasselbe gilt auch für andere Insekten..

Stabilisierend

Im Gegensatz zur treibenden Kraft strebt sie nach der Erhaltung vorhandener Eigenschaften und äußert sich in der langfristigen Erhaltung der Umweltbedingungen. Beispiele hierfür sind Arten, die seit der Antike nahezu unverändert zu uns überliefert sind: Krokodile, viele Quallenarten, Riesenmammutbäume. Es gibt auch Arten, die praktisch unverändert seit Millionen von Jahren existieren: Dies ist die alte Ginkgopflanze, ein direkter Nachkomme der ersten Hatteria-Eidechsen, der Quastenflosser (ein Fisch mit Lappenflossen, den viele Wissenschaftler als „Zwischenglied“ betrachten). zwischen Fischen und Amphibien).

Stabilisierende und treibende Entscheidungen wirken zusammen und sind zwei Seiten desselben Prozesses. Der Fahrer ist bestrebt, Mutationen zu bewahren, die bei sich ändernden Umweltbedingungen am vorteilhaftesten sind, und wenn sich diese Bedingungen stabilisieren, wird der Prozess mit der Schöpfung abgeschlossen der beste Weg angepasste Form. Hier kommt die stabilisierende Selektion an die Reihe– Es bewahrt diese bewährten Genotypen und verhindert die Reproduktion mutierter Formen, die von der allgemeinen Norm abweichen. Es kommt zu einer Einengung der Reaktionsnorm.

Destabilisierend

Es kommt häufig vor, dass sich die von einer Art besetzte ökologische Nische erweitert. In solchen Fällen wäre eine höhere Reaktionsgeschwindigkeit für das Überleben der Art von Vorteil. Unter Bedingungen der Umweltheterogenität findet ein Prozess statt, der der stabilisierenden Selektion entgegengesetzt ist: Merkmale mit einer größeren Reaktionsgeschwindigkeit erhalten einen Vorteil. Beispielsweise führt die heterogene Beleuchtung eines Stausees zu großen Farbschwankungen der darin lebenden Frösche, und in Stauseen, die sich in der Vielfalt der Farbflecken nicht unterscheiden, haben alle Frösche ungefähr die gleiche Farbe, was zu ihrer Tarnung beiträgt ( das Ergebnis einer stabilisierenden Selektion).

Störend (reißend)

Es gibt viele Populationen, die durch Polymorphismus gekennzeichnet sind - Koexistenz zweier oder sogar mehrerer Formen innerhalb einer Art aufgrund eines bestimmten Merkmals. Dieses Phänomen kann verschiedene Ursachen haben, sowohl natürliche als auch anthropogene. Zum Beispiel, Dürren sind für Pilze ungünstig, das mitten im Sommer fiel, bestimmte die Entwicklung ihrer Frühlings- und Herbstarten, und die Heuernte, die zu dieser Zeit auch in anderen Gebieten stattfand, führte dazu, dass bei einigen Grasarten die Samen einiger Individuen früh reifen, während andere – spät, also vor und nach der Heuernte.

Sexuell

In dieser Reihe logisch fundierter Prozesse sticht die sexuelle Selektion hervor. Sein Wesen liegt darin, dass Vertreter derselben Art (meist Männchen) im Kampf um das Recht auf Fortpflanzung miteinander konkurrieren. . Gleichzeitig entwickeln sie häufig diese Anzeichen, was sich negativ auf ihre Lebensfähigkeit auswirkt. Ein klassisches Beispiel ist der Pfau mit seinem üppigen Schwanz, der darüber hinaus keinen praktischen Nutzen hat, ihn außerdem für Raubtiere sichtbar macht und die Bewegung behindern kann. Seine einzige Funktion besteht darin, eine Frau anzulocken, und er erfüllt diese Funktion erfolgreich. Es gibt zwei Hypothesen Erklärung des Mechanismus der weiblichen Wahl:

Die Hypothese der „guten Gene“ – eine Frau wählt einen Vater für zukünftige Nachkommen auf der Grundlage seiner Fähigkeit, auch mit solchen sekundären Geschlechtsmerkmalen zu überleben, die das Leben erschweren;
Die Hypothese attraktiver Söhne – Das Weibchen strebt danach, erfolgreiche männliche Nachkommen zu zeugen, die die Gene des Vaters behalten.

Die sexuelle Selektion ist für die Evolution von großer Bedeutung, da das Hauptziel für Individuen jeder Art nicht darin besteht, zu überleben, sondern Nachkommen zu hinterlassen. Viele Insekten- oder Fischarten sterben sofort, sobald sie diese Mission erfüllt haben – ohne sie gäbe es kein Leben auf dem Planeten.

Das betrachtete Instrument der Evolution lässt sich als ein endloser Prozess der Bewegung hin zu einem unerreichbaren Ideal charakterisieren, denn die Umwelt ist ihren Bewohnern fast immer einen oder zwei Schritte voraus: Was gestern erreicht wurde, verändert sich heute, um morgen obsolet zu werden.

Natürliche Selektion ist die Grundlage der Evolution. Es kann als ein Prozess betrachtet werden, durch den in Populationen lebender Organismen die Zahl der besser an die Bedingungen angepassten Individuen zunimmt. Umfeld. Gleichzeitig nimmt die Zahl der Individuen ab, die für bestimmte Merkmale weniger angepasst sind.

Da die Umweltbedingungen der Populationen nicht gleich sind (an manchen Orten sind die Bedingungen stabil, an anderen variabel), gibt es verschiedene Formen der natürlichen Selektion. Typischerweise werden drei Hauptformen unterschieden: stabilisierende, treibende und störende Selektion. Es gibt auch sexuelle natürliche Selektion.

Stabilisierende Form der natürlichen Selektion

Mutationen kommen immer in Populationen von Organismen vor, und es gibt auch kombinatorische Variabilität. Sie führen zum Auftreten von Individuen mit neuen Merkmalen oder deren Kombinationen. Bleiben die Umweltbedingungen jedoch konstant und hat sich die Population bereits gut an sie angepasst, dann verlieren die neu auftretenden Merkmalswerte meist ihre Bedeutung. Die Individuen, in denen sie entstanden sind, erweisen sich als weniger an die bestehenden Bedingungen angepasst, verlieren den Kampf ums Dasein und hinterlassen weniger Nachkommen. Dadurch werden neue Merkmale nicht in der Population fixiert, sondern aus ihr entfernt.

Somit funktioniert die stabilisierende Form der natürlichen Selektion unter konstanten Umweltbedingungen und behält durchschnittliche, weit verbreitete Werte von Merkmalen in der Population bei.

Ein Beispiel für eine stabilisierende Selektion ist die Aufrechterhaltung der durchschnittlichen Fruchtbarkeit bei vielen Tieren. Gebärende Personen große Menge Junge, sie können sie nicht gut füttern. Dadurch erweisen sich die Nachkommen als schwach und sterben im Kampf ums Dasein. Individuen, die nur wenige Junge zur Welt bringen, können die Population nicht auf die gleiche Weise mit ihren Genen füllen wie Individuen, die eine durchschnittliche Anzahl von Jungen zur Welt bringen.

Rot zeigt die Verteilung des Merkmals in der alten Population, Blau - in der neuen.

Die treibende Form der natürlichen Selektion

Die treibende Form der natürlichen Selektion beginnt bei sich ändernden Umweltbedingungen zu wirken. Beispielsweise kommt es bei einer allmählichen Abkühlung oder Erwärmung, einer Abnahme oder Zunahme der Luftfeuchtigkeit zum Auftreten eines neuen Raubtiers, dessen Zahl langsam zunimmt. Außerdem kann sich die Umwelt durch die Ausweitung des Verbreitungsgebiets der Bevölkerung verändern.

Es ist zu beachten, dass eine allmähliche Änderung der Bedingungen für die natürliche Selektion wichtig ist, da die Entstehung neuer Anpassungen in Organismen ein langer Prozess ist, der sich über viele Generationen erstreckt. Wenn sich die Bedingungen dramatisch ändern, sterben Populationen von Organismen normalerweise einfach aus oder wandern in neue Lebensräume mit gleichen oder ähnlichen Bedingungen.

Unter neuen Bedingungen können sich einige bisher schädliche und neutrale Mutationen und Genkombinationen als nützlich erweisen und die Anpassungsfähigkeit von Organismen und ihre Überlebenschancen im Kampf ums Dasein erhöhen. Folglich werden solche Gene und die von ihnen definierten Merkmale in der Population verankert. Infolgedessen wird sich jede neue Generation von Organismen in gewisser Hinsicht immer weiter von der ursprünglichen Population entfernen.

Es ist wichtig zu verstehen, dass sich bei der treibenden Form der natürlichen Selektion nur ein bestimmter Wert eines Merkmals von zuvor unbrauchbaren Merkmalen als nützlich erweist, und nicht alle. Wenn zum Beispiel bisher nur Individuen mit durchschnittlicher Körpergröße überlebt haben und große und kleine gestorben sind, dann wird es mit der treibenden Selektion besser sein, dass beispielsweise Individuen mit nur geringer Körpergröße überleben, und diejenigen mit durchschnittlicher und noch größerer Körpergröße werden sterben oben drin schlechteste Bedingungen und verschwinden nach und nach aus der Bevölkerung.

Eine störende Form der natürlichen Selektion

Die disruptive Form der natürlichen Selektion ähnelt in ihrem Mechanismus der treibenden Form. Allerdings gibt es bedeutender Unterschied. Durch die treibende Selektion wird nur ein Wert eines bestimmten Merkmals bevorzugt, wodurch nicht nur der Durchschnittswert dieses Merkmals, sondern auch alle anderen Extreme aus der Population entfernt werden. Die störende Selektion wirkt sich nur gegen den Durchschnittswert eines Merkmals aus und begünstigt normalerweise zwei Extremwerte des Merkmals. Auf Inseln mit starkem Wind überleben Insekten beispielsweise ohne Flügel (sie fliegen nicht) oder mit starken Flügeln (sie können beim Fliegen dem Wind widerstehen). Insekten mit mittelgroßen Flügeln werden ins Meer getragen.

Eine störende natürliche Selektion führt zur Entstehung Polymorphismus in Populationen, wenn je nach Merkmal zwei oder mehr Arten von Individuen gebildet werden, die manchmal leicht unterschiedliche ökologische Nischen besetzen.

Sexuelle Selektion

Bei der sexuellen Selektion wählen Individuen in Populationen diejenigen Individuen des anderen Geschlechts als Partner aus, die ein Merkmal besitzen (z. B. einen hellen Schwanz, große Hörner), das nicht direkt mit einer erhöhten Überlebensrate zusammenhängt oder dafür sogar schädlich ist. Der Besitz eines solchen Merkmals erhöht die Chancen auf Fortpflanzung und damit auf die Konsolidierung der eigenen Gene in der Population. Über die Gründe für die Entstehung der sexuellen Selektion gibt es mehrere Hypothesen.

Existieren verschiedene Klassifizierungen Formen der Auswahl. Weit verbreitet ist eine Klassifizierung, die auf der Art des Einflusses von Selektionsformen auf die Variabilität eines Merkmals in einer Population basiert.

Fahrauswahl- eine Form der natürlichen Selektion, die wann funktioniert gerichtet sich ändernde Umweltbedingungen. Beschrieben von Darwin und Wallace. In diesem Fall erhalten Personen Vorteile, deren Merkmale in einer bestimmten Richtung vom Durchschnittswert abweichen. In diesem Fall unterliegen andere Variationen des Merkmals (seine Abweichungen in die entgegengesetzte Richtung vom Durchschnittswert) der negativen Selektion. Dadurch kommt es zu einer Verschiebung der Bevölkerung von Generation zu Generation durchschnittliche Größe in eine bestimmte Richtung unterschreiben. In diesem Fall muss der Druck der treibenden Selektion den Anpassungsfähigkeiten der Population und der Geschwindigkeit der Mutationsveränderungen entsprechen (andernfalls kann der Umweltdruck zum Aussterben führen).

Ein klassisches Beispiel für die treibende Selektion ist die Farbentwicklung beim Birkenmotten. Die Farbe der Flügel dieses Schmetterlings imitiert die Farbe der mit Flechten bedeckten Rinde der Bäume, auf denen er die Tageslichtstunden verbringt. Offensichtlich hat sich eine solche Schutzfärbung über viele Generationen der vorangegangenen Evolution gebildet. Mit Beginn der industriellen Revolution in England begann dieses Gerät jedoch an Bedeutung zu verlieren. Die Luftverschmutzung hat zu einem massiven Absterben von Flechten und einer Verdunkelung der Baumstämme geführt. Helle Schmetterlinge vor dunklem Hintergrund wurden für Vögel gut sichtbar. Ab Mitte des 19. Jahrhunderts tauchten in Birkenmottenpopulationen mutierte dunkle (melanistische) Formen von Schmetterlingen auf. Ihre Häufigkeit nahm rasch zu. Bis zum Ende des 19. Jahrhunderts bestanden einige städtische Populationen des Birkenspinners fast ausschließlich aus dunklen Formen, während ländliche Populationen weiterhin von hellen Formen dominiert wurden. Dieses Phänomen wurde genannt Industriemelanismus. Wissenschaftler haben herausgefunden, dass Vögel in verschmutzten Gebieten eher helle Formen fressen und in sauberen Gebieten dunkle. Die Einführung von Luftverschmutzungsbeschränkungen in den 1950er Jahren führte dazu, dass sich die natürliche Selektion erneut änderte und die Häufigkeit dunkler Formen in der Stadtbevölkerung abnahm. Sie sind heutzutage fast so selten wie vor der Industriellen Revolution.

Die Fahrauswahl erfolgt, wenn sich die Umgebung ändert oder sich an neue Bedingungen anpasst, wenn die Reichweite erweitert wird. Es bewahrt erbliche Veränderungen in einer bestimmten Richtung und verschiebt die Reaktionsgeschwindigkeit entsprechend. Während der Entwicklung des Bodens als Lebensraum entwickelten beispielsweise verschiedene nicht verwandte Tiergruppen Gliedmaßen, die sich in grabende Gliedmaßen verwandelten.

Stabilisierende Auswahl- eine Form der natürlichen Selektion, bei der sich ihre Wirkung gegen Individuen mit extremen Abweichungen von der durchschnittlichen Norm und zugunsten von Individuen mit einer durchschnittlichen Ausprägung des Merkmals richtet. Das Konzept der stabilisierenden Selektion wurde von I. I. Shmalgauzen in die Wissenschaft eingeführt und analysiert.

Viele Beispiele für die Wirkung der stabilisierenden Selektion in der Natur wurden beschrieben. Beispielsweise scheint es auf den ersten Blick so, dass der größte Beitrag zum Genpool der nächsten Generation von Personen mit maximaler Fruchtbarkeit geleistet werden sollte. Beobachtungen natürlicher Populationen von Vögeln und Säugetieren zeigen jedoch, dass dies nicht der Fall ist. Je mehr Küken oder Junge im Nest sind, desto schwieriger ist es, sie zu füttern, desto kleiner und schwächer ist jedes von ihnen. Daher sind Personen mit durchschnittlicher Fruchtbarkeit am fittesten.

Für eine Vielzahl von Merkmalen wurde eine Selektion in Richtung des Mittelwerts festgestellt. Bei Säugetieren ist die Wahrscheinlichkeit, dass Neugeborene mit sehr niedrigem und sehr hohem Gewicht bei der Geburt oder in den ersten Lebenswochen sterben, höher als bei Neugeborenen mit durchschnittlichem Gewicht. Unter Berücksichtigung der Größe der Flügel von Spatzen, die nach einem Sturm in der Nähe von Leningrad in den 50er Jahren starben, zeigte sich, dass die meisten von ihnen zu kleine oder zu große Flügel hatten. Und in diesem Fall erwiesen sich die durchschnittlichen Individuen als die am besten angepassten.

Am weitesten verbreitet berühmtes Beispiel Dieser Polymorphismus ist Sichelzellenanämie. Diese schwere Blutkrankheit tritt bei Menschen auf, die homozygot für das mutierte Hämoglobin-Allel sind ( Hb S) und führt zu ihrem frühen Tod. In den meisten menschlichen Populationen ist die Häufigkeit dieses Allels sehr gering und entspricht in etwa der Häufigkeit seines Auftretens aufgrund von Mutationen. Allerdings kommt sie in Gebieten der Welt, in denen Malaria häufig vorkommt, recht häufig vor. Es stellte sich heraus, dass Heterozygoten für Hb S haben eine höhere Resistenz gegen Malaria als Homozygoten für das normale Allel. Dadurch wird in Populationen, die in Malariagebieten leben, eine Heterozygotie für dieses Allel, das bei Homozygoten tödlich ist, geschaffen und stabil aufrechterhalten.

Die stabilisierende Selektion ist ein Mechanismus zur Anhäufung von Variabilität in natürlichen Populationen. Der herausragende Wissenschaftler I.I. Shmalgauzen machte als erster auf dieses Merkmal der stabilisierenden Selektion aufmerksam. Er zeigte, dass selbst unter stabilen Existenzbedingungen weder die natürliche Selektion noch die Evolution aufhört. Auch wenn die Population phänotypisch unverändert bleibt, hört sie nicht auf, sich weiterzuentwickeln. Seine genetische Ausstattung verändert sich ständig. Durch die stabilisierende Selektion entstehen genetische Systeme, die die Bildung ähnlicher optimaler Phänotypen auf der Grundlage einer Vielzahl von Genotypen gewährleisten. Genetische Mechanismen wie z Dominanz, Epistase, komplementäre Genwirkung, unvollständige Penetranz und andere Möglichkeiten, genetische Variationen zu verbergen, verdanken ihre Existenz der stabilisierenden Selektion.

Durch die Stabilisierung der Selektion und die Beseitigung von Abweichungen von der Norm werden genetische Mechanismen aktiv gestaltet, die die stabile Entwicklung von Organismen und die Bildung optimaler Phänotypen auf der Grundlage verschiedener Genotypen gewährleisten. Es gewährleistet das stabile Funktionieren von Organismen bei einer Vielzahl von Schwankungen der arttypischen äußeren Bedingungen.

Disruptive Auswahl– eine Form der natürlichen Selektion, bei der die Bedingungen zwei oder mehr extreme Varianten (Richtungen) der Variabilität begünstigen, jedoch nicht den mittleren, durchschnittlichen Zustand eines Merkmals. Infolgedessen können aus einem Original mehrere neue Formulare entstehen. Darwin beschrieb die Wirkung der störenden Selektion und glaubte, dass sie der Divergenz zugrunde liegt, obwohl er keinen Beweis für ihre Existenz in der Natur liefern konnte. Eine störende Selektion trägt zur Entstehung und Aufrechterhaltung des Populationspolymorphismus bei und kann in einigen Fällen zur Artbildung führen.

Eine der möglichen Situationen in der Natur, in denen eine störende Selektion ins Spiel kommt, ist, wenn eine polymorphe Population einen heterogenen Lebensraum besetzt. Dabei verschiedene Formen Anpassung an verschiedene ökologische Nischen oder Subnischen.

Die Bildung saisonaler Rassen bei einigen Unkräutern wird durch die Wirkung störender Selektion erklärt. Es wurde gezeigt, dass sich der Zeitpunkt der Blüte und Samenreife bei einer dieser Pflanzenarten, der Wiesenrassel, fast über den gesamten Sommer erstreckt Großer Teil Pflanzen blühen und tragen im Hochsommer Früchte. Auf Mähwiesen profitieren jedoch diejenigen Pflanzen, die vor dem Mähen Zeit haben, zu blühen und Samen zu produzieren, und diejenigen, die am Ende des Sommers, nach dem Mähen, Samen produzieren. Dadurch werden zwei Rassenrassen gebildet – frühblühend und spätblühend.

In Experimenten mit Drosophila wurde eine störende Selektion künstlich durchgeführt. Die Auswahl erfolgte nach der Anzahl der Setae; nur Individuen mit kleinen und Große anzahl Borsten. Dies führte dazu, dass sich die beiden Linien etwa ab der 30. Generation stark unterschieden, obwohl sich die Fliegen weiterhin miteinander kreuzten und Gene austauschten. In einer Reihe anderer Experimente (mit Pflanzen) verhinderte eine intensive Kreuzung die wirksame Wirkung der störenden Selektion.

Sexuelle Selektion- Dies ist eine natürliche Selektion für den Fortpflanzungserfolg. Das Überleben von Organismen ist ein wichtiger, aber nicht der einzige Bestandteil der natürlichen Selektion. Eine weitere wichtige Komponente ist die Attraktivität für Personen des anderen Geschlechts. Darwin nannte dieses Phänomen sexuelle Selektion. „Diese Form der Selektion wird nicht durch den Kampf ums Dasein in den Beziehungen organischer Wesen untereinander oder mit äußeren Bedingungen bestimmt, sondern durch die Konkurrenz zwischen Individuen eines Geschlechts, meist Männern, um den Besitz von Individuen des anderen Geschlechts.“ Merkmale, die die Lebensfähigkeit ihrer Wirte beeinträchtigen, können entstehen und sich verbreiten, wenn die Vorteile, die sie für den Fortpflanzungserfolg bieten, deutlich größer sind als ihre Nachteile für das Überleben.

Zwei Hypothesen über die Mechanismen der sexuellen Selektion sind weit verbreitet.

· Gemäß der Hypothese der „guten Gene“ „begründet“ das Weibchen Folgendes: „Wenn es diesem Männchen trotz seines hellen Gefieders und seines langen Schwanzes irgendwie gelungen ist, nicht in den Fängen eines Raubtiers zu sterben und bis zur Geschlechtsreife zu überleben, dann Daher verfügt er über gute Gene, die ihm dies ermöglichen. Das bedeutet, dass er als Vater für seine Kinder ausgewählt werden sollte: Er wird ihnen seine guten Gene weitergeben.“ Durch die Auswahl farbenfroher Männchen wählen Weibchen gute Gene für ihre Nachkommen aus.

· Gemäß der Hypothese der „attraktiven Söhne“ ist die Logik der weiblichen Wahl etwas anders. Wenn leuchtend gefärbte Männchen, aus welchen Gründen auch immer, für Weibchen attraktiv sind, lohnt es sich, für seine zukünftigen Söhne einen farbenfrohen Vater zu wählen, da seine Söhne die leuchtend farbigen Gene erben und in der nächsten Generation für Weibchen attraktiv sein werden. Dadurch entsteht eine positive Rückkopplung, die dazu führt, dass die Helligkeit des Gefieders der Männchen von Generation zu Generation immer intensiver wird. Der Prozess ist im Gange schrittweise, bis die Grenze der Lebensfähigkeit erreicht ist.

Bei der Wahl der Männchen sind die Weibchen nicht mehr und nicht weniger logisch als bei ihrem gesamten übrigen Verhalten. Wenn ein Tier Durst verspürt, bedeutet das nicht, dass es Wasser trinken sollte, um das Wasser-Salz-Gleichgewicht im Körper wiederherzustellen – es geht an eine Wasserstelle, weil es durstig ist. Ebenso folgen Weibchen bei der Auswahl heller Männchen ihrem Instinkt – sie mögen helle Schwänze. Alle, denen der Instinkt ein anderes Verhalten suggerierte, sie alle hinterließen keine Nachkommen. Wir diskutierten also nicht über die Logik der Frau, sondern über die Logik des Kampfes ums Dasein und der natürlichen Selektion – ein blinder und automatischer Prozess, der von Generation zu Generation ständig abläuft und die erstaunliche Vielfalt an Formen, Farben und Instinkten geformt hat, die es gibt wir beobachten in der Welt der belebten Natur.