Cum Funcționează Selecția Naturală

{h1}

Selecția naturală este ideea că organismele care sunt cele mai potrivite pentru a supraviețui își trec trăsăturile. Aflați mai multe despre procesul de selecție natural.

Cu câteva sute de milioane de ani în urmă, nu existau animale vertebrate pe uscat. Singurele specii de vertebrate din lume erau peștele, toate trăind sub apă. Concurența pentru mâncare a fost intensă. Unele specii de pești care trăiau în apropierea coastei au dezvoltat o mutatio-ciudată: capacitatea de a se împinge de-a lungul noroiului și nisipului de pe țărm cu aripioarele lor. Acest lucru le-a dat acces la surse de alimente la care niciun alt pește nu a putut ajunge. Avantajul le-a oferit un succes reproductiv mai mare, astfel încât mutația a fost transmisă. Asta numim noi selecție naturală.

Selecția naturală este motorul care conduce evoluţie. Organismele cele mai potrivite pentru a supraviețui în circumstanțele lor particulare au o șansă mai mare de a-și trece trăsăturile către generația următoare. Dar plantele și animalele interacționează în moduri foarte complexe cu alte organisme și mediul lor. Acești factori lucrează împreună pentru a produce o gamă uimitoare de forme de viață prezente pe Pământ.

Înțelegând selecția naturală, putem afla de ce unele plante produc cianură, de ce iepurii produc atâția urmași, cum animalele au apărut pentru prima dată din ocean pentru a trăi pe uscat și cum unele mamifere s-au întors din nou. Putem afla chiar despre viața microscopică, cum ar fi bacteriile și virușii, sau ne putem da seama cum au devenit oameni.

Charles Darwin a inventat termenul „selecție naturală”. O vei auzi în mod obișnuit alături de fraza de evoluție adesea greșit înțeleasă "supraviețuirea celui mai adaptat"Dar supraviețuirea celor mai potrivite nu este neapărat lupta sângeroasă, dinți și gheare pentru supraviețuire, tindem să o facem să fie (deși uneori este așa). Mai degrabă, este o măsură a cât de eficient este un copac la dispersarea semințelor; capacitatea unui pește de a găsi un teren de depunere în siguranță înainte de a-și depune ouăle; îndemânarea cu care o pasăre preia semințele din ceașca adâncă și aromată a unei flori; rezistența unei bacterii la antibiotice.

Cu puțin ajutor din partea lui Darwin însuși, vom afla despre selecția naturală și cum a creat complexitatea uimitoare și diversitatea vieții de pe planeta Pământ.

Înțelegerea evoluției

Scanarea micrografiei electronice (SEM) a bacteriilor fetusului Campylobacter, mărită de 4.976 ori

Scanarea micrografiei electronice (SEM) Făt Campylobacter bacterii, mărite de 4.976 ori

Evoluția este rezultatul tendinței ca unele organisme să aibă un succes reproductiv mai bun decât altele - selecția naturală.

Este important să ne amintim că diferențele dintre indivizi, chiar și indivizi din generații diferite, nu constituie evoluție. Acestea sunt doar variații ale trăsături. Trăsăturile sunt caracteristici care sunt transmisibil - pot fi transmise de la o generație la alta. Nu toate trăsăturile sunt fizice - capacitatea de a tolera un contact strâns cu oamenii este o trăsătură care a evoluat la câini. Iată un exemplu care ajută la explicarea acestor concepte:


Jucătorii de baschet sunt în general înalți, în timp ce jocurile sunt în general scurte. Aceasta este o variație a trăsăturii înălțimii. Părinții înalți tind să aibă copii înalți, așa că putem vedea că trăsătura este moștenitoare.

Acum imaginați-vă că apar anumite condiții care fac ca șansele să se reproducă cu mai mult succes decât jucătorii de baschet. Jucărițele au copii mai des, iar acești copii tind să fie scurti. Jucătorii de baschet au mai puțini copii, deci sunt mai puțini oameni înalți. După câteva generații, înălțimea medie a oamenilor scade. Oamenii au evoluat pentru a fi mai scurti.

Evoluția se referă la schimbare, dar care este mecanismul care provoacă aceste schimbări? Fiecare lucru viu are totul despre construcția sa codificată într-o structură chimică specială numită ADN. În cadrul ADN-ului se găsesc secvențe chimice care definesc o anumită trăsătură sau un set de trăsături. Aceste secvențe sunt cunoscute sub numele de gene. Partea fiecărei gene care are ca rezultat expresia diferită a trăsăturilor se numește an alela. Deoarece o trăsătură este o expresie a unei alele, tendința unei anumite trăsături de a apărea într-o populație este denumită frecvența alelelor. În esență, evoluția este o schimbare a frecvențelor alelelor de-a lungul mai multor generații.

Diferite alele (și astfel diferite trăsături) sunt create în trei moduri:

  • mutaţiile sunt modificări aleatorii care apar la gene. Sunt relativ rare, dar de-a lungul a mii de generații, pot adăuga modificări foarte profunde. Mutațiile pot introduce trăsături care sunt complet noi și nu au apărut niciodată în acea specie înainte.
  • Reproducere sexuală amestecă genele fiecărui părinte prin împărțirea, ruperea și amestecarea cromozomilor (șuvițele care conțin ADN) în timpul creării fiecărui spermă și ovul. Când sperma și ovulul se combină, unele gene de la părintele masculin și unele gene de la părintele feminin sunt amestecate la întâmplare, creând un mix unic de alele în urmașii lor. -
  • Bacteriile, care nu se reproduc sexual, pot absorbi bucăți de ADN pe care le întâlnesc și să le încorporeze în propriul cod genetic prin diferite metode de recombinare genetică [sursa: Câștigătoare].

Reproducerea sexuală în sine este un produs al selecției naturale - organismele care amestecă genele în acest fel au acces la o varietate mai mare de trăsături, făcându-le mai susceptibile să găsească trăsăturile potrivite pentru supraviețuire. Pentru informații mai detaliate despre evoluție, accesați modul în care funcționează evoluția.

În continuare, vom lua o pagină de la Charles Darwin și vom afla despre ce este vorba despre fitness.

Ce este o populație?

A populație este un grup definit de organisme. În ceea ce privește știința evolutivă, o populație se referă de obicei la un grup de organisme care au acces reproductiv unul la celălalt. De exemplu, zebrele care trăiesc pe câmpiile Africii sunt o populație. Dacă alte zebre locuiau în America de Sud (nici una, dar hai să ne prefacem că o fac de dragul exemplului), acestea ar reprezenta o populație diferită, deoarece sunt prea departe pentru a se împlini cu zebrele africane. Leii care trăiesc pe câmpiile Africii sunt și o populație diferită, deoarece leii și zebrele nu sunt capabili din punct de vedere biologic să se împerecheze între ei.

Fitness

Omul însuși, Charles Darwin

Omul însuși, Charles Darwin

Fitness este cheia selecției naturale. Nu vorbim despre câte repetări poate să arde o vidră de mare la sală - fitness biologic este abilitatea unui organism de a supraviețui suficient de mult pentru a se reproduce. Dincolo de asta, reflectă și capacitatea unui organism de a se reproduce bine. Nu este suficient ca un copac să creeze o grămadă de semințe. Semințele alea au nevoie de capacitatea de a ajunge în sol fertil cu suficiente resurse pentru a răsări și a crește.

Fitness și selecția naturală au fost explicate mai întâi în detaliu de Charles Darwin, care a observat animale sălbatice din întreaga lume, a luat note copioase, apoi a căutat să înțeleagă ce a văzut. Selecția naturală este probabil cel mai bine explicată în cuvintele sale, preluată din lucrarea sa de reper „La originea speciilor”.

Organismele prezintă o variație a trăsăturilor. "Numeroasele diferențe ușoare care apar în descendența acelorași părinți pot fi numite diferențe individuale. Nimeni nu presupune că toți indivizii din aceeași specie sunt aruncați în aceeași matriță reală."

Mai multe organisme se nasc decât ar putea fi sprijinit vreodată de resursele planetei. "Fiecare ființă... trebuie să sufere distrugere la o anumită perioadă a vieții sale, în caz contrar, pe principiul creșterii geometrice, numerele sale vor deveni rapid atât de... grozav încât nici o țară nu ar putea susține produsul."

Prin urmare, toate organismele trebuie să se lupte pentru a trăi. "Întrucât sunt produși mai mulți indivizi decât pot supraviețui, trebuie să existe în fiecare caz o luptă pentru existență, fie un individ cu o alta din aceeași specie, fie cu indivizi din specii distincte, fie cu condițiile fizice ale vieții."

Unele trăsături oferă avantaje în luptă. "Putem să ne îndoim... că persoanele care au vreun avantaj, oricât de ușor ar fi, asupra celorlalți, ar avea cele mai mari șanse de a supraviețui și procrea?"

Organismele care au aceste trăsături sunt mai susceptibile să se reproducă cu succes și să treacă trăsăturile către generația următoare. „Cele mai mici diferențe pot transforma scara frumos echilibrată în lupta pentru viață și astfel trebuie păstrate”.

Variații de succes se acumulează de-a lungul generațiilor, pe măsură ce organismele sunt expuse presiunii populației. "Selecția naturală acționează exclusiv prin conservarea și acumularea variațiilor care sunt benefice în condițiile la care este expusă fiecare creatură. Rezultatul final este că fiecare creatură tinde să devină din ce în ce mai îmbunătățită în raport cu condițiile sale."

Să aprofundăm mai mult conceptul de presiune a populației.

Presiunea populației

Girafe și salcâmi, Kenya, Rezervația naturală Samburu

Girafe și salcâmi, Kenya, Rezervația naturală Samburu

Procesul de selecție naturală poate fi accelerat imens de presiunile puternice ale populației. Presiunea populației este o circumstanță care îngreunează supraviețuirea organismelor. Există întotdeauna un fel de presiune a populației, dar evenimente precum inundațiile, secetele sau prădătorii noi o pot crește. Sub presiune ridicată, mai mulți membri ai unei populații vor muri înainte de a se reproduce. Aceasta înseamnă că doar acei indivizi cu trăsături care le permit să facă față presiunii noi vor supraviețui și vor trece de-a lungul alelelor lor către generația următoare. Aceasta poate duce la schimbări drastice ale frecvențelor de alelă în una sau două generații.

Iată un exemplu - imaginați-vă o populație de girafă cu indivizi care au o înălțime de la 10 metri până la 20 de metri înălțime. Într-o zi, un foc de perie se strecoară și distruge toată vegetația de sub 15 metri. Doar girafele cu o înălțime mai mare de 15 metri pot atinge frunzele mai înalte pentru a mânca. Jirafele sub această înălțime nu pot găsi deloc mâncare. Cei mai mulți dintre ei mor de foame înainte de a se putea reproduce. În următoarea generație se nasc foarte puține girafe scurte. Înălțimea medie a populației a urcat cu câțiva metri.

Există alte modalități de a afecta rapid și drastic frecvența alelelor. O modalitate este a blocaj al populației. Într-o populație mare, alelele sunt distribuite uniform între toată populația. Dacă un eveniment, cum ar fi o boală sau o secetă, șterge un procent mare din populație, ceilalți indivizi pot avea o frecvență de alelă foarte diferită față de populația mai mare. Din pură șansă, acestea pot avea o concentrație mare de alele care erau relativ rare înainte. Pe măsură ce acești indivizi se reproduc, trăsăturile anterioare rare devin media pentru populație.

efect de fondator poate aduce și o evoluție rapidă. Aceasta se întâmplă atunci când un număr mic de indivizi migrează către o nouă locație, „fondând” o nouă populație care nu se mai potrivește cu vechea populație. La fel ca în cazul unui blocaj de populație, acești indivizi pot avea frecvențe de alelă neobișnuite, determinând generațiile următoare să aibă trăsături foarte diferite față de populația inițială din care au fondat fondatorii.

Diferența dintre schimbările lente și treptate pe parcursul multor generații (gradualism) și schimbări rapide sub presiune ridicată a populației, intercalate cu perioade lungi de stabilitate evolutivă (echilibru punctuat) este o dezbatere continuă în știința evolutivă.

În continuare, vom încerca să aflăm cum au evoluat unele trăsături care nu par să beneficieze de organismul individual care poartă trăsătura.

Stabilitate evolutivă

Până acum, am privit selecția naturală ca agent al schimbării. Când privim în jurul lumii, însă, vedem multe animale care au rămas relativ nemodificate timp de zeci de mii de ani - în unele cazuri, chiar și milioane de ani. Rechinii sunt un exemplu. Se dovedește că selecția naturală este, de asemenea, un agent al stabilitate.

Uneori, un organism ajunge într-o stare de evoluție în care trăsăturile sale sunt foarte bine adaptate mediului său. Atunci când nimic nu se întâmplă să exercite o presiune puternică a populației asupra acelei populații, selecția naturală favorizează frecvența de alelă deja prezentă. Când mutațiile provoacă noi trăsături, selecția naturală elimină aceste trăsături, deoarece nu sunt la fel de eficiente ca celelalte.

Superorganismul vs. gena egoistă

Un cuplu de împerechere păianjen gigant

Păianjen gigant de pescuit cuplu de împerechere-

Biologul evoluționist Richard Dawkins a scris o carte numită „Geneea egoistă” în anii ’70. Cartea lui Dawkins a reformat evoluția, subliniind că selecția naturală favorizează trecerea genelor, nu a organismului în sine. Odată ce un organism s-a reprodus cu succes, selecția naturală nu-i pasă ce se întâmplă după. Așa se explică de ce anumite trăsături ciudate continuă să existe - trăsături care par să producă rău organismului, dar care beneficiază genele. La unele specii de păianjen, femela mănâncă masculul după împerechere. În ceea ce privește selecția naturală, un păianjen mascul care moare la 30 de secunde după împerechere este la fel de reușit ca unul care duce o viață completă și bogată.

De la publicarea „Genei egoiste”, majoritatea biologilor sunt de acord că ideile lui Dawkins explică foarte mult despre selecția naturală, dar nu răspund la toate. Unul dintre punctele principale de lipire este altruism. De ce oamenii (și multe specii de animale) fac lucruri bune pentru alții, chiar și atunci când nu oferă niciun beneficiu direct pentru ei înșiși? Cercetările au arătat că acest comportament este instinctiv și apare fără instruire culturală la sugari umani [sursa: CBC]. Apare și la unele specii primate. De ce ar favoriza selecția naturală un instinct de a-i ajuta pe ceilalți?

O teorie se învârte rudenie. Oamenii care au legătură cu tine împărtășesc multe dintre genele tale. Ajutarea lor ar putea ajuta să vă asigurați că unele dintre genele dvs. sunt transmise. Imaginați-vă două familii de oameni timpurii, ambele concurând pentru aceleași surse alimentare. O familie are alele pentru altruism - se ajută reciproc să vâneze și să împărtășească hrana. Cealaltă familie nu - vânează separat și fiecare om mănâncă doar ceea ce poate prinde. Grupul cooperativ are mai multe șanse de a avea succes reproductiv, trecând de-a lungul alelelor pentru altruism.

Biologii explorează, de asemenea, un concept cunoscut sub numele de superorganism. Este practic un organism format din mai multe organisme mai mici. Superorganismul model este colonia de insecte. Într-o colonie de furnici, doar regina și câțiva bărbați își vor trece vreodată genele pentru generația următoare. Mii de alte furnici își petrec întreaga viață ca muncitori sau drone, fără nicio șansă de a-și transmite direct genele. Cu toate acestea, ei lucrează pentru a contribui la succesul coloniei. În ceea ce privește „gena egoistă”, acest lucru nu are prea mult sens. Dar dacă priviți o colonie de insecte ca un singur organism format din multe părți mici (furnicile), o face. Fiecare furnică lucrează pentru a asigura succesul reproducător al coloniei în ansamblu. Unii oameni de știință cred că conceptul de superorganism poate fi folosit pentru a explica unele aspecte ale evoluției umane [sursa: Wired Science].

Trăsături vestigiale și ataviste

Toate organismele poartă trăsături care nu le mai conferă niciun beneficiu real în ceea ce privește selecția naturală. Dacă trăsătura nu dăunează organismului, atunci selecția naturală nu o va elimina, astfel încât aceste trăsături se vor păstra în generație. Rezultatul: organe și comportamente care nu-și mai servesc scopul inițial. Aceste trăsături sunt numite vestigială.

Există multe exemple doar în corpul uman. Coada posterioară este rămășița unei cozi strămoșești, iar abilitatea de a-ți zgâlci urechile este rămasă de la un primat mai vechi care a fost capabil să-și miște urechile în jurul pentru a identifica sunete. Plantele au și trăsături vestigiale. Multe plante care odată s-au reprodus sexual (necesitând polenizarea de către insecte) au evoluat capacitatea de a se reproduce asexual. Nu mai au nevoie de insecte pentru a le poleniza, dar totuși produc flori, care au fost inițial necesare pentru a atrage insectele pentru a vizita planta.

Uneori, o mutație determină o trăsătură vestigială să se exprime mai pe deplin. Aceasta este cunoscută sub denumirea de atavism. Oamenii se nasc uneori cu cozi mici. Este destul de comun să găsești balene cu picioarele posterioare. Uneori, șerpii au echivalentul unghiilor de la picioare, chiar dacă nu au degetele de la picioare. Sau picioare.

Studii de caz în selecția naturală

Elefanți africani (Loxodonta africana) care traversează râul, Samburu Isiolo Wildlife Preserve, Kenya

Elefanți africani (Loxodonta africana) traversarea râului, Samburu Isiolo Wildlife Preserve, Kenya

De obicei, ne gândim la evoluție ca la ceva ce nu vedem să se întâmple chiar în fața ochilor noștri, în loc să ne uităm la fosile pentru a găsi dovezi că se întâmplă în trecut. De fapt, evoluția sub presiune intensă a populației se întâmplă atât de repede încât am văzut că are loc în intervalul vieții umane.

Elefantii africani au in mod obisnuit tusuri mari. Fildeșul din vârfuri este foarte apreciat de unii oameni, astfel că vânătorii au vânat și au ucis elefanții pentru a-și smulge urechile și a le vinde (de obicei ilegal) de zeci de ani. Unii elefanți africani au o trăsătură rară - nu dezvoltă niciodată colții. În 1930, aproximativ 1 la sută dintre elefanții nu aveau colți. Vânătorii de fildeș nu s-au deranjat să-i ucidă pentru că nu a existat niciun fildeș de recuperat. Între timp, elefanții cu tusele au fost uciși de sute, mulți dintre ei înainte de a avea vreodată șansa de a se reproduce.

Alelele pentru „fără colți” au fost transmise de-a lungul a doar câteva generații. Rezultatul: Până la 38% din elefanții din unele populații moderne nu au colțuri [sursa: BBC News]. Din păcate, acesta nu este într-adevăr un final fericit pentru elefanți, întrucât tusele lor sunt folosite pentru săpături și apărare.

Viermele, un dăunător care mănâncă și dăunează culturilor de bumbac, a arătat că selecția naturală poate acționa chiar mai repede decât oamenii de știință pot inginerii genetic. Unele culturi de bumbac au fost modificate genetic pentru a produce o toxină dăunătoare pentru majoritatea viermilor. Un număr mic de viermi au avut o mutație care le-a dat imunitate la toxină. Au mâncat bumbacul și au trăit, în timp ce toți viermii neimunitari au murit. Presiunea intensă a populației a produs o imunitate largă față de toxină în întreaga specie în intervalul de doar câțiva ani [sursa: EurekAlert].

Unele specii de trifoi au dezvoltat o mutație care a determinat formarea cianurii de otravă în celulele plantei. Acest lucru a dat trifoiului un gust amar, făcând mai puțin probabil să fie mâncat. Cu toate acestea, când temperatura scade sub îngheț, unele celule se rup, eliberând cianura în țesuturile plantei și ucigând planta. În climele calde, selecția naturală a acționat în favoarea trifoiului producător de cianuri, dar unde iernile sunt reci, trifoiul ne-cianuric a fost favorizat. Fiecare fel există aproape exclusiv în fiecare zonă climatică [sursa: Purves].

Dar oamenii? Suntem supuși și selecției naturale? Cert este că am fost - oamenii au devenit oameni doar pentru că o varietate de trăsături (creierele mai mari, mersul pe verticală) a conferit avantaje acelor primate care le-au dezvoltat. Dar suntem capabili să influențăm distribuția genelor noastre direct. Putem folosi controlul nașterii, astfel încât aceia care sunt „cei mai potriviți” în ceea ce privește selecția naturală ar putea să nu transmită deloc genele noastre. Folosim medicina și știința pentru a permite mulți oameni să trăiască (și să se reproducă) care altfel nu ar supraviețui în trecutul copilăriei.La fel ca animalele domesticite, pe care le reproducem pentru a favoriza în mod specific anumite trăsături, oamenii sunt influențați de un fel de selecție nefirească.

Cu toate acestea, continuăm să evoluăm. Unii oameni au mai mult succes reproductiv decât alții, iar factorii care afectează această ecuație au adăugat un strat de complexitate umană pe deasupra interacțiunilor deja complicate ale lumii animale. Cu alte cuvinte, nu știm cu adevărat în ce vom evolua. Schimbarea este inevitabilă, dar amintiți-vă că selecția naturală nu-i pasă de a face oameni „mai buni”, doar mai mulți dintre noi.

Dacă doriți să aflați mai multe despre selecția naturală, evoluția și subiecte precum migrația și populația, consultați pagina următoare.






Descoperiri Științifice

Cercetare


Science News


Peșterile Tropicale Completează Decalajul În Recordul Climatic
Peșterile Tropicale Completează Decalajul În Recordul Climatic

Negocierile Climatice De La Varșovia Ar Trebui Să Arate Mai Departe, Acționează Acum (Op-Ed)
Negocierile Climatice De La Varșovia Ar Trebui Să Arate Mai Departe, Acționează Acum (Op-Ed)

Puterea Sua Cu Cutremure
Puterea Sua Cu Cutremure

5 Secrete Despre Programul Spațial Sovietic
5 Secrete Despre Programul Spațial Sovietic

3 Lucruri De Știut Despre Eticheta De Nutriție A Alimentelor
3 Lucruri De Știut Despre Eticheta De Nutriție A Alimentelor


RO.WordsSideKick.com
Toate Drepturile Rezervate!
Reproducerea Oricăror Materiale Permise Prostanovkoy Doar Link-Ul Activ La Site-Ul RO.WordsSideKick.com

© 2005–2020 RO.WordsSideKick.com