Природний відбір. Матеріал для відбору. Основні принципи відбору матеріалу

Наша матінка-природа влаштована дуже мудро. Слабкий і непристосований організм просто не має шансів на виживання. Хіба можна за природними законами допустити, щоб хвора особина давала таке ж нездорове потомство? Звичайно ж ні, тому всі організми змушені боротися за своє виживання. Переможцем у цій боротьбі виявляється сильний, витривалий, найбільш пристосований і здоровий. Так здійснюється природний відбір. Матеріал для відбору і принципи його розглянемо в статті більш детально.

Поняття природного відбору

Якщо давати визначення, то можна сказати, що це процес, який призводить до збільшення чисельності найбільш життєздатних і пристосованих особин. Слабкі і погано адаптовані просто не витримують конкуренції. Синтетична теорія еволюції розглядає природний відбір, матеріал для відбору, як основну причину розвитку всіх адаптацій і освіти надвидових категорій.

Природний відбір хоч і вважається причиною пристосування організмів до середовища проживання, але не він один є винуватцем еволюції в природі. Сам термін ввів Чарльз Дарвін, який багато своїх праць присвятив вивченню цього питання.

З чого випливає природний відбір

Гени в будь-якому організмі здатні до мутацій, які можуть відбуватися з різних причин. У процесі природного відбору відбувається їх закріплення, але тільки тих, які сприяють підвищенню пристосованості організмів до середовища проживання. Досить часто природний відбір називають самоочевидним механізмом, так як він випливає з декількох факторів:

1. Кожен організм здатний справити на світ потомства набагато більше, ніж може вижити.
2. У будь-якій популяції є спадкова мінливість, це і є вихідний матеріал для природного відбору.
3. Генетично різнорідні організми відрізняються між собою не тільки виживанням, а й здатністю до розмноження.

Ці фактори сприяють створенню конкуренції між організмами у виживанні і розмноженні, і вони є одночасно необхідною умовою для еволюції живої природи за допомогою природного відбору. У природі так влаштовано, що організми з переважними спадковими рисами передають їх своєму потомству, в той час як особи, які не мають такої переваги, мають найменшу ймовірність передачі.

Механізм відбору

Про те, що в самій природі закладено якийсь механізм, який подібний до штучного відбору, вперше висловилися Чарльз Дарвін і Альфред Волес. Вони були впевнені, що природі не обов’язково вникати в усі ситуації — достатньо створити велику різноманітність особин, серед яких виживуть найбільш пристосовані. Механізм відбору можна уявити так:

1. Поява особини з новими ознаками.
2. Якщо ознаки виявляються корисними, то організм виживає і залишає потомство.
3. Нащадки успадковують корисні якості і починають передавати їх наступним поколінням.

Незважаючи на те що сучасні генетичні відкриття вносять свої корективи, суть теорії Дарвіна залишається незмінною. Можливо, тільки зміни відбуваються набагато швидше, а не плавно, як він стверджував, за рахунок мутацій, які мають стрибкоподібний характер.

Вихідний матеріал для природного відбору

Спадкова мінливість служить тим матеріалом, який призводить до природного відбору. Всі спадкові зміни з’являються в результаті мутацій. Але для еволюційних перетворень інтерес представляють тільки ті, які зачіпають статеві клітини, тому що саме через них йде передача інформації наступному поколінню.

Більшість мутацій має рецесивний характер, тобто вони не можуть відразу проявитися, оскільки пригнічуються домінантними генами. Але вони здатні накопичуватися, нікуди з генофонду популяції не зникають, хоч і не впливають на пристосованість і ніяк не проявляються фенотипічно.

Мутаційний процес йде безперервно, число таких мутацій постійно накопичується, і в один прекрасний момент зустрічаються два рецесивних гена і ознака обов’язково проявляється. Матеріалом для відбору служить спадкова мінливість, але такі зміни не завжди призводять до підвищення життєздатності і пристосованості. Досить багато мутацій, навпаки, знижують ці якості, оскільки провокують різні порушення в обмінних процесах.

Але можна навести приклади, коли, здавалося б, шкідлива мутація при зміні умов існування виявляється корисною. У кімнатних мух є мутація, яка призводить до зниження швидкості проведення нервових імпульсів. Якщо організм виявляється гомозіготним за цією ознакою, то мутація виявляється смертельною, а ось гетерозіготи життєздатність зберігають, хоч і поступаються по пристосованості здоровим особинам. А ось при впливі на популяцію мух препарату нервово-паралітичної дії гетерозіготи виграють у нормальних особин, оскільки уповільнена швидкість проведення імпульсу помітно послаблює вплив отрути на організм.

Типи природного відбору

Вихідний матеріал для відбору — це спадкова мінливість, але вона може призводити до появи рис, здатних змінюватися в різному діапазоні. Залежно від цього типи відбору виділяють такі:

• Спрямований. Змінюється середнє значення ознаки протягом довгого часу. Сюди можна віднести збільшення розмірів тіла.
• Дизруптивний відбір спрямований на відбір крайніх показників (наприклад, занадто великий або, навпаки, маленький).
• Стабізіризуючий спрямований проти прояву крайніх значень ознаки.

Статевий — це також природний відбір. Матеріал для відбору такого рівня — це будь-яка ознака, яка підвищує ймовірність спарювання за рахунок збільшення привабливості особини для протилежної статі. Це добре проявляється у самців деяких видів (наприклад, величезні роги у оленів, яскраве забарвлення оперення у птахів).

Форми природного відбору

Форми відбору можна класифікувати по-різному, але критерії відбору матеріалу практично завжди однакові:

• Корисність цієї ознаки для самої особини.
• Необхідність і важливість ознаки для виживання в певних умовах.
• Позитивний вплив ознаки на процвітання виду в цілому.

Матеріал для штучного відбору — це також спадкова мінливість, але критерії вже зовсім інші. Тут пальму першості отримують ознаки, які необхідні людині, а не організму, для якого вони взагалі можуть виявитися досить шкідливими. Можна навести приклад з породою глибин, яких називають диханнями. Вони мають великий зоб, який робить їх незвичайними і привабливими для людини, але в природі такі особини виявляться зовсім безпорадними і не витримають конкуренції зі своїми побратимами. Вони просто не зможуть відшукати собі їжу. Ось і виходить, що відбір матеріалу основні принципи має зовсім різні при природному і штучному відборі.

Залежно від впливу відбору на мінливість ознаки в популяції виділяють такі його форми:

1. Рушійний.
2. Стабілізуючий.
3. Розривний, або дизруптивний.

Є необхідність розглянути кожен відбір окремо більш детально.

Особливості рушійного відбору

Причиною такого відбору завжди виступають зміни умов існування виду. Особи, у яких в результаті з’являються ознаки, що відхиляються від середнього значення за рахунок того, що матеріал для природного відбору поставляє спадкова мінливість, виявляються в більш виграшному становищі. З покоління в покоління відбувається зрушення ознаки в певному напрямку, в результаті формується саме такий, який допомагає організмам вижити в нових умовах.

Яскравим прикладом є еволюція забарвлення у березової п’ядениці. Вона з моменту своєї появи мешкала на стовбурах беріз, які мають біле забарвлення. Відповідно, і крила цього метелика також білі.

Але з розвитком промисловості атмосфера стала забруднюватися, в повітрі з’явилося багато кіптяви і сажі, які осідали на стовбурах дерев. У підсумку їх колір став далеким від білого. З усього потомства метеликів у виграші виявлялося те, яке через мутації мало більш темне забарвлення, оскільки світлі були досить помітними для птахів і ними часто з’їдалися. Так поступово еволюція йшла в напрямку зміни кольору метеликів.

Прояв стабілізуючого відбору

Розгляньмо стабілізуючий природний відбір. Матеріал для відбору тут — також спадкова мінливість, але його дія вже спрямована проти появи відхилень від норми. Можна навести такий приклад: для всіх організмів, здавалося б, підвищена плодовитість тільки хороша, так як призводить до збільшення чисельності популяції. Але насправді це не так. Переваги отримують особи з середніми показниками плодотворності, оскільки вигодувати численне потомство досить важко.

Відбір на користь середніх показників можна бачити на прикладі багатьох ознак. Наприклад, птахам прибережних зон краще мати крила середніх розмірів. При наявності занадто коротких проблематично злетіти, а при занадто довгих вітер буде заважати польоту.

Стабілізуючий відбір сприяє накопиченню мінливості в популяціях. Навіть стабільні умови існування виду не призводять до припинення природного відбору та еволюції в цілому. Цей вид відбору забезпечує стабільне функціонування організмів у звичних зовнішніх умовах.

Дизруптивний відбір

При такій формі відбору умови існування виявляються підходящими для крайніх проявів ознаки. У результаті з’являється кілька форм існування.

Дизруптивний відбір призводить до утворення поліморфізму, а може стати навіть причиною утворення нових видів у природі.

Цей відбір часто набирає чинності, коли популяція займає неоднорідне місцезнаходження. Різні форми змушені пристосовуватися до різних нішів і умов. Наприклад, у рослини погримок є дві форми — одна починає цвісти і плодоносити в середині літа, а друга — вже після сінокосу, тобто в серпні.

Позитивна роль відбору і негативна

Вірніше, це навіть не роль, а форми відбору, які надають різну дію.

1. Позитивний відбір призводить до збільшення чисельності організмів, що мають корисні для виживання в цих умовах ознаки, що підвищують виживання виду в цілому.
2. Негативний, або його ще називають відсікаючим відбором, призводить до знищення особин з ознаками, що різко знижують виживаність і пристосованість. Цей відбір допомагає з популяції видаляти шкідливі алелі.

Ефекти відбору

Ми вже з’ясували, що є матеріалом для відбору, розглянули його форми. Але необхідно прояснити, які ефекти дає той чи інший відбір. Рушій призводить до появи нових пристосувань, у цьому проявляються результати його дії:

1. Накопичувальний. Цей ефект показує накопичення корисних ознак з покоління в покоління. Це стосується не тільки організму, а й окремих органів. Наприклад, збільшення переднього мозку, розвиток кори великих півкуль — все це приклад накопичувальної дії рушійного відбору.
2. Перетворюючий ефект виявляється в тому, що посилюються корисні ознаки, а послаблюють свій прояв ті, які втратили пристосовне значення.

Якщо говорити в цілому про відбір (матеріалом для природного відбору є мінливість), то можна назвати ще розподільчий ефект і підтримуючий.

Перший полягає в тому, що в найбільш сприятливих умовах організми частіше виживають і дають потомство. Там, де ці умови не відповідають всім вимогам, з виживанням і народжуваністю проблеми.

Підтримувальний ефект полягає в тому, що пристосувальні ознаки не можуть зменшитися, вони можуть посилюватися або залишатися на тому ж рівні.

Матеріалом для природного відбору є спадкова мінливість, але це не єдиний фактор, який сприяє еволюції живих організмів.

Роль природного відбору в еволюції

Ще Чарльз Дарвін віддавав пальму першості природному відбору в еволюції. Сучасна синтетична теорія також вважає його основним регулятором розвитку і появи адаптацій у організмів.

У 19-20 століттях відкриття в генетиці дискретного характеру спадкування ознак призвело до того, що деякі вчені стали заперечувати важливу роль природного відбору. Синтетична теорія еволюції, яку ще називають неодарвінізмом, спирається на кількісний аналіз частоти зустрічуваності алелей в популяції, яка змінюється під впливом того ж самого природного відбору.

Але наука не стоїть на місці і відкриття останніх десятиліть у різних галузях підтверджують неспроможність класичної синтетичної теорії для опису всіх нюансів еволюції живих організмів.

Суперечки і дискусії з приводу ролі різних факторів в історичному розвитку живого світу тривають і в даний час. Мабуть, це таке питання, на яке практично неможливо дати точну відповідь. Але можна стверджувати одне: назрів момент, коли вся еволюційна теорія вимагає перегляду.