Механизм естественного отбора кратко

Обновлено: 04.07.2024

Естественный отбор — процесс сохранения организмов, наиболее приспособленных к имеющимся условиям среды, а также устранение наименее способных на выживание.

Этот процесс является основным движущим фактором эволюции. Он происходит за счет того, что выживают и размножаются более сильные представители вида.

Формы и характеристики естественного отбора

Существует несколько форм естественного отбора. Они различаются между собой эффективностью, направленностью и другими особенностями осуществления контроля над видом.

Формы отбора:

Движущий — процесс, который способствует выживанию особи, подходящей под изменяющуюся среду, другие уничтожаются.

Движущий отбор происходит в ситуации, когда изменяется внешняя среда (расширение ареала обитания, потепление, похолодание).

Примером движущего отбора может быть появление устойчивости к антибиотикам у бактерий, преобразование передних конечностей в роющие — у тех животных, которые осваивают почву как среду обитания.

Стабилизирующий — тип отбора, при котором уничтожаются особи, имеющие ярко выраженные отклонения от нормы. При этом сохраняются организмы, соответствующие усредненному показателю.

Особенностью является то, что он действует при стабильных условиях окружения — выполняет своего рода поддержание вида, защиту его от сильных изменений.

Примерами могут служить сохранение конкретного строения цветка у растений, которые размножаются при помощи насекомых, а также сохранение особей со средней плодовитостью.

Дизруптивный (или разрывающий) — процесс, в ходе которого убираются средние значения какого-либо признака при сохранении крайних.

При таком отборе внутри популяции сохраняется несколько ярко отличающихся друг от друга форм фенотипа. В таком случае скрещивание между различающимися особями не происходит из-за изоляции. При этом через некоторое время признаки расходятся сильнее, в результате чего появляются новые виды.

Например, существует несколько видов синиц, которые появились из-за пищевой специализации; до сенокоса чаще встречаются одуванчики с высоким цветоносом, после — с низким.

Половой — основан на успешности размножения. Критерием отбора является активность самца в процессе размножения.

Существует два подтипа:

активная самка — именно она выбирает подходящего для продолжения рода самца;
пассивная самка — самцы борются за возможность продолжать род, побеждает более сильный.

За счет этого активизируется процесс размножения конкретного вида.

Факторы отбора

На эффективность естественного отбора оказывают влияние следующие факторы:

среда, в которой существует конкретная особь;
индивидуальные характеристики;
сила давления отбора (зависит от количества особей, принимающих участие в размножении);
наличие изоляции (изоляция усиливает действие);
наличие мутационных процессов (чем слабее мутации, тем меньше эффективность отбора).

Значение в эволюции

Одним из механизмов, на котором основывается эволюция, является естественный отбор. Он начался у каждого существующего в природе вида в тот момент, когда этот самый вид появился, и действует все время. При этом он может привести не только к развитию вида, но и к его деградации.

Ключевым свойством данного процесса является то, что он сохраняет и аккумулирует полезные признаки. Это обеспечивает появление множества организмов, приспособленных к выживанию. Именно те особи, которые обладают благоприятными признаками, могут претендовать на ведущую роль в популяции.

Творческая роль естественного отбора заключается в изменениях одного вида, которые являются основой для возникновения нового.

Этот процесс осуществляется для устранения негативных признаков и усиления полезных, при этом изначально одинаковый генетический набор может быть скомбинирован по-разному, что обеспечивает многообразие вида. Это зависит от того, какая форма отбора воздействовала на организм.

Естественный отбор (ЕО) — процесс, приводящий к выживанию и преимущественному размножению более приспособленных к данным условиям среды особей, обладающих полезными наследственными признаками. В соответствии с теорией Дарвина и современной синтетической теорией эволюции, основным материалом для ЕО служат случайные наследственные изменения - мутации и их комбинации.

При отсутствии полового процесса ЕО приводит к увеличению доли данного генотипа в следующем поколении. Однако ЕО "слеп" в том смысле, что он "оценивает" не генотипы, а фенотипы, и преимущественная передача следующему поколению генов особи, обладающей полезными признаками, происходит независимо от того, являются ли эти признаки наследуемыми.

Механизм естественного отбора

Мысль о том, что виды могут изменяться под действием отбора, неоднократно высказывали разные ученые начиная с античных времён, в том числе некоторые английские авторы начала XIX века. Однако широкое признание концепция ЕО получила после того, как в 1858 г английские учёные Чарльз Дарвин и Альфред Уоллес изложили в своих статьях, опубликованных в одном и том же номере журнала Journal of the Proceedings of the Linnean Society of London. Zoology, идею о том, что в живой природе действует механизм, подобный искусственному отбору, и в особенности после выхода в свет в 1859 г книги Дарвина "Происхождение видов". Смысл их идеи состоит в том, что для появления удачных созданий природе вовсе не обязательно понимать и анализировать ситуацию, а можно действовать наугад. Достаточно создавать широкий спектр разнообразных особей — и, в конечном счёте, выживут наиболее приспособленные.

Сначала появляется особь с новыми, совершенно случайными, свойствами
Потом она оказывается или не оказывается способной оставить потомство, в зависимости от этих свойств
Наконец, если исход предыдущего этапа оказывается положительным, то она оставляет потомство и её потомки наследуют новоприобретённые свойства

В настоящее время, отчасти наивные взгляды самого Дарвина оказались частично переработаны. Так, Дарвин представлял, что изменения должны происходить очень плавно, а спектр изменчивости является непрерывным. Сегодня, однако, механизмы естественного отбора объясняются при помощи генетики, которая вносит некоторое своеобразие в эту картину. Мутации в генах, которые работают на первом этапе описанного выше процесса, являются дискретными изменениями генотипа. Ясно, однако, что основной смысл идеи Дарвина остался без изменений.

Формы естественного отбора

Движущий отбор

Движущий отбор — форма естественного отбора, когда условия среды способствуют определённому направлению изменения какого-либо признака или группы признаков. При этом иные возможности изменения признака подвергаются отрицательному отбору. В результате в популяции от поколения к поколению происходит сдвиг средней величины признака в определённом направлении. При этом давление движущего отбора должно отвечать приспособительным возможностям популяции и скорости мутационных изменений (в ином случае давление среды может привести к вымиранию).

Движущий отбор осуществляется при изменении окружающей среды или приспособлении к новым условиям при расширении ареала. Он сохраняет наследственные изменения в определенном направлении, перемещая соответственно и норму реакции . Например, при освоении почвы, как среды обитания у различных неродственных групп животных конечности превратились в роющие.

Стабилизирующий отбор

Стабилизирующий отбор — форма естественного отбора, при котором действие направлено против особей, имеющих крайние отклонения от средней нормы, в пользу особей со средней выраженностью признака.

Описано множество примеров действия стабилизующего отбора в природе. Например, на первый взгляд кажется, что наибольший вклад в генофонд следующего поколения должны вносить особи с максимальной плодовитостью. Однако наблюдения над природными популяциями птиц и млекопитающих показывают, что это не так. Чем больше птенцов или детенышей в гнезде, тем труднее их выкормить, тем каждый из них меньше и слабее. В результате наиболее приспособленными оказываются особи со средней плодовитостью.

Отбор в пользу средних значений был обнаружен по множеству признаков. У млекопитающих новорожденные с очень низким и очень высоким весом чаще погибают при рождении или в первые недели жизни, чем новорожденные со средним весом. Учет размера крыльев у птиц, погибших после бури, показал, что большинство из них имели слишком маленькие или слишком большие крылья. И в этом случае наиболее приспособленными оказались средние особи.

Дизруптивный отбор

Дизруптивный (разрывающий) отбор — форма естественного отбора, при котором условия благоприятствуют двум или нескольким крайним вариантам (направлениям) изменчивости, но не благоприятствуют промежуточному, среднему состоянию признака. В результате может появиться несколько новых форм из одной исходной. Дизруптивный отбор способствует возникновению и поддержанию полиморфизма популяций, а в некоторых случаях может служить причиной видообразования.

Одна из возможных в природе ситуаций, в которой, вступает в действие дизруптивный отбор, — когда полиморфная популяция занимает неоднородное местообитание. При этом разные формы приспосабливаются к различным экологическим нишам или субнишам.

Примером дизруптивного отбора является образование двух рас у погремка лугового на сенокосных лугах. В нормальных условиях сроки цветения и созревания семян у этого растения покрывают всё лето. Но на сенокосных лугах семена дают преимущественно те растения, которые успевают отцвести и созреть либо до периода покоса, либо цветут в конце лета, после покоса. В результате образуются две расы погремка — ранне- и позднецветущая.

Дизруптивный отбор осуществлялся искусственно в экспериментах с дрозофилами. Отбор проводился по числу щетинок, оставлялись лишь особи с малым и большим количеством щетинок. В результате примерно с 30-го поколения две линии разошлись очень сильно, несмотря на то, что мухи продолжали скрещиваться между собой, осуществляя обмен генами. В ряде других экспериментов (с растениями) интенсивное скрещивание препятствовало эффективному действию дизруптивного отбора.

Отсекающий отбор

Отсекающий отбор — форма естественного отбора. Его действие противоположно положительному отбору. Отсекающий отбор выбраковывает из популяции подавляющее большинство особей, несущих признаки, резко снижающие жизнеспособность при данных условиях среды. С помощью отсекающего отбора из популяции удаляются сильно вредные аллели. Также отсекающему отбору могут подвергаться особи с хромосомными перестройками и набором хромосом, резко нарушающими нормальную работу генетического аппарата.

Положительный отбор

Положительный отбор — форма естественного отбора. Его действие противоположно отсекающему отбору . Положительный отбор увеличивает в популяции число особей, обладающих полезными признаками, повышающими жизнеспособность вида в целом. С помощью положительного отбора и отсекающего отбора совершается изменение видов (а не только посредством уничтожения ненужных особей, тогда любое развитие должно остановиться, но этого не происходит).

Частные направления естественного отбора

Выживание наиболее приспособленных к условиям обитания видов и популяций, например видов, обладающих жабрами в воде, поскольку приспособленность позволяет выигрывать борьбу за выживание.
Выживание физически здоровых организмов.
Выживание физически сильнейших организмов, поскольку физическая борьба за ресурсы является неотъемлемой частью жизни. Имеет значение во внутривидовой борьбе .
Выживание наиболее сексуально успешных организмов, поскольку половое размножение является доминирующим способом размножения. В данном случае в дело вступает половой отбор.

Однако все эти случаи являются частными, а главным остаётся успешное сохранение во времени. Поэтому иногда эти направления нарушаются ради следования главной цели.

Роль естественного отбора в эволюции

Ч. Дарвин полагал естественный отбор основополагающим фактором эволюции живого (селекционизм в биологии). Накопление в конце XIX - начале XX века сведений по генетике, в частности обнаружение дискретного характера наследования фенотипических признаков, подтолкнуло многих исследователей к пересмотру указанного тезиса Дарвина: в качестве чрезвычайно важных факторов эволюции стали рассматриваться мутации генотипа (мутационизм Г. де Фриза , сальтационизм Р. Гольдшмитда и др.). С другой стороны, открытие известных корреляций среди признаков родственных видов ( закон гомологических рядов ) Н. И. Вавилова привело к формулировке гипотез об эволюции на основе закономерностей, а не случайной изменчивости (номогенез Л. С. Берга, батмогенез Э. Д. Копа и др.). В 1920-1940-е г. г. в эволюционной биологии интерес к селекционистским теориям возродился благодаря синтезу классической генетики и теории естественного отбора. Разработанная в результате этого синтетическая теория эволюции (СТЭ), часто называемая неодарвинизмом , опирается на количественный анализ частоты аллелей в популяциях, изменяющейся под влиянием естественного отбора. Тем не менее, открытия последних десятилетий в различных областях научного знания — от молекулярной биологии с её теорией нейтральных мутаций М. Кимуры и палеонтологии с её теорией прерывистого равновесия С. Дж. Гоулда и Н. Элдриджа (в которой вид понимается как относительно статическая фаза эволюционного процесса) до математики с её теорией бифуркаций и фазовых переходов — свидетельствуют о недостаточности классической СТЭ для адекватного описания всех аспектов биологической эволюции. Дискуссия о роли различных факторов в эволюции продолжается и сегодня, и эволюционная биология подошла к необходимости своего очередного, третьего синтеза.

– вероятностную гибель одних видов живых организмов (в конкретно сложившихся обстановке),

– вероятностное развитие других видов живых организмов (в конкретно сложившейся обстановке).

– геологическим процессам на Земле,

– энергетическим ритмам Космоса.

Частоты колебаний (ритмы) всех этих процессов различные. Давайте сравним их между собой. Сравним в первую очередь частоту смены поколений какого-либо биологического вида с другими колебаниями Космоса, планеты Земля и её биосферы.

Теперь посмотрите на график (рис. 10-11).

Что из этого следует?

2. Изменяется реакция особи на внешнее воздействие среды, то есть меняется её поведение.

Изменения информационного обеспечения у особей разных видов отличаются друг от друга. Эти отличия выражаются в трёх различных объёмах информации:

В ходе ГЭП появление новых, всё более сложных видов живых организмов сопровождалось тем, что в общем объёме информации (на основе которой формируется поведение конкретной особи, реакция особи на воздействия среды):

– доля объёма генетически передаваемой информации уменьшалась,

В качестве иллюстрации соотношения этих двух объёмов информации (генетической и внегенетической) можно привести примеры.

У взрослого человека весь объём информации, которая определяет его поведение в окружающем мире (в том числе и в обществе людей), состоит из двух объёмов:

1.Объём генетически наследуемой информации.

2.Объём внегенетической информации.

1. Своей индивидуальной принадлежности к человечеству, как к одному из множества видов живых организмов.

2. Своей индивидуальной принадлежности ко всей биосфере Земли.

3. Своей подчинённости объективным законам Бытия на планете Земля.

Кроме осознанных связей нарушаются и бессознательные связи с природой (психические, биологические связи), особенно в городах.

Не чувствуя и не осознавая своей индивидуальной принадлежности ко всему человечеству, к биосфере Земли и подчинённости объективным законам Бытия, человек противопоставляет себя Природе и Богу. Именно это и является непосредственной причиной глобального биосферно-экологического кризиса и других частных кризисов.

Из сопоставления двух объёмов информации (генетической и вне-генетической) следует выделить один важный момент.

Если возникает фактор, под давлением которого генотип популяции при смене поколений не успевает подстроится, то популяция гибнет.

А если речь идёт об ошибочном управлении всем человечеством? Если нас, всех людей ведут в пропасть. При этом те, кто ведёт, не понимают этого, тогда что будет? При этом очень и очень многие не видят и не понимают гибельности курса, а тех, кто говорит об этом – тех не слушают … Именно это и происходит сейчас в масштабе человечества.

Завершить разговор о механизме естественного отбора следует кратким описанием возникновения и развития человека.

То есть потенциал развития взрослых особей каждого биологического вида (в т.ч. и человека), обусловлен генетически. И самая главная задача каждого человека (смысл жизни) заключается в том, чтобы за время своей жизни полностью освоить заложенный в него потенциал развития. Но для этого ему надо как-то узнать о том, какой потенциал ему заложен. Об этом речь пойдёт в Достаточно Общей Теории Управления.

Теперь возвращаемся к прерванной нити повествования.

Когда какой-либо вид исчерпывал свой генетически обусловленный потенциал (ГОП) освоения своей экологической ниши, то он:

– либо вытеснял другие виды, завоёвывая их экологические ниши,

Человек выделяется из всего животного мира своими особенностями:

2. Членораздельная речь.

3. Способность к реализации в разнообразном труде своих предумышлений.

Всё это стало основой современной человеческой культуры.

– вероятностную гибель одних видов живых организмов (в конкретно сложившихся обстановке),

– вероятностное развитие других видов живых организмов (в конкретно сложившейся обстановке).

– геологическим процессам на Земле,

– энергетическим ритмам Космоса.

Теперь посмотрите на график (рис. 10-11).

Что из этого следует?

2. Изменяется реакция особи на внешнее воздействие среды, то есть меняется её поведение.

– доля объёма генетически передаваемой информации уменьшалась,

1.Объём генетически наследуемой информации.

2.Объём внегенетической информации.

1. Своей индивидуальной принадлежности к человечеству, как к одному из множества видов живых организмов.

2. Своей индивидуальной принадлежности ко всей биосфере Земли.

3. Своей подчинённости объективным законам Бытия на планете Земля.

Теперь возвращаемся к прерванной нити повествования.

– либо вытеснял другие виды, завоёвывая их экологические ниши,

Человек выделяется из всего животного мира своими особенностями:

Естественный отбор (по Ч. Дарвину) — сохранение полезных индивидуальных различий или изменений и уничтожение вредных. Отбор всегда идёт по фенотипам: точкой отбора является конкретный результат реализации генотипа в виде определённого признака или свойства.

Естественный отбор — это выживание и оставление потомства наиболее приспособленными особями и гибель наименее приспособленных. Сущность естественного отбора заключается в дифференцированном (неслучайном) сохранении в популяции определенных генотипов и избирательном их участии в передаче генов следующему поколению.

Результаты естественного отбора:

Многообразие видов (творческий характер)
Приспособление видов к условиям среды (направленный характер)
Повышение организации и усложнение живых существ

Формы естественного отбора:

Движущий. Отсев мутаций с одним средним значением признака, которые заменяются мутациями с другим средним значением признака в изменённых условиях среды. Пример: ► устойчивость насекомых к ядохимикатам.

Стабилизирующий. Поддержание среднего значения в относительно постоянных условиях среды, выбраковка мутационных отклонений от ранее сформировавшейся нормы. Пример: ► насекомоопыляемые цветки соответствуют размерам насекомых.

Разрывающий (дизруптивный). Благоприятствует более чем одному фенотипу и направлен против средних форм, результат — образование нескольких разных фенотипических групп. Пример: ► сохранение на островах насекомых без крыльев или с хорошо развитыми крыльями

Групповой. Даёт преимущественное размножение особей какой-либо группы, соревнующейся с другими группами в создании и поддержании целостности над организменных систем.

Индивидуальный. Дифференцированное размножение отдельных особей, обладающих преимуществами в борьбе за существование в пределах популяции.

Половой отбор. Естественный отбор, касающийся признаков особей одного пола, ориентированный на успех в размножении (демонстрация оперения или силы).

В природе ни одна из форм естественного отбора не существует в чистом виде, а наоборот, имеются разнообразные их комбинации, и по мере изменения условий среды на первый план выходит то одна, то другая из них.

ИСКУССТВЕННЫЙ ОТБОР

Искусственный отбор: человек сознательно отбирает особей с полезными (для него) свойствами, осуществляет скрещивание, получает потомство и вновь производит отбор по данным признакам.

Формы искусственного отбора:

Бессознательный. Сохранение и размножение наиболее ценных для человека признаков организма за счёт массовой выбраковки менее продуктивных особей.
Сознательный (методический). Человек осмысленно выбирает именно те формы организмов, которые ему нужны, при этом сам конструирует их параметры. Сознательный отбор делится на одно- и многократный.

Читайте также: