Információ

4.4.1.1: A természetes szelekció formái - biológia


A stabilizáló, irányított és diverzifikáló szelekció vagy csökkenti, eltolja vagy növeli a populáció genetikai varianciáját.

Tanulási célok

  • Kontraszt stabilizáló kiválasztás, irányválasztás és változatos választék.

Főbb pontok

  • A szelekció stabilizálása a populáció genetikai eltérésének csökkenését eredményezi, ha a természetes szelekció előnyben részesíti az átlagos fenotípust, és a szélsőséges ingadozások ellen választ.
  • Az irányított kiválasztás során a populáció genetikai varianciája egy új fenotípus felé tolódik el, amikor környezeti változásoknak van kitéve.
  • A diverzifikáló vagy bomlasztó szelekció növeli a genetikai varianciát, ha a természetes szelekció két vagy több szélsőséges fenotípust választ ki, amelyek mindegyikének sajátos előnyei vannak.
  • A diverzifikáló vagy zavaró szelekció során az átlagos vagy köztes fenotípusok gyakran kevésbé illeszkednek, mint bármelyik szélsőséges fenotípus, és nem valószínű, hogy kiemelkedően szerepelnének a populációban.

Kulcsfontossagu kifejezesek

  • irányválasztás: a természetes szelekció olyan módja, amelyben egyetlen fenotípust részesítenek előnyben, ami az allélfrekvencia folyamatos eltolódását okozza egy irányba
  • zavaró kiválasztás: (vagy diverzifikáló szelekció) a természetes szelekció olyan módja, amelyben egy tulajdonság szélső értékeit részesítik előnyben a köztes értékekkel szemben
  • a választék stabilizálása: a természetes szelekció olyan típusa, amelyben a genetikai diverzitás csökken, ahogy a populáció egy adott tulajdonság értékén stabilizálódik

Kiválasztás stabilizáló

Ha a természetes szelekció előnyben részesíti az átlagos fenotípust az extrém ingadozásokkal szemben, akkor a populáció stabilizálódik. Például az erdőben élő egerek populációjában a természetes szelekció előnyben részesíti azokat az egyedeket, akik a legjobban illeszkednek az erdő talajához, és kevésbé valószínű, hogy a ragadozók észreveszik őket. Ha feltételezzük, hogy a talaj barna árnyalata meglehetősen konzisztens, akkor azok az egerek, amelyek szőrzete a legközelebb áll ehhez a színhez, nagy valószínűséggel életben maradnak és szaporodnak, átadva génjeiket barna szőrzetükért. Azok az egerek, amelyek allélokat hordoznak, amelyek kissé világosabbá vagy kissé sötétebbé teszik őket, kiemelkednek a talajhoz, és valószínűleg meghalnak a ragadozástól. Ennek a stabilizáló szelekciónak köszönhetően a populáció genetikai eltérése csökkenni fog.

Stabilizáló választék: A stabilizáló szelekció akkor következik be, amikor a populáció egy adott tulajdonságértéken stabilizálódik, és a genetikai sokféleség csökken.

Irányválasztás

Amikor a környezet megváltozik, a populációk gyakran irányított szelekción mennek keresztül, amely a meglévő variációk spektrumának egyik végén kiválasztja a fenotípusokat.

Az ilyen típusú válogatás klasszikus példája a borsos lepke fejlődése a tizennyolcadik és tizenkilencedik századi Angliában. Az ipari forradalom előtt a molylepkék túlnyomórészt világos színűek voltak, ami lehetővé tette számukra, hogy beleolvadjanak a környezetükben lévő világos fákba és zuzmókba. Ahogy a gyárakból elkezdett kifolyni a korom, a fák elsötétültek, és a ragadozó madarak könnyebben észlelték a világos színű lepkéket.

Irányválasztás: Az irányszelekció akkor történik, ha egyetlen fenotípust részesítenek előnyben, ami az allélfrekvencia folyamatos eltolódását okozza egy irányba.

Idővel a lepke melanikus formájának gyakorisága megnőtt, mert sötétebb színezetük álcázást biztosított a koromfával szemben; magasabb volt a túlélési arányuk a levegőszennyezés által érintett élőhelyeken. Hasonlóképpen, a feltételezett egérpopuláció eltérő színezetet vehet fel, ha az erdőtalaj élőhelye megváltozik. Az ilyen típusú szelekció eredménye a populáció genetikai varianciájának eltolódása az új, illeszkedő fenotípus felé.

Sokszínű (vagy zavaró) kiválasztás

Néha a természetes szelekció kiválaszthat két vagy több különböző fenotípust, amelyek mindegyikének megvannak az előnyei. Ezekben az esetekben a köztes fenotípusok gyakran kevésbé illeszkednek, mint extrém társaik. A változatos vagy zavaró szelekció néven ismert, ez sok állatpopulációban megfigyelhető, amelyek több hím párzási stratégiával rendelkeznek, mint például a homár. A nagyméretű, domináns alfahímek nyers erővel szereznek társakat, míg a kis hímek lopakodó együttléthez férkőzhetnek a nőstényekkel egy alfahím területén. Ebben az esetben mind az alfahímek, mind a „besurranó” hímek kiválasztásra kerülnek, de a közepes méretű hímek, amelyek nem tudják megelőzni az alfahímeket, és túl nagyok a párzáshoz.

A választék diverzifikálása (vagy megzavarása): A diverzifikáló kiválasztás akkor következik be, amikor egy tulajdonság szélsőséges értékeit részesítik előnyben a köztes értékekkel szemben. Ez a fajta kiválasztás gyakran elősegíti a specifikációt.

Diverzifikáló szelekció akkor is bekövetkezhet, ha a környezeti változások kedveznek a fenotípusos spektrum bármelyik végén lévő egyedeknek. Képzeljük el az egerek populációját, akik a tengerparton élnek, ahol világos színű homok és magas fű foltok tarkítják. Ebben a forgatókönyvben a világos színű egereket részesítik előnyben, amelyek beleolvadnak a homokkal, valamint a sötét színű egereket, amelyek meg tudnak bújni a fűben. A közepes színű egerek viszont nem keverednek sem a fűbe, sem a homokba, és így inkább a ragadozók eszik meg őket. Az ilyen típusú szelekció eredménye a genetikai varianciák növekedése, ahogy a populáció változatosabbá válik.

A természetes szelekció típusainak összehasonlítása


Bomlasztó szelekció

A bomlasztó szelekció egy evolúciós erő, amely széthajtja a populációt. A bomlasztó szelekció hatására a köztes tulajdonságokkal rendelkező élőlények kevésbé szaporodnak, és lehetővé teszi, hogy a szélsőséges tulajdonságokkal rendelkező szervezetek többet szaporodjanak. Ez a szélsőséges tulajdonságok alléljainak gyakoriságát okozza. Idővel és elegendő bomlasztó szelekcióval egy populáció teljesen felosztható. Amikor ez megtörténik, a két populáció eléggé változatossá válhat, hogy külön fajokat képezzen. A legalapvetőbb értelemben a bomlasztó szelekció egyetlen génre hathat, szelektálva a populáció különböző alléljei között. Sokkal tágabb szinten a bomlasztó szelekció számos tulajdonságot érinthet, és arra késztetheti a populációt, hogy reproduktív módon elkülönüljön az eredeti populációtól.

Bomlasztó szelekció, más néven változatos választék, alapja a variancia tulajdonság egy populációban. Egy csak egy allélt tartalmazó génnek nincs varianciája, és a szelekció nem hathat a gén által létrehozott tulajdonság különbségeire. A legtöbb génnek sok különböző allélja van, amelyek sokféle funkciót hoznak létre. Ennek a sok allélnek az eredménye, amelyek egy populációban és a többi génben hatnak, olyan tulajdonságokhoz vezetnek, amelyek különböző típusú, méretű vagy mintázatúak. Ha a tulajdonságnak szinte végtelen sokféle formája van, akkor az folyamatos. Ha a tulajdonság különálló entitásokban létezik, akkor az diszkrét. A folytonos tulajdonság a magasság, míg a diszkrét tulajdonság a szemszín lehet. Akárhogy is, a legtöbb tulajdonság nagyfokú varianciaszinttel rendelkezik, a különböző gének és allélok kölcsönhatásai miatt. A zavaró szelekció a spektrum közepén lévő tulajdonságokra hat.

A zavaró szelekció általában nagy sűrűségű populációkban figyelhető meg. Ezekben a populációkban az erőforrások szűkülnek, és fokozódik a verseny az erőforrásokért. Ez fajon belüli verseny okozhatja, hogy az élőlények közötti különbségek mélyebb hatást gyakorolnak az egyes szervezetek túlélésére. Azok a szelektív nyomások léphetnek életbe, amelyek nem számítottak bele egy kis sűrűségű populációba, és az ebből adódó zavaró szelekció szétválaszthatja a populációt. Ennek során a populációk gyakran különböző résekbe kerülnek, csökkentve a köztük lévő versenyt. Ez ahhoz vezet szimpatrikus specifikáció, vagy specifikáció, amely akkor fordul elő, amikor a populációk ugyanazt a területet foglalják el.


4.4.1.1: A természetes szelekció formái - biológia

Evolúció és természetes kiválasztódás

A természet nem ösztönöz lazaságra, nem bocsát meg hibákat - Ralph Waldo Emerson

Ezt az elvet, amely szerint minden csekély eltérés, ha hasznos, megőrződik, természetes szelekciónak neveztem.
- Charles Darwin, A fajok eredete

Ebben a leckében szeretnénk megkérdezni:

  • Hogyan vezettek a természeti megfigyelések az evolúcióelmélet megfogalmazásához?
  • Melyek a darwini evolúcióelmélet főbb pontjai?
  • Hogyan működik a természetes szelekció folyamata?
  • Milyen bizonyítékaink vannak a helyi alkalmazkodásra?
  • Hogyan befolyásolhatja a természetes szelekció a tulajdonságok gyakoriságát az egymást követő generációk során?

Az elmélet evolúciója

Az evolúció elmélete az emberi történelem egyik nagy szellemi forradalma, amely drasztikusan megváltoztatja a világról és a helyünkről alkotott felfogásunkat. Charles Darwin koherens evolúciós elméletet terjesztett elő, és sok bizonyítékot gyűjtött össze ezen elmélet alátámasztására. Darwin idejében a legtöbb tudós teljesen hitt abban, hogy minden szervezet és minden alkalmazkodás az alkotó munkája. Linneaus létrehozta azt a biológiai osztályozási rendszert, amelyet ma is használunk, és ezt Isten alkotásainak katalogizálása szellemében tette.

Más szóval, minden hasonlóság és különbség az élőlénycsoportok között, amelyek az élet nagy fáját létrehozó elágazó folyamat eredménye (lásd az 1. ábrát), a 19. század eleji filozófusok és tudósok a mindenható tervezés következményeként tekintettek rájuk.

1. ábra: Az élet filogenetikai és kvótája ", amelyet a bemutatott organizmusokban található ciokróm c molekulák számítógépes elemzésével állítottak össze, annyi különböző fája van az életnek, mint amennyi elemzési módszer létezik ezek létrehozására.

A 19. századra azonban számos természettörténész kezdett úgy gondolni az evolúciós változásra, mint a természetben megfigyelt minták magyarázatára. A következő elképzelések Darwin korának szellemi légköréhez tartoztak.

  • Senki sem tudta, hány éves a Föld, de a geológusok becsléseket kezdtek készíteni, hogy a Föld jóval idősebb, mint a bibliai teremtés magyarázza. A geológusok többet tanultak erről rétegek, vagy rétegek, amelyeket az üledékek lerakódásának egymást követő időszakai képeznek. Ez idősorozatot sejtetett, a fiatalabb rétegek az idősebb rétegek felett helyezkedtek el.
  • Egy fogalom az ún uniformizmus, nagyrészt a befolyásos geológusnak, Charles Lyellnek köszönhetően a földtörténet megfejtésére vállalkozott azon munkahipotézis alapján, hogy a jelen állapotai és folyamatai a múlt kulcsa, olyan folyamatban lévő, megfigyelhető folyamatok vizsgálatával, mint az erózió és az üledéklerakódás.
  • A fosszíliák felfedezései a 18. és 19. században halmozódtak. A természettudósok először azt hitték, hogy ismeretlen, de még élő fajok maradványait találták. A fosszilis leletek folytatódásával azonban nyilvánvalóvá vált, hogy a bolygón sehol sem ismertek óriási dinoszauruszokhoz hasonlót. Továbbá, már 1800 -ban Cuvier rámutatott, hogy minél mélyebb rétegek vannak, annál kevésbé hasonlóak a kövületek a meglévő fajokhoz.
  • Az élőlénycsoportok közötti hasonlóságokat az összefüggés bizonyítékának tekintették, ami viszont evolúciós változást sejtetett. Darwin intellektuális elődei elfogadták az élőlények közötti evolúciós kapcsolatok gondolatát, de nem tudtak kielégítő magyarázatot adni az evolúció létrejöttére.
  • Lamarck ezek közül a leghíresebb. 1801 -ben az organikus evolúciót javasolta az organizmuscsoportok közötti fizikai hasonlóság magyarázataként, és az adaptív változás mechanizmusát javasolta a megszerzett tulajdonságok öröklődése alapján. Ezt írta a zsiráfról:

Tudjuk, hogy ez az állat, az emlősök közül a legmagasabb, Afrika belsejében lakik, olyan helyeken, ahol a talaj, szinte mindig száraz és gyógynövény nélkül, arra kötelezi, hogy böngésszen a fákon, és folyamatosan erőlködjön, hogy elérje őket. Ez a régóta fennálló szokás azt eredményezte fajának minden tagjában, hogy az elülső lábak hosszabbak lettek, mint a hátsó lábak, és a nyaka annyira megfeszült, hogy a zsiráf anélkül, hogy a hátsó lábaira állna, felemeli a fejét. hat méter magas."

Lényegében ez azt mondja, hogy a zsiráfok nyaka hosszúra nyúlt a magas lombozat eléréséig tartó nyújtás következtében. Larmarck természetesen tévedett a feltételezett mechanizmusban, de példája egyértelművé teszi, hogy a természettudósok az 1800 -as évek elején gondolkodtak az evolúciós változás lehetőségéről.

  • Darwinra hatással voltak azok a megfigyelések, amelyeket fiatalkori természetkutatói utazása során tett a felmérő hajón Vizsla. A Galápagos-szigeteken észrevette azokat az apró eltéréseket, amelyek a különböző szigetekről származó teknősbékákat felismerhetővé tették. Különleges pintyek egész sorát is megfigyelte, a híres "Darwin pintyeket", amelyek szigetenként apró eltéréseket mutattak. Ezenkívül úgy tűnt, hogy mindegyik hasonlít a 600 mérföldre keletre fekvő Ecuador szárazföldi pintyéhez, de különbözik tőle. Az élőlények eloszlásának és hasonlóságának mintái fontos hatással voltak Darwin gondolkodására. Az oldal tetején látható kép Darwin saját pintyvázlatait ábrázolja a Journal of Researches-ben.
  • 1859 -ben Darwin kiadta híresét A fajok eredetéről a Means of Natural Selection, egy több mint 500 oldalas könyv, amely kiterjedt bizonyítékokat gyűjtött elméletére. A könyv megjelenése felháborodást váltott ki – a könyv minden példányát a megjelenés napján eladták. A vallási közösség tagjai, valamint néhány tudományos társ felháborodott Darwin elképzelésein és tiltakozott. A legtöbb tudós azonban felismerte Darwin érveinek erejét. Az iskolaszékek ma is vitatják Darwin elméletének érvényességét és alkalmasságát a természettudományos tantervekben, és a vita körül egész vita nőtt fel (lásd a WWW Talk.Origins webhelyét a folyamatos párbeszédhez). Nincs időnk Darwin összes bizonyítékát és érvét lefedni, de megvizsgálhatjuk az alapgondolatokat. Mit mond ez az evolúciós elmélet?

A fajok (keresztező élőlények populációi) időben és térben változnak. A ma élő fajok képviselői különböznek a közelmúltban élőktől, és a különböző földrajzi régiók populációi ma kissé eltérnek formájuktól vagy viselkedésüktől. Ezek a különbségek a fosszilis feljegyzésekre is kiterjednek, ami bőségesen alátámasztja ezt az állítást.

Minden szervezetnek közös ősei vannak más élőlényekkel. Idővel a populációk különböző fajokra oszlanak, amelyek közös ősi populációval rendelkeznek. Elég messze az időben, minden organizmuspárnak közös őse van. Például az embereknek közös őseik voltak a csimpánzokkal körülbelül nyolc millió évvel ezelőtt, a bálnákkal körülbelül 60 millió évvel ezelőtt, a kengurukkal pedig több mint 100 millió évvel ezelőtt. A közös ősök megmagyarázzák az együtt osztályozott élőlények hasonlóságait: hasonlóságaik tükrözik a közös ősök tulajdonságainak öröklődését.

Az evolúciós változások fokozatosak és lassúak Darwin és rsquos nézetében. Ezt az állítást alátámasztották a fosszilis rekordokban az élőlények fokozatos változásának hosszú epizódjai, valamint az a tény, hogy egyetlen természettudós sem figyelt meg egy új faj hirtelen megjelenésére Darwin és rsquos idejében. Azóta biológusok és paleontológusok a leszármazási vonalakon belüli evolúciós változások lassú és gyors ütemének széles spektrumát dokumentálták.

A változás elsődleges mechanizmusa a természetes kiválasztódás, amelyet az alábbiakban részletezünk. Ez a mechanizmus változásokat okoz az élőlények tulajdonságaiban (vonásaiban) generációról generációra.

A természetes szelekció folyamata

Darwin és rsquos természetes szelekciós folyamata négy összetevőből áll.

  1. Variáció. Az élőlények (a populációkon belül) egyéni eltéréseket mutatnak megjelenésükben és viselkedésükben. Ezek a változatok magukban foglalhatják a testméretet, a hajszínt, az arcjeleket, a hang tulajdonságait vagy az utódok számát. Másrészről azonban néhány tulajdonság alig mutat semmilyen eltérést az egyedek között, például a gerincesek szemeinek száma.
  2. Öröklés. Egyes tulajdonságok következetesen átkerülnek a szülőktől az utódokhoz. Az ilyen tulajdonságok örökölhetők, míg más tulajdonságokat erősen befolyásolnak a környezeti feltételek, és gyenge öröklődést mutatnak.
  3. A népesség magas növekedési üteme. A legtöbb populációnak évente több utódja születik, mint amennyit a helyi erőforrások el tudnak látni, ami az erőforrásokért folytatott küzdelemhez vezet. Minden nemzedék jelentős halandóságot tapasztal.
  4. Differenciális túlélés és szaporodás. A helyi erőforrásokért folytatott küzdelemhez megfelelő tulajdonságokkal rendelkező egyének több utódot adnak a következő generációhoz.

Egyik generációról a másikra az erőforrásokért folytatott küzdelem (amit Darwin a létezés & ldquostruggle -nak nevezett & rdquo) előnyben részesíti az egyéneket bizonyos eltérésekkel szemben a többiekkel szemben, és ezáltal megváltoztatja a populáción belüli jellemzők gyakoriságát. Ez a folyamat természetes szelekció. Azokat a tulajdonságokat, amelyek előnyt biztosítanak azoknak az egyéneknek, akik több utódot hagynak, adaptációknak nevezzük.

Ahhoz, hogy a természetes szelekció egy tulajdonságon működjön, a tulajdonságnak örökölhető változatokkal kell rendelkeznie, és előnyt kell biztosítania az erőforrásokért folytatott versenyben. Ha ezen követelmények egyike nem teljesül, akkor a tulajdonság nem tapasztalható természetes kiválasztódásban. (Ma már tudjuk, hogy az ilyen tulajdonságok megváltozhatnak más evolúciós mechanizmusok által, amelyeket Darwin és rsquos kora óta fedeztek fel.)

A természetes szelekció viszonylagos előnyt jelent, nem pedig abszolút tervezési színvonalat. & ldquo & hellipmivel a természetes szelekció az erőforrásokért folytatott verseny révén működik, az egyes országok lakóit csak a társaik tökéletességének mértékéhez igazítja.&rdquo (Charles Darwin, A fajok eredetéről, 1859).

A huszadik század folyamán a genetikát integrálták a Darwin & rsquos mechanizmusba, lehetővé téve számunkra, hogy a természetes kiválasztódást a genotípusok differenciális túlélésének és reprodukciójának értékeljük, amelyek megfelelnek bizonyos fenotípusoknak. A természetes szelekció csak egy populáción belüli meglévő variáción dolgozhat. Az ilyen variációk a mutációból, a tulajdonság genetikai kódjának valamely részében bekövetkezett változásból erednek. A mutációk véletlenül és előrelátás nélkül keletkeznek a mutáció lehetséges előnye vagy hátránya tekintetében. Más szóval, variációk nem merülnek fel, mert szükség van rájuk.

A természetes szelekció bizonyítéka

Nézzünk egy példát, amely egyértelművé teszi a természetes szelekciót.

Az ipari melanizmus olyan jelenség, amely több mint 70 molyfajt érintett Angliában. Legjobban a paprikás lepkében tanulmányozták, Biston betularia. 1800 előtt a faj tipikus lepke világos mintázatú volt (lásd a 2. ábrát). A sötét színű vagy melanikus lepkék ritkák, ezért gyűjtői tárgyak voltak.


2. ábra A borsos lepke képe

Az ipari forradalom idején a korom és más ipari hulladékok elsötétítették a fatörzseket és elpusztították a zuzmókat. A moly világos színű morfiuma ritkává vált, a sötét pedig bőségessé. 1819-ben az első melanikus morfiumot 1886-ban észlelték, sokkal gyakoribb volt – ami a gyors evolúciós változást szemlélteti.

Végül a világos morfiumok csak néhány helyen voltak gyakoriak, távol az ipari területektől. Ennek a változásnak az oka a madarak szelektív ragadozása volt, amely elősegítette a moly álcázását.

Az 1950-es években Kettlewell biológus mindkét morfium felhasználásával elvégezte a visszafogási kísérleteket. Eredményeinek rövid összefoglalója az alábbiakban látható. A vakok madárrablásának megfigyelésével megerősíthette, hogy a moly feltűnése nagyban befolyásolja annak elfogyasztásának esélyét.


A természetes szelekció az a tudományos elmélet, amely szerint az élőlények nagyobb valószínűséggel adnak át olyan tulajdonságokat, amelyek növelik a túlélési esélyeket.

Idővel a fajok hasznos tulajdonságokat fejlesztenek ki, amelyeket adaptációknak neveznek. Ezek lehetnek testfelépítések, folyamatok vagy viselkedések. Például a jegesmedvék alkalmazkodtak a hideg, havas sarkvidéki éghajlathoz, és vastag, fehér szőrzetet fejlesztettek ki a melegség és az álcázás érdekében.

A nagy genetikai változatosság a legnagyobb esélyt adja egy fajnak a környezeti változások túlélésére. A legelőnyösebb tulajdonságokkal rendelkező egyének nagyobb valószínűséggel maradnak életben a reproduktív korig, és átadják ezeket a tulajdonságokat a következő generációnak.

Bizonyos környezeti változások káros tulajdonságokat okozhatnak, amelyek korábban hasznosak voltak. Például a borsos lepkék fehér testet fejlesztettek ki, hogy álcázzák azokat a fákat, amelyeken éltek. A szennyezés fekete koromba borította ezeket a fákat, így a fehér lepkék már nem tudtak beleolvadni. Csak a sötétebb színű lepkék élték túl a szaporodási kort, és idővel az egész faj elsötétült.

Az abiotikus körülmények, például a pH-szint és a hőmérséklet, valamint a rendelkezésre álló erőforrások változásai befolyásolhatják a szelekciót, alkalmazkodásra kényszerítve a fajokat. A genetikai mutációk új tulajdonságok létrehozásával is befolyásolhatják a kiválasztást.

A szexuális szelekció a természetes szelekció egyik formája. A bizonyos tulajdonságokkal rendelkező egyének nagyobb valószínűséggel találnak párra, és ezért nagyobb valószínűséggel örökítik tovább ezeket a tulajdonságokat genetikailag.

Az alábbiakban megtekintheti a tanulási célú játékok előnézetét.

A Legends of Learning összes játékához ingyen, örökre, tanári fiókkal férhetsz hozzá. Az ingyenes tanári fiók lehetővé teszi játékok és feladatok lejátszási listáinak létrehozását a diákok számára, és nyomon követheti az osztály haladását. Regisztrálj ma ingyen!


Természetes kiválasztódás

Sötét borsú moly. Jerzy Strzelecki képe a Wikimedia Commonson keresztül.

RS Edleston angol természettudós volt, aki az 1800 -as években rovarokat tanulmányozott. 1848-ban egy szokatlan felfedezést jegyez fel naplójába. & ldquoMa szinte teljesen fekete formáját fogtam fel Biston betularia (borsos lepke) Manchester központja közelében.&rdquo Ez az első feljegyzett sötét borsos lepke.

Ami 1848 -ban ritka volt, a következő ötven évben általánossá vált. 1900-ra az angol városok körüli területeken a borsos lepkepopulációk 98%-a sötét lepke volt. A tudósok kíváncsiak lettek, miért történik ez.

Ipari forradalom

Ez idő alatt Angliában az úgynevezett ipari forradalom zajlott le. Gyárakat építettek, és ezek széntüzeléssel működtek. Az eredmény sötét füst volt, amely beborította a környező vidéket. Az eddig világos fák, amelyeket zuzmók borítottak, most sötétek és csupaszok voltak. Ez nyilvánvalóan hatással volt a molyokra. A tudósok megpróbálták kideríteni, miért.

Genetikai változások

Egyesek azt gondolták, hogy a felnőttek ugyanúgy változtatják a színüket, ahogyan a lárvák illeszkednek a gallyak színéhez. Mások azt gondolták, hogy a füstben lévő vegyszerek elsötétítik a lepkéket.

Végül kiderült, hogy a szín genetikai eredetű. A lepkék átadták színüket a következő generációnak. A világos lepkék tojásaiból világos lepkék, a sötét lepkék tojásaiból sötét imágókká fejlődtek. A sötét színt egyetlen lepke DNS -ének mutációja okozta, és a mutált gént minden utódának átadták.

Ez megmagyarázta, hogy a lepkék miért sötétek, de azt nem, hogy a sötét lepkék miért vették át a hatalmat. A sötét lepkéknek volt előnyük a sötét erdőkben? Ha igen, akkor a lepkék változása a természetes szelekció eredménye.

Természetes kiválasztódás

A természetes szelekciót Charles Darwin javasolta, hogy elmagyarázza, hogyan fejlődnek az új fajok. Az élőlények minden típusában kis különbségek vannak a faj egyedei között. Ha a különbségek egyike lehetővé teszi, hogy az egyén tovább éljen, valószínűleg több utódja lesz. Ahogy ez a tulajdonság továbbadódik, a populáció egyre inkább a sikeres egyénhez kezd hasonlítani. Idővel a faj változik.

Olajfeldolgozó üzem Észtországban. Kép: Hannu a Wikimedia Commons-on keresztül.

1896 -ban J. W. Tutt azt javasolta, hogy a paprikás lepkék a természetes szelekció példái. Felismerte, hogy a világos moly álcázása már nem működik a sötét erdőben. A sötét lepkék tovább élnek egy sötét erdőben, így több idejük volt szaporodni.

Minden élőlény reagál a természetes kiválasztódásra. Megfigyelték, hogy a szennyezett erdőkben idővel több mint 100 lepkefaj sötétedik. A tudósok ezt a hatást nevezik ipari melanizmus. A természetes szelekció még mindig működik a borsos lepkében. Az elmúlt 50 évben a legtöbb ipari ország jelentősen csökkentette szennyezését. Az elmélet szerint a sötét lepkék száma csökken, ahogy az erdők tisztábbá válnak.

A borsos lepkék természetes szelekcióját alaposan tanulmányozták. Hogy megtudja, hogyan, olvassa tovább a Dr. Kettlewell & rsquo kísérleteket.


Hogyan hatott a természetes szelekció egy pingvinfajra az elmúlt negyedszázadban

A biológusok minden csíkról tanúskodnak az evolúcióról, de Darwin napja óta vitatkoznak annak részleteiről. Mivel a változások sok generáción keresztül lassan bekövetkeznek, félelmetes ezt a folyamatot valós időben követni a hosszú életű lények esetében.

Tudjuk, hogy evolúció következik be - a fajok változnak - mondta Dee Boersma, a Washingtoni Egyetem biológiaprofesszora. De ha látni szeretné ezt a folyamatot a hosszú életű állatoknál, meg kell vizsgálnia az egyének generációit, nyomon kell követnie, hogyan öröklődnek a tulajdonságok, és észlelnie kell a kiválasztást a munkahelyen. ”

A jelenet Punta Tombo -ban 2012. decemberében. Dee Boersma

Boersma egy különösen érdekes, hosszú életű fajt tanulmányoz, a dél-amerikai Magellán-pingvineket. 34 évet töltött azzal, hogy információkat gyűjtött élettartamukról, szaporodásukról és viselkedésükről Punta Tombo -ban, Argentína partvidékén, amely a legnagyobb tenyészhelyük. Boersma és kollégái átfésültek 28 év és#8217 értékű pingvinadatokat, hogy olyan jeleket keressenek, amelyek arra utalnak, hogy a természetes szelekció - az evolúció egyik fő hajtóereje - bizonyos pingvinvonásokra hathat. Amint arról a The Auk: Ornithological Advances című folyóiratban szeptember 21-én megjelent cikkben beszámolnak, Punta Tombóban valóban működik a szelekció.

Ez az első évtizedek óta tartó tanulmány, amely a pingvinek szelekcióját méri, és összességében csak a második-mondta Laura Koehn vezető szerző, az UW Vízi- és Halászati ​​Tudományok Iskolájának végzős hallgatója, aki a Boersmával dolgozott együtt. egyetemistaként.

A fejeket magasra emelték Punta Tombón. Dee Boersma

Mint minden pingvin, a Magellán fajta is természetes úszó, ahol az óceánok bőségéből táplálkoznak. De évente egyszer visszatérnek az argentin és chilei tengerpartra, hogy párosodjanak és olvadjanak. Koehn elmondta, hogy “seri monogámiájuk ” - hűség egy tenyésztési szezononként egy partnerhez -, valamint az, hogy minden évben ugyanabban az általános helyen tenyésztenek, és lehetővé teszik az egyes madarak nyomon követését. A Boersma 1982-ben kezdte meg a folyamatban lévő projektet.

Annak érdekében, hogy nyomon kövessék az egyéneket egy kolónia közepén, amelynek magasságában 500 000 madár volt, Boersma és csapata egyedi fémszalagokat rögzített minden vizsgált pingvin flipperéhez. A tudósok minden szaporodási szezonban felkutatták azokat a megjelölt pingvineket, amelyek visszajutottak Punta Tombóba, megmérték az alapvető fizikai jellemzőket, és új fiókákat jelöltek meg, hogy kiegészítsék nyomon követési feladataikat.

“Választottunk olyan jellemzőket, amelyek fontosak lehetnek az egyes pingvinek sikere szempontjából, mint például a testméret és a számla mélysége - mondta Boersma. “És miután több generációnyi nyomon követhető adatunk volt az egyénekről és leszármazottairól, megkérdezhettük: változnak-e ezek a tulajdonságok az idő múlásával?”

A természetes szelekció révén az olyan tulajdonságokkal rendelkező egyedek, amelyek lehetővé teszik számukra, hogy alkalmazkodjanak és boldoguljanak környezetükben, átadhatják kedvező tulajdonságaikat utódaiknak.

Felnőtt Magellán -pingvin és két csaj, élelemért könyörög. Dee Boersma

“A kérdésünk egyszerű volt: ezeknél a tulajdonságoknál az utódok hasonlítanak a szüleikre?” – mondta Koehn.

Egy teljes populáció mérésével – mint például a Punta Tombói Magellán-pingvinek – a Boersma’ csapata meg tudta állapítani, hogy bizonyos jellemzőkkel, például nagy testű egyedek sikeresebbek-e a szaporodásban az évek során.

Koehn és társszerzői a kiválasztás jeleit keresték a Boersma ’s adatainak 28 évében.

A 28 évből hétben képes volt szelekciót kimutatni mind a férfiak, mind a nők esetében. A kiválasztás valószínűleg minden évben befolyásolja ezeket a tulajdonságokat, de a Punta Tombo -i rendkívül változó körülmények azt jelentik, hogy az egyes jellemzők kiválasztásának iránya és#8221 túlságosan ingadozhat ahhoz, hogy csak 28 év alatt láthassuk - mondta Boersma. Ahogy a tanulmány folytatódik, a kutatók további éveken keresztül a természetes szelekció isteni jeleit fedezhetik fel.

A kutatók hét éven át a természetes szelekciót kimutathatták a hímeknél, egyértelmű tendencia volt. A nagyobb hímek előnyben részesítették a sovány éveket, amikor kevesebb az erőforrás. A nőknél a szelekciót olyan tulajdonságokra hatva észlelték, mint a lábméret, a számla mélysége és a testméret. A hímekkel ellentétben azonban nem láttak egyértelmű tendenciát arra vonatkozóan, hogy a szelekció hogyan alakította a faj nőstényeit az idő múlásával.

Magellán pingvinek Punta Tombóban. Dee Boersma

„Úgy tűnik, ezek a tulajdonságok fontosak a túléléshez” – mondta Boersma. De ha a környezeti feltételek gyorsan változnak, akkor a választék is folyamatosan változik, és idővel nehezebb egyértelmű tendenciát látni. ”

Ez csak a második alkalom, hogy természetes szelekciót figyeltek meg 20 éven keresztül vagy hosszabb ideig egy madárfaj esetében. Peter és Rosemary Grant evolúciós biológusok több mint 20 évet töltöttek katalógusban a magfogyasztó pintyek tulajdonságaival Daphne Major Galapagos szigetén. Ezek ugyanazok a galápagosi pintyek, amelyek a 19. században egy fiatal Darwint a természetes kiválasztódás általi evolúció elméletére inspiráltak. A Grants a természetes szelekció jeleit észlelte ezen a szigeten, ami összefüggésbe hozta a változásokat az El Niño körülményeinek befolyásával.

“Most már nyomon tudtuk követni a természetes szelekciót egy második madárfajban a Punta Tombóban végzett több évtizedes megfigyelésnek köszönhetően" - mondta Boersma.

Boersma a csapatának a Magellán -pingvinekkel kapcsolatos megállapításain felbuzdulva folytatni kívánja az adatok gyűjtését - nyomon követi a tulajdonságokat és a túlélést még több generáción keresztül, és megismétli ezt az elemzést.

“Ez csak a kezdet, ” befejezte.

Társszerzők: Jeffrey Hard az Északnyugati Halászati ​​Tudományos Központtal és Elaine Akst a Montgomery Főiskolával.

A tanulmányt a Wildlife Conservation Society, a Pew Fellows Program in Marine Conservation, az ExxonMobil Alapítvány, a Disney Worldwide Conservation Fund, a National Geographic Society, a Washingtoni Egyetem Wadsworth Természetvédelmi Tudományos Tanszéke és a Friends of the Penguins finanszírozza. – valamint a Chase, Cunningham, CGMK, Offield, Peach, Thorne, Tortuga és Kellogg alapítványok.


Különböző evolúció

Ilyenkor a fejlődésed egy helyről indul, és különböző irányokba szakad. Kezdjük ugyanazon fajként, de aztán ahogy több generáció fejlődik, az én csoportom egy dologban válik jóvá, a tiéd pedig egy másikban.

A madárcsőr jó példa erre. Egy madárfaj különböző irányokban fejlődhet attól függően, hogy milyen típusú ételt eszik. Csőrük sokféle generációt követően különböző formákat fejleszt. Charles Darwin számos tudományos közleményében felhasználta a madárfejlesztést.


A bors a borsos molyban

Mint sok molylepke az erdőkben, a borsos lepke napközben hajlamos pihenni (vagy "süllni") a fatörzseken. Legtöbbször éjszaka repülnek. Tehát valószínűleg jó dolog lenne, ha a lepkék hasonlítanának a fákhoz, amelyeken ácsorognak, igaz? Ezután álcázhatók a madarakról, akik meg akarják enni őket.

Az ipari forradalom előtt a világos borsú moly gyakori volt, míg a sötét forma nagyon ritka. A világos lepkék beleolvadtak a világos színű fák közé. Az ipari forradalom azonban megváltoztatta a fák színét.

Miután az ipari forradalomból származó szennyezés elkezdte érinteni a fákat, a legtöbb összegyűjtött borsos lepke sötét alakú volt. További részletekért kattintson.

Ahogy a fák koromtól elsötétültek, a világos színű lepkéket könnyebb volt látni. Egyre többet ettek a madarak, míg a ritka sötét színű lepkék jobban beleolvadtak a sötétebb fákba. This made the dark colored moths have a higher survival rate. They lived longer and passed their dark colored genes onto their offspring or young.


How Evolution Works

As you saw in the previous section, mutations are a random and constant process. As mutations occur, természetes kiválasztódás decides which mutations will live on and which ones will die out. If the mutation is harmful, the mutated organism has a much decreased chance of surviving and reproducing. If the mutation is beneficial, the mutated organism survives to reproduce, and the mutation gets passed on to its offspring. In this way, natural selection guides the evolutionary process to incorporate only the good mutations into the species, and expunge the bad mutations.

The book "Extinct Humans," by Ian Tattersall and Jeffrey Schwartz, puts it this way:

Let's look at an example of natural selection from How Whales Work.

The ancestors of whales lived on land -- there is evidence of the evolution of the whale from life on land to life in the sea (read How Whales Work for details), but how and why did this happen? The "why" is commonly attributed to the abundance of food in the sea. Basically, whales went where the food was. The "how" is a bit more perplexing: Whales are mammals, like humans are, and like humans, they lived and walked on solid ground, breathing air into their lungs. How did whales become sea creatures? One aspect of this evolution, according to Tom Harris, author of How Whales Work, is explained as follows:

Odd as it seems that the whale's "nose" actually changed positions, the theory of evolution explains this phenomenon as a long process that occurs over perhaps millions of years:

  • Random mutation resulted in at least one whale whose genetic information placed its "nose" farther back on its head.
  • The whales with this mutation were more suited to the sea environment (where the food was) than "normal" whales, so they thrived and reproduced, passing on this genetic mutation to their offspring: Természetes kiválasztódás "chose" this trait as favorable.
  • In successive generations, further mutations placed the nose farther back on the head because the whales with this mutation were more likely to reproduce and pass on their altered DNA. Eventually, the whale's nose reached the position we see today.

Natural selection selects those genetic mutations that make the organism most suited to its environment and therefore more likely to survive and reproduce. In this way, animals of the same species who end up in different environments can evolve in completely different ways.


Kapcsolódó biológia kifejezések

  • Genetikai sodródás – Changes in allele frequency not related to natural selection, usually caused by small numbers.
  • Population Bottleneck – When a population is limited to a small size by natural selection, many of the genes lost are due to chance, and the alleles left in the population are not necessarily the most adaptive.
  • Allele Frequency – The number of a specific type of allele in a population, divided by the total number of alleles.
  • Adaptive Radiation – An evolutionarily rapid change between populations, sometimes due to the founder effect over a great distance or series of geographic islands.

1. A population of red and blue flowers grows in a greenhouse. A gardener is shopping for new flowers to add to the garden and picks two red flowers. The red flowers are transplanted to her garden. After a few seasons, the flowers have spread their seeds and occupy a large portion of the garden. They are all red. What is this an example of?
A. Genetikai sodródás
B. Population Bottleneck
C. Founder Effect
D. A and C
E. A fentiek mindegyike

3. A large population of rabbits exists on an island. An adjacent island has no rabbits. As an experiment, scientists divide the rabbits in half, each with the same frequency of alleles. One group is placed on the uninhabited island and both groups are watched. Is this an example of the founder effect?
A. Yes, but only if the groups evolve differently
B. No, the founders are the same as the parent population
C. Yes, because the rabbits are founding a population on a new island.


Nézd meg a videót: Természetes és mesterséges kiválogatódás szelekció (Január 2022).