Естествен подбор: определение, теория на Дарвин, примери и факти

Концепцията за естествения подбор беше предложена за първи път официално на конференция по биология на Обществото в Линей. На 1 юли 1858 г. е представен и впоследствие публикуван съвместен доклад по темата. Той включваше приноси от Чарлз Дарвин и Алфред Ръсел Уолъс.

И двамата мъже пишат за идеята, че естественият подбор допринася за еволюцията на Земята чрез оцеляване на организмите, най-подходящи за тяхната среда. По това време учените осъзнават, че еволюцията е настъпила, но не знаят как са се развивали видовете.

След това въвеждане на естествения подбор, Дарвин доразви темата със своята теория за еволюцията и своята книга, За произхода на видовете, публикуван през 1859г. Работата му с чинките на Дарвин и идеите му за естествен подбор обясни механизма на естествения подбор и как той може да доведе до разпространение на много различни видове организми.

Еволюцията е кумулативната промяна в характеристиките на даден организъм или популация през следващите поколения. Понякога се обобщава като

За да бъде активна характеристика или черта, предизвикваща естествения подбор, тя трябва да има следните характеристики:

• Наследственост. Една черта може да повлияе на еволюцията чрез естествен подбор само ако се предава от родителите на потомците.
• Функционалност. Чертата трябва да има функция. Чертите трябва да направят нещо, за да се осъществи естественият подбор.
• Предимство. За да бъде избран за предаване на потомци, признакът трябва да предоставя предимство на организма, който го има, или да направи организма по-годен за оцеляване в неговата среда.
• Произход. Чертата трябва да е причинила организмите да еволюират, защото е направила организмите, които са го имали, по-годни за оцеляване. Ако организмите се променят поради друг механизъм, като генетична мутация, това не се дължи на естествения подбор.

Въз основа на изкопаемите данни е ясно, че видовете се променят с течение на времето и се развиват нови видове, докато други отмират. Преди Дарвин нямаше обяснение как могат да настъпят такива промени.

The теория на еволюцията описва какво се случва, когато характеристиките на някои индивиди от даден вид стават преобладаващи и естествен подбор описва как възниква това преобладаване.

Дарвин изучава естествения подбор при чинките. Дори когато друг механизъм като мутация променя популация, ако мутацията не дава естествено предимство, тя може да отмине поради естествения подбор.

В рамките на един вид, типична популация включва индивиди с различни черти, защото те получават половината от своите генетичен код от бащата и половината от майката. За признаци с генетична основа тази комбинация от гени от родители води до голямо разнообразие от характеристики при индивидите от популацията.

Комбинацията от черти при някои индивиди им дава предимство при търсене на храна, размножаване или издържане на хищници или болести. Други индивиди получават черти, които ги поставят в неравностойно положение.

Благоприятните индивиди ще живеят по-дълго и ще дадат повече потомци. Техните потомци ще получават най-вече гени, които водят до предимствата. С течение на времето по-голямата част от населението ще еволюира с благоприятните черти и чертите, даващи недостатък, ще изчезнат. Естественият подбор е избрал лица с положителни характеристики.

През 1831 г. британският флот изпраща геодезически кораб HMS Beagle на картографска експедиция по целия свят. Чарлз Дарвин се качи на борда като натуралист, назначен да наблюдава местната фауна и флора. Експедицията отне пет години и прекара много време по бреговете на Атлантическия и Тихия океан на Южна Америка.

На излизане от Южна Америка за преминаването през Тихия океан до Нова Зеландия, корабът прекара пет седмици в проучване на Галапагоските острови. Както навсякъде, Дарвин правеше обширни бележки за характеристиките на откритите от него растения и животни. В крайна сметка тези бележки ще формират основата за неговото развитие на концепцията за естествения подбор и теорията му за еволюция.

Обратно в Англия, Дарвин и негов сътрудник-орнитолог разглеждат бележките на Дарвин за чинките на Галапагоските острови. Очевидно островите са били дом на 13 различни вида чинки, докато най-близката южноамериканска земя с маса на 600 мили е имала само един вид. Основната разлика между видовете беше размер и форма на клюновете.

Анализът на бележките на Дарвин го накара да направи следните изводи:

• Чинките имаха различни човки защото са живели на различни острови в различни среди.
• Околната среда не е причинила разликите в клюновете, тъй като не е имало механизъм за такова влияние.
• Различните характеристики на клюна трябва да са присъствали в първоначалната популация на чинките.
• Тъй като чинките от първоначалната популация се заселват на остров, чинките с клюновете най-добре адаптирани към местните хранителни доставки ще има предимство.
• Зинките с човки най-подходящи за източника на храна на техния остров биха оцелеят в по-голям брой отколкото по-малко адаптираните чинки.
• В крайна сметка, в продължение на много поколения, чинките на остров биха образували отделен вид с различен размер и форма на клюна, защото чинките с тези човки биха били най-подходящи за тях околен свят.

С тези заключения Дарвин обясни еволюцията на клюновете на Финч на Галапагоските острови, като предложи механизъм на естествения подбор. Той обобщи този механизъм като естествен подбор, където фитнесът беше определен като репродуктивен успех.

За своите заключения Дарвин се опира на своите бележки, собствените си наблюдения и интерпретацията си на писанията на Томас Робърт Малтус. Малтус е английски учен, който през 1798 г. публикува теорията си, че нарастването на населението винаги ще надмине предлагането на храни. Изводът е, че във всяка популация много индивиди ще умрат поради конкуренция за ограничен запас от храна.

Трите наблюдения, които позволиха на Дарвин да развие своята теория за еволюцията и естествения подбор, бяха:

1. Лицата в популацията показват вариация в чертите като цвят, поведение, размер и форма поради генетични вариации.
2. Някои от чертите се предават от родители на потомци и са наследствени.
3. Родителите в една популация свръхпродуцират потомство, така че някои няма да оцелеят.

Въз основа на тези наблюдения, Дарвин предложи, че тези индивиди с черти, които ги правят по-здрави, ще бъдат тези, които ще оцелеят, докато най-слабо годни ще умрат. С течение на времето популацията ще бъде доминирана от индивиди с чертите, които ги правят по-здрави.

Популациите от бактерии проявяват много силен естествен подбор, тъй като те могат да се размножават бързо. Те обикновено се умножават, докато достигнат ограничение като липса на храна, пространство или други ресурси. В този момент тези бактерии, които са най-подходящи за тяхната среда, ще оцелеят, докато останалите ще умрат.

Един пример за естествен подбор при бактериите е развитието на антибиотична резистентност. Когато бактериите причиняват инфекция и индивидът се лекува с антибиотици, всички бактерии, които имат характеристиката на антибиотична резистентност, ще оцелеят, докато всички останали ще умрат. Размножаването на устойчиви на антибиотици бактерии е основен медицински проблем.

Растенията се развиват, за да станат подходящи за своята среда чрез естествен подбор. Някои растения развиват цветни цветове, за да привлекат опрашители от определен вид и да разработят специални механизми за разпространение на семената си. Те трябва да се адаптират към повече или по-малко слънчева светлина и да се борят с вредителите.

Кактусите са пример за естествен подбор при растенията. В пустинята, където живеят, има много слънчева светлина, малко вода и от време на време животно, което би харесало сочна хапка.

В резултат на това кактусите са разработили компактни тела или малки, сочни листа с дебели кожи, за да предпазят от силното слънце и да сведат до минимум загубата на вода. Те също могат да съхраняват вода и да имат остри шипове, за да обезкуражат животните. Кактусите с тези черти бяха най-подходящи и те все още се развиват.

Друг пример е промяната в растението горчица, причинена от сушата в Южна Калифорния. За да оцелеят при суша, растенията трябва да растат, да цъфтят и да разпространяват семената си бързо. Растенията от горчица в Южна Калифорния, които цъфтяха рано, станаха доминиращи, докато тези, които цъфтяха, по-късно изчезнаха.

Животните имат по-голям обхват да повлияят на оцеляването им, защото могат да участват в сложни модели на поведение. Чертите, които могат да определят фитнеса, попадат в три основни категории. Способността да се намери достатъчно храна чрез лов или храна е ключът към оцеляването.

Повечето животни имат хищници, а специфичните черти им позволяват да избягват да бъдат изядени. И накрая, способността да намират и привличат партньор им позволява да предадат своите положителни черти на потомството.

Типичните характеристики, които влияят на естествения подбор, включват:

• Движение. Способността да бягате, плувате или летите бързо определя дали животното може да ловува успешно или да избяга от хищници.
• Камуфлаж. Ако животно може да се скрие успешно, то може да избегне хищници или да направи засада на плячката.
• Имунитет. Някои животни ще бъдат по-устойчиви на болест от други и ще оцелеят.
• Сила. Състезанието за партньор често включва тестове за сила с други членове на същия вид.
• Сетива. Животните, които могат да виждат, миришат или чуват по-добре, може да имат по-голям шанс за оцеляване.
• Сексуални характеристики. Естественият подбор при животните зависи от успешното размножаване след привличане на партньор.

Животните се развиват непрекъснато, първо, за да се адаптират по-добре към дадена среда, а след това, ако средата се промени, към новата среда. Естественият подбор може да предизвика еволюционни промени в съществуващите популации и може също така да благоприятства един вид пред друг, ако два вида се състезават за едно и също пространство и ресурси.

Естественият подбор при животните се вижда най-добре, когато околната среда се промени по някакъв начин и животните със специфични характеристики стават по-подходящи и скоро стават доминиращи.

Например, молният пипер в Лондон е бил светло оцветен с тъмни петна. По време на индустриалната революция сградите потъмняха от сажди. Птиците лесно можеха да видят светлите молци на тъмния фон и скоро останаха само тъмни молци. Естественият подбор благоприятства молците с все по-големи и по-големи тъмни петна.

В друг пример, да речем, че някои насекоми стават много бързо устойчиви на химически пестицид. Дори само няколко индивида да са устойчиви, останалите ще умрат и устойчивите насекоми ще оцелеят. Обикновено насекомите дават голям брой потомство, така че насекомите с резистентните гени бързо ще поемат надмощие.

Като пример за репродуктивно предпочитание, женските пауни избират партньори въз основа на размера и яркостта на опашките си. След ефектите на естествен подбор, почти всички паунови мъже днес имат големи, ярко оцветени опашки.

Докато Дарвин е най-известен със своите публикации по теория на еволюцията, естественият подбор е този, който може да промени и адаптира видовете. Докладът на Чарлз Дарвин от 1858 г. с принос на Алфред Ръсел Уолас, чийто доклад е публикуван по същото време, завинаги се промени как хората виждаха еволюцията и естествените промени в растенията и животните, които непрекъснато се случваха наоколо тях.