Přirozený výběr: Definice, Darwinova teorie, příklady a fakta

Koncept přirozeného výběru byl poprvé formálně navržen na biologické konferenci Linnean Society. 1. července 1858 byl předložen společný příspěvek na toto téma, který byl následně zveřejněn. Zahrnovalo příspěvky Charlese Darwina a Alfred Russel Wallace.

Oba muži psali o myšlence, že přirozený výběr přispěl k vývoji Země prostřednictvím přežití organismů nejvhodnějších pro jejich prostředí. Vědci si v té době uvědomili, že k evoluci došlo, ale nevěděli, jak se druhy vyvinuly.

Po tomto zavedení přirozeného výběru, Darwin toto téma rozvinul svou evoluční teorií a svou knihou, O původu druhů, publikovaná v roce 1859. Jeho práce s Darwinovými pěnkavami a jeho nápady dál přežití nejschopnějších vysvětlil mechanismus přirozeného výběru a jak by to mohlo vést k šíření mnoha různých druhů organismů.

Evoluce je kumulativní změna charakteristik organismu nebo populace v průběhu příštích generací. Někdy je to shrnuto jako sestup s modifikací. Přirozený výběr je jedním z mechanismů, které řídí evoluci.

Aby mohla být aktivní vlastnost nebo vlastnost způsobující přirozený výběr, musí mít vlastnost následující vlastnosti:

• Dědičnost. Znak může ovlivnit evoluci prostřednictvím přirozeného výběru pouze tehdy, pokud se předává z rodičů na potomky.
• Funkčnost. Vlastnost musí mít funkci. Rysy musí něco udělat, aby došlo k přirozenému výběru.
• Výhoda. Aby mohl být tento znak vybrán k předání potomkům, musí poskytovat výhodu organismu, který jej má, nebo zajistit, aby byl organismus vhodnější k přežití ve svém prostředí.
• Původ. Tato vlastnost musela způsobit, že se organismy vyvinuly, protože způsobily, že organismy, které ji měly, byly vhodnější pro přežití. Pokud se organismy změnily kvůli jinému mechanismu, jako je genetická mutace, nebylo to kvůli přirozenému výběru.

Na základě fosilních záznamů je zřejmé, že druhy se časem mění a nové druhy se vyvíjejí, zatímco jiné odumírají. Před Darwinem nebylo žádné vysvětlení, jak by takové změny mohly nastat.

The evoluční teorie popisuje, co se stane, když se vlastnosti některých jedinců druhu stanou převládajícími a přírodní výběr popisuje, jak k této převaze dochází.

Darwin studoval přírodní výběr v pěnkavách. I když jiný mechanismus, jako je mutace, změní populaci, pokud mutace nepřináší přirozenou výhodu, může zemřít v důsledku přirozeného výběru.

Typická populace v rámci druhu zahrnuje jedince s různými vlastnostmi, protože dostávají polovinu svých genetický kód od otce a polovina od matky. U vlastností s genetickým základem má tato kombinace genů od rodičů za následek širokou škálu charakteristik u jednotlivců populace.

Kombinace vlastností u některých jedinců jim dává výhodu při hledání potravy, reprodukci nebo odolávání predátorům nebo chorobám. Ostatní jednotlivci dostávají vlastnosti, které je znevýhodňují.

Zvýhodnění jedinci budou žít déle a budou plodit více potomků. Jejich potomci většinou dostanou geny, jejichž výsledkem jsou zvýhodněné vlastnosti. V průběhu času se bude většina populace vyvíjet s výhodnými vlastnostmi a vlastnosti znevýhodňující zmizí. Přirozený výběr vybral jednotlivci s pozitivními vlastnostmi.

V roce 1831 vyslalo britské námořnictvo průzkumnou loď HMS Beagle na mapovací výpravu po celém světě. Charles Darwin přišel na palubu jako přírodovědec pověřený pozorováním místní fauny a flóry. Expedice trvala pět let a strávila spoustu času podél atlantického a tichomořského pobřeží Jižní Ameriky.

Při vyplutí z Jižní Ameriky na pacifický přechod na Nový Zéland strávila loď pět týdnů průzkumem Galapágských ostrovů. Stejně jako všude si Darwin dělal rozsáhlé poznámky o vlastnostech rostlin a zvířat, které našel. Tyto poznámky by nakonec tvořily základ pro jeho vývoj koncepce přirozeného výběru a jeho evoluční teorie.

Po návratu do Anglie zkoumal Darwin a spolupracovník ornitologa Darwinovy ​​poznámky o pěnkavách na Galapágských ostrovech. Ostrovy podle všeho byly domovem 13 různých druhů pěnkav, zatímco nejbližší jihoamerická pevnina vzdálená 600 mil měla jen jeden druh. Hlavní rozdíl mezi druhy byl velikost a tvar zobáků.

Darwinova analýza jeho poznámek ho vedla k následujícím závěrům:

• Pěnkavy měly různé zobáky protože žili na různých ostrovech v různá prostředí.
• Prostředí nezpůsobilo rozdíly v zobácích, protože pro takový vliv neexistoval žádný mechanismus.
• Všechny různé charakteristiky zobáku musely být přítomny v původní populaci pěnkavy.
• Když se pěnkavy z původní populace usadily na ostrově, pěnkavy se zobáky nejlépe přizpůsobené místní nabídce potravin by měl výhodu.
• Pěnkavy se zobáky se nejlépe hodí ke zdroji potravy na jejich ostrově přežít ve větším počtu než méně přizpůsobené pěnkavy.
• Nakonec po mnoho generací by pěnkavy na ostrově vytvořily odlišný druh s a zřetelná velikost a tvar zobáku, protože pěnkavy s těmito zobáky by byly nejvhodnější pro jejich životní prostředí.

Těmito závěry vysvětlil Darwin vývoj zobáků pěnkavých na Galapágských ostrovech návrhem mechanismus přirozeného výběru. Shrnul tento mechanismus jako přežití nejschopnějších, kde byla fitness definována jako reprodukční úspěch.

Pro své závěry se Darwin opíral o své poznámky, vlastní pozorování a interpretaci spisů Thomas Robert Malthus. Malthus byl anglický učenec, který v roce 1798 publikoval svou teorii, že populační růst bude vždy předstihovat zásobování potravinami. Důsledkem je, že v jakékoli populaci mnoho jednotlivců zemře kvůli konkurenci o omezený přísun potravy.

Tři pozorování, která umožnila Darwinovi rozvíjet jeho evoluční teorii a přirozený výběr, byla:

1. Jednotlivci v populaci vykazují variace vlastností, jako je barva, chování, velikost a tvar, způsobené genetickou variací.
2. Některé znaky se dědí z rodičů na potomky a jsou dědičné.
3. Rodiče v populaci nadprodukují potomky, aby někteří nepřežili.

Na základě těchto pozorování Darwin navrhl, aby přežili ti jedinci se zvláštnostmi, díky nimž byli zdatnější, zatímco ti nejméně zdraví zemřou. V průběhu času by populaci dominoval jedinec se zvláštnostmi, díky nimž byli fit.

Populace bakterií vykazují velmi silný přirozený výběr, protože se mohou rychle množit. Obvykle se množí, dokud nedosáhnou omezení, jako je nedostatek jídla, prostoru nebo jiných zdrojů. V tom okamžiku tyto bakterie, které nejlépe vyhovují jejich prostředí, přežijí, zatímco ostatní zemřou.

Jedním z příkladů přirozeného výběru bakterií je vývoj odolnost vůči antibiotikům. Když bakterie způsobí infekci a jedinec je léčen antibiotiky, přežijí všechny bakterie, které mají vlastnost odolnosti vůči antibiotikům, zatímco všechny ostatní zemřou. Šíření bakterií rezistentních na antibiotika je hlavním lékařským problémem.

Rostliny se vyvíjejí, aby se přizpůsobily svému prostředí prostřednictvím přirozeného výběru. Některé rostliny vyvíjejí květinové barvy, aby přilákaly opylovače konkrétního druhu a vyvinuly si speciální mechanismy šíření jejich semen. Musí se přizpůsobit více či méně slunečnímu záření a bojovat proti škůdcům.

Kaktusy jsou příkladem přirozeného výběru rostlin. V poušti, kde žijí, je spousta slunečního světla, málo vody a občas zvíře, které by milovalo šťavnaté sousto.

Výsledkem je, že kaktusy vyvinuly kompaktní těla nebo malé šťavnaté listy se silnou kůží, které chrání před silným sluncem a minimalizují ztrátu vody. Mohou také ukládat vodu a mít ostré hroty, které odradí zvířata. Kaktusy s těmito vlastnostmi byly nejvhodnější a stále se vyvíjejí.

Dalším příkladem je změna rostliny hořčice polní způsobená suchem v jižní Kalifornii. Aby přežily sucho, musí rostliny rychle růst, kvetat a distribuovat svá semena. Rostliny polní hořčice v jižní Kalifornii, které brzy kvetly, se staly dominantní, zatímco ty kvetoucí později vymřely.

Zvířata mají větší prostor ovlivňovat jejich přežití, protože se mohou zapojit do složitých vzorců chování. Vlastnosti, které mohou určit kondici, spadají do tří hlavních kategorií. Schopnost najít dostatek potravy lovem nebo hledáním potravy je klíčem k přežití.

Většina zvířat má predátořia specifické rysy jim umožňují vyhnout se tomu, že budou jíst. A konečně, schopnost najít a přilákat partnera jim umožňuje předat své pozitivní vlastnosti potomkům.

Mezi typické vlastnosti, které ovlivňují přirozený výběr, patří:

• Hnutí. Schopnost rychle běžet, plavat nebo létat určuje, zda zvíře dokáže úspěšně lovit nebo uniknout predátorům.
• Maskovat. Pokud se zvíře dokáže úspěšně skrýt, může se vyhnout predátorům nebo přepadnout kořist.
• Imunita. Některá zvířata budou odolnější vůči nemoci než jiná a přežijí.
• Síla. Soutěžit o partnera často zahrnuje zkoušky síly s ostatními členy stejného druhu.
• Smysly. Zvířata, která lépe vidí, cítí nebo slyší, mohou mít větší šanci na přežití.
• Sexuální charakteristiky. Přirozený výběr u zvířat závisí na úspěšné reprodukci po přilákání partnera.

Zvířata se vyvíjejí nepřetržitě, nejprve aby se lépe přizpůsobily danému prostředí a poté, pokud se prostředí změní, novému prostředí. Přirozený výběr může způsobit evoluční změny ve stávajících populacích a může také upřednostňovat jeden druh před druhým, pokud dva druhy soutěží o stejný prostor a zdroje.

Přirozený výběr u zvířat je nejlépe vidět, když se prostředí nějakým způsobem změní a zvířata se specifickými vlastnostmi se lépe hodí a brzy se stanou dominantními.

Například pepřová můra v Londýně byla světle zbarvená s tmavými skvrnami. Během průmyslové revoluce budovy potemněly saze. Ptáci na tmavém pozadí mohli snadno vidět můry světlé barvy a brzy zůstali jen můry tmavé barvy. Přirozený výběr upřednostňoval můry s více a většími tmavými skvrnami.

V dalším příkladu řekněme, že se některý hmyz velmi rychle stává rezistentním vůči chemickému pesticidu. I když je odolných pouze několik jedinců, zbytek odumře a odolný hmyz přežije. Hmyz obvykle produkuje velké množství potomků, takže hmyz s rezistentními geny rychle převezme kontrolu.

V příkladu reprodukčních preferencí si samice pávů vybírají kamarády na základě velikosti a jasu jejich ocasů. Po účincích přírodní výběr, téměř všichni páví muži dnes mají velké, jasně zbarvené ocasy.

Zatímco Darwin je nejlépe známý svými publikacemi o evoluční teorii, je to přirozený výběr, který mění a přizpůsobuje druhy. Dokument Charlese Darwina z roku 1858 s příspěvky Alfreda Russela Wallace, jehož příspěvek byl publikován současně, navždy změnilo to, jak lidé vnímali evoluci a přirozené změny v rostlinách a zvířatech, ke kterým neustále docházelo jim.