Natural Selection: Definition, Darwins teori, eksempler og fakta

Begrebet naturlig udvælgelse blev først foreslået formelt på en biologiskonference i Linnean Society. Den 1. juli 1858 blev et fælles papir om emnet præsenteret og derefter offentliggjort. Det omfattede bidrag fra Charles Darwin og Alfred Russel Wallace.

Begge mænd skrev om ideen om, at naturlig udvælgelse bidrog til jordens udvikling gennem overlevelse af organismer, der er mest velegnede til deres miljø. Videnskabsmænd på det tidspunkt indså, at evolution fandt sted, men vidste ikke, hvordan arter udviklede sig.

Efter denne introduktion af naturlig selektion uddybede Darwin emnet med sin evolutionsteori og sin bog, Om oprindelsen af ​​arter, udgivet i 1859. Hans arbejde med Darwins finker og hans ideer om den stærkeste overlever forklarede mekanismen for naturlig selektion og hvordan det kunne føre til en spredning af mange forskellige slags organismer.

Evolution er den kumulative ændring i karakteristika for en organisme eller en befolkning i de næste generationer. Det er undertiden opsummeret som

For at være en aktiv egenskab eller træk, der forårsager naturlig udvælgelse, skal egenskaben have følgende funktioner:

• Arvelighed. Et træk kan kun påvirke udviklingen gennem naturlig udvælgelse, hvis det overføres fra forældre til efterkommere.
• Funktionalitet. Egenskaben skal have en funktion. Træk skal gøre noget for at naturlig udvælgelse finder sted.
• Fordel. For at blive valgt til at videregive til efterkommere skal træk give den organisme, der har den, en fordel eller gøre organismen mere egnet til at overleve i sit miljø.
• Oprindelse. Egenskaben må have fået organismerne til at udvikle sig, fordi det gjorde de organismer, der havde det, mere egnet til at overleve. Hvis organismerne ændrede sig på grund af en anden mekanisme, såsom genetisk mutation, skyldtes det ikke naturlig selektion.

Baseret på fossilregistreringen er det klart, at arter ændrer sig over tid, og nye arter udvikler sig, mens andre dør af. Før Darwin var der ingen forklaring på, hvordan sådanne ændringer kunne finde sted.

Det teori om evolution beskriver, hvad der sker, når karakteristika for nogle individer af en art bliver dominerende og naturlig selektion beskriver, hvordan denne overvægt kommer til.

Darwin studerede naturlig selektion i finker. Selv når en anden mekanisme som mutation ændrer en population, hvis mutationen ikke giver en naturlig fordel, kan den dø ud på grund af naturlig selektion.

Inden for en art inkluderer en typisk population individer med forskellige træk, fordi de får halvdelen af ​​deres genetisk kode fra faren og halvdelen fra moderen. For træk med et genetisk grundlag resulterer denne kombination af gener fra forældre i en lang række egenskaber hos individer i befolkningen.

Kombinationen af ​​træk hos nogle individer giver dem en fordel i at lede efter mad, reproducere eller modstå rovdyr eller sygdom. Andre individer får træk, der placerer dem i en ulempe.

De begunstigede individer vil leve længere og producere flere efterkommere. Deres efterkommere modtager for det meste gener, der resulterer i de fordelagtige træk. Over tid vil det meste af befolkningen udvikle sig med de fordelagtige træk, og de træk, der giver en ulempe, forsvinder. Naturlig udvælgelse har valgt individer med positive egenskaber.

I 1831 sendte den britiske flåde undersøgelsesfartøjet HMS Beagle på en kortlægningsexpedition rundt om i verden. Charles Darwin kom om bord som den naturforsker, der fik til opgave at observere lokal fauna og flora. Ekspeditionen tog fem år og tilbragte meget tid langs Atlanterhavet og Stillehavskysten i Sydamerika.

Efter at have forladt Sydamerika til Stillehavsovergangen til New Zealand tilbragte skibet fem uger på at udforske Galapagosøerne. Som han gjorde overalt, tog Darwin omfattende bemærkninger om egenskaberne ved de planter og dyr, han fandt. Til sidst vil disse noter danne grundlaget for hans udvikling af begrebet naturlig udvælgelse og hans evolutionsteori.

Tilbage i England undersøgte Darwin og en ornitologassistent Darwins notater om finke på Galapagosøerne. Tilsyneladende var øerne hjemsted for 13 forskellige arter af finker, mens den nærmeste sydamerikanske landmasse 600 miles væk kun havde en art. Den største forskel mellem arten var størrelse og form på næbene.

Darwins analyse af hans noter fik ham til at drage følgende konklusioner:

• Finkerne havde forskellige næb fordi de boede på forskellige øer i forskellige miljøer.
• Miljøet forårsagede ikke forskellen i næb, fordi der ikke var nogen mekanisme for en sådan indflydelse.
• De forskellige næbskarakteristikker skal alle have været til stede i den oprindelige finkepopulation.
• Da finnerne fra den oprindelige befolkning slog sig ned på en ø, blev finnerne med næbbet bedst tilpasset den lokale fødevareforsyning ville have en fordel.
• De finker med næb, der bedst passer til fødekilden på deres ø, ville overleve i større antal end de mindre tilpassede finker.
• Til sidst vil finnerne på en ø i mange generationer danne en særskilt art med en tydelig næbstørrelse og form, fordi finker med disse næb ville være den mest passende for deres miljø.

Med disse konklusioner forklarede Darwin udviklingen af ​​finke næb på Galapagosøerne ved at foreslå mekanisme for naturlig udvælgelse. Han opsummerede denne mekanisme som den stærkeste overlever, hvor fitness blev defineret som reproduktiv succes.

For sine konklusioner påberåbte Darwin sig sine noter, sine egne observationer og hans fortolkning af skrifterne fra Thomas Robert Malthus. Malthus var en engelsk forsker, der i 1798 offentliggjorde sin teori om, at befolkningstilvækst altid vil overstige fødevareforsyningen. Resultatet er, at mange individer i enhver befolkning vil dø af på grund af konkurrence om et begrænset udbud af mad.

De tre observationer, der gjorde det muligt for Darwin at udvikle sin teori om evolution og naturlig udvælgelse var:

1. Individerne i en befolkning viser en variation i træk som farve, adfærd, størrelse og form på grund af genetisk variation.
2. Nogle af egenskaberne overføres fra forældre til efterkommere og er arvelige.
3. Forældrene i en befolkning overproducerer afkom, så nogle ikke overlever.

Baseret på disse observationer foreslog Darwin, at de personer med træk, der gjorde dem bedre, ville være dem, der skulle overleve, mens de mindst egnede ville dø af. Over tid ville befolkningen blive domineret af personer med de træk, der gjorde dem bedre.

Populationer af bakterier udviser meget stærk naturlig selektion, fordi de kan formere sig hurtigt. De formerer sig normalt, indtil de når en begrænsning såsom mangel på mad, plads eller andre ressourcer. På det tidspunkt vil de bakterier, der bedst passer til deres miljø, overleve, mens resten vil dø af.

Et eksempel på naturlig selektion i bakterier er udviklingen af antibiotikaresistens. Når bakterier forårsager en infektion, og individet behandles med antibiotika, vil alle bakterier, der har antibiotikaresistensegenskaben, overleve, mens alle andre vil dø af. Spredning af antibiotikaresistente bakterier er et stort medicinsk problem.

Planter udvikler sig til at blive tilpasset deres miljø gennem naturlig selektion. Nogle planter udvikler blomsterfarver for at tiltrække bestøvere af en bestemt art og udvikle specielle mekanismer til at sprede deres frø. De er nødt til at tilpasse sig mere eller mindre sollys og bekæmpe skadedyr.

Kaktus er et eksempel på naturlig selektion i planter. I ørkenen, hvor de bor, er der masser af sollys, lidt vand og lejlighedsvis et dyr, der vil elske en saftig bid.

Som et resultat har kaktus udviklet kompakte kroppe eller små, saftige blade med tykke skind for at beskytte mod den stærke sol og minimere vandtab. De kan også opbevare vand og have skarpe pigge for at modvirke dyr. Kaktuserne med disse træk var de stærkeste, og de udvikler sig stadig.

Et andet eksempel er ændringen i markensennepsanlæg forårsaget af tørken i det sydlige Californien. For at overleve en tørke skal planter vokse, blomstre og distribuere deres frø hurtigt. Sydlige Californiens felt sennepsplanter, der blomstrede tidligt, blev dominerende, mens de blomstrende senere døde ud.

Dyr har større muligheder for at påvirke deres overlevelse, fordi de kan engagere sig i komplekse adfærdsmønstre. Egenskaber, der kan bestemme fitness, falder ind under tre hovedkategorier. Evnen til at finde nok mad gennem jagt eller foder er en nøgle til at overleve.

De fleste dyr har rovdyrog specifikke træk gør det muligt for dem at undgå at blive spist. Endelig giver evnen til at finde og tiltrække en ægtefælle dem at videregive deres positive egenskaber til afkom.

Typiske egenskaber, der påvirker naturlig udvælgelse, inkluderer:

• Bevægelse. Evnen til at løbe, svømme eller flyve hurtigt bestemmer, om et dyr kan jage med succes eller undslippe rovdyr.
• Camouflage. Hvis et dyr kan gemme sig med succes, kan det unddrage sig rovdyr eller baghold bytte.
• Immunitet. Nogle dyr vil være mere resistente over for en sygdom end andre og vil overleve.
• Styrke. At konkurrere om en ægtefælle involverer ofte styrketest med andre medlemmer af den samme art.
• Sanser. Dyr, der kan se, lugte eller høre bedre, kan have en bedre chance for at overleve.
• Seksuelle egenskaber. Naturlig selektion hos dyr afhænger af vellykket reproduktion efter tiltrækning af en ægtefælle.

Dyr udvikler sig kontinuerligt, først for bedre at tilpasse sig et givet miljø og derefter, hvis miljøet ændrer sig, til det nye miljø. Naturlig selektion kan forårsage evolutionære ændringer i eksisterende populationer og kan også favorisere en art frem for en anden, hvis to arter konkurrerer om samme rum og ressourcer.

Naturlig selektion hos dyr ses bedst, når miljøet ændrer sig på en eller anden måde, og dyr med specifikke egenskaber bliver bedre egnet og snart bliver dominerende.

For eksempel var den pebret møl i London lysfarvet med mørke pletter. Under den industrielle revolution blev bygninger mørke med sod. Fugle kunne let se de lyse møl på den mørke baggrund, og snart var kun mørke møl tilbage. Naturlig udvælgelse begunstigede møllerne med flere og større mørke pletter.

I et andet eksempel, sig nogle insekter bliver meget resistente over for et kemisk pesticid meget hurtigt. Selvom kun få individer er resistente, vil resten dø af, og de resistente insekter vil overleve. Insekter producerer typisk et stort antal afkom, så insekterne med de resistente gener vil hurtigt overtage.

I et eksempel på reproduktiv præference vælger kvindelige påfugle hjælpere baseret på størrelsen og lysstyrken på deres haler. Efter virkningerne af naturlig selektion, næsten alle påfuglemænd i dag har store, farvede haler.

Mens Darwin er bedst kendt for sine publikationer om evolutionsteorien, er det naturlig udvælgelse, der styrker forandring og tilpasning hos arter. Charles Darwins papir fra 1858 med bidrag fra Alfred Russel Wallace, hvis papir blev offentliggjort på samme tid, forandrede for evigt, hvordan folk så på evolution og de naturlige ændringer i planter og dyr, der løbende fandt sted omkring dem.