Loomulik valik: määratlus, Darwini teooria, näited ja faktid

Loodusliku valiku mõiste esitati ametlikult esmalt Linneani seltsi bioloogiakonverentsil. 1. juulil 1858 esitleti sellel teemal ühisdokumenti, mis hiljem avaldati. See sisaldas kaastööd Charles Darwinilt ja Alfred Russel Wallace.

Mõlemad mehed kirjutasid ideest, et looduslik valik aitas Maa arengule kaasa nende keskkonnale kõige sobivamate organismide ellujäämine. Toonased teadlased mõistsid, et evolutsioon toimus, kuid ei teadnud, kuidas liigid arenesid.

Pärast selle loodusliku valiku tutvustamist töötas Darwin selle evolutsiooniteooria ja raamatuga teemat edasi. Liikide päritolu kohta, avaldatud 1859. aastal. Tema töö Darwini vintidega ja tema ideed tugevamad jäävad ellu selgitas loodusliku valiku mehhanismi ja kuidas see võib viia paljude erinevate organismide paljunemiseni.

Evolutsioon on organismi või populatsiooni omaduste kumulatiivne muutus järgnevate põlvkondade jooksul. Mõnikord võetakse see kokku järgmiselt: laskumine koos modifikatsiooniga. Looduslik valik on üks evolutsiooni juhtivatest mehhanismidest.

Loodusliku valiku toimimiseks vajalik aktiivne tunnus või tunnus peab sellel olema järgmised omadused:

• Pärilikkus. Tunnus saab evolutsiooni mõjutada loodusliku valiku kaudu ainult siis, kui see antakse vanematelt järeltulijatele edasi.
• Funktsionaalsus. Tunnusel peab olema funktsioon. Tunnused peavad loodusliku valiku toimumiseks midagi ette võtma.
• Eelis. Järelkasvule edasiandmiseks valitud omadus peab andma eelise organismile, kellel see on, või muutma organismi oma keskkonnas ellujäämiseks sobivamaks.
• Päritolu. See omadus pidi tingima organismide arengu, kuna see muutis organismid, kellel see oli, ellujäämiseks sobivamaks. Kui organismid muutusid mõne muu mehhanismi, näiteks geneetilise mutatsiooni tõttu, ei olnud see tingitud looduslikust valikust.

Fossiilsete andmete põhjal on selge, et liigid muutuvad aja jooksul ja uued liigid arenevad, teised surevad. Enne Darwini ei selgitatud, kuidas sellised muutused toimuda võiksid.

The evolutsiooniteooria kirjeldab seda, mis juhtub, kui mõne liigi isendi omadused muutuvad ülekaalukaks ja looduslik valik kirjeldab, kuidas see ülekaal tekib.

Darwin uuris vintsi looduslikku valikut. Isegi kui mõni muu mehhanism nagu mutatsioon muudab populatsiooni, võib mutatsioon loomuliku valiku tõttu välja surra, kui mutatsioon ei anna looduslikku eelist.

Liigi piires hõlmab tüüpiline populatsioon varieeruvate tunnustega isendeid, kuna nad saavad poole neist geneetiline kood isalt ja pool emalt. Geneetiliste alustega omaduste puhul põhjustab see vanemate geenide kombinatsioon elanikkonna indiviididel väga erinevaid omadusi.

Mõne inimese omaduste kombinatsioon annab neile eelise toidu otsimisel, kiskjate või haiguste paljunemisel või talumisel. Teised isikud saavad omadusi, mis seavad nad ebasoodsasse olukorda.

Eelistatud isikud elavad kauem ja annavad rohkem järeltulijaid. Nende järeltulijad saavad enamasti geene, mille tulemuseks on eelistatud omadused. Aja jooksul areneb enamik elanikkonnast koos eelistatud omadustega ja ebasoodsasse olukorda viivad tunnused kaovad. Looduslik valik on valinud positiivsete omadustega isikud.

1831. aastal saatis Suurbritannia merevägi kaardistusekspeditsioonile kogu maailmas uuringulaeva HMS Beagle. Charles Darwin tuli pardale kui loodusteadlane, kelle ülesandeks oli jälgida kohalikku loomastikku ja taimestikku. Ekspeditsioon kestis viis aastat ja veetis palju aega Lõuna-Ameerika Atlandi ja Vaikse ookeani rannikul.

Lahkudes Lõuna-Ameerikast Vaikse ookeani piirkonnale Uus-Meremaale, veetis laev viis nädalat Galapagose saarte avastamist. Nagu igal pool, tegi Darwin ulatuslikke märkmeid leitud taimede ja loomade omaduste kohta. Lõpuks oleksid need märkmed aluseks loomuliku valiku kontseptsiooni ja evolutsiooniteooria väljatöötamisele.

Inglismaal olles uurisid Darwin ja ornitoloogi kaaslane Darwini märkmeid Galapagose saarte vintide kohta. Ilmselt olid saared koduks 13 erinevale vinniliigile, samas kui lähimal Lõuna-Ameerika maamassil 600 miili kaugusel oli ainult üks liik. Peamine erinevus liikide vahel oli noka suurus ja kuju.

Darwini märkmete analüüs pani ta tegema järgmised järeldused:

• Vintidel oli erinevad nokad kuna nad elasid aastal erinevatel saartel erinevates keskkondades.
• Keskkond ei põhjustanud nokade erinevusi, kuna sellise mõju mehhanism puudus.
• Erinevad noka omadused peavad kõik esinema algses vintskonna populatsioonis.
• Kui algsest elanikkonnast pärit vinnad asusid elama saarele, siis vitsad koos nokadega kõige paremini kohandatud kohalikele toiduvarudele oleks eelis.
• Nokkadega vinnid sobivad kõige paremini nende saare toiduallikaks suuremal hulgal ellu jääda kui vähem kohandatud vintsked.
• Lõpuks, paljude põlvkondade vältel, moodustaksid saarel asuvad vatsid a-ga erineva liigi selge noka suurus ja kuju, sest nende nokadega vinnid oleksid nende jaoks kõige sobivamad keskkond.

Nende järeldustega selgitas Darwin vintnokkade arengut Galapagose saartel, tehes ettepaneku loodusliku valiku mehhanism. Ta võttis selle mehhanismi kokku järgmiselt tugevamad jäävad ellu, kus sobivus määratleti kui reproduktiivne edu.

Järelduste tegemisel tugines Darwin oma märkmetele, enda tähelepanekutele ja tõlgendusele Thomas Robert Malthus. Malthus oli inglise teadlane, kes avaldas 1798. aastal teooria, mille kohaselt rahvastiku kasv ületab alati toiduvarud. Järeldus on see, et igas elanikkonnas surevad paljud isikud konkurentsi tõttu piiratud toiduvarude pärast.

Kolm tähelepanekut, mis võimaldasid Darwinil arendada oma evolutsiooniteooriat ja looduslikku valikut, olid:

1. Populatsiooni üksikisikutel on geneetilise varieeruvuse tõttu erinev varieeruvus värvides, käitumises, suuruses ja kujus.
2. Osa omadustest kandub vanematelt järeltulijatele ja on päritav.
3. Elanikkonna vanemad toodavad järglasi üle, nii et mõned neist ellu ei jää.

Nendele tähelepanekutele tuginedes tegi Darwin ettepaneku, et need isikud, kelle tunnused muudaksid nad sobivaks, jäävad ellu, samas kui kõige vähem sobivad. Aja jooksul domineeris populatsioonis üksikisik nende omadustega, mis muutsid nad sobivaks.

Bakterite populatsioonidel on väga tugev looduslik valik, kuna nad saavad kiiresti paljuneda. Tavaliselt nad paljunevad, kuni jõuavad piiranguni, näiteks toidu, ruumi või muude ressursside puuduseni. Sel hetkel jäävad nende keskkonnale kõige paremini sobivad bakterid ellu, ülejäänud aga surevad.

Üks bakterite loodusliku valiku näide on antibiootikumiresistentsus. Kui bakterid põhjustavad infektsiooni ja indiviidi ravitakse antibiootikumidega, jäävad kõik antibiootikumiresistentsuse tunnusega bakterid ellu, samal ajal kui kõik teised surevad. Antibiootikumiresistentsete bakterite vohamine on peamine meditsiiniline probleem.

Taimed arenevad loodusliku valiku kaudu oma keskkonnale sobivaks. Mõni taim arendab õievärve, et meelitada teatud tüüpi tolmeldajaid, ja arendab spetsiaalseid mehhanisme seemnete levitamiseks. Nad peavad kohanema enam-vähem päikesevalgusega ja võitlema kahjurite vastu.

Kaktused on taimede loodusliku valiku näide. Kõrbes, kus nad elavad, on palju päikesevalgust, vähe vett ja aeg-ajalt mõni loom, kellele meeldiks mahlane hammustus.

Selle tulemusena on kaktustel arenenud kompaktsed kehad või väikesed, mahlakad ja paksude koorega lehed, et kaitsta tugeva päikese eest ja minimeerida veekadu. Samuti saavad nad loomade heidutamiseks vett hoida ja neil on teravad naastud. Nende omadustega kaktused olid kõige sobivamad ja nad arenevad siiani.

Teine näide on põldsinepitaime muutus, mida põhjustas Lõuna-California põud. Põua üleelamiseks peavad taimed kiiresti kasvama, õitsema ja oma seemneid levitama. Varakult õitsenud Lõuna-California põldsinepitaimed muutusid domineerivaks, õitsevad aga hiljem välja.

Loomadel on rohkem võimalusi oma ellujäämist mõjutada, sest nad saavad osaleda keerulistes käitumismudelites. Tunnused, mis võimaldavad treenida, kuuluvad kolme põhikategooriasse. Võime leida piisavalt toitu jahipidamise või toidu otsimise kaudu on ellujäämise võti.

Enamikul loomadel on kiskjadja konkreetsed omadused võimaldavad neil vältida söömist. Lõpuks võimaldab kaaslase leidmine ja ligimeelitamine anda neile positiivsed omadused järeltulijatele.

Looduslikku valikut mõjutavad tüüpilised omadused:

• Liikumine. Oskus kiiresti joosta, ujuda või kiiresti lennata määrab, kas loom saab edukalt jahti pidada või kiskjatest pääseda.
• Kamuflaaž. Kui loom saab end edukalt peita, võib ta kiskjatest kõrvale hiilida või varitsussaagist.
• Immuunsus. Mõned loomad on haiguse suhtes vastupidavamad kui teised ja jäävad ellu.
• Tugevus. Abikaasaga võistlemine hõlmab sageli jõuproove sama liigi teiste liikmetega.
• Meeled. Loomadel, kes näevad, lõhnavad või kuulevad paremini, võib olla suurem võimalus ellu jääda.
• Seksuaalsed omadused. Loomade loomulik valik sõltub edukast paljunemisest pärast kaaslase ligimeelitamist.

Loomad arenevad pidevalt, kõigepealt selleks, et paremini kohaneda antud keskkonnaga ja seejärel, kui keskkond muutub, siis uue keskkonnaga. Looduslik valik võib põhjustada evolutsioonilisi muutusi olemasolevates populatsioonides ja võib üht liiki eelistada teisele, kui kaks liiki võistlevad sama ruumi ja ressursside pärast.

Loomulik valik loomadel on kõige paremini nähtav siis, kui keskkond mingil moel muutub ning eriliste omadustega loomad sobivad paremini ja saavad peagi domineerivaks.

Näiteks oli pipraga koi Londonis heledat värvi tumedate laikudega. Tööstusrevolutsiooni ajal muutusid hooned tahmaks. Linnud nägid tumedal taustal hõlpsasti heledat koid ja peagi olid järele jäänud vaid tumedat värvi koid. Looduslik valik soosis rohkem ja suuremate tumedate laikudega koid.

Ühes teises näites öelge, et mõned putukad muutuvad keemilise pestitsiidi suhtes väga kiiresti resistentseks. Isegi kui vähesed isendid on resistentsed, surevad ülejäänud ära ja resistentsed putukad jäävad ellu. Putukad toodavad tavaliselt palju järglasi, nii et resistentsete geenidega putukad võtavad selle kiiresti üle.

Reproduktiivse eelistuse näitel valivad emased paabulinnud paarilised saba suuruse ja heleduse järgi. Pärast mõju looduslik valik, on tänapäeval peaaegu kõigil paabulindude isastel suured, erksavärvilised sabad.

Kui Darwin on kõige paremini tuntud evolutsiooniteooriat käsitlevate publikatsioonide poolest, siis liikide muutusi ja kohanemist võimestavad just loomulik valik. Charles Darwini 1858. aasta artikkel koos Alfred Russel Wallace'i kaastööga, kelle artikkel avaldati samal ajal, muutis igavesti seda, kuidas inimesed vaatasid evolutsiooni ning taimede ja loomade loomulikke muutusi, mis pidevalt toimusid neid.