Prirodni odabir: definicija, Darwinova teorija, primjeri i činjenice

Koncept prirodne selekcije prvi je put formalno predložen na biološkoj konferenciji Linneanskog društva. 1. srpnja 1858. predstavljen je zajednički rad na tu temu koji je naknadno objavljen. Uključio je doprinose Charlesa Darwina i Alfred Russel Wallace.

Oboje su pisali o ideji da je prirodna selekcija pridonijela evoluciji Zemlje kroz opstanak organizama koji su najprikladniji za njihov okoliš. Tadašnji su znanstvenici shvatili da se evolucija dogodila, ali nisu znali kako su se vrste razvijale.

Nakon ovog uvođenja prirodne selekcije, Darwin je razradio temu sa svojom teorijom evolucije i svojom knjigom, O podrijetlu vrsta, objavljeno 1859. Njegov rad s Darwinovim zebama i njegove ideje o Opstanak najjačih objasnio mehanizam prirodne selekcije i kako bi mogao dovesti do širenja mnogih različitih vrsta organizama.

Evolucija je kumulativna promjena karakteristika organizma ili populacije tijekom sljedećih generacija. Ponekad se sažima kao silazak s preinakom. Prirodna selekcija jedan je od mehanizama koji pokreće evoluciju.

Da bi bila aktivna karakteristika ili osobina koja uzrokuje prirodni odabir, osobina mora imati sljedeće značajke:

• Nasljednost. Osobina može utjecati na evoluciju prirodnim odabirom samo ako se prenosi s roditelja na potomke.
• Funkcionalnost. Osobina mora imati funkciju. Osobine moraju učiniti nešto da bi se odvijala prirodna selekcija.
• Prednost. Da bi bila odabrana za prenošenje na potomke, osobina mora donijeti prednost organizmu koji je ima ili učiniti organizam sposobnijim za preživljavanje u svojoj okolini.
• Podrijetlo. Osobina je sigurno uzrokovala evoluciju organizama jer je organizme koji su je imali učinila sposobnijom za preživljavanje. Ako su se organizmi promijenili zbog drugog mehanizma, poput genetske mutacije, to nije bilo zbog prirodne selekcije.

Na temelju fosilnih podataka jasno je da se vrste s vremenom mijenjaju i nove se vrste razvijaju dok druge odumiru. Prije Darwina nije bilo objašnjenja kako bi se takve promjene mogle dogoditi.

The teorija evolucije opisuje što se događa kad osobine nekih jedinki neke vrste postanu dominantne i prirodni odabir opisuje kako dolazi do ove prevlasti.

Darwin je proučavao prirodnu selekciju u zeba. Čak i kada drugi mehanizam poput mutacije promijeni populaciju, ako mutacija ne daje prirodnu prednost, ona može izumrijeti zbog prirodne selekcije.

Unutar vrste, tipična populacija uključuje jedinke različitih osobina jer primaju polovicu genetski kod od oca i pola od majke. Za osobine s genetskom osnovom, ova kombinacija gena roditelja rezultira širokim spektrom karakteristika kod pojedinaca populacije.

Kombinacija osobina kod nekih pojedinaca daje im prednost u potrazi za hranom, razmnožavanju ili podnošenju grabežljivaca ili bolesti. Drugi pojedinci dobivaju osobine koje ih stavljaju u nepovoljan položaj.

Poboljšani pojedinci živjet će dulje i roditi više potomaka. Njihovi će potomci uglavnom dobivati ​​gene koji rezultiraju unaprijeđenim osobinama. S vremenom će se većina populacije razvijati s unaprijeđenim osobinama, a osobine koje daju nedostatak nestat će. Prirodni odabir odabrao je pojedinci s pozitivnim karakteristikama.

1831. godine britanska mornarica poslala je istraživačko plovilo HMS Beagle na ekspediciju mapiranja širom svijeta. Charles Darwin ukrcao se kao prirodoslovac dodijeljen promatranju lokalne faune i flore. Ekspedicija je trajala pet godina i provela je puno vremena duž obala Atlantika i Tihog oceana Južne Amerike.

Po izlasku iz Južne Amerike na pacifički prijelaz prema Novom Zelandu, brod je proveo pet tjedana istražujući Galapagoške otoke. Kao i svugdje, Darwin je bilježio opsežne bilješke o svojstvima biljaka i životinja koje je pronašao. Na kraju će te bilješke činiti osnovu za njegov razvoj koncepta prirodne selekcije i njegove teorije evolucije.

Još u Engleskoj, Darwin i suradnik ornitologa pregledali su Darwinove bilješke o zebama Galapaških otoka. Očito su na otocima živjele 13 različitih vrsta zeba, dok je najbliža južnoamerička kopnena masa udaljena 600 milja imala samo jednu vrstu. Glavna razlika između vrsta bila je veličina i oblik kljunova.

Darwinova analiza bilješki dovela ga je do sljedećih zaključaka:

• Činke su imale različiti kljunovi jer su živjeli na različitim otocima u različita okruženja.
• Okolina nije uzrokovala razlike u kljunovima jer nije postojao mehanizam za takav utjecaj.
• Sve su različite karakteristike kljuna morale biti prisutne u izvornoj populaciji zeba.
• Kako su se zebe prvotne populacije naselile na otoku, zebe s kljunovima najbolje prilagođena lokalnoj opskrbi hranom bi imao prednost.
• Činke s kljunovima koje najbolje odgovaraju izvoru hrane na njihovom otoku preživjeti u većem broju nego manje prilagođene zebe.
• Na kraju, tijekom mnogih generacija, zebe na otoku tvorile bi zasebnu vrstu s različite veličine i oblika kljuna jer bi zebe s tim kljunovima bile najprikladnije za njih okoliš.

Ovim zaključcima Darwin je objasnio razvoj kljunova zeba na Galapagoškim otocima predlažući mehanizam prirodne selekcije. Ovaj je mehanizam sažeo kao Opstanak najjačih, gdje je kondicija definirana kao reproduktivni uspjeh.

Darwin se za svoje zaključke oslanjao na svoje bilješke, vlastita zapažanja i svoje tumačenje spisa Thomas Robert Malthus. Malthus je bio engleski učenjak koji je 1798. objavio svoju teoriju da će rast stanovništva uvijek nadmašiti opskrbu hranom. Posljedica je da će u bilo kojoj populaciji mnogi pojedinci izumrijeti zbog konkurencije za ograničenu opskrbu hranom.

Tri opažanja koja su Darwinu omogućila da razvije svoju teoriju evolucije i prirodne selekcije bila su:

1. Pojedinci u populaciji pokazuju varijaciju u svojstvima poput boje, ponašanja, veličine i oblika zbog genetskih varijacija.
2. Neke se osobine prenose s roditelja na potomke i nasljeđuju se.
3. Roditelji u populaciji prekomjerno proizvode potomstvo, tako da neki neće preživjeti.

Na temelju tih opažanja, Darwin je predložio da će osobe koje imaju osobine koje su ih činile sposobnijima biti one koje će preživjeti dok će najmanje sposobne umrijeti. S vremenom će populacijom dominirati pojedinac sa osobinama koje su ih činile sposobnijima.

Populacije bakterija pokazuju vrlo jaku prirodnu selekciju jer se mogu brzo razmnožavati. Obično se množe dok ne dosegnu ograničenja poput nedostatka hrane, prostora ili drugih resursa. U tom će trenutku one bakterije koje najbolje odgovaraju njihovoj okolini preživjeti dok će ostale odumirati.

Jedan od primjera prirodne selekcije u bakterijama je razvoj rezistencija na antibiotike. Kad bakterije izazovu infekciju i pojedinac se liječi antibioticima, sve bakterije koje imaju svojstvo rezistencije na antibiotike preživjet će dok će sve ostale odumirati. Razmnožavanje bakterija otpornih na antibiotike glavni je medicinski problem.

Biljke evoluiraju kako bi prirodnim odabirom postale prilagođene svom okolišu. Neke biljke razvijaju cvijetne boje kako bi privukle oprašivače određene vrste i razvile posebne mehanizme za širenje sjemena. Moraju se prilagoditi više ili manje sunčevoj svjetlosti i boriti se protiv štetnika.

Kaktusi su primjer prirodne selekcije u biljkama. U pustinji u kojoj žive ima puno sunčeve svjetlosti, malo vode i povremeno životinja koja bi voljela sočan zalogaj.

Kao rezultat toga, kaktusi su razvili kompaktna tijela ili male, sočne listove s debelim kožama kako bi zaštitili od jakog sunca i minimalizirali gubitak vode. Također mogu čuvati vodu i imati oštre bodlje kako bi obeshrabrili životinje. Kaktusi s tim osobinama bili su najsposobniji i još uvijek se razvijaju.

Drugi je primjer promjena u poljskoj gorušici uzrokovana sušom u južnoj Kaliforniji. Da bi preživjele sušu, biljke moraju brzo rasti, cvjetati i distribuirati svoje sjeme. Poljske gorušice biljaka južne Kalifornije koje su rano procvjetale postale su dominantne, dok su one koje su cvjetale kasnije odumrle.

Životinje imaju više prostora za utjecaj na svoje preživljavanje jer se mogu uključiti u složene obrasce ponašanja. Osobine koje mogu odrediti kondiciju spadaju u tri glavne kategorije. Sposobnost pronalaženja dovoljno hrane kroz lov ili ishranu ključ je preživljavanja.

Većina životinja ima grabežljivci, a specifične osobine omogućuju im da izbjegnu jesti. Napokon, sposobnost pronalaska i privlačenja partnera omogućuje im da svoje pozitivne osobine prenesu na potomstvo.

Tipične karakteristike koje utječu na prirodnu selekciju uključuju:

• Pokret. Sposobnost brzog trčanja, plivanja ili letenja određuje može li životinja uspješno loviti ili pobjeći predatorima.
• Kamuflaža. Ako se životinja može uspješno sakriti, može izbjeći grabežljivce ili zarobiti plijen.
• Imunitet. Neke će životinje biti otpornije na bolest od drugih i preživjet će.
• Snaga. Natjecanje za partnera često uključuje ispitivanje snage s drugim pripadnicima iste vrste.
• Osjetila. Životinje koje mogu bolje vidjeti, mirisati ili čuti mogu imati veće šanse za preživljavanje.
• Spolne karakteristike. Prirodna selekcija kod životinja ovisi o uspješnoj reprodukciji nakon privlačenja partnera.

Životinje se kontinuirano razvijaju, prvo kako bi se bolje prilagodile danom okolišu, a zatim, ako se okoliš promijeni, novom okruženju. Prirodni odabir može uzrokovati evolucijske promjene u postojećim populacijama, a također može favorizirati jednu vrstu u odnosu na drugu ako se dvije vrste natječu za isti prostor i resurse.

Prirodni odabir kod životinja najbolje se vidi kada se okoliš na neki način promijeni, a životinje sa specifičnim karakteristikama postanu bolje prilagođene i ubrzo postanu dominantne.

Na primjer, paprika moljca u Londonu bila je svijetle boje s tamnim mrljama. Tijekom industrijske revolucije zgrade su potamnile od čađe. Ptice su lako mogle vidjeti moljce svijetle boje na tamnoj pozadini, a uskoro su ostali samo moljci tamne boje. Prirodni odabir pogodovao je moljcima sa sve većim i većim tamnim mrljama.

U drugom primjeru, recimo da neki insekti vrlo brzo postanu otporni na kemijski pesticid. Čak i ako je samo nekoliko jedinki otporno, ostali će odumrijeti, a otporni insekti preživjeti. Insekti obično proizvode velik broj potomstva, pa će ih insekti s rezistentnim genima brzo preuzeti.

U primjeru reproduktivne sklonosti, ženski paunovi biraju partnere na temelju veličine i svjetline repova. Nakon učinaka prirodni odabir, gotovo svi mužjaci pauna danas imaju velike repove jarkih boja.

Iako je Darwin najpoznatiji po svojim publikacijama o teoriji evolucije, prirodna je selekcija ta koja mijenja i prilagođava vrste. Članak Charlesa Darwina iz 1858., s doprinosima Alfreda Russela Wallacea čiji je rad objavljen u isto vrijeme, zauvijek promijenio način na koji su ljudi gledali na evoluciju i prirodne promjene u biljkama i životinjama koje su se neprestano događale ih.