Természetes kiválasztás: Definíció, Darwin elmélete, példák és tények

A természetes szelekció fogalmát először hivatalosan a Linnean Society biológiai konferenciáján javasolták. 1858. július 1-jén közös dokumentumot mutattak be a témában, amelyet később közzétettek. Tartalmazta Charles Darwin és Alfred Russel Wallace.

Mindkét férfi arról az elképzelésről írt, hogy a természetes szelekció a a környezetüknek leginkább megfelelő szervezetek túlélése. Az akkori tudósok rájöttek, hogy az evolúció megtörtént, de nem tudták, hogyan fejlődtek a fajok.

A természetes szelekció e bevezetése után Darwin evolúcióelméletével és könyvével foglalkozott a témával. A fajok eredetéről, 1859-ben jelent meg. Darwin pintyével végzett munkája és ötletei a legjobbak túlélése elmagyarázta a természetes szelekció mechanizmusát és azt, hogy ez hogyan vezethet sokféle organizmus elszaporodásához.

Az evolúció egy szervezet vagy egy populáció jellemzőinek kumulatív változása a következő generációk során. Néha úgy foglalják össze ereszkedés módosítással. A természetes szelekció az evolúció hajtó mechanizmusainak egyike.

A természetes szelekciót előidéző ​​aktív tulajdonság vagy tulajdonság érdekében a tulajdonságnak a következő tulajdonságokkal kell rendelkeznie:

• Örökölhetőség. Egy tulajdonság csak akkor képes befolyásolni az evolúciót a természetes szelekción keresztül, ha a szülőktől továbbjut az utódokhoz.
• Funkcionalitás. A tulajdonságnak funkcióval kell rendelkeznie. A tulajdonságoknak valamit tenniük kell a természetes szelekció megvalósulásáért.
• Előny. Ahhoz, hogy a tulajdonságot utódoknak továbbadják, a tulajdonságnak előnyt kell biztosítania a vele rendelkező organizmus számára, vagy alkalmassá kell tennie a szervezetet a környezetében való túlélésre.
• Eredet. Ez a tulajdonság biztosan előidézte az organizmusok fejlődését, mert ez alkalmassá tette a benne élőlényeket a túlélésre. Ha az organizmusok egy másik mechanizmus, például genetikai mutáció következtében megváltoztak, az nem a természetes szelekciónak köszönhető.

A fosszilis nyilvántartás alapján egyértelmű, hogy a fajok idővel változnak, és új fajok fejlődnek ki, míg mások elpusztulnak. Darwin előtt nem volt magyarázat arra, hogy miként történhetnek ilyen változások.

A evolúcióelmélete leírja, mi történik, amikor egy faj egyes egyedeinek jellemzői túlsúlyba kerülnek, és természetes kiválasztódás leírja, hogy ez a túlsúly hogyan jön létre.

Darwin pintyben tanulmányozta a természetes szelekciót. Még akkor is, ha egy másik mechanizmus, például a mutáció megváltoztatja a populációt, ha a mutáció nem nyújt természetes előnyt, a természetes szelekció miatt kihalhat.

Egy fajon belül a tipikus populáció magában foglalja a különböző tulajdonságokkal rendelkező egyedeket, mert felét megkapják genetikai kód az apától és a fele az anyától. A genetikai alapú tulajdonságok esetében a szülők génjeinek ez a kombinációja sokféle tulajdonságot eredményez a populáció egyedeiben.

Egyes személyek tulajdonságainak kombinációja előnyt jelent számukra az élelmiszer-keresésben, a ragadozók vagy a betegségek szaporodásában vagy ellenállásában. Más egyének olyan tulajdonságokat kapnak, amelyek hátrányos helyzetbe hozzák őket.

Az előnyben részesített egyének tovább élnek, és több utódot hoznak létre. Leszármazottaik többnyire olyan géneket kapnak, amelyek az előnyös tulajdonságokat eredményezik. Idővel a népesség nagy része az előnyös tulajdonságokkal együtt fejlődik, és a hátrányt okozó tulajdonságok eltűnnek. A természetes szelekció kiválasztotta a pozitív tulajdonságokkal rendelkező egyének.

1831-ben a brit haditengerészet felkutató hajót küldött a HMS Beagle-nek egy térképészeti expedícióra szerte a világon. Charles Darwin került a fedélzetre, mint a helyi fauna és növény megfigyelésére kijelölt természettudós. Az expedíció öt évig tartott, és sok időt töltött Dél-Amerika atlanti és csendes-óceáni partjai mentén.

Dél-Amerikából a csendes-óceáni Új-Zéland felé vezető átkelés után a hajó öt hetet töltött a Galapagos-szigetek felfedezésével. Mint mindenhol, Darwin is átfogó jegyzeteket készített a talált növények és állatok jellemzőiről. Végül ezek a feljegyzések képezik majd az alapját a természetes szelekció fogalmának és evolúcióelméletének kidolgozásához.

Angliában Darwin és egy ornitológus munkatársa megvizsgálta Darwin feljegyzéseit a Galapagos-szigetek pintyéről. Nyilvánvaló, hogy a szigetek 13 különböző pintyfajnak adtak otthont, míg a legközelebbi, 600 mérföldre lévő szárazföldi szárazföldi tömegnek csak egy faja volt. A fajok közötti fő különbség a a csőrök mérete és alakja.

Darwin feljegyzéseinek elemzése alapján a következő következtetéseket vonta le:

• A pintyek megvoltak különböző csőrök mert különböző szigeteken éltek különböző környezetekben.
• A környezet nem okozta a csőrkülönbségeket, mert nem volt ilyen mechanizmus.
• A különböző csőrjellemzőknek mindnek meg kell jelennie az eredeti pintyállományban.
• Mivel az eredeti lakosság pintyei egy szigeten telepedtek le, a pintyök a csőrrel legjobban a helyi élelmiszerellátáshoz igazodik előnye lenne.
• A csőrű pintyek a szigetük élelmiszer-forrásához a legalkalmasabbak lennének nagyobb számban túlélni mint a kevésbé adaptált pintyek.
• Végül sok generáció alatt egy szigeten a pintyek különálló fajt alkotnának a megkülönböztethető csőrméret és forma, mert azokkal a csőrökkel rendelkező pintyek lennének a legmegfelelőbbek környezet.

Ezekkel a következtetésekkel Darwin a Galapagos-szigeteken a pintyök csőrének fejlődését magyarázta a természetes szelekció mechanizmusa. Ezt a mechanizmust úgy foglalta össze a legjobbak túlélése, ahol az alkalmasságot úgy definiálták reprodukciós siker.

Következtetéseihez Darwin feljegyzéseire, saját megfigyeléseire és a Thomas Robert Malthus. Malthus angol tudós volt, aki 1798-ban közzétette elméletét, miszerint a népesség növekedése mindig meghaladja az élelmiszerellátást. Ennek következménye, hogy bármely populációban sok ember meghal a korlátozott élelmiszerkészletért folytatott verseny miatt.

A három megfigyelés, amely lehetővé tette Darwin számára az evolúció és a természetes szelekció elméletének kidolgozását:

1. A populáció egyedeiben a genetikai variációk miatt a tulajdonságok, például a szín, a viselkedés, a méret és az alak eltérnek.
2. A tulajdonságok egy részét a szülők adják át az utódoknak, és örökletesek.
3. A populációban lévő szülők túltermelik az utódokat, így egyesek nem maradnak életben.

Ezen megfigyelések alapján Darwin azt javasolta, hogy azok az egyének maradjanak életben, akik olyan tulajdonságokkal rendelkeznek, amelyek jobbá teszik őket, míg a legkevésbé alkalmasak meghalnak. Az idő múlásával a népességet az egyén uralta, olyan tulajdonságokkal, amelyek fittebbé tették őket.

A baktériumok populációi nagyon erős természetes szelekcióval rendelkeznek, mert gyorsan szaporodhatnak. Általában addig szaporodnak, amíg el nem érnek egy olyan korlátozást, mint az élelem, a hely vagy más erőforrások hiánya. Ekkor azok a baktériumok maradnak életben, amelyek a legalkalmasabbak a környezetükhöz, míg a többi elpusztul.

A baktériumok természetes szelekciójának egyik példája a antibiotikum rezisztencia. Amikor a baktériumok fertőzést okoznak, és az egyént antibiotikumokkal kezelik, minden baktérium, amely rendelkezik az antibiotikum-rezisztencia tulajdonságával, életben marad, míg az összes többi elpusztul. Az antibiotikumokkal szemben rezisztens baktériumok szaporodása jelentős orvosi probléma.

A növények úgy fejlődnek, hogy a természetes szelekció révén alkalmasak legyenek környezetükre. Egyes növények virágszíneket fejlesztenek, hogy vonzzák a meghatározott típusú beporzókat, és speciális mechanizmusokat fejlesztenek ki magjaik elterjesztésére. Alkalmazkodniuk kell a többé-kevésbé napfényhez, és harcolni kell a kártevők ellen.

A kaktuszok példák a növények természetes szelekciójára. A sivatagban, ahol élnek, sok a napfény, kevés a víz, és alkalmanként olyan állat is kedveli a lédús falatokat.

Ennek eredményeként a kaktuszok kompakt testeket vagy kicsi, zamatos, vastag héjú leveleket fejlesztettek ki, hogy megvédjék az erős napsütést és minimalizálják a vízveszteséget. Tárolhatnak vizet és éles tüskékkel is elrettentik az állatokat. Az ilyen tulajdonságokkal rendelkező kaktuszok voltak a legalkalmasabbak, és még mindig fejlődnek.

Egy másik példa a szántóföldi mustár üzemében bekövetkezett változás, amelyet a kaliforniai déli szárazság okozott. Az aszály túlélése érdekében a növényeknek gyorsan meg kell nőniük, virágozniuk kell és el kell osztaniuk magjaikat. A korán virágzó dél-kaliforniai mezei mustárnövények dominánssá váltak, míg a virágzók később elhaltak.

Az állatoknak nagyobb lehetőségük van a túlélésük befolyásolására, mert összetett viselkedési mintákba keveredhetnek. Az erőnlétet meghatározó tulajdonságok három fő kategóriába sorolhatók. A túlélés kulcsa az a képesség, hogy vadászat vagy takarmányozás révén elegendő élelmet találjon.

A legtöbb állatnak van ragadozók, és a sajátos tulajdonságok lehetővé teszik számukra, hogy elkerüljék az evést. Végül a pár megtalálásának és vonzásának képessége lehetővé teszi számukra, hogy pozitív vonásaikat továbbadják az utódoknak.

A természetes szelekciót befolyásoló tipikus jellemzők a következők:

• Mozgalom. A gyors futás, úszás vagy repülés képessége határozza meg, hogy az állat sikeresen vadászhat-e, vagy megúszhatja a ragadozókat.
• Álcázás. Ha egy állat sikeresen el tud bújni, akkor elkerülheti a ragadozókat vagy lesből ragadozhat.
• Immunitás. Egyes állatok jobban ellenállnak egy betegségnek, mint mások, és életben maradnak.
• Erő. A párért való versengés gyakran magában foglalja az erőpróbákat ugyanazon faj többi tagjával.
• Érzékek. Azok az állatok, amelyek jobban látnak, szagolnak vagy hallanak, nagyobb eséllyel élhetnek túl.
• Szexuális jellemzők. Az állatok természetes szelekciója a pár vonzása után a sikeres szaporodástól függ.

Az állatok folyamatosan fejlődnek, először jobban alkalmazkodnak az adott környezethez, majd ha a környezet megváltozik, akkor az új környezethez. A természetes szelekció evolúciós változásokat okozhat a meglévő populációkban, és előnyben részesítheti az egyik fajt a másikkal szemben, ha két faj verseng ugyanazért a térért és erőforrásokért.

Az állatok természetes szelekciója akkor látható legjobban, ha a környezet valamilyen módon megváltozik, és a sajátos tulajdonságokkal rendelkező állatok jobban megfelelnek és hamarosan dominánssá válnak.

Például a londoni borsos lepke világos színű volt, sötét foltokkal. Az ipari forradalom során az épületek koromtól sötétedtek. A madarak a sötét háttér előtt könnyedén meglátták a világos lepkéket, és hamarosan csak sötét színű lepkék maradtak. A természetes szelekció a nagyobb és nagyobb sötét foltokkal rendelkező lepkéknek kedvezett.

Egy másik példában mondjuk, hogy egyes rovarok nagyon gyorsan ellenállóvá válnak egy vegyi növényvédő szerrel szemben. Még ha csak néhány egyed is ellenáll, a többi elpusztul, és az ellenálló rovarok életben maradnak. A rovarok általában nagyszámú utódot hoznak létre, így a rezisztens génekkel rendelkező rovarok gyorsan átveszik a hatalmat.

A reproduktív preferencia példájában a nőstény pávák farkuk mérete és fényessége alapján választják a párokat. Hatásai után természetes kiválasztódás, ma szinte minden páva hímnek nagy, élénk színű farka van.

Míg Darwin leginkább az evolúció elméletével kapcsolatos publikációiról ismert, a természetes szelekció az, amely hatással van a fajok változására és alkalmazkodására. Charles Darwin 1858-as cikke, Alfred Russel Wallace közreműködésével, akinek a lapja egy időben megjelent, örökre megváltoztatta, ahogyan az emberek szemlélik az evolúciót, valamint a növényekben és az állatokban bekövetkező természetes változásokat őket.