Dabiskā atlase: definīcija, Darvina teorija, piemēri un fakti

Dabiskās atlases koncepcija pirmo reizi oficiāli tika ierosināta Līnna biedrības bioloģijas konferencē. 1858. gada 1. jūlijā tika prezentēts un pēc tam publicēts kopīgs dokuments par šo tēmu. Tajā bija Charles Darwin un Alfrēds Rasels Voless.

Abi vīrieši rakstīja par ideju, ka dabiskā atlase veicināja Zemes evolūciju caur viņu videi vispiemērotāko organismu izdzīvošana. Tajā laikā zinātnieki saprata, ka evolūcija notika, bet nezināja, kā attīstījās sugas.

Pēc šīs dabiskās atlases ieviešanas Darvins šo evolūcijas teoriju un grāmatu aprakstīja tālāk. Par sugu izcelsmi, publicēts 1859. gadā. Viņa darbs ar Darvina žubītēm un idejas par izdzīvo stiprākais paskaidroja dabiskās atlases mehānismu un to, kā tas varētu izraisīt daudzu dažādu organismu izplatīšanos.

Evolūcija ir organisma vai populācijas īpašību kumulatīvās izmaiņas nākamajās paaudzēs. Dažreiz to apkopo kā nolaišanās ar modifikāciju. Dabiskā atlase ir viens no mehānismiem, kas virza evolūciju.

Lai tā būtu aktīva īpašība vai īpašība, kas izraisa dabisko atlasi, tai jābūt šādām pazīmēm:

• Iedzimtība. Pazīme var ietekmēt evolūciju ar dabiskās atlases palīdzību tikai tad, ja tā tiek nodota vecākiem no pēcnācējiem.
• Funkcionalitāte. Īpašībai jābūt funkcijai. Lai dabiskā atlase notiktu, iezīmēm kaut kas jādara.
• Priekšrocība. Lai iezīme tiktu izvēlēta nodošanai pēcnācējiem, tai jāpiešķir priekšrocība organismam, kuram tā ir, vai jāpadara organisms piemērotāks izdzīvošanai savā vidē.
• Izcelsme. Šī īpašība noteikti ir izraisījusi organismu attīstību, jo tā padarīja organismus, kuriem tā bija, vairāk piemērotus izdzīvošanai. Ja organismi mainījās cita mehānisma dēļ, piemēram, ģenētiskās mutācijas dēļ, tas nenotika dabiskās atlases dēļ.

Balstoties uz fosilo ierakstu, ir skaidrs, ka sugas laika gaitā mainās un attīstās jaunas sugas, savukārt citas mirst. Pirms Darvina nebija skaidrojuma, kā šādas izmaiņas varētu notikt.

The evolūcijas teorija apraksta to, kas notiek, kad dažu sugu indivīdu īpašības kļūst dominējošas un dabiskā izlase apraksta, kā rodas šis pārsvars.

Darvins dabisko atlasi pētīja žubītēs. Pat tad, ja cits mehānisms, piemēram, mutācija, maina populāciju, ja mutācija nedod dabiskas priekšrocības, tā var izmirst dabiskās atlases dēļ.

Sugas ietvaros tipiskā populācija ietver indivīdus ar atšķirīgām pazīmēm, jo ​​viņi saņem pusi no tiem ģenētiskais kods no tēva un pusi no mātes. Attiecībā uz iezīmēm ar ģenētisko pamatu šī vecāku gēnu kombinācija rada ļoti dažādas pazīmes populācijas indivīdiem.

Dažu cilvēku iezīmju kombinācija dod viņiem priekšrocības, meklējot pārtiku, pavairojot vai izturot plēsējus vai slimības. Citi indivīdi saņem īpašības, kas viņus nostāda neizdevīgākā situācijā.

Izdevīgākie cilvēki dzīvos ilgāk un radīs vairāk pēcnācēju. Viņu pēcnācēji pārsvarā saņems gēnus, kuru rezultātā tiek iegūtas priekšrocības. Laika gaitā lielākā daļa iedzīvotāju attīstīsies ar priekšrocībām raksturīgajām īpašībām, un pazīmes, kas rada neizdevīgu stāvokli, izzudīs. Dabiskā atlase ir izvēlējusies indivīdi ar pozitīvām īpašībām.

1831. gadā Lielbritānijas flote kartēšanas ekspedīcijā visā pasaulē nosūtīja apsekošanas kuģi HMS Beagle. Čārlzs Darvins ieradās uz kuģa kā dabaszinātnieks, kurš norīkoja novērot vietējo faunu un floru. Ekspedīcija ilga piecus gadus un pavadīja daudz laika Dienvidamerikas Atlantijas un Klusā okeāna piekrastē.

Izbraucot no Dienvidamerikas uz Klusā okeāna krustojumu uz Jaunzēlandi, kuģis piecas nedēļas pavadīja Galapagu salu izpētē. Kā viņš darīja visur, Darvins veica plašas piezīmes par atrasto augu un dzīvnieku īpašībām. Galu galā šīs piezīmes veidos pamatu viņa dabiskās atlases jēdziena un evolūcijas teorijas attīstībai.

Atgriežoties Anglijā, Darvins un kāds ornitologa līdzstrādnieks pārbaudīja Darvina piezīmes par Galapagu salu spuriem. Acīmredzot salās atradās 13 dažādas žubīšu sugas, savukārt tuvākajai Dienvidamerikas sauszemes masai, kas atrodas 600 jūdžu attālumā, bija tikai viena suga. Galvenā atšķirība starp sugām bija knābju izmērs un forma.

Darvina piezīmju analīze lika viņam izdarīt šādus secinājumus:

• Žubītēm bija dažādi knābji jo viņi dzīvoja dažādās salās Austrālijā dažādās vidēs.
• Vide neizraisīja knābju atšķirības, jo nebija šādas ietekmes mehānisma.
• Sākotnējā žubīšu populācijā jābūt visām atšķirīgajām knābja īpašībām.
• Kad sākotnējās populācijas žubītes apmetās uz salas, žubītes ar knābjiem vislabāk piemērota vietējai pārtikas apgādei būtu priekšrocība.
• Žubītes ar knābjiem būtu vispiemērotākās pārtikas avotam uz viņu salas izdzīvot lielākā skaitā nekā mazāk pielāgotie žubīši.
• Galu galā, daudzu paaudžu laikā spuriem uz salas veidotos atšķirīga suga ar atšķirīgs knābja izmērs un forma, jo žubītes ar šiem knābjiem būtu vispiemērotākās viņu vide.

Ar šiem secinājumiem Darvins izskaidroja žubīšu knābju attīstību Galapagu salās, ierosinot dabiskās atlases mehānisms. Viņš šo mehānismu apkopoja kā izdzīvo stiprākais, kur piemērotība tika definēta kā reproduktīvie panākumi.

Lai izdarītu secinājumus, Darvins paļāvās uz savām piezīmēm, saviem novērojumiem un Tomass Roberts Maltuss. Malthus bija angļu zinātnieks, kurš 1798. gadā publicēja savu teoriju, ka iedzīvotāju skaita pieaugums vienmēr pārsniegs pārtikas piegādi. Secinājums ir tāds, ka jebkurā populācijā daudzi cilvēki nomirs konkurences dēļ par ierobežotu pārtikas piegādi.

Trīs novērojumi, kas ļāva Darvinam attīstīt evolūcijas un dabiskās atlases teoriju, bija:

1. Populācijas indivīdiem ģenētisko variāciju dēļ ir atšķirīgas iezīmes, piemēram, krāsa, izturēšanās, lielums un forma.
2. Dažas iezīmes no vecākiem tiek nodotas pēcnācējiem un ir pārmantojamas.
3. Vecāki populācijā pārražo pēcnācējus, lai daži neizdzīvotu.

Pamatojoties uz šiem novērojumiem, Darvins ierosināja, ka tie cilvēki, kuriem ir īpašības, kas viņus padara piemērotākus, izdzīvos, kamēr vismazāk derēs. Laika gaitā populācijā dominēs indivīds ar īpašībām, kas viņus padara piemērotākus.

Baktēriju populācijām ir ļoti spēcīga dabiskā atlase, jo tās var ātri vairoties. Viņi parasti vairojas, līdz sasniedz ierobežojumu, piemēram, pārtikas, vietas vai citu resursu trūkumu. Tajā brīdī tās baktērijas, kas ir vispiemērotākās viņu videi, izdzīvos, bet pārējās nomirs.

Viens baktēriju dabiskās atlases piemērs ir rezistence pret antibiotikām. Kad baktērijas izraisa infekciju un indivīds tiek ārstēts ar antibiotikām, visas baktērijas, kurām ir antibiotiku rezistences iezīme, izdzīvos, kamēr visas pārējās nomirs. Liela medicīniska problēma ir antibiotiku rezistentu baktēriju izplatīšanās.

Augi attīstās, lai dabiskās atlases rezultātā būtu piemēroti savai videi. Daži augi attīsta ziedu krāsas, lai piesaistītu noteikta veida apputeksnētājus, un izstrādā īpašus mehānismus sēklu izplatīšanai. Viņiem jāpielāgojas vairāk vai mazāk saules gaismai un jāapkaro kaitēkļi.

Kaktusi ir augu dabiskās atlases piemērs. Tuksnesī, kur viņi dzīvo, ir daudz saules gaismas, maz ūdens un dažreiz dzīvnieks, kurš mīlētu sulīgu kodumu.

Tā rezultātā kaktusiem ir izveidojušies kompakti ķermeņi vai mazas, sulīgas lapas ar biezu ādu, lai pasargātu no spēcīgas saules un samazinātu ūdens zudumus. Viņi var arī uzglabāt ūdeni un tiem ir asas tapas, lai atturētu dzīvniekus. Kaktusi ar šīm īpašībām bija piemērotākie, un tie joprojām attīstās.

Cits piemērs ir lauka sinepju auga izmaiņas, ko izraisījis sausums Kalifornijas dienvidos. Lai izdzīvotu no sausuma, augiem ātri jāaug, jāziedē un jāsadala sēklas. Dienvidkalifornijas lauku sinepju augi, kas ziedēja agri, kļuva dominējošie, bet vēlāk ziedošie izmira.

Dzīvniekiem ir vairāk iespēju ietekmēt viņu izdzīvošanu, jo viņi var iesaistīties sarežģītos uzvedības modeļos. Pazīmes, kas var noteikt piemērotību, ietilpst trīs galvenajās kategorijās. Spēja atrast pietiekami daudz pārtikas, izmantojot medības vai barību, ir izdzīvošanas atslēga.

Lielākajai daļai dzīvnieku ir plēsoņa, un īpašas iezīmes ļauj viņiem izvairīties no ēšanas. Visbeidzot, spēja atrast un piesaistīt partneri ļauj viņiem nodot savas pozitīvās iezīmes pēcnācējiem.

Tipiskās īpašības, kas ietekmē dabisko atlasi, ir šādas:

• Kustība. Spēja ātri skriet, peldēt vai lidot nosaka, vai dzīvnieks var veiksmīgi medīt vai aizbēgt no plēsējiem.
• Maskēšanās. Ja dzīvnieks var veiksmīgi paslēpties, tas var izvairīties no plēsējiem vai slazdiem.
• Imunitāte. Daži dzīvnieki būs izturīgāki pret slimību nekā citi un izdzīvos.
• Spēks. Sacenšanās par palīgu bieži ietver spēka pārbaudi ar citiem tās pašas sugas pārstāvjiem.
• Sajūtas. Dzīvniekiem, kuri labāk redz, smaržo vai dzird, var būt lielākas izdzīvošanas iespējas.
• Seksuālās īpašības. Dzīvnieku dabiskā atlase ir atkarīga no veiksmīgas reprodukcijas pēc partnera piesaistīšanas.

Dzīvnieki nepārtraukti attīstās, lai vispirms labāk pielāgotos noteiktai videi un pēc tam, ja vide mainās, jaunajā vidē. Dabiskā atlase var izraisīt evolūcijas izmaiņas esošajās populācijās un var arī dot priekšroku vienai sugai, salīdzinot ar citu, ja divas sugas konkurē par vienu un to pašu telpu un resursiem.

Dzīvnieku dabiskā atlase ir vislabāk redzama, ja vide kaut kādā veidā mainās, un dzīvnieki ar īpašām īpašībām kļūst labāk piemēroti un drīz kļūst dominējošie.

Piemēram, piparu kode Londonā bija gaišā krāsā ar tumšiem plankumiem. Rūpnieciskās revolūcijas laikā ēkas kļuva tumšas ar kvēpu. Putni uz tumšā fona varēja viegli redzēt gaišās kodes, un drīz vien palika tikai tumšas krāsas kodes. Dabiskā atlase veicināja kodes ar vairāk un lielākiem tumšiem plankumiem.

Citā piemērā teiksim, ka daži kukaiņi ļoti ātri kļūst izturīgi pret ķīmisko pesticīdu. Pat ja tikai daži indivīdi ir izturīgi, pārējie nomirs, un izturīgie kukaiņi izdzīvos. Kukaiņi parasti rada lielu skaitu pēcnācēju, tāpēc kukaiņi ar izturīgiem gēniem ātri pārņems varu.

Reproduktīvās izvēles piemērā pāvu sievietes izvēlas partnerus, pamatojoties uz astes lielumu un spilgtumu. Pēc sekām dabiskā izlase, gandrīz visiem pāvu tēviņiem mūsdienās ir lielas, spilgtas krāsas astes.

Kaut arī Darvins ir vislabāk pazīstams ar savām publikācijām par evolūcijas teoriju, sugu maiņa un pielāgošanās ir dabiskā atlase. Čārlza Darvina 1858. gada darbs ar Alfrēda Rasela Volesa ieguldījumu, kura raksts tika publicēts vienlaikus, uz visiem laikiem mainījās tas, kā cilvēki vērtēja evolūciju un dabiskās izmaiņas augos un dzīvniekos, kas nepārtraukti notika apkārt tos.