Natuurlijke selectie: definitie, theorie van Darwin, voorbeelden en feiten

Het concept van natuurlijke selectie werd voor het eerst formeel voorgesteld op een biologieconferentie van de Linnean Society. Op 1 juli 1858 werd een gezamenlijk artikel over het onderwerp gepresenteerd en vervolgens gepubliceerd. Het bevatte bijdragen van Charles Darwin en Alfred Russell Wallace.

Beide mannen schreven over het idee dat natuurlijke selectie heeft bijgedragen aan de evolutie van de aarde door de overleving van organismen die het meest geschikt zijn voor hun omgeving. Wetenschappers realiseerden zich destijds dat evolutie plaatsvond, maar wisten niet hoe soorten evolueerden.

Na deze introductie van natuurlijke selectie ging Darwin dieper in op het onderwerp met zijn evolutietheorie en zijn boek, Over de herkomst van soorten, gepubliceerd in 1859. Zijn werk met Darwins vinken en zijn ideeën over Het overleven van de sterkste legde het mechanisme van natuurlijke selectie uit en hoe het zou kunnen leiden tot een proliferatie van veel verschillende soorten organismen.

Evolutie is de cumulatieve verandering in de kenmerken van een organisme of een populatie gedurende de volgende generaties. Het wordt soms samengevat als: afdaling met wijziging. Natuurlijke selectie is een van de mechanismen die evolutie drijft.

Om een ​​actieve eigenschap of eigenschap te zijn die natuurlijke selectie veroorzaakt, moet de eigenschap de volgende kenmerken hebben:

• Erfelijkheid. Een eigenschap kan de evolutie alleen beïnvloeden door natuurlijke selectie als het wordt doorgegeven van ouders op nakomelingen.
• Functionaliteit. De eigenschap moet een functie hebben. Eigenschappen moeten iets doen om natuurlijke selectie te laten plaatsvinden.
• Voordeel. Om te worden geselecteerd om door te geven aan afstammelingen, moet de eigenschap een voordeel verlenen aan het organisme dat het heeft, of het organisme geschikter maken om te overleven in zijn omgeving.
• Oorsprong. De eigenschap moet ervoor hebben gezorgd dat de organismen evolueerden, omdat het de organismen die het hadden geschikter maakte om te overleven. Als de organismen veranderden door een ander mechanisme, zoals genetische mutatie, was dat niet het gevolg van natuurlijke selectie.

Op basis van het fossielenbestand is het duidelijk dat soorten in de loop van de tijd veranderen en dat er nieuwe soorten ontstaan, terwijl andere uitsterven. Vóór Darwin was er geen verklaring over hoe dergelijke veranderingen konden plaatsvinden.

De evolutietheorie beschrijft wat er gebeurt als de kenmerken van sommige individuen van een soort overheersen en natuurlijke selectie beschrijft hoe dit overwicht tot stand komt.

Darwin bestudeerde natuurlijke selectie bij vinken. Zelfs wanneer een ander mechanisme, zoals mutatie, een populatie verandert, als de mutatie geen natuurlijk voordeel oplevert, kan deze uitsterven als gevolg van natuurlijke selectie.

Binnen een soort omvat een typische populatie individuen met verschillende eigenschappen omdat ze de helft van hun genetische code van de vader en de helft van de moeder. Voor eigenschappen met een genetische basis resulteert deze combinatie van genen van ouders in een grote verscheidenheid aan kenmerken in de individuen van de populatie.

De combinatie van eigenschappen bij sommige individuen geeft hen een voordeel bij het zoeken naar voedsel, het reproduceren of weerstaan ​​van roofdieren of ziekten. Andere individuen krijgen eigenschappen die hen benadeeld maken.

De bevoordeelde individuen zullen langer leven en meer nakomelingen produceren. Hun nakomelingen zullen meestal genen ontvangen die resulteren in de bevoordeelde eigenschappen. Na verloop van tijd zal het grootste deel van de populatie evolueren met de bevoorrechte eigenschappen, en de eigenschappen die een nadeel opleveren zullen verdwijnen. Natuurlijke selectie heeft de individuen met positieve eigenschappen.

In 1831 stuurde de Britse marine het onderzoeksschip de HMS Beagle op een karteringsexpeditie rond de wereld. Charles Darwin kwam aan boord als de natuuronderzoeker die was aangewezen om de lokale fauna en flora te observeren. De expeditie duurde vijf jaar en bracht veel tijd door langs de Atlantische en Pacifische kusten van Zuid-Amerika.

Bij het verlaten van Zuid-Amerika voor de oversteek van de Stille Oceaan naar Nieuw-Zeeland, bracht het schip vijf weken door met het verkennen van de Galapagos-eilanden. Zoals hij overal deed, maakte Darwin uitgebreide aantekeningen over de kenmerken van de planten en dieren die hij aantrof. Uiteindelijk zouden deze aantekeningen de basis vormen voor zijn ontwikkeling van het concept van natuurlijke selectie en zijn evolutietheorie.

Terug in Engeland onderzochten Darwin en een ornitholoog de aantekeningen van Darwin over de vinken van de Galapagos-eilanden. Blijkbaar waren de eilanden de thuisbasis van 13 verschillende soorten vinken, terwijl de dichtstbijzijnde Zuid-Amerikaanse landmassa 600 mijl verderop slechts één soort had. Het belangrijkste verschil tussen de soorten was de grootte en vorm van de snavels.

Darwins analyse van zijn aantekeningen bracht hem tot de volgende conclusies:

• De vinken hadden verschillende snavels omdat ze op verschillende eilanden in verschillende omgevingen.
• De omgeving veroorzaakte de verschillen in snavels niet omdat er geen mechanisme was voor een dergelijke invloed.
• De verschillende snavelkenmerken moeten allemaal aanwezig zijn geweest in de oorspronkelijke vinkpopulatie.
• Zoals de vinken van de oorspronkelijke populatie zich op een eiland vestigden, de vinken met de snavels best aangepast aan de lokale voedselvoorziening voordeel zou hebben.
• De vinken met snavels die het best bij de voedselbron op hun eiland passen, zouden overleven in grotere aantallen dan de minder aangepaste vinken.
• Uiteindelijk zouden de vinken op een eiland gedurende vele generaties een aparte soort vormen met een verschillende snavelgrootte en -vorm omdat vinken met die snavels het beste zouden zijn voor hun milieu.

Met deze conclusies verklaarde Darwin de evolutie van de vinkensnavels op de Galapagos-eilanden door de mechanisme van natuurlijke selectie. Hij vatte dit mechanisme samen als: Het overleven van de sterkste, waar fitness werd gedefinieerd als reproductief succes.

Voor zijn conclusies vertrouwde Darwin op zijn aantekeningen, zijn eigen observaties en zijn interpretatie van de geschriften van Thomas Robert Malthus. Malthus was een Engelse geleerde die in 1798 zijn theorie publiceerde dat de bevolkingsgroei altijd groter zal zijn dan de voedselvoorziening. Het gevolg is dat in elke populatie veel individuen zullen afsterven als gevolg van concurrentie om een ​​beperkte voorraad voedsel.

De drie observaties die Darwin in staat stelden zijn evolutietheorie en natuurlijke selectie te ontwikkelen waren:

1. De individuen in een populatie vertonen een variatie in eigenschappen zoals kleur, gedrag, grootte en vorm als gevolg van genetische variatie.
2. Sommige eigenschappen worden doorgegeven van ouders op afstammelingen en zijn erfelijk.
3. De ouders in een populatie produceren te veel nakomelingen, zodat sommigen niet zullen overleven.

Op basis van deze observaties stelde Darwin voor dat de individuen met eigenschappen die hen fitter maakten, degenen zouden zijn die zouden overleven, terwijl de minst fitte zou afsterven. Na verloop van tijd zou de populatie worden gedomineerd door individuen met de eigenschappen die hen fitter maakten.

Bacteriënpopulaties vertonen een zeer sterke natuurlijke selectie omdat ze zich snel kunnen vermenigvuldigen. Ze vermenigvuldigen zich meestal totdat ze een beperking bereiken, zoals gebrek aan voedsel, ruimte of andere hulpbronnen. Op dat moment zullen de bacteriën die het best geschikt zijn voor hun omgeving overleven, terwijl de rest zal afsterven.

Een voorbeeld van natuurlijke selectie bij bacteriën is de ontwikkeling van resistentie tegen antibiotica. Wanneer bacteriën een infectie veroorzaken en het individu wordt behandeld met antibiotica, zullen alle bacteriën met de antibioticumresistentie-eigenschap overleven, terwijl alle andere zullen afsterven. De proliferatie van antibioticaresistente bacteriën is een groot medisch probleem.

Planten evolueren om zich door natuurlijke selectie aan te passen aan hun omgeving. Sommige planten ontwikkelen bloemkleuren om bestuivers van een specifiek soort aan te trekken en ontwikkelen speciale mechanismen om hun zaden te verspreiden. Ze moeten zich aanpassen aan meer of minder zonlicht en ongedierte bestrijden.

Cactussen zijn een voorbeeld van natuurlijke selectie in planten. In de woestijn waar ze leven is er veel zonlicht, weinig water en af ​​en toe een dier dat wel van een sappige hap houdt.

Als gevolg hiervan hebben cactussen compacte lichamen of kleine, sappige bladeren met een dikke schil ontwikkeld om te beschermen tegen de felle zon en om waterverlies te minimaliseren. Ze kunnen ook water opslaan en hebben scherpe punten om dieren te ontmoedigen. De cactussen met deze eigenschappen waren de sterkste en ze evolueren nog steeds.

Een ander voorbeeld is de verandering in de veldmosterdplant als gevolg van de droogte in Zuid-Californië. Om een ​​droogte te overleven, moeten planten snel groeien, bloeien en hun zaden verspreiden. De veldmosterdplanten uit Zuid-Californië die vroeg bloeiden, werden dominant, terwijl die later uitstierven.

Dieren hebben meer mogelijkheden om hun overleving te beïnvloeden omdat ze complexe gedragspatronen kunnen aangaan. Eigenschappen die fitness kunnen bepalen, vallen onder drie hoofdcategorieën. Het vermogen om voldoende voedsel te vinden door te jagen of te foerageren is een sleutel om te overleven.

De meeste dieren hebben roofdieren, en door specifieke eigenschappen kunnen ze voorkomen dat ze worden opgegeten. Ten slotte stelt het vermogen om een ​​partner te vinden en aan te trekken hen in staat hun positieve eigenschappen door te geven aan nakomelingen.

Typische kenmerken die natuurlijke selectie beïnvloeden, zijn onder meer:

• Beweging. Het vermogen om snel te rennen, zwemmen of vliegen bepaalt of een dier succesvol kan jagen of aan roofdieren kan ontsnappen.
• Camouflage. Als een dier zich met succes kan verbergen, kan het roofdieren ontwijken of prooien in een hinderlaag lokken.
• Immuniteit. Sommige dieren zullen beter bestand zijn tegen een ziekte dan andere en zullen overleven.
• Kracht. Het strijden om een ​​partner gaat vaak gepaard met krachtmetingen met andere leden van dezelfde soort.
• Zintuigen. Dieren die beter kunnen zien, ruiken of horen, hebben mogelijk een grotere overlevingskans.
• Seksuele kenmerken. Natuurlijke selectie bij dieren hangt af van succesvolle voortplanting na het aantrekken van een partner.

Dieren evolueren continu, eerst om zich beter aan te passen aan een bepaalde omgeving en dan, als de omgeving verandert, aan de nieuwe omgeving. Natuurlijke selectie kan evolutionaire veranderingen in bestaande populaties veroorzaken en kan ook de ene soort bevoordelen boven de andere als twee soorten strijden om dezelfde ruimte en hulpbronnen.

Natuurlijke selectie bij dieren wordt het best waargenomen wanneer de omgeving op de een of andere manier verandert, en dieren met specifieke kenmerken beter geschikt worden en al snel dominant worden.

De gepeperde mot in Londen was bijvoorbeeld licht gekleurd met donkere vlekken. Tijdens de industriële revolutie werden gebouwen verduisterd met roet. Vogels konden de lichtgekleurde motten gemakkelijk zien tegen de donkere achtergrond, en al snel bleven alleen de donkergekleurde motten over. Natuurlijke selectie bevoordeelde de motten met meer en grotere donkere vlekken.

In een ander voorbeeld, stel dat sommige insecten zeer snel resistent worden tegen een chemisch bestrijdingsmiddel. Zelfs als slechts een paar individuen resistent zijn, zal de rest afsterven en zullen de resistente insecten overleven. Insecten produceren doorgaans grote aantallen nakomelingen, dus de insecten met de resistente genen zullen het snel overnemen.

In een voorbeeld van reproductieve voorkeur kiezen vrouwelijke pauwen partners op basis van de grootte en helderheid van hun staarten. Na de effecten van natuurlijke selectie, hebben bijna alle pauwmannetjes tegenwoordig grote, felgekleurde staarten.

Hoewel Darwin vooral bekend is om zijn publicaties over de evolutietheorie, is het natuurlijke selectie die verandering en aanpassing in soorten mogelijk maakt. Charles Darwin's 1858 paper, met bijdragen van Alfred Russel Wallace wiens paper tegelijkertijd werd gepubliceerd, heeft voor altijd veranderd hoe mensen naar evolutie en de natuurlijke veranderingen in planten en dieren keken die voortdurend rondom plaatsvonden hen.