Dobór naturalny: definicja, teoria Darwina, przykłady i fakty

Koncepcja doboru naturalnego została po raz pierwszy formalnie zaproponowana na konferencji biologicznej Towarzystwa Linnejskiego. 1 lipca 1858 r. wygłoszono, a następnie opublikowano, wspólny referat na ten temat. Zawierał wkłady Karola Darwina i Alfred Russel Wallace Wall.

Obaj mężczyźni pisali o idei, że dobór naturalny przyczynił się do ewolucji Ziemi poprzez: przetrwanie organizmów najbardziej dostosowanych do ich środowiska. Naukowcy w tamtym czasie zdali sobie sprawę, że ewolucja miała miejsce, ale nie wiedzieli, jak ewoluowały gatunki.

Po tym wprowadzeniu doboru naturalnego Darwin rozwinął ten temat w swojej teorii ewolucji i w swojej książce: O pochodzeniu gatunków, opublikowany w 1859 roku. Jego praca z ziębami Darwina i jego pomysły na… ewolucja drogą doboru naturalnego wyjaśnił mechanizm doboru naturalnego i sposób, w jaki może on prowadzić do proliferacji wielu różnych rodzajów organizmów.

Ewolucja to skumulowana zmiana cech organizmu lub populacji na przestrzeni następnych pokoleń. Czasami podsumowuje się to jako

Aby być aktywną cechą lub cechą powodującą dobór naturalny, cecha ta musi mieć następujące cechy:

• Dziedziczność. Cecha może wpływać na ewolucję poprzez dobór naturalny tylko wtedy, gdy jest przekazywana z rodziców na potomków.
• Funkcjonalność. Cecha musi mieć funkcję. Cechy muszą coś zrobić, aby dobór naturalny miał miejsce.
• Korzyść. Aby zostać wyselekcjonowaną do przekazania potomkom, cecha musi przynosić przewagę organizmowi, który ją posiada, lub sprawiać, że organizm jest bardziej przystosowany do przetrwania w swoim środowisku.
• Pochodzenie. Ta cecha musiała spowodować ewolucję organizmów, ponieważ sprawiła, że ​​organizmy, które ją posiadały, były bardziej przystosowane do przetrwania. Jeśli organizmy zmieniły się z powodu innego mechanizmu, takiego jak mutacja genetyczna, nie było to spowodowane doborem naturalnym.

Na podstawie zapisu kopalnego jasno widać, że gatunki zmieniają się w czasie i rozwijają się nowe gatunki, podczas gdy inne wymierają. Przed Darwinem nie było wyjaśnienia, w jaki sposób takie zmiany mogły mieć miejsce.

teoria ewolucji opisuje, co się dzieje, gdy cechy niektórych osobników gatunku stają się dominujące i naturalna selekcja opisuje, jak powstaje ta przewaga.

Darwin studiował dobór naturalny u zięb. Nawet jeśli inny mechanizm, taki jak mutacja, zmienia populację, jeśli mutacja nie zapewnia naturalnej przewagi, może wyginąć z powodu doboru naturalnego.

W obrębie gatunku typowa populacja obejmuje osobniki o różnych cechach, ponieważ otrzymują połowę swoich kod genetyczny od ojca i połowę od matki. W przypadku cech o podłożu genetycznym ta kombinacja genów rodziców skutkuje szeroką gamą cech u osobników w populacji.

Połączenie cech u niektórych osobników daje im przewagę w poszukiwaniu pożywienia, rozmnażaniu się lub opieraniu się drapieżnikom lub chorobom. Inne osoby otrzymują cechy, które stawiają je w niekorzystnej sytuacji.

Osoby uprzywilejowane będą żyły dłużej i wydadzą więcej potomków. Ich potomkowie w większości otrzymają geny, które skutkują korzystnymi cechami. Z biegiem czasu większość populacji będzie ewoluować z cechami uprzywilejowanymi, a cechy dające wadę znikną. Dobór naturalny wybrał te osoby o pozytywnych cechach.

W 1831 roku brytyjska marynarka wojenna wysłała statek badawczy HMS Beagle na wyprawę mapową dookoła świata. Karol Darwin wszedł na pokład jako przyrodnik wyznaczony do obserwacji lokalnej fauny i flory. Wyprawa trwała pięć lat i spędziła dużo czasu wzdłuż wybrzeży Atlantyku i Pacyfiku Ameryki Południowej.

Po opuszczeniu Ameryki Południowej w celu przeprawy przez Pacyfik do Nowej Zelandii, statek spędził pięć tygodni na eksploracji Wysp Galapagos. Jak wszędzie, Darwin robił obszerne notatki na temat cech roślin i zwierząt, które znalazł. W końcu notatki te stanowiłyby podstawę rozwoju koncepcji doboru naturalnego i teorii ewolucji.

Po powrocie do Anglii Darwin i współpracownik ornitologa zbadali notatki Darwina dotyczące zięb z Wysp Galapagos. Najwyraźniej wyspy były domem dla 13 różnych gatunków zięb, podczas gdy najbliższa południowoamerykańska masa lądowa 600 mil dalej miała tylko jeden gatunek. Główną różnicą między gatunkami była wielkość i kształt dziobów.

Analiza jego notatek przez Darwina doprowadziła go do następujących wniosków:

• Łuszczaki miały różne dzioby ponieważ mieszkali na różnych wyspach w różne środowiska.
• Środowisko nie powodowało różnic w dziobach, ponieważ nie istniał mechanizm takiego oddziaływania.
• W pierwotnej populacji zięb musiały występować różne cechy dzioba.
• Gdy zięby z pierwotnej populacji osiedliły się na wyspie, zięby z dziobami najlepiej przystosowany do lokalnego zaopatrzenia w żywność miałby przewagę.
• Łuszczaki z dziobami, które najlepiej pasują do źródła pożywienia na ich wyspie, przetrwać w większej liczbie niż mniej przystosowane zięby.
• W końcu przez wiele pokoleń zięby na wyspie utworzyły odrębny gatunek o wyraźny rozmiar i kształt dzioba, ponieważ zięby z tymi dziobami byłyby dla nich najodpowiedniejsze środowisko.

Na podstawie tych wniosków Darwin wyjaśnił ewolucję dziób na Wyspach Galapagos, proponując mechanizm doboru naturalnego. Podsumował ten mechanizm jako ewolucja drogą doboru naturalnego, gdzie sprawność została zdefiniowana jako sukces reprodukcyjny.

W swoich wnioskach Darwin oparł się na swoich notatkach, własnych obserwacjach i interpretacji pism Thomas Robert Malthus. Malthus był angielskim uczonym, który w 1798 roku opublikował swoją teorię, że wzrost populacji zawsze przewyższa podaż żywności. W konsekwencji w każdej populacji wiele osobników umrze z powodu rywalizacji o ograniczoną podaż pożywienia.

Trzy obserwacje, które pozwoliły Darwinowi rozwinąć jego teorię ewolucji i doboru naturalnego to:

1. Osoby w populacji wykazują zróżnicowanie cech, takich jak kolor, zachowanie, wielkość i kształt ze względu na zmienność genetyczną.
2. Niektóre cechy są przekazywane z rodziców na potomków i są dziedziczne.
3. Rodzice w populacji nadprodukują potomstwo, tak że część nie przeżyje.

Opierając się na tych obserwacjach, Darwin zasugerował, że osoby z cechami, które czynią je sprawniejszymi, przeżyją, podczas gdy najmniej sprawne wyginą. Z czasem populacja zostałaby zdominowana przez osobniki z cechami, które czyniły je bardziej sprawnymi.

Populacje bakterii wykazują bardzo silną selekcję naturalną, ponieważ mogą szybko się rozmnażać. Zwykle mnożą się, aż osiągną ograniczenie, takie jak brak pożywienia, przestrzeni lub innych zasobów. W tym momencie bakterie najlepiej przystosowane do ich środowiska przetrwają, podczas gdy reszta wymrze.

Jednym z przykładów doboru naturalnego u bakterii jest rozwój odporność na antybiotyki. Kiedy bakterie powodują infekcję, a dana osoba jest leczona antybiotykami, każda bakteria, która ma cechę antybiotykooporności, przeżyje, podczas gdy wszystkie inne wymrą. Rozmnażanie się bakterii opornych na antybiotyki jest poważnym problemem medycznym.

Rośliny ewoluują, aby dostosować się do swojego środowiska poprzez dobór naturalny. Niektóre rośliny rozwijają kolory kwiatów, aby przyciągnąć zapylacze określonego rodzaju i rozwinąć specjalne mechanizmy rozprzestrzeniania nasion. Muszą przystosować się do większej lub mniejszej ilości światła słonecznego i zwalczać szkodniki.

Kaktusy są przykładem doboru naturalnego w roślinach. Na pustyni, na której żyją, jest dużo światła słonecznego, mało wody, a czasem zwierzę, które pokochałoby soczysty kęs.

W rezultacie kaktusy wykształciły zwarte ciała lub małe, soczyste liście z grubą skórką, które chronią przed silnym słońcem i minimalizują utratę wody. Mogą również magazynować wodę i mieć ostre kolce, które zniechęcają zwierzęta. Kaktusy z tymi cechami były najlepiej przystosowane i wciąż ewoluują.

Innym przykładem jest zmiana w uprawie gorczycy polnej spowodowana suszą w południowej Kalifornii. Aby przetrwać suszę, rośliny muszą szybko rosnąć, kwitnąć i rozsiewać nasiona. Rośliny gorczycy polnej z Południowej Kalifornii, które zakwitły wcześnie, stały się dominujące, podczas gdy te kwitnące później wymarły.

Zwierzęta mają większy wpływ na swoje przeżycie, ponieważ mogą angażować się w złożone wzorce zachowań. Cechy, które mogą decydować o sprawności, dzielą się na trzy główne kategorie. Umiejętność znalezienia wystarczającej ilości pożywienia poprzez polowanie lub żerowanie jest kluczem do przetrwania.

Większość zwierząt ma drapieżniki, a specyficzne cechy pozwalają im uniknąć zjedzenia. Wreszcie, umiejętność znalezienia i przyciągnięcia partnera pozwala im przekazać pozytywne cechy potomstwu.

Typowe cechy wpływające na dobór naturalny to:

• Ruch. Umiejętność szybkiego biegania, pływania lub latania decyduje o tym, czy zwierzę może skutecznie polować, czy uciec przed drapieżnikami.
• Kamuflaż. Jeśli zwierzę zdoła się skutecznie ukryć, może uniknąć drapieżników lub urządzić zasadzkę na ofiarę.
• Odporność. Niektóre zwierzęta będą bardziej odporne na chorobę niż inne i przeżyją.
• Siła. Rywalizacja o partnera często wiąże się z próbami siły z innymi przedstawicielami tego samego gatunku.
• Rozsądek. Zwierzęta, które lepiej widzą, powąchają lub słyszą, mogą mieć większą szansę na przeżycie.
• Cechy seksualne. Dobór naturalny u zwierząt zależy od pomyślnego rozmnażania po zwabieniu partnera.

Zwierzęta ewoluują w sposób ciągły, najpierw po to, aby lepiej przystosować się do danego środowiska, a następnie, jeśli środowisko się zmienia, do nowego środowiska. Dobór naturalny może powodować zmiany ewolucyjne w istniejących populacjach, a także faworyzować jeden gatunek ponad inny, jeśli dwa gatunki konkurują o tę samą przestrzeń i zasoby.

Dobór naturalny u zwierząt najlepiej widać, gdy środowisko zmienia się w jakiś sposób, a zwierzęta o określonych cechach stają się lepiej przystosowane i wkrótce stają się dominujące.

Na przykład ćma pieprzowa w Londynie była jasna z ciemnymi plamami. Podczas rewolucji przemysłowej budynki pociemniały sadzą. Ptaki z łatwością widziały jasne ćmy na ciemnym tle i wkrótce pozostały tylko ciemne ćmy. Dobór naturalny faworyzował ćmy z coraz większymi ciemnymi plamami.

W innym przykładzie powiedzmy, że niektóre owady bardzo szybko stają się odporne na pestycydy chemiczne. Nawet jeśli tylko kilka osobników jest odpornych, reszta umrze, a odporne owady przetrwają. Owady zazwyczaj produkują dużą liczbę potomstwa, więc owady z odpornymi genami szybko przejmą kontrolę.

Jako przykład preferencji reprodukcyjnych samice pawi wybierają partnerów na podstawie wielkości i jasności ich ogonów. Po efektach naturalna selekcja, prawie wszystkie samce pawia mają dziś duże, jaskrawo ubarwione ogony.

Chociaż Darwin jest najbardziej znany ze swoich publikacji na temat teorii ewolucji, to dobór naturalny napędza zmiany i adaptację gatunków. Artykuł Karola Darwina z 1858 roku, z udziałem Alfreda Russela Wallace'a, którego artykuł został opublikowany w tym samym czasie, na zawsze zmieniło sposób, w jaki ludzie postrzegali ewolucję i naturalne zmiany roślin i zwierząt, które nieustannie zachodziły wokół im.