Prirodzený výber: definícia, Darwinova teória, príklady a fakty

Koncept prírodného výberu bol prvýkrát formálne navrhnutý na biologickej konferencii Linneanskej spoločnosti. 1. júla 1858 bol predstavený spoločný príspevok k tejto téme, ktorý bol následne zverejnený. Zahŕňala príspevky Charlesa Darwina a Alfred Russel Wallace.

Obaja muži písali o myšlienke, že prírodný výber prispel k vývoju Zeme prostredníctvom prežitie organizmov, ktoré sa najviac hodia k ich prostrediu. Vtedajší vedci si uvedomili, že evolúcia prebehla, nevedeli však, ako sa vyvinuli druhy.

Po zavedení prírodného výberu Darwin túto tému prepracoval svojou evolučnou teóriou a svojou knihou, O pôvode druhov, publikované v roku 1859. Jeho práca s Darwinovými pokutami a jeho nápady ďalej prežitie najschopnejších vysvetlil mechanizmus prirodzeného výberu a ako by to mohlo viesť k množeniu mnohých rôznych druhov organizmov.

Evolúcia je kumulatívna zmena charakteristík organizmu alebo populácie v priebehu nasledujúcich generácií. Niekedy je to zhrnuté ako zostup s úpravou. Prírodný výber je jedným z mechanizmov, ktoré vedú k vývoju.

Aby bola vlastnosť aktívna charakteristika alebo znak spôsobujúci prirodzený výber, musí mať nasledovné vlastnosti:

• Dedičnosť. Znak môže ovplyvniť vývoj prostredníctvom prírodného výberu iba vtedy, ak sa prenáša z rodičov na potomkov.
• Funkčnosť. Vlastnosť musí mať funkciu. Rysy musia niečo urobiť, aby došlo k prirodzenému výberu.
• Výhoda. Aby mohol byť znak vybraný na prenos na potomkov, musí poskytnúť výhodu organizmu, ktorý ho má, alebo zabezpečiť, aby bol organizmus vhodnejší na prežitie vo svojom prostredí.
• Pôvod. Táto vlastnosť musela spôsobiť vývoj organizmov, pretože spôsobila, že organizmy, ktoré ich mali, boli vhodnejšie na prežitie. Ak sa organizmy zmenili v dôsledku iného mechanizmu, napríklad genetickej mutácie, nebolo to spôsobené prirodzeným výberom.

Na základe fosílnych záznamov je zrejmé, že druhy sa časom menia a nové druhy sa vyvíjajú, zatiaľ čo iné odumierajú. Pred Darwinom neexistovalo vysvetlenie, ako k takým zmenám môže dôjsť.

The teória evolúcie popisuje, čo sa stane, keď sa vlastnosti niektorých jedincov druhu stanú prevládajúcimi a prirodzený výber popisuje, ako táto prevaha vzniká.

Darwin študoval prírodný výber vo finách. Aj keď iný mechanizmus, ako napríklad mutácia, zmení populáciu, ak mutácia neprináša prirodzenú výhodu, môže v dôsledku prirodzeného výberu vymrieť.

Typická populácia v rámci druhu zahŕňa jedincov s rôznymi vlastnosťami, pretože dostávajú polovicu svojej genetický kód od otca a polovica od matky. U znakov s genetickým základom má táto kombinácia génov od rodičov za následok širokú škálu charakteristík u jednotlivcov populácie.

Kombinácia znakov u niektorých jedincov im dáva výhodu pri hľadaní potravy, reprodukcii alebo odolávaní predátorom alebo chorobe. Ostatní jedinci dostávajú znaky, ktoré ich znevýhodňujú.

Zvýhodnení jednotlivci budú žiť dlhšie a budú plodiť viac potomkov. Ich potomkovia väčšinou dostanú gény, ktorých výsledkom sú zvýhodnené vlastnosti. V priebehu času sa väčšina populácie bude vyvíjať s výhodnými vlastnosťami a vlastnosti, ktoré poskytujú nevýhodu, zmiznú. Prirodzený výber vybral jednotlivci s pozitívnymi vlastnosťami.

V roku 1831 vyslalo britské námorníctvo prieskumné plavidlo HMS Beagle na mapovaciu výpravu po celom svete. Charles Darwin nastúpil na palubu ako prírodovedec poverený pozorovaním miestnej fauny a flóry. Expedícia trvala päť rokov a strávila veľa času pozdĺž atlantického a tichomorského pobrežia Južnej Ameriky.

Pri odchode z Južnej Ameriky na prechod Tichým oceánom na Nový Zéland strávila loď päť týždňov prieskumom Galapágskych ostrovov. Ako to robil všade, Darwin si robil rozsiahle poznámky o vlastnostiach rastlín a živočíchov, ktoré našiel. Nakoniec by tieto poznámky tvorili základ pre jeho vývoj koncepcie prírodného výberu a jeho evolučnej teórie.

Po návrate do Anglicka Darwin a spolupracovník ornitológa skúmali Darwinove poznámky o pěnkavách na Galapágoch. Ostrovy podľa všetkého boli domovom 13 rôznych druhov piniek, zatiaľ čo najbližšia juhoamerická pevnina vzdialená 600 míľ mala iba jeden druh. Hlavný rozdiel medzi druhmi bol veľkosť a tvar zobákov.

Darwinova analýza jeho poznámok ho viedla k nasledujúcim záverom:

• Finky mali rôzne zobáky pretože žili na rôznych ostrovoch v rôznych prostrediach.
• Prostredie nespôsobovalo rozdiely v zobákoch, pretože neexistoval mechanizmus pre takýto vplyv.
• V pôvodnej populácii piniek museli byť prítomné všetky odlišné charakteristiky zobáka.
• Keď sa pinky od pôvodného obyvateľstva usadili na ostrove, pinky s zobákmi najlepšie prispôsobené miestnemu zásobovaniu potravinami by mal výhodu.
• Pěnkavy so zobákom sa najlepšie hodia k zdroju potravy na ich ostrove prežiť vo väčšom počte ako menej prispôsobené pinky.
• Nakoniec by pinky na ostrove počas mnohých generácií vytvorili odlišný druh s a zreteľná veľkosť a tvar zobáku, pretože finky s týmito zobákmi by boli pre ich najvhodnejšie prostredie.

Týmito závermi Darwin vysvetlil vývoj zobákov piniek na Galapágoch navrhnutím mechanizmus prirodzeného výberu. Tento mechanizmus zhrnul ako prežitie najschopnejších, kde bola fitness definovaná ako reprodukčný úspech.

Pri svojich záveroch sa Darwin opieral o svoje poznámky, vlastné pozorovania a interpretáciu spisov autora Thomas Robert Malthus. Malthus bol anglický vedec, ktorý v roku 1798 publikoval svoju teóriu, že populačný rast bude vždy prekonávať ponuku potravín. Dôsledkom je, že v ktorejkoľvek populácii zomrie veľa jednotlivcov v dôsledku konkurencie o obmedzený prísun potravy.

Tri pozorovania, ktoré umožnili Darwinovi rozvinúť jeho teóriu evolúcie a prírodného výberu, boli:

1. Jednotlivci v populácii vykazujú variácie znakov, ako sú farba, správanie, veľkosť a tvar, v dôsledku genetických variácií.
2. Niektoré z vlastností sa dedia z rodičov na potomkov a sú dedičné.
3. Rodičia v populácii nadprodukujú potomstvo, aby niektorí neprežili.

Na základe týchto pozorovaní Darwin navrhol, aby prežili tí jedinci s vlastnosťami, ktoré ich spôsobili, že budú fit, zatiaľ čo tí najmenej zdraví zomrú. V priebehu času by v populácii dominoval jednotlivec s vlastnosťami, vďaka ktorým bol fit.

Populácie baktérií vykazujú veľmi silný prirodzený výber, pretože sa môžu rýchlo množiť. Zvyčajne sa množia, až kým nedosiahnu obmedzenia, ako je nedostatok jedla, priestoru alebo iných zdrojov. V tom okamihu prežijú tie baktérie, ktoré sa najlepšie hodia k ich prostrediu, zatiaľ čo zvyšok zomrie.

Jedným z príkladov prírodného výberu v baktériách je vývoj odolnosť voči antibiotikám. Keď baktérie spôsobia infekciu a jedinec je liečený antibiotikami, prežijú všetky baktérie, ktoré majú vlastnosť odolnosti voči antibiotikám, zatiaľ čo všetky ostatné zomrú. Šírenie baktérií rezistentných na antibiotiká je hlavným medicínskym problémom.

Rastliny sa vyvíjajú tak, aby sa stali vhodnými pre svoje prostredie prostredníctvom prírodného výberu. Niektoré rastliny vyvíjajú kvetinové farby, aby prilákali opeľovače konkrétneho druhu, a vyvinuli špeciálne mechanizmy na šírenie ich semien. Musia sa prispôsobiť viac alebo menej slnečnému žiareniu a bojovať proti škodcom.

Kaktusy sú príkladom prírodného výberu rastlín. V púšti, kde žijú, je veľa slnečného žiarenia, málo vody a príležitostne zviera, ktoré by malo rado šťavnaté sústo.

Vďaka tomu si kaktusy vytvorili kompaktné telá alebo malé šťavnaté listy s hrubými šupkami, ktoré chránili pred silným slnkom a minimalizovali stratu vody. Môžu tiež ukladať vodu a mať ostré hroty, ktoré majú odradiť zvieratá. Kaktusy s týmito vlastnosťami boli najzdatnejšie a stále sa vyvíjajú.

Ďalším príkladom je zmena rastliny horčice poľnej spôsobená suchom v južnej Kalifornii. Aby prežili sucho, musia rastliny rýchlo rásť, kvitnúť a distribuovať svoje semená. Rastliny poľnej horčice v južnej Kalifornii, ktoré kvitli skoro, sa stali dominantnými, zatiaľ čo tie kvitnúce neskôr vymreli.

Zvieratá majú väčší priestor na ovplyvnenie ich prežitia, pretože sa môžu zapojiť do zložitých vzorcov správania. Vlastnosti, ktoré môžu určovať kondíciu, spadajú do troch hlavných kategórií. Schopnosť nájsť dostatok potravy lovom alebo hľadaním potravy je kľúčom k prežitiu.

Väčšina zvierat má predátorova špecifické vlastnosti im umožňujú vyhnúť sa konzumácii. Nakoniec, schopnosť nájsť a prilákať partnera im umožňuje odovzdať svoje pozitívne vlastnosti potomkom.

Medzi typické vlastnosti, ktoré ovplyvňujú prirodzený výber, patria:

• Pohyb. Schopnosť rýchlo behať, plávať alebo lietať určuje, či zviera dokáže úspešne loviť alebo uniknúť pred predátormi.
• Kamufláž. Ak sa zviera dokáže úspešne skryť, môže sa vyhnúť predátorom alebo prepadnúť korisť.
• Imunita. Niektoré zvieratá budú odolnejšie voči chorobe ako iné a prežijú.
• Sila. Súťažiť o partnera často zahŕňa testy sily s ostatnými členmi rovnakého druhu.
• Zmysly. Zvieratá, ktoré lepšie vidia, cítia alebo počujú, môžu mať väčšiu šancu na prežitie.
• Sexuálne vlastnosti. Prirodzený výber u zvierat závisí od úspešnej reprodukcie po prilákaní partnera.

Zvieratá sa vyvíjajú nepretržite, najskôr sa lepšie adaptujú na dané prostredie a potom, ak sa prostredie zmení, na nové prostredie. Prírodný výber môže spôsobiť evolučné zmeny v existujúcich populáciách a môže tiež uprednostňovať jeden druh pred druhým, ak dva druhy súperia o rovnaký priestor a zdroje.

Prirodzený výber u zvierat je najlepšie vidieť, keď sa nejakým spôsobom zmení prostredie, a zvieratá so špecifickými vlastnosťami sa stanú vhodnejšími a čoskoro sa stanú dominantnými.

Napríklad móla s korením v Londýne bola svetlá s tmavými škvrnami. Počas priemyselnej revolúcie budovy zatemňovali sadze. Vtáky na tmavom pozadí ľahko videli mory svetlé a čoskoro z nich zostali len mory tmavej farby. Prirodzený výber uprednostňoval mory s väčšími a väčšími tmavými škvrnami.

V ďalšom príklade povedzme, že niektoré druhy hmyzu sa stávajú veľmi rýchlo rezistentnými voči chemickému pesticídu. Aj keď je odolných iba niekoľko jedincov, zvyšok odumrie a odolný hmyz prežije. Hmyz zvyčajne produkuje veľké množstvo potomkov, takže hmyz s rezistentnými génmi rýchlo prevezme kontrolu.

Ako príklad reprodukčných preferencií si samice pávov vyberajú kamarátov na základe veľkosti a jasu svojich chvostov. Po účinkoch prirodzený výber, takmer všetci dnešní páví muži majú veľké, jasne sfarbené chvosty.

Zatiaľ čo Darwin je známy predovšetkým vďaka svojim publikáciám o teórii evolúcie, je možné, že sily sa menia a adaptujú u druhov práve prírodným výberom. Príspevok Charlesa Darwina z roku 1858 s príspevkami od Alfreda Russela Wallacea, ktorého príspevok bol uverejnený v rovnakom čase, navždy zmenilo to, ako ľudia vnímali vývoj a prirodzené zmeny v rastlinách a živočíchoch, ktoré sa neustále diali okolo ich.