Естественный отбор

Основные термины

Впервые термин «естественный отбор» выдвинул Чарльз Дарвин. Впоследствии представления о естественном отборе расширились благодаря современным разработкам в генетике и трудам отечественных биологов И. И. Шмальгаузена и С. С. Четверикова.

Предпосылками естественного отбора являются генетическое разнообразие видов, а также чрезмерное количество организмов, ведущее к борьбе за существование, то есть таким отношениям между организмами (или между организмами и условиями окружающей среды), которые приводят к выживанию более приспособленных особей.

Дивергенция — процесс расхождения признаков в процессе адаптации к разным условиям существования.

Популяция — это совокупность организмов одного вида, длительное время обитающих на одной территории.

Мутация — любое изменение в последовательности нуклеотидов или расположения ДНК.

Ген — участок ДНК, несущий информацию об одном белке.

Аллель — один из альтернативных вариантов гена, находящийся в одних и тех же местах гомологичных хромосом.

Меланизм — эволюционный эффект, встречающийся у бабочек, у которых темная пигментация развилась вследствие промышленного загрязнения.

Формы естественного отбора

Выделяют три формы естественного отбора: движущий отбор, дизруптивный отбор и стабилизирующий отбор.

Движущий отбор

Движущий отбор действует при изменении условий внешней среды. Когда популяция долгое время существует при определённых стабильных условиях среды, то формируются нормы реакции и значения признаков, свойственных этой популяции, которые находятся в установленных границах.

Когда условия изменяются, то предыдущая норма становится неблагоприятной для этих особей. Они вынуждены приспосабливаться. Выживать будут те особи, значение признака которых будет сдвинуто в одну или другую сторону в зависимости от изменяющихся факторов.

Пример движущего отбора — промышленный меланизм у бабочки берёзовой пяденицы. У этой бабочки было несколько видов окраски — более тёмные и более светлые, которые по окрасу были похожи на берёзы или на лишайники, которые росли на них. Так бабочка могла маскироваться. Птицы поедали бабочек, имеющих более тёмную окраску.

В XVIII–XIX веках в Англии произошло прогрессивное развитие промышленности, следствием которого стало загрязнение воздуха. Лишайники начали погибать, а стволы берёз потемнели от копоти. Светлые бабочки стали видны на тёмных стволах деревьев, и их стали активно поедать птицы. Тёмные бабочки сливались с корой деревьев и выживали. В сельских популяциях, где уровень загрязнения ниже, по-прежнему преобладали светлые формы.

Другим примером движущего отбора служит возникновение устойчивости насекомых к ядохимикатам, а грибов и бактерий — к лекарственным препаратам (антибиотикам). Это привело к тому, что некоторые виды бактерий имеют резистентность к большому спектру антибиотиков, поэтому приходится создавать новые антибиотики.

Дизруптивный отбор

Дизруптивный (разрывающий) отбор — форма естественного отбора, при которой потомство оставляют особи с крайними вариантами признака, а особи со средним значением исчезают. Популяция, которая приспособлена к конкретным признакам среды, имеет определённое среднее значение признака. Если группы особей попадают в изменившиеся условия среды, они начинают приспосабливаться к новым условиям. Особи, приспособленные к старым условиям среды, не выживают и погибают.

Дизруптивный отбор приводит к дивергенции, т. е. к расхождению признаков, и из одного исходного вида могут образовываться несколько совершенно разных. В ходе такого отбора из общего светло-жёлтого предка появились две формы бабочек: белая и жёлтая. Разная окраска приводит к разному нагреву крыльев. Жёлтым бабочкам удобно летать утром, а белым — в полдень. Светло-жёлтым бабочкам неудобно летать ни утром, ни днём, поэтому отбор действует против среднего значения признака.

Пример дизруптивного отбора среди растений — погремок большой. Из-за того, что луга, где он рос, скашивались в июле, погремок большой поделился на два различных вида: первый цвёл и плодоносил до покосов (в июне), а другой вид цвёл уже после покосов. Таким образом, особи, которые цвели в июле, погибали, так как они не успевали дать потомство.

Стабилизирующий отбор

Стабилизирующий отбор действует в постоянных условиях внешней среды путем выбраковывания особей со значительными отклонениями признака. Он направлен на сохранение и закрепление среднего значения признака.

Например, у насекомоопыляемых растений размеры и форма цветков очень устойчивы из-за того, что цветки должны соответствовать размерам и строению тела насекомых-опылителей. Шмель не может проникнуть в очень узкий венчик цветка, хоботок бабочки не сможет коснуться слишком коротких тычинок у растений с удлинённым венчиком. Из этого следует, что гены, приводящие к отклонению от нормы, не передаются дальше и устраняются из генофонда.

Эта форма отбора защищает сложившийся генотип от разрушающего действия мутационного процесса. В постоянных условиях окружающей среды наибольшая приспособленность у особей со средней выраженностью признаков, а выраженные колебания от такой нормы отсеиваются.

За счёт этой формы отбора до нашего времени почти без изменений сохранились многие реликтовые виды древних животных, появившихся миллионы лет назад, так называемые «живые ископаемые»:

• кистепёрая рыба латимерия, предки которой жили в палеозой,

• гаттерия — древняя рептилия, которая похожа на ящерицу,

• голосеменное растение гинкго, благодаря которому мы имеем представления о древних формах, вымерших в юрском периоде мезозоя,

• древовидный папоротник.