Предпосылки и механизмы эволюционного процесса
Для того чтобы естественный отбор начал действовать, необходимо наличие в популяции трех ключевых предпосылок:
- Наследственная изменчивость. Это база для любых эволюционных изменений. Без первичного генетического разнообразия отбору было бы не из чего «выбирать».
- Избыточность потомства. Организмы в природе всегда производят на свет значительно больше потомков, чем способны прокормить ресурсы их среды обитания.
- Борьба за существование. Логичное следствие избыточности потомства. Особи вынуждены постоянно конкурировать друг с другом за ограниченные ресурсы пищевой базы, а также противостоять жесткому давлению абиотических факторов.
Взаимодействие мутаций и отбора формирует направленность эволюции. Мутационный процесс выступает в роли поставщика сырья — он создает генетический материал. Естественный отбор же выполняет функцию строгого направляющего фильтра, который закрепляет полезные для выживания признаки и устраняет из генофонда те, что мешают организму.
Формы естественного отбора
В зависимости от того, как меняются условия среды, выделяют три основные формы отбора, по-разному влияющие на признак в популяции.
- Движущий отбор. Включается при изменении условий окружающей среды. В этом случае средняя норма признака начинает сдвигаться в сторону, более выгодную для выживания.
Примеры: редукция органов зрения у подземных жителей (крот), удлинение шеи у предков жирафа, индустриальный меланизм (потемнение) бабочек в промышленных районах. Классический современный пример — развитие антибиотикорезистентности. Бактерии со случайными мутациями устойчивости выживают после терапии и размножаются, полностью вытесняя первоначальные чувствительные штаммы.
- Стабилизирующий отбор. Действует в стабильных, постоянных условиях. Его задача — сохранить сложившуюся среднюю норму признака и безжалостно отсечь любые крайние, нетипичные отклонения.
Примеры: выживание до наших дней древних реликтовых видов (рептилия гаттерия); статистика выживаемости младенцев, которая всегда выше у детей со средним весом по сравнению с экстремально низким или избыточным.
- Дизруптивный (разрывающий) отбор. Благоприятствует особям с крайними вариантами признака, при этом активно действуя против среднего значения. Часто приводит к полиморфизму популяции.
Пример: популяции насекомых на открытых океанических островах с постоянными сильными ветрами. Выживают либо бескрылые формы (не поднимаются в воздух), либо длиннокрылые (способны активно сопротивляться потоку), а насекомые со средним размером крыльев сдуваются в океан и гибнут.
Формирование адаптаций и генетический груз
Результатом длительного естественного отбора является появление адаптаций — совокупности генетических, поведенческих и морфофизиологических особенностей, которые обеспечивают виду выживание и специфический образ жизни в конкретной среде.
Адаптации принято разделять на несколько уровней:
- Морфологические: анатомические особенности строения, такие как идеальная обтекаемая форма тела у рыб или покровительственная маскировочная окраска животных.
- Физиологические: перестройка внутренних процессов жизнедеятельности. Например, уникальная способность верблюда экстремально экономить воду в пустыне или развитие точной эхолокации у летучих мышей.
- Поведенческие: сложные инстинкты, включающие заботу о потомстве и регулярные сезонные миграции птиц.
Несмотря на совершенство многих адаптаций, популяции не идеальны. В генофонде неизбежно происходит накопление генетического груза — летальных и сублетальных мутаций. Они снижают общую приспособленность популяции. В человеческой популяции этот груз поддерживается за счет постоянного мутационного процесса и феномена сохранения гетерозигот. Ярким примером служит серповидноклеточная анемия: в зонах распространения малярии этот опасный ген сохраняется, поскольку гетерозиготные носители получают устойчивость к малярийному плазмодию.
Формы отбора легко запомнить по судьбе «нормы»: Движущий — норма сдвигается за изменениями среды, Стабилизирующий — норма сохраняется в стабильной среде, Дизруптивный — норма разрывается на две противоположные крайности.
Вопросы с занятий и экзамена
К какой форме отбора относится устойчивость бактерий к антибиотикам?
Это классический пример движущей формы естественного отбора. Изменение среды (появление антибиотика) сдвигает норму выживаемости в сторону бактерий, обладающих мутациями устойчивости.
Почему в популяциях сохраняется генетический груз, если отбор должен отбраковывать вредные гены?
Генетический груз постоянно подпитывается новыми мутациями. Кроме того, вредные гены часто сохраняются в скрытом виде у гетерозигот, а в некоторых случаях (как при серповидноклеточной анемии в зонах малярии) такие гетерозиготы даже получают преимущество в выживании.
Что ещё разобрать по теме
- Механизмы формирования антибиотикорезистентности на клеточном уровне
- Формы борьбы за существование: внутривидовая, межвидовая и борьба с условиями среды
- Полиморфизм популяций как следствие дизруптивного отбора
- Преимущество гетерозигот на примере серповидноклеточной анемии и малярии
Разберите тему целиком в курсе «Биология»
Здесь — выжимка. В курсе — всё, что спрашивают на занятии и экзамене.
- Полная методичка по теме «Естественный отбор и адаптации» и ещё 3 793 страниц предмета
- Задания и тесты после каждой темы — как на коллоквиуме
- AI-тьютор ответит на вопрос по теме в любое время
- 124 видеоуроков по предмету
Другие темы раздела «Эпигенетика и эволюция»
Бесплатные видеоуроки: биологияКороткие уроки с конспектами — без регистрации.
Материал подготовлен преподавателями Школы Сеченова по учебной программе медицинских вузов. Носит образовательный характер.