Natuurlijk selectiemechanisme, bewijzen, typen en voorbeelden

2987
Sherman Hoover

De natuurlijke selectie is een evolutionair mechanisme voorgesteld door de Britse natuuronderzoeker Charles Darwin, waar er een differentieel reproductief succes is tussen de individuen van een populatie.

Natuurlijke selectie werkt in termen van de reproductie van individuen die bepaalde allelen dragen, waardoor er meer nakomelingen achterblijven dan andere individuen met verschillende allelen. Deze individuen planten zich meer voort en verhogen daarom hun frequentie. Het darwinistische natuurlijke selectieproces geeft aanleiding tot aanpassingen.

Bron: zie Bron [CC BY 2.5 (https://creativecommons.org/licenses/by/2.5)], via Wikimedia Commons
In het licht van populatiegenetica wordt evolutie gedefinieerd als de variatie van allelfrequenties in de populatie. Er zijn twee evolutionaire processen of mechanismen die tot deze verandering leiden: natuurlijke selectie en gen-drift..

Charles Darwin

Natuurlijke selectie is verkeerd geïnterpreteerd sinds Darwin voor het eerst zijn baanbrekende ideeën bekend maakte. Gezien de politieke en sociale context van die tijd, werden de theorieën van de natuuronderzoeker ten onrechte geëxtrapoleerd naar menselijke samenlevingen, opkomende uitdrukkingen die tegenwoordig worden viraal gemaakt door de media en documentaires zoals 'survival of the fittest'..

Artikel index

  • 1 Wat is natuurlijke selectie?
  • 2 Mechanisme
    • 2.1 Variatie
    • 2.2 Erfelijkheid
    • 2.3 Karakter dat varieert is gerelateerd aan fitheid
    • 2.4 Hypothetisch voorbeeld: de staart van eekhoorns
  • 3 Bewijs
    • 3.1 Fossielenbestand
    • 3.2 Homologie
    • 3.3 Moleculaire biologie
    • 3.4 Directe observatie
  • 4 Wat is geen natuurlijke selectie?
    • 4.1 Het is geen survival of the fittest
    • 4.2 Het is niet synoniem met evolutie
  • 5 soorten en voorbeelden
    • 5.1 Selectie stabiliseren
    • 5.2 Directionele selectie
    • 5.3 Storende selectie
  • 6 referenties

Wat is natuurlijke selectie?

Natuurlijke selectie is het mechanisme dat in 1859 door de Britse natuuronderzoeker Charles Darwin werd voorgesteld. Het onderwerp wordt in zijn meesterwerk uitvoerig behandeld. Het ontstaan ​​van soorten.

Het is een van de belangrijkste ideeën op het gebied van biologie, omdat het verklaart hoe alle levensvormen die we vandaag kunnen waarderen, zijn ontstaan. Het is vergelijkbaar met de ideeën van grote wetenschappers in andere disciplines, zoals bijvoorbeeld Isaac Newton.

Darwin legt aan de hand van talloze voorbeelden die hij tijdens zijn reizen heeft waargenomen uit dat soorten geen onveranderlijke entiteiten zijn in de tijd en stelt voor dat ze allemaal van een gemeenschappelijke voorouder komen..

Hoewel er tientallen definities van natuurlijke selectie zijn, is de eenvoudigste en meest concrete die van Stearns & Hoekstra (2000): "natuurlijke selectie is de variatie in reproductief succes geassocieerd met een erfelijke eigenschap".

Er moet worden vermeld dat evolutie en natuurlijke selectie geen specifiek doel of specifieke doelstellingen nastreven. Het produceert alleen organismen die zijn aangepast aan hun omgeving, zonder enige specificatie van de potentiële configuratie die deze organismen zullen hebben..

Mechanisme

Sommige auteurs zeggen dat natuurlijke selectie een wiskundige onvermijdelijkheid is, aangezien het voorkomt zolang aan drie postulaten wordt voldaan, die we hieronder zullen zien:

Variatie

De individuen die tot de populatie behoren, vertonen variaties. In feite is variatie een voorwaarde sine qua non om evolutieprocessen te laten plaatsvinden.

Variatie in organismen vindt plaats op verschillende niveaus, van variaties in de nucleotiden waaruit DNA bestaat tot morfologieën en variaties in gedrag. Naarmate we het niveau verlagen, vinden we meer variatie.

Erfelijkheid

Het kenmerk moet erfelijk zijn. Deze variaties die in de populatie aanwezig zijn, moeten van ouders op kinderen worden overgedragen. Om te verifiëren of een eigenschap erfelijk is, wordt een parameter genaamd "erfelijkheidsgraad" gebruikt, gedefinieerd als het aandeel van fenotypische variantie als gevolg van genetische variatie..

Wiskundig wordt het uitgedrukt als htweeV.GV.G + V.EN​Waar VG is de genetische variantie en VEN is het variantieproduct van de omgeving.

Er is een heel eenvoudige en intuïtieve manier om erfelijkheidsgraad te kwantificeren: de maatstaf van het karakter van de ouders wordt in een grafiek weergegeven vs. karakter bij kinderen. Als we bijvoorbeeld de erfelijkheid van de snavelgrootte bij vogels willen bevestigen, meten we de y-grootte bij de ouders en plotten deze versus de grootte bij nakomelingen..

In het geval dat we opmerken dat de grafiek neigt naar een lijn (de rtwee ligt dicht bij 1) kunnen we concluderen dat de kenmerken erfelijk zijn.

Het wisselende karakter is gerelateerd aan de fitness

De laatste voorwaarde voor natuurlijke selectie om in de populatie te kunnen optreden, is de relatie tussen het kenmerk en de fitness - Deze parameter kwantificeert het vermogen tot voortplanting en overleving van individuen en varieert van 0 tot 1.

Met andere woorden, deze eigenschap moet het reproductiesucces van zijn drager vergroten..

Hypothetisch voorbeeld: de staart van eekhoorns

Kaibaba eekhoorn

Laten we een hypothetische populatie eekhoorns nemen en nadenken over de vraag of natuurlijke selectie hierop zou kunnen reageren..

Het eerste dat we moeten doen, is controleren of er variatie is in de populatie. We kunnen dit doen door de karakters van interesse te meten. Stel dat we variatie in de staart vinden: er zijn varianten met lange staart en met korte staart.

Later moeten we bevestigen of het kenmerk "wachtrijgrootte" overerfbaar is. Hiervoor meten we de staartlengte van de ouders en zetten deze af tegen de staartlengte van de kinderen. Als we een lineair verband vinden tussen de twee variabelen, betekent dit dat de erfelijkheidsgraad inderdaad hoog is.

Ten slotte moeten we bevestigen dat de grootte van de staart het reproductieve succes van de drager vergroot..

Door de kortere staart kunnen individuen gemakkelijker bewegen (dit is niet noodzakelijk waar, het is puur voor educatieve doeleinden), en kunnen ze met meer succes aan roofdieren ontsnappen dan dragers met lange staart.

Aldus zal door de generaties heen de "korte stam" -kenmerk vaker voorkomen in de populatie. Dit is evolutie door natuurlijke selectie. En het resultaat van dit eenvoudige - maar zeer krachtige proces - zijn de aanpassingen.

Bewijs

Natuurlijke selectie, en evolutie in het algemeen, wordt ondersteund door buitengewoon robuust bewijs uit verschillende disciplines, waaronder paleontologie, moleculaire biologie en geografie..

Fossielenbestand

Het fossielenverslag is het duidelijkste bewijs dat soorten geen onveranderlijke entiteiten zijn, zoals werd gedacht vóór de tijd van Darwin.

Homologie

De afstammelingen met modificaties die zijn opgegroeid in de oorsprong van de soort, vinden steun in de homologe structuren - structuren met een gemeenschappelijke oorsprong, maar die kunnen bepaalde variaties vertonen.

De arm van de mens, de vleugel van de vleermuis en de vinnen van de walvissen zijn bijvoorbeeld homologe structuren aan elkaar, aangezien de gemeenschappelijke voorouder van al deze geslachten hetzelfde patroon van botten in hun bovenlichaam had. In elke groep is de structuur aangepast afhankelijk van de levensstijl van het organisme.

Moleculaire biologie

Op dezelfde manier stellen vorderingen in de moleculaire biologie ons in staat de sequenties in verschillende organismen te kennen en er bestaat geen twijfel over dat er een gemeenschappelijke oorsprong is.

Directe observatie

Ten slotte kunnen we het mechanisme van natuurlijke selectie in actie zien. Bepaalde groepen met zeer korte generatietijden, zoals bacteriën en virussen, maken het mogelijk om de evolutie van de groep in korte tijd te observeren. Het typische voorbeeld is de evolutie van antibiotica.

Wat is geen natuurlijke selectie?

Hoewel evolutie de wetenschap is die de biologie begrijpt - om de beroemde bioloog Dobzhansky te citeren "niets is logisch in de biologie behalve in het licht van de evolutie" - zijn er veel misvattingen in de evolutionaire biologie en aanverwante mechanismen..

Natuurlijke selectie lijkt een populair concept te zijn, niet alleen voor academici, maar ook voor de algemene bevolking. In de loop der jaren is het idee echter vertekend en verkeerd voorgesteld, zowel in de academische wereld als in de media..

Het is niet de survival of the fittest

Als we het hebben over 'natuurlijke selectie', is het bijna onmogelijk om geen zinnen op te roepen als 'survival of the fittest of the fittest'. Hoewel deze zinnen erg populair zijn en op grote schaal worden gebruikt in documentaires en dergelijke, geven ze de betekenis van natuurlijke selectie niet nauwkeurig weer..

Natuurlijke selectie houdt rechtstreeks verband met de voortplanting van individuen en indirect met overleving. Het is logisch dat hoe langer iemand leeft, hoe groter de kans is dat hij zich voortplant. De directe verbinding van het mechanisme is echter met de reproductie.

Op dezelfde manier plant het "sterkere" of "meer atletische" organisme zich niet altijd in grotere hoeveelheden voort. Om deze redenen is het noodzakelijk om de bekende uitdrukking te verlaten.

Het is niet synoniem met evolutie

Evolutie is een proces in twee stappen: een proces dat variatie veroorzaakt (mutatie en recombinatie), wat willekeurig is, en een tweede stap die de verandering in allelfrequenties in de populatie bepaalt..

Deze laatste fase kan plaatsvinden door natuurlijke selectie of door genetische of genetische drift. Daarom is natuurlijke selectie slechts het tweede deel van dit grotere fenomeen dat evolutie wordt genoemd..

Typen en voorbeelden

Er zijn verschillende classificaties van de selectie. De eerste classificeert de selectiegebeurtenissen volgens hun effect op het gemiddelde en de variantie in de frequentieverdeling van het bestudeerde karakter. Dit zijn: stabiliserende, directionele en disruptieve selectie

We hebben ook een andere classificatie die afhangt van de variatie van de fitness volgens de frequentie van de verschillende genotypen in de populatie. Dit zijn de positieve en negatieve frequentieafhankelijke selectie.

Ten slotte is er de harde en zachte selectie. Deze classificatie hangt af van het bestaan ​​van concurrentie tussen individuen in de populatie en de omvang van de selectiedruk. Hieronder beschrijven we de drie belangrijkste soorten selectie:

Selectie stabiliseren

Er is een stabiliserende selectie wanneer de individuen met het 'gemiddelde' of frequentere karakter (die op het hoogste punt in de frequentieverdeling) degenen zijn met het hoogste fitness.

Daarentegen worden individuen die in de staarten van de bel worden aangetroffen, verre van het gemiddelde, over de generaties heen geëlimineerd..

In dit selectiemodel blijft het gemiddelde gedurende de generaties constant, terwijl de variantie afneemt.

Een klassiek voorbeeld van stabiliserende selectie is het gewicht van het kind bij de geboorte. Hoewel de medische vooruitgang deze selectiedruk heeft verlicht met procedures zoals een keizersnede, is de grootte vaak een doorslaggevende factor..

Kleine baby's verliezen snel warmte, terwijl baby's die aanzienlijk zwaarder zijn dan gemiddeld problemen hebben met de bevalling..

Als een onderzoeker het type selectie probeert te bestuderen dat in een bepaalde populatie voorkomt en alleen het gemiddelde van het kenmerk kwantificeert, kan hij tot de verkeerde conclusies komen, in de veronderstelling dat evolutie niet plaatsvindt in de populatie. Om deze reden is het belangrijk om de variantie van het personage te meten.

Directionele selectie

Het directionele selectiemodel stelt voor dat door de generaties heen individuen die zich in een van de staarten van de frequentieverdeling bevinden, overleven, of het nu de linker- of rechtersector is..

In directionele selectiemodellen verschuift het gemiddelde over de generaties, terwijl de variantie constant blijft.

Het fenomeen van kunstmatige selectie die door mensen wordt uitgevoerd op hun huisdieren en planten, is een typische directionele selectie. Over het algemeen wordt ernaar gestreefd dat de dieren (bijvoorbeeld vee) groter zijn, meer melk produceren, sterker zijn, etc. Op dezelfde manier gebeurt het bij planten.

Met het verstrijken van de generaties varieert het gemiddelde van het geselecteerde karakter van de populatie afhankelijk van de druk. Als er grotere koeien worden gezocht, neemt het gemiddelde toe.

In een natuurlijk biologisch systeem kunnen we het voorbeeld nemen van de vacht van een bepaald klein zoogdier. Als de temperatuur in zijn habitat constant daalt, worden die varianten geselecteerd die door een willekeurige mutatie een dikkere vacht hebben..

Storende selectie

Disruptieve selectie werkt door de voorkeur te geven aan personen die het verst van het gemiddelde verwijderd zijn. Naarmate generaties verstrijken, nemen de wachtrijen toe in frequentie, terwijl personen die voorheen dicht bij het gemiddelde lagen, beginnen af ​​te nemen.

In dit model kan het gemiddelde constant worden gehouden, terwijl de variantie toeneemt - de curve wordt breder en breder totdat hij in tweeën wordt gedeeld..

Er wordt gesuggereerd dat dit type selectie kan leiden tot soortvorming, op voorwaarde dat er voldoende isolatie optreedt tussen de twee morfologieën aan de uiteinden van de staart..

Een bepaalde vogelsoort kan bijvoorbeeld opvallende variaties in zijn snavel hebben. Stel dat er optimale zaden zijn voor hele kleine snavels en optimale zaden voor hele grote snavels, maar de tussenliggende snavels krijgen geen geschikt voer..

De twee uitersten zouden dus in frequentie toenemen en, als de juiste omstandigheden worden geboden die soortgelijkenissen gunstig stemmen, kan het zijn dat de individuen met verschillende variaties van de piek in de loop van de tijd twee nieuwe soorten zullen worden..

Bron: Ealbert17 [CC BY-SA 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0)], van Wikimedia Commons

Referenties

  1. Audesirk, T., Audesirk, G., & Byers, B. E. (2004). Biologie: wetenschap en natuur. Pearson Education.
  2. Darwin, C. (1859). Over het ontstaan ​​van soorten door middel van natuurlijke selectie. Murray.
  3. Freeman, S., & Herron, J. C. (2002). Evolutionaire analyse. Prentice hal.
  4. Futuyma, D. J. (2005). Evolutie . Sinauer.
  5. Hickman, C. P., Roberts, L.S., Larson, A., Ober, W. C., & Garrison, C. (2001). Geïntegreerde principes van zoölogie (Deel 15). New York: McGraw-Hill.
  6. Rijst, S. (2007).Encyclopedia of Evolution. Feiten over bestand.
  7. Russell, P., Hertz, P., en McMillan, B. (2013). Biologie: The Dynamic Science. Nelson Onderwijs.
  8. Soler, M. (2002). Evolutie: de basis van biologie. Zuid-project.

Niemand heeft nog op dit artikel gereageerd.