กลไกการคัดเลือกโดยธรรมชาติหลักฐานประเภทและตัวอย่าง

คัดเลือกโดยธรรมชาติ เป็นกลไกวิวัฒนาการที่เสนอโดยนักธรรมชาติวิทยาชาวอังกฤษชาร์ลส์ดาร์วินซึ่งมีความสำเร็จในการสืบพันธุ์ที่แตกต่างกันระหว่างบุคคลของประชากร.

การคัดเลือกโดยธรรมชาติทำหน้าที่ในแง่ของการสืบพันธุ์ของบุคคลที่มีอัลลีลบางอย่างทิ้งลูกหลานมากกว่าบุคคลอื่นที่มีอัลลีลที่แตกต่างกัน บุคคลเหล่านี้ทำซ้ำมากขึ้นและเพิ่มความถี่ของพวกเขา กระบวนการคัดเลือกโดยธรรมชาติของดาร์วินก่อให้เกิดการปรับตัว.

ในแง่ของพันธุศาสตร์ประชากรวิวัฒนาการหมายถึงการแปรผันของความถี่อัลลีลในประชากร มีสองกระบวนการหรือกลไกวิวัฒนาการที่ก่อให้เกิดการเปลี่ยนแปลงนี้: การคัดเลือกโดยธรรมชาติและการดริฟท์ของยีน.

การคัดเลือกโดยธรรมชาติได้รับการตีความอย่างผิด ๆ ตั้งแต่ดาร์วินทำให้ความคิดการปฏิวัติของเขาเป็นที่รู้จัก เมื่อพิจารณาบริบททางการเมืองและสังคมในเวลานั้นทฤษฎีธรรมชาตินิยมได้คาดการณ์อย่างผิดพลาดกับสังคมมนุษย์วลีที่เกิดขึ้นใหม่ซึ่งขณะนี้สื่อและสารคดีได้รับการกล่าวขวัญโดยสื่อว่าเป็น "การอยู่รอดของผู้แข็งแกร่ง".

ดัชนี

• 1 การคัดเลือกโดยธรรมชาติคืออะไร?
• 2 กลไก
  • 2.1 การเปลี่ยนแปลง
  • 2.2 การสืบทอดคุณสมบัติ
  • 2.3 ตัวละครที่มีความแตกต่างนั้นสัมพันธ์กับความฟิต
  • 2.4 ตัวอย่างสมมุติ: หางของกระรอก
• 3 หลักฐาน
  • 3.1 บันทึกฟอสซิล
  • 3.2 Homology
  • 3.3 ชีววิทยาระดับโมเลกุล
  • 3.4 การสังเกตโดยตรง
• 4 อะไรคือการคัดเลือกโดยธรรมชาติ?
  • 4.1 ไม่ใช่ความอยู่รอดของผู้ที่เหมาะสมที่สุด
  • 4.2 มันไม่ได้มีความหมายเหมือนกันกับวิวัฒนาการ
• 5 ประเภทและตัวอย่าง
  • 5.1 การเลือกการทำให้เสถียร
  • 5.2 การเลือกทิศทาง
  • 5.3 การเลือกก่อกวน
• 6 อ้างอิง

การคัดเลือกโดยธรรมชาติคืออะไร?

การคัดเลือกโดยธรรมชาติเป็นกลไกที่เสนอโดยนักชาตินิยมชาวอังกฤษชาร์ลดาร์วินในปี ค.ศ. 1859 เรื่องนี้ได้รับการปฏิบัติโดยมีรายละเอียดมากมายในผลงานชิ้นเอก ต้นกำเนิดของสายพันธุ์.

มันเป็นหนึ่งในความคิดที่สำคัญที่สุดในด้านชีววิทยาเพราะมันอธิบายว่าทุกรูปแบบของชีวิตที่เราสามารถชื่นชมในวันนี้มา มันเปรียบได้กับความคิดของนักวิทยาศาสตร์ที่ยิ่งใหญ่ในสาขาอื่นเช่นไอแซคนิวตันเป็นต้น.

ดาร์วินอธิบายผ่านตัวอย่างมากมายที่สังเกตได้ในระหว่างการเดินทางว่าสปีชีส์นั้นไม่ได้เป็นหน่วยงานที่ไม่เปลี่ยนแปลงในเวลาและเสนอว่าพวกมันทั้งหมดมาจากบรรพบุรุษร่วมกัน.

แม้ว่าจะมีคำจำกัดความของการคัดเลือกโดยธรรมชาติหลายสิบคำ แต่สิ่งที่ง่ายและเป็นรูปธรรมที่สุดคือ Stearns & Hoekstra (2000): "การคัดเลือกโดยธรรมชาติคือการเปลี่ยนแปลงในความสำเร็จด้านการสืบพันธุ์ที่เกี่ยวข้องกับลักษณะที่สืบทอดได้".

จำเป็นต้องพูดถึงว่าวิวัฒนาการและการคัดเลือกโดยธรรมชาติไม่ได้มีเป้าหมายหรือวัตถุประสงค์ที่เป็นรูปธรรม มันผลิตสิ่งมีชีวิตที่ปรับให้เข้ากับสภาพแวดล้อมของพวกมันโดยไม่มีการระบุประเภทของการกำหนดค่าที่อาจเกิดขึ้นได้.

กลไก

ผู้เขียนบางคนแสดงให้เห็นว่าการคัดเลือกโดยธรรมชาตินั้นเป็นสิ่งที่หลีกเลี่ยงไม่ได้ทางคณิตศาสตร์เนื่องจากมันเกิดขึ้นเมื่อใดก็ตามที่มีการเติมเต็มสามสิ่งซึ่งเราจะเห็นต่อไป:

การเปลี่ยนแปลง

บุคคลที่เป็นของประชากรนำเสนอรูปแบบที่แตกต่างกัน ในความเป็นจริงการเปลี่ยนแปลงเป็นเงื่อนไข ไซน์ใฐานะที่ไม่ใช่ เพื่อให้กระบวนการวิวัฒนาการเกิดขึ้น.

การเปลี่ยนแปลงของสิ่งมีชีวิตเกิดขึ้นในระดับที่แตกต่างกันไปตั้งแต่การเปลี่ยนแปลงของนิวคลีโอไทด์ที่ประกอบขึ้นเป็นดีเอ็นเอจนถึงลักษณะสัณฐานวิทยาและการเปลี่ยนแปลงของพฤติกรรม เมื่อเราลดระดับลงเราจะพบความหลากหลายมากขึ้น.

การสืบได้โดยพันธุ์

ลักษณะต้องสืบทอดได้ รูปแบบเหล่านี้มีอยู่ในประชากรจะต้องผ่านจากพ่อแม่สู่ลูก ในการตรวจสอบว่าตัวละครเป็นสิ่งที่สืบทอดได้หรือไม่เราใช้พารามิเตอร์ที่เรียกว่า "ความสามารถในการถ่ายทอดทางพันธุกรรม" ซึ่งถูกกำหนดให้เป็นสัดส่วนของความแปรปรวนฟีโนไทป์เนื่องจากความแปรปรวนทางพันธุกรรม.

ในทางคณิตศาสตร์มันแสดงว่า ชั่วโมง² = V_G / (V_G + V_E) ที่ไหน V_G คือความแปรปรวนทางพันธุกรรมและ V_E เป็นผลิตภัณฑ์แปรปรวนของสภาพแวดล้อม.

มีวิธีที่ง่ายและใช้งานง่ายมากในการวัดปริมาณพันธุกรรม: การวัดตัวละครของพ่อแม่นั้นถูกพล็อต ตัวละครในเด็ก ตัวอย่างเช่นหากเราต้องการยืนยันความสามารถในการถ่ายทอดทางพันธุกรรมของขนาดสูงสุดในนกเราจะวัดขนาดและในผู้ปกครองและเราจะทำการพล็อตกับขนาดในเด็ก.

ในกรณีที่เราสังเกตว่ากราฟมีแนวโน้มที่จะเป็นหนึ่งบรรทัด R² ใกล้เคียงกับ 1) เราสามารถสรุปได้ว่าคุณลักษณะนั้นเป็นสิ่งที่สืบทอดได้.

อักขระที่แตกต่างกันจะเกี่ยวข้องกับ การออกกำลังกาย

เงื่อนไขสุดท้ายสำหรับการคัดเลือกโดยธรรมชาติที่จะกระทำในประชากรคือความสัมพันธ์ของลักษณะกับ การออกกำลังกาย - พารามิเตอร์นี้คำนวณปริมาณความสามารถในการทำซ้ำและความอยู่รอดของแต่ละบุคคลและแตกต่างกันไปตั้งแต่ 0 ถึง 1.

กล่าวอีกนัยหนึ่งคุณลักษณะดังกล่าวควรเพิ่มความสำเร็จในการสืบพันธุ์ของผู้ให้บริการ.

ตัวอย่างสมมุติ: หางของกระรอก

ลองหากลุ่มประชากรของกระรอกสมมุติและคิดว่าการคัดเลือกโดยธรรมชาติสามารถกระทำได้หรือไม่.

สิ่งแรกที่เราต้องทำคือการยืนยันหากมีการเปลี่ยนแปลงในประชากร เราสามารถทำได้โดยการวัดตัวละครที่น่าสนใจ สมมติว่าเราพบความแปรปรวนในหาง: มีหลายสายพันธุ์ที่มีหางยาวและหางสั้น.

ต่อจากนั้นเราจะต้องยืนยันว่าคุณลักษณะ "ขนาดหาง" นั้นสามารถสืบทอดได้หรือไม่ ในการทำเช่นนี้เราวัดความยาวของหางพ่อแม่และวางกับความยาวของหางเด็ก หากเราพบความสัมพันธ์เชิงเส้นตรงระหว่างตัวแปรทั้งสองนั่นหมายความว่าการถ่ายทอดทางพันธุกรรมมีประสิทธิภาพสูง.

ในที่สุดเราต้องยืนยันว่าขนาดของหางเพิ่มความสำเร็จในการสืบพันธุ์ของผู้ให้บริการ.

หางสั้นอาจอนุญาตให้บุคคลเคลื่อนไหวได้ง่ายขึ้น (นี่ไม่จำเป็นต้องเป็นจริงมันมีจุดประสงค์เพื่อการสอนอย่างหมดจด) และช่วยให้พวกเขาหนีนักล่าได้สำเร็จมากกว่าผู้ให้บริการหางยาว.

ดังนั้นตลอดชั่วอายุคนลักษณะ "colar สั้น" จะบ่อยขึ้นในประชากร นี่คือวิวัฒนาการโดยการคัดเลือกโดยธรรมชาติ และผลลัพธ์ของกระบวนการที่เรียบง่าย แต่มีประสิทธิภาพมากนั้นคือการดัดแปลง.

หลักฐาน

การคัดเลือกโดยธรรมชาติและวิวัฒนาการโดยทั่วไปได้รับการสนับสนุนจากหลักฐานที่แข็งแกร่งเป็นพิเศษจากหลากหลายสาขาวิชา ได้แก่ ซากดึกดำบรรพ์ชีววิทยาโมเลกุลและภูมิศาสตร์.

บันทึกฟอสซิล

บันทึกซากดึกดำบรรพ์เป็นหลักฐานที่ชัดเจนว่าสปีชี่ส์ไม่ได้เป็นหน่วยงานที่ไม่เปลี่ยนแปลงอย่างที่เคยคิดมาก่อนเวลาของดาร์วิน.

ที่คล้ายคลึงกัน

ลูกหลานที่มีการดัดแปลงที่เสนอในที่มาของสายพันธุ์หาการสนับสนุนในโครงสร้างคล้ายคลึงกัน - โครงสร้างที่มีต้นกำเนิดร่วมกัน แต่อาจนำเสนอการเปลี่ยนแปลงบางอย่าง.

ยกตัวอย่างเช่นแขนของมนุษย์ปีกของค้างคาวและครีบของปลาวาฬนั้นมีโครงสร้างที่คล้ายคลึงกันเนื่องจากบรรพบุรุษร่วมกันของเชื้อสายเหล่านี้ทั้งหมดมีรูปแบบเดียวกันของกระดูกในผู้บังคับบัญชา ในแต่ละกลุ่มโครงสร้างได้รับการปรับเปลี่ยนตามวิถีชีวิตของสิ่งมีชีวิต.

อณูชีววิทยา

ในทำนองเดียวกันความก้าวหน้าทางอณูชีววิทยาทำให้ทราบลำดับของสิ่งมีชีวิตต่าง ๆ และไม่ต้องสงสัยเลยว่ามีต้นกำเนิดร่วมกัน.

การสังเกตโดยตรง

ในที่สุดเราอาจสังเกตกลไกการคัดเลือกโดยธรรมชาติในการดำเนินการ บางกลุ่มที่มีช่วงเวลาที่สั้นมากเช่นแบคทีเรียและไวรัสช่วยให้สามารถสังเกตวิวัฒนาการของกลุ่มได้ในเวลาอันสั้น ตัวอย่างทั่วไปคือวิวัฒนาการของยาปฏิชีวนะ.

การคัดเลือกโดยธรรมชาติคืออะไร?

แม้ว่าวิวัฒนาการเป็นวิทยาศาสตร์ที่ให้ความหมายกับชีววิทยา - อ้างถึงนักชีววิทยาชื่อดัง Dobzhansky "ไม่มีอะไรที่สมเหตุสมผลในชีววิทยายกเว้นในแง่ของการวิวัฒนาการ" - มีความเข้าใจผิดมากมายในชีววิทยาวิวัฒนาการและกลไกที่เกี่ยวข้องกับ อันนี้.

การคัดเลือกโดยธรรมชาติดูเหมือนจะเป็นแนวคิดยอดนิยมไม่เพียง แต่สำหรับนักวิชาการเท่านั้น แต่ยังรวมถึงประชากรทั่วไปด้วย อย่างไรก็ตามในช่วงหลายปีที่ผ่านมาความคิดถูกบิดเบือนและบิดเบือนความจริงทั้งในเชิงวิชาการและสื่อ.

มันไม่ใช่การเอาชีวิตรอดจากผู้ที่เหมาะสมที่สุด

เมื่อกล่าวถึง "การคัดเลือกโดยธรรมชาติ" มันแทบเป็นไปไม่ได้เลยที่จะไม่พูดวลีเช่น "การอยู่รอดของผู้ที่เหมาะสมที่สุดหรือแข็งแกร่งที่สุด" แม้ว่าวลีเหล่านี้เป็นที่นิยมมากและมีการใช้กันอย่างแพร่หลายในสารคดีและที่เกี่ยวข้องไม่แสดงความหมายของการคัดเลือกโดยธรรมชาติ.

การคัดเลือกโดยธรรมชาตินั้นเกี่ยวข้องโดยตรงกับการสืบพันธุ์ของแต่ละบุคคลและโดยอ้อมต่อความอยู่รอด เหตุผลชีวิตของแต่ละคนยิ่งมีโอกาสมากขึ้นที่เขาจะทำซ้ำตัวเอง อย่างไรก็ตามการเชื่อมต่อโดยตรงของกลไกขึ้นอยู่กับการทำสำเนา.

ในทำนองเดียวกันสิ่งมีชีวิตที่ "แข็งแกร่งที่สุด" หรือ "แข็งแรงที่สุด" ไม่ได้ผลิตซ้ำในปริมาณที่มากขึ้นเสมอไป ด้วยเหตุผลเหล่านี้จึงจำเป็นต้องละทิ้งวลีที่รู้จักกันดี.

มันไม่ตรงกันกับวิวัฒนาการ

วิวัฒนาการเป็นกระบวนการสองขั้นตอน: หนึ่งที่ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลง (การกลายพันธุ์และการรวมตัวกันอีกครั้ง) ซึ่งเป็นแบบสุ่มและขั้นตอนที่สองที่กำหนดการเปลี่ยนแปลงความถี่อัลลีลในประชากร.

ขั้นตอนสุดท้ายนี้สามารถเกิดขึ้นได้โดยการคัดเลือกโดยธรรมชาติหรือโดยยีนหรือดริฟท์ทางพันธุกรรม ดังนั้นการคัดเลือกโดยธรรมชาติจึงเป็นเพียงส่วนที่สองของปรากฏการณ์ที่ใหญ่กว่านี้ที่เรียกว่าวิวัฒนาการ.

ประเภทและตัวอย่าง

การจำแนกมีหลายประเภทให้เลือก การจำแนกเหตุการณ์แรกที่เลือกตามผลกระทบต่อค่าเฉลี่ยและความแปรปรวนในการแจกแจงความถี่ของตัวละครที่ศึกษา สิ่งเหล่านี้คือ: การเลือกที่มีความเสถียรทิศทางและก่อกวน

นอกจากนี้เรายังมีการจัดประเภทอื่นที่ขึ้นอยู่กับการเปลี่ยนแปลงของ การออกกำลังกาย ตามความถี่ของจีโนไทป์ที่แตกต่างกันของประชากร สิ่งเหล่านี้คือการเลือกขึ้นอยู่กับความถี่ในเชิงบวกและเชิงลบ.

ในที่สุดก็มีการเลือกที่แข็งและอ่อนนุ่ม การจำแนกประเภทนี้ขึ้นอยู่กับการมีอยู่ของการแข่งขันระหว่างบุคคลของประชากรและขนาดของความดันที่เลือก ต่อไปเราจะอธิบายการเลือกที่สำคัญสามประเภท:

การเลือกมีเสถียรภาพ

มีการเลือกที่มีเสถียรภาพเมื่อบุคคลที่มี "เฉลี่ย" หรือตัวละครที่พบบ่อยมากขึ้น (ผู้ที่อยู่ที่จุดสูงสุดในการกระจายความถี่) มีสูงสุด การออกกำลังกาย.

ในทางตรงกันข้ามบุคคลที่อยู่ในก้อยของกระดิ่งซึ่งอยู่ไกลจากค่าเฉลี่ยจะถูกกำจัดด้วยขั้นตอนของรุ่น.

ในรูปแบบการเลือกนี้ค่าเฉลี่ยจะคงที่ตลอดชั่วอายุคนในขณะที่ความแปรปรวนลดลง.

ตัวอย่างคลาสสิกของการเลือกที่มีเสถียรภาพคือน้ำหนักของเด็กแรกเกิด แม้ว่าความก้าวหน้าทางการแพทย์ได้ผ่อนคลายความกดดันเลือกนี้ด้วยวิธีการเช่นการผ่าตัดคลอดขนาดมักจะเป็นปัจจัยชี้ขาด.

ทารกตัวเล็กสูญเสียความร้อนอย่างรวดเร็วในขณะที่เด็กที่มีน้ำหนักมากกว่าปกติอย่างมีนัยสำคัญมีปัญหาในการคลอด.

หากนักวิจัยพยายามที่จะศึกษาชนิดของการเลือกที่เกิดขึ้นในประชากรที่กำหนดและเพียงปริมาณเฉลี่ยของลักษณะเฉพาะมันอาจถึงข้อสรุปที่ผิดพลาดโดยเชื่อว่าวิวัฒนาการไม่ได้เกิดขึ้นในประชากร ดังนั้นจึงเป็นสิ่งสำคัญในการวัดความแปรปรวนของตัวละคร.

การเลือกทิศทาง

รูปแบบของการเลือกทิศทางชี้ให้เห็นว่าตลอดชั่วอายุคนรอดชีวิตบุคคลที่อยู่ในปลายหางของการแจกแจงความถี่ไม่ว่าจะเป็นภาคซ้ายหรือขวา.

ในรูปแบบของการเลือกทิศทางค่าเฉลี่ยเคลื่อนที่ด้วยเนื้อเรื่องของรุ่นในขณะที่ความแปรปรวนยังคงที่.

ปรากฏการณ์ของการเลือกประดิษฐ์โดยมนุษย์ในสัตว์และพืชในบ้านของพวกเขาคือการเลือกทิศทางโดยทั่วไป โดยทั่วไปแล้วมันเป็นที่ต้องการว่าสัตว์ (เช่นปศุสัตว์) มีขนาดใหญ่กว่าผลิตนมมากขึ้นแข็งแรงขึ้น ฯลฯ ในทำนองเดียวกันมันเกิดขึ้นในพืช.

เมื่อเวลาผ่านไปหลายรุ่นค่าเฉลี่ยของตัวละครที่เลือกของประชากรจะแตกต่างกันไปตามแรงกดดัน ในกรณีที่คุณมองหาวัวที่มีขนาดใหญ่ขึ้นค่าเฉลี่ยก็จะเพิ่มขึ้น.

ในระบบชีวภาพตามธรรมชาติเราสามารถนำตัวอย่างขนของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมขนาดเล็ก หากอุณหภูมิลดลงอย่างต่อเนื่องในถิ่นที่อยู่ของมันตัวแปรเหล่านั้นที่มีการกลายพันธุ์แบบสุ่มจะมีการเลือกโค้ทหนาขึ้น.

การเลือกก่อกวน

การเลือกก่อกวนก่อให้เกิดประโยชน์แก่ผู้ที่อยู่ห่างไกลจากค่าเฉลี่ย ในฐานะที่เป็นรุ่นผ่านหางเพิ่มความถี่ของพวกเขาในขณะที่คนที่อยู่ใกล้กับค่าเฉลี่ยเริ่มลดลง.

ในรุ่นนี้ค่าเฉลี่ยสามารถคงที่ได้ในขณะที่ความแปรปรวนเพิ่มขึ้น - เส้นโค้งจะกว้างขึ้นและกว้างขึ้นจนกว่ามันจะถูกแบ่งออกเป็นสองส่วน.

มันเสนอว่าการเลือกประเภทนี้อาจนำไปสู่เหตุการณ์ speciation โดยมีเงื่อนไขว่าการแยกที่เพียงพอเกิดขึ้นระหว่างสองสัณฐานอยู่ที่ปลายหาง.

ตัวอย่างเช่นนกบางสายพันธุ์อาจมีความแตกต่างในจุดสูงสุด สมมติว่ามีเมล็ดที่ดีที่สุดสำหรับยอดเขาที่เล็กมากและเมล็ดที่ดีที่สุดสำหรับยอดเขาที่มีขนาดใหญ่มาก แต่ยอดเขาระดับกลางไม่ได้รับอาหารที่เหมาะสม.

ดังนั้นทั้งสองขั้วจะเพิ่มความถี่และถ้าเงื่อนไขเพียงพอที่จะทำให้เกิดเหตุการณ์ speciation เกิดขึ้นมันอาจเป็นได้ว่าเมื่อเวลาผ่านไปบุคคลที่มีความแตกต่างของยอดเขากลายเป็นสองสายพันธุ์ใหม่.

การอ้างอิง

1. Audesirk, T. , Audesirk, G. , & Byers, B. E. (2004). ชีววิทยา: วิทยาศาสตร์และธรรมชาติ. การศึกษาของเพียร์สัน.
2. ดาร์วิน, C. (1859). เกี่ยวกับต้นกำเนิดของสายพันธุ์โดยวิธีการคัดเลือกโดยธรรมชาติ. เมอเรย์.
3. ฟรีแมน, S. , & เฮอรอน, J. C. (2002). การวิเคราะห์เชิงวิวัฒนาการ. ศิษย์โถง.
4. Futuyma, D. J. (2005). วิวัฒนาการ . Sinauer.
5. Hickman, C. P. , Roberts, L.S. , Larson, A. , Ober, W.C. , & Garrison, C. (2001). หลักการบูรณาการทางสัตววิทยา (บทที่ 15) นิวยอร์ก: McGraw-Hill.
6. ข้าว, S. (2007).สารานุกรมแห่งวิวัฒนาการ. ข้อเท็จจริงเกี่ยวกับไฟล์.
7. รัสเซล, พี, เฮิรตซ์, พี, และแมคมิลลัน, บี (2013). ชีววิทยา: วิทยาศาสตร์ไดนามิก. การศึกษาเนลสัน.
8. Soler, M. (2002). วิวัฒนาการ: พื้นฐานของชีววิทยา. โครงการภาคใต้.