Естественный отбор: биологическое значение, источники, классификация

Помогает ли изоляция вида естественному отбору

Если ареал, в котором живет вид, небольшой и изолированный от остального мира, условия в разных его частях примерно одинаковы. В такой ситуации естественный отбор будет менять всех особей в одном и том же направлении.

Если же вид не изолирован, могут произойти межвидовые скрещивания. Кроме того, чем шире ареал обитания, тем сильнее изменить представителей вида может среда.

В результате естественный отбор будет продуктивнее: представители одного вида будут конкурировать друг с другом и с другими видами, параллельно приспосабливаясь к особенностям среды, чтобы ограниченная территория смогла их прокормить. Если же вид не будет меняться, его место займет кто-то другой.

Роль естественного отбора в эволюции

Чарльз Дарвин полагал естественный отбор основной движущей силой эволюции, в современной синтетической теории эволюции он также является основным регулятором развития и адаптации популяций, механизмом возникновения видов и надвидовых таксонов, хотя накопление в конце XIX — начале XX века сведений по генетике, в частности обнаружение дискретного характера наследования фенотипических признаков, привело к тому, что некоторые исследователи стали отрицать важность естественного отбора, и в качестве альтернативы предлагали концепции, базирующиеся на оценке фактора мутации генотипа как чрезвычайно важного. Авторы таких теорий постулировали не постепенный, а очень быстрый (в течение нескольких поколений) скачкообразный характер эволюции (мутационизм Гуго де Фриза, сальтационизм Рихарда Гольдшмитда и другие, менее известные концепции)

Открытие известных корреляций среди признаков родственных видов (закон гомологических рядов) Н. И. Вавилова подтолкнуло некоторых исследователей к формулировке очередных «антидарвиновских» гипотез об эволюции — таких, как номогенез, батмогенез, автогенез, онтрогенез и прочие.

В 1920—1940-е годы в эволюционной биологии, у тех, кто отвергнул идею Дарвина об эволюции путём естественного отбора, (иногда теории, в которых уделялось большое значение естественному отбору называли «селекционистскими») возродился интерес к этой теории благодаря пересмотру классического дарвинизма в свете относительно молодой науки генетики. Разработанная в результате этого синтетическая теория эволюции, часто некорректно называемая неодарвинизмом, помимо прочего, опирается на количественный анализ частоты аллелей в популяциях, изменяющейся под влиянием естественного отбора. Ведутся споры[источник не указан 2926 дней], где люди с радикальным подходом в качестве аргумента против синтетической теории эволюции, а также роли естественного отбора утверждают, что «открытия последних десятилетий в различных областях научного знания — от молекулярной биологии с её теорией нейтральных мутаций Мотоо Кимуры и палеонтологии с её теорией прерывистого равновесия Стивена Джея Гоулда и Найлза Элдриджа (в которой вид понимается как относительно статическая фаза эволюционного процесса) до математики с её теорией бифуркаций и фазовых переходов — свидетельствуют о недостаточности классической синтетической теории эволюции для адекватного описания всех аспектов биологической эволюции»[источник не указан 2926 дней]. Дискуссия о роли различных факторов в эволюции началась более 30 лет назад и продолжается по сегодня, и иногда высказывается, что «эволюционная биология (подразумевая под этим теорию эволюции, разумеется) подошла к необходимости своего очередного, третьего синтеза»[источник не указан 2926 дней].

Какие факторы влияют на естественный отбор

Чем больше изменчивость внутри вида и чем сильнее отдельные особи отличаются друг от друга, тем потенциально эффективнее будет естественный отбор. Чем больше особей одного вида существует, тем выше шансы, что скрещивание между кем-то из них улучшит вид.

Скрещивание (получение потомства от двух особей), в отличие от самооплодотворения, продуктивнее для естественного отбора. С одной стороны, оно гарантирует постоянство и однообразие признаков внутри вида. С другой – позволяет получить потомство, которое будет более сильным, плодовитым и приспособленным, чем родители. У особей, которые получаются в результате самооплодотворения, шансов на выживание и размножение меньше.

Упреждающие шаги

Вероятно, отягощенное генетическим бременем человечество спасет быстрое развитие качественно нового раздела науки — молекулярной медицины, с ее индивидуальным подходом к пациенту в зависимости от генетической уникальности. Молекулярная медицина также позволит начинать профилактику и лечение до появления развитой картины патологического ­процесса.

Генетическое тестирование позволяет не только выявить лиц с повышенным риском многих мультифакторных заболеваний, но и оптимизировать стратегию их лечения. Яркий пример — возможность превентивного удаления тканей молочных желез при выявлении «онкомутаций» в генах BRCA1, BRCA2.

Биоэтика и гуманизм

Евгенике противостоят гуманисты. Так, ученый-биоэтик Адриен Аш выступала против предродового тестирования и связанных с этим абортов, исходя из убеждения, что жизнь и с ограниченными возможностями всё равно того стоит, а также из веры, что любое справедливое общество должно ценить и беречь жизни всех людей, независимо от того, какие гены им выпали в лотерее природы, ведь болезни — это часть многообразия человеческой ­расы.

Гуманисты убеждены, что любая человеческая жизнь — великая ценность. Возможности современной медицины, спасающей ранее безнадежных, необходимы для процветания общества. Государства, где бушует естественный отбор, т. е. там, где медицинская помощь недоступна или ограниченна, — это беднейшие страны мира, наверное, с неплохим генетическим фондом. Только какой толк в генетическом благополучии при таком низком уровне жизни? Может быть, сам гуманизм закрепился у Homo sapiens благодаря эволюции, и мы стоим на правильном пути. Например, в процветающей Японии, по словам нашего эксперта Владимира Максимова, кардинально отличается подход к пренатальным скринингам от европейского: их проводят достаточно редко. Страна восходящего солнца выбрала другую, гуманную по отношению к еще не родившимся детям политику: вырастим всех, кто появится на ­свет.

Пожалуй, нужно согласиться с утверждением американского психолога Мартина Селигмана о том, что здоровье индивида и, как следствие, общества в целом, напрямую зависит от окружающей обстановки, в частности, от того, приходится ли ему вести жестокую борьбу за свое существование, противостоять естественному отбору. И только в том обществе, где естественный отбор сменился социальным, создается здоровое, благоприятное для психического и эмоционального здоровья людей ­окружение.

Рассмотрев «за» и «против» евгенического и гуманистического подходов, нужно признать, что генетический потенциал человечества будет уменьшаться. Гуманное отношение общества к людям с генетическими отклонениями не решит этой проблемы, но в хорошем смысле усилит социум, сделав его «принимающим», комфортным для жизни людей независимо от медицинских критериев. Ну а роль медицины и врачей в обществе будет только нарастать. ­Готовимся?

Подводные камни в геноме

Все люди между собой различаются по множеству внешних и внутренних
признаков. А генетически два человеческих индивида отличаются одной
буквой генетического кода на каждые 1000 нуклеотидов. Одно различие на
1000 — это немного, если учесть, что, например, у дрозофил одно
отличие на 100, а у гриба шизофиллум — одно отличие на 10, и
это на сегодня абсолютный рекорд генетического разнообразия. И всё
равно это много и означает, что между двумя человеческими
индивидами — 35 млн коротеньких различий, однобуквенных замен.
Но поскольку каждая аминокислота кодируется тремя нуклеотидами
(триплет, или кодон), то не все замены нуклеотида в ДНК приводят к
замене аминокислоты в белке, а только так называемые
несинонимичные. И таких несинонимичных замен, приводящих к
изменению в молекуле белка, у каждого человека в белок-кодирующих генах
около 10 тысяч. Примерно 10% из них не бесполезные, а вредные,
которые снижают приспособленность. Среди них есть и смертельные.
Биологи выяснили, что и у дрозофилы, и у позвоночных животных в среднем
имеется одна-две летальные мутации на генотип. Организм не умирает
потому, что эти мутации находятся в гетерозиготном состоянии, т. е.
мутантный ген дублируется нормальным геном на парной хромосоме. Кроме
того, человеческий генотип в среднем несет порядка 100 больших выпадений
и вставок в ДНК, общая длина которых составляет около 3 млн
нуклеотидов. Генотип нобелевского лауреата, соавтора модели «двойной
спирали» ДНК Джеймса Уотсона, как оказалось при его секвенировании,
несет обычное количество слабовредных мутаций и 12 сильно вредных
мутаций, которые прячутся за нормальными генами в гетерозиготном
состоянии. Очевидно, они не повлияли на приспособленность и
успешность Джеймса Уотсона. Но если вредных мутаций будет еще
больше и они не будут вычищаться отбором, равновесие нарушится, и
приспособленность в человеческой популяции неизбежно будет снижаться.

Как подчеркнул Алексей Кондрашов, эту проблему понимал еще Дарвин, который писал: «У
дикарей те, кто слабы либо телом, либо умом, быстро погибают.
А те, кто выживает, обычно демонстрирует могучее здоровье.
А мы, цивилизованные люди, изо всех сил стараемся предотвратить
этот процесс элиминации: мы создаем приюты для умственно отсталых,
инвалидов и больных, издаем законы, которые поддерживают бедных, и наши
врачи стараются изо всех сил спасти жизнь каждого человека до последней
возможности. Есть основания думать, что вакцинация сохранила сотни
жизней, которые иначе погибли бы от оспы. Поэтому даже слабые здоровьем
члены цивилизованных обществ продолжают размножаться. Всякий, кто
интересовался разведением домашних животных, не будет сомневаться в
том, что это чрезвычайно вредно для человеческой популяции».

ЕСТЕСТВЕННЫЙ ОТБОР. ФОРМЫ ЕСТЕСТВЕННОГО ОТБОРА В ПОПУЛЯЦИЯХ.

Февраля, 11 класс, биология.

РОЛЬ ИЗМЕНЧИВОСТИ И НАСЛЕДСТВЕННОСТИ В ЭВОЛЮЦИОННОМ ПРОЦЕССЕ.

Эволюция – процесс исторического развития живой природы на основе изменчивости, наследственности и естественного отбора.

Материал для эволюции — наследственная изменчивость.

Наследственная изменчивость — это мутации, которые могут возникать в популяциях.

Рецессивные мутации накапливаются, доминантные проявляются. Отбор, действуя в популяциях, отбраковывает особи с ненужными признаками, оставляя особей с полезными признаками.

Результаты эволюции – приспособленность организмов к условиям окружающей среды, образование новых видов и надвидовых таксонов.

Приобретение приспособлений отдельными группами организмов может при определенных условиях привести к образованию новых видов

МЕХАНИЗМЫ (направления, пути) ЭВОЛЮЦИОННОГО ПРОЦЕССА

Ароморфоз — крупные эволюционные изменения, ведущие к общему усложнению строения и функций организмов и позволяющие им занимать принципиально новые местообитания или существенным образом повышающие конкурентную способность организмов в существующих местообитаниях.

Идиоадаптации — частные приспособления, не меняющие существенно уровня организации организмов, достигнутого в процессе эволюции, но заметно облегчающие их выживание именно в данных местообитаниях.

Дегенерация — это форма эволюционного процесса, приводящая к упрощению организации в связи с переходом организмов к паразитизму или сидячему образу жизни.

При этом может происходить упрощение или исчезновение ряда органов и тканей, связанных с новым образом жизни.

Биологический прогресс — это такое направление эволюции, при котором увеличивается число популяций, подвидов и расширяется ареал (территория обитания), при этом данная группа организмов находится в состоянии постоянного видообразования.

Биологический регресс — направление эволюции, при котором уменьшаются ареал и численность организмов, замедляются темпы видообразования, уменьшается число популяций, подвидов, видов.

БОРЬБА ЗА СУЩЕСТВОВАНИЕ.

ЕСТЕСТВЕННЫЙ ОТБОР.

ФОРМЫ ЕСТЕСТВЕННОГО ОТБОРА В ПОПУЛЯЦИЯХ.

Борьба за существование – совокупность взаимосвязей особей вида между собой, с другими видами и абиотическими факторами среды.

Часть потомков организма выживает, а часть – обречена на гибель.

Формы борьбы за существование:

1. Внутривидовая

2. Половой отбор

3. Межвидовая

4. Взаимодействие с абиотическими факторами

ВЫДЕЛЯЮТ ТРИ ОСНОВНЫЕ ФОРМЫ ЕСТЕСТВЕННОГО ОТБОРА:

1. Стабилизирующий отбор — направлен на поддержание в популяциях среднего, ранее сложившегося значения признака или свойства. Он действует при относительно постоянных (колеблющихся в определенных пределах) условиях внешней среды.

При стабилизирующем отборе преимущество в размножении получают наиболее типичные особи в популяции, особи же, заметно уклоняющиеся от установившейся нормы, устраняются естественным отбором. Эта форма отбора самая обычная, но заметить ее сложно, так как в этом случае не происходит изменения морфологического облика организмов в популяции.

Движущий или направленный отбор — способствует сдвигу среднего значения признака или свойства в популяции. Эта форма отбора возникает при изменении условий существования и приводит к установлению новой нормы взамен ранее существующей.

Дизруптивный или раздробляющий отбор – это отбор, идущий одновременно в пользу нескольких вариантов против особей с промежуточным значением признака. Эта форма отбора возникает в случаях, когда ни одна из групп генотипов не получает решающего преимущества в борьбе за существование из-за разнообразия условий, одновременно встречающихся на одной территории.

Дизруптивный отбор способствует возникновению и поддержанию полиморфизма популяций, а в некоторых случаях может служить причиной видообразования.

Таким образом, потомки сильных индивидуумов также будут относительно хорошо приспособленными, а их доля в общей массе особей будет возрастать. После смены нескольких десятков или сотен поколений средняя приспособленность особей данного вида заметно возрастает.

Дата добавления: 2017-04-04; просмотров: 105 | Нарушение авторских прав

Поиск на сайте:

Поиск Лекций

Суть естественного отбора

Дарвин утверждал, что виды не являются чем-то неизменным и нерушимым. В своей борьбе за выживание на планете виды растений и животных постоянно менялись, чтобы лучше приспособиться к среде обитания.

Каждый вид потратил много веков на борьбу с другими видами за пищу и территорию. Эти способности укреплялись и в той или иной форме по наследству передавались потомству, накапливались и развивались.

Дарвин заявил: чем лучше организованы особи определенного вида, тем выше их шансы пережить более слабых конкурентов. Тем больше вероятность, что они добудут пищу, защитятся от врагов и оставят потомство.

В этом и состоит естественный отбор: слабые вымирают, выживают сильнейшие.

Живые ископаемые

До наших дней в неизменном виде дожили некоторые виды живых существ, миллионы лет назад бывшие типичными представителями флоры и фауны давно минувшей эпохи.

Например, мечехвосты (см. Рис. 6), древние членистоногие, жившие полмиллиарда лет назад, успешно существуют и сейчас благодаря стабилизирующему отбору. Этот вид почти вдвое старше вымерших уже динозавров.

Рис. 6.

Кистеперая рыба латимерия, предки которой были широко распространены в палеозойскую эру, наглядно показывает, как могло происходить превращение плавников рыб в лапы будущих амфибий.

Стабилизирующий отбор прекратил дальнейшую эволюцию ее конечностей в связи с переходом этих рыб к жизни в глубинах океана (см. видео).

Голосеменное растение – гинкго (см. Рис. 7), широко распространенное в мезозойскую эру, имеет множество переходных признаков, например пластинчатые листья, характерные для древних покрытосеменных.

Рис. 7.

Расстановка сил

Сергей Константинович Боголепов

психотерапевт, в прошлом кардиореаниматолог, ­Новосибирск

У современного общества нет выбора — спасать или не спасать детей с ВПС, если это возможно. Хорошо это или плохо для будущих поколений — вопрос неоднозначный. Весомый аргумент за спасение: эти дети могут вырасти талантливыми, замечательными, благодарными людьми, которые принесут пользу большую, чем возможные расходы общества от рождения у них таких же неблагополучных ­детей.

В настоящее время распространение получила философская доктрина, от приверженцев которой мы часто слышим, что в связи с социальным прогрессом и развитием медицины естественный отбор в человеческом обществе почти прекратился. Адепты этой концепции избегают антибиотиков и не прививают своих ­детей.

Чарлз Дарвин определил естественный отбор как основной эволюционный процесс, в результате которого в популяции увеличивается количество особей с полезными индивидуальными отклонениями и уменьшается с вредными. Выживают и передают свои гены потомкам наиболее ­приспособленные

Генетики возразят: отбор будет всегда, хотя бы потому, что он начинает действовать уже при образовании половых клеток, выбраковывая гаметы с нарушениями мейоза, аномалиями хромосомного набора и генетическими поломками. Далее идет отбор по жизнеспособности и подвижности сперматозоидов, по их выживаемости в половых путях женского организма, по способности оплодотворенной яйцеклетки к имплантации. Отторжение имплантированного зародыша на ранних стадиях беременности, гибель плода, мертворождения по‑прежнему остаются факторами отбора в человеческом ­обществе.

Подчинив себе окружающую среду, избавившись от многих болезней, люди тем не менее не создали и вряд ли смогут создать среду, в которой не действовал бы ни один из механизмов ­отбора.

Владимир Николаевич Максимов

д. м. н., зав. лабораторией молекулярно-генетических исследований терапевтических заболеваний ФГБНУ «НИИ терапии и профилактической медицины», ­­Новосибирск

Бесспорно, генетических болезней, особенно аутосомно-рецессивных, в следующих поколениях будет все больше. Яркий пример — фенилкетонурия. Раньше гомозиготы не оставляли потомства, поскольку вырастали с тяжелой умственной отсталостью. Но теперь ранняя диагностика и диета позволяют детям с фенилкетонурией развиваться совершенно нормально и заводить детей-гетерозигот. Постепенно это приведет к увеличению частоты гетерозигот в популяции, а соответственно, повышению вероятности встречи супругов-носителей мутаций. Наука постоянно ставит перед собой новые задачи и решает их. Это нормально. Я думаю, мы научимся жить в мире с распространенной генетической ­­патологией.

Около 20 % браков не приносят детей из‑за мужского и женского бесплодия и других причин. Часть семей сознательно отказывается от рождения детей, поэтому гены, связанные со слаборазвитыми родительскими инстинктами не ­передадутся.

Но все‑таки можно заключить, что естественный отбор как основная и направляющая сила сегодня резко ослабляет свое действие в отношении человеческой популяции и перестает быть единственным эволюционным ­фактором.

Медицина меряется силами с законами ­природы.

Эффективность

Условия, способствующие естественному отбору:

• Множество организмов, подвергающееся отбору;
• изменчивость в популяциях;
• условия окружающей среды, часто меняющиеся во времени;
• разделение популяций географическими барьерами;
• обширная территория расселения вида.

Эффективность естественного отбора — это изменение частоты встречаемости генов за определенный промежуток времени. Эффективность выражается в подавлении доминирующего гена. В популяции доминантные аллели исчезают довольно быстро. Рецессивные признаки убрать сложнее, так как они длительное время сохраняются в гетерозиготном виде, не проявляя себя.

Высокая и низкая концентрация гена снижает скорость отбора. Средний уровень встречаемости признака — оптимальный для эффективного замещения его на новый. При внедрении нового генома популяция теряет представителей группы, обладающих старым набором генов. Таким образом, популяция, которая способна перенести такие утраты выживает и приобретает новые качества, если же она не в состоянии выдержать массовую гибель особей, то часто вся группа вымирает. Поэтому на протяжении эволюции много видов так и не приспособились к изменяющимся условиям, что заканчивалось их полным исчезновением.

Ну и что же делать?

Как быть с этой проблемой, вопрос сложный, прежде всего потому, что затрагивает этические моменты. «Я
принципиально не хочу давать никаких рекомендаций, потому что в
этических вопросах ученые не обладают никаким специальным
знанием, — говорит профессор Кондрашов. — Я знаю факты, а что хорошо, что плохо, я знаю или не знаю в той же степени, что и любой другой человек». Применение
искусственного отбора к людям — это фашизм, и принудительная
стерилизация около 400 тысяч человек в нацистской Германии признана
преступлением против человечества. Другое дело — генетическое
консультирование, которое позволит избежать рождения ребенка с
наследственным заболеванием, хотя на сегодня таким путем можно отсечь
лишь самые тяжелые из них. В будущем, вероятно, про ребенка можно
будет узнать всё, включая его интеллект и ожидаемую продолжительность
жизни.

Возможно, считает Кондрашов, мы когда-нибудь научимся «чистить» геном
от вредных мутаций, возвращая его в «идеальное состояние»: «Сейчас это звучит как фантастика, но 50 лет назад и секвенирование за две тысячи долларов выглядело фантастикой». По
его мнению, человечество столкнется с этой проблемой в ближайшее время и
будет вынуждено как-то ее решать. Пока же можно, по крайней мере,
избавить своего ребенка от рисков позднего отцовства — мужчины
могут замораживать свою сперму в молодом возрасте, чтобы потом
использовать ее, когда понадобится. И в течение всей жизни
быть «вечно молодыми» отцами.

Алексей Кондрашов, Надежда Маркина
«Троицкий вариант» №23(117), 20 ноября 2012 года

После нас хоть потоп

Успехи современной медицины обнадеживают, но каковы возможные генетические последствия этого? Получается, что многие молодые люди — те, кто умер бы без высокотехнологичной медицины — теперь могут передавать свои гены следующим поколениям. И с каждым поколением бремя генетических дефектов будет нарастать. И чем больше создается лекарств, чем совершеннее медицинская техника и оперативные подходы, тем тяжелее будет этот ­груз.

В процессе видообразования естественный отбор переводит случайную индивидуальную изменчивость в биологически полезную популяционную. Стабилизирующая форма отбора сохраняет удачные комбинации аллелей от предшествующих этапов эволюции. Отбор поддерживает также состояние генетического ­полиморфизма

Наглядным примером может служить статистика передачи по наследству врожденных пороков сердца (ВПС). Так, при моногенных пороках (это небольшая часть всех ВПС, 8 %) риск наследования составляет при аутосомно-доминантном типе 50 % и 25 % — при аутосомно-­рецессивном.

При других видах наследования риск намного меньше — от 0 до 22 %. Если врожденный порок сердца имеется у обоих родителей будущего ребенка, риск ВПС возрастает примерно в три раза. Врожденные пороки сердца при генетических заболеваниях развиваются не изолированно, а в комплексе с поражением других органов и систем, однако часто именно тяжесть поражения сердечно-сосудистой системы и ее своевременная коррекция определяют выживаемость ­пациентов.

Получается, что успешное оперативное лечение ВПС приводит в следующем поколении к медленному росту процента людей, нуждающихся в серьезном медицинском лечении. Таким образом, прогресс медицины негативным образом влияет на состояние генофонда человечества. Именно поэтому существует научное мировоззрение, сторонники которого выступают за необходимость искусственного отбора, методы которого могут показаться ­негуманными.