在自然选择是由英国博物学家查尔斯·达尔文,那里提出了一个进化机制是在群体中的个体差繁殖成功。
自然选择是根据携带某些等位基因的个体的繁殖来进行的,比具有不同等位基因的其他个体留下更多的后代。这些个体繁殖更多,因此增加了频率。达尔文的自然选择过程引起了适应。
资料来源:参见资料来源,通过Wikimedia Commons。根据种群遗传学,进化被定义为种群中等位基因频率的变化。导致这种变化的有两种进化过程或机制:自然选择和基因漂移。
查尔斯·达尔文
自达尔文(Darwin)首次提出他的开创性想法以来,自然选择一直被误解。考虑到当时的政治和社会背景,自然主义者的理论被错误地推论到人类社会,这些新兴的短语如今被媒体和纪录片所传播,例如“适者生存”。
什么是自然选择?
自然选择是英国博物学家查尔斯·达尔文(Charles Darwin)在1859年提出的机制。在他的杰作《物种起源》中对该主题进行了详细的论述。
这是生物学领域最重要的思想之一,因为它解释了我们今天能够欣赏的所有生命形式是如何产生的。它可与其他学科的伟大科学家的思想相提并论,例如艾萨克·牛顿。
达尔文通过旅行中观察到的许多例子来解释物种在时间上是不是不变的实体,并提出它们都来自共同的祖先。
尽管自然选择有数十种定义,但最简单,最具体的是Stearns&Hoekstra(2000)的定义:“自然选择是与遗传性状相关的生殖成功的变异”。
应该提到的是,进化和自然选择并没有追求特定的目标。它仅产生适应其环境的生物,而没有任何关于这些生物将具有的潜在结构的规格说明。
机制
一些作者表示,自然选择是数学上的必然性,因为只要满足三个假设,就会发生自然选择,我们将在下面看到:
变异
属于人群的个体显示出变异。实际上,变异是发生进化过程的必要条件。
生物的变异发生在不同的水平上,从构成DNA的核苷酸变异到行为的形态和变异。当我们降低水平时,我们发现更多变化。
遗传力
特征必须是可遗传的。人口中存在的这些变异必须从父母传给孩子。为了验证性状是否可遗传,使用了一个称为“遗传性”的参数,该参数定义为由于遗传变异导致的表型变异的比例。
在数学上,它表示为h 2 = V G /(V G + V E)。其中V G是遗传方差,而V E是环境的方差积。
有一种非常简单直观的方法来量化遗传力:父母与孩子的性格测度 孩子的性格。例如,如果我们想确认鸟喙大小的遗传力,我们可以测量父母的y大小,并将它们与后代的大小作图。
如果我们观察到图形趋向于一条线(r 2接近1),我们可以得出结论,特征是可遗传的。
变化的字符与
自然选择在种群中起作用的最后一个条件是性状与适应性的关系-此参数量化个体繁殖和生存的能力,范围从0到1。
换句话说,该特性必须提高其载体的繁殖成功率。
假设的例子:松鼠的尾巴
卡巴巴松鼠
让我们假设一个松鼠种群,考虑一下自然选择是否会对其起作用。
我们必须做的第一件事是检查人口是否有差异。我们可以通过测量感兴趣的字符来做到这一点。假设我们在尾巴中发现了变异:有些变异有长尾巴和短尾巴。
随后,我们必须确认“队列大小”特征是否可继承。为此,我们测量父母的尾巴长度,并将其与孩子的尾巴长度作图。如果我们发现两个变量之间存在线性关系,则意味着确实存在很高的遗传力。
最后,我们必须确认尾巴的大小会增加携带者的繁殖成功率。
较短的尾巴可能使个体更容易移动(这不一定是正确的,纯粹是出于教育目的),并且使它们比长尾的携带者更成功地逃避捕食者。
因此,在整个世代中,“短株”特征在人群中将更加频繁。这是自然选择的进化。这个简单但非常强大的过程的结果就是适应。
证据
自然选择和总体上的进化得到了来自古生物学,分子生物学和地理学等各个学科的极其有力的证据的支持。
化石记录
化石记录最清楚地证明了物种并不是一成不变的实体,就像达尔文时代之前那样。
同源性
在物种起源上进行了修饰的后代在同源结构中找到了支持-具有共同起源的结构,但是可以呈现某些变异。
例如,人的手臂,蝙蝠的翅膀和鲸鱼的鳍片是彼此同源的结构,因为所有这些血统的共同祖先在上半身都具有相同的骨骼样式。在每个组中,结构都根据生物的生活方式进行了修改。
分子生物学
同样,分子生物学的进步使我们能够了解不同生物体中的序列,毫无疑问,这是有共同的起源的。
直接观察
最后,我们可能会观察到自然选择的作用机理。某些具有非常短的生成时间的组,例如细菌和病毒,使得可以在短时间内观察该组的演变。典型的例子是抗生素的演变。
什么不是自然选择?
尽管进化论是使生物学具有意义的科学-引用著名生物学家多布赞斯基的话说:“只有从进化论的角度来看,生物学才是有意义的”-进化生物学及其相关机制存在许多误解。是。
自然选择似乎是一个流行的概念,不仅对于学者而言,而且对于一般人群而言。但是,多年来,这个想法在学术界和媒体中都被歪曲和歪曲了。
不是优胜劣汰
当提到“自然选择”时,几乎不可能不构想出“优胜劣汰”。尽管这些短语非常流行,并已在纪录片等中广泛使用,但它们不能准确地表达自然选择的含义。
自然选择与个体繁殖直接相关,与生存间接相关。从逻辑上讲,一个人的寿命越长,繁殖的可能性就越大。但是,该机制的直接联系在于复制。
同样,“更强”或“更具运动性”的生物并不总是大量繁殖。由于这些原因,必须放弃众所周知的短语。
它不是进化的代名词
进化是一个分为两个步骤的过程:一个导致变异(突变和重组),这是随机的,第二个过程决定种群中等位基因频率的变化。
这最后一个阶段可以通过自然选择或遗传或遗传漂移发生。因此,自然选择只是这种称为进化的较大现象的第二部分。
类型和例子
选择有多种分类。第一类根据选择事件对所研究字符的均值和频率分布方差的影响对其进行分类。它们是:稳定,定向和破坏性选择
我们还有另一种分类,它取决于人口中各种基因型的发生频率,适应度的变化。这些是正负频率相关的选择。
最后,有硬选择和软选择。这种分类取决于人口中个体之间竞争的存在和选择压力的大小。我们将在下面描述三种最重要的选择类型:
稳定选择
当具有“平均”或更频繁特征(在频率分布中最高点的特征)的个体是具有最高适应性的个体时,存在稳定的选择。
相比之下,在铃铛尾巴中发现的个体,与平均水平相差甚远,几代人被淘汰。
在此选择模型中,平均值在整个世代中保持不变,而方差减小。
稳定选择的一个典型例子是孩子出生时的体重。尽管医学上的进步通过剖腹产等手术减轻了这种选择性压力,但大小通常是决定因素。
小型婴儿会很快失去热量,而重于平均水平的婴儿则有分娩问题。
如果研究人员试图研究在给定种群中发生的选择类型,并且仅对特征的平均值进行量化,那么他可能会得出错误的结论,认为该种群中没有进化。因此,测量字符的差异很重要。
方向选择
定向选择模型提出,处于频率分布尾巴之一的个体可以存活整个世代,无论是左扇区还是右扇区。
在方向选择模型中,均值在各代之间移动,而方差保持恒定。
人类对其家畜动植物进行人工选择的现象是典型的定向选择。通常,旨在使动物(例如牛)变大,产生更多的牛奶,变得更强壮等。在植物中也是如此。
在几代人中,总体选定特征的平均值根据压力而变化。如果寻求更大的母牛,平均价格会增加。
在自然的生物系统中,我们可以以某些小型哺乳动物的皮毛为例。如果温度在其栖息地中不断降低,则将通过随机突变选择外皮较厚的那些变体。
破坏性选择
颠覆性选择通过偏爱那些离平均值最远的人而起作用。随着世代的流逝,排队的频率增加,而以前接近平均水平的人开始减少。
在此模型中,平均值可以保持不变,而方差增加-曲线越来越宽,直到最终被一分为二。
建议这种类型的选择可能导致物种形成事件,条件是位于尾部末端的两个形态之间必须充分隔离。
例如,某些鸟类的喙可能会有明显的变化。假设有非常小的喙的最佳种子和非常大的喙的最佳种子,但中间的喙没有得到合适的食物。
因此,这两个极端的频率会增加,如果给出适当的条件引发物种形成事件,则随着时间的流逝,具有不同峰变化的个体可能会成为两个新物种。
来源:Ealbert17,来自Wikimedia Commons
参考文献
- Audesirk,T.,Audesirk,G.,&Byers,BE(2004)。生物学:科学与自然。培生教育。
- 达尔文(1859)。通过自然选择对物种的起源。默里。
- Freeman,S.和Herron,JC(2002)。进化分析。学徒大厅。
- Futuyma,DJ(2005年)。演化。西瑙尔。
- 希克曼,CP,罗伯茨,LS,拉森,A。,奥伯,WC,和加里森,C。(2001)。动物学综合原理(第15卷)。纽约:麦格劳-希尔。
- Rice,S。(2007)。进化百科全书。事实记录。
- 罗素(Russell),赫兹(Hertz)和麦克米伦(McMillan)(2013)。生物学:动态科学。尼尔森教育。
- Soler,M。(2002)。进化:生物学的基础。南方项目。