Василий Парфёнов

Введение (могущество естественного отбора)

Борьба за выживание в природе происходит постоянно, одни особи выживают, другие погибают, одни оставляют после себя потомство, другие нет. У каждой особи какого-либо вида есть свой набор генов, которые проявляют себя в виде целостного организма (анатомические, физиологические, биохимические, молекулярно-генетические и т.д. признаки). Даже среди индивидуумов одного вида имеются различия(ведь среди миллиардов людей невозможно найти полностью двух одинаковых людей, не говоря уже о бОльшем количестве(если не брать однояйцовых близнецов, хотя.. со временем и в них появляются различия)). А так как у всех особей вида разные признаки, то и приспособленность к выживанию у них разная. Сохранение благоприятных индивидуальных различий и вариаций и уничтожение вредных Дарвин назвал Естественным отбором, или выживанием наиболее приспособленного.

В настоящее время известно, что за проявление признаков отвечает генотип, а это и сами гены (как признаки), и их положение (эухроматин, гетерохроматин), и проявление – экспрессивность(степень проявления в фенотипе одного и того же аллеля определённого гена, т.е. количественный показатель), плейотропность (явление множественного действия гена. Выражается в способности одного гена влиять на несколько фенотипических признаков), гомо-, гетерозиготность, доминирование, кодоминирование и т.д. Соответственно, у кого лучший набор генов для данных обстоятельств(перемены в жизненных условиях), тот и выживает, а у кого похуже, тому посложнее. А обстоятельства постоянно меняются, поэтому к ним нужно приспосабливаться, т.е. необходимо изменяться, в чем и задействован естественный отбор.

В свое время Дарвин выделил факторы, влияющие на изменчивость организмов:

-изменение климата (температура, рельеф)

-изоляция

-миграции

-борьба внутривидовая и межвидовая

-изменение биотических факторов (перемена в пище, например, исчезновение предпочитаемой пищи)

В настоящее время можно дополнить:

-изменение чистоты окружающей среды

-вирусы, бактерии, паразиты

-мутации(точечные, генные, хромосомные, геномные)

-транслокации генов за счет мобильных элементов

-для людей: в какой-то степени предпочтения (мода - по большей части является не природной составляющей, а порождением разума)

Удивительно, насколько сложные и разнообразные существа населяют нашу планету, какие сообщества и взаимоотношения они формируют, взять тот же симбиоз – куда мы без кишечных бактерий, или красный клевер без шмеля. Лишайник состоит из грибов и водорослей. Водоросль в результате фотосинтеза производит органические вещества, углеводы, использующиеся грибом, а гриб, в свою очередь, снабжает водоросль водой и минеральными веществами. Откуда у павлина такой большой хвост, который ему явно тяжело носить; хамелеон может менять окраску в соответствии с обстановкой; бабочка-пяденица десятки лет белая, десятки лет черная, а затем вновь белая. Во всех этих вопросах разбирался Чарльз Дарвин, а в наше время продолжает разбираться эволюционная биология, которая имеет современные знания и методы: молекулярные, генетические, информационные(моделирование), геологические, палеонтологические.

По принципу действенности отбора на изменчивость признака его подразделяют:

- движущий

- Стабилизирующий

- Дизруптивный

- Негативный частотно-зависимый

- Половой

Движущий отбор. Само название "движущий" говорит о том, что такой отбор определяет направление эволюции. В странах с передовой сельскохозяйственной культурой все чаще отказываются от химических средств защиты растений от вредителей (насекомых, грибков), поскольку через ограниченное число поколений движущим отбором фиксируются у вредителей мутации устойчивости к химическим веществам. Вместо химической обработки признано целесообразным через 10-12 лет заменять старый сорт новым, которого еще "не нашли" вредители.

Стабилизирующий отбор обусловливает сохранение адаптивных признаков организмов в неизменных условиях окружающей среды. Т.е. те формы, которые отклоняются по данному признаку, удаляются. Чарльз Дарвин привел очень хорошие примеры этого вида отбора: сохранение древнейших пресноводных кистеперых рыб, обитающих в Ниле, при засухе глубоко закапывающихся в песок и образую вокруг себя оболочку из слизи, оберегающих их от пересыхания.

Дизруптивный отбор (разрывающий отбор)- благоприятствует двум или нескольким направлениям изменчивости, но не благоприятствующий среднему (промежуточному) состоянию признака.

Возможные результаты:

– неустойчивое поддержание полиморфизма

– элиминация редкого класса

– возникновение ассортативности в спаривании

– возникновение репродуктивной изоляции

Примером дизруптивного отбора может служить окраска раковины у виноградной улитки Cepaea nemoralis. Эти улитки различаются по количеству полос на раковине и степени пигментированности входного отверстия раковины в зависимости от окраски фона. Так, в лесах, где почвы имеют коричневый цвет, чаще встречаются с коричневой и розовой окраской раковин, на участках с грубой и желтой травой — преобладает желтая окраска и т. п.

Негативный частотно-зависимый отбор. Если у большинства миног ротовой аппарат устроен так, что присасываться к жертве они могут только с левой стороны, то в тот период, когда к жертве по каким-либо причинам нельзя присоединиться с левой стороны, то тут получат преимущество с «правым ротовым аппаратом», и вследствие этого их выживет больше и они больше оставят потомства и их общее количество возрастят относительно левых.

Половой отбор – это форма отбора определяется не борьбой за существование организмов между собою или с внешними условиями, а соперничеством между особями одного пола, за обладание, особями другого пола (Ч.Дарвин). Результатом является не смерть неуспешного соперника, а отсутствие у него потомства. А тот, кто успешен: имеет самые длинные рога(в случае оленя), самый красный гребень(в случае петуха), смогли как-то с этими орудиями борьбы выжить, и поэтому имеют лучшие гены. Так же в пример можно привести павлина, который имеет огромный красивый (субъективно) цветной хвост, на котором имеются коричневые пятна. В настоящее время проводили эксперимент: закрашивали самцам эти пятна фоновым цветом, а другим подрисовывали пятна. И что оказалось, если природное количество пятен -70, то сделали -50 и -90, и у кого 90, тех больше всего выбирали самки, затем 70 и почти не были выбраны самцы с наименьшим количеством пятен. Аналогичный опыт проводился с птицами вроде сорок, только перья в хвост либо вставляли, либо хвост подрезали. Имеется в природе довольно строгое разделение полов, т.е. существуют стратегии:

Самцы:

Межсамцовая конкуренция

– Турниры и иерархия

– Конкуренция спермы

– Самцовый импринтинг

Самки:

• Манипуляция и провокация

• Выбор

• Реклама

Но каким же образом все-таки самки выбирают самцов, в чем логика их такого поведения?

Существуют различные гипотезы:

Одна из них – гипотеза хороших генов (на примере павлина), самки думают что если он с таким хвостом выжил, значит он сильный, способный и т.д.

Вторая гипотеза называется Дилемма мадам Бовари: либо она выбирает семейного мужчину, который будет помогать воспитывать детей, дарить подарки, либо она выбирает настоящего мужчину(крутого парня) и передает своему сыну(детям) лучшие гены, но одна воспитывает детей.

Третья гипотеза – врожденные предпочтения, т.е. заложено то, что будет нравиться.

Если самки и самцы одного вида отличаются друг от друга при одинаковом образе жизни, то скорее всего эти различия являются результатом полового отбора. Но не все различия можно относить к результату полового отбора, есть и какие-то другие причины. Например, пучок волос на груди индюка, который не приносит ему ни какой личной пользы, да и индюшке он вряд ли понравится.

О скрещивании особей. Когда-то считали, что есть гермафродиты, между которыми вообще не происходит смешивание. Но уже к середине 19 века было описано половое размножение почти между всеми обоеполыми особями. Огромное число растений обоеполые, отмечает Дарвин, но если проводим скрещивание одной разновидности, но разного происхождения, то гибриды получают какую-то особенную силу и фертильность. А если скрещиваем особей одного происхождения, то эта сила несколько меньше.

Сейчас существует такое понятие как храповик Меллера, т.е. у организмов размножающихся бесполым путем из поколения в поколение мутации накапливаются. Чтобы как-то справиться с этим процессом, имеется половой процесс, благодаря которому мутации в организме одного из поколений исчезнут и он выживет, а в другом организме их будет много и он погибнет, а эти мутации не распространяться дальше.

Дивергенция признака. Примером расхождения признака может послужить скаковая и силовая лошади. Отбирал их человек, которому нужна была либо быстрая, либо сильная, хотя изначально это была одна разновидность. Сначала различия были незначительные, а через столетия отбора – существенные. Дарвин считал, что это зарождающиеся виды. Хорошим примером в природе может служить землеройка. Когда-то давно этот вид был разделен географически, изолированные популяции распределились в Японии, Бангладеш, Шри-Ланке, Непале. И при нынешнем скрещивании их между собой гибриды стерильны. Уже произошла генетическая и хромосомная дивергенция.стратегии, которыми пользуются самцы и самки