"Биология (базовый уровень)", Сухорукова Л.Н., Кучменко В.С.
Естественный отбор — процесс, при котором организмы с полезными в данных условиях наследственными особенностями чаще выживают и оставляют потомство. Так наследственные варианты признаков постепенно меняют распространённость в популяции. Отбор бывает движущим, стабилизирующим и разрывающим: он может смещать среднее значение признака, сохранять его или поддерживать крайние варианты. Приспособленность при этом относительна: она зависит от среды.
Текст подготовлен нейронной сетью по теме параграфа и не заменяет учебник — важные факты и формулировки сверяйте с ним.
Естественный отбор — дифференциальное выживание и размножение организмов с наследственными особенностями, повышающими их приспособленность к условиям среды. Иными словами, потомство оставляют не все особи с одинаковой вероятностью. Это понятие помогает объяснить, почему одни наследственные варианты становятся распространённее, а другие встречаются реже.
Приспособленность — способность организмов выживать и оставлять потомство в определённых условиях среды; она относительна и зависит от этих условий. Признак нельзя назвать полезным или вредным без указания среды, в которой он проявляется. Понятие нужно, чтобы оценивать преимущество организма не по внешнему виду или силе, а по его успеху в выживании и размножении.
Движущий отбор — форма отбора, при которой преимущество получают особи с отклонением признака в одну сторону, а среднее значение признака в популяции смещается. Например, среднее значение может увеличиваться, если более крупные особи чаще оставляют потомство. Это определение помогает распознать изменение признака в одном направлении после перемены условий.
Стабилизирующий отбор сохраняет средние значения признака, а разрывающий поддерживает его крайние варианты. При первом отборе крайние отклонения оказываются менее выгодными, при втором преимущество получают оба края, а средний вариант может проигрывать. Различение этих форм показывает, как именно меняется распределение признака в популяции.
Отбор действует на наследственную изменчивость: особи в популяции различаются, а часть различий передаётся потомству. Наследственные особенности возникают не потому, что организмам чего-то не хватает, а в результате процессов, создающих изменчивость, например мутаций и сочетания генов. Если различия не наследуются, они не могут закрепляться в ряду поколений. Поэтому изменчивость создаёт варианты, а отбор меняет их распространённость.
Среда не одинаково подходит всем вариантам признака. Организмы, чьи наследственные особенности помогают справляться с конкретными условиями, в среднем чаще выживают и размножаются. Они передают эти особенности потомкам, и доля соответствующих наследственных вариантов постепенно растёт. Это не означает, что каждый носитель полезного признака обязательно оставит потомство: речь идёт о большей вероятности и среднем успехе.
Движущий отбор возникает, когда изменение среды делает один крайний вариант признака более выгодным. Носители этого варианта в среднем чаще размножаются и передают его потомству. Поэтому за несколько поколений среднее значение признака может сместиться в сторону преимущества. Сам отбор не направляет изменения заранее: направление задают условия, действующие в данный период.
При стабилизирующем отборе условия среды относительно постоянны, и средний вариант признака оказывается достаточно приспособленным. Сильные отклонения от него могут снижать выживание или число потомков, поэтому встречаются реже. В результате сохраняется сложившийся диапазон, а крайние значения признака становятся менее распространёнными. Такая форма отбора не означает полного отсутствия изменений в популяции.
Разрывающий отбор действует, когда условия среды неоднородны и разные крайние варианты дают преимущество в разных ситуациях. Например, в разных местах могут быть доступны ресурсы, подходящие организмам с противоположными особенностями. Особям со средним значением признака может не хватать преимуществ ни в одной из этих ситуаций. Поэтому крайние варианты сохраняются, а средний может стать менее распространённым.
| Форма отбора | Какие варианты признака получают преимущество | Условия среды | Изменение признака в популяции | Пример |
|---|---|---|---|---|
| Движущий | Один крайний вариант | Условия изменились в пользу одного края | Среднее значение смещается в одну сторону | После похолодания преимущество получают животные с более густым мехом |
| Стабилизирующий | Средний вариант | Относительно постоянные условия | Среднее сохраняется, крайние отклонения встречаются реже | В стабильных условиях чаще сохраняются особи со средним значением признака |
| Разрывающий | Оба крайних варианта | Неоднородная среда с разными условиями | Крайние варианты сохраняются, средний может стать менее распространённым | В разных местах преимущества получают особи с очень мелкими или очень крупными семенами |
Сначала определите, какие варианты признака дают больше потомства, затем сопоставьте их с условиями среды. Если выигрывает один край — отбор движущий, средний вариант — стабилизирующий, оба края — разрывающий. Последняя колонка показывает, как применить эту схему к конкретной ситуации.
В популяции насекомых часть особей имеет наследственную окраску, позволяющую им быть менее заметными на фоне почвы. Нужно объяснить, почему они могут оставить больше потомства. Сравниваем не отдельный случай, а среднюю вероятность выживания и размножения особей с разной окраской.
Ответ: менее заметная наследственная окраска может снизить вероятность быть съеденным. Поэтому её носители в среднем чаще доживают до размножения и оставляют потомство. Если окраска наследуется, её вариант может стать распространённее в популяции.
После похолодания в популяции животных чаще выживают особи с более густым мехом. Требуется определить форму отбора и предсказать возможное изменение признака в следующих поколениях. В условии прямо указано преимущество более выраженного варианта одного признака.
Ответ: это движущий отбор, поскольку преимущество получает один крайний вариант — более густой мех. При сохранении холодных условий средняя густота меха в популяции может увеличиться в последующих поколениях. Это не гарантирует одинакового изменения у каждой особи.
В неоднородной среде особи с очень мелкими и очень крупными семенами получают больше потомства, чем особи со средними семенами. Нужно определить форму отбора и объяснить, что может происходить с популяцией. Сравниваем успех двух краёв признака со средним вариантом.
Ответ: это разрывающий отбор. Разные крайние варианты могут давать преимущество в разных частях среды, тогда как средний вариант не подходит ни к одной из них достаточно хорошо. Если различия наследуются, со временем в популяции может стать больше особей с крайними значениями признака.
Ошибка — считать, что отбор целенаправленно создаёт нужные признаки. Так думают, потому что результат отбора выглядит как приспособление к среде, но сама наследственная изменчивость возникает независимо от потребностей организмов. Среда влияет на то, какие из уже появившихся вариантов успешнее. Проверьте себя вопросом: признак возник потому, что он понадобился, или его носители чаще оставили потомство?
Ошибка — называть естественным отбором выживание самых сильных. Слово «сильный» может показаться универсальным преимуществом, однако в разных условиях полезны разные особенности. Приспособленность определяется успехом выживания и размножения в конкретной среде, а не общей физической силой. Проверка проста: назовите условие среды и объясните, как именно признак помогает в нём.
Ошибка — путать движущий и разрывающий отбор. Их смешивают, потому что в обоих случаях меняется частота крайних вариантов признака. При движущем преимуществом обладает один край, а при разрывающем — оба края, тогда как средний вариант проигрывает. Перед ответом перечислите все варианты, получающие преимущество, а не только заметный крайний.
Ошибка — считать, что отдельная особь эволюционирует в течение жизни. Изменение организма при жизни можно принять за эволюцию, но отбор изменяет распространённость наследственных вариантов в популяции. Такие изменения проявляются при передаче признаков между поколениями. Проверьте себя: речь идёт об одном организме или о долях вариантов среди многих потомков?
Для понимания естественного отбора нужно знать о наследственной изменчивости, мутациях и комбинативной изменчивости: они создают различия, на которые может действовать отбор. Также важно понимать, что популяция является единицей эволюции, поскольку именно в ней меняется распространённость наследственных вариантов. Отдельная особь может выжить или оставить потомство, но изменения признаков оценивают по популяции и поколениям.
Естественный отбор помогает объяснить появление и распространение адаптаций — особенностей, повышающих приспособленность в определённых условиях. Изменение популяций может накапливаться и участвовать в формировании новых видов. При этом отбор не обязательно ведёт к одному и тому же результату: он зависит от среды и наследственных различий, которые в ней существуют.
Чем естественный отбор отличается от искусственного?
При естественном отборе на успех организмов влияют условия среды: чаще размножаются те, чьи наследственные особенности дают преимущество. При искусственном отборе человек выбирает особей с нужными ему признаками и получает от них потомство.
Почему естественный отбор действует на особей, а эволюционирует популяция?
В конкретных условиях отдельные особи выживают и размножаются с разным успехом. Но наследственные изменения становятся заметными не в одной особи, а когда меняется доля вариантов признака среди многих организмов в нескольких поколениях.
Может ли один и тот же признак быть полезным в одних условиях и вредным в других?
Да, приспособленность признака зависит от среды. Например, густой мех помогает сохранять тепло в холоде, но в жарком климате может мешать охлаждению организма.
Как отличить стабилизирующий отбор от движущего?
При стабилизирующем отборе преимущество сохраняется за средним вариантом признака, а крайние отклонения встречаются реже. При движущем отборе преимущество получает один крайний вариант, поэтому среднее значение признака в популяции смещается.
Почему при разрывающем отборе средний вариант признака может стать невыгодным?
В неоднородной среде разные крайние варианты могут лучше подходить к разным условиям или ресурсам. Среднее значение может не давать преимущества ни в одной из таких ситуаций, поэтому его носители оставляют меньше потомства.
28. Естественный отбор и его формы
