§ 9. Основы эволюционного учения. Повторение

Определения и обозначения

Эволюция — историческое изменение наследственных признаков популяций и видов в ряду поколений. Популяция — группа особей одного вида, живущих на общей территории и способных скрещиваться. Изменение отдельного организма в течение жизни, например рост или обучение, не считается эволюцией: оно не меняет наследственные признаки популяции.

Борьба за существование — совокупность отношений организмов друг с другом и с условиями среды, возникающая из-за ограниченности ресурсов и способности организмов размножаться. Ресурсов может не хватить всем потомкам, поэтому на выживание влияют конкуренция, хищники, паразиты и условия среды. Понятие помогает объяснить, почему особи популяции имеют неодинаковые шансы оставить потомство.

Естественный отбор — преимущественное выживание и размножение организмов с наследственными признаками, повышающими их приспособленность к данным условиям. Он не означает, что отдельная особь сознательно выбирает лучший признак. Отбор объясняет, почему в ряду поколений некоторые наследственные варианты становятся более распространёнными.

Адаптация — наследуемая особенность организма, повышающая его выживаемость или успешность размножения в определённых условиях среды. Например, незаметная окраска может снижать риск быть съеденным. Понятие позволяет связать строение или поведение организма с его условиями жизни, но полезность признака не универсальна: при смене среды преимущество может исчезнуть.

Как это устроено

Особей одной популяции различают наследственные признаки, и источник многих новых вариантов — мутации, то есть изменения генетического материала. При половом размножении рекомбинация по-новому сочетает варианты генов родителей, поэтому потомки не являются точными копиями. Наследственность сохраняет и передаёт часть этих различий следующим поколениям. Если различия наследуются, они могут стать материалом для эволюционных изменений.

Организмы часто производят больше потомков, чем может выжить и размножиться при доступных ресурсах. Пища, места для размножения и укрытия ограничены, поэтому возникает конкуренция между особями. Но борьба за существование не сводится к ней: организмы также сталкиваются с засухой, холодом, болезнями, хищниками и паразитами. Эти факторы по-разному влияют на шансы особей выжить и оставить потомство.

Естественный отбор действует на уже существующие наследственные различия, а не на потребности организмов. Если какой-либо вариант признака помогает в данной среде, его носители в среднем чаще выживают или размножаются. Их потомки наследуют этот вариант, поэтому его доля в популяции может увеличиваться. Так популяция меняется, хотя отдельные особи не приобретают признак по собственному желанию.

Если отбор поколение за поколением поддерживает наследственные особенности, повышающие успех размножения, такие особенности могут накапливаться и становиться адаптациями. Их польза относительна: признак, выгодный в одном климате или при одном способе добывания пищи, может оказаться нейтральным или вредным в других условиях. Поэтому нельзя считать адаптацию неизменным совершенством. Она отражает соответствие организма конкретной среде в конкретный период.

Популяции одного вида могут жить в разных условиях и постепенно накапливать разные наследственные изменения. Если между ними ограничен обмен генами, различия могут усиливаться от поколения к поколению. Длительное расхождение популяций при определённых условиях способно привести к образованию новых видов. Изменения внутри популяций называют микроэволюционными процессами; они связаны с историческим развитием и разнообразием живого мира.

Формы естественного отбора и их результаты

Чтобы пользоваться таблицей, сначала определите, какие варианты признака выживают и размножаются успешнее. Затем сравните их с исходным распределением: преимущество одного края сдвигает признак, преимущество среднего сохраняет его около среднего, а успех обоих краёв увеличивает долю крайних вариантов. Одна и та же форма отбора определяется не названием условия, а тем, как оно влияет на наследуемые варианты.

Разбор задач

Задача 1. В популяции насекомых часть особей имеет наследственную окраску, лучше заметную хищникам, а часть — менее заметную. Определите, какие особи вероятнее оставят больше потомства. Здесь важно учитывать не намерения насекомых, а наследуемость окраски и влияние хищников на выживание.

1. У особей есть наследственное различие по окраске, значит, окраска может передаваться потомству.
2. Хищникам легче обнаруживать заметных насекомых, поэтому они в среднем чаще становятся добычей.
3. Менее заметные особи чаще доживают до размножения и передают свою окраску потомкам.

Ответ: вероятнее больше потомства оставят менее заметные особи. Это результат отбора в данных условиях, а не сознательное изменение окраски насекомыми.

Задача 2. После похолодания в популяции чаще встречаются особи с более густым покровом. Объясните, как частота признака могла измениться за несколько поколений. Само совпадение похолодания и распространения признака ещё не объясняет механизм, поэтому нужно проследить передачу признака и различия в размножении.

1. В популяции уже существовала наследственная изменчивость по густоте покрова.
2. После похолодания густой покров мог повысить выживаемость или успешность размножения его носителей.
3. Они оставляли больше потомков, которым чаще передавался густой покров, и его доля увеличивалась в последующих поколениях.

Ответ: отбор в новых условиях приводит к неодинаковому репродуктивному успеху особей, а наследование признака постепенно меняет состав популяции. Если густой покров не наследуется, такой механизм изменения частоты признака не сработает.

Задача 3. В одном местообитании преимущество имеют средние значения признака, а крайние варианты чаще гибнут. В другом местообитании преимущество получают оба крайних варианта. Назовите формы отбора и предскажите изменение распределения признака. Сравните не саму величину признака, а то, какие варианты лучше размножаются.

1. В первом случае отбор устраняет крайние варианты и сохраняет средние значения.
2. Во втором случае отбор поддерживает оба края распределения, тогда как промежуточные варианты не получают такого преимущества.
3. При разрывающем отборе доля крайних вариантов может увеличиться, а различия между группами — усилиться.

Ответ: в первом местообитании действует стабилизирующий отбор, и среднее значение сохраняется. Во втором действует разрывающий отбор: распределение может стать более выраженно разделённым на крайние варианты.

Типичные ошибки

• Считать, что отдельный организм эволюционирует в течение жизни. Такую мысль часто вызывает смешение роста или изменения поведения с наследственными изменениями популяции. Проверьте себя: меняется ли частота наследуемых признаков в ряду поколений, а не только состояние одной особи?
• Объяснять адаптацию тем, что организм «постарался» приобрести нужный признак. Так говорят, потому что признак действительно помогает выжить, но польза не означает намеренного возникновения. Проверьте объяснение: сначала должны существовать наследственные варианты, затем условия влияют на их носителей неодинаково.
• Сводить борьбу за существование только к прямой конкуренции. Её легко заметить, когда две особи используют один ресурс, но это лишь один тип отношений. Проверьте себя: учтены ли также условия среды и взаимодействия разных видов, например хищничество или паразитизм?
• Утверждать, что отбор всегда ведёт к усложнению или совершенству. Это представление возникает, если считать эволюцию движением к заранее заданной цели. Проверьте вывод по конкретной среде: отбор даёт относительное преимущество, а при изменении условий полезный признак может утратить своё значение.

Связь с другими темами

Для понимания эволюции нужны понятия наследственности, изменчивости, мутации, популяции и вида, а также знания о размножении и передаче признаков потомству. Они помогают объяснить, откуда берутся наследственные различия и как они сохраняются в поколениях. Далее эти идеи применяются при изучении видообразования и биоразнообразия. Они также помогают разбирать происхождение человека и объяснять адаптации организмов.

Что запомнить

• Эволюция — изменение популяций в ряду поколений, а не целенаправленное изменение отдельной особи.
• Наследственная изменчивость поставляет материал для эволюции.
• Ограниченность ресурсов и избыточное размножение создают условия для борьбы за существование.
• Естественный отбор приводит к неодинаковому размножению особей с разными наследственными признаками.
• Адаптация полезна лишь в определённых условиях среды.
• Движущий, стабилизирующий и разрывающий отбор по-разному изменяют распределение признаков в популяции.