Борьба за существование и естественный отбор

Борьба за существование

Борьба за существование – одна из движущих сил эволюции, которую определил Чарльз Дарвин. Она проявляется не просто в схватке насмерть, а, например, и в поединке за ресурсы или в противостояние с условиями окружающей среды. Наградой в этой борьбе является жизнь и, следовательно, возможность принести потомство.

У борьбы за существование есть 3 формы: внутри- и межвидовая и борьба с неблагоприятными условиями среды.

Интереснее обстоят дела с естественным отбором, который, по мнению Чарльза Дарвина, являлся результатом борьбы за существование.

Естественный отбор

С точки зрения генетики, роль естественного отбора заключается в том, чтобы сохранить гены наиболее приспособленных особей. Это логично, ведь в ходе борьбы за существование неприспособленные организмы погибнут. Таким образом, естественный отбор – избирательное воспроизведение генотипов, которые в наилучшей степени отвечают сложившимся условиям жизни популяции.

В ходе естественного отбора, фенотипы, то есть внешнее проявление признаков, могут оказать влияние на генотипы. Как же это происходит? Допустим, у нас есть популяция, часть особей из которой имеет какие-либо фенотипические отличия, которые благоприятный для сложившихся условий жизни. Под действием борьбы за существование, особи без этого фенотипического отличия вымрут. Происходит естественный отбор. Остаются особи с уникальным признаком, они приносят потомство, тем самым, закрепляя данный признак в генотипе. Такие приспособления организмов к условия окружающей среды называются биологическими адаптациями.

Биологические адаптации

Так как условия среды крайне разнообразны, то и адаптации имеют широкий размах. Есть общие адаптации, которые позволяют приспособиться к плаванию, полету, бегу и так далее. В первую очередь, это находит свое отражение в анатомических и физиологических особенностях организма.

Еще одним примером адаптации является маскировка, обладатель которой становится похожим на предмет из своего окружения. Крайне наглядно это демонстрируют палочники, название которых говорит само за себя. На самом деле, палочники тоже весьма разнообразны, есть виды похожие на веточки, на листья. В водной среде тоже можно замаскироваться, например, под водоросли, что вполне удается морским конькам, выросты тела которых очень похож на таллом растения.

Палочник
Орхидейный богомол
Бабочка-листовидка

Можно быть похожими не только на неодушевленные предметы, но и на других животных, в том числе, более опасных. Такое сходство защити от нападений. Например, в тропиках обитают пауки из рода Myrmarachne, своим внешним видом они похожи на муравьев. И пауки, и муравьи относятся к типу Членистоногие, однако, насекомые имеют 3 пары конечностей, а пауки – 4 пары. У насекомых также есть усики, а пауки ими обделены. Здесь представители рода Myrmarachne нашли выход: они вытягивают свои передние конечности так, что визуально это похоже на усики. Кроме того, тело насекомых разделено на 3 отдела, а у пауков – на 2. И здесь

Myrmarachne преуспели: на их теле имеются перетяжки, имитирующие разделение на голову и грудь. Благодаря такому внешнему виду, паук может стать частью семьи муравьев. В России широко распространены мухи-журчалки. Внешне они похожи на ос, что тоже дает им защиту. Сами по себе эти насекомые безобидны, яда у них нет.

Муха-журчалка
Паук рода Myrmarachne

Хорошо, когда можно сделать вид, что ты палочка, но как живут звери, которые обитают на открытых и весьма пустых участках ландшафта? Как правило, они обладают покровительственной окраской. Например, белая шерсть и оперение у животных, обитающих на Севере. Не обязательно «камуфляж» должен быть однотонным. Птенцы золотистой ржанки едва ли отличимы от мха, произрастающего вокруг.

Птенец золотистой ржанки
Белая куропатка

Еще одним вариантом адаптации является предупреждающая окраска. Животное может постоянно демонстрировать свой предупреждающий окрас. Например, контрастные полосы на теле шмеля, яркие красные надкрылья у божьих коровок, выделяющиеся цвета кожи ядовитых лягушек. Все это нужно для того, чтобы хищник, который съест подобное животное, запомнил не только то, что ему было больно или горько, но и внешний вид того, на кого он охотился. Некоторые виды демонстрируют свою яркую окраску лишь в случае нападения. Дикие хомяки сливаются с выгоревшей травой, однако, если на них напасть, то они переворачиваются на спину или встают на задние лапы, больно кусаются своими резцами, пищат и шипят. Брюшко хомяка черное, выделяется на окружающем фоне. Это призвано вызвать тот же эффект в памяти нападавшего, что и при постоянной предупреждающей окраске.

Дикий хомяк. Вид сбоку
Дикий хомяк обороняется

Абсолютно все адаптации относительны. Это значит, что адаптации, положительные для одних условий, могут быть бесполезными или даже негативными для других.

Формы естественного отбора

  1. Стабилизирующий отбор Направлен на поддержание уже существующих фенотипов. Эта форма отбора не приводит к тому, что останется какая-то крайняя степень проявления благоприятного признака. Она за среднее проявление. Действует стабилизирующая форма естественного отбора в местах, в которых условия боле-менее постоянны. К таким относятся, например, дно океана или северные широты. Например, взять злаки. Слишком высоки злаки будут полегать под ветром и дождем, а низкорослые могут быть съедены грызунами. Средняя высота стебля позволит быть на достаточном расстоянии от почвы и зерна будут менее доступные для грызунов.
  2. Движущая форма отбора Приводит к тому, что появляются особи с новым проявлением признака. Классическим примером служит изменение окраса крыльев бабочек березовых пядениц (Biston betularia) в районах с загрязнением окружающей среды. Такое проявление было обнаружено в XIX веке в Англии. До середины века энтомологи регистрировали, что цвет пядениц – серо-белый. С приходом индустриализации увеличились объемы выброса сажи, которая оседали на белых стволах берез. Пяденицы стали выделяться своей светлой окраской. Однако, в популяциях пядениц присутствовали и те, что отличались от остальных. У них крылья были черного цвета. Различие особей по окраске, размерам, поведению и прочим признакам, притом внутри одного вида называется
    полиморфизмом    . Естественно, черные бабочки на фоне копоти были менее заметны для птиц, чем светлые. Так количество серо-белых пядениц снижалось, стали преобладать черные пяденицы, которые приносили потомство. Таким образом, в загрязненных районах стали преобладать черные бабочки, вместо белых, которых когда-то было большинство.
    Темная березовая пяденица
    Светлая березовая пяденица

  3. Разрывающий, или дизруптивный отбор

В отличии от двух других форм естественного отбора, разрывающий оставляет особей не с одним значением проявления признака, а с двумя крайними. Из ряда выражения фенотипа как будто вырывается среднее значение, что и дало название этой форме. Допустим, есть двукрылые насекомые с разной степенью развития крыльев. У одних они почти не развиты, такая группа практически не летает. Следующие имеют крылья среднего размера и качества, они способны к полету. Третьи пусть имеют крылья большего размера, чем средние. Они тоже могут летать. Представим себе, что в месте жительства трех этих компаний начинается сильный порывистый ветер. Первая группа насекомых и так не летает, она спешит спрятаться и идет пешком. У земли их не так сильно сносит. Насекомые со средним размером крыльев летят, но не справляются с порывами ветра, поэтому гибнут. Третья группа двукрылых за счет своих более крупных крыльев выдерживает порывы ветра и добирается до укрытия. Вот так вот и работает разрывающий отбор. Конечно, степеней проявления признака не всего 3, их больше, есть промежуточные, но дизруптивный отбор оставляет лишь особей с крайней степенью проявления признака.

Задание EB2021 Проанализируйте таблицу «Типы морфологических адаптаций». Заполните пустые ячейки таблицы, используя понятия и примеры, приведённые в списке. Для каждой ячейки, обозначенной буквой, выберите соответствующее понятие или соответствующий пример из предложенного списка.

Типы морфологических адаптаций

 Характеристики Примеры
_______________(А) Контрастные пятна или полосы, имитирующие игру света-тени Бурундук, тигр
Предупреждающая окраска _________________ (Б) Клоп-солдатик, шмель
Мимикрия Окраска незащищённых животных, подражающая окраске защищённых ___________________ (В)

Список понятий и примеров:

  1. окраска и форма животного, имитирующие объекты внешней среды
  2. яркая окраска в сочетании с ядовитыми железами
  3. незаметные на фоне среды окраска и форма животных
  4. божья коровка и оса
  5. заяц-беляк и заяц-русак
  6. муха осовидка и бабочка стеклянница
  7. сплошная окраска
  8. расчленяющая окраска

Итак, ищем то, что подходит под характеристику в первой строке. Из вариантов адаптаций, которые на первый взгляд могут нам подойти это:

  • незаметные на фоне среды окраска и форма животных
  • расчленяющая окраска

«Яркая окраска» нам не подходит, речь идет о полосах и пятнах, которые имитируют свет и тень, они делают незаметными, а не наоборот.

«Окраска и форма животного, имитирующие объекты внешней среды» тоже не подходят, т.к в характеристике указано, что имитация не объектов внешней среды (камни, деревья, листья), а игры света-тени.

Где обитает тигр? Где-то в лесу, в горах, ущельях, у рек. Заметен ли по форме тела тигр на фоне этих мест? Конечно. Он не имеет ничего общего с элементами среды. Хорошим примером такой морфологической адаптации были бы насекомые палочники, тело которых напоминает веточку.

Расчленяющая окраска нам подходит, так как полосы буквально разделяют тело животного, 8).

Предупреждающая окраска характерна ядовитым животным. Их тела имеют контрастные пятна и полосы. Подходит вариант 2).

Примером мимикрии является вариант 6). Многих животных назвали по внешним признакам. Муха «осовидка» лишь похожа на осу, но не является ею, она не способна ужалить.

Расчленяющая окраска тигра
Мимикрия журчалки под осу
Листовидный богомол превосходно имитирует лист
Опасная оса предупреждает о последствиях своим окрасом

Ответ: 826

pазбирался: Ксения Алексеевна | обсудить разбор | оценить

Задание EB1719t Выберите три верных ответа из шести и запишите в таблицу цифры, под которыми они указаны. Какие из перечисленных признаков присущи агроценозу?
  1. элементы, потребляемые растениями, возвращаются в почву
  2. короткие пищевые цепи
  3. саморегуляция
  4. малое число видов
  5. естественный отбор ослаблен или его нет
  6. число видов сбалансировано

Агроценоз – искусственная экосистема. Примером может являться поле ржи, за которым человек ухаживает.

1) Круговорот веществ в агроценозе не является замкнутым, т.к человек собирает урожай. Поэтому в почву не возвращаются минеральные вещества естественным путем, только через удобрения.

2) и 4) Пищевые цепи в агроценозах крайне короткие, что особенно заметно, если сравнить их с пищевыми цепями биоценозов. Это обусловлено тем, что в искусственных условиях уровень продуцентов представлен монокультурой. Исходя из этого, 6) не подходит.

3) В агроценозах нет саморегуляции, так как в искусственной системе просто нет этих механизмов, все контролируется человеком.

5) Верно, так как работает искусственный отбор, осуществляемый человеком.

Ответ: 245

pазбирался: Ксения Алексеевна | обсудить разбор | оценить

Задание EB2219D Известно более 300 пород голубей, различающихся по внешнему виду. Тем не менее Ч. Дарвин в своих трудах утверждал, что все голуби относятся к одному виду и являются потомками дикого скалистого голубя. Приведите доказательства этого утверждения. Назовите методы, которые позволили вывести такое количество пород
  1. При скрещивании представителей этих пород с их диким предком дают плодовитое потомство. Все гибриды между любыми породами голубей плодовиты.
  2. Искусственный отбор (методический отбор).
Ответ: см. решение

pазбирался: Ксения Алексеевна | обсудить разбор | оценить

Задание EB0719t Все приведённые ниже термины, кроме двух, являются свойствами естественного отбора. Определите два термина, «выпадающих» из общего списка, и запишите в таблицу цифры, под которыми они указаны.
  1. длится около десятилетия
  2. происходит в природных экосистемах
  3. массовая и индивидуальная формы отбора
  4. результат — виды приспособленные к среде обитания
  5. объект действия — популяция
  1. длится около десятилетия – искусственный отбор, для естественного нужны тысячелетия.
  2. происходит в природных экосистемах – естественный, искусственный производится в лабораториях.
  3. массовая и индивидуальная формы отбора – искусственный отбор, формами естественного являются стабилизирующий,  движущий и разрывающий.
  4. результат – виды приспособленные к среде обитания – естественный, в результате искусственного отбора отбираются сорта и породы с необходимыми человеку признаками, зачастую неподходящими к естественной среде.
  5. объект действия – популяция – естественный отбор, для искусственного объектом является отдельная особь или группы особей
Ответ: 13

pазбирался: Ксения Алексеевна | обсудить разбор | оценить

Задание EB11248 Объясните причину индустриального меланизма у бабочек березовой пяденицы с позиции эволюционного учения и определите форму отбора
  1. Индустриальный меланизм — это явление, когда из-за развития промышленности и загрязнения воздуха в Англии в 19-20 веках произошло увеличение числа темноокрашенных бабочек по сравнению со светлоокрашенными.
  2. Причина изменения направления естественного отбора в пользу темноокрашенных бабочек — загрязнение стволов берез копотью в промышленных районах, что дает преимущество в маскировке темноокрашенным бабочкам.
  3. Это появление движущей формы естественного отбора.
Ответ: см. решение

pазбирался: Ксения Алексеевна | обсудить разбор | оценить

Задание EB10719 Установите последовательность этапов изменения окраски крыльев у бабочки березовой пяденицы в процессе эволюции.
  1. сохранение темных бабочек в результате отбора
  2. изменение окраски стволов берез вследствие загрязнения окружающей среды
  3. размножение темных бабочек, сохранение в ряде поколений темных особей
  4. уничтожение светлых бабочек птицами
  5. изменение через некоторое время окраски особей в популяции со светлой на темную

Начнем с того, что окраска крыльев не будет меняться просто так. Это отклик на изменения окружающей среды.

2) изменение окраски стволов берез вследствие загрязнения окружающей среды

Если произошло загрязнение и березы поменяли цвет, значит, что их кора потемнела, белые бабочки будут выделяться на фоне своего убежища.

4) уничтожение светлых бабочек птицами

В то время как белые бабочки были уничтожаются, выжили темные бабочки.

1)сохранение темных бабочек в результате отбора

Темные бабочки могут выжить в данных условиях окружающей среды, поэтому они благополучно размножаются.

3) размножение темных бабочек, сохранение в ряде поколений темных особей

Популяция белых бабочек перестает существовать, остаются только темные бабочки

Ответ: 24135

pазбирался: Ксения Алексеевна | обсудить разбор | оценить

Задание EB10720 Установите последовательность действия движущих сил эволюции.
  1. борьба за существование
  2. размножение особей с полезными изменениями
  3. появление в популяции разнообразных наследственных изменений
  4. сохранение преимущественно особей с полезными в данных условиях среды наследственными изменениями
  5. формирование приспособленности к среде обитания

Появляются мутации, идет борьба за существование, лучшие признаки остаются, передаются по наследству, и возникают новые приспособления к среде обитания.

Ответ: 31425

pазбирался: Ксения Алексеевна | обсудить разбор | оценить

Задание EB16929 Установите соответствие между особенностями действия эволюционного фактора и факторами, для которых эти особенности характерны.
ОСОБЕННОСТИ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ ФАКТОРА ЭВОЛЮЦИОННЫЕ ФАКТОРЫ

А) один из источников эволюционного материала

Б) представляет собой колебания численности популяций

В) действие фактора направленно

Г) обеспечивает селекцию генотипов

Д) носит случайный характер

Е) изменяет частоту аллелей в генофонде популяции

1) популяционные волны

2) естественный отбор
Запишите в ответ цифры, расположив их в порядке, соответствующем буквам:

Про естественный отбор речь уже шла в заданиях выше.

Популяционные волны представляют собой колебания численности особей популяции, носит это явление случайный характер.

Источник эволюционного материала — популяционные волны. 1)

Колебания численности популяций — популяционный волны. 1)

Действует направлено — естественный отбор, так как он направлен на отбор наиболее приспособленный особей. 2)

Селекция генотипов — естественный отбор. 2)

Случайный характер — популяционные волны. 1)

Изменяет частоту аллелей в генофонде популяции — естественный отбор. 2)

Ответ: 112212

pазбирался: Ксения Алексеевна | обсудить разбор | оценить

Задание EB12535 Установите соответствие между результатами действия естественного отбора и его формами. Для этого к каждой позиции, данной в первом столбце, подберите соответствующую позицию из второго столбца.
РЕЗУЛЬТАТ ФОРМА

А) Развитие устойчивости к антибиотикам у бактерий.

Б) Существование быстро и медленно растущих хищных рыб в одном озере.

В) Сходное строение органов зрения у хордовых животных.

Г) Возникновение ласт у водоплавающих млекопитающих.

Д) Отбор новорожденных млекопитающих со средним весом.

Е) Сохранение фенотипов с крайними

отклонениями внутри одной популяции.

1) стабилизирующий

2) движущий

3) дизруптивный (разрывающий)

Запишите в ответ цифры, расположив их в порядке, соответствующем буквам:

Развитие устойчивости к антибиотикам у бактерий — один крайний признак — движущий отбор. 2)

Быстро и медленно —  два крайних признака — разрывающий отбор. 3)

Сходное строение — 1 средний признак — стабилизирующий отбор. 1)

Возникновение ласт — один крайний признак — движущий отбор. 2)

Отбор новорожденных млекопитающих со средним весом — один средний признак  -стабилизирующий отбор. 1)

Крайние отклонения внутри одной популяции — разрывающий отбор. 3)

Ответ: 231213

pазбирался: Ксения Алексеевна | обсудить разбор | оценить

Задание EB19873 Выберите признаки, характеризующие естественный отбор как движущую силу эволюции.
  1. источник эволюционного материала
  2. обеспечивает резерв наследственной изменчивости
  3. объектом является фенотип особи
  4. обеспечивает селекцию генотипов
  5. фактор направленного действия
  6. фактор случайного действия

Признаки, характеризующие естественный отбор как движущую силу эволюции: объектом является фенотип особи, обеспечивает селекцию (отбор) генотипов, фактор направленного действия.

Ответ: 345

pазбирался: Ксения Алексеевна | обсудить разбор | оценить

Задание EB16266 Какие из нижеперечисленных примеров характеризуют движущую форму естественного отбора?
  1. возрастание численности тёмных бабочек в промышленных районах по сравнению со светлыми
  2. появление устойчивости у животных к ядохимикатам
  3. постоянство размеров и формы цветка у насекомоопыляемых растений
  4. уменьшение размеров крабов, обитающих в мутной воде
  5. уплощённое в спинно-брюшном направлении тело камбалы
  6. сохранение до настоящего времени кистепёрой рыбы латимерии

Существует три формы естественного отбора:

  1. Стабилизирующий
  2. Движущий
  3. Дизруптивный (разрывающий)

Разберем ответы:

  1. возрастание численности тёмных бабочек в промышленных районах по сравнению со светлыми — Сохраняется один признак, значит, это точно не разрывающий отбор. Сохраняется не среднее значение, следовательно, это не стабилизирующий отбор, а движущий.
  2. появление устойчивости у животных к ядохимикатам — Один признак, не среднее значение. Движущий отбор.
  3. постоянство размеров и формы цветка у насекомоопыляемых растений — Стабилизирующий отбор
  4. уменьшение размеров крабов, обитающих в мутной воде — Движущий отбор
  5. уплощённое в спинно-брюшном направлении тело камбалы — Этот вариант ответа — вообще не пример формы естественного отбора, все равно что спросить почему кот мурчит.
  6. сохранение до настоящего времени кистепёрой рыбы латимерии — Сохранение реликтовых видов- стабилизирующий отбор
Ответ: 124

pазбирался: Ксения Алексеевна | обсудить разбор | оценить

Задание EB10336 Искусственный отбор в отличие от естественного:
  1. проводится человеком целенаправленно
  2. осуществляется природными экологическими факторами
  3. проводится среди особей сорта, породы
  4. происходит среди особей природных популяций
  5. завершается получением новых культурных форм
  6. завершается возникновением новых видов

Отбор делится на естественный и искусственный.

Как можно догадаться, естественный отбор проводит сама жизнь. А естественный — человек. Пример искусственного отбора — селекция.

  1. Искусственный отбор
  2. Естественный
  3. Искусственный
  4. Искусственный, так как формы культурные
  5. Естественный
Ответ: 135

pазбирался: Ксения Алексеевна | обсудить разбор | оценить

Задание EB14234 Какие факторы являются движущими силами эволюции?
  1. модификационная изменчивость
  2. мутационный процесс
  3. естественный отбор
  4. приспособленность организмов к среде обитания
  5. популяционные волны
  6. абиотические факторы среды

Движущие силы эволюции: мутационный процесс, естественный отбор, популяционные волны.

Мутация — это внезапное наследственное изменение, вызванное резким структурным и функциональным изменением генетического материала.

Естественный отбор — основной фактор эволюции, приводящий к выживанию и преимущественному размножению более приспособленных к данным условиям среды особей, обладающих полезными наследственными признаками.

Популяционные волны (волны численности,волны жизни) — резкие колебания численности особей популяции вследствие естественных причин.

Ответ: 235

pазбирался: Ксения Алексеевна | обсудить разбор | оценить

Ксения Алексеевна | Просмотров: 6.3k

Искусственный отбор — Insch.Ru

Мы объясним, что такое искусственный отбор или селекция, его виды, преимущества, недостатки и примеры. Также естественный отбор
Искусственный отбор происходит по продуктивным, эстетическим или удобным причинам

Что такое искусственный отбор?

биологии искусственный отбор или селективное разведение относится к различным способам, которыми люди вмешиваются в эволюцию различных видов животных и растений , выбирая в соответствии с продуктивными, эстетическими или удобными критериями, какие признаки в геноме вида должны быть благоприятны, а какие нет

Это процесс движущей эволюции, параллельный и отличный от естественного отбора (последний происходит без вмешательства человека)

Выборочная селекция ведется людьми с тех пор, как первые виды животных и растений были подвергнуты одомашниванию , что навсегда изменило их эволюционные судьбы, в угоду их отношениям с нашим видом

Посредством отбора родителей , скрещивания и инбридинга люди непосредственно влияли на частоту встречаемости определенных наследственных признаков у этих форм жизни, различая различные расы (в случае животных ) и сорта (в случае растений грибов

По этой причине домашние животные прошли иной путь эволюции, чем их дикие сородичи, поскольку близость к человеку и его образу жизни вывела их из-под влияния естественной конкуренции и выживания сильнейшего

Виды искусственного отбора

Положительный отбор направлен на воспроизводство особей с желаемыми признаками.

В зависимости от степени планирования , вовлеченного со стороны человека, искусственный отбор может быть:

  • Сознание . Когда она отвечает плану отбора, разработанному и выполняемому по желанию, чтобы сохранить определенные черты по сравнению с другими в домашнем виде.
  • Бессознательное. Когда она возникает случайно, реагируя на критерии, не запланированные заранее или, по крайней мере, не формализованные.

Аналогичным образом, можно провести различие между искусственным отбором, который поощряет воспроизводство особей с желаемыми признаками (положительный искусственный отбор), и тем, который предотвращает воспроизводство особей с нежелательными признаками (отрицательный искусственный отбор)

Преимущества искусственного отбора

Выбранные черты отвечают предпочтениям человека.

Искусственный отбор позволяет обеспечить наиболее гармоничное или тесное сосуществование между человечеством и домашними видами, поскольку доминирующие черты последних отвечают интересам, потребностям или предпочтениям человека

Это означает, что потребности человека удовлетворяются, а взамен одомашненному виду гарантируется выживание , часто на гораздо более комфортных условиях, чем в его первоначальной дикой среде: обустроенный дом, постоянная пища, отсутствие хищников

Недостатки искусственного отбора

Переполненные животные, такие как лосось, страдают от болезней.

Условия жизни рядом с человечеством не всегда столь благоприятны для одомашненных видов. Среди потенциальных недостатков селективного разведения – ослабление вида : животные, разводимые на фермах в тесноте и с плохим здоровьем , подвержены болезням и недомоганиям, которых у них не было бы в дикой природе

С другой стороны, искусственный отбор, обусловленный скорее человеческими, чем видовыми причинами, часто приводит к эволюционным проблемам для вида, таким как болезни, анатомические трудности, непредсказуемые мутации и т.д

Более того, в случае, если домашние виды должны вернуться в дикую среду обитания, они будут гораздо менее приспособлены к выживанию, чем любой другой вид

Примеры искусственного отбора

Все сельскохозяйственные культуры подвергаются искусственному отбору для получения желаемых характеристик.

Примеры искусственного отбора включают:

  • Разведение различных пород домашних собак , с большим различием между животными-компаньонами (обычно маленькими) и охранными или бойцовыми животными (обычно крупными).
  • Уничтожение некоторых агрессивных или опасных пород собак или кошек путем контроля или сокращения их размножения.
  • Аномально большое размножение лосося и других культивируемых видов рыб , а вместе с ними и новые болезни, возникающие из-за перенаселенности или отсутствия естественной конкуренции.
  • Различные формы генетического улучшения кукурузы , пшеницы и других одомашненных видов растений, тем самым увеличивая питательность их плодов или размер урожая.

Естественный отбор

Естественный отбор происходит в дикой среде обитания без вмешательства человека.

В отличие от искусственного отбора, естественный отбор это процесс адаптации видов в дикой природе , уже не по воле кого-либо, а в соответствии со специфическими потребностями вида и требованиями окружающей среды

Естественный отбор является основным двигателем эволюции и создания видов. Она возникает в результате выживания сильнейших, в вечной борьбе за воспроизводство, которая, по сути, и составляет жизнь

Искусственный отбор — Понимание эволюции

Главная → Эволюция 101 → Механизмы: процессы эволюции → Искусственный отбор

Задолго до Дарвина и Уоллеса люди использовали отбор для изменения свойств растений и животных. Фермеры и селекционеры позволяли размножаться только растениям и животным с желаемыми характеристиками, что приводило к эволюции сельскохозяйственных животных. Этот процесс называется искусственным отбором, потому что люди (а не природа) выбирают, какие организмы будут воспроизводиться.

Как показано ниже, фермеры выращивали многие культуры дикой горчицы путем искусственного отбора по определенным признакам.

Фотография горчицы предоставлена ​​Пэтом Холройдом, все остальные сорта капусты предоставлены Хелиной Чин.

Точно так же, как люди вывели сельскохозяйственные растения и одомашненных животных из диких предков, мы также использовали искусственный отбор для создания различных разновидностей и пород этих видов. Домашние собаки произошли от древних, ныне вымерших предков волков десятки тысяч лет назад [1] — а затем, в течение последних 200 лет, люди дополнительно отбирали подмножества собак, создавая немецких догов, чихуахуа и полную гамму из более чем 450 пород.

Чихуахуа (слева) и Чесапик-бей-ретривер (справа). Фотографии предоставлены Дайной Дрегер.

В процессе выведения разных пород основное внимание уделялось чертам. Мы не знали, какие гены наделяют, например, умением плавать или ловить крыс; мы просто знали, что нам нужны собаки, которые лучше тянут рыболовные сети (что привело к ретриверам Чесапикского залива и португальским водяным собакам) и избавляются от вредителей (что привело к крысиному терьеру). В последние десятилетия ученым удалось отследить некоторые гены, которые мы невольно отобрали у разных пород. Элейн Острандер, биолог из Национального института здоровья, является одним из таких ученых. Она и ее команда изучают собак, чтобы ответить на основные вопросы о генетике, имеющие значение для здоровья человека.

Группа ученых, стоящих за исследованием: Элейн Острандер, Джемин Ким, Дайна Дрегер (верхний ряд), Джоселин Плассе, Брайан Дэвис и Хайди Паркер (нижний ряд). Фалина Уильямс, также автор исследования, не изображена. Фотографии предоставлены лабораторией Ostrander.

В одном исследовании Элейн и команда, в которую входили Джеймин Ким, Фалина Уильямс, Дайна Дрегер, Джоселин Плассе, Брайан Дэвис и Хайди Паркер, сосредоточились на спортивных охотничьих собаках, которые представляют собой активную группу пород, выполняющих множество различных работ. В эту группу входят спаниели, ретриверы и охотничьи собаки. Команда выявила 59гены, которые, кажется, были мишенями недавней селекции у этих собак. [2] Особый вариант (т. е. аллель) одного из этих генов, названный ROBO1 , был распространен у самых подвижных пород. Эти спортивные породы с необычайной вероятностью имели основание A в том месте гена, где другие породы с большей вероятностью имели основание C. Исходные данные предполагали, что ROBO1 был одним из генов, на которые люди невольно воздействовали , когда они искусственно отбирали породы по разным спортивным способностям, но команде нужны были дополнительные доказательства.

Предыстория

В широком смысле ловкость — это способность двигаться быстро и легко, но для собак она может иметь более конкретное значение. Аджилити — это вид спорта, в котором человек направляет собаку на преодоление сложной полосы препятствий. Чтобы собака хорошо выступала в соревнованиях по аджилити, она должна обладать как спортивными навыками, позволяющими быстро проходить дистанцию, так и умственными способностями, позволяющими быстро реагировать на команды и оценивать препятствия.

Австралийская овчарка на соревнованиях по аджилити. Фото Рона Армстронга из Хелены, штат Монтана, США, CC BY 2.0 с Wikimedia Commons

ROBO1 может быть связано с этими умственными способностями. Из исследований на людях мы знаем, что ROBO1 участвует в развитии мозга. Различные версии ROBO1 влияют на работу и обучение мозга. Например, наличие определенной версии ROBO1 , по-видимому, способствует дислексии, состоянию, при котором у людей возникают проблемы с чтением.

Гипотеза

Команда идентифицировала версию А ROBO1 на основе относительно небольшой выборки пород. Это привело к предположению, что Версия гена А была одобрена искусственным отбором в породах, в которых люди желали получить черты, ведущие к высокой подвижности . Если бы эта гипотеза была верна для разных пород, то мы ожидали бы, что версия гена А будет более распространена среди более подвижных пород , то есть мы ожидали бы наблюдать положительную связь между частотой версии гена А и породой. ловкость.

Данные

Для оценки аджилити команда использовала записи о том, какие породы участвовали в соревнованиях по аджилити и какие породы действительно выиграли титулы по аджилити. Для каждой породы они подсчитали количество титулов, выигранных на собаку этой породы, участвовавшую в соревнованиях. Затем они разделили породы на восемь групп в соответствии с вероятностью каждой породы выиграть титулы в аджилити:

Самые результативные собаки (например, бордер-колли и пуми, пастушьи собаки) попали в красную группу. Породы, которые никогда или очень редко выигрывали соревнования по аджилити (например, борзая и анатолийская овчарка), были в синей группе.

Борзая. Фотография предоставлена ​​Дайной Дрегер.

Чтобы выяснить, насколько распространен вариант гена А ROBO1 в этих различных группах собак, команда обратилась к базе данных последовательностей ДНК собак. Они нашли ROBO1 данных для 1243 собак разных пород в одной из восьми породных групп. Это не были собаки, которые обязательно сами участвовали в соревнованиях по аджилити; они были просто собаками, принадлежащими к той же породе, что и конкуренты. Для каждой из восьми породных групп команда подсчитала, насколько распространена версия гена А 9.0017 ROBO1 сравнивали с другими версиями генов. Вот что они нашли:

На этом графике ось x упорядочивает восемь групп пород от наименее вероятного выигрыша титулов по аджилити (крайний слева) до наиболее вероятного (крайний справа). Ось y показывает, насколько распространен вариант гена А в этой группе. Так, например, частота 0,4 означает, что версия гена А была обнаружена в 40% последовательностей собак этой группы. Существует четкая и сильная взаимосвязь между тенденцией к завоеванию титулов в аджилити и частотой 9 версии гена А.0024: линия регрессии имеет наклон вверх, и это значимо (p = 0,0038). R 2 показывает, насколько хорошо частота различных версий генов объясняется породной группой. Значение R 2 , равное 0, указывает на то, что породная группа вообще не может предсказать частоту появления версии гена А. R 2 , равный 1, означает, что можно точно предсказать частоту версии гена А на основе породной группы. В этом случае значение R 2 , равное 0,77, указывает на то, что 77% вариации частоты версии гена А объясняется породной группой. Эти результаты еще раз подтверждают гипотезу о том, что версия A ROBO1 подвергалась сильному искусственному отбору людьми в породах, для которых люди хотели получить черты, ведущие к сильной ловкости. Теперь исследователи могут опираться на эту гипотезу, чтобы точно узнать, как версия А ROBO1 влияет на собак, которые ее носят, почему версия гена А предпочтительнее у одних пород, но не у других, и, что важно, как это может быть связано со спортивными результатами. и другие черты человека.

Шаг в науку

Когда Элейн Острандер на втором курсе старшей школы узнала о генетике, она поняла, что нашла свое призвание. Она хотела быть ученым. Но у нее не было никаких образцов для подражания: ни родители, ни друзья не были учеными. Так Элейн проложила свой собственный путь. В старшей школе и колледже она работала на самых разных работах — репетитором, официанткой, дворником, посудомойкой — чтобы получить образование, необходимое для карьеры ее мечты. И она сделала это. Теперь Элейн руководит собственной лабораторией, где она помогает обучать новое поколение ученых и накапливать новые знания о генетике.

[1] Ученые все еще работают над тем, чтобы выяснить, сколько именно популяций волков участвовало в этом процессе, где и когда он произошел.

[2] Идентификация этих генов была большой частью исследования, хотя и не в центре внимания этой статьи Digging Data. Процесс включал сравнение геномов многих спортивных охотничьих собак с геномами терьеров (породы, отобранные для охоты на паразитов). Команда искала области в геноме, где 1) спортивные охотничьи собаки, как правило, имели одну последовательность, а терьеры, как правило, имели другую последовательность (предполагая, что две группы развили генетические отличия друг от друга) и 2) участок последовательности ДНК. общая в одной из групп собак была необычно длинной — то есть многие собаки в одной из двух групп (но не в другой) имели хромосомы с точно такой же длинной генетической последовательностью в определенном месте. Это говорит о том, что где-то в этой последовательности есть генетический вариант (аллель), который был настолько выгоден, что быстро стал обычным — так быстро, что рекомбинация не успела смешать последовательность рядом с полезным вариантом. Этот процесс известен как выборочная развертка. Короче говоря, команда искала части генома собаки, в которых были доказательства генетических различий между спортивными охотничьими собаками и терьерами, а также доказательства того, что выборочное сканирование вызвало эти различия.

  • Объясните на этом примере
  • Уроки по теме
  • Вспомогательные ресурсы
  • Ссылка
  • Молодежный видеоролик Калифорнийской академии наук, посвященный приручению собак и искусственному отбору
  • Беседа TedEd о приручении собак
  • Программа NOVA по приручению собак, доступная через Учительский институт эволюционных наук
  • Урок средней и старшей школы по искусственному отбору собак
  • Урок средней школы по эволюции домашних собак от BiteScis
  • Чтение учащимися вопросов на понимание (скачать .docx)
  • Чтение учащимися с вопросами на понимание и интерпретацию данных (загрузка .docx)
  • Краткое чтение для студентов о приручении собак от Учительского института эволюционных наук (скачать . doc)
  • Оригинальная научная статья из Proceedings of the National Academy of Sciences

Чтобы получить ключи для ответов на приведенные выше рабочие листы, учителя могут отправить электронное письмо по адресу [email protected] со школьного адреса электронной почты и должны подтвердить свою работу преподавателем в этой школе.

Следующее задание Data Nugget для старшеклассников дает возможность проанализировать данные о приручении и отборе гибридов между дикими птицами и домашними курами:

  • Дикие цыплята летают в курятнике

Читайте о:

  • Искусственный отбор в лаборатории
  • Анализ данных и ошибок в науке: руководство для начинающих (PDF) — включает справочную информацию о доверительных интервалах
  • Тест линейной регрессии (PDF) – справочная информация

Ким, Дж., Уильямс, Ф.Дж., Дрегер, Д.Л., Плассе, Дж., Дэвис, Б.В., Паркер, Х.Г., и Острандер, Э.А. (2018). Генетический отбор спортивных успехов у спортивно-охотничьих собак. Труды Национальной академии наук. 115: E7212-E7221.

Пересмотрено и обновлено, сентябрь 2021 г.

Искусственный отбор – определение, примеры и тест

Определение

Искусственный отбор или селекционное разведение описывает человеческий отбор размножающихся пар для получения благоприятного потомства. Это относится ко всем организмам — от вирусов до четвероногих и от домашних животных до источников пищи. Искусственный отбор направлен на повышение продуктивной или эстетической ценности организма в нашу пользу.

Примеры искусственного отбора

В области биологии искусственный отбор охватывает целый ряд подтем. Можно осуществить искусственный отбор, чтобы искоренить болезни, увеличить урожайность с акра, снизить конкуренцию в экосистеме или получить новый окрас у породы собак. Благодаря недавним успехам в раскрытии генетических последовательностей длинного списка организмов стало возможным создавать генетические вариации внутри эмбриона или даже на уровне гамет . Любое живое существо, которое было подвергнуто методам генной инженерии, изменяющим последовательность ДНК, известно как генетически модифицированный организм.

Искусственный отбор = модификация ДНК

Сельское хозяйство Животноводство

Агрессивные самцы веками кастрировались, в то время как самцы с генотипами, фенотипами (доминантными признаками), пригодными для человека, использовались в качестве племенного поголовья. Искусственный отбор касается не только внешнего вида, продуктивности или мышечной массы источника пищи, но даже его поведения . При езде верхом на лошадях или использовании их в качестве плуга мерина гораздо легче контролировать, чем жеребца, и еще до изучения генетики было известно, что нервозность — это вина не только окружающей среды, но и наследственных черт.

Молочных коров разводят в соответствии с надоями, свиноматки, которые убивают своих детенышей, удаляются из племенного поголовья, и чем больше мышечной массы рождается теленок мужского пола, тем больше его шансов передать свои гены следующему поколению.

В современном сельском хозяйстве разработки в области фармацевтики и питания повысили продуктивность, ранее контролировавшуюся селекционным разведением. Сочетание генетики, здоровья и поведения создает суперпоголовье, чтобы прокормить постоянно растущее население мира с возрастающей эффективностью.

Собаки

Искусственный отбор использовался на протяжении тысячелетий. Подсчитано, что потребовалось примерно 14 000 лет селекции , чтобы произвести сегодня огромное количество «чистопородных» собак, хотя фраза «чистопородные» неверна, поскольку только исходная порода — серый волк — является, по сути чисто. От огромного немецкого дога до миниатюрного чихуахуа, от самой быстрой и худой борзой до самого маленького и медленного бульдога, каждая порода восходит к общему предку. Этот общий предок был искусственно выведен для создания более дружелюбных, быстрых и полезных версий на благо человечества. Ранний искусственный отбор пород собак был в первую очередь стремлением к лояльному животному, которое защищало бы своего владельца, увеличивало его или ее шансы на успешную охоту и, когда началось сельское хозяйство, охраняло и сопровождало скот. Одна порода не отвечает всем требованиям человека , и определенные породы стали синонимами определенных задач. Быстрая борзая для охоты, умная колли для выпаса скота, агрессивный, но верный мастиф для защиты, ищейка для выслеживания и маленькая симпатичная болонка для комического общения.

Результаты искусственного отбора

Пшеница

Искусственный отбор сельскохозяйственных культур начался, когда осели первые кочевые племена, которые должны были зависеть от местных продуктов. Общий предок многих сегодняшних семейств капустных — дикая горчица, Капуста овощная . Triticum monococcum или пшеница однозернянка была впервые выращена в Азии около 40 000 лет назад и считается типом, от которого произошли все сегодняшние искусственно отобранные сорта пшеницы. Собственными предками однозернянки являются древние дикорастущие травы.

Современные методы выращивания пшеницы принесли всему миру важный источник углеводов и пищевых волокон, в то же время производя определенные сорта для конкретных целей. Пшеница для пива, пшеница для макарон, белая пшеница, которая снижает затраты на отбеливание (поскольку эстетически люди предпочитают, чтобы их мука выглядела белой), пшеница с низким содержанием белка, которая делает выпечку и торты легкими, и пшеница с высоким содержанием белка для хлеба. Все эти современные сорта дают больше зерен с растения, более устойчивы к болезням, их можно выращивать более близко друг к другу, и они создают большую конкуренцию сорнякам, чем их предки.

Борьба с вредителями

Эволюционная биология дала нам новые методы борьбы с вредителями. К ним относятся генетическая элиминация (выпуск насекомых, несущих доминантный летальный ген, или RIDL), и репродуктивное вмешательство, когда генетически адаптированные стерильные формы высвобождаются в естественные популяции (метод стерильных насекомых, или SIT). Один генетически модифицированный вредитель может убить другого вредителя или даже вызвать смену пола, или он может снизить репродуктивную способность всей популяции за счет индуцированной стерилизации. Реже используются такие методы, как редактирование гена CRISPR для создания отрицательной мутагенной цепной реакции (MCR) и РНК-интерференция, при которой самцов делают стерильными путем искусственного введения двухцепочечной РНК с помощью вирусных или грибковых векторов, которые «заглушают» гены яичек. Другой метод искусственного контроля — это метод генетического недоминирования, когда потомство менее здоровое, чем родители, что постепенно снижает успех каждого последующего поколения в экосистеме.

Обморок Козы

Врожденная миотония — это наследственное заболевание, при котором стресс или физическая нагрузка могут вызвать обморок. Изнурительное состояние человека, при котором реакция борьбы и бегства заменяется временной потерей сознания, круги козоводов рассматривают это странное поведение в более положительном свете. Козы с врожденной миотонией не перелезают через заборы, которые их окружают, так как физическая нагрузка приводит к обмороку. Поскольку козы являются естественными Гудини, эта черта очень востребована фермерами, выращивающими коз. В настоящее время официально признанная порода коз, потерявших сознание, является результатом относительно недавнего искусственного отбора человека, начавшегося чуть более века назад.

Козы, теряющие сознание

Искусственный отбор против естественного отбора

Неестественный отбор или искусственный отбор является результатом деятельности человека . В случае с вышеупомянутыми обмороками коз врожденная миотония почти наверняка привела бы к исчезновению мутации, если бы вовлеченные животные жили в дикой природе. Это вымирание будет результатом естественного отбора, поскольку любое нападение хищника сделает мутации легкой добычей, а большинство пораженных коз не доживут до зрелого возраста или не размножатся, тем самым передав свои гены myotonia congenita. Таким образом, потерявшую сознание козу можно считать продуктом неестественного отбора.

Естественный отбор – отбор определенных аллелей, не зависящий от вмешательства человека – требует набора определенных условий. Это вариации аллелей внутри одного вида, которые должны передаваться по наследству, и эти «положительные» признаки приводят к увеличению популяций организмов, обладающих этим признаком , поскольку этот признак увеличивает выживаемость и/или скорость размножения и успешность популяции.

В искусственном отборе изменчивость аллелей — в настоящее время — важна, как и их наследуемость, хотя биотехнология может в конечном итоге сделать эти критерии устаревшими. Также меняется итоговый критерий: неестественный отбор не требует успешного размножения или выживаемости, только генотип, полезный для человека . Голую кошку, выведенную для людей, держат в помещении, в теплой среде, с целью обеспечить развлечение и общение. Его выживание зависит от его владельца-человека, как и скорость его воспроизводства. Урожай, который является хорошим источником пищи и дешев в производстве, получит воду, укрытие, защиту от вредителей и питательные вещества.

Естественный отбор — медленный процесс, когда внутривидовым мутациям нужно время, чтобы создать новую и успешную породу. Другие факторы могут предотвратить распространение нового набора аллелей, даже если этот набор превосходит исходный. Хищники, болезни, климат и способность или неспособность найти пару, благодаря которой различные аллели становятся доминирующими во всей породе, могут привести к значительным неудачам. С другой стороны, натуральный или искусственный отбор — это быстрый процесс, поскольку он происходит в защищенной и контролируемой среде, где многие из этих факторов отсутствуют. Даже поиск партнера, в котором присутствуют рецессивные, но желательные аллели, стал беспрепятственным после записи родословных и родословных и появления искусственного осеменения.

По мере расширения генетических исследований потребность в размножении снижается с помощью научных процедур, таких как клонирование. Таким образом, полюса естественного и неестественного отбора расходятся все дальше и дальше друг от друга .

Этика искусственного отбора

Искусственный отбор используется для улучшения здоровья и благополучия населения мира или для улучшения здоровья и благополучия отдельного человека. Однако часто забывают о пользе или вреде других факторов, влияющих на результаты искусственного отбора.

Сельскохозяйственные экосистемы с культурами, устойчивыми к вредителям и плесени, в принципе будут использовать меньше пестицидов. Появление в море генетически модифицированной рыбы, которая с меньшей вероятностью поглощает тяжелые металлы своей плотью, может передать эти гены диким популяциям и увеличить общую скорость воспроизводства вида. Искусственно отобранные деревья могут заселять леса гораздо быстрее. А возможность ликвидации лихорадки Денге и малярии путем искусственного отбора стерильных комаров становится все менее фиктивной. Искусственный отбор в микробных экосистемах может даже создать микроорганизм, способный успешно переваривать микропластик, засоряющий океаны. Поэтому очевидно, что искусственный отбор играет важную роль сейчас и в будущем.

Вымирание комаров – факт будущего?

Однако искусственный отбор может быть использован и во вред. Часто страдает качество жизни искусственно отобранных видов, например, респираторные инфекции и гипоксия у коротконосых собак и обмороки у коз. Искусственный отбор также значительно снижает количество вариаций в генофонде — поле современной пшеницы содержит именно это, а не огромную смесь диких трав и луговых цветов, которая, как известно, включала средневековое пшеничное поле. Это негативно влияет на биоразнообразие экосистемы. Инбридинг может сократить продолжительность жизни или вызвать у потомства серьезные проблемы со здоровьем, которые часто не обнаруживаются, пока не становится слишком поздно.

Биоразнообразие на традиционном лугу

Основная проблема этики неестественного отбора та же, что и любой этической проблемы – кто решает, что правильно, а что нет? Насколько важно, чтобы порода кошек была трехцветной или четырехцветной? Имеет ли значение, если, уничтожая одного вредителя путем искусственного отбора, мы создаем подходящие условия для оппортунистической адаптивной радиации другого вредителя? Разумно ли создание единого глобального урожая, даже если этот урожай положит конец голоду в глобальном масштабе? Что произойдет, если вредитель уничтожит этот урожай? И как ученые могут быть уверены, что адаптация одного аллеля не приведет к опасным мутациям в дальнейшем? Искусственный отбор — далеко не новая концепция, но недавние достижения в области биотехнологии означают, что однажды этот метод контроля видов сможет не только изменить каждый организм, но и повлиять на само видообразование.

Тест

1. Какие критерии необходимы для неестественного отбора?

A. Ненаследуемая изменчивость определенных аллелей в пределах одного вида, которая приводит к увеличению популяций этой вариации

B. Наследуемая изменчивость определенных аллелей в пределах одного вида, которая приводит к увеличению популяций этой вариации

C. Биотехнологические достижения, позволяющие изменять определенные аллели в пределах одного вида

D. Определенные аллели (наследственные или искусственные) одного вида полезны для человечества

2. Козлы в обмороке:

A. Результат искусственного отбора

B. результат естественного отбора

C. Примеры SIT

D. Примеры CRISPR

3. Что такое генетическое недоминирование?

А. Удаление доминантных генов

Б. Добавление рецессивных генов

C. Вымирание одного вида из-за доминирования другого

D.