בחירה טבעית: מנגנון, עדויות, סוגים ודוגמאות - ביולוגיה - 2025

הברירה הטבעית היא מנגנון האבולוציוני המוצע על ידי חוקר הטבע הבריטי צ'רלס דרווין, שם היא הצלחת רביית הפרש בין אנשים באוכלוסייה.

הברירה הטבעית פועלת במונחים של רבייה של אנשים הנושאים אללים מסוימים, ומשאירים יותר צאצאים מאשר אנשים אחרים עם אללים שונים. אנשים אלה מתרבה יותר ולכן מגדילים את התדירות שלהם. תהליך הבחירה הטבעית בדרוויני מביא עיבודים.

מקור: ראה מקור, באמצעות Wikimedia Commons לאור הגנטיקה של האוכלוסייה, האבולוציה מוגדרת כגיוון של תדרי האלל באוכלוסייה. ישנם שני תהליכים או מנגנונים אבולוציוניים המובילים לשינוי זה: סלקציה טבעית וסחף גנים.

צ'ארלס דארווין

הבחירה הטבעית לא הובנתה מאז שדארווין הכיר לראשונה את רעיונותיו פורצי הדרך. בהתחשב בהקשר הפוליטי והחברתי של אותה תקופה, תיאוריותיו של החוקר הטבע הוצבו בטעות לחברות אנושיות, ביטויים מתעוררים שהיום הם מנותלים על ידי התקשורת והסרטים הדוקומנטריים כמו "הישרדותם של הנאים ביותר".

מהי הברירה הטבעית?

הברירה הטבעית היא המנגנון שהציע חוקר הטבע הבריטי צ'ארלס דארווין בשנת 1859. הנושא מטופל בפרטי פרטים ביצירת המופת שלו מקור המינים.

זהו אחד הרעיונות החשובים ביותר בתחום הביולוגיה, מכיוון שהוא מסביר כיצד מקורם של כל צורות החיים שאנו מסוגלים להעריך כיום. זה דומה לרעיונות של מדענים גדולים בתחומים אחרים, כמו אייזק ניוטון, למשל.

דרווין מסביר באמצעות דוגמאות רבות שנצפו במהלך מסעותיו כיצד מינים אינם ישויות בלתי ניתנות לשינוי בזמן ומציע שכולם יגיעו מאב קדמון משותף.

למרות שיש עשרות הגדרות של הברירה הטבעית, הפשוטה והקונקרטית ביותר היא של Stearns & Hoekstra (2000): "הברירה הטבעית היא הווריאציה בהצלחת הרבייה הקשורה לתכונה מורשת".

יש להזכיר כי אבולוציה, ובחירה טבעית, אינם רודפים מטרה או יעד ספציפי. הוא מייצר רק אורגניזמים המותאמים לסביבתם, ללא מפרט כלשהו של התצורה הפוטנציאלית שיהיו לאורגניזמים אלה.

מַנגָנוֹן

ישנם מחברים המביעים כי הברירה הטבעית היא בלתי נמנעות מתמטית, מכיוון שהיא מתרחשת בכל פעם שמתקיימות שלוש פוסטולציות, שנראה להלן:

וָרִיאַצִיָה

האנשים השייכים לאוכלוסייה מראים שונות. למעשה, וריאציה היא מעין התייחסות לתהליכים אבולוציוניים.

וריאציה באורגניזמים מתרחשת ברמות שונות, החל וריאציות בנוקלאוטידים המרכיבים DNA ועד מורפולוגיות ושונות בהתנהגות. ככל שאנחנו מורידים את הרמה, אנו מוצאים וריאציה רבה יותר.

מורשת

המאפיין חייב להיות יורש. וריאציות אלה הקיימות באוכלוסייה חייבות לעבור מהורים לילדים. כדי לאמת אם תכונה היא מורשת, משתמשים בפרמטר שנקרא "תורשה", המוגדר כשיעור השונות הפנוטיפית בגלל שונות גנטית.

מבחינה מתמטית זה בא לידי ביטוי כ h ² = V _G / (V _G + V _E ). כאשר V _G הוא השונות הגנטית ו- V _E הוא תוצר השונות של הסביבה.

יש דרך פשוטה מאוד ואינטואיטיבית לכמת את התורשתיות: מידת האופי של ההורים לעומת אופי בילדים. לדוגמא, אם ברצוננו לאשר את מידת התורשה של גודל המקור אצל ציפורים, אנו מודדים את גודל y אצל ההורים ומפללים אותם לעומת גודל אצל צאצאים.

במקרה שנבחין כי הגרף נוטה לקו (ה- R ² קרוב ל -1) אנו יכולים להסיק כי המאפיינים יורשים.

הדמות המשתנה קשורה ל-

התנאי האחרון לבחירה טבעית לפעול באוכלוסייה הוא הקשר של התכונה לכושר - פרמטר זה מכמת את היכולת של אנשים להתרבות ולהתקיים, ומשתנה בין 0 ל -1.

במילים אחרות, מאפיין זה צריך להגדיל את ההצלחה הרבייה של המוביל שלו.

דוגמא היפותטית: זנב סנאים

סנאי Kaibaba

בואו ניקח אוכלוסיית סנאים היפותטית ונחשוב האם הברירה הטבעית עשויה לפעול עליה או לא.

הדבר הראשון שעלינו לעשות הוא לבדוק אם יש שונות באוכלוסייה. אנו יכולים לעשות זאת על ידי מדידת הדמויות המעניינות. נניח שאנחנו מוצאים וריאציה בזנב: יש גרסאות עם זנב ארוך וקצר.

לאחר מכן, עלינו לאשר אם המאפיין של "גודל התור" הוא בירושה. לשם כך אנו מודדים את אורך הזנב של ההורים ומוטטים אותו כנגד אורך הזנב של הילדים. אם נמצא קשר ליניארי בין שני המשתנים, פירוש הדבר שאכן התורשה גבוהה.

לבסוף, עלינו לאשר שגודל הזנב מגדיל את הצלחת הרבייה של המנשא.

הזנב הקצר יותר עשוי לאפשר לאנשים לנוע ביתר קלות (זה לא בהכרח נכון, זה למטרות חינוכיות גרידא), ומאפשר להם לברוח מטורפים בהצלחה רבה יותר מאשר נשאים בעלי זנב ארוך.

כך, לאורך הדורות, מאפיין "הזן הקצר" יהיה תכוף יותר באוכלוסייה. זו אבולוציה על ידי בחירה טבעית. והתוצאה של התהליך הפשוט - אך העוצמתי הזה - היא הסתגלות.

עֵדוּת

הברירה הטבעית, והאבולוציה בכלל, נתמכת בעדויות חזקות במיוחד מתחומים שונים, כולל פליאונטולוגיה, ביולוגיה מולקולרית וגיאוגרפיה.

שיא מאובנים

תיעוד המאובנים הוא ההוכחה הברורה ביותר לכך שמינים אינם ישויות בלתי ניתנות לשינוי, כפי שנהוג היה לחשוב לפני תקופת דארווין.

הומולוגיה

הצאצאים עם שינויים שגדלו במקור המין, מוצאים תמיכה במבנים ההומולוגיים - מבנים עם מוצא משותף, אך הם יכולים להציג וריאציות מסוימות.

לדוגמה, הזרוע האנושית, כנף העטלף וסנפירי הלוויתן הם מבנים הומולוגיים, שכן האב הקדמון המשותף לכל שושלות אלה היה בעל אותה תבנית עצם בחלקה העליון. בכל קבוצה, המבנה שונה בהתאם לאורח החיים של האורגניזם.

ביולוגיה מולקולרית

באותו אופן ההתקדמות בביולוגיה מולקולרית מאפשרת לנו לדעת את הרצפים באורגניזמים שונים ואין ספק שיש מקור משותף.

התבוננות ישירה

לבסוף, אנו עשויים להתבונן במנגנון הבחירה הטבעית בפעולה. קבוצות מסוימות עם זמני דור מאוד קצרים, כמו חיידקים ווירוסים, מאפשרות להתבונן בהתפתחות הקבוצה בפרק זמן קצר. הדוגמא האופיינית היא התפתחות אנטיביוטיקה.

מה לא סלקציה טבעית?

למרות שהאבולוציה היא המדע הגיוני מהביולוגיה - אם לצטט את הביולוג המפורסם דובז'נסקי "שום דבר לא הגיוני בביולוגיה למעט לאור האבולוציה" - יש הרבה תפיסות שגויות בביולוגיה האבולוציונית ובמנגנונים קשורים. הוא.

הברירה הטבעית נראית מושג פופולרי, לא רק לאקדמאים, אלא גם לכלל האוכלוסייה. עם זאת, לאורך השנים הרעיון התעוות והוצג באופן שגוי הן באקדמיה והן בתקשורת.

זה לא הישרדותם של הכי טובים

כשמזכירים את "הברירה הטבעית", כמעט בלתי אפשרי לא להעלות ביטויים כמו "הישרדותם של החזקים או החזקים ביותר". למרות שביטויים אלה פופולריים מאוד ונמצאים בשימוש נרחב בסרטים תיעודיים וכדומה, הם אינם מבטאים במדויק את המשמעות של הברירה הטבעית.

הברירה הטבעית קשורה ישירות להתרבותם של פרטים ובעקיפין להישרדות. באופן הגיוני, ככל שאדם חי יותר זמן, כך יש סיכוי רב להתרבות. עם זאת, הקשר הישיר של המנגנון הוא עם רבייה.

באותו אופן, האורגניזם "החזק" או "האתלטי יותר" לא תמיד מתרבה בכמות גדולה יותר. מסיבות אלה, יש לזנוח את הביטוי הידוע.

זה לא שם נרדף לאבולוציה

האבולוציה היא תהליך דו-שלבי: תהליך הגורם וריאציה (מוטציה ושילוב מחדש), שהוא אקראי, וצעד שני שקובע את השינוי בתדרי האלל באוכלוסייה.

שלב אחרון זה יכול להתרחש על ידי סלקציה טבעית או על ידי סחף גנטי או גנטי. לכן הברירה הטבעית היא רק החלק השני של תופעה גדולה יותר זו הנקראת אבולוציה.

סוגים ודוגמאות

ישנם סיווגים שונים של הבחירה. הראשון מסווג את אירועי הבחירה בהתאם להשפעתם על הממוצע והשונות בהתפלגות התדרים של הדמות שנחקרה. אלה הם: בחירה מייצבת, כיוונית ומשבשת

יש לנו גם סיווג נוסף שתלוי בשונות הכושר בהתאם לתדירות הגנוטיפים השונים באוכלוסייה. אלה הם הבחירה החיובית ושלילית התלויה בתדרים.

לבסוף, יש את הבחירה הקשה והרכה. סיווג זה תלוי בקיומה של תחרות בין אנשים באוכלוסייה ובעוצמת לחץ הבחירה. נתאר את שלושת הסוגים החשובים ביותר של הבחירה להלן:

ייצוב הבחירה

קיימת בחירה מייצבת כאשר האנשים שיש להם את האופי "הממוצע" או התכוף יותר (אלה שנמצאים בנקודה הגבוהה ביותר בתפוצת התדרים) הם בעלי הכושר הגבוה ביותר.

לעומת זאת, אנשים שנמצאים בזנבות הפעמון, הרחק מהממוצע, מחוסלים לאורך הדורות.

במודל הבחירה הזה, הממוצע נשאר קבוע לאורך הדורות, ואילו השונות יורדת.

דוגמא קלאסית לבחירת ייצוב היא משקלו של הילד בלידתו. למרות שההתקדמות הרפואית הקלה על לחץ סלקטיבי זה באמצעות הליכים כמו ניתוח קיסרי, הגודל הוא לרוב גורם מכריע.

תינוקות קטנים מאבדים חום במהירות ואילו תינוקות שהם כבדים משמעותית מהממוצע סובלים מלידה.

אם חוקר מבקש לבדוק את סוג הבחירה המתרחשת באוכלוסייה נתונה ורק מכמת את ממוצע המאפיין, הוא עשוי להגיע למסקנות שגויות, מתוך אמונה כי אבולוציה אינה מתרחשת באוכלוסייה. מסיבה זו, חשוב למדוד את שונות האופי.

בחירה כיוונית

מודל הבחירה הכיוונית מציע כי אנשים שנמצאים באחד מזנבות חלוקת התדרים שורדים לאורך הדורות, בין אם זה המגזר השמאלי או הימני.

במודלים של בחירה כיוונית, הממוצע משתנה לאורך הדורות, ואילו השונות נותרה קבועה.

תופעת הברירה המלאכותית שבוצעה על ידי בני אדם על בעלי החיים והצמחים הביתיים שלהם היא בחירה כיוונית אופיינית. באופן כללי, הכוונה היא שהבעלי חיים (למשל בקר) יהיו גדולים יותר, ייצרו יותר חלב, יהיו חזקים יותר וכו '. כך גם בצמחים.

לאורך הדורות, הממוצע של הדמות הנבחרת של האוכלוסייה משתנה בהתאם ללחץ. במקרה שמבקשים פרות גדולות יותר, הממוצע יגדל.

במערכת ביולוגית טבעית אנו יכולים לקחת את הדוגמה של פרוות יונק קטן מסוים. אם הטמפרטורה יורדת ללא הפסקה בסביבתו, אותם גרסאות שיש להן מעיל עבה יותר ייבחרו על ידי מוטציה אקראית.

בחירה משבשת

בחירה משבשת פועלת על ידי העדפת אנשים המרוחקים מהממוצע. ככל שעוברים דורות התורים גדלים בתדירות, בעוד שאנשים שהיו בעבר קרובים לממוצע מתחילים לרדת.

במודל זה ניתן לשמור על הממוצע קבוע, בעוד שהשונות עולה - העקומה מתרחבת ורחבה יותר עד שהיא בסופו של דבר מתחלקת לשניים.

מוצע כי בחירה מסוג זה עלולה להוביל לאירועי מפרט, בתנאי שבידוד מתאים מתרחש בין שתי המורפולוגיות הממוקמות בקצות הזנב.

לדוגמה, מין מסוים של ציפור עשוי להיות בעל שינויים ניכרים במקורו. נניח שיש זרעים אופטימליים למקורים קטנים מאוד וזרעים אופטימליים למקורים גדולים מאוד, אך מקורות הביניים אינם מקבלים אוכל מתאים.

לפיכך, שני הקצוות יגדלו בתדירות, ואם יינתנו התנאים המתאימים המביאים לאירועי המיון, יתכן שעם הזמן האנשים עם וריאציות שונות של הפסגה יהפכו לשני מינים חדשים.

מקור: Ealbert17, מתוך Wikimedia Commons

הפניות

1. Audesirk, T., Audesirk, G., & Byers, BE (2004). ביולוגיה: מדע וטבע. פירסון חינוך.
2. דארווין, סי (1859). על מקורם של מינים באמצעות הברירה הטבעית. מוריי.
3. Freeman, S., and Herron, JC (2002). ניתוח אבולוציוני. אולם פרנטיס.
4. Futuyma, DJ (2005). אבולוציה. סינאואר.
5. היקמן, CP, Roberts, LS, Larson, A., Ober, WC, & Garrison, C. (2001). עקרונות משולבים של זואולוגיה (כרך 15). ניו יורק: מקגרו היל.
6. רייס, ש '(2007). אנציקלופדיה של אבולוציה. עובדות על קובץ.
7. ראסל, פ., הרץ, פ., ומקמילן, ב. (2013). ביולוגיה: המדע הדינמי. נלסון חינוך.
8. Soler, M. (2002). אבולוציה: הבסיס לביולוגיה. פרויקט דרום.