Φυσική Επιλογή – Αρχές, Τύποι και Συχνές Ερωτήσεις
Φυσική Επιλογή
Η θεωρία της φυσικής επιλογής είναι μια από τις σημαντικότερες συνεισφορές του Κάρολου Δαρβίνου στο πεδίο της εξέλιξης. Σύμφωνα με την υπόθεση, τα άτομα ενός πληθυσμού παλεύουν μεταξύ τους για πόρους, και αυτά που είναι πιο κατάλληλα για το περιβάλλον τους έχουν μεγαλύτερες πιθανότητες επιβίωσης. Δεν αναγνωρίστηκε για πολλές δεκαετίες αφότου το πρόσφερε ο Δαρβίνος. Η φυσική επιλογή είναι το θεμέλιο για τη γνώση μας για το πώς εξελίσσονται τα είδη μέσα στο χρόνο.
Τι είναι η Φυσική Επιλογή;
Η φυσική επιλογή ορίζεται ως η μέθοδος με την οποία οι πληθυσμοί των οργανισμών προσαρμόζονται και εξελίσσονται. Τα άτομα σε έναν πληθυσμό είναι φυσικά διαφορετικά, πράγμα που σημαίνει ότι διαφέρουν από ορισμένες απόψεις. Αυτή η παραλλαγή υποδηλώνει ότι ορισμένοι άνθρωποι έχουν πιο προσαρμοσμένες ιδιότητες στο περιβάλλον τους από άλλους.
Έχετε δει ποτέ καμηλοπάρδαλη; Ο μακρύς λαιμός των καμηλοπαρδάλεων τους επιτρέπει να δειπνούν σε φύλλα που οι άλλοι δεν μπορούν, δίνοντάς τους ένα σημαντικό πλεονέκτημα. Λόγω μιας πλουσιότερης πηγής τροφής, τα άτομα με μακρύτερο λαιμό θα μπορούσαν να αναπαραχθούν και να μεταδώσουν το χαρακτηριστικό στην επόμενη γενιά. Άλλοι με κοντύτερο λαιμό και περιορισμένη θρεπτική τροφή είναι λιγότερο πιθανό να επιβιώσουν και να μεταδώσουν το γενετικό τους υλικό.
Αρχές φυσικής επιλογής
Η έννοια της φυσικής επιλογής είναι η διαδικασία μέσω της οποίας οργανισμοί που ταιριάζουν καλύτερα στο περιβάλλον τους τείνουν να ευδοκιμούν και να γεννούν περισσότερους απογόνους. Η φυσική επιλογή είναι ένας βασικός μηχανισμός που προκαλεί αλλαγές στους πληθυσμούς των ζωντανών οργανισμών με την πάροδο του χρόνου. Έχει πέντε βασικά βήματα:παραλλαγή, κληρονομικότητα, επιλογή, χρόνος και προσαρμογή.
1. Παραλλαγή και κληρονομιά
Τα μέλη οποιουδήποτε συγκεκριμένου είδους σπάνια είναι πανομοιότυπα, είτε μέσα είτε έξω. Οι οργανισμοί διαφέρουν ως προς το μέγεθος, το χρώμα, την αντοχή στις ασθένειες και διάφορα άλλα χαρακτηριστικά. Αυτή η ποικιλία είναι συχνά η συνέπεια τυχαίων μεταλλάξεων ή «λάθους αντιγραφής» που συμβαίνουν καθώς τα κύτταρα χωρίζονται για να σχηματίσουν νέα πλάσματα.
Όταν τα πλάσματα αναπαράγονται, περνούν το DNA τους στα παιδιά τους (τη γενετική πληροφορία που είναι υπεύθυνη για την ανάπτυξη και τη λειτουργία ενός οργανισμού στα ζωντανά κύτταρα). Επειδή πολλά χαρακτηριστικά κωδικοποιούνται στο DNA, οι απόγονοι συχνά κληρονομούν τις παραλλαγές των γονέων τους. Οι ψηλοί ενήλικες, για παράδειγμα, είναι πιο πιθανό να έχουν ψηλούς απογόνους.
2. Επιλογή:Επιβίωση και Αναπαραγωγή
Τα περιβάλλοντα δεν μπορούν να υποστηρίξουν έναν άπειρο αριθμό ανθρώπων. Οι πόροι είναι σπάνιοι, αλλά γεννιούνται περισσότερα πλάσματα από όσα μπορούν να επιβιώσουν. Ωστόσο, ορισμένοι οργανισμοί θα είναι πιο αποτελεσματικοί στην απόκτηση τροφής, στο ζευγάρωμα ή στη διαφυγή των αρπακτικών, δίνοντάς τους μεγαλύτερη ευκαιρία να ζήσουν, να αναπαραχθούν και να διατηρήσουν το DNA τους. Οι μικρές διαφορές μπορούν να καθορίσουν εάν ένας οργανισμός ζει και δημιουργεί περισσότερους απογόνους. Οι χρωματικές διαφορές, για παράδειγμα, ωφελούν ορισμένα είδη καθώς τα κρύβουν από τους θηρευτές. Τα πιο αιχμηρά μάτια και τα νύχια βοηθούν έναν αετό να πιάσει το θήραμά του. Οι προοπτικές ενός αρσενικού παγωνιού να βρει σύντροφο αυξάνονται με πιο φωτεινό χρώμα.
3. Χρόνος και Προσαρμογή
Τα ευεργετικά χαρακτηριστικά επιτρέπουν σε ορισμένους ανθρώπους να ζουν και να αναπαράγονται από γενιά σε γενιά. Αυτά τα χαρακτηριστικά, με τη σειρά τους, μεταδίδονται σε έναν αυξανόμενο αριθμό απογόνων. Ανάλογα με τις συνθήκες, τέτοια χαρακτηριστικά γίνονται ευρέως διαδεδομένα στον πληθυσμό μέσα σε λίγες γενιές ή χιλιάδες. Ως αποτέλεσμα, ο πληθυσμός είναι πιο κατάλληλος —ή προσαρμοσμένος— σε ορισμένα χαρακτηριστικά του περιβάλλοντος από ό,τι στο παρελθόν. Τα πόδια που χρησιμοποιούνταν στο παρελθόν για περπάτημα χρησιμοποιούνται τώρα ως φτερά ή βατραχοπέδιλα. Τα χρώματα της ζυγαριάς που χρησιμοποιούνται για την προστασία αλλάζουν για να λειτουργήσουν ως καμουφλάζ.
Τύποι φυσικής επιλογής
Τι είναι η φυσική επιλογή; Είναι μια μέθοδος για την εξέλιξη των πληθυσμών και την ανάπτυξη ευνοϊκών προσαρμογών. Τρεις μορφές επιλογής μπορούν να εμφανιστούν στη φυσική επιλογή. Μεταξύ αυτών είναι τα ακόλουθα:
Σταθεροποίηση επιλογής
Αυτή η μορφή φυσικής επιλογής εμφανίζεται όταν οι φυσικές δυνάμεις δρουν ενάντια σε δύο ακραίους πόλους ενός χαρακτηριστικού, προκαλώντας την επιλογή του ενδιάμεσου ή του «μεσαίου» χαρακτηριστικού. Όταν εξετάζουμε την κατανομή των χαρακτηριστικών του πληθυσμού, μπορούμε να δούμε ότι ακολουθείται μια τυπική κατανομή.
Για παράδειγμα, τα πανύψηλα φυτά εκτίθενται υπερβολικά στον αέρα και είναι πιο πιθανό να παρασυρθούν. Τα φυτά που είναι πολύ κοντά δεν λαμβάνουν αρκετό ηλιακό φως για να ευδοκιμήσουν. Ως αποτέλεσμα, τα φυτά μεταξύ των δύο σε ύψος λαμβάνουν επαρκή ηλιοφάνεια και προστασία από τον αέρα.
Επιλογή κατεύθυνσης
Όταν οι επιλεκτικές δυνάμεις ευνοούν ένα άκρο ενός χαρακτηριστικού, αυτό το είδος φυσικής επιλογής προκύπτει. Ως αποτέλεσμα, κατά την εξέταση της διασποράς των χαρακτηριστικών σε έναν πληθυσμό, ένα γράφημα ευνοεί σε μεγάλο βαθμό τη μία πλευρά.
Για παράδειγμα, οι καμηλοπαρδάλεις με το μεγαλύτερο λαιμό μπορούν να φτάσουν περισσότερα φύλλα. Οι πιέσεις επιλογής κατεύθυνσης θα ευνοήσουν τις καμηλοπαρδάλεις με μακρύτερο λαιμό, επομένως η συχνότητα του χαρακτηριστικού μεταξύ του πληθυσμού θα αλλάξει προς όφελος του φαινοτύπου με μακρύ λαιμό.
Αναστατική επιλογή
Αυτή η μορφή φυσικής επιλογής προκύπτει όταν οι επιλεκτικές δυνάμεις ευνοούν τα δύο άκρα ενώ αντιτίθενται στο μεσαίο χαρακτηριστικό. Αυτό το είδος επιλογής είναι λιγότερο τυπικό. Κατά την εξέταση μιας κατανομής χαρακτηριστικών, υπάρχουν δύο υψηλότερες κορυφές σε κάθε άκρο, με ένα ναδίρ στη μέση.
Για παράδειγμα, σε μια περιοχή με μαύρα, λευκά και γκρίζα κουνέλια, υπάρχουν ασπρόμαυροι βράχοι. Η φυσική επιλογή θα ευνοήσει τα λευκά και μαύρα χαρακτηριστικά μιας και είναι καλά για απόκρυψη. Επειδή το ενδιάμεσο χαρακτηριστικό του γκρι δεν είναι τόσο πολύτιμο, επιλεγμένες δυνάμεις δρουν εναντίον του.
Παραδείγματα φυσικής επιλογής
1. Οι σπίνοι του Δαρβίνου
Μόλις ο ορισμός της φυσικής επιλογής είναι σαφής, είναι επιτακτική ανάγκη να δούμε μερικά σημαντικά παραδείγματα. Οι σπίνοι του Δαρβίνου είναι ένα τέτοιο παράδειγμα.
Ο Δαρβίνος εξέτασε τη χλωρίδα και την άγρια ζωή των Γκαλαπάγκος. Είναι μια αλυσίδα νησιών στις ακτές της δυτικής ακτής της Αμερικής. Είδε εκεί μια ποικιλία από συναρπαστικά είδη. Ανακάλυψε πολλά διαφορετικά είδη πουλιών σε αυτά τα νησιά, με τις κύριες διαφορές να είναι η μορφή του ράμφους τους και οι προτιμήσεις τους για τροφή. Αυτά τα μικρά κοτσύφια ονομάστηκαν τελικά σπίνοι του Δαρβίνου.
Αναγνώρισε αφού τους εξέτασε ότι όλοι αυτοί οι τύποι κατάγονταν από το ίδιο νησί και δεν ήταν από διαφορετικά μέρη. Κατέληξε στο συμπέρασμα ότι αυτές οι παραλλαγές προέρχονται από το αρχικό πρόγονο πουλί που τρώει σπόρους που βρέθηκε στη Νότια Αμερική. Ωστόσο, οι σπίνοι αναπτύχθηκαν ως απάντηση σε ποικίλες πηγές τροφής, με αιχμηρά, μυτερά ράμφη ιδανικά για τη σύλληψη εντόμων και φαρδιά, αμβλύ ράμφος ιδανικά για το σπάσιμο των σπόρων και των ξηρών καρπών.
2. Πιπερωτοί σκόροι
Μέχρι τις αρχές του 1800, οι περισσότεροι πιπερωτοί σκόροι ήταν της ωχρής μορφής. Αυτό έδειξε ότι ήταν μεταμφιεσμένοι στις χλωμά σημύδες όπου ξεκουράζονταν. Τα πουλιά αναγνώρισαν αμέσως και έφαγαν μεταλλαγμένους μαύρους σκώρους. Κατά το δεύτερο μέρος του δέκατου ένατου αιώνα, η αιθάλη από τους ατμοσφαιρικούς ρύπους στις βιομηχανικές περιοχές σκοτείνιασε το φλοιό των δέντρων σημύδας. Αυτό ωφέλησε τον μαύρο τύπο αφού ήταν πιο πιθανό να ζήσουν και να αναπαραχθούν. Οι σκόροι με μαύρο πιπέρι έχουν γίνει πολύ πιο άφθονοι στις αστικές περιοχές από την ωχρή παραλλαγή.
Θα πρέπει να τονιστεί ότι η φαινοτυπική μετατόπιση δεν προκλήθηκε από ρύπους που έκαναν τους σκώρους πιο σκούρες. Η σκουρόχρωμη ποικιλία παρέμεινε, αλλά έγινε το πιο κατάλληλο είδος όταν άλλαξε το περιβάλλον. Χρειάστηκαν αρκετά χρόνια για να είναι ο πληθυσμός του σκόρου κυρίως μαύρος.
Ποια είναι τα οφέλη και τα μειονεκτήματα της θεωρίας του Δαρβίνου;
Η φυσική επιλογή μπορεί να λειτουργήσει μόνο με βάση τη διακύμανση που υπάρχει ήδη μέσα σε ένα είδος. Τέτοιες αποκλίσεις προκαλούνται από μετάλλαξη, η οποία είναι μια τροποποίηση σε κάποιο στοιχείο του γενετικού κώδικα ενός χαρακτηριστικού. Οι μεταλλάξεις συμβαίνουν τυχαία και χωρίς να λαμβάνονται υπόψη τα πιθανά οφέλη ή μειονεκτήματα της μετάλλαξης. Με άλλα λόγια, οι παραλλαγές δεν εμφανίζονται επειδή απαιτούνται.
Τα πλεονεκτήματα της φυσικής επιλογής είναι τα εξής:
- Οι ευεργετικές ιδιότητες μεταβιβάζονται σε γενεές μέσω της διαδικασίας της φυσικής επιλογής.
- Η ειδοποίηση είναι μια φυσιολογική συνέπεια της φυσικής επιλογής, όπου ένα είδος παράγει ένα νέο και ξεχωριστό είδος.
- Είναι ένας από τους μηχανισμούς που καθοδηγούν την εξέλιξη και συμβάλλουν στην ποικιλομορφία της ζωής στη Γη.
Αν και είναι μια θεωρία που έχει γίνει πολύ δημοφιλής πρόσφατα, δεν είναι χωρίς περιορισμούς. Τα παρακάτω είναι μερικά από τα μειονεκτήματα της θεωρίας της φυσικής επιλογής:
- Αν και η θεωρία του βασίζεται στην παρουσία παραλλαγών, δεν μπόρεσε να εξηγήσει τη γένεση της παραλλαγής ή να αποδώσει καμία σημασία στις μεταλλάξεις.
- Ο Δαρβίνος δεν ήταν σε θέση να εξηγήσει την εμφάνιση νέων χαρακτηριστικών. Απλώς παρέχει έναν τρόπο για την αλλαγή των υπαρχόντων χαρακτήρων.
- Υπερεξειδικευμένα όργανα είναι εκείνα που έχουν ξεπεράσει τη λειτουργία τους. Έχουν γίνει εμπόδιο για το ζώο, όπως τα διακλαδισμένα κέρατα ελαφιών, οι χαυλιόδοντες ελέφαντα και ούτω καθεξής.
Συμπέρασμα
Η φυσική επιλογή συμβάλλει στην ποικιλομορφία της ζωής στη Γη. Η κατανόηση του τρόπου λειτουργίας αυτών των οικολογικών διεργασιών σε επίπεδο πληθυσμού είναι ζωτικής σημασίας για τη διατήρηση της βιοποικιλότητας. Η φυσική επιλογή έχει προβλεφθεί βραχυπρόθεσμα από τους επιστήμονες. Ωστόσο, λόγω απρόβλεπτων περιβαλλοντικών διακυμάνσεων, η πρόβλεψη των μελλοντικών επιπτώσεων είναι σχεδόν δύσκολη. Η φυσική επιλογή υποδηλώνει ότι οι οργανισμοί προσαρμόζονται εάν επιβιώσουν. Ωστόσο, εάν το περιβάλλον αλλάξει, αυτό που προηγουμένως ήταν προσαρμογή μπορεί να μην είναι πλέον χρήσιμο. Αν και η γρήγορη εξέλιξη είναι εφικτή, όσο πιο γρήγορα αλλάζει ο κόσμος, τόσο πιο δύσκολο είναι για την εξέλιξη να συμβαδίσει και τόσο μεγαλύτερη είναι η πιθανότητα μαζικής εξαφάνισης.
Συχνές ερωτήσεις σχετικά με τη φυσική επιλογή
1. Τι είναι η φυσική επιλογή; Δώστε ένα παράδειγμα εξέλιξης μέσω φυσικής επιλογής.
Α. Η φυσική επιλογή είναι η διαδικασία κατά την οποία περισσότεροι προσαρμοσμένοι στο περιβάλλον οργανισμοί τείνουν να ακμάζουν, να ευδοκιμούν και να αναπαράγονται πιο συχνά από αυτούς που είναι λιγότερο προσαρμοσμένοι στο περιβάλλον. Για παράδειγμα, κατά τη διάρκεια της ξηρασίας, οι σπίνοι με μεγαλύτερο ράμφος τα πήγαιναν καλύτερα από τους σπίνους με μικρότερο ράμφος. Ωστόσο, μικρότεροι σπόροι δημιουργήθηκαν κατά τις υγρές εποχές και οι σπίνοι με μικρότερο ράμφος επιβίωσαν περισσότερο.
2. Ποιες είναι οι βασικές αρχές της φυσικής επιλογής;
Α. Φυσική επιλογή σημαίνει «επιβίωση του ισχυρότερου». Έτσι, η διαδικασία φυσικής επιλογής του Δαρβίνου έχει τέσσερα συστατικά. Είναι (1) Παραλλαγή, (2) Κληρονομικότητα, (3) Επιλογή και (4) Χρόνος.
3. Ποια είναι η σημασία της φυσικής επιλογής;
Α. Η φυσική επιλογή έχει αρκετά πλεονεκτήματα όσον αφορά τη δημιουργία νέων ειδών. Καταγράφονται παρακάτω:
- Οι παραλλαγές προκύπτουν στον κληρονομικό γονότυπο. Βελτιώνει τις πιθανότητες επιβίωσης.
- Έχει ως αποτέλεσμα την εμφάνιση νέων ειδών.
- Αυξάνει τις καλές μεταλλάξεις και αφαιρεί τις κακές με την πάροδο των γενεών.
- Οι οργανισμοί έχουν βελτιώσει την προσαρμογή τους σε φυσιολογικές και βιολογικές ρυθμίσεις.
