Le processus de sélection naturelle se déroule dans la nature. Théorie de l'évolution H

La sélection naturelle est le moteur de l'évolution. Mécanisme de sélection. Formes de sélection dans les populations (I.I. Shmalgauzen).

Sélection naturelle- le processus par lequel le nombre d'individus avec la fitness maximale (les traits les plus favorables) augmente dans la population, tandis que le nombre d'individus avec des traits défavorables diminue. À la lumière de la théorie synthétique moderne de l'évolution, la sélection naturelle est considérée comme la principale raison du développement des adaptations, de la spéciation et de l'origine des taxons supraspécifiques. Sélection naturelle est la seule cause connue d'adaptation, mais pas la seule cause d'évolution. Les causes non adaptatives comprennent la dérive génétique, le flux de gènes et les mutations.

Le terme "sélection naturelle" a été popularisé par Charles Darwin, comparant ce processus à la sélection artificielle, dont la forme moderne est la sélection. L'idée de comparer la sélection artificielle et naturelle est que dans la nature, les organismes les plus "réussis", les "meilleurs" sont également sélectionnés, mais dans le rôle d'un "évaluateur" de l'utilité des propriétés dans ce cas n'est pas une personne, mais l'environnement. De plus, le matériel pour la sélection naturelle et artificielle sont de petits changements héréditaires qui s'accumulent de génération en génération.

Mécanisme de la sélection naturelle

Dans le processus de sélection naturelle, des mutations sont fixées qui augmentent la forme physique des organismes. La sélection naturelle est souvent qualifiée de mécanisme « évident en soi » car elle découle de faits simples tels que :

Les organismes produisent plus de descendants qu'ils ne peuvent survivre;

Dans la population de ces organismes, il existe une variabilité héréditaire ;

Les organismes qui ont des traits génétiques différents ont des taux de survie et une capacité de reproduction différents.

De telles conditions créent une compétition entre les organismes pour la survie et la reproduction et sont les conditions minimales nécessaires à l'évolution par sélection naturelle. Ainsi, les organismes avec des traits héréditaires qui leur donnent un avantage concurrentiel sont plus susceptibles de les transmettre à leur progéniture que les organismes avec des traits héréditaires qui ne le font pas.

Le concept central du concept de sélection naturelle est l'aptitude des organismes. La forme physique est définie comme la capacité d'un organisme à survivre et à se reproduire, ce qui détermine la taille de sa contribution génétique à la génération suivante. Cependant, l'élément principal pour déterminer la condition physique n'est pas le nombre total de descendants, mais le nombre de descendants avec un génotype donné (aptitude relative). Par exemple, si la progéniture d'un organisme qui réussit et se reproduit rapidement est faible et ne se reproduit pas bien, alors la contribution génétique et, par conséquent, l'aptitude de cet organisme seront faibles.

Si un allèle augmente l'aptitude d'un organisme plus que les autres allèles de ce gène, alors à chaque génération, la part de cet allèle dans la population augmentera. Autrement dit, la sélection se produit en faveur de cet allèle. Et inversement, pour les allèles moins bénéfiques ou nuisibles, leur part dans les populations diminuera, c'est-à-dire que la sélection agira contre ces allèles. Il est important de noter que l'influence de certains allèles sur l'aptitude d'un organisme n'est pas constante - lorsque les conditions environnementales changent, des allèles nocifs ou neutres peuvent devenir bénéfiques et des allèles bénéfiques peuvent devenir nocifs.

La sélection naturelle pour les traits qui peuvent varier sur une certaine plage de valeurs (comme la taille d'un organisme) peut être divisée en trois types :

Sélection dirigée- des changements dans la valeur moyenne du trait au fil du temps, par exemple une augmentation de la taille corporelle ;

Sélection disruptive- sélection pour les valeurs extrêmes du trait et contre les valeurs moyennes, par exemple, grandes et petites tailles corporelles;

Sélection stabilisatrice- sélection contre les valeurs extrêmes du trait, ce qui entraîne une diminution de la variance du trait.

Un cas particulier de sélection naturelle est sélection sexuelle, dont le substrat est tout trait qui augmente le succès de l'accouplement en augmentant l'attractivité de l'individu pour des partenaires potentiels. Les traits qui ont évolué par sélection sexuelle sont particulièrement évidents chez les mâles de certaines espèces animales. Des caractéristiques telles que de grandes cornes, une coloration vive, d'une part, peuvent attirer les prédateurs et réduire le taux de survie des mâles, et d'autre part, cela est contrebalancé par le succès reproducteur des mâles présentant des caractéristiques prononcées similaires.

La sélection peut opérer à différents niveaux d'organisation tels que les gènes, les cellules, les organismes individuels, les groupes d'organismes et les espèces. De plus, la sélection peut simultanément agir sur différents niveaux. La sélection à des niveaux supérieurs à l'individu, comme la sélection de groupe, peut conduire à la coopération.

Formes de sélection naturelle

Il existe différentes classifications des formes de sélection. Une classification basée sur la nature de l'influence des formes de sélection sur la variabilité d'un trait dans une population est largement utilisée.

sélection de conduite- une forme de sélection naturelle qui opère sous dirigé conditions environnementales changeantes. Décrit par Darwin et Wallace. Dans ce cas, les individus dont les traits s'écartent dans une certaine direction de la valeur moyenne reçoivent des avantages. Dans le même temps, d'autres variations du trait (ses déviations dans le sens opposé à la valeur moyenne) sont soumises à une sélection négative. En conséquence, dans la population de génération en génération, il y a un changement dans la valeur moyenne du trait dans certaine direction. Dans ce cas, la pression de sélection motrice doit correspondre aux capacités d'adaptation de la population et au rythme des changements mutationnels (sinon, la pression environnementale peut conduire à l'extinction).

Un exemple classique de sélection de motifs est l'évolution de la couleur chez la teigne du bouleau. La couleur des ailes de ce papillon imite la couleur de l'écorce des arbres couverts de lichens, sur laquelle il passe la journée. De toute évidence, une telle coloration protectrice s'est formée au cours de nombreuses générations d'évolution précédente. Cependant, avec le début de la révolution industrielle en Angleterre, cet appareil a commencé à perdre de son importance. La pollution atmosphérique a entraîné la mort massive de lichens et l'assombrissement des troncs d'arbres. Allumer les papillons fond sombre deviennent facilement visibles pour les oiseaux. Depuis le milieu du 19e siècle, des formes mutantes sombres (mélaniques) de papillons ont commencé à apparaître dans les populations de la teigne du bouleau. Leur fréquence augmentait rapidement. À la fin du 19e siècle, certaines populations urbaines du papillon de nuit étaient presque entièrement composées de formes sombres, tandis que les formes claires prédominaient encore dans les populations rurales. Ce phénomène a été appelé mélanisme industriel. Les scientifiques ont découvert que dans les zones polluées, les oiseaux sont plus susceptibles de manger des formes claires et dans les zones propres - les plus sombres. L'imposition de restrictions sur la pollution atmosphérique dans les années 1950 a fait changer à nouveau de direction la sélection naturelle et la fréquence des formes sombres dans les populations urbaines a commencé à décliner. Ils sont presque aussi rares aujourd'hui qu'ils l'étaient avant la révolution industrielle.

La sélection de conduite est effectuée lors du changement environnement ou l'adaptation à de nouvelles conditions avec l'élargissement de la gamme. Il préserve les changements héréditaires dans une certaine direction, déplaçant la vitesse de réaction en conséquence. Par exemple, lors du développement du sol en tant qu'habitat pour divers groupes d'animaux non apparentés, les membres se sont transformés en membres fouisseurs.

Sélection stabilisatrice- une forme de sélection naturelle, dans laquelle son action est dirigée contre les individus présentant des écarts extrêmes par rapport à la norme moyenne, au profit des individus présentant une sévérité moyenne du trait. Le concept de sélection stabilisatrice a été introduit dans la science et analysé par I. I. Shmalgauzen.

De nombreux exemples de l'action de stabilisation de la sélection dans la nature ont été décrits. Par exemple, à première vue, il semble que les individus ayant une fécondité maximale devraient apporter la plus grande contribution au pool génétique de la prochaine génération. Cependant, les observations des populations naturelles d'oiseaux et de mammifères montrent que ce n'est pas le cas. Plus il y a de poussins ou de petits dans le nid, plus il est difficile de les nourrir, plus chacun d'eux est petit et faible. De ce fait, les individus à fécondité moyenne s'avèrent les plus adaptés.

Une sélection en faveur des moyennes a été trouvée pour une variété de caractères. Chez les mammifères, les nouveau-nés de poids très faible et très élevé à la naissance sont plus susceptibles de mourir à la naissance ou au cours des premières semaines de vie que les nouveau-nés de poids moyen. La prise en compte de la taille des ailes des moineaux morts après une tempête dans les années 50 près de Leningrad a montré que la plupart d'entre eux avaient des ailes trop petites ou trop grandes. Et dans ce cas, les individus moyens se sont avérés les plus adaptés.

L'exemple le plus connu d'un tel polymorphisme est l'anémie falciforme. Cette grave maladie du sang survient chez les personnes homozygotes pour un allèle mutant de l'hémoglobine ( Hb S) et entraîne leur mort à un âge précoce. Dans la plupart des populations humaines, la fréquence de cet allèle est très faible et approximativement égale à la fréquence de son apparition due à des mutations. Cependant, il est assez courant dans les régions du monde où le paludisme est courant. Il s'est avéré que les hétérozygotes pour Hb S ont une plus grande résistance au paludisme que les homozygotes pour l'allèle normal. Pour cette raison, l'hétérozygotie pour cet allèle mortel chez l'homozygote est créée et maintenue de manière stable dans les populations habitant les zones de paludisme.

La sélection stabilisatrice est un mécanisme d'accumulation de variabilité dans les populations naturelles. Le scientifique exceptionnel I. I. Shmalgauzen a été le premier à prêter attention à cette caractéristique de la sélection stabilisatrice. Il a montré que même dans des conditions d'existence stables, ni la sélection naturelle ni l'évolution ne cessent. Même en restant phénotypiquement inchangée, la population ne cesse d'évoluer. Sa composition génétique est en constante évolution. La sélection stabilisatrice crée de tels systèmes génétiques qui permettent la formation de phénotypes optimaux similaires sur la base d'une grande variété de génotypes. Des mécanismes génétiques tels que dominance, épistasie, action complémentaire des gènes, pénétrance incomplète et d'autres moyens de dissimuler la variation génétique doivent leur existence à la sélection stabilisatrice.

Ainsi, la sélection stabilisatrice, balayant les écarts par rapport à la norme, forme activement des mécanismes génétiques qui assurent le développement stable des organismes et la formation de phénotypes optimaux basés sur divers génotypes. Il assure le fonctionnement stable des organismes dans un large éventail de fluctuations des conditions extérieures familières à l'espèce.

Sélection perturbatrice (déchirante)- une forme de sélection naturelle, dans laquelle les conditions favorisent deux ou plusieurs variantes extrêmes (directions) de la variabilité, mais ne favorisent pas l'état intermédiaire et moyen du trait. En conséquence, plusieurs nouvelles formes peuvent apparaître à partir d'une première. Darwin a décrit l'opération de sélection perturbatrice, estimant qu'elle sous-tend la divergence, bien qu'il n'ait pas pu apporter la preuve de son existence dans la nature. La sélection perturbatrice contribue à l'émergence et au maintien du polymorphisme des populations et, dans certains cas, peut provoquer une spéciation.

L'une des situations possibles dans la nature où la sélection perturbatrice entre en jeu est lorsqu'une population polymorphe occupe un habitat hétérogène. Dans le même temps, différentes formes s'adaptent à différentes niches ou sous-niches écologiques.

La formation de races saisonnières chez certaines adventices s'explique par l'action d'une sélection perturbatrice. Il a été démontré que le moment de la floraison et de la maturation des graines chez l'une des espèces de ces plantes - le hochet des prés - s'étendait presque tout l'été, et la plupart des plantes fleurissent et portent des fruits au milieu de l'été. Cependant, dans les prairies de fauche, les plantes qui ont le temps de fleurir et de produire des graines avant la tonte et celles qui produisent des graines à la fin de l'été, après la tonte, bénéficient d'avantages. En conséquence, deux races de hochets se forment - floraison précoce et tardive.

La sélection perturbatrice a été réalisée artificiellement dans des expériences avec la drosophile. La sélection a été effectuée en fonction du nombre de soies, ne laissant que les individus avec un petit et un grand nombre de soies. En conséquence, à partir de la 30e génération environ, les deux lignées ont très fortement divergé, malgré le fait que les mouches ont continué à se croiser en échangeant des gènes. Dans un certain nombre d'autres expériences (avec des plantes), le croisement intensif a empêché l'action efficace de la sélection perturbatrice.

Deux hypothèses sur les mécanismes de la sélection sexuelle sont communes.

Selon l'hypothèse des « bons gènes », les « raisons » féminines de la manière suivante: "Si ce mâle, malgré son plumage brillant et sa longue queue, a réussi d'une manière ou d'une autre à ne pas mourir entre les griffes d'un prédateur et à vivre jusqu'à la puberté, alors, par conséquent, il a de bons gènes qui lui ont permis de faire cela. Alors, il faut le choisir comme père pour ses enfants : il leur transmettra ses bons gènes. En choisissant des mâles brillants, les femelles choisissent de bons gènes pour leur progéniture.

Selon l'hypothèse des « fils séduisants », la logique de la sélection féminine est quelque peu différente. Si les hommes brillants, pour une raison quelconque, attirent les femmes, il vaut la peine de choisir un père brillant pour vos futurs fils, car ses fils hériteront des gènes de couleur vive et seront attrayants pour les femmes de la prochaine génération. Ainsi, il y a un effet positif Retour, ce qui conduit au fait que de génération en génération la luminosité du plumage des mâles est de plus en plus rehaussée. Le processus continue d'augmenter jusqu'à ce qu'il atteigne la limite de viabilité.

Dans le choix des mâles, les femelles ne sont ni plus ni moins logiques que dans tout autre comportement. Lorsqu'un animal a soif, il ne se justifie pas qu'il boive de l'eau pour rétablir l'équilibre eau-sel dans le corps - il va à l'abreuvoir parce qu'il a soif. De la même manière, les femelles, choisissant des mâles brillants, suivent leur instinct - elles aiment les queues brillantes. Tous ceux qui ont instinctivement incité à un comportement différent, tous n'ont laissé aucune progéniture. Ainsi, nous avons discuté non pas de la logique des femmes, mais de la logique de la lutte pour l'existence et de la sélection naturelle - un processus aveugle et automatique qui, agissant constamment de génération en génération, a formé toute cette étonnante variété de formes, de couleurs et d'instincts que nous observons dans le monde de la faune. .

sélection positive et négative

Il existe deux formes de sélection naturelle : Positif et Détourage (négatif) sélection.

La sélection positive augmente le nombre d'individus dans la population qui ont des traits utiles qui augmentent la viabilité de l'espèce dans son ensemble.

La sélection par coupure élimine de la population la grande majorité des individus porteurs de traits qui réduisent fortement la viabilité dans des conditions environnementales données. Avec l'aide de la sélection par coupure, les allèles fortement nocifs sont retirés de la population. En outre, les individus présentant des réarrangements chromosomiques et un ensemble de chromosomes qui perturbent fortement le fonctionnement normal de l'appareil génétique peuvent être soumis à une sélection par coupe.

Le rôle de la sélection naturelle dans l'évolution

Charles Darwin considérait la sélection naturelle comme le principal moteur de l'évolution ; dans la théorie synthétique moderne de l'évolution, elle est aussi le principal régulateur du développement et de l'adaptation des populations, le mécanisme d'émergence des espèces et des taxons supraspécifiques, bien que l'accumulation dans fin XIX Au début du XXe siècle, les informations sur la génétique, en particulier la découverte du caractère discret de l'hérédité des traits phénotypiques, ont conduit certains chercheurs à nier l'importance de la sélection naturelle, et alternativement à proposer des concepts basés sur l'évaluation de la mutation génotypique. facteur extrêmement important. Les auteurs de telles théories postulaient un caractère évolutif non pas graduel, mais spasmodique très rapide (sur plusieurs générations) (le mutationnisme d'Hugo de Vries, le saltationnisme de Richard Goldschmitt, et d'autres concepts moins connus). La découverte de corrélations bien connues entre les traits d'espèces apparentées (la loi des séries homologiques) par N. I. Vavilov a incité certains chercheurs à formuler les prochaines hypothèses "anti-darwiniennes" sur l'évolution, telles que la nomogenèse, la batmogenèse, l'autogenèse, l'ontogenèse et autres. Dans les années 1920 et 1940 en biologie évolutive, ceux qui rejetaient l'idée de Darwin de l'évolution par sélection naturelle (parfois les théories qui mettaient l'accent sur la sélection naturelle étaient appelées "sélectionnistes") ont ravivé l'intérêt pour cette théorie en raison de la révision du darwinisme classique à la lumière de science relativement jeune de la génétique. La théorie synthétique de l'évolution qui en résulte, souvent appelée à tort néo-darwinisme, repose, entre autres, sur l'analyse quantitative de la fréquence des allèles dans les populations, évoluant sous l'influence de la sélection naturelle. Il y a des débats où les gens avec une approche radicale, comme argument contre la théorie synthétique de l'évolution et le rôle de la sélection naturelle, soutiennent que "les découvertes des dernières décennies dans divers domaines savoir scientifique- depuis biologie moléculaire avec sa théorie des mutations neutresMotoo Kimura et paléontologie avec sa théorie de l'équilibre ponctué Stephen Jay Gould et Niles Eldredge (où voir compris comme une phase relativement statique du processus évolutif) jusqu'à mathématiques avec sa théoriebifurcations et transitions de phase- témoignent de l'insuffisance de la théorie synthétique classique de l'évolution pour une description adéquate de tous les aspects de l'évolution biologique". La discussion sur le rôle de divers facteurs dans l'évolution a commencé il y a plus de 30 ans et se poursuit à ce jour, et on dit parfois que "la biologie évolutive (c'est-à-dire la théorie de l'évolution, bien sûr) en est venue à la nécessité de son prochain, troisième synthèse."

La sélection naturelle est le principal facteur directeur de l'évolution, sous-tendant la théorie de Ch. Darwin. Tous les autres facteurs d'évolution sont aléatoires, seule la sélection naturelle a un sens (dans le sens de l'adaptation des organismes aux conditions environnementales).

Définition: survie sélective et reproduction des organismes les plus aptes.

rôle créatif: en sélectionnant des traits utiles, la sélection naturelle en crée de nouveaux.

Efficacité: plus il y a de mutations différentes dans la population (plus l'hétérozygotie de la population est élevée), plus l'efficacité de la sélection naturelle est grande, plus l'évolution est rapide.

Formes:

Stabilisant - agit dans des conditions constantes, sélectionne les manifestations moyennes du trait, préserve les traits de l'espèce (coelacanthe poisson coelacanthe)
Conduite - agit dans des conditions changeantes, sélectionne les manifestations extrêmes d'un trait (déviations), conduit à un changement de traits (teigne du bouleau)
Sexuel - compétition pour un partenaire sexuel.
Breaking - sélectionne deux formes extrêmes.

Conséquences de la sélection naturelle :

Évolution (changement, complication des organismes)
Émergence de nouvelles espèces (augmentation du nombre [diversité] des espèces)
L'adaptation des organismes aux conditions environnementales. Tout ajustement est relatif., c'est à dire. adapte le corps à une seule condition spécifique.

Choisissez-en un, l'option la plus correcte. La base de la sélection naturelle est
1) processus de mutation
2) spéciation
3) le progrès biologique
4) forme physique relative

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Choisissez-en un, l'option la plus correcte. Quelles sont les conséquences de la stabilisation de la sélection
1) préservation des espèces anciennes
2) modification de la vitesse de réaction
3) l'émergence de nouvelles espèces
4) préservation des individus aux traits altérés

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Choisissez-en un, l'option la plus correcte. Dans le processus d'évolution, un rôle créateur est joué par
1) sélection naturelle
2) sélection artificielle
3) variabilité des modifications
4) variabilité mutationnelle

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Choisissez trois options. Quelles sont les caractéristiques de la sélection par motif ?
1) fonctionne dans des conditions de vie relativement constantes
2) élimine les individus avec une valeur moyenne du trait
3) favorise la reproduction d'individus avec un génotype modifié
4) préserve les individus avec des écarts par rapport aux valeurs moyennes du trait
5) préserve les individus avec la norme établie de la réaction du trait
6) contribue à l'apparition de mutations dans la population

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Choisissez trois caractéristiques qui caractérisent la forme motrice de la sélection naturelle
1) donne l'apparition d'une nouvelle espèce
2) se manifeste dans des conditions environnementales changeantes
3) l'adaptabilité des individus à l'environnement d'origine est améliorée
4) les individus déviant de la norme sont éliminés
5) le nombre d'individus avec la valeur moyenne du trait augmente
6) les individus avec de nouveaux traits sont préservés

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Choisissez-en un, l'option la plus correcte. La matière première de la sélection naturelle est
1) lutte pour l'existence
2) variabilité mutationnelle
3) changer l'habitat des organismes
4) adaptation des organismes à l'environnement

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Choisissez-en un, l'option la plus correcte. La matière première de la sélection naturelle est
1) variabilité des modifications
2) variabilité héréditaire
3) la lutte des individus pour les conditions de survie
4) adaptabilité des populations à l'environnement

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Choisissez trois options. La forme stabilisatrice de la sélection naturelle se manifeste dans
1) conditions environnementales constantes
2) modification de la vitesse de réaction moyenne
3) la préservation des individus adaptés dans l'habitat d'origine
4) abattage d'individus déviant de la norme
5) sauver les individus porteurs de mutations
6) préservation des individus avec de nouveaux phénotypes

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Choisissez-en un, l'option la plus correcte. L'efficacité de la sélection naturelle diminue lorsque
1) la survenue de mutations récessives
2) une augmentation des individus homozygotes dans la population
3) changement dans la norme de la réaction d'un signe
4) augmentation du nombre d'espèces dans l'écosystème

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Choisissez-en un, l'option la plus correcte. Dans des conditions arides, au cours de l'évolution, des plantes à feuilles pubescentes se sont formées sous l'action de
1) variabilité relative

3) sélection naturelle
4) sélection artificielle

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Choisissez-en un, l'option la plus correcte. Les insectes nuisibles acquièrent une résistance aux pesticides au fil du temps en raison de
1) haute fécondité
2) variabilité des modifications
3) préservation des mutations par sélection naturelle
4) sélection artificielle

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Choisissez-en un, l'option la plus correcte. Le matériel pour la sélection artificielle est
1) code génétique
2) population
3) dérive génétique
4) mutation

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Choisissez-en un, l'option la plus correcte. Les affirmations suivantes concernant les formes de sélection naturelle sont-elles correctes ? A) L'émergence de résistances aux pesticides chez les insectes ravageurs des plantes agricoles est un exemple de forme stabilisatrice de sélection naturelle. B) La sélection de conduite contribue à une augmentation du nombre d'individus d'une espèce avec une valeur moyenne d'un trait
1) seul A est vrai
2) seul B est vrai
3) les deux affirmations sont correctes
4) les deux jugements sont erronés

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Établir une correspondance entre les résultats de l'action de la sélection naturelle et ses formes : 1) stabilisatrice, 2) émouvante, 3) perturbatrice (déchirante). Écris les nombres 1, 2 et 3 dans le bon ordre.
A) développement de la résistance aux antibiotiques chez les bactéries
B) L'existence de poissons prédateurs à croissance rapide et lente dans le même lac
C) Structure similaire des organes de la vision dans les accords
D) L'émergence des nageoires chez les mammifères de la sauvagine
E) Sélection de mammifères nouveau-nés de poids moyen
E) Préservation des phénotypes avec des déviations extrêmes au sein d'une population

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1. Établir une correspondance entre la caractéristique de la sélection naturelle et sa forme : 1) motrice, 2) stabilisatrice. Écris les nombres 1 et 2 dans le bon ordre.
A) préserve la valeur moyenne de la caractéristique
B) contribue à l'adaptation aux conditions environnementales changeantes
C) retient les individus avec un trait qui s'écarte de sa valeur moyenne
D) contribue à une augmentation de la diversité des organismes
D) contribue à la préservation des caractéristiques de l'espèce

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2. Comparez les caractéristiques et les formes de la sélection naturelle : 1) Conduite, 2) Stabilisation. Écris les nombres 1 et 2 dans le bon ordre.
A) agit contre les individus avec des valeurs extrêmes de traits
B) conduit à un rétrécissement de la norme de réaction
B) fonctionne généralement dans des conditions constantes
D) survient lors du développement de nouveaux habitats
D) modifie les valeurs moyennes du trait dans la population
E) peut conduire à l'émergence de nouvelles espèces

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3. Établir une correspondance entre les formes de sélection naturelle et leurs caractéristiques : 1) motrices, 2) stabilisatrices. Notez les chiffres 1 et 2 dans l'ordre correspondant aux lettres.
A) fonctionne dans des conditions environnementales changeantes
B) fonctionne dans des conditions environnementales constantes
C) vise à maintenir la valeur moyenne précédemment établie du trait
D) entraîne un déplacement de la valeur moyenne du trait dans la population
D) sous son action, une augmentation d'un signe et un affaiblissement peuvent se produire

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4. Établir une correspondance entre les signes et les formes de la sélection naturelle : 1) stabilisatrice, 2) motrice. Notez les chiffres 1 et 2 dans l'ordre correspondant aux lettres.
A) forme des adaptations aux nouvelles conditions environnementales
B) conduit à la formation de nouvelles espèces
B) maintient la norme moyenne du trait
D) élimine les individus présentant des écarts par rapport à la norme moyenne des signes
D) augmente l'hétérozygotie de la population

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Établir une correspondance entre exemples et formes de sélection naturelle, qui sont illustrés par ces exemples : 1) moteur, 2) stabilisation. Notez les chiffres 1 et 2 dans l'ordre correspondant aux lettres.
A) une augmentation du nombre de papillons noirs dans les zones industrielles par rapport aux papillons clairs
B) l'émergence de la résistance des insectes ravageurs aux pesticides
C) la préservation du reptile tuatara vivant en Nouvelle-Zélande jusqu'à nos jours
D) une diminution de la taille du céphalothorax chez les crabes qui vivent en eau boueuse
E) chez les mammifères, la mortalité des nouveau-nés de poids moyen est inférieure à celle des nouveau-nés très faibles ou très élevés
E) la mort des ancêtres ailés et la préservation des insectes aux ailes réduites sur les îles à vents violents

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Établir une correspondance entre les formes de la lutte pour l'existence et les exemples les illustrant : 1) intraspécifique, 2) interspécifique. Notez les chiffres 1 et 2 dans l'ordre correspondant aux lettres.
A) les poissons mangent du plancton
B) les goélands tuent les poussins quand ils sont nombreux
C) grand tétras lekking
D) les singes à nez essaient de se crier dessus, en gonflant d'énormes nez
D) le champignon chaga s'installe sur un bouleau
E) la principale proie de la martre est l'écureuil

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Analysez le tableau "Formes de sélection naturelle". Pour chaque lettre, sélectionnez le concept, la caractéristique et l'exemple appropriés dans la liste fournie.
1) sexuel
2) conduire
3) groupe
4) préservation des organismes avec deux écarts extrêmes par rapport à la valeur moyenne du trait
5) l'émergence d'un nouveau signe
6) la formation d'une résistance bactérienne aux antibiotiques
7) préservation de l'espèce végétale relique Gingko biloba 8) augmentation du nombre d'organismes hétérozygotes

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L'idée de comparer la sélection artificielle et naturelle est que dans la nature la sélection des organismes les plus "réussis", les "meilleurs" a également lieu, mais dans ce cas ce n'est pas une personne qui agit comme un "évaluateur" de l'utilité des propriétés, mais l'environnement. De plus, le matériel pour la sélection naturelle et artificielle sont de petits changements héréditaires qui s'accumulent de génération en génération.

Mécanisme de la sélection naturelle

Dans le processus de sélection naturelle, des mutations sont fixées qui augmentent l'adaptabilité des organismes à leur environnement. La sélection naturelle est souvent qualifiée de mécanisme « évident en soi » car elle découle de faits simples tels que :

Les organismes produisent plus de descendants qu'ils ne peuvent survivre;
Dans la population de ces organismes, il existe une variabilité héréditaire ;
Les organismes qui ont des traits génétiques différents ont des taux de survie et une capacité de reproduction différents.

Le concept central du concept de sélection naturelle est l'aptitude des organismes. La forme physique est définie comme la capacité d'un organisme à survivre et à se reproduire dans son environnement existant. Cela détermine la taille de sa contribution génétique à la génération suivante. Cependant, l'élément principal pour déterminer la condition physique n'est pas le nombre total de descendants, mais le nombre de descendants avec un génotype donné (aptitude relative). Par exemple, si la progéniture d'un organisme qui réussit et se reproduit rapidement est faible et ne se reproduit pas bien, alors la contribution génétique et, par conséquent, l'aptitude de cet organisme seront faibles.

La sélection naturelle pour les traits qui peuvent varier sur une certaine plage de valeurs (comme la taille d'un organisme) peut être divisée en trois types :

Sélection dirigée- des changements dans la valeur moyenne du trait au fil du temps, par exemple une augmentation de la taille corporelle ;
Sélection disruptive- sélection pour les valeurs extrêmes du trait et contre les valeurs moyennes, par exemple, grandes et petites tailles corporelles;
Sélection stabilisatrice- sélection contre les valeurs extrêmes du trait, ce qui entraîne une diminution de la variance du trait.

Un cas particulier de sélection naturelle est sélection sexuelle, dont le substrat est tout trait qui augmente le succès de l'accouplement en augmentant l'attractivité d'un individu pour des partenaires potentiels. Les traits qui ont évolué par sélection sexuelle sont particulièrement évidents chez les mâles de certaines espèces animales. Des traits tels que de grandes cornes, des couleurs vives, d'une part, peuvent attirer les prédateurs et réduire le taux de survie des mâles, et d'autre part, cela est compensé par le succès reproducteur des mâles avec des traits prononcés similaires.

La sélection peut opérer à différents niveaux d'organisation tels que les gènes, les cellules, les organismes individuels, les groupes d'organismes et les espèces. De plus, la sélection peut agir simultanément à différents niveaux. La sélection à des niveaux supérieurs à l'individu, comme la sélection de groupe , peut conduire à la coopération (voir Évolution#Coopération).

Formes de sélection naturelle

sélection de conduite

sélection de conduite- une forme de sélection naturelle qui opère sous dirigé conditions environnementales changeantes. Décrit par Darwin et Wallace. Dans ce cas, les individus dont les traits s'écartent dans une certaine direction de la valeur moyenne reçoivent des avantages. Dans le même temps, d'autres variations du trait (ses déviations dans le sens opposé à la valeur moyenne) sont soumises à une sélection négative. En conséquence, dans la population de génération en génération, il y a un changement dans la valeur moyenne du trait dans une certaine direction. Dans ce cas, la pression de sélection motrice doit correspondre aux capacités d'adaptation de la population et au rythme des changements mutationnels (sinon, la pression environnementale peut conduire à l'extinction).

Un exemple de l'action de la sélection motrice est le « mélanisme industriel » chez les insectes. Le "mélanisme industriel" est une forte augmentation de la proportion d'individus mélaniques (de couleur foncée) dans les populations d'insectes (par exemple, les papillons) qui vivent dans les zones industrielles. En raison de l'impact industriel, les troncs d'arbres se sont considérablement assombris et les lichens clairs sont également morts, ce qui a rendu les papillons clairs plus visibles pour les oiseaux et les plus sombres pires. Au XXe siècle, dans un certain nombre de régions, la proportion de papillons de couleur foncée dans certaines populations bien étudiées de la teigne du bouleau en Angleterre a atteint 95%, tandis que pour la première fois le papillon de couleur foncée ( Morfa carbonaria) a été capturé en 1848.

La sélection de conduite est effectuée lorsque l'environnement change ou s'adapte à de nouvelles conditions avec l'élargissement de la gamme. Il préserve les changements héréditaires dans une certaine direction, déplaçant la norme de la réaction en conséquence. Par exemple, lors du développement du sol en tant qu'habitat pour divers groupes d'animaux non apparentés, les membres se sont transformés en membres fouisseurs.

Sélection stabilisatrice

Sélection disruptive

Un exemple de sélection perturbatrice est la formation de deux races dans un grand hochet dans les prairies de fauche. Dans des conditions normales, les périodes de floraison et de maturation des graines de cette plante couvrent tout l'été. Mais dans les prairies de fauche, les graines sont produites principalement par les plantes qui ont le temps de fleurir et de mûrir soit avant la période de tonte, soit de fleurir à la fin de l'été, après la tonte. En conséquence, deux races de hochet se forment - floraison précoce et tardive.

sélection sexuelle

Deux hypothèses sur les mécanismes de la sélection sexuelle sont communes.

Selon l'hypothèse des "bons gènes", la femelle "argumente" ainsi : "Si ce mâle, malgré son plumage brillant et sa longue queue, a réussi à ne pas mourir entre les griffes d'un prédateur et à survivre jusqu'à la puberté, alors il a de bons gènes qui lui a permis de faire cela. Il faut donc le choisir comme père de ses enfants : il leur transmettra ses bons gènes. En choisissant des mâles brillants, les femelles choisissent de bons gènes pour leur progéniture.
Selon l'hypothèse des « fils séduisants », la logique de la sélection féminine est quelque peu différente. Si les mâles brillants, pour une raison quelconque, sont attrayants pour les femelles, cela vaut la peine de choisir un père brillant pour vos futurs fils, car ses fils hériteront des gènes de couleur vive et seront attrayants pour les femelles de la prochaine génération. Ainsi, une rétroaction positive se produit, ce qui conduit au fait que de génération en génération, la luminosité du plumage des mâles augmente de plus en plus. Le processus continue d'augmenter jusqu'à ce qu'il atteigne la limite de viabilité.

Lors du choix des hommes, les femmes ne pensent pas aux raisons de leur comportement. Lorsqu'un animal a soif, il ne se justifie pas qu'il boive de l'eau pour rétablir l'équilibre eau-sel dans le corps - il va à l'abreuvoir parce qu'il a soif. De la même manière, les femelles, choisissant des mâles brillants, suivent leur instinct - elles aiment les queues brillantes. Ceux qui incitaient instinctivement à un comportement différent n'ont pas laissé de progéniture. La logique de la lutte pour l'existence et la sélection naturelle est la logique d'un processus aveugle et automatique qui, agissant constamment de génération en génération, a formé cette étonnante variété de formes, de couleurs et d'instincts que nous observons dans le monde de la faune.

Méthodes de sélection : sélection positive et négative

Il existe deux formes de sélection artificielle : Positif et Détourage (négatif) sélection.

La sélection positive augmente le nombre d'individus dans la population qui ont des traits utiles qui augmentent la viabilité de l'espèce dans son ensemble.

Le rôle de la sélection naturelle dans l'évolution

Dans l'exemple de la fourmi ouvrière, nous avons un insecte extrêmement différent de ses parents, mais absolument stérile et donc incapable de transmettre de génération en génération les modifications acquises de structure ou d'instincts. On peut se poser une bonne question : dans quelle mesure est-il possible de concilier ce cas avec la théorie de la sélection naturelle ?
- Origine des espèces (1859)

Darwin supposait que la sélection pouvait s'appliquer non seulement à l'organisme individuel, mais aussi à la famille. Il a également dit que, peut-être, à un degré ou à un autre, cela peut aussi expliquer le comportement des gens. Il s'est avéré qu'il avait raison, mais ce n'est qu'avec l'avènement de la génétique qu'il est devenu possible de fournir une vision plus élargie de ce concept. La première esquisse de la "kind selection theory" a été faite par le biologiste anglais William Hamilton en 1963, qui a été le premier à proposer de considérer la sélection naturelle non seulement au niveau d'un individu ou d'une famille entière, mais aussi au niveau d'une gène.

voir également

Remarques

, avec. 43-47.
, p. 251-252.
Orr H.A. Fitness et son rôle dans la génétique évolutive // Nature Reviews Genetics. - 2009. - Vol. 10, non. 8. - P. 531-539. - DOI : 10.1038/nrg2603. - PMID 19546856 .
Haldane J.B.S. La théorie de la sélection naturelle aujourd'hui // Nature. - 1959. - Vol. 183, non. 4663. - P. 710-713. - PMID 13644170 .
Lande R., Arnold S.J. La mesure de la sélection sur les caractères corrélés // Évolution. - 1983. - Vol. 37, non. 6. - P. 1210-1226. -

Vivant dans des conditions naturelles, il existe une variabilité individuelle qui peut se manifester dans trois sortes utile, neutre et nuisible. Habituellement, les organismes présentant une variabilité nocive meurent à différents stades de développement individuel. La variabilité neutre des organismes n'affecte pas leur viabilité. Les individus avec une variabilité bénéfique survivent grâce à un avantage en intraspécifique, interspécifique ou contre conditions adverses environnement.

sélection de conduite

Lorsque les conditions environnementales changent, les individus de l'espèce survivent dans lesquels la variabilité héréditaire s'est manifestée et, en relation avec cela, des signes et des propriétés se sont développés qui correspondent à de nouvelles conditions, et les individus qui n'avaient pas une telle variabilité meurent. Au cours de son voyage, Darwin a découvert que sur les îles océaniques où règnent des vents forts, il y a peu d'insectes à longues ailes et de nombreux insectes aux ailes rudimentaires et des insectes sans ailes. Comme l'explique Darwin, les insectes aux ailes normales n'ont pas pu résister aux vents violents sur ces îles et sont morts. Et les insectes aux ailes rudimentaires et sans ailes ne se sont pas du tout élevés dans les airs et se sont cachés dans les fissures, y trouvant un abri. Ce processus, qui s'est accompagné d'une variabilité héréditaire et d'une sélection naturelle et s'est poursuivi pendant plusieurs milliers d'années, a entraîné une diminution du nombre d'insectes à longues ailes sur ces îles et l'apparition d'individus aux ailes rudimentaires et d'insectes sans ailes. La sélection naturelle, qui assure l'émergence et le développement de nouvelles caractéristiques et propriétés des organismes, est appelée sélection du motif.

Sélection disruptive

Sélection disruptive- il s'agit d'une forme de sélection naturelle, conduisant à la formation de plusieurs formes polymorphes différentes les unes des autres au sein d'une même population.

Parmi les organismes d'une certaine espèce, on trouve parfois des individus avec deux ou plusieurs formes différentes. C'est le résultat d'une forme particulière de sélection naturelle, la sélection perturbatrice. Oui, à coccinelles il existe deux formes d'ailes rigides - de couleur rouge foncé et rougeâtre. Les coléoptères aux ailes rougeâtres meurent rarement du froid en hiver, mais donnent peu de progéniture en été, et avec des ailes rouge foncé, au contraire, ils meurent plus souvent en hiver, incapables de résister au froid, mais donnent une progéniture nombreuse en été. Par conséquent, ces deux formes de coccinelles, en raison de leur adaptabilité différente aux différentes saisons, ont réussi à conserver leur progéniture pendant des siècles.

La sélection naturelle est un processus défini à l'origine par Charles Darwin comme conduisant à la survie et à la reproduction préférentielle d'individus plus adaptés à des conditions environnementales données et possédant des traits héréditaires utiles. Conformément à la théorie de Darwin et à la théorie synthétique moderne de l'évolution, le principal matériau de la sélection naturelle est constitué de changements héréditaires aléatoires - recombinaison de génotypes, mutations et leurs combinaisons.

En l'absence de processus sexuel, la sélection naturelle entraîne une augmentation de la proportion d'un génotype donné dans la génération suivante. Cependant, la sélection naturelle est "aveugle" dans le sens où elle "évalue" non pas les génotypes, mais les phénotypes, et la transmission préférentielle à la prochaine génération de gènes d'un individu avec des traits utiles se produit que ces traits soient héréditaires ou non.

sélection de conduite- une forme de sélection naturelle, qui opère avec un changement dirigé des conditions environnementales. Décrit par Darwin et Wallace. Dans ce cas, les individus dont les traits s'écartent dans une certaine direction de la valeur moyenne reçoivent des avantages. Dans le même temps, d'autres variations du trait (ses déviations dans le sens opposé à la valeur moyenne) sont soumises à une sélection négative. En conséquence, dans la population de génération en génération, il y a un changement dans la valeur moyenne du trait dans une certaine direction. Dans ce cas, la pression de sélection motrice doit correspondre aux capacités d'adaptation de la population et au rythme des changements mutationnels (sinon, la pression environnementale peut conduire à l'extinction).

Un exemple de l'action de la sélection motrice est le « mélanisme industriel » chez les insectes. Le "mélanisme industriel" est une forte augmentation de la proportion d'individus mélaniques (de couleur foncée) dans les populations d'insectes (par exemple, les papillons) qui vivent dans les zones industrielles. En raison de l'impact industriel, les troncs d'arbres se sont considérablement assombris et les lichens clairs sont également morts, ce qui a rendu les papillons clairs plus visibles pour les oiseaux et les plus sombres pires. Au XXe siècle, dans un certain nombre de régions, la proportion de papillons de couleur foncée dans certaines populations bien étudiées de la teigne du bouleau en Angleterre a atteint 95%, tandis que le premier papillon de couleur foncée (morfa carbonaria) a été capturé en 1848.

La sélection de conduite est effectuée lorsque l'environnement change ou s'adapte à de nouvelles conditions avec l'expansion de la gamme. Il préserve les changements héréditaires dans une certaine direction, déplaçant la vitesse de réaction en conséquence. Par exemple, lors du développement du sol en tant qu'habitat pour divers groupes d'animaux non apparentés, les membres se sont transformés en membres fouisseurs.

sélection sexuelle C'est la sélection naturelle pour le succès de la reproduction. La survie des organismes est une composante importante mais pas la seule de la sélection naturelle. Un autre élément important est l'attrait pour les membres du sexe opposé. Darwin a appelé ce phénomène la sélection sexuelle. "Cette forme de sélection n'est pas déterminée par la lutte pour l'existence dans les relations des êtres organisés entre eux ou avec les conditions extérieures, mais par la rivalité entre les individus d'un sexe, généralement des mâles, pour la possession des individus de l'autre sexe." Des traits qui réduisent la viabilité de leurs porteurs peuvent émerger et se propager si les avantages qu'ils procurent en termes de succès de reproduction sont nettement supérieurs à leurs inconvénients en termes de survie. Deux hypothèses principales sur les mécanismes de la sélection sexuelle ont été proposées. Selon l'hypothèse des « bons gènes », la femelle « raisonne » comme suit : « Si ce mâle, malgré son plumage brillant et sa longue queue, a réussi tant bien que mal à ne pas mourir entre les griffes d'un prédateur et à survivre jusqu'à la puberté, alors, donc, il a de bons gènes qui lui permettent de le faire. Alors, il faut le choisir comme père pour ses enfants : il leur transmettra ses bons gènes. En choisissant des mâles brillants, les femelles choisissent de bons gènes pour leur progéniture. Selon l'hypothèse des « fils séduisants », la logique de la sélection féminine est quelque peu différente. Si les hommes brillants, pour une raison quelconque, attirent les femmes, il vaut la peine de choisir un père brillant pour vos futurs fils, car ses fils hériteront des gènes de couleur vive et seront attrayants pour les femmes de la prochaine génération. Ainsi, une rétroaction positive se produit, ce qui conduit au fait que de génération en génération, la luminosité du plumage des mâles est de plus en plus améliorée. Le processus continue d'augmenter jusqu'à ce qu'il atteigne la limite de viabilité. Dans le choix des mâles, les femelles ne sont ni plus ni moins logiques que dans tout autre comportement. Lorsqu'un animal a soif, il ne se justifie pas qu'il boive de l'eau pour rétablir l'équilibre eau-sel dans le corps - il va à l'abreuvoir parce qu'il a soif. De la même manière, les femelles, choisissant des mâles brillants, suivent leur instinct - elles aiment les queues brillantes. Tous ceux qui ont instinctivement incité à un comportement différent, tous n'ont laissé aucune progéniture. Ainsi, nous avons discuté non pas de la logique des femmes, mais de la logique de la lutte pour l'existence et de la sélection naturelle - un processus aveugle et automatique qui, agissant constamment de génération en génération, a formé toute cette étonnante variété de formes, de couleurs et d'instincts que nous observons dans le monde de la faune. .

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