การคัดเลือกโดยธรรมชาติ: กลไกหลักฐานประเภทและตัวอย่าง - ชีววิทยา

การคัดเลือกโดยธรรมชาติเป็นกลไกทางวิวัฒนาการที่เสนอโดย Charles Darwin นักธรรมชาติวิทยาชาวอังกฤษซึ่งมีความสำเร็จในการสืบพันธุ์ที่แตกต่างกันระหว่างบุคคลในประชากร

การคัดเลือกโดยธรรมชาติทำหน้าที่ในแง่ของการสืบพันธุ์ของบุคคลที่มีอัลลีลบางตัวทำให้มีลูกมากกว่าคนอื่น ๆ ที่มีอัลลีลต่างกัน บุคคลเหล่านี้แพร่พันธุ์มากขึ้นจึงเพิ่มความถี่ กระบวนการคัดเลือกโดยธรรมชาติของดาร์วินก่อให้เกิดการปรับตัว

ที่มา: ดูแหล่งที่มาผ่าน Wikimedia Commons ในแง่ของพันธุศาสตร์ประชากรวิวัฒนาการถูกกำหนดให้เป็นการเปลี่ยนแปลงของความถี่อัลลีลในประชากร มีกระบวนการหรือกลไกวิวัฒนาการสองอย่างที่นำไปสู่การเปลี่ยนแปลงนี้: การคัดเลือกโดยธรรมชาติและการล่องลอยของยีน

Charles Darwin

การคัดเลือกโดยธรรมชาติเป็นเรื่องเข้าใจผิดนับตั้งแต่ดาร์วินทำให้แนวคิดแปลกใหม่ของเขาเป็นที่รู้จักเป็นครั้งแรก เมื่อพิจารณาถึงบริบททางการเมืองและสังคมในช่วงเวลานั้นทฤษฎีของนักธรรมชาติวิทยาจึงได้รับการคาดการณ์อย่างผิด ๆ ต่อสังคมมนุษย์วลีที่เกิดขึ้นใหม่ในปัจจุบันได้รับการแพร่กระจายโดยสื่อและสารคดีเช่น "การอยู่รอดของผู้ที่เหมาะสมที่สุด"

การคัดเลือกโดยธรรมชาติคืออะไร?

การคัดเลือกโดยธรรมชาติเป็นกลไกที่เสนอโดย Charles Darwin นักธรรมชาติวิทยาชาวอังกฤษในปี 1859 ผู้ทดลองได้รับการปฏิบัติอย่างละเอียดในผลงานชิ้นเอกของเขา The Origin of Species

เป็นแนวคิดที่สำคัญที่สุดอย่างหนึ่งในสาขาชีววิทยาเนื่องจากอธิบายว่ารูปแบบของสิ่งมีชีวิตทั้งหมดที่เราสามารถชื่นชมได้ในปัจจุบันมีที่มาอย่างไร เปรียบได้กับความคิดของนักวิทยาศาสตร์ผู้ยิ่งใหญ่ในสาขาอื่น ๆ เช่นไอแซกนิวตันเป็นต้น

ดาร์วินอธิบายผ่านตัวอย่างมากมายที่สังเกตได้ในระหว่างการเดินทางของเขาว่าสิ่งมีชีวิตชนิดนี้ไม่ใช่สิ่งที่ไม่เปลี่ยนรูปได้ทันเวลาและเสนอว่าพวกมันทั้งหมดมาจากบรรพบุรุษร่วมกัน

แม้ว่าคำจำกัดความของการคัดเลือกโดยธรรมชาติจะมีคำจำกัดความมากมาย แต่คำที่ง่ายที่สุดและเป็นรูปธรรมที่สุดก็คือ Stearns & Hoekstra (2000):“ การคัดเลือกโดยธรรมชาติคือการเปลี่ยนแปลงของความสำเร็จในการสืบพันธุ์ที่เกี่ยวข้องกับลักษณะที่ถ่ายทอดทางพันธุกรรม”

ควรกล่าวถึงวิวัฒนาการและการคัดเลือกโดยธรรมชาติไม่ได้เป็นไปตามเป้าหมายหรือวัตถุประสงค์ที่เฉพาะเจาะจง มันผลิตสิ่งมีชีวิตที่ปรับให้เข้ากับสภาพแวดล้อมเท่านั้นโดยไม่มีข้อกำหนดใด ๆ ของโครงร่างที่เป็นไปได้ที่สิ่งมีชีวิตเหล่านี้จะมี

กลไก

ผู้เขียนบางคนระบุว่าการคัดเลือกโดยธรรมชาติเป็นความสามารถทางคณิตศาสตร์อย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้เนื่องจากเกิดขึ้นเมื่อใดก็ตามที่มีการเติมเต็มสามข้อซึ่งเราจะเห็นด้านล่าง:

รูปแบบ

บุคคลที่อยู่ในกลุ่มประชากรจะแสดงรูปแบบต่างๆ ในความเป็นจริงการแปรผันเป็นไซน์ควาที่ไม่ใช่สำหรับกระบวนการวิวัฒนาการที่จะเกิดขึ้น

การแปรผันของสิ่งมีชีวิตเกิดขึ้นในระดับต่างๆตั้งแต่การแปรผันของนิวคลีโอไทด์ที่ประกอบเป็น DNA ไปจนถึงลักษณะทางสัณฐานวิทยาและพฤติกรรมที่เปลี่ยนแปลงไป เมื่อเราลดระดับลงเราจะพบความหลากหลายมากขึ้น

การถ่ายทอดทางพันธุกรรม

ลักษณะต้องถ่ายทอดทางพันธุกรรมได้ การเปลี่ยนแปลงเหล่านี้ในประชากรต้องผ่านจากพ่อแม่ไปยังลูก ในการตรวจสอบว่าลักษณะสามารถถ่ายทอดทางพันธุกรรมได้หรือไม่จะใช้พารามิเตอร์ที่เรียกว่า "ความสามารถในการถ่ายทอดทางพันธุกรรม" ซึ่งกำหนดเป็นสัดส่วนของความแปรปรวนทางฟีโนไทป์เนื่องจากความแปรปรวนทางพันธุกรรม

ในทางคณิตศาสตร์จะแสดงเป็น h ² = V _G / (V _G + V _E ) โดยที่ V _Gคือความแปรปรวนทางพันธุกรรมและ V _Eคือผลคูณของสิ่งแวดล้อม

มีวิธีที่ง่ายและใช้งานง่ายในการหาจำนวนพันธุกรรม: การวัดลักษณะของพ่อแม่กับพ่อแม่ ตัวละครในเด็ก ตัวอย่างเช่นหากเราต้องการยืนยันความสามารถในการถ่ายทอดลักษณะของขนาดจงอยปากในนกเราจะวัดขนาด y ในพ่อแม่และวางแผนเทียบกับขนาดในลูกหลาน

ในกรณีที่เราสังเกตว่ากราฟมีแนวโน้มที่จะเป็นเส้น (r ²ใกล้เคียงกับ 1) เราสามารถสรุปได้ว่าลักษณะดังกล่าวสามารถถ่ายทอดได้

อักขระที่แตกต่างกันเกี่ยวข้องกับไฟล์

เงื่อนไขสุดท้ายสำหรับการคัดเลือกโดยธรรมชาติที่จะกระทำในประชากรคือความสัมพันธ์ของลักษณะกับความเหมาะสม - พารามิเตอร์นี้จะวัดความสามารถของแต่ละบุคคลในการสืบพันธุ์และการอยู่รอดและแตกต่างกันไปตั้งแต่ 0 ถึง 1

กล่าวอีกนัยหนึ่งลักษณะนี้ต้องเพิ่มความสำเร็จในการสืบพันธุ์ของพาหะ

ตัวอย่างสมมุติฐาน: หางของกระรอก

กระรอกไคบาบา

ลองหาประชากรกระรอกสมมุติและคิดว่าการคัดเลือกโดยธรรมชาติอาจทำกับมันหรือไม่

สิ่งแรกที่เราต้องทำคือตรวจสอบว่ามีการเปลี่ยนแปลงในประชากรหรือไม่ เราทำได้โดยการวัดตัวละครที่สนใจ สมมติว่าเราพบการเปลี่ยนแปลงที่หาง: มีตัวแปรที่มีหางยาวและหางสั้น

จากนั้นเราต้องตรวจสอบว่าลักษณะ "ขนาดคิว" สามารถสืบทอดได้หรือไม่ ในการทำเช่นนี้เราวัดความยาวหางของพ่อแม่และวางแผนกับความยาวหางของเด็ก หากเราพบความสัมพันธ์เชิงเส้นระหว่างตัวแปรทั้งสองแสดงว่าแท้จริงแล้วความสามารถในการถ่ายทอดทางพันธุกรรมนั้นสูง

สุดท้ายเราต้องยืนยันว่าขนาดของหางช่วยเพิ่มความสำเร็จในการสืบพันธุ์ของพาหะ

อาจเป็นไปได้ว่าหางที่สั้นกว่าช่วยให้แต่ละคนเคลื่อนไหวได้ง่ายขึ้น (ไม่จำเป็นต้องเป็นความจริง แต่เป็นเพื่อการศึกษาเท่านั้น) และช่วยให้พวกมันหลบหนีผู้ล่าได้สำเร็จมากกว่าผู้ให้บริการที่มีหางยาว

ดังนั้นตลอดหลายชั่วอายุคนลักษณะ "สายพันธุ์สั้น" จะเกิดขึ้นบ่อยในประชากร นี่คือวิวัฒนาการโดยการคัดเลือกโดยธรรมชาติ และผลลัพธ์ของกระบวนการที่เรียบง่าย แต่ทรงพลังนี้คือการดัดแปลง

หลักฐาน

การคัดเลือกโดยธรรมชาติและวิวัฒนาการโดยทั่วไปได้รับการสนับสนุนจากหลักฐานที่แข็งแกร่งเป็นพิเศษจากสาขาวิชาต่างๆรวมถึงบรรพชีวินวิทยาอณูชีววิทยาและภูมิศาสตร์

บันทึกฟอสซิล

บันทึกซากดึกดำบรรพ์เป็นหลักฐานที่ชัดเจนที่สุดว่าสิ่งมีชีวิตชนิดนี้ไม่ใช่สิ่งมีชีวิตที่ไม่เปลี่ยนรูปเหมือนที่เคยคิดไว้ก่อนสมัยของดาร์วิน

Homology

ลูกหลานที่มีการปรับเปลี่ยนในต้นกำเนิดของสายพันธุ์พบการสนับสนุนในโครงสร้างที่คล้ายคลึงกัน - โครงสร้างที่มีต้นกำเนิดร่วมกัน แต่สามารถนำเสนอรูปแบบบางอย่างได้

ตัวอย่างเช่นแขนมนุษย์ปีกของค้างคาวและครีบของวาฬเป็นโครงสร้างที่คล้ายคลึงกันเนื่องจากบรรพบุรุษร่วมกันของเชื้อสายเหล่านี้ทั้งหมดมีรูปแบบกระดูกเหมือนกันในขณะที่ส่วนบน ในแต่ละกลุ่มมีการปรับเปลี่ยนโครงสร้างขึ้นอยู่กับวิถีชีวิตของสิ่งมีชีวิต

อณูชีววิทยา

ในทำนองเดียวกันความก้าวหน้าทางชีววิทยาระดับโมเลกุลทำให้เราทราบลำดับในสิ่งมีชีวิตที่แตกต่างกันและไม่ต้องสงสัยเลยว่ามีต้นกำเนิดร่วมกัน

สังเกตโดยตรง

ในที่สุดเราอาจสังเกตเห็นกลไกของการคัดเลือกโดยธรรมชาติในการดำเนินการ บางกลุ่มที่มีอายุการสร้างสั้นมากเช่นแบคทีเรียและไวรัสทำให้สามารถสังเกตวิวัฒนาการของกลุ่มนี้ได้ในช่วงเวลาสั้น ๆ ตัวอย่างทั่วไปคือวิวัฒนาการของยาปฏิชีวนะ

อะไรไม่ใช่การคัดเลือกโดยธรรมชาติ?

แม้ว่าวิวัฒนาการจะเป็นวิทยาศาสตร์ที่ทำให้เข้าใจถึงชีววิทยา แต่การอ้าง Dobzhansky นักชีววิทยาชื่อดัง "ไม่มีอะไรที่สมเหตุสมผลในชีววิทยายกเว้นในแง่ของวิวัฒนาการ" - มีความเข้าใจผิดมากมายในชีววิทยาวิวัฒนาการและกลไกที่เกี่ยวข้อง คือ.

การคัดเลือกโดยธรรมชาติดูเหมือนจะเป็นแนวคิดที่ได้รับความนิยมไม่เพียง แต่สำหรับนักวิชาการเท่านั้น แต่ยังรวมถึงประชากรทั่วไปด้วย อย่างไรก็ตามในช่วงหลายปีที่ผ่านมาแนวคิดดังกล่าวได้รับการบิดเบือนและบิดเบือนความจริงทั้งในวงวิชาการและในสื่อ

ไม่ใช่การอยู่รอดของคนที่เหมาะสมที่สุด

เมื่อกล่าวถึง "การคัดเลือกโดยธรรมชาติ" แทบจะเป็นไปไม่ได้เลยที่จะไม่ใช้วลีอย่าง "การอยู่รอดของคนที่เหมาะสมที่สุดหรือเหมาะสมที่สุด" แม้ว่าวลีเหล่านี้จะได้รับความนิยมอย่างมากและมีการใช้กันอย่างแพร่หลายในสารคดีและในทำนองเดียวกัน แต่ก็ไม่ได้แสดงความหมายของการคัดเลือกโดยธรรมชาติอย่างถูกต้อง

การคัดเลือกโดยธรรมชาติเกี่ยวข้องโดยตรงกับการสืบพันธุ์ของบุคคลและทางอ้อมต่อการอยู่รอด ตามเหตุผลแล้วยิ่งแต่ละคนมีชีวิตอยู่นานเท่าไหร่ก็ยิ่งมีโอกาสแพร่พันธุ์มากขึ้นเท่านั้น อย่างไรก็ตามการเชื่อมต่อโดยตรงของกลไกคือการสืบพันธุ์

ในทำนองเดียวกันสิ่งมีชีวิตที่ "แข็งแรงกว่า" หรือ "แข็งแรงกว่า" ไม่ได้แพร่พันธุ์ในปริมาณที่มากขึ้นเสมอไป ด้วยเหตุนี้วลีที่รู้จักกันดีจึงต้องถูกละทิ้ง

ไม่ตรงกันกับวิวัฒนาการ

วิวัฒนาการเป็นกระบวนการสองขั้นตอน: กระบวนการที่ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลง (การกลายพันธุ์และการรวมตัวกันใหม่) ซึ่งเป็นแบบสุ่มและขั้นตอนที่สองที่กำหนดการเปลี่ยนแปลงความถี่อัลลีลในประชากร

ขั้นตอนสุดท้ายนี้สามารถเกิดขึ้นได้โดยการคัดเลือกโดยธรรมชาติหรือโดยการล่องลอยทางพันธุกรรมหรือพันธุกรรม ดังนั้นการคัดเลือกโดยธรรมชาติจึงเป็นเพียงส่วนที่สองของปรากฏการณ์ที่ใหญ่กว่านี้ที่เรียกว่าวิวัฒนาการ

ประเภทและตัวอย่าง

มีการจำแนกประเภทต่างๆของการเลือก ลำดับแรกจะจำแนกเหตุการณ์การเลือกตามผลกระทบต่อค่าเฉลี่ยและความแปรปรวนในการแจกแจงความถี่ของอักขระที่ศึกษา สิ่งเหล่านี้ ได้แก่ : การทำให้เสถียรการเลือกทิศทางและการรบกวน

นอกจากนี้เรายังมีการจำแนกประเภทอื่นที่ขึ้นอยู่กับการเปลี่ยนแปลงของสมรรถภาพตามความถี่ของจีโนไทป์ต่างๆในประชากร นี่คือการเลือกขึ้นอยู่กับความถี่บวกและลบ

สุดท้ายมีการเลือกแบบแข็งและแบบอ่อน การจำแนกประเภทนี้ขึ้นอยู่กับการดำรงอยู่ของการแข่งขันระหว่างบุคคลในประชากรและขนาดของแรงกดดันในการคัดเลือก เราจะอธิบายการเลือกที่สำคัญที่สุดสามประเภทด้านล่าง:

การเลือกที่มีเสถียรภาพ

มีความเสถียรในการเลือกเมื่อบุคคลที่มี "ค่าเฉลี่ย" หรือบ่อยกว่าอักขระ (ผู้ที่อยู่ในจุดสูงสุดในการแจกแจงความถี่) เป็นผู้ที่มีสมรรถภาพสูงสุด

ในทางตรงกันข้ามบุคคลที่พบในหางกระดิ่งซึ่งห่างไกลจากค่าเฉลี่ยจะถูกกำจัดไปหลายชั่วอายุคน

ในรูปแบบการเลือกนี้ค่าเฉลี่ยจะคงที่ตลอดชั่วอายุในขณะที่ความแปรปรวนลดลง

ตัวอย่างคลาสสิกของการเลือกแบบคงที่คือน้ำหนักของเด็กตั้งแต่แรกเกิด แม้ว่าความก้าวหน้าทางการแพทย์จะผ่อนคลายความกดดันที่เลือกได้ด้วยขั้นตอนต่างๆเช่นการผ่าตัดคลอด แต่ขนาดมักเป็นปัจจัยในการตัดสินใจ

ทารกตัวเล็กจะสูญเสียความร้อนอย่างรวดเร็วในขณะที่ทารกที่มีน้ำหนักตัวมากกว่าปกติจะมีปัญหาในการคลอด

หากนักวิจัยพยายามศึกษาประเภทของการคัดเลือกที่เกิดขึ้นในประชากรที่กำหนดและหาจำนวนเฉพาะค่าเฉลี่ยของลักษณะนั้นเขาอาจได้ข้อสรุปที่ผิดโดยเชื่อว่าวิวัฒนาการไม่ได้เกิดขึ้นในประชากร ด้วยเหตุนี้การวัดความแปรปรวนของอักขระจึงเป็นสิ่งสำคัญ

การเลือกทิศทาง

รูปแบบการเลือกทิศทางชี้ให้เห็นว่าบุคคลที่อยู่ในหางใด ๆ ของการแจกแจงความถี่จะอยู่รอดตลอดชั่วอายุคนไม่ว่าจะเป็นภาคซ้ายหรือขวา

ในรูปแบบการเลือกทิศทางค่าเฉลี่ยจะเปลี่ยนไปตามรุ่นในขณะที่ความแปรปรวนยังคงที่

ปรากฏการณ์ของการคัดเลือกเทียมที่มนุษย์กระทำต่อสัตว์และพืชในบ้านเป็นการเลือกทิศทางโดยทั่วไป โดยทั่วไปมีวัตถุประสงค์เพื่อให้สัตว์ (เช่นวัว) มีขนาดใหญ่ขึ้นผลิตน้ำนมได้มากขึ้นแข็งแรงขึ้นเป็นต้น สิ่งเดียวกันนี้เกิดขึ้นในพืช

ในช่วงหลายชั่วอายุคนค่าเฉลี่ยของลักษณะที่เลือกของประชากรจะแตกต่างกันไปตามความกดดัน ในกรณีที่ต้องการวัวขนาดใหญ่ค่าเฉลี่ยจะเพิ่มขึ้น

ในระบบชีวภาพตามธรรมชาติเราสามารถยกตัวอย่างขนของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมขนาดเล็กบางชนิดได้ หากอุณหภูมิลดลงอย่างต่อเนื่องในที่อยู่อาศัยของมันสายพันธุ์ที่มีขนหนาจะถูกเลือกโดยการกลายพันธุ์แบบสุ่ม

การเลือกที่ก่อกวน

การเลือกที่ก่อกวนทำงานโดยการสนับสนุนบุคคลที่อยู่ห่างจากค่าเฉลี่ยมากที่สุด เมื่อหลายชั่วอายุคนผ่านไปการเข้าคิวก็มีความถี่เพิ่มขึ้นในขณะที่บุคคลที่ก่อนหน้านี้ใกล้เคียงกับค่าเฉลี่ยเริ่มลดลง

ในแบบจำลองนี้สามารถรักษาค่าเฉลี่ยให้คงที่ได้ในขณะที่ความแปรปรวนเพิ่มขึ้น - เส้นโค้งจะกว้างขึ้นเรื่อย ๆ จนกว่าจะหารสอง

มีข้อเสนอแนะว่าการเลือกประเภทนี้อาจนำไปสู่เหตุการณ์การเก็งกำไรโดยมีเงื่อนไขว่าการแยกอย่างเพียงพอเกิดขึ้นระหว่างสัณฐานวิทยาทั้งสองที่อยู่ที่ปลายหาง

ตัวอย่างเช่นนกบางชนิดอาจมีจงอยปากของมันในรูปแบบต่างๆ สมมติว่ามีเมล็ดที่เหมาะสมที่สุดสำหรับจงอยปากที่เล็กมากและเมล็ดที่เหมาะสมที่สุดสำหรับจงอยปากที่มีขนาดใหญ่มาก แต่จงอยปากตรงกลางจะไม่ได้รับอาหารที่เหมาะสม

ดังนั้นทั้งสองขั้วจะมีความถี่เพิ่มขึ้นและหากเงื่อนไขที่เหมาะสมได้รับที่สนับสนุนเหตุการณ์การเก็งกำไรอาจเป็นไปได้ว่าเมื่อเวลาผ่านไปบุคคลที่มีความแตกต่างกันของจุดสูงสุดจะกลายเป็นสองสายพันธุ์ใหม่

ที่มา: Ealbert17 จาก Wikimedia Commons

อ้างอิง

Audesirk, T. , Audesirk, G. , & Byers, BE (2004). ชีววิทยา: วิทยาศาสตร์และธรรมชาติ. การศึกษาของเพียร์สัน.
ดาร์วิน, C. (1859). เกี่ยวกับต้นกำเนิดของสิ่งมีชีวิตโดยการคัดเลือกโดยธรรมชาติ เมอร์เรย์
Freeman, S. , & Herron, JC (2002). การวิเคราะห์วิวัฒนาการ ศิษย์ฮอลล์.
Futuyma, DJ (2005). วิวัฒนาการ. ซิเนาเออร์.
Hickman, CP, Roberts, LS, Larson, A. , Ober, WC, & Garrison, C. (2001). หลักการบูรณาการสัตววิทยา (ฉบับที่ 15) นิวยอร์ก: McGraw-Hill
ข้าว, ส. (2550). สารานุกรมวิวัฒนาการ. ข้อเท็จจริงเกี่ยวกับไฟล์
Russell, P. , Hertz, P. , & McMillan, B. (2013). ชีววิทยา: วิทยาศาสตร์แบบไดนามิก การศึกษาของเนลสัน
โซลเลอร์, M. (2002). วิวัฒนาการ: พื้นฐานของชีววิทยา โครงการทิศใต้.

การคัดเลือกโดยธรรมชาติ: กลไกหลักฐานประเภทและตัวอย่าง - ชีววิทยา - 2026