Selezione naturale

Natural Selection Explained

Anche se un genitore fosse perfettamente adattato all’ambiente, l’ambiente cambierà, lasciando la prole disadattata all’ambiente. Poiché ci sono molti animali e poche risorse, solo gli organismi migliori e più adatti possono riprodursi. La selezione naturale funziona contro tutti gli organismi e può essere pensata come l’ambiente e le forze che agiscono per impedire agli organismi di sopravvivere e riprodursi. Pertanto, gli organismi che sono in grado di sopravvivere possono anche trasmettere il loro DNA alla generazione successiva. Questo “seleziona” per quelle sequenze di DNA.,

Fortunatamente per tutti gli organismi, la variabilità genetica fa sì che ogni individuo sia leggermente diverso. Queste lievi differenze nelle prestazioni possono portare a differenze nella quantità che ogni individuo riproduce. Riproducendo di più, un individuo crea più delle variazioni genetiche che lo hanno aiutato ad avere successo. La prole di questi individui beneficerà anche delle variazioni genetiche che hanno permesso ai loro genitori di avere successo. Gli organismi senza questi adattamenti genetici non si riprodurranno tanto, e in questo modo, le loro linee un giorno cesseranno di esistere., La natura esercita costantemente una forza selettiva sulle diverse combinazioni genetiche che cercano di riprodursi, e in questo modo la selezione naturale è la principale forza trainante dell’evoluzione.

Esempi di selezione naturale

Esempio di stabilizzazione della selezione

Per stabilizzare la selezione, immagina una popolazione di topi che vive nei boschi. Alcuni dei topi sono neri, alcuni sono bianchi e alcuni sono grigi., Se i topi non avessero predatori e nessuna altra forza che agisce sul colore del loro mantello, non avrebbe motivo di cambiare e cambierebbe solo casualmente in risposta a determinate mutazioni nel DNA. Tuttavia, questo non è il caso di questi topi. Hanno un sacco di predatori.

Volpi e gatti di casa predano i topi durante il giorno. Nella notte, i gufi e altri predatori setacciano il buio per la cena. In entrambi i casi, i topi sono in una posizione difficile. Ma non tutti i topi affrontano lo stesso rischio in ogni momento. Durante il giorno, i topi neri sono molto più facili da individuare e i predatori mangiano più topi neri., I topi bianchi si distinguono di notte. Ciò significa che i gufi mangiano più topi bianchi di notte. I topi grigi sono gli unici che sopravvivono di più sia di giorno che di notte. Dalla prossima generazione, ci saranno molti meno topi in bianco e nero da riprodurre.

Dopo alcune generazioni di forte pressione selettiva, l’intera popolazione potrebbe essere grigia. Dipende interamente dalla composizione genetica del tratto, ma in alcuni casi viene selezionato un singolo tratto e il resto viene perso dalla popolazione., In altri casi, i colori del mantello bianco e nero potrebbero diventare tratti raramente visti. Mantenere i tratti può essere un vantaggio quando i predatori cambiano. Ad esempio, se tutti i gufi e i predatori notturni scomparissero, sarebbe più vantaggioso essere neri. I topi neri sarebbero poi decollare, e diventare più frequenti nella popolazione.

Esempio di selezione direzionale

È importante considerare tratti diversi nella stessa popolazione di animali., Immagina di nuovo la popolazione di topi che vivono nei boschi. Invece del loro colore, considera un tratto che gira su una scala continua. Immaginate che i topi variano in dimensioni da un mouse di dimensioni normali a qualcosa di molto più grande di un topo. Sebbene i topi siano della stessa specie, crescono in molte dimensioni diverse. I predatori, tuttavia, hanno un tempo terribile cercando di catturare e mangiare il più grande dei topi. Non solo i grandi topi pesano di più, ma possono reagire. I topi più piccoli sono per lo più indifesi e forniscono lo spuntino di dimensioni perfette.,

Se questo fosse il caso, e nulla li tratteneva, i topi diventerebbero molto più grandi. Questa è la selezione direzionale. Questo è probabilmente quello che è successo nel caso del capibara, un gigantesco roditore sudamericano. Come i nostri roditori fittizi, le pressioni del loro ambiente li hanno fatti diventare molto più grandi di qualsiasi altro roditore conosciuto dall’uomo. Molti roditori trovano diversi vantaggi nell’essere piccoli, motivo per cui la maggior parte dei roditori è rimasta di una certa dimensione., Questi vantaggi potrebbero essere semplici come la capacità di nascondersi o la disponibilità di cibo, ma gli animali di determinate dimensioni fanno meglio per diversi motivi e le popolazioni possono cambiare dimensione nel tempo.

Esempio di Diversificazione di Selezione

va Bene, l’ultima volta con i topi. Ma questa volta, considera un nuovo tratto nella popolazione. Immaginiamo che alcuni dei topi inizino a crescere lembi di pelle tra le gambe anteriori e posteriori., In effetti, crea un paracadute che consente loro di scivolare lontano dai predatori. I topi che hanno completamente i lembi della pelle fanno davvero bene e sono quasi sempre in grado di sfuggire ai predatori. Allo stesso modo, i topi senza lembi evitano gli alberi e gli spazi aperti in cui i topi con lembi si avventurano e sono molto più bravi a nascondersi dai predatori. La più grande forza selettiva è contro i topi nel mezzo.

Senza la capacità di scivolare via, i topi da qualche parte nel mezzo non possono sfuggire ai predatori ad una velocità che può aiutarli a raccogliere i benefici degli alberi., Allo stesso tempo, i semi-lembi rendono più difficile per loro correre e nascondersi dai predatori. A causa di questa debolezza, molti altri di questi topi dalla metà dello spettro vengono mangiati. Questo inizia a dividere la popolazione in due tratti distinti. Alla fine, questo può portare i topi a diventare una specie completamente diversa.

È possibile che questo sia il modo in cui i pipistrelli sono diventati gli unici roditori volanti. Proprio come lo scenario immaginario descritto, ci sono veri roditori che non volano, alcuni che possono scivolare e pipistrelli., Mentre l’antenato comune tra tutti questi animali potrebbe non essere stato chiamato un roditore, sono tutti mammiferi. Proprio come il nostro scenario immaginario, la diversificazione della selezione potrebbe aver causato il cambiamento e la separazione della popolazione dell’antenato comune. Nel mondo reale, le pressioni selettive sono molto più complesse e possiamo solo indovinare l’esatta relazione storica tra gli animali.

Esempio di selezione sessuale

Guarda un pavone., Provate a immaginare un uso funzionale di quella coda ridicola. Perplesso? Anche gli scienziati lo erano fino a quando non fu spiegato il meccanismo della selezione sessuale. Questa forma di selezione naturale a volte può selezionare per adattamenti funzionali, ma spesso produce adattamenti bizzarri che servono solo ad attrarre compagni. Nel caso del pavone, la coda colorata viene utilizzata in un display destinato ad attirare le femmine. I maschi con code più grandi e colori più abbaglianti sono preferiti ai maschi con code piccole., Questa particolare preferenza sembra non avere alcuna influenza sul successo che i maschi potrebbero avere nel raccogliere cibo e riprodursi, ma a causa della preferenza delle femmine, tutti i pavoni maschi hanno code grandi e colorate.

È interessante notare che questo modello di maschi che diventano i più decorati dei generi vale per molte specie di uccelli., Anatre maschi, molti uccelli tropicali maschi, e anche il passero casa comune maschio sono tutti molto più decorato rispetto alle loro controparti femminili. Questo è visto anche in alcuni rettili. Infatti, molti animali hanno adattato strani display o metodi di decorare il loro nido per attirare i compagni. La selezione può funzionare in entrambi i modi e dipende principalmente da quale sesso può essere più esigente nella scelta di un compagno.

Esempio di selezione Predatore-Preda

Il predatore terrestre più veloce è il ghepardo. I ghepardi non sono diventati estremamente veloci senza motivo. Anche la preda principale del ghepardo, l’antilope, è veloce., Quale è stato veloce per primo rimarrà per sempre un mistero, ma il fatto è che queste due specie si guidano a vicenda per essere più veloci.

I ghepardi più veloci sperimentano un vantaggio rispetto agli altri ghepardi in quanto catturano più antilopi e possono supportare una famiglia molto più grande. Alla fine, i ghepardi lenti moriranno e la popolazione di ghepardi veloce esploderà catturando l’antilope., La popolazione di antilopi, rispondendo alla nuova selezione, ha anche più successo quando sono abbastanza veloci da evitare i ghepardi. Pertanto la popolazione di antilopi viene anche selezionata in modo direzionale per animali più veloci.

Gli scienziati teorizzano che questo dare-e-prendere tra le popolazioni predatore e preda è responsabile per plasmare molti dei loro tratti che definiscono. Infatti, gli scienziati erano sconcertati perché il Pronghorn americano, una specie che assomiglia antilope in termini di dimensioni e velocità, esisterebbe considerando la mancanza di ghepardi in Nord America., Senza un predatore abbastanza veloce da catturarti, ad un certo punto la velocità extra non è di grande vantaggio. Gli scienziati rimasero sconcertati fino a quando i fossili di un predatore simile a un ghepardo furono trovati in Nord America. A differenza dei ghepardi dell’Africa, i ghepardi del Nord America non sono sopravvissuti all’espansione umana e il pronghorn è rimasto senza un predatore.

Principi di selezione naturale

Esiste un’incredibile varietà di forze selettive nel mondo naturale, che vanno dalla competizione interspecie, alle dinamiche predatore-preda, alla selezione sessuale tra i diversi generi., La caratteristica distintiva della selezione naturale è che è una forza che consente ad alcuni organismi di riprodursi più di altri. La selezione naturale non sempre porta alla risposta” giusta”, come alcune persone tendono a pensare.

La selezione naturale è un processo imperfetto. Non può creare il nuovo DNA spontaneamente, o cambiare il DNA che è dato in modi significativi. Può solo rallentare o fermare la riproduzione di alcuni DNA, consentendo altri DNA a persistere. Ogni popolazione ha l’opportunità di adattarsi, migrare a condizioni diverse o estinguersi di fronte alla selezione naturale.,

Il processo di selezione naturale scherma il DNA che gli viene dato, con le mutazioni minori e la ricombinazione che si verificano durante la replicazione, e semplicemente non lascia passare del DNA. A volte, lo schermo è casuale, come in un colpo di illuminazione che uccide un singolo albero. Altre volte, lo schermo è prevenuto verso determinati tipi di organismi, causando una selezione. Questo può essere visto nell’invasione degli scarabei di pino in Nord America., I coleotteri di pino vengono selezionati perché stanno sfruttando una ricca fonte di cibo. I pini, d’altra parte, vengono selezionati contro per non avere adeguate difese contro i coleotteri.

Tipi di selezione naturale

Poiché gli animali diversificano e riempiono nicchie diverse, le pressioni esercitate su di essi possono cambiare in molti modi. I requisiti funzionali per essere un uccello sono molto diversi da quelli richiesti per essere un pesce. Il loro cibo è diverso, il mezzo in cui esistono è diverso e devono ottenere ossigeno in un modo diverso., La selezione naturale seleziona quindi animali dall’aspetto molto diverso per riempire le diverse nicchie dell’ecosistema.

Indipendentemente dal tratto, la selezione naturale tende a fare una delle tre cose per una popolazione. Può mantenere il tratto lo stesso, stabilizzando la selezione, spostare il tratto in una direzione, selezione direzionale o selezionare per i valori estremi del tratto, diversificando la selezione., Oltre ad essere classificato dagli effetti che provoca, la selezione naturale può anche essere classificata dalle relazioni degli organismi che causano la selezione naturale, e talvolta la selezione può essere fatta da fattori abiotici.

Tipo 1: Selezione stabilizzante

La maggior parte dei tratti nel regno animale può essere descritta da una curva a campana, in termini di distribuzione. La maggior parte degli animali di una certa specie tende a mostrare lo stesso tratto o caratteristica, di dimensioni relativamente uguali., Ci sono sempre alcune eccezioni di tratti più grandi o più piccoli in alcuni individui, ma in generale, la maggior parte degli individui siedono da qualche parte nel mezzo.

La selezione stabilizzante è una forma di selezione naturale che scherma contro i valori anomali o le eccezioni al tratto. Lo schermo impedisce a quegli animali di riprodursi tanto quanto gli individui” normali ” o più regolari. Più bambini nascono che sono “normali” e meno valori anomali sono visti in ogni generazione consecutiva a causa di questo pregiudizio., È in questo modo che le specie possono diventare molto distinte dalle altre specie, eppure tutti i membri di una specie saranno esattamente uguali.

Tipo 2: Selezione direzionale

La selezione direzionale è un tipo di selezione naturale che si verifica quando un lato dello spettro di un determinato tratto è favorito rispetto all’altro. Ad esempio, se gli organismi più piccoli vengono mangiati e gli organismi più grandi sono totalmente protetti, la popolazione tenderà a diventare molto più grande. Se è vero il contrario, la popolazione diminuirà di dimensioni nel tempo.,

È anche utilizzando la selezione direzionale artificialmente che gli esseri umani possono creare razze “in miniatura” di animali, che sembrano piccole copie delle loro controparti più grandi. Tuttavia, la selezione artificiale si concentra solo su un singolo tratto. Ciò consente a molti tratti negativi di diventare presenti nella popolazione, che sarebbe stata naturalmente selezionata contro.

Tipo 3: Diversificare la selezione

Proprio come la selezione direzionale, diversificare la selezione spinge la popolazione verso gli estremi del tratto. Questo tipo di selezione è anche chiamato selezione dirompente., La diversificazione della selezione, in contrasto con la selezione direzionale, spinge il tratto in entrambe le direzioni. Questo può accadere in vari modi, ma spesso porta alla speciazione perché le popolazioni possono diventare così diverse. Se solo diversificato per tempi brevi, tuttavia, la selezione può portare a una varietà di tratti che possono essere condivisi da una specie.

Tipo 4: Selezione sessuale

Mentre puoi classificare la selezione naturale in termini di effetti che ha sulla popolazione, puoi anche vederla come l’interazione tra organismi con relazioni diverse., La selezione sessuale è una sorta di selezione naturale in cui i diversi generi in una specie esercitano forze l’uno sull’altro che cambia il loro aspetto o tratti. Per gli esseri umani, questi tratti appaiono spesso arbitrari, come piume dai colori vivaci, la capacità di fare una danza ritualizzata, o alcuni tratti di nidificazione come la decorazione, che non sembrano servire una funzione nella riproduzione.

In molti organismi, la riproduzione sessuale è un processo altamente competitivo. Come tali, organismi spendono una notevole quantità di tempo cercando di scegliere un compagno che aumenterà il successo della loro prole., In alcuni organismi, questo si riduce al più forte o al più grande. Molti organismi, tuttavia, hanno adattato complessi rituali di accoppiamento per identificare potenziali compagni. La selezione sessuale in questi organismi può produrre alcuni tratti bizzarri, come si vede in molti uccelli.

Tipo 5: Selezione predatore-Preda

Dove la selezione sessuale è un esempio di selezione intraspecifica, spesso più specie possono esercitare pressioni di selezione l’una sull’altra, nota anche come selezione interspecifica. Mentre questo esiste in molte forme, uno dei più comuni è la dinamica predatore-preda., I predatori cercheranno sempre di consumare la fonte di cibo più semplice, che fa sì che la preda si evolva per essere più difficile da catturare. A sua volta, il predatore diventa più veloce e più agile. Questo ciclo è continuo e predatori e prede cambiano continuamente l’un l’altro.

Altri tipi di Selezione naturale

La selezione naturale può venire in una varietà infinita di forme. Ogni organismo avrà più o meno successo a seconda dei geni che trasporta e di come questi geni interagiscono con l’ambiente., I geni possono causare nuovi modi di elaborare i nutrienti, consentire la formazione di diverse strutture e consentire la riproposizione di vecchie strutture. Organismi completamente diversi che occupano la stessa nicchia si trovano spesso ad avere strutture simili. Queste strutture non sono state ottenute da un antenato comune, ma solo dalle forze della selezione naturale. La selezione naturale è la principale forza trainante dietro tutte le diverse forme e funzioni della vita sulla Terra.

Storia della selezione naturale

Prima di Darwin

Nel 1809, il mondo della biologia era molto diverso., Questo fu l’anno in cui nacque Charles Darwin, il creatore della teoria della selezione naturale. Darwin è nato in un mondo dove la trasmutazione era la teoria dominante dell’evoluzione. Secondo questa teoria, gli animali sono cambiati durante la loro vita e hanno trasmesso questi cambiamenti alla loro prole. Ad esempio, le giraffe hanno il collo lungo perché ogni generazione si estendeva il più lontano possibile per raggiungere le foglie.,

Questa teoria non si adattava bene a Darwin, che aveva già fatto alcune prime osservazioni su come gli organismi tramandano i loro tratti. Nel 1831, a Darwin fu data l’opportunità di una vita. A bordo della H. M. S Beagle, Darwin ha viaggiato per il mondo per quasi 5 anni raccogliendo esemplari e documentando la grande diversità della vita. Nel 1838, Darwin aveva un’idea quasi completamente formata della selezione naturale.,

Teoria di Darwin

In questa idea, l’evoluzione era guidata da quattro principi. Tra gli individui, la varianza era. Gli organismi possono ottenere solo tratti tramite ereditarietà. Una forza, selezione naturale, cerchiamo gli animali più adatti riproducono di più. Infine, queste azioni si svolgono tutte nel tempo, un aspetto importante dell’evoluzione. Insieme, questi principi guidano i cambiamenti nel tempo.

Tuttavia, Darwin non pubblicò immediatamente queste idee. Trascorse i successivi 20 anni raccogliendo più prove e consolidando la sua argomentazione., Questo processo fu interrotto quando Darwin fu contattato da Alfred Russel Wallace, un giovane scienziato che si era imbattuto negli stessi principi. Insieme, i due scienziati hanno pubblicato le loro teorie, confermate dal fatto che avevano trovato la teoria della selezione naturale in modo indipendente.