19.3: Mageuzi ya Adaptive

Ujuzi wa Kuendeleza

• Eleza njia tofauti uteuzi wa asili unaweza sura ya watu
• Eleza jinsi majeshi haya tofauti yanaweza kusababisha matokeo tofauti katika suala la tofauti ya idadi ya watu

Uchaguzi wa asili hufanya tu sifa za urithi wa idadi ya watu: kuchagua kwa aleli za manufaa na hivyo kuongeza mzunguko wao katika idadi ya watu, huku ukichagua dhidi ya aleli mbaya na hivyo kupunguza mzunguko wao-mchakato unaojulikana kama mageuzi ya adaptive. Uchaguzi wa asili haufanyi kazi kwa aleli za mtu binafsi, hata hivyo, lakini kwa viumbe vyote. Mtu anaweza kubeba aina-jeni yenye manufaa sana na phenotype inayosababisha ambayo, kwa mfano, huongeza uwezo wa kuzaliana (fecundity), lakini kama mtu huyo huyo pia hubeba allele inayosababisha ugonjwa mbaya wa utoto, kwamba fenotype ya fecundity haitapitishwa kwa kizazi kijacho kwa sababu mtu hawezi kuishi kufikia umri wa uzazi. Uchaguzi wa asili hufanya kazi kwa kiwango cha mtu binafsi; huchagua kwa watu binafsi wenye michango zaidi kwenye pool ya jeni ya kizazi kijacho, inayojulikana kama fitness ya mabadiliko ya kiumbe (Darwinian).

Fitness ni mara nyingi quantifiable na ni kipimo na wanasayansi katika shamba. Hata hivyo, sio fitness kabisa ya mtu binafsi ambayo inahesabu, bali ni jinsi inalinganishwa na viumbe vingine katika idadi ya watu. Dhana hii, inayoitwa fitness jamaa, inaruhusu watafiti kuamua ni watu ambao wanachangia watoto wa ziada kwa kizazi kijacho, na hivyo, jinsi idadi ya watu wanaweza kufuka.

Kuna njia kadhaa uteuzi inaweza kuathiri idadi ya watu tofauti: utulivu uteuzi, uteuzi directional, mseto uteuzi, frequency-tegemezi uteuzi, na uteuzi wa ngono. Kama uteuzi wa asili unaathiri masafa ya allele katika idadi ya watu, watu binafsi wanaweza ama kuwa zaidi au chini ya vinasaba sawa na fenotipu kuonyeshwa inaweza kuwa sawa zaidi au tofauti zaidi.

Kuimarisha Uchaguzi

Ikiwa uteuzi wa asili unapendelea phenotype wastani, kuchagua dhidi ya tofauti kali, idadi ya watu watapata uteuzi wa utulivu (Kielelezo\(\PageIndex{1}\)). Katika idadi ya panya wanaoishi katika misitu, kwa mfano, uteuzi wa asili ni uwezekano wa kuwapa watu ambao huchanganya vizuri na sakafu ya misitu na hawana uwezekano mdogo wa kuonekana na wadudu. Kutokana ardhi ni kivuli haki thabiti ya kahawia, wale panya ambao manyoya yao ni karibu zaidi kuendana na rangi hiyo itakuwa zaidi uwezekano wa kuishi na kuzaliana, kupita juu ya jeni zao kwa ajili ya kanzu yao kahawia. Panya ambazo hubeba aleli ambazo zinawafanya kuwa nyepesi kidogo au nyeusi kidogo zitasimama nje dhidi ya ardhi na kuwa na uwezekano mkubwa wa kuanguka mwathirika wa predation. Kama matokeo ya uteuzi huu, ugomvi wa maumbile wa idadi ya watu utapungua.

Uchaguzi wa Mwelekeo

Wakati mabadiliko ya mazingira, idadi ya watu mara nyingi kupitia uteuzi directional (Kielelezo\(\PageIndex{1}\)), ambayo huchagua kwa phenotypes katika mwisho mmoja wa wigo wa tofauti zilizopo. Mfano classic ya aina hii ya uteuzi ni mageuzi ya nondo peppered katika kumi na nane- na karne ya kumi na tisa England. Kabla ya Mapinduzi ya Viwanda, nondo zilikuwa nyepesi sana, ambazo ziliwawezesha kuchanganya na miti ya rangi nyekundu na lichens katika mazingira yao. Lakini kama masizi yalianza kutupa kutoka viwanda, miti ikawa giza, na nondo za rangi nyekundu zikawa rahisi kwa ndege wanaokula. Baada ya muda, mzunguko wa aina ya melanic ya nondo iliongezeka kwa sababu walikuwa na kiwango cha juu cha kuishi katika makazi yaliyoathiriwa na uchafuzi wa hewa kwa sababu rangi yao nyeusi ilichanganywa na miti ya sooty. Vile vile, idadi ya watu nadharia panya inaweza kubadilika kuchukua rangi tofauti kama kitu walikuwa kusababisha sakafu msitu ambapo wanaishi na mabadiliko ya rangi. Matokeo ya aina hii ya uteuzi ni mabadiliko katika ugomvi wa idadi ya watu maumbile kuelekea mpya, fit phenotype.

Uchaguzi wa mseto

Wakati mwingine fenotipu mbili au zaidi tofauti zinaweza kila mmoja kuwa na faida zake na kuchaguliwa kwa uteuzi wa asili, wakati fenotipu za kati ni, kwa wastani, hazipatikani. Inajulikana kama uteuzi wa mseto (Kielelezo\(\PageIndex{1}\)), hii inaonekana katika wakazi wengi wa wanyama ambao wana aina nyingi za kiume. Kubwa, kubwa alpha wanaume kupata wenzi kwa nguvu brute, wakati wanaume wadogo wanaweza sneak katika kwa copulations furtive na wanawake katika wilaya alpha kiume. Katika kesi hiyo, wote wanaume alpha na “sneaking” wanaume watachaguliwa kwa, lakini ukubwa wa kati ya wanaume, ambayo haiwezi kupata wanaume alpha na ni kubwa mno sneak copulations, ni kuchaguliwa dhidi. Uchaguzi wa mseto unaweza pia kutokea wakati mabadiliko ya mazingira yanapendeza watu binafsi kwenye mwisho wa wigo wa phenotypic. Fikiria idadi ya panya wanaoishi pwani ambako kuna mchanga wa rangi nyekundu unaoingizwa na patches ya nyasi ndefu. Katika hali hii, panya za rangi nyekundu zinazochanganya na mchanga zitapendekezwa, pamoja na panya za rangi nyeusi ambazo zinaweza kujificha kwenye nyasi. Panya za rangi za kati, kwa upande mwingine, hakutaka kuchanganya na ama nyasi au mchanga, na hivyo kuwa na uwezekano mkubwa wa kuliwa na wadudu. Matokeo ya aina hii ya uteuzi imeongezeka ugomvi wa maumbile kama idadi ya watu inakuwa tofauti zaidi.

Kielelezo\(\PageIndex{1}\): Aina tofauti za uteuzi wa asili zinaweza kuathiri usambazaji wa fenotypes ndani ya idadi ya watu. Katika (a) uteuzi wa utulivu, phenotype wastani inapendekezwa. Katika (b) uteuzi wa mwelekeo, mabadiliko katika mazingira hubadilisha wigo wa phenotypes aliona. Katika (c) uteuzi wa mseto, fenotipu mbili au zaidi uliokithiri huchaguliwa kwa, wakati phenotype wastani huchaguliwa dhidi ya.

Zoezi\(\PageIndex{1}\)

Katika miaka ya hivi karibuni, viwanda vimekuwa safi, na chini ya sufu hutolewa katika mazingira. Ni athari gani unafikiri hii imekuwa na juu ya usambazaji wa nondo rangi katika idadi ya watu?

Jibu

Nondo zimebadilika rangi nyepesi.

Uteuzi wa tegemezi wa mzunguko

Aina nyingine ya uteuzi, inayoitwa uteuzi wa frequency-tegemezi, inapendelea phenotypes ambazo ni za kawaida (uteuzi mzuri wa frequency-tegemezi) au nadra (uteuzi hasi wa frequency-tegemezi). Mfano wa kuvutia wa aina hii ya uteuzi unaonekana katika kundi la pekee la mijusi wa Kaskazini magharibi mwa Pasifiki. Vijusi vya kawaida vya kiume vinakuja katika mifumo mitatu ya koo: machungwa, bluu, na njano. Kila moja ya aina hizi ina mkakati tofauti wa uzazi: wanaume wa machungwa ni wenye nguvu na wanaweza kupambana na wanaume wengine kwa ajili ya kupata wanawake wao; wanaume wa bluu ni wa kati na kuunda vifungo vyenye nguvu na wenzi wao; na wanaume wa njano (Kielelezo\(\PageIndex{2}\)) ni ndogo zaidi, na kuangalia kidogo kama wanawake, ambayo inaruhusu yao sneak copulations. Kama mchezo wa mkasi wa karatasi ya mwamba, beats ya machungwa ya bluu, beats bluu, njano, na beats njano machungwa katika ushindani kwa wanawake. Hiyo ni, kubwa, nguvu ya machungwa wanaume wanaweza kupambana na wanaume wa bluu kwa mate na wanawake bluu-bonded, wanaume bluu ni mafanikio katika kulinda wenzi wao dhidi ya wanaume njano sneaker, na wanaume njano wanaweza sneak copulations kutoka wenzi uwezo wa kubwa, polygynous machungwa wanaume.

Kielelezo\(\PageIndex{2}\): Mjusi wa njano-koo ni mdogo kuliko wanaume wa bluu-throated au machungwa-koo na inaonekana kidogo kama wanawake wa aina hiyo, na kuruhusu kupigana. (mikopo: “tinyfroglet” /Flickr)

Katika hali hii, wanaume wa machungwa watapendekezwa na uteuzi wa asili wakati idadi ya watu inaongozwa na wanaume wa bluu, wanaume wa bluu watastawi wakati idadi ya watu ni wanaume wa njano, na wanaume wa njano watachaguliwa kwa wakati wanaume wa machungwa ni wengi zaidi. Matokeo yake, idadi ya mijusi upande blotched mzunguko katika usambazaji wa hizi fenotypes-katika kizazi kimoja, machungwa inaweza kuwa predominant, na kisha wanaume njano kuanza kupanda katika frequency. Mara wanaume wa njano hufanya idadi kubwa ya idadi ya watu, wanaume wa bluu watachaguliwa. Hatimaye, wakati wanaume wa bluu wanapokuwa wa kawaida, wanaume wa machungwa watapendekezwa tena.

Hasi frequency tegemezi uteuzi mtumishi kuongeza idadi ya watu maumbile ugomvi kwa kuchagua kwa ajili ya fenotipu nadra, ambapo chanya frequency-tegemezi uteuzi kawaida itapungua ugomvi maumbile kwa kuchagua kwa ajili ya fenotipu ya kawaida.

Uchaguzi wa kijinsia

Wanaume na wanawake wa aina fulani mara nyingi hutofautiana kabisa na kila mmoja kwa njia zaidi ya viungo vya uzazi. Wanaume mara nyingi ni kubwa, kwa mfano, na huonyesha rangi nyingi na mapambo, kama mkia wa tausi, wakati wanawake huwa na wadogo na wachache katika mapambo. Tofauti hizo zinajulikana kama dimorphisms ya ngono (Kielelezo\(\PageIndex{3}\)), ambayo hutoka kutokana na ukweli kwamba katika idadi kubwa ya watu, hasa wanyama, kuna ugomvi zaidi katika mafanikio ya uzazi wa wanaume kuliko hapo ni ya wanawake. Hiyo ni, baadhi ya wanaume - mara nyingi kubwa, nguvu, au zaidi decorated wanaume - kupata idadi kubwa ya matings jumla, wakati wengine kupokea hakuna. Hii inaweza kutokea kwa sababu wanaume ni bora katika kupambana na wanaume wengine, au kwa sababu wanawake kuchagua mate na wanaume kubwa au zaidi decorated. Katika hali yoyote, tofauti hii katika mafanikio ya uzazi huzalisha shinikizo kali la uteuzi kati ya wanaume ili kupata matings hayo, na kusababisha mageuzi ya ukubwa mkubwa wa mwili na mapambo ya kufafanua ili kupata tahadhari ya wanawake. Wanawake, kwa upande mwingine, huwa na kupata wachache wa matings kuchaguliwa; kwa hiyo, wao ni zaidi ya kuchagua wanaume zaidi kuhitajika.

Dimorphism ya kijinsia inatofautiana sana kati ya aina, bila shaka, na baadhi ya aina ni hata ngono jukumu kuachwa. Katika hali kama hizo, wanawake huwa na ugomvi mkubwa katika mafanikio yao ya uzazi kuliko wanaume na huchaguliwa kwa ukubwa mkubwa wa mwili na sifa za kufafanua kawaida za wanaume.

Kielelezo\(\PageIndex{3}\): Dimorphism ya kijinsia inazingatiwa katika (a) nyuki na peahens, (b) Argiope appensa buibui (buibui wa kike ni kubwa), na katika (c) bata wa kuni. (mikopo “buibui”: mabadiliko ya kazi na “Sanba38" /Wikimedia Commons; mikopo “bata”: mabadiliko ya kazi na Kevin Cole)

Shinikizo la uteuzi kwa wanaume na wanawake kupata matings hujulikana kama uteuzi wa kijinsia; inaweza kusababisha maendeleo ya tabia za kijinsia za sekondari ambazo hazifaidi uwezekano wa mtu binafsi wa kuishi lakini kusaidia kuongeza mafanikio yake ya uzazi. Uchaguzi wa kijinsia unaweza kuwa na nguvu sana kwamba huchagua sifa ambazo zinaathiri maisha ya mtu binafsi. Fikiria, mara nyingine tena, kuhusu mkia wa peacock. Ingawa ni nzuri na kiume mwenye mkia mkubwa zaidi, wenye rangi zaidi ni uwezekano wa kushinda mwanamke, sio kipande cha vitendo zaidi. Mbali na kuwa wazi zaidi kwa predators, inafanya wanaume polepole katika jaribio yao kutoroka. Kuna baadhi ya ushahidi kwamba hatari hii, kwa kweli, ni kwa nini wanawake kama mikia kubwa katika nafasi ya kwanza. Uvumi ni kwamba mikia kubwa hubeba hatari, na tu wanaume bora wanaishi hatari hiyo: mkia mkubwa, inafaa zaidi kiume. Wazo hili linajulikana kama kanuni ya ulemavu.

Hypothesis nzuri ya jeni inasema kwamba wanaume huendeleza mapambo haya ya kuvutia ili kuonyesha kimetaboliki yao yenye ufanisi au uwezo wao wa kupambana na magonjwa. Wanawake kisha huchagua wanaume wenye sifa za kuvutia zaidi kwa sababu inaashiria ubora wao wa maumbile, ambayo watawapa watoto wao. Ingawa inaweza kuwa alisema kuwa wanawake lazima kuwa picky sababu kuna uwezekano kupunguza idadi yao ya watoto, kama bora wanaume baba zaidi fit watoto, inaweza kuwa na manufaa. Wachache, watoto wenye afya wanaweza kuongeza nafasi za kuishi zaidi ya watoto wengi, dhaifu.

Katika kanuni zote za ulemavu na hypothesis nzuri ya jeni, tabia hiyo inasemekana kuwa ni ishara ya uaminifu ya ubora wa wanaume, hivyo kuwapa wanawake njia ya kupata wenzi wanaofaa - wanaume ambao watapitisha jeni bora kwa watoto wao.

Hakuna viumbe kamili

Uchaguzi wa asili ni nguvu ya kuendesha gari katika mageuzi na inaweza kuzalisha watu ambao ni bora ilichukuliwa ili kuishi na kufanikiwa kuzaliana katika mazingira yao. Lakini uteuzi wa asili hauwezi kuzalisha viumbe kamilifu. Asili uteuzi unaweza tu kuchagua juu ya tofauti zilizopo katika idadi ya watu; haina kujenga kitu chochote kutoka mwanzo. Hivyo, ni mdogo na ugomvi wa maumbile uliopo wa idadi ya watu na alleli yoyote mpya hutokea kwa njia ya mabadiliko na mtiririko wa jeni.

Uchaguzi wa asili pia ni mdogo kwa sababu unafanya kazi kwa kiwango cha watu binafsi, si aleli, na baadhi ya aleli huunganishwa kutokana na ukaribu wao wa kimwili katika jenomu, na kuwafanya uwezekano mkubwa wa kupitishwa pamoja (uhusiano wa kutofautiana). Mtu yeyote anayepewa anaweza kubeba aleli zenye manufaa na baadhi ya aleli zisizofaa. Ni athari halisi ya aleli hizi, au fitness ya viumbe, ambayo uteuzi wa asili unaweza kutenda. Matokeo yake, aleli nzuri zinaweza kupotea ikiwa zinafanywa na watu binafsi ambao pia wana aleli kadhaa mbaya sana; vivyo hivyo, aleli mbaya zinaweza kuwekwa ikiwa zinafanywa na watu ambao wana aleli nzuri za kutosha ili kusababisha faida ya jumla ya fitness.

Zaidi ya hayo, uteuzi wa asili unaweza kuzuiwa na uhusiano kati ya polymorphisms tofauti. Morph moja inaweza kutoa fitness juu kuliko mwingine, lakini inaweza kuongezeka kwa frequency kutokana na ukweli kwamba kwenda kutoka chini ya manufaa kwa tabia ya manufaa zaidi itahitaji kwenda kwa njia ya phenotype chini ya manufaa. Fikiria nyuma ya panya wanaoishi pwani. Baadhi ni rangi nyekundu na huchanganya na mchanga, wakati wengine ni giza na huchanganya na patches ya nyasi. panya za rangi ya giza inaweza kuwa, kwa ujumla, inafaa zaidi kuliko panya za rangi nyekundu, na kwa mtazamo wa kwanza, mtu anaweza kutarajia panya za rangi nyekundu kuchaguliwa kwa rangi nyeusi. Lakini kumbuka kwamba fenotype ya kati, kanzu ya rangi ya kati, ni mbaya sana kwa panya- hawawezi kuchanganya na ama mchanga wala nyasi na wana uwezekano mkubwa wa kuliwa na wanyamaji. Matokeo yake, panya za rangi nyepesi hazingechaguliwa kwa rangi ya giza kwa sababu wale watu ambao walianza kusonga katika mwelekeo huo (walianza kuchaguliwa kwa kanzu nyeusi) watakuwa chini ya kufaa kuliko wale waliokaa mwanga.

Hatimaye, ni muhimu kuelewa kwamba sio mageuzi yote yanayofaa. Wakati uteuzi wa asili huchagua watu wanaofaa zaidi na mara nyingi husababisha idadi ya watu inayofaa zaidi kwa ujumla, vikosi vingine vya mageuzi, ikiwa ni pamoja na drift ya maumbile na mtiririko wa jeni, mara nyingi hufanya kinyume: kuanzisha aleli mbaya kwa pool ya jeni ya idadi ya watu. Evolution haina kusudi-si kubadilisha idadi ya watu katika bora preconcienced. Ni tu jumla ya vikosi mbalimbali ilivyoelezwa katika sura hii na jinsi wao kuathiri maumbile na phenotypic ugomvi wa idadi ya watu.

Muhtasari

Kwa sababu uteuzi wa asili vitendo kuongeza mzunguko wa aleli manufaa na sifa wakati kupunguza mzunguko wa sifa madhara, ni adaptive mageuzi. Uchaguzi wa asili hufanya kwa kiwango cha mtu binafsi, kuchagua kwa wale ambao wana fitness ya juu ya jumla ikilinganishwa na idadi ya watu wengine. Ikiwa fenotypes zinazofaa ni zile zinazofanana, uteuzi wa asili utasababisha uteuzi wa utulivu, na kupungua kwa jumla kwa tofauti ya idadi ya watu. Uchaguzi wa mwelekeo hufanya kazi ili kuhama ugomvi wa idadi ya watu kuelekea fenotype mpya, inayofaa, kama hali ya mazingira inabadilika. Kwa upande mwingine, mseto uteuzi matokeo katika kuongezeka kwa ugomvi maumbile kwa kuchagua kwa phenotypes mbili au zaidi tofauti.

Aina nyingine za uteuzi ni pamoja na uteuzi wa tegemezi ya mzunguko, ambapo watu binafsi walio na kawaida (uteuzi mzuri wa mzunguko) au nadra (uteuzi usiofaa wa mzunguko) huchaguliwa. Hatimaye, uteuzi wa kijinsia unatokana na ukweli kwamba ngono moja ina tofauti zaidi katika mafanikio ya uzazi kuliko nyingine. Matokeo yake, wanaume na wanawake hupata shinikizo tofauti za kuchagua, ambayo mara nyingi huweza kusababisha mageuzi ya tofauti za phenotypic, au dimorphisms ya kijinsia, kati ya hizo mbili.

faharasa

adaptive mageuzi

kuongezeka kwa mzunguko wa aleli manufaa na kupungua kwa aleli mbaya kutokana na uteuzi

uteuzi wa mwelekeo

uteuzi kwamba neema phenotypes katika upande mmoja wa wigo wa tofauti zilizopo

uteuzi wa mseto

uteuzi kwamba neema mbili au zaidi tofauti phenotypes

mabadiliko fitness

(pia, Darwinian fitness) uwezo wa mtu binafsi ya kuishi na kuzaliana

uteuzi wa tegemezi ya mzunguko

uteuzi kwamba neema phenotypes kwamba ni ama kawaida (chanya frequency-tegemezi uteuzi) au nadra (hasi frequency-tegemezi uteuzi)

jeni nzuri hypothesis

nadharia ya uteuzi wa kijinsia ambayo inasema watu kuendeleza mapambo ya kuvutia kuonyesha mbali kimetaboliki yao ufanisi au uwezo wa kupambana na ugonjwa

kanuni ya ulemavu

nadharia ya uteuzi wa kijinsia ambayo inasema tu watu fittest wanaweza kumudu sifa gharama kubwa

ishara ya uaminifu

sifa ambayo inatoa hisia ya kweli ya fitness ya mtu binafsi

fitness jamaa

uwezo wa mtu binafsi kuishi na kuzaliana jamaa na wengine wa idadi ya watu

dimorphism ya ngono

tofauti ya phenotypic kati ya wanaume na wanawake wa idadi ya watu

uteuzi wa utulivu

uteuzi kwamba neema phenotypes wastani