NATUURLIJKE SELECTIE: MECHANISME, BEWIJS, TYPEN EN VOORBEELDEN - BIOLOGIE - 2026

De natuurlijke selectie is een evolutionair mechanisme voorgesteld door de Britse natuuronderzoeker Charles Darwin, waarbij er een differentieel reproductief succes is tussen individuen in een populatie.

Natuurlijke selectie werkt in termen van de reproductie van individuen die bepaalde allelen dragen, waardoor er meer nakomelingen achterblijven dan andere individuen met verschillende allelen. Deze individuen planten zich meer voort en verhogen daarom hun frequentie. Het darwinistische natuurlijke selectieproces geeft aanleiding tot aanpassingen.

Bron: zie Bron, via Wikimedia Commons In het licht van populatiegenetica wordt evolutie gedefinieerd als de variatie van allelfrequenties in de populatie. Er zijn twee evolutionaire processen of mechanismen die tot deze verandering leiden: natuurlijke selectie en gen-drift.

Charles Darwin

Natuurlijke selectie is verkeerd begrepen sinds Darwin voor het eerst zijn baanbrekende ideeën bekend maakte. Gezien de politieke en sociale context van die tijd, werden de naturalistische theorieën ten onrechte geëxtrapoleerd naar menselijke samenlevingen, opkomende uitdrukkingen die tegenwoordig worden viraal gemaakt door de media en documentaires zoals "survival of the fittest".

Wat is natuurlijke selectie?

Natuurlijke selectie is het mechanisme dat in 1859 door de Britse natuuronderzoeker Charles Darwin werd voorgesteld. Het onderwerp wordt uitvoerig behandeld in zijn meesterwerk The Origin of Species.

Het is een van de belangrijkste ideeën op het gebied van biologie, aangezien het verklaart hoe alle levensvormen die we vandaag kunnen waarderen, zijn ontstaan. Het is vergelijkbaar met de ideeën van grote wetenschappers in andere disciplines, zoals bijvoorbeeld Isaac Newton.

Darwin legt aan de hand van talloze voorbeelden die hij tijdens zijn reizen heeft waargenomen uit dat soorten in de tijd geen onveranderlijke entiteiten zijn en stelt voor dat ze allemaal van een gemeenschappelijke voorouder komen.

Hoewel er tientallen definities van natuurlijke selectie zijn, is de eenvoudigste en meest concrete die van Stearns & Hoekstra (2000): "natuurlijke selectie is de variatie in reproductief succes die samenhangt met een erfelijke eigenschap".

Er moet worden vermeld dat evolutie en natuurlijke selectie geen specifiek doel of doel nastreven. Het produceert alleen organismen die zijn aangepast aan hun omgeving, zonder enige specificatie van de potentiële configuratie die deze organismen zullen hebben.

Mechanisme

Sommige auteurs zeggen dat natuurlijke selectie een wiskundige onvermijdelijkheid is, aangezien het optreedt wanneer drie postulaten worden vervuld, die we hieronder zullen zien:

Variatie

De individuen die tot de populatie behoren, vertonen variaties. In feite is variatie een conditio sine qua non om evolutionaire processen te laten plaatsvinden.

Variatie in organismen komt voor op verschillende niveaus, van variaties in de nucleotiden waaruit DNA bestaat tot morfologieën en variaties in gedrag. Naarmate we het niveau verlagen, vinden we meer variatie.

Erfelijkheid

Het kenmerk moet erfelijk zijn. Deze variaties in de populatie moeten van ouders op kinderen worden overgedragen. Om te verifiëren of een eigenschap erfelijk is, wordt een parameter met de naam "erfelijkheidsgraad" gebruikt, gedefinieerd als het aandeel van de fenotypische variantie als gevolg van genetische variatie.

Wiskundig wordt het uitgedrukt als h ² = V _G / (V _G + V _E ). Waar V _G de genetische variantie is en V _E het variantieproduct van de omgeving.

Er is een heel eenvoudige en intuïtieve manier om erfelijkheidsgraad te kwantificeren: de maatstaf van karakter van ouders vs. karakter bij kinderen. Als we bijvoorbeeld de erfelijkheidsgraad van de snavelgrootte bij vogels willen bevestigen, meten we de y-grootte bij de ouders en plotten we deze versus de grootte bij nakomelingen.

Als we zien dat de grafiek naar een lijn neigt (de r ² ligt dicht bij 1), kunnen we concluderen dat de kenmerken erfelijk zijn.

Het wisselende karakter is gerelateerd aan de

De laatste voorwaarde voor natuurlijke selectie om in de populatie te werken, is de relatie van de eigenschap met fitness - deze parameter kwantificeert het vermogen van individuen om zich voort te planten en te overleven, en varieert van 0 tot 1.

Met andere woorden, deze eigenschap moet het reproductieve succes van de drager ervan vergroten.

Hypothetisch voorbeeld: de staart van eekhoorns

Kaibaba eekhoorn

Laten we een hypothetische populatie eekhoorns nemen en nadenken over de vraag of natuurlijke selectie daarop zou kunnen reageren.

Het eerste dat we moeten doen, is controleren of er variatie is in de populatie. We kunnen dit doen door de karakters van interesse te meten. Stel dat we variatie in de staart vinden: er zijn varianten met een lange staart en een korte staart.

Vervolgens moeten we bevestigen of het kenmerk "wachtrijgrootte" kan worden overgenomen. Hiervoor meten we de staartlengte van de ouders en zetten deze uit tegen de staartlengte van de kinderen. Als we een lineair verband vinden tussen de twee variabelen, betekent dit dat de erfelijkheidsgraad inderdaad hoog is.

Ten slotte moeten we bevestigen dat de grootte van de staart het reproductieve succes van de drager vergroot.

Door de kortere staart kunnen individuen gemakkelijker bewegen (dit is niet noodzakelijk waar, het is puur voor educatieve doeleinden) en kunnen ze met meer succes aan roofdieren ontsnappen dan dragers met lange staart.

Aldus zal door de generaties heen de "korte stam" -kenmerk vaker voorkomen in de populatie. Dit is evolutie door natuurlijke selectie. En het resultaat van dit eenvoudige - maar zeer krachtige proces - zijn aanpassingen.

Bewijs

Natuurlijke selectie, en evolutie in het algemeen, wordt ondersteund door buitengewoon robuust bewijs uit verschillende disciplines, waaronder paleontologie, moleculaire biologie en geografie.

Fossielenbestand

Het fossielenbestand is het duidelijkste bewijs dat soorten geen onveranderlijke entiteiten zijn, zoals werd gedacht vóór de tijd van Darwin.

Homologie

De afstammelingen met modificaties die zijn opgegroeid in de oorsprong van de soort, vinden steun in de homologe structuren - structuren met een gemeenschappelijke oorsprong, maar die bepaalde variaties kunnen vertonen.

De menselijke arm, de vleermuisvleugel en de vinnen van walvissen zijn bijvoorbeeld homologe structuren aan elkaar, aangezien de gemeenschappelijke voorouder van al deze geslachten hetzelfde botpatroon had in hun bovenste deel. In elke groep is de structuur aangepast afhankelijk van de levensstijl van het organisme.

Moleculaire biologie

Op dezelfde manier stelt de vooruitgang in de moleculaire biologie ons in staat de sequenties in verschillende organismen te kennen en er bestaat geen twijfel over dat er een gemeenschappelijke oorsprong is.

Directe observatie

Ten slotte kunnen we het mechanisme van natuurlijke selectie in actie zien. Bepaalde groepen met zeer korte generatietijden, zoals bacteriën en virussen, maken het mogelijk om de evolutie van de groep in korte tijd te observeren. Het typische voorbeeld is de evolutie van antibiotica.

Wat is geen natuurlijke selectie?

Hoewel evolutie de wetenschap is die de biologie begrijpt - om de beroemde bioloog Dobzhansky te citeren "niets is logisch in de biologie behalve in het licht van de evolutie" - zijn er veel misvattingen in de evolutionaire biologie en de mechanismen die ermee verband houden. is.

Natuurlijke selectie lijkt een populair concept te zijn, niet alleen voor academici, maar ook voor de algemene bevolking. In de loop der jaren is het idee echter vertekend en verkeerd voorgesteld, zowel in de academische wereld als in de media.

Het is geen survival of the fittest

Wanneer we het hebben over 'natuurlijke selectie', is het bijna onmogelijk om geen zinnen op te roepen als 'survival of the fittest of the fittest'. Hoewel deze uitdrukkingen erg populair zijn en op grote schaal worden gebruikt in documentaires en dergelijke, geven ze de betekenis van natuurlijke selectie niet nauwkeurig weer.

Natuurlijke selectie houdt rechtstreeks verband met de voortplanting van individuen en indirect met overleving. Het is logisch dat hoe langer een persoon leeft, hoe groter de kans is dat hij zich voortplant. De directe verbinding van het mechanisme is echter met reproductie.

Op dezelfde manier reproduceert het "sterkere" of "meer atletische" organisme niet altijd in grotere hoeveelheden. Om deze redenen moet de bekende uitdrukking worden verlaten.

Het is niet synoniem met evolutie

Evolutie is een proces in twee stappen: een proces dat variatie veroorzaakt (mutatie en recombinatie), wat willekeurig is, en een tweede stap die de verandering in allelfrequenties in de populatie bepaalt.

Deze laatste fase kan plaatsvinden door natuurlijke selectie of door genetische of genetische drift. Daarom is natuurlijke selectie slechts het tweede deel van dit grotere fenomeen dat evolutie wordt genoemd.

Typen en voorbeelden

Er zijn verschillende classificaties van de selectie. De eerste classificeert de selectiegebeurtenissen volgens hun effect op het gemiddelde en de variantie in de frequentieverdeling van het bestudeerde karakter. Dit zijn: stabiliserende, directionele en disruptieve selectie

We hebben ook een andere classificatie die afhangt van de variatie in fitness volgens de frequentie van de verschillende genotypen in de populatie. Dit zijn de positieve en negatieve frequentieafhankelijke selectie.

Ten slotte is er de harde en zachte selectie. Deze classificatie hangt af van het bestaan ​​van concurrentie tussen individuen in de populatie en de omvang van de selectiedruk. Hieronder beschrijven we de drie belangrijkste soorten selectie:

Selectie stabiliseren

Er is sprake van een stabiliserende selectie wanneer de individuen die het "gemiddelde" of frequentere karakter hebben (degenen die zich op het hoogste punt in de frequentieverdeling bevinden) degenen zijn met de hoogste fitheid.

Daarentegen worden individuen die in de staarten van de bel worden aangetroffen, verre van het gemiddelde, over de generaties heen geëlimineerd.

In dit selectiemodel blijft het gemiddelde gedurende de generaties constant, terwijl de variantie afneemt.

Een klassiek voorbeeld van stabiliserende selectie is het gewicht van het kind bij de geboorte. Hoewel de medische vooruitgang deze selectiedruk heeft verlicht met procedures zoals een keizersnede, is de grootte vaak een doorslaggevende factor.

Kleine baby's verliezen snel warmte, terwijl baby's die aanzienlijk zwaarder zijn dan gemiddeld problemen hebben met de bevalling.

Als een onderzoeker het type selectie probeert te bestuderen dat in een bepaalde populatie voorkomt en alleen het gemiddelde van het kenmerk kwantificeert, kan hij tot de verkeerde conclusies komen, in de veronderstelling dat er geen evolutie plaatsvindt in de populatie. Om deze reden is het belangrijk om de variantie van karakter te meten.

Directionele selectie

Het directionele selectiemodel stelt voor dat individuen die zich in een van de staarten van de frequentieverdeling bevinden, door de generaties heen overleven, of het nu de linker- of rechtersector is.

In directionele selectiemodellen verschuift het gemiddelde over de generaties, terwijl de variantie constant blijft.

Het fenomeen van kunstmatige selectie die door mensen wordt uitgevoerd op hun huisdieren en planten is een typische directionele selectie. Over het algemeen is het de bedoeling dat de dieren (bijvoorbeeld vee) groter zijn, meer melk produceren, sterker zijn, etc. Hetzelfde komt voor bij planten.

Over de generaties heen varieert het gemiddelde van het geselecteerde karakter van de populatie naargelang de druk. Als er grotere koeien worden gezocht, neemt het gemiddelde toe.

In een natuurlijk biologisch systeem kunnen we het voorbeeld nemen van de vacht van een bepaald klein zoogdier. Als de temperatuur in zijn leefgebied constant daalt, worden die varianten met een dikkere vacht door een willekeurige mutatie geselecteerd.

Storende selectie

Disruptieve selectie werkt door de voorkeur te geven aan personen die het verst van het gemiddelde verwijderd zijn. Naarmate generaties verstrijken, nemen de wachtrijen toe in frequentie, terwijl personen die voorheen dicht bij het gemiddelde lagen, beginnen af ​​te nemen.

In dit model kan het gemiddelde constant worden gehouden, terwijl de variantie toeneemt - de curve wordt breder en breder totdat hij in tweeën wordt gedeeld.

Er wordt gesuggereerd dat dit type selectie kan leiden tot soortvorming, op voorwaarde dat er voldoende isolatie plaatsvindt tussen de twee morfologieën aan de uiteinden van de staart.

Een bepaalde vogelsoort kan bijvoorbeeld opvallende variaties in zijn snavel hebben. Stel dat er optimale zaden zijn voor hele kleine snavels en optimale zaden voor hele grote snavels, maar de tussenliggende snavels krijgen geen geschikt voer.

De twee uitersten zouden dus in frequentie toenemen en, als de juiste omstandigheden worden gegeven die soortgelijkenissen gunstig stemmen, kan het zijn dat na verloop van tijd de individuen met verschillende variaties van de piek twee nieuwe soorten zullen worden.

Bron: Ealbert17, van Wikimedia Commons

Referenties

1. Audesirk, T., Audesirk, G., & Byers, BE (2004). Biologie: wetenschap en natuur. Pearson Education.
2. Darwin, C. (1859). Over het ontstaan ​​van soorten door middel van natuurlijke selectie. Murray.
3. Freeman, S., & Herron, JC (2002). Evolutionaire analyse. Prentice Hall.
4. Futuyma, DJ (2005). Evolutie. Sinauer.
5. Hickman, CP, Roberts, LS, Larson, A., Ober, WC, & Garrison, C. (2001). Geïntegreerde principes van zoölogie (Deel 15). New York: McGraw-Hill.
6. Rijst, S. (2007). Encyclopedia of Evolution. Feiten over bestand.
7. Russell, P., Hertz, P., en McMillan, B. (2013). Biology: The Dynamic Science. Nelson Onderwijs.
8. Soler, M. (2002). Evolutie: de basis van biologie. Zuid-project.