Természetes kiválasztódás: hogyan működik az evolúció?

A természetes szelekció magyarázza, hogy az élő szervezetek miért változnak az idők során, és miért rendelkeznek olyan anatómiával, funkciókkal és viselkedéssel, mint amilyenek. Ez a következőképpen működik:

1. Minden élőlény olyan termékenységgel rendelkezik, hogy populációjuk mérete a végtelenségig gyorsan növekedhet.
2. Valójában a populációk mérete nem növekszik ilyen mértékben. Többnyire a számok nagyjából változatlanok maradnak.
3. Az élelmiszer és más erőforrások korlátozottak. Tehát verseny van az élelemért és az erőforrásokért.
4. Nincs két egyforma egyén. Ezért nem egyforma esélyük van az életre és a szaporodásra.
5. Ennek a változatosságnak nagy része öröklődik. A szülők génjeiken keresztül adják át a tulajdonságokat a gyermekeknek.
6. A következő generáció azokból származik, akik túlélnek és szaporodnak. A kiesést az egyedek és az általuk lakott környezet közötti viszonylagos illeszkedés okozza. Sok generáció után a populációban több hasznos genetikai különbség van, és kevesebb káros. A természetes szelekció valójában egy eliminációs folyamat.

A természetes szelekciónak ma már számos példája van a természetes populációkban.

Antibiotikum-rezisztencia

A természetes szelekció egyik jól ismert példája a mikroorganizmusok antibiotikum-rezisztenciájának kialakulása. A penicillin 1928-as, Alexander Fleming általi felfedezése óta az antibiotikumokat a bakteriális betegségek leküzdésére használják. A természetes baktériumpopulációk hatalmas számú egyedi tagja között a mutációk következtében jelentős variáció található a genetikai anyagukban. Antibiotikummal való érintkezéskor a legtöbb baktérium gyorsan elpusztul, de néhány baktérium olyan mutációkkal rendelkezik, amelyek kissé kevésbé érzékennyé teszik őket. Ha az antibiotikumoknak való kitettség rövid, ezek az egyedek túlélik a kezelést. A rezisztenciával nem rendelkező egyedek kiesése a természetes szelekció példája.

Elég idő elteltével és az antibiotikumnak való ismételt kitettség hatására antibiotikum-rezisztens baktériumok populációja alakul ki. Ez az úgynevezett evolúciós fegyverkezési versenyhez, vagy koevolúcióhoz vezet, amelyben a baktériumok folyamatosan olyan törzseket fejlesztenek ki, amelyek kevésbé érzékenyek az antibiotikumokra, miközben az orvoskutatók folyamatosan új antibiotikumokat fejlesztenek ki, amelyek képesek elpusztítani őket. A válaszstratégiák jellemzően különböző, erősebb antibiotikumok alkalmazását foglalják magukban; a közelmúltban azonban olyan új MRSA-törzsek jelentek meg, amelyek még ezeknek a gyógyszereknek is ellenállnak. Hasonló a helyzet a növények és rovarok növényvédőszer-rezisztenciájával, valamint a malária kininnel szembeni rezisztenciájával.

Camouflage

Az egyik híres esettanulmány a paprikamolyok evolúciójának tanulmányozása, és számos más példa is van. E nappal repülő lepkék többsége világos színű volt, de csak néhány lepke volt sötét színű. Eleinte a világos színű lepkék jobban túléltek, mert a közeli fák világos színével szemben álcázták magukat. Ez megnehezítette a madarak számára, hogy észrevegyék őket.

Amikor a gyárak épültek, a szennyezés miatt minden fa fekete lett. Most a világos színű molyok jól látszottak a sötét kéreg ellenében. A sötét színű lepkék a környezet megváltozása után előnybe kerültek. A sötét színt irányító gének elterjedtek a molypopulációban. A második világháború után a környezetszennyezés elleni védekezés a környezet tisztábbá tételét szolgálta. Ekkor ismét a világosabb színű lepkék kerültek előnybe, és ma már sokkal gyakoribbak.

A mimikri egy másik példa: Egyes ártalmatlan rovarok más rovarokat utánoznak, amelyek veszélyesek, vagy amelyeknek bűzös az ízük. A mimikri azért fejlődik, mert a jobb utánzók jobban túlélnek. Több utódot hoznak világra, mint a kevésbé jó utánzók. A jobb utánzók génjei gyakoribbá válnak a fajban. Idővel a mimikai fajok egyre közelebb kerülnek modelljeikhez.

A szexuális szelekció a természetes szelekció egy speciális fajtája. Charles Darwin elmélete szerint bizonyos evolúciós tulajdonságok a fajon belüli versengéssel magyarázhatók. Darwin a szexuális szelekciót úgy határozta meg, mint az "egyik nemhez tartozó egyedek, általában a hímek közötti, a másik nem birtoklásáért folytatott küzdelem" hatását. Általában a hímek harcolnak egymással. A hímek harca által kiválasztott tulajdonságokat másodlagos nemi jellegzetességeknek nevezik (beleértve a szarvakat, agancsokat stb.), és néha "fegyvereknek" nevezik őket. A párválasztás által kiválasztott tulajdonságokat "dísznek" nevezik.

A nőstények gyakran inkább olyan hímekkel párosodnak, amelyeknek külső díszítésük - eltúlzott morfológiai jellemzőik - van. Azok a gének, amelyek lehetővé teszik a hímek számára, hogy lenyűgöző díszeket vagy harci képességeket fejlesszenek ki, egyszerűen csak nagyobb betegségekkel szembeni ellenálló képességet vagy hatékonyabb anyagcserét mutatnak - olyan tulajdonságokat, amelyek a nőstények számára is előnyösek. Ezt az elképzelést a "jó gének" hipotéziseként ismerjük. A szexuális szelekciót még ma is kutatják és vitatják.

Ernst Mayr azt mondta:

"Darwin óta világossá vált, hogy ez a fajta szelekció a jelenségek sokkal tágabb körét foglalja magában, és a szexuális szelekció helyett inkább a szaporodási sikerre való szelekciónak nevezzük... valódi szelekcióról van szó, nem pedig eliminációról, ellentétben a túlélési szelekcióval. Figyelembe véve, hogy évről évre hány újfajta szelekciót fedeznek fel a szaporodási sikerre, kezdek elgondolkodni azon, hogy ez nem még fontosabb-e, mint a túlélési szelekció, legalábbis bizonyos magasabb rendű élőlényekben".