NATÜRLICHE SELEKTION: MECHANISMUS, BEWEISE, TYPEN UND BEISPIELE - BIOLOGIE - 2025

Die natürliche Selektion ist ein vom britischen Naturforscher Charles Darwin vorgeschlagener Evolutionsmechanismus, bei dem es einen unterschiedlichen Fortpflanzungserfolg zwischen Individuen in einer Population gibt.

Natürliche Selektion wirkt sich auf die Reproduktion von Individuen aus, die bestimmte Allele tragen, und hinterlässt mehr Nachkommen als andere Individuen mit unterschiedlichen Allelen. Diese Individuen vermehren sich mehr und erhöhen daher ihre Häufigkeit. Der darwinistische natürliche Selektionsprozess führt zu Anpassungen.

Quelle: siehe Quelle, via Wikimedia Commons Im Lichte der Populationsgenetik wird Evolution als Variation der Allelfrequenzen in der Population definiert. Es gibt zwei evolutionäre Prozesse oder Mechanismen, die zu dieser Veränderung führen: natürliche Selektion und Gendrift.

Charles Darwin

Natürliche Auslese wurde missverstanden, seit Darwin seine bahnbrechenden Ideen bekannt machte. Angesichts des politischen und sozialen Kontextes der Zeit wurden die Theorien des Naturforschers fälschlicherweise auf menschliche Gesellschaften hochgerechnet. Dabei entstanden Redewendungen, die heute von den Medien und Dokumentarfilmen wie "Überleben der Stärksten" viralisiert werden.

Was ist natürliche Auslese?

Natürliche Selektion ist der Mechanismus, den der britische Naturforscher Charles Darwin im Jahr 1859 vorgeschlagen hat. Das Thema wird in seinem Meisterwerk The Origin of Species ausführlich behandelt.

Es ist eine der wichtigsten Ideen auf dem Gebiet der Biologie, da es erklärt, wie alle Lebensformen entstanden sind, die wir heute schätzen können. Es ist vergleichbar mit den Ideen großer Wissenschaftler anderer Disziplinen, wie zum Beispiel Isaac Newton.

Darwin erklärt anhand zahlreicher Beispiele, die auf seinen Reisen beobachtet wurden, dass Arten nicht unveränderliche Einheiten in der Zeit sind, und schlägt vor, dass sie alle von einem gemeinsamen Vorfahren stammen.

Obwohl es Dutzende von Definitionen der natürlichen Selektion gibt, ist die einfachste und konkreteste die von Stearns & Hoekstra (2000): „Natürliche Selektion ist die Variation des Fortpflanzungserfolgs, die mit einem vererbbaren Merkmal verbunden ist“.

Es sollte erwähnt werden, dass Evolution und natürliche Selektion kein bestimmtes Ziel verfolgen. Es werden nur Organismen produziert, die an ihre Umgebung angepasst sind, ohne dass irgendeine Spezifikation der möglichen Konfiguration angegeben wird, die diese Organismen haben werden.

Mechanismus

Einige Autoren drücken aus, dass natürliche Selektion eine mathematische Unvermeidlichkeit ist, da sie immer dann auftritt, wenn drei Postulate erfüllt sind, was wir unten sehen werden:

Variation

Die Personen, die zur Bevölkerung gehören, zeigen Unterschiede. In der Tat ist Variation eine unabdingbare Voraussetzung für evolutionäre Prozesse.

Variationen in Organismen treten auf verschiedenen Ebenen auf, von Variationen in den Nukleotiden, aus denen die DNA besteht, bis hin zu Morphologien und Variationen im Verhalten. Wenn wir den Pegel senken, finden wir mehr Variation.

Erblichkeit

Das Merkmal muss vererbbar sein. Diese Unterschiede in der Bevölkerung müssen von den Eltern auf die Kinder übertragen werden. Um zu überprüfen, ob ein Merkmal vererbbar ist, wird ein Parameter namens "Vererbbarkeit" verwendet, der als Anteil der phänotypischen Varianz aufgrund genetischer Variation definiert ist.

Mathematisch wird es ausgedrückt als h ² = V _G / (V _G + V _E ). Dabei ist V _G die genetische Varianz und V _E das Varianzprodukt der Umwelt.

Es gibt eine sehr einfache und intuitive Methode, um die Erblichkeit zu quantifizieren: das Maß für den Charakter der Eltern vs. Charakter bei Kindern. Wenn wir beispielsweise die Heritabilität der Schnabelgröße bei Vögeln bestätigen möchten, messen wir die y-Größe bei den Eltern und zeichnen sie gegen die Größe bei den Nachkommen auf.

Wenn wir beobachten, dass der Graph zu einer Linie tendiert (das r ² liegt nahe bei 1), können wir schließen, dass die Eigenschaften vererbbar sind.

Der unterschiedliche Charakter hängt mit dem zusammen

Die letzte Bedingung für die natürliche Selektion in der Bevölkerung ist das Verhältnis des Merkmals zur Fitness. Dieser Parameter quantifiziert die Fähigkeit des Einzelnen, sich zu reproduzieren und zu überleben, und variiert zwischen 0 und 1.

Mit anderen Worten, diese Eigenschaft muss den Fortpflanzungserfolg seines Trägers erhöhen.

Hypothetisches Beispiel: der Schwanz von Eichhörnchen

Kaibaba Eichhörnchen

Nehmen wir eine hypothetische Eichhörnchenpopulation und überlegen, ob natürliche Selektion darauf einwirken könnte oder nicht.

Das erste, was wir tun müssen, ist zu überprüfen, ob es Unterschiede in der Bevölkerung gibt. Wir können dies tun, indem wir die interessierenden Charaktere messen. Angenommen, wir finden Variationen im Schwanz: Es gibt Varianten mit einem langen Schwanz und einem kurzen Schwanz.

Anschließend müssen wir bestätigen, ob das Merkmal "Warteschlangengröße" vererbbar ist. Dazu messen wir die Schwanzlänge der Eltern und zeichnen sie gegen die Schwanzlänge der Kinder. Wenn wir eine lineare Beziehung zwischen den beiden Variablen finden, bedeutet dies, dass die Erblichkeit tatsächlich hoch ist.

Schließlich müssen wir bestätigen, dass die Größe des Schwanzes den Fortpflanzungserfolg des Trägers erhöht.

Der kürzere Schwanz kann es Einzelpersonen ermöglichen, sich leichter zu bewegen (dies ist nicht unbedingt wahr, es dient rein pädagogischen Zwecken) und ermöglicht es ihnen, Raubtieren erfolgreicher zu entkommen als Langschwanzträger.

Daher wird im Laufe der Generationen die Eigenschaft der „kurzen Belastung“ in der Bevölkerung häufiger auftreten. Dies ist Evolution durch natürliche Auslese. Das Ergebnis dieses einfachen, aber sehr leistungsfähigen Prozesses sind Anpassungen.

Beweise

Die natürliche Selektion und die Evolution im Allgemeinen werden durch außerordentlich belastbare Erkenntnisse aus verschiedenen Disziplinen wie Paläontologie, Molekularbiologie und Geographie gestützt.

Fossilien

Der Fossilienbestand ist der klarste Beweis dafür, dass Arten keine unveränderlichen Einheiten sind, wie vor Darwins Zeit angenommen wurde.

Homologie

Die Nachkommen mit Veränderungen im Ursprung der Art finden Unterstützung in den homologen Strukturen - Strukturen mit einem gemeinsamen Ursprung, aber das kann gewisse Variationen aufweisen.

Zum Beispiel sind der menschliche Arm, der Flügel der Fledermaus und die Flossen des Wals homologe Strukturen, da der gemeinsame Vorfahr all dieser Linien in ihrer oberen Zeit das gleiche Knochenmuster hatte. In jeder Gruppe wurde die Struktur je nach Lebensstil des Organismus modifiziert.

Molekularbiologie

Auf die gleiche Weise ermöglichen Fortschritte in der Molekularbiologie, die Sequenzen in verschiedenen Organismen zu kennen, und es besteht kein Zweifel daran, dass es einen gemeinsamen Ursprung gibt.

Direkte Beobachtung

Schließlich können wir den Mechanismus der natürlichen Selektion in Aktion beobachten. Bestimmte Gruppen mit sehr kurzen Generationszeiten, wie Bakterien und Viren, ermöglichen es, die Entwicklung der Gruppe in kurzer Zeit zu beobachten. Das typische Beispiel ist die Entwicklung von Antibiotika.

Was ist keine natürliche Auslese?

Obwohl Evolution die Wissenschaft ist, die Sinn für Biologie macht - um den berühmten Biologen Dobzhansky zu zitieren: "Nichts macht Sinn in der Biologie außer im Lichte der Evolution" - gibt es viele Missverständnisse in der Evolutionsbiologie und verwandten Mechanismen. ist.

Natürliche Auslese scheint ein beliebtes Konzept zu sein, nicht nur für Akademiker, sondern auch für die allgemeine Bevölkerung. Im Laufe der Jahre wurde die Idee jedoch sowohl in der Wissenschaft als auch in den Medien verzerrt und falsch dargestellt.

Es ist nicht das Überleben der Stärksten

Wenn man von "natürlicher Auslese" spricht, ist es fast unmöglich, Sätze wie "Überleben der Stärksten oder der Stärksten" nicht zu beschwören. Obwohl diese Sätze sehr beliebt sind und in Dokumentarfilmen und dergleichen weit verbreitet sind, drücken sie die Bedeutung der natürlichen Selektion nicht genau aus.

Natürliche Selektion steht in direktem Zusammenhang mit der Fortpflanzung von Individuen und indirekt mit dem Überleben. Je länger ein Individuum lebt, desto wahrscheinlicher ist es logischerweise, dass es sich reproduziert. Die direkte Verbindung des Mechanismus erfolgt jedoch mit der Reproduktion.

Ebenso vermehrt sich der "stärkere" oder "sportlichere" Organismus nicht immer in größerer Menge. Aus diesen Gründen muss der bekannte Satz aufgegeben werden.

Es ist nicht gleichbedeutend mit Evolution

Die Evolution ist ein zweistufiger Prozess: einer, der zufällige Variationen (Mutation und Rekombination) verursacht, und ein zweiter Schritt, der die Änderung der Allelfrequenzen in der Population bestimmt.

Dieses letzte Stadium kann durch natürliche Selektion oder durch genetische oder genetische Drift erfolgen. Daher ist die natürliche Selektion nur der zweite Teil dieses größeren Phänomens, das Evolution genannt wird.

Typen und Beispiele

Es gibt verschiedene Klassifikationen der Auswahl. Die erste klassifiziert die Auswahlereignisse nach ihrer Auswirkung auf den Mittelwert und der Varianz in der Häufigkeitsverteilung des untersuchten Charakters. Dies sind: stabilisierende, gerichtete und störende Auswahl

Wir haben auch eine andere Klassifizierung, die von der Variation der Fitness abhängig von der Häufigkeit der verschiedenen Genotypen in der Bevölkerung abhängt. Dies sind die positive und negative frequenzabhängige Auswahl.

Schließlich gibt es die harte und weiche Auswahl. Diese Klassifizierung hängt vom Bestehen eines Wettbewerbs zwischen Personen in der Bevölkerung und der Größe des Selektionsdrucks ab. Im Folgenden werden die drei wichtigsten Auswahlarten beschrieben:

Auswahl stabilisieren

Es gibt eine stabilisierende Auswahl, wenn die Personen mit dem "durchschnittlichen" oder häufigeren Charakter (diejenigen, die sich am höchsten Punkt in der Häufigkeitsverteilung befinden) diejenigen mit der höchsten Fitness sind.

Im Gegensatz dazu werden Personen, die in den Schwänzen der Glocke gefunden werden und weit vom Durchschnitt entfernt sind, über Generationen hinweg eliminiert.

In diesem Auswahlmodell bleibt der Mittelwert über die Generationen hinweg konstant, während die Varianz abnimmt.

Ein klassisches Beispiel für die Stabilisierung der Selektion ist das Gewicht des Kindes bei der Geburt. Obwohl der medizinische Fortschritt diesen selektiven Druck durch Verfahren wie den Kaiserschnitt gelockert hat, ist die Größe oft ein entscheidender Faktor.

Kleine Babys verlieren schnell Wärme, während Babys, die deutlich schwerer als der Durchschnitt sind, Probleme mit der Entbindung haben.

Wenn ein Forscher versucht, die Art der Selektion zu untersuchen, die in einer bestimmten Population auftritt, und nur den Durchschnitt des Merkmals quantifiziert, kann er zu falschen Schlussfolgerungen kommen und glauben, dass in der Population keine Evolution stattfindet. Aus diesem Grund ist es wichtig, die Varianz des Zeichens zu messen.

Richtungsauswahl

Das Richtungsauswahlmodell legt nahe, dass Personen, die sich in einem der Endpunkte der Häufigkeitsverteilung befinden, über Generationen hinweg überleben, sei es im linken oder rechten Sektor.

In Richtungsauswahlmodellen verschiebt sich der Mittelwert über die Generationen, während die Varianz konstant bleibt.

Das Phänomen der künstlichen Selektion, die Menschen an ihren Haustieren und Pflanzen durchführen, ist eine typische gerichtete Selektion. Im Allgemeinen ist beabsichtigt, dass die Tiere (z. B. Rinder) größer sind, mehr Milch produzieren, stärker sind usw. Gleiches kommt bei Pflanzen vor.

Über die Generationen variiert der Mittelwert des ausgewählten Charakters der Bevölkerung je nach Druck. Wenn größere Kühe gesucht werden, würde sich der Durchschnitt erhöhen.

In einem natürlichen biologischen System können wir das Beispiel des Pelzes eines bestimmten kleinen Säugetiers nehmen. Wenn die Temperatur in ihrem Lebensraum ständig abnimmt, werden die Varianten mit einer dickeren Schicht durch eine zufällige Mutation ausgewählt.

Störende Auswahl

Eine störende Auswahl begünstigt Personen, die am weitesten vom Durchschnitt entfernt sind. Mit den Generationen nehmen die Warteschlangen immer häufiger zu, während Personen, die zuvor nahe am Durchschnitt lagen, abnehmen.

In diesem Modell kann der Durchschnitt konstant gehalten werden, während die Varianz zunimmt - die Kurve wird immer breiter, bis sie sich in zwei Teile teilt.

Es wird vorgeschlagen, dass diese Art der Selektion zu Speziationsereignissen führen könnte, vorausgesetzt, dass eine angemessene Isolierung zwischen den beiden Morphologien an den Enden des Schwanzes auftritt.

Beispielsweise kann eine bestimmte Vogelart deutliche Unterschiede im Schnabel aufweisen. Angenommen, es gibt optimale Samen für sehr kleine Schnäbel und optimale Samen für sehr große Schnäbel, aber die Zwischenschnäbel erhalten kein geeignetes Futter.

Somit würden die beiden Extreme häufiger auftreten, und wenn die geeigneten Bedingungen gegeben sind, die Speziationsereignisse auslösen, kann es sein, dass die Individuen mit unterschiedlichen Variationen des Peaks im Laufe der Zeit zu zwei neuen Arten werden.

Quelle: Ealbert17, aus Wikimedia Commons

Verweise

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