Informacija

29.4: Natūrali atranka – biologija

29.4: Natūrali atranka – biologija



We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Dešimtojo dešimtmečio viduryje evoliucijos samprata nebuvo neįprasta idėja, tačiau tik tada, kai Darvinas ir Wallace'as pasiūlė natūralią atranką kaip mechanizmą, skatinantį evoliuciją gamtoje, evoliucijos teorija buvo plačiai pripažinta. Jis parodė ryšį tarp genetinių raudonųjų kraujo kūnelių mutacijų ir maliarijos paplitimo pasiskirstymo ir išsiaiškino, kad asmenys, turintys specifinę mutaciją, dėl kurios jie sirgo pjautuvine anemija, taip pat padarė juos atsparius maliarijai.

Laktozės tolerancija (išliekanti iki pilnametystės) yra dar vienas natūralios atrankos pavyzdys. Tokius aiškius pavyzdžius buvo sunku įrodyti be genomo sekų. Kadangi visos genomo sekos yra lengvai prieinamos, dabar galime ieškoti genomo regionų, turinčių tokius pačius modelius kaip ir šie žinomi pavyzdžiai, kad nustatytų kitus regionus, kuriuose vyksta natūrali atranka.

Natūralios atrankos genomika

• Nesinoniminių ir sinoniminių pokyčių Ka/Ks santykis vienam genui
• Maža įvairovė ir daug retų alelių regione (pvz., Tajima D dėl pjautuvinių ląstelių anemijos)

• Didelis išvestinis alelių dažnis (arba mažas) regione (pvz., Fay ir Wu H)
• Populiacijų diferenciacija greitesnė nei tikėtasi dėl dreifo (matuojama naudojant Fst)
• Ilgi haplotipai: selektyviojo valymo įrodymas.
• Eksponentinis bruožo paplitimas nuosekliose kartose
• Mutacijos, padedančios rūšiai klestėti

Neigiamo (valymo) atrankos pavyzdžiai

Įvairių rūšių matome neigiamą naujų mutacijų atranką konservuotuose funkciniuose elementuose (egzonuose ir kt.).

Nauji aleliai vienos rūšies alelių dažnis yra mažesnis, jei alelis nėra sinonimas nei sinonimas. Mirtinų alelių dažnis yra labai žemas.

Teigiamos (adaptyviosios) atrankos pavyzdžiai

  • Panašus į neigiamą atranką toje teigiamoje atrankoje labiau tikėtina funkciniuose elementuose arba ne

    sinoniminiai aleliai.

  • Įvairių rūšių konservuotame elemente teigiamai parinkta mutacija gali būti tokia pati daugumoje žinduolių, bet pasikeisti konkrečioje rūšyje, nes teigiamai parinkta mutacija atsirado po specifikacijos arba sukėlė specifikaciją.
  • Rūšies viduje Teigiamai parinkti aleliai greičiausiai skiriasi alelių dažniu (Fst) tarp populiacijų. Pavyzdžiui, Afrikos populiacijų atsparumas maliarijai (29,6) ir Europos populiacijų laktozė (29,7).
  • Poligeninė atranka rūšies viduje gali atsirasti, kai pasirenkamas požymis, kuris priklauso nuo daugelio genų. Pavyzdys yra žmogaus ūgis, kai žinoma, kad 139 SNP yra susiję su ūgiu. Dauguma jų nėra specifinės populiacijos mutacijos, o visų žmonių aleliai, kurie kai kuriose populiacijose atrenkami labiau nei kitose. (29,8)

Statistiniai testai

  • Ilgo nuotolio koreliacijos (iHs, Xp, EHH): Jei pažymime individo genetines sekas pagal jų protėvius, gauname pažeistą haplotipą, kur lūžių (spalvos pasikeitimų) skaičius koreliuoja su rekombinacijų skaičiumi ir gali mums pasakyti, kiek seniai buvo įvestas tam tikras protėvis.
  • ŠLAVIMAS Programa, kurią sukūrė Pardis Sabeti, Benas Fry ir Patrickas Varilly. SWEEP aptinka natūralios atrankos įrodymus, analizuodama genomo haplotipų struktūras naudojant ilgą atstumą

haplotipo testas (LRH). Jame ieškoma aukšto dažnio alelių, turinčių ilgo nuotolio ryšio pusiausvyros sutrikimą, o tai rodo, kad didelio masto haplotipas išplito greičiau nei rekombinacija galėjo jį nutraukti nuo žymenų.

Aukšto dažnio išvestiniai aleliai Nustatytose pozicijose ieškokite didelių išvestinių alelių dažnio šuolių.

Aukšta diferenciacija (FŠv) Dideli diferenciacijos šuoliai tam tikrose vietose.

Naudodami šiuos testus galime rasti genominius regionus, kuriems taikomas selektyvus slėgis. Viena problema yra ta, kad vienas SNP pagal teigiamą atranką leis netoliese esantiems SNP atsitraukti ir važiuoti kartu. Sunku atskirti atrenkamą SNP nuo jo kaimynų tik vienu testu. Pagal atranką visi testai yra stipriai

koreliuoja; tačiau nesant atrankos jie paprastai yra nepriklausomi. Todėl, naudojant sudėtinę statistiką, sudarytą iš visų šių testų, galima išskirti atskirą pasirinktą SNP.

Pavyzdžiai, kai vienas SNP buvo susijęs su bruožu:

• Chr15 Odos pigmentacija Šiaurės Europoje

• Chr2 plaukų bruožai Azijoje
• Chr10 Nežinomas požymis Azijoje
• Chr12 Unknown Trait Afrikoje


Daugybė tyrimų dokumentavo natūralios populiacijų evoliuciją natūralios atrankos būdu, tačiau tik nedaugelis yra tikri atrankos eksperimentai, kurie yra sukurti ir atliekami gamtoje. Mes sutelksime dėmesį į šiuos kelis atvejus, kad parodytume, ko galima išmokti vien iš lauko atrankos eksperimentų arba iš lauko ir laboratorinių atrankos eksperimentų kartu, ko negalima išmokti vien iš laboratorinių eksperimentų. Abiejų tipų tyrimai leidžia įvertinti priežasties ir pasekmės ryšius, nes planuojamą eksperimentą gali lydėti tiesioginis evoliuciją sukeliančių veiksnių įvertinimas. Unikali lauko eksperimentų nauda yra ta, kad jie suteikia mums galimybę išmatuoti atrankos greitį ir mastą gamtoje. Mes nustatėme, kad šis rodiklis yra daug didesnis, nei būtų galima įsivaizduoti remiantis fosilijų įrašų stebėjimais. Lauko ir laboratorinių atrankos eksperimentų derinys atskleidė populiacijos dydžio ir struktūros svarbą formuojant adaptacijos genetiką. Pavyzdžiui, laboratoriniai atrankos eksperimentai, skirti atsparumui insekticidams, yra linkę pasiekti atsparumą per poligeninį paveldėjimą. Dėl atsparumo insekticidams evoliucijos gamtoje dažnai atsiranda pavienių didelio poveikio genų, kurie yra reti, tačiau jiems atsiradus yra tinkamesnis atsparumo ir plitimo tarp populiacijų sprendimas. Galiausiai, lauko tyrimai leidžia išbandyti evoliucijos teoriją kontekste, kuriame visi su bruožu susiję kompromisai yra realizuoti laboratorijoje, organizmai gali būti apsaugoti nuo tinkamumo kompromisų, susijusių su bruožo evoliucija. Pavyzdžiui, palyginome gupijų senėjimo modelius nuo didelio ir mažo mirtingumo aplinkose laboratorijoje ir lauke. Laboratorijoje gupijų, gyvenančių labai plėšrioje aplinkoje, senėjimas buvo atidėtas, palyginti su gupių, gyvenančių mažai plėšrūnų aplinkoje, senėjimas. Lauke akivaizdūs santykiai yra priešingi. Viena iš šio skirtumo hipotezių yra ta, kad kompromisas, susijęs su didelės grobuoniškos gyvybės istorijos raida, yra investicijų į imuninę sistemą sumažėjimas. Toks aukojimas būtų akivaizdus gamtoje, kur yra ligų ir parazitų poveikio, bet mažiau – laboratorijoje, kurioje nėra ligų ir parazitų.

Šiame simpoziume vyrauja laboratoriniai atrankos eksperimentai. Natūrali tokio vaizdavimo modelio priežastis yra ta, kad beveik visi atrankos eksperimentai buvo atlikti laboratorijoje. Mūsų tikslas yra apibendrinti nedidelį atrankos eksperimentų, kurie buvo atlikti gamtoje, skaičių, tada pabrėžti, ką tokie tyrimai gali prisidėti prie mūsų evoliucijos supratimo, ko negalima išmokti vien iš laboratorinių tyrimų. Mes ginčysime, kad yra viena svarbi žinia, gauta iš lauko eksperimentų, kurią galima išmokti tik iš tokių eksperimentų, ir dvi žinutės, kurioms reikalingas lauko ir laboratorinių darbų derinys.

Atrankos eksperimentų, atliekamų natūralioje populiacijoje, tikslai yra apibūdinti evoliucijos procesą natūralios atrankos būdu ir patikrinti evoliucijos teorijos aspektus gamtoje. Keletas tokių eksperimentų, kurie buvo atlikti, turi keletą svarbių savybių. Pirma, prieš juos atliekami platūs, lyginamieji lauko tyrimai, apibūdinantys tiriamų organizmų ir jų aplinkos pokyčius. Antra, jie skirti patikrinti hipotezes, kurias pasiūlė ankstesni lauko tyrimai ir susijusi evoliucijos teorija. Trečia, jie išlieka nuolatinės eksperimentų ir lauko tyrimų sąveikos dalimi. Taigi lauko eksperimentai yra įterpti į didesnes studijų programas ir jų dizainai yra įkvėpti šių programų, o ne yra atskiri eksperimentai.

Iki šiol yra tik du eksperimentai, kurie visiškai atitinka formalius atrankos eksperimentus, atliekamus gamtoje. Vienas buvo atliktas su gupijomis, randamomis upeliuose, kurie nusausina Trinidado šiaurinius kalnus (pvz., Endleris, 1980 Reznick ir kt., 1990) ir kiti Anolis driežai įvežti į salas, kuriose nėra driežų Karibų jūroje (pvz., Schoener ir Schoener, 1983 Losos ir kt., 1997, 2001). Tačiau yra daug kitų tyrimų, kurie, nors ir nėra oficialūs lauko atrankos eksperimentai, taip pat buvo atlikti kontekste, leidžiančiame prisitaikymo procesą susieti su pasenusiu įvykiu ir atitinkamais valdikliais ir taip daryti tiesiogines išvadas apie evoliucijos procesą. (pvz., Carroll ir Boyd, 1992 Grantas ir Grantas, 2002 Hendry ir kt., 2000 Lee, 1999). Apžvalgoje naudosime šiuos papildomus tyrimus, nes jų gaunama informacija yra panaši į tai, ką sužinojome iš oficialių eksperimentų. Pirmiausia trumpai apžvelgsime du formalius atrankos eksperimentus.

Spalvų raštų raida ir gupijų gyvenimo istorijos

Trinidado šiauriniuose kalnuose yra sezoninis atogrąžų miškas, kuriame per metus iškrenta iki keturių metrų lietaus. Jie gerai aprūpinti ištisus metus tekančiais upeliais. Šiuos upelius pietiniame šlaite užima žuvų pogrupis, būdingas gėlavandenėms upėms Orinoko baseine Venesueloje, įskaitant cichlidus ir characinus. Šiauriniame šlaite esančiuose upeliuose yra žuvų, kilusių iš tipiškesnių jūrinių rūšių, įskaitant gobius ir kefales. Abiejuose upeliuose yra drenažai, kuriuos suardo stačios karstinės reljefos. Tokiai topografijai būdingi kriokliai dažnai trukdo kai kurioms didesnėms plėšrioms žuvų rūšims išplisti. Gupijos yra paplitusios plačiau nei dauguma kitų žuvų rūšių, todėl jos dažnai aptinkamos kartu su plėšriosiomis žuvimis žemiau užtvarinių krioklių, o virš tokių kliūčių jos nėra plėšrios. Gupijos turi dramatišką seksualinį dimorfizmą. Patinai turi ryžtingą augimą, yra ryškiaspalviai, o jų spalvų raštai labai polimorfiški. Patelės yra neapibrėžto augimo, todėl paprastai yra didesnės nei patinai ir neturi ryškios patinams būdingos pigmentacijos.

Endleris (1978) išsiaiškino, kad gupijų patinai iš didelio plėšrūno aplinkos turi mažiau, mažesnių spalvų dėmių nei jų kolegos iš mažo plėšrūno aplinkos. Jis iškėlė hipotezę, kad šį modelį lėmė pusiausvyra tarp patelių, norinčių poruotis su ryškiaspalviais patinais, o ryškiaspalvius patinus, kurie yra jautresni plėšrūnams. Kai plėšrūnų nėra, moterys teikia pirmenybę ryškesnei spalvai. Kai yra plėšrūnų, jie apriboja patelių teikiamą pirmenybę, pirmiausia gaudydami ryškesnių spalvų patinus, nes jie taip pat yra labiau pastebimi.

Reznickas (1982) ir Reznickas bei Endleris (1982) nustatė, kad plėšrūnų buvimas taip pat buvo susijęs su gupijomis, kurios subrendo anksčiau ir dauginasi dažniau. Kiekvienoje vadoje jie susilaukė daugiau palikuonių, atskirų palikuonių dydis buvo mažesnis, o sunaudotų išteklių reprodukcijai buvo skiriama daugiau nei gupijų iš mažo plėšriųjų vietovių. Buvo įrodyta, kad šie modeliai turi genetinį pagrindą, nes jie išliko antrosios kartos laboratorijoje gimusiems gupiams, kurie buvo auginami kontroliuojant maisto prieinamumą. Iškėlėme hipotezę, kad šiuos modelius lėmė mirtingumo lygio skirtumai tarp didelio ir mažo grobuonių vietovių. Konkrečiai, mes iškėlėme hipotezę, kad gupijos iš didelės plėšrūnų aplinkos turi didesnį suaugusiųjų mirtingumą, nes buvo žinoma, kad daugelis plėšrūnų pirmenybę teikia didesnių dydžių klasėms. Priešingai, gupijos iš mažo plėšrūnų vietovių turėtų patirti atrankinį plėšrūnų nesubrendusių dydžio klases, nes ten randamas vienas plėšrūnas, Rivulus hartii, yra ribotas ir daugiausia grobia mažesnių dydžių klases. Hipotezinis ryšys tarp mirtingumo ir gyvenimo istorijų buvo pagrįstas prognozėmis iš gyvenimo istorijos teorijos (pvz., Charlesworth, 1980 Gadgil ir Bossert, 1970 teisė, 1979 Michod, 1979). Vėliau mes tiesiogiai įvertinome mirtingumo rodiklius, atlikdami žymių atkūrimo tyrimus (Reznick ir kt., 1996) ir parodė, kad šie bendrieji modeliai buvo gauti.

Abu šie tyrimai rodo, kad vyrų spalvos ir gyvenimo istorijos modeliai aptinkami įvairiuose upeliuose iš Šiaurės kalnų grandinės (taip pat žr. Reznick ir kt., 1996a Reznick ir Bryga, 1996). Taigi yra daug pasikartojančių srautų, kurie rodo tuos pačius modelius ir yra žaliava tolesniems eksperimentams. Abu tyrimai taip pat atskleidžia, kad skirtumai tarp didelio ir mažo plėšrūnų aplinkos gali būti matomi labai mažais atstumais, pavyzdžiui, mėginiuose, paimtuose tik dešimčių metrų atstumu nuo viršutinės ir žemiau esančios kliūties krioklių, kurie padeda užkirsti kelią plėšrūnų išplitimui prieš srovę (Endler, 1978 Reznick ir Endleris, 1982). Kadangi tokios vietos visais atžvilgiais yra identiškos, išskyrus plėšrūnų buvimą ar nebuvimą, tikėtina, kad plėšrūnai yra atsakingi už pastebėtus skirtumus.

Tikrieji eksperimentai išnaudojo gupijų ir gupijų plėšrūnų pasiskirstymo netolygumus, atsiradusius dėl barjerinių krioklių, o upeliai apdorojami taip, tarsi jie būtų milžiniški mėgintuvėliai. Dviem atvejais radome upelius, kuriuose buvo krioklys, kuris buvo kliūtis visų rūšių žuvims, išskyrus R. hartii. Ši žuvis pasižymi puikiomis išsklaidymo galimybėmis, nes lietingomis naktimis gali palikti upelius, šokinėti per miško paklotę ir išsisklaidyti į trumpalaikius baseinus ir upelių dalis virš barjerinių krioklių. Todėl dažnai virš dramatiškų krioklių randame upelius, kuriuose tik yra R. hartii. Abiem atvejais mes surinkome gupijas iš aukštų plėšrūnų aikštelės, esančios žemiau barjerinio krioklio, ir įvedėme jas į žemo plėšrūno vietą, kurioje anksčiau nebuvo gupijų, virš barjerinio krioklio. Manome, kad introdukuotų gupijų palikuonys yra mūsų eksperimentinis gydymas, o kaip kontrolę naudojame tuos, kurie yra iš didelės plėšrūnų vietos žemiau barjerinio krioklio. Išvados apie patinų spalvos ar gyvenimo istorijos bruožų raidą pagrįstos eksperimentinių ir kontrolinių gupijų palyginimu.

Antrojo tipo eksperimentas buvo susijęs su barjeriniu kriokliu Aripo upėje. Ši kliūtis reiškė ribą prieš srovę didesniems plėšrūnams, bet ne gupiams, R. hartii, ir keletas kitų žuvų rūšių. Čia mes surinkome plėšrūnus iš apačios užtvaros ir pristatėme juos per užtvarą. Paskesnį jų pasiskirstymą prieš srovę ribojo kitas barjerinis krioklys, esantis prieš srovę. Šis eksperimentinis gydymas padidino paveiktų gupijų mirtingumą. Jų evoliucija buvo įvertinta atsižvelgiant į kontrolines gupijas, surinktas iš didelio plėšrūno vietos žemiau barjerinio krioklio, ir kitas, surinktas iš mažo plėšrūno vietos prieš antrinį barjerinį krioklį.

Kartu turime du eksperimentus, kurių metu gupijų mirtingumas lauke buvo sumažintas arba padidintas. Kalbant apie patinų spalvą, Endleris numatė, kad atsipalaidavus nuo plėšrūnų, patelės pirmenybę teiks ryškiaspalviams patinams, taigi ir patinų, turinčių didesnes dėmes introdukcijos vietoje, evoliucija, palyginti su didele plėšrūnų kontrole. Ši prognozė buvo įvertinta tik viename iš dviejų eksperimentų, kurių metu gupijos buvo perkeltos iš didelės į mažą plėšrūnų vietovę. Patinai iš introdukcijos vietos turėjo žymiai didesnes dėmes nei iš kontrolinės vietos, praėjus tik dvejiems metams po introdukcijos (Endler, 1980). Gyvybės istorijos bruožų atveju tikslas buvo išbandyti tam tikrą gyvybės istorijos teorijos aspektą gamtoje. Numatyta, kad persodinant gupijas iš didelio plėšrūno aplinkos į mažą plėšrūnų aplinką, bus atrinkti individai, kurie subręsta vėlesniame amžiuje ir mažiau investuoja į dauginimąsi. Taip pat tikėjomės, kad jie susilauks mažiau, didesnių palikuonių nei jų kolegos iš didelio plėšrūnų kontrolės. Numatyta, kad persodinant plėšrūnus į žemą plėšrūnų vietą, bus atrinkti asmenys, kurių amžius yra ankstesnis, palyginti su kontrolinėmis grupėmis, esančiomis virš antrinio barjerinio krioklio. Visos šios prognozės pasitvirtino. Per vieną iš kartotinių gupijų introdukacijų iš didelės į mažą plėšrūnų vietą, patinų amžius ir dydis subrendus per ketverius metus pasikeitė numatyta kryptimi (Reznick ir Bryga, 1987), o patelių amžius ir dydis subrendus pasikeitė taip, kaip buvo prognozuota per ketverius metus. septyneri metai (Reznick ir kt., 1990). Antrą kartą įvedant gupijas iš didelės į mažą plėšrūnų vietą, patinų amžius ir dydis brandos metu, patelės amžius ir dydis brandos metu, reprodukcinės pastangos, palikuonių dydis ir palikuonių skaičius per 11 metų pasikeitė taip, kaip buvo prognozuota (Reznick). ir kt., 1990). Kai mirtingumas buvo padidintas pridedant plėšrūnų, tiek patinų, tiek patelių amžius sumažėjo, palyginti su žema plėšrūnų kontrole po penkerių metų (Reznick, 1997).

Visuose šiuose tyrimuose genetinis skirtumų tarp didelio ir mažo plėšrūnų vietų pagrindas buvo įvertintas auginant gupijas bendroje laboratorinėje aplinkoje mažiausiai dvi kartas. Tokie „bendro sodo“ eksperimentai pašalina arba labai sumažina skirtumus dėl aplinkos ar motinos poveikio ir pateikia įrodymų, ar tarp populiacijų įvyko genetinių pokyčių.

Galūnių morfologijos raida m Anolis driežai

Antrąjį atrankos eksperimentų, atliktų gamtoje, pavyzdį atliko Tomas Schoeneris, Jonathanas Lososas ir jo kolegos. Anolis driežai. Prieš šį tyrimą buvo atlikti išsamūs spinduliuotės pasiskirstymo ir prisitaikančiosios spinduliuotės tyrimai Anolis driežai Karibų jūroje (pvz., Williams, 1972, 1983 Schoener ir Schoener, 1983 Losos, 1994 Losos ir kt., 1994, 1997, 1998, 2001). Ankstesni tyrimai parodė, kad kiekviena iš Didžiuosius Antilus sudarančių salų turi panašų sankaupą Anolis driežai, kurie specializuojasi tam tikrose buveinėse ir gyvenimo būduose, vadinami „ekomorfais“ (Williams, 1972, 1983). Pavyzdžiui, daugelyje salų yra ekomorfų, vadinamų vainiko milžinais, kurie yra didelės rūšys, gyvenančios medžių lajose. Kiti ekomorfai yra šakelių specialistai, kurie yra mažos trumpakojos rūšys, dažniausiai aptinkamos ant mažo skersmens šakų, ir kamienų lajos specialistai, turintys gerai išvystytus kojų pirštų pagalvėles ir pailgus kūnus, kurie dažniausiai būna ant medžių kamienų ir šakų. nuo akių lygio iki aukštai medyje (pvz., Losos, 1994 Losos ir kt., 1994). Laboratoriniai ir lauko tyrimai patvirtino, kad šie ryšiai tarp morfologijos ir buveinės turi prisitaikymo prie judėjimo savybių pagrindą (Irschick ir Losos, 1998, 1999). DNR pagrįstos filogenijos parodė, kad panašios adaptacinės spinduliuotės įvairiose salose pasireiškė nepriklausomai ir pakartotinai. Pavyzdžiui, kamieno vainiko anoliai yra labiau susiję su Anolis rūšys toje pačioje saloje, kurių kūno formos ir ekologinė specializacija skiriasi nuo kitų salų kamieninių lajų anolių ( Losos ir kt., 1998). Šios sąsajos tarp buveinių pasirinkimo, morfologijos ir našumo rodo, kad šie morfologijos skirtumai vystėsi savarankiškai ir pakartotinai kaip prisitaikymai prie konkrečių aplinkos sąlygų, o ne išsivystę vieną kartą ir plisti per plitimą. Jei tarprūšiniai ir tarppopuliaciniai galūnių morfologijos skirtumai rodo lokomotorinį prisitaikymą prie konkrečių augmenijos ir buveinių tipų, tada populiacijos, kurios prisitaikė prie salų su skirtingos struktūros bendruomenėmis, turėtų turėti panašius galūnių morfologijos skirtumus, kaip matyti iš natūralių populiacijų.

1977 ir 1981 m. Anolis sagrei iš bendro šaltinio populiacija buvo atvežta į 14 anksčiau driežų neaptiktų Bahamų salų. Šios salos skyrėsi augmenijos rūšimi, o tai davė prognozes, kaip turėtų vystytis galūnių morfologija, kai kiekviena nauja populiacija prisitaikys prie savo salos. Losos ir kt. (1997) nustatė reikšmingą ryšį tarp morfologijos ir augalijos struktūros po 10–14 metų laiko tarpo. Dar reikia išsiaiškinti, ar šie skirtumai yra fenotipinio plastiškumo ar populiacijos genetinės sudėties pokyčių funkcija (Losos ir kt., 2001). Tačiau remiantis šiais rezultatais aišku, kad galimas gana greitos prisitaikančios diferenciacijos gamtoje potencialas. Ši greita prisitaikanti diferenciacija taip pat matoma naujausiame eksperimentų rinkinyje. Ankstesni darbai parodė, kad salose, kur plėšrieji ir žemėje gyvenantys garbanoti driežai (Leiocephalus carinatus) yra, populiacijos A. sagrei pakeisti buveinių naudojimą, kildami aukščiau augmenijoje (Losos, 1994). 2003 m. L. carinatus buvo įvežtas į šešias mažas Bahamų salas, dėl kurių greitai prisitaikė prie buveinių naudojimo, reaguojant į naują plėšrūnų sukeltą atrankos spaudimą ( Losos ir kt., 2004). Tokie eksperimentai yra vieni pirmųjų bandymų patikrinti elgesio ir kitų fenotipiškai plastinių bruožų, skatinančių adaptyviąją evoliuciją gamtoje, vaidmenį ir gali suteikti daug informacijos apie mechanizmus, atsakingus už greitus evoliucinius pokyčius (Losos ir kt., 2004).

Gupijų lauko tyrimai ir Anolis driežai dalijasi pagrindinėmis savybėmis. Abu jie naudoja išsamius ankstesnius lauko tyrimus, kad įvertintų modelius ir sukurtų hipotezes pagal sistemą, kuri leidžia suformuluoti a priori prognozės. Abu naudoja manipuliacijas, kurios imituoja dažnai gamtoje vykstančius įvykius. Pavyzdžiui, driežų atsiradimas imituoja nuolatinę natūralią šių salų kolonizaciją (ir dažnai vėlesnį jų išnykimą)pvz., Losos ir kt., 2001). Abu tikrina šias hipotezes manipuliuodami natūraliomis populiacijomis lauko sąlygomis. Abu pateikia tiesiogines išvadas apie natūralios atrankos evoliucijos procesą. Galiausiai abu tyrimai vyksta ir yra dinamiški, nes ankstesnių stebėjimų ir eksperimentų rezultatai informuoja apie būsimus eksperimentus.

Nors gamtoje atliekama nedaug formalių eksperimentų, yra daug daugiau tyrimų, kuriuose dokumentuojama evoliucija ir prisitaikymas kontekste, kuriame yra tam tikra istorija, taigi ir informacija, kuri yra artima suplanuotam eksperimentui, pavyzdžiui, atsitiktinis įvadas. rūšių į naują aplinką (žr. Reznick ir Ghalambor, 2001). Norėdami iliustruoti savo mintis, naudosime keletą tokio pobūdžio darbų pavyzdžių. Kai kurie svarbūs pavyzdžiai: apibūdinimas, kaip muilo klaidos (Jadera hematoloma) prisitaikyti prie naujų, egzotiškų augalų šeimininkų, kurie buvo patekę į vabzdžių arealą maždaug žinomu laiku (Carroll ir Boyd, 1992), jūrinių rotiferių, kurie neseniai įsiveržė į gėlo vandens aplinką, prisitaikymą (Lee, 1999 Lee ir Bell, 1999) ir prisitaikymą. jukos kandžių, kurios išnaudoja naują šeimininko rūšį (Gromanas ir Pellmyr, 2000). Šiuose ir daugelyje kitų tyrimų yra puikios adaptacijos naujoje aplinkoje analizės, kurios gali būti siejamos su tam tikrais istoriniais aplinkos pokyčiais. Visi jie atskleidžia informaciją apie atsakymus į atranką, kuri yra panaši į tai, kas buvo išmokta iš dviejų galimų lauko atrankos eksperimentų.

1 pamoka: kokių unikalių žinių galima gauti iš atrankos eksperimentų gamtoje?

Pagrindinė informacija, kurią atskleidė šie šiuolaikiniai prisitaikymo tyrimai, kurių negalima gauti atliekant laboratorinius atrankos eksperimentus, yra ta, kad jie leidžia įvertinti galimą evoliucijos greitį gamtoje. Šie tyrimai nuosekliai atskleidžia, kad šiuolaikiniuose tyrimuose matomas evoliucijos greitis gali būti daug dydžių greitesnis nei greitis, numanomas iš iškastinių įrašų. Pavyzdžiui, Stearns (1992) atnaujino Gingericho (1983) evoliucijos greičio palyginimus, apskaičiuotus remiantis fosilijomis, istorinėmis introdukcijomis ir dirbtine atranka, kad įtrauktų greičio įvertinimus, gautus iš gupijų įvedimo eksperimentų. Iš pažiūros nedideli gupijų pokyčiai buvo susiję su evoliucijos tempais, kurie buvo tokio paties dydžio, pasiekto atliekant dirbtinę atranką, ir keturiais-septyniomis eilėmis didesni, nei matyti iš fosilijų. Beveik visi kiti šiuolaikiniai evoliucijos tyrimai atskleidžia panašius rezultatus (žr. Hendry ir Kinnison, 1999).

Šie rezultatai turi tris svarbias žinias. Pirmoji žinia yra ta, kad mūsų suvokimas apie evoliucijos greitį, pagrįstas iškastiniais įrašais ir suvaidinęs svarbų istorinį vaidmenį formuojant mūsų įspūdžius apie tai, kas yra evoliucija, yra labai neobjektyvus ir sistemingai neįvertina tikrąjį potencialų evoliucijos greitį. Šis šališkumas atsiranda dėl to, kad išvados iš iškastinio kuro yra pagrįstos ilgalaikiais vidurkiais, kurie gali apimti ilgus nekeitimo intervalus arba pasikeitimo krypties pasikeitimus. Antroji žinia yra ta, kad evoliuciją gali būti tiksliau galvoti kaip apie santykinai greitų, atskirų įvykių seką, o ne apie ilgalaikius, nuolatinius pokyčius. Evoliucinės tendencijos, tokios kaip iškasenų įrašai, yra šių daugelio atskirų įvykių vidutinių ilgalaikių tendencijų epifenomenas. Trečioji žinia yra ta, kad evoliucija paprastai nematoma ne dėl to, kad ji per lėta, kaip manė Darvinas, bet todėl, kad ji per greita. Evoliucija gali būti sutelkta į mažus, trumpus įvykius ir bus matoma tik tada, kai jos bus ieškoma, pvz., eksperimento kontekste arba kaip atskiro ženklų atkūrimo tyrimo dalis, susijusi su individualių bruožų kiekybiniu įvertinimu. darbuose su Galapagų kikiliais (Grant ir Grant, 1995) arba su šoniniais driežais (Sinervo ir Lively, 1996 Sinervo ir kt., 2000).

Yra dvi papildomos pamokos, kurias galima padaryti iš laboratorinių ir lauko darbų derinio.

2 pamoka: kokia yra gyventojų struktūros svarba?

Derindami laboratoriją ir lauko atranką, mes taip pat sužinome apie populiacijos struktūros ir dydžio svarbą. Laboratorijos atranka nustato specifinę populiacijos struktūrą, o tai reiškia, kad tyrėjai pradeda nuo tam tikro dydžio populiacijos ir paprastai nėra nuolatinio naujų genų antplūdžio per migraciją. Kai atranka vyksta gamtoje, ji dažnai vyksta metapopuliacijos arba daugelio pusiau izoliuotų populiacijų, kurias jungia genų srautas, kontekste. Taigi natūraliomis sąlygomis genų srautas tarp populiacijų gali prieštarauti naudingų alelių fiksavimui vietinėje populiacijoje (pvz., Slatkin, 1987) arba palengvinti alelių, suteikiančių fitneso pranašumą, plitimą (pvz., Lenormandas ir kt., 1998).

Vabzdžių atsparumo insekticidams raida buvo kelis kartus įvertinta laboratorijoje ir lauke, todėl tai yra geras dviejų selektyvių aplinkų skirtumų pavyzdys. Kai atranka buvo atliekama laboratorinėse linijose atsparumui insekticidams nustatyti, atsparumo evoliucijos genetinį pagrindą lemia bet kokia poligeninė variacija, kuri buvo įkūrėjų populiacijoje, o atsparumas dažnai apima daug nedidelio poveikio alelių (pvz., McKenzie ir Batterham, 1994). Tačiau gamtoje atsparumas vystosi pakeičiant pavienius didelio poveikio genus, kurie gali pasirodyti kaip retos mutacijos ir plisti migracijos metu, iš dalies dėl daugybės pusiau izoliuotų populiacijų, kurios veikia atranką ir yra sujungtos tolimais atstumais.pvz., Lenormandas ir kt., 1998 Chevillon ir kt., 1999). Taigi atsparumo lauke tyrimai rodo, kad jį sukelia vienas ar keli didelio poveikio genai (McKenzie ir Batterham, 1994). Šiuo atveju gali atsirasti neatitikimų tarp laboratorinių ir lauko tyrimų, nes laboratorinės linijos inicijuojamos iš nedidelio ar vidutinio skaičiaus lauke surinktų individų, kuriems gali trūkti retų alelių, turinčių didelį poveikį atsparumui (Roush ir McKenzie, 1987). Esmė ta, kad laboratorijos atranka gali sutelkti dėmesį į šališką genetinių mechanizmų pogrupį, dėl kurio atsiranda bruožas.

3 pamoka: kiek svarbūs yra fitneso bruožų kompromisai formuojant atsaką į pasirinkimą?

Mūsų suvokimas apie santykinę fitneso savybių kompromisų svarbą dažnai gali priklausyti nuo aplinkos, kurioje šie kompromisai vertinami, funkcija (Reznick ir kt., 2000). Populiacijų skirtumams laboratorijoje ir lauke gali turėti didelį poveikį toks kontekstui būdingas kompromisų poveikis, dažnai dėl to, kad laboratorijoje organizmai gali būti apsaugoti nuo kompromisų, kurie gali turėti didelį poveikį gamtai. Pavyzdžiui, tie patys aleliai, suteikiantys atsparumą ir naudą tinkamumui esant insekticidams, lemia tinkamumo išlaidas, jei nėra insekticidų (Chevillon ir kt., 1999 Bourguet ir kt., 2004). Toks svarbus pleiotropinis poveikis atskleidžiamas tik atliekant heterogeninę aplinką ir lyginamuosius populiacijų tyrimus arba sąlygas, kurios labiau tikėtinas lauke, o ne laboratorinėmis sąlygomis. Mūsų tyrimai apie gupijų senėjimą iš didelio ir mažo plėšrūno aplinkos laboratorijoje prieš laukas iliustruoja kitą galimą kontekstui būdingo kompromisų pobūdžio pavyzdį.

Evoliucijos teorija numato, kad didelio grobuoniškumo aplinka, kurioje matėme ankstesnės brandos raidą ir padidėjusias investicijas į reprodukciją, taip pat pasirinks ankstesnę senėjimo pradžią ir trumpesnę gyvenimo trukmę (Medawar, 1952 Williams, 1957). Senėjimas gamtoje gali būti aptiktas kaip vyresnio amžiaus grupių mirtingumo padidėjimas. Mes išbandėme šią prognozę dviem kontekstais. Pirma, mes įvertinome gupijų mirtingumą natūralioje mažo plėšrūno aplinkoje, palyginti su introdukcijos eksperimentu, kurio metu didelio plėšrūno gupijos buvo įvestos į mažai plėšrūnų aplinką. Čia mes prognozavome, kad introdukuotos gupijos, kurios dabar turėjo galimybę gyventi gerokai ilgiau, nei būtų plėšrūnų akivaizdoje, sensta anksčiau nei natūrali mažo plėšrūno populiacija. Ankstesnis senėjimas reiškia, kad šis mirtingumo padidėjimas turėtų būti pastebimas ankstesniame amžiuje ir gali būti greitesnis introdukuotų gupijų atveju, palyginti su natūraliomis mažo plėšrūnų gupijomis.

Kaip ir buvo prognozuota, mes nustatėme, kad plėšriųjų gupijų mirtingumas buvo didesnis, o mirtingumo rodiklis padidėjo anksčiau (Bryant ir Reznick, 2004). This observation is unreplicated and is subject to alternative interpretations, but it is at least consistent with the prediction that higher extrinsic mortality rates, meaning mortality that is attributable to external causes such as predation, will also select for earlier senescence. We also tested this hypothesis in the laboratory, this time by comparing the grandchildren of wild-caught females from two high and two low predation localities. These localities represent two different drainages, each of which was represented by a high and low predation population. Prior genetic work argues that the differences in life history between high and low predation sites evolved independently in each drainage ( Carvalho ir kt., 1991 Fajen and Breden, 1992), so the two drainages represent genuine duplicates of life history evolution. We found in both replicates, and in an earlier pilot study, that the guppies from high predation environments have deferred senescence relative to those from low mortality rate environments. The delayed senescence in high predation guppies is evident in their showing an acceleration of mortality rate at a later age, having longer average total lifespans, longer reproductive lifespans, and higher fecundity throughout their lives ( Reznick ir kt., 2004). These laboratory results are thus the opposite of predictions derived from evolutionary theory.

Why would we find opposite results in the laboratory and the field? In the field mark-recapture assay, high predation guppies transplanted to a low predation environment had an earlier onset of senescence than the native low predation environment. In the laboratory, guppies derived from two high predation localities had delayed senescence in comparison to counterparts from low predation localities in the same drainage. One general explanation for the difference is that there is an important but unmeasured fitness trade-off associated with these life history traits that has a strong affect on natural populations but not on laboratory populations. One such trade-off could be the immune system. The immune system is costly to maintain and may be included in the complex of trade-offs associated with the evolution of life history traits (pvz., Sheldon and Verhulst, 1996 Lochmiller and Deerenberg, 2000 Norris and Evans, 2000). For example, high predation guppies may be able to invest more in growth and reproduction early in life because they invest less in the immune system. In a natural high predation locality, they may well not live long enough to pay a price for this savings. In the laboratory, they are generally shielded from disease and parasites, so they will not pay this price, while in the field there will be a constant risk of exposure to disease. When high predation guppies are introduced into a low predation environment and have the opportunity to live longer, this trade-off may then become more apparent. It happens that the guppies in our introduction site did experience a high frequency of what appeared to be a bacterial infection. Such an infection is likely to have played a role in their higher mortality rate and earlier acceleration in mortality. It may also be the manifestation of such a trade-off between investment in growth and reproduction prieš investment in the immune system. Whether or not this particular tradeoff accounts for the differences observed between our laboratory and field studies remains to be seen. It at least serves as a hypothesis for how such differences between the laboratory and field could arise and illustrates the added value of evaluating the consequences of selection in multiple environments. Similar conclusions have emerged from the comparisons of lifespans in laboratory strains prieš wild strains of Caenorhabditis elegantiškas ( Walker ir kt., 2000), Musculus ( Miller ir kt., 2002), or Drosophila melanogaster ( Linnen ir kt., 2001).


Atsakykite į šį klausimą

Biologija

check my answers? 1. What is the difference between Darwin's theory of evolution and Lamarck's theory of evolution? A)Darwin believed that organisms changed gradually over time, but Lamarck thought they changed suddenly. B)Lamarck

Algebra

can someone plz tell me the answers for Lesson 1: Semester Review CE 2015 Algebra 1 A, Part 1 Unit 5: Semester Review and Exam, the practice

Biologija

Which one of the following statements is true? Question 6 options: Natural selection works on variation already present in a population. Natural selection works on non-heritable traits. Individuals evolve through natural

Biologija

According to the Theory of Evolution, Natural Selection is the mechanism by which evolution occurs. Remember: evolution occurs at the level of the population. Individuals do not evolve, populations evolve. The process of Natural

Math for connexus people using probability test

For those who are in connexus and need help for lesson 9 unit 2 unit test using probability here are the answers. 1.c 2.c 3.b 4.b 5.b 6.d 7.c 8.b 9.d 10.d 11.a 12.c 13.a 14.c 15.b 16.c 17.b 18.d let these letter represent the

Science!!

1) Which of the following correctly states the relationship between hippos and whales? (1 point) A) Whales evolved from hippos. B) Hippos evolved from whales.*** C) Hippos and whales do not share a common ancestor. D) Hippos and

Kalbų menas

Making Communities Safer Unit Review Practice 1. B 2. C 3. A 4. B 5. C 6. A 7. A 8. C 9. A 10. A 11. A 12. D 13. C 14. A 15. A 16. A These are all the correct answers!

LANG ArTs PLEASE HELP

Can somebody tell me all the answers to the lang arts making sense unit review on Connexus

Algebra

does anyone know the answers to Lesson 1: Linear Algebra B Semester Review Algebra 1.5 B Unit 5: Semester Review and Exam on connexus

Kalbų menas

Unit 5 Goal Setting: Setting Goals Unit Review Practice Answers. Please I need help, I keep getting like 2/6 on the quick checks.

Istorija

Lesson 1: Semester B Exam Review Semester B Practice connexus 8. What was the significance of the Tinker v. Des Moines Supreme Court decision? A. It added new regulations for factories that polluted the water. B. It outlawed

Mokslas

Some dairy farmers want to increase the amount of milk produced by their cows. How can the farmers use selective breeding to increase milk production? By limiting the number of offspring per cow By allowing the cows to select


The 3 Types of Natural Selection

Natural selection is defined as a process or a “force” that allows for organisms better adapted to their environment to better survive and produce more offspring. The theory of natural selection was first founded by Charles Darwin. The process of natural selection is important and is a driving force for evolution. For organisms to evolve, there needs to be differences in traits between organisms that provide certain advantages or disadvantages, and it is these traits that natural selection acts upon.

When it comes to natural selection, there are three different types of selection that can occur. These types include the following:

Stabilizuojantis pasirinkimas

This type of natural selection occurs when there are selective pressures working against two extremes of a trait and therefore the intermediate or “middle” trait is selected for. If we look at a distribution of traits in the population, it is noticeable that a standard distribution is followed:

Example: For a plant, the plants that are very tall are exposed to more wind and are at risk of being blown over. The plants that are very short fail to get enough sunlight to prosper. Therefore, the plants that are a middle height between the two get both enough sunlight and protection from the wind.

Kryptinis pasirinkimas

This type of natural selection occurs when selective pressures are working in favour of one extreme of a trait. Therefore when looking at a distribution of traits in a population, a graph tends to lean more to one side:

/>

Example: Giraffes with the longest necks are able to reach more leaves to each. Selective pressures will work in the advantage of the longer neck giraffes and therefore the distribution of the trait within the population will shift towards the longer neck trait.

Trikdanti atranka

This type of natural selection occurs when selective pressures are working in favour of the two extremes and against the intermediate trait. This type of selection is not as common. When looking at a trait distribution, there are two higher peaks on both ends with a minimum in the middle as such:

Example: An area that has black, white and grey bunnies contains both black and white rocks. Both the traits for white and black will be favored by natural selection since they both prove useful for camouflage. The intermediate trait of grey does not prove as useful and therefore selective pressures act against the trait.

SchoolTutoring Academy is the premier educational services company for K-12 and college students. Siūlome mokymo programas K-12, AP klasių ir kolegijų studentams. To learn more about how we help parents and students in Hastings, Nebraska visit: Tutoring in Hastings, Nebraska.


Problem 4: Natural Selection Struggles to Fix Advantageous Traits in Populations

Editor’s note: This is Part 4 of a 10-part series based upon Casey Luskin’s chapter, “The Top Ten Scientific Problems with Biological and Chemical Evolution,” in the volume More than Myth, edited by Paul Brown and Robert Stackpole (Chartwell Press, 2014). The full chapter can be found online here. Other individual installments can be found here: Problem 1, Problem 2, Problem 4, Problem 5, Problem 6, Problem 7, Problem 8, Problem 9, Problem 10.

In 2008, 16 biologists from around the world convened in Altenberg, Austria, to discuss problems with the modern neo-Darwinian model of evolution. The journal Gamta covered this “Altenberg 16” conference, quoting leading scientists saying things like:

  • “[T]he origin of wings and the invasion of the land . . . are things that evolutionary theory has told us little about.” 49
  • “You can’t deny the force of selection in genetic evolution . . . but in my view this is stabilizing and fine-tuning forms that originate due to other processes.”
  • “The modern synthesis is remarkably good at modeling the survival of the fittest, but not good at modeling the arrival of the fittest.”

In Problem 3, we learned that mutations cannot generate many complex traits in living organisms on reasonable evolutionary timescales. But mutations are only part of the standard evolutionary mechanism — there is also natural selection. And Darwinian evolution not only commonly fails to explain the “arrival of the fittest” via mutations, but also often struggles to explain the “survival of the fittest” via natural selection.

Evolutionary biologists often assume that once mutations produce a functionally advantageous trait, it will easily spread (become “fixed”) throughout a population by natural selection. For example, imagine a population of brown-haired foxes which lives in a snowy region. One fox is born with a mutation which turns its fur coat white, rather than brown. This fox now has an advantage in hunting prey and escaping predators, because its white fur provides it with camouflage in the snow-filled environment. The white fox survives, passing its genes on to its offspring, which are also adept at surviving and reproducing. Over time, the white-haired trait spreads throughout the population.

This is how it’s supposed to work — in theory. In the real world, however, merely generating a functionally advantageous trait does not guarantee it will persist, or become fixed. For example, what if by chance the white fox trips, breaks a leg, and gets eaten by a predator — never passing on its genes? Random forces or events can prevent a trait from spreading through a population, even if it provides an advantage. These random forces are lumped together under the name “genetic drift.” When biologists run the mathematics of natural selection, they find that unless a trait gives an extremely strong selective advantage, genetic drift will tend to overwhelm the force of selection and prevent adaptations from gaining a foothold in a population.

This underappreciated problem has been recognized by some evolutionary scientists who are skeptical of the ability of natural selection to drive the evolutionary process. One of those scientists is Michael Lynch, an evolutionary biologist at Indiana University, who writes that “random genetic drift can impose a strong barrier to the advancement of molecular refinements by adaptive processes.” 50 He notes that the effect of drift is “encouraging the fixation of mildly deleterious mutations and discouraging the promotion of beneficial mutations.” 51 Likewise, Eugene Koonin, a leading scientist at the National Institutes of Health, explains, genetic drift leads to “random fixation of neutral or even deleterious changes.” 52

Complex Redundancy
In Lynch’s view, there are many cellular systems which aid in survival, but are redundant. As a result, they serve as backup mechanisms that are only used when a highly effective primary system fails. Because they are only seldom used, these systems are only occasionally exposed to the sieve of selection. Yet these systems can be extremely complex and efficient. How can a system which is only rarely used, or only occasionally needed, evolve to such a high and efficient level of complexity? After observing the many “layers” of complex cellular mechanisms which are involved in processes like DNA replication, Lynch poses a crucial question:

Although these layered lines of defense are clearly advantageous and in many cases essential to cell health, because the simultaneous emergence of all components of a system is implausible, several questions immediately arise. How can selection promote the establishment of additional layers of fitness-enhancing mechanisms if the established primary lines of defense are already highly refined? 53

Lynch doesn’t believe natural selection is up to the task. In a 2007 paper in Proceedings of the U.S. National Academy of Sciences titled “The frailty of adaptive hypotheses for the origins of organismal complexity,” he explains that among evolutionary biologists, “What is in question is whether natural selection is a necessary or sufficient force to explain the emergence of the genomic and cellular features central to the building of complex organisms.” 54 Using similar language, a paper in the journal Theoretical Biology and Medical Modelling concludes that “it is important for biologists to realistically appraise what selection can and cannot do under various circumstances. Selection may neither be necessary nor sufficient to explain numerous genomic or cellular features of complex organisms.” 55 Lynch is clear in his views: “there is no compelling empirical or theoretical evidence that complexity, modularity, redundancy or other features of genetic pathways are promoted by natural selection.” 56

Damned if You Appeal to Selection, Damned if You Don’t
In place of natural selection, however, evolutionary biologists like Lynch propose random genetic drift to explain the origin of complex biological features. According to Lynch, “many aspects of complexity at the genomic, molecular and cellular levels in multicellular species are likely to owe their origins to these non-adaptive forces, representing little more than passive outcomes…” 57 But he recognizes that these “nonadaptive forces of evolution are stochastic in nature.” 58

Stochastic, of course, means random. Can a strictly random force — which has no reason to preserve features that might provide some advantage — explain the highly complex biological features — like DNA replication or bioluminescence — which appear finely tuned to perform useful biological functions? Biologist Ann Gauger is skeptical of Lynch’s explanation, as she observes that he “offers no explanation of how non-adaptive forces can produce the functional genomic and organismal complexity we observe in modern species.” 59 Jerry Coyne similarly points out the major deficiency in appeals to genetic drift:

Both drift and natural selection produce genetic change that we recognize as evolution. But there’s an important difference. Drift is a random process, while selection is the anti-thesis of randomness. … As a purely random process, genetic drift can’t cause the evolution of adaptations. It could never build a wing or an eye. That takes nonrandom natural selection. What drift can do is cause the evolution of features that are neither useful nor harmful to the organism. 60

Coyne further observes: “The influence of this process on important evolutionary change, though, is probably minor, because it does not have the molding power of natural selection. Natural selection remains the only process that can produce adaptation.” 61 But in a sense agreeing with Lynch, even he recognizes that “genetic drift is not only powerless to create adaptations, but can actually overpower natural selection.” 62

The debate over whether natural selection, or genetic drift, is more influential in evolution will undoubtedly continue. But there is little reason to believe that whichever side wins this debate, a viable materialistic solution will be offered. Evolutionary biology now finds itself facing a catch-22:

  • Natural selection is too inefficient a mechanism to overcome random forces and fix the sort of complex adaptations we observe in populations because it is easily overpowered by random forces like genetic drift.
  • Life is full of highly complex and efficient adaptations, but random genetic drift offers no justifiable reason to believe that such features will have any reason to arise.

In essence, genetic drift is like invoking the “mutation-selection” mechanism, but minus all of the selection. This subjects drift to all of the difficulties we saw in Problem 3, where random mutations were unable to build biochemical features like functional proteins, or simple protein-protein interactions, because multiple coordinated mutations were required to produce those traits. Absent selection, there is no reason for random mutations alone — i.e. genetic drift — to produce anything useful.

Unfortunately, the public is rarely made aware of these problems or this debate. According to Lynch, natural selection is typically portrayed as an “all powerful (without any direct evidence)” 63 mechanism that can build complex biological features. He warns that “the myth that all of evolution can be explained by adaptation continues to be perpetuated by our continued homage to Darwin’s treatise in the popular literature.” 64 The reality is that neither non-random forces like natural selection, nor random forces like genetic drift, can explain the origin of many complex biological features.


Žiūrėti video įrašą: Bioloģija. Konsultācija skolotājiem . (Rugpjūtis 2022).