Отбор

1.

Естественный отбор – избирательное воспроизведение
наиболее приспособленных
Выживают и оставляют потомство те особи,
которые оказываются лучше приспособлены к
условиям среды
Особая значимость этого направления в том, что экологические
требования, оптимизация отношений организма с окружающей
средой, лежат в основе эволюционных преобразований

2.

Зачем нам изучать естественный отбор?
Регион - 2025
Какова роль гомеостаза организма (вопрос 1) и
естественного отбора (вопрос 2) для обеспечения
выживаемости вида при изменении условий?
Гомеостатические механизмы обеспечивают
выживаемость организма при колебаниях условий и
на начальных этапах направленных изменений среды.
• Обеспечение выживаемости при направленных
изменениях среды обеспечивается естественным
отбором на пути адаптации к новым условиям.

3.

Обеспечение
выживаемости
при
направленных
изменениях
среды
обеспечивается естественным отбором на
пути адаптации к новым условиям.
Любой адаптивный (повышающий
приспособленность) признак сформирован
естественным отбором!

4.

Как популяция может адаптироваться к изменившимся условиям
среды?
Избегание
(эмиграция)
Фенотипическая
пластичность
(изменения в пределах
нормы реакции)
Генотипическая
пластичность
(изменение генетической
структуры популяции,
сдвиг или расширение
нормы реакции)

5. Как работает естественный отбор?

6.

Регион - 2025
Ключевая роль факторов окружающей среды
в эволюции не вызывает сомнений. Укажите
два основных аспекта влияния среды на
становление эволюционных преобразований.
Примерный вариант ответа
1. Условия среды определяют требования на
пути адаптации в ходе эволюционных
преобразований.
2. Условия среды апробируют, насколько
возникающие
изменения
соответствуют
условиям среды.

7.

Регион -2024
Укажите три главных условия, необходимых для обеспечения
действия механизма отбора.
1. Механизм отбора подразумевает достаточно высокий
потенциал размножения для возможности отбора
(рождается больше, чем выживает).
2. Для действия отбора необходимо наличие изменчивости,
различий между особями (чтобы было из чего выбирать).
3. Действие отбора подразумевает наличие лимитирующего
фактора, по которому и происходит отбор (избирательная
элиминация).

8.

Муниципальный этап -2023
Почему для адаптации важна изменчивость? Почему для
выработки адаптации необходим достаточно высокий
потенциал размножения? Почему для становления адаптации
необходима наследственность?
На пути выработки адаптации для создания чего-то нового нужны
определенные изменения (материал для отбора).
Для обеспечения возможности действия естественного отбора (избирательной
элиминации) на пути выработки адаптации необходим достаточно высокий
потенциал размножения (рождаться должно больше, чем выживает).
Необходимо, чтобы выработанные изменения сохранялись в череде поколений,
передавались по наследству.

9.

Естественный отбор возможен благодаря изменчивости,
наследственности и способности организмов к
неограниченному размножению!

10.

Изменчивость
• Свойство живых организмов существовать
в разных формах и вариантах
• Свойство живых организмов приобретать
новые
признаки
и
особенности
индивидуального развития

11.

Вспомним школьную биологию

12. Материалом для отбора могут быть не только мутации!

Начало микроэволюционных преобразований
может происходить с двух процессов:
• Генетического (на основе генетической
изменчивости)
• Онтогенетического (на основе фенотипической
изменчивости)
Из лекций А.А. Зариповой

13.

Изменчивость Salvelinus malma в Кроноцком озере
Woronowicz, K. C., et al. (2024). "Phylogenomic analysis of the Lake Kronotskoe species flock of
Dolly Varden charr reveals genetic and developmental signatures of sympatric radiation."

14.

Пример генетической адаптации: редукция глаз в популяции
мексиканской тетры при попадании в условия с низкой
освещенностью
Мексиканская тетра (слепая пещерная
рыбка) Astyanax mexicanus
У этих рыбок есть зрячие формы,
которые живут в ручьях и речках
у поверхности воды, а есть слепые
формы, которые обитают в темных
глубинах пещерных водоемов. Слепые
формы имеют в пещерных условиях
преимущество
перед
глазастыми
сородичами:
известно,
что
выживаемость у слепых выше.
Удалось экспериментально получить слепую форму из зрячей при
изменении условий среды!
Первоисточник: Rohner et al., 2013. Cryptic Variation in Morphological Evolution: HSP90 as a Capacitor for Loss of Eyes in
Cavefish // Science. 2013. V. 342. P. 1372.
Подробнее здесь:
https://elementy.ru/novosti_nauki/432162/Glaza_peshchernykh_ryb_evolyutsionirovali_za_schet_skrytoy_geneticheskoy
_izmenchivosti

15.

Краткая схема адаптации
Изменение условий среды
Нарушение работы шаперона (белок, отвечающий за формирование третичной
структуры других белков)
Проявление скрытой генетической изменчивости
Появление мелкоглазых и безглазых рыбок
Слепые рыбки побеждают в конкурентной борьбе
Подробнее на русском языке читать здесь:
https://elementy.ru/novosti_nauki/432162/Glaza_peshchernykh_ryb_evolyutsionirovali_za_sc
het_skrytoy_geneticheskoy_izmenchivosti

16.

Естественный отбор возможен благодаря изменчивости,
наследственности и способности организмов к
неограниченному размножению!

17.

Вспоминаем первый принцип популяционной экологии:
Любой вид живых организмов способен к
увеличению численности в геометрической
прогрессии
Важное эволюционное следствие этого экологического принципа – в любой
популяций на свет ВСЕГДА появляется больше потомков, чем может выжить.

18.

В любой популяции со стабильной численностью значительная
часть особей всегда погибает, не оставив потомства
В двух примерах, известных вам из лекций по
популяционной экологии, часть особей гибла
до наступления половозрелости

19.

Если кто-то обязательно умрет, кто это будет?
Борьба за существование - совокупность многообразных и
сложных взаимоотношений, существующих между
организмами и условиями среды
Внутривидовая
борьба за
существование
Внутривидовая
конкуренция
Межвидовая борьба за
существование
Борьба с условиями
среды
Межвидовые
взаимоотношения
-+++
Температура
Влажность
Освещенность
Соленость
Содержание кислорода
Фактически задача экологии – изучение борьбы за существование! Именно экологические
отношения (борьба за существование) определяют вероятность выживания.

20.

Муниципал - 2024
Почему потенциал размножения обычно не реализуется
полностью? Что произойдет при полной реализации
потенциала размножения?
Потенциал размножения обычно не реализуется
полностью в результате действия естественного отбора,
вследствие борьбы за существование.
• При полной реализации потенциала размножения, в
отсутствие борьбы за существование (естественного
отбора), произойдет перенаселение.

21.

ШЭ - 2025
Задание 5. Борьба за существование и естественный
отбор обычно рассматриваются как
А. Антагонисты.
Б. Одно и то же.
В. Две стороны одной медали.
Ответ: В.

22.

Действие отбора подразумевает наличие
лимитирующего фактора, по которому и
происходит
отбор
(избирательная
элиминация).
Укажите биологические особенности вида, которые обеспечиваются за счет того, что
в природных популяциях рождаемость обычно много выше, чем выживаемость?
Заключительный этап 2019
3. Это обеспечивает материал для направленного отбора на пути приспособления к
изменению условий.

23.

Регион - 2025
Ключевая роль факторов окружающей среды
в эволюции не вызывает сомнений. Укажите
два основных аспекта влияния среды на
становление эволюционных преобразований.
Примерный вариант ответа
1. Условия среды определяют требования
на пути адаптации в ходе эволюционных
преобразований.
2. Условия среды апробируют, насколько
возникающие
изменения
соответствуют
условиям среды.

24.

Муницип-2025
В чем различие естественного и искусственного отбора?
При каком виде отбора превалирует борьба за
существование?
Ответьте на вопросы. Каждый ответ не более 250 знаков.
Всего за задание 4 балла.
Естественный отбор происходит в соответствии с
условиями среды. Искусственный отбор происходит в
соответствии с условиями, задаваемыми человеком.
Борьба за существование является основой естественного
отбора.

25.

26.

Региональный этап - 2023
Наблюдая гармонию в живой природе, многие
поражаются совершенству и изощренности адаптаций.
За счет чего они возникают?
Такие адаптации возникают в результате действия
естественного отбора на основе изменчивости и
наследственности.

27.

Какие процессы должны произойти в популяции,
чтобы неоптимальные ранее условия стали
оптимальными?
(Заключительный этап, 2019)
Примерный вариант ответа:
На пути приспособления к новым условиям
должны произойти необходимые генетические
изменения,
которые
позволят
виду
благополучно существовать в новых условиях,
по сути, неоптимальные ранее условия можно
будет рассматривать как оптимальные

28.

Смещение сроков размножения у птиц под
воздействием изменения климата
1. Экологическая пластичность отдельных
особей (одни и те же особи начинают
размножаться в более ранние сроки в
«теплые» годы)
2. Генетическая адаптация – естественный
отбор благоприятствует особям с
генетически заложенными более
ранними сроками размножения)
В центральной Сибири за более чем 40 лет наблюдений сроки фенологических
событий (распускание листвы и др.) сместились на в среднем на 12 дней, сроки
начала откладки яиц у массовых видов птиц – на 9-12 дней. Такое смещение можно
объяснить только генетической адаптацией
О. В. Бурский. Смещение сроков гнездования птиц в центральной Сибири в связи с потеплением климата:
фенотипическая пластичность или генетический сдвиг? //Журнал общей биологии. Том 81, 2020. № 3, Май-июнь
Стр. 208–222

29.

Несколько примеров «необходимых генетических изменений»
Опять про бабочек: как объяснить этот пример
Черная
форма
carbonaria
березовой
пяденицы Biston betularia впервые была
зарегистрирована в Манчестере в 1848 году.
Мутация carbonaria возникла недавно (скорее
всего, в первой половине XIX века) и быстро
распространилась под действием отбора. Во время
промышленной революции в Англии изза загрязнения воздуха резко сократилось
количество лишайников на стволах деревьев.
Поэтому бабочки исходной, светлой формы
(typica), незаметные на фоне светлых лишайников,
стали бросаться в глаза на темной голой коре.
Избирательное выедание птицами светлых
бабочек привело к тому, что частота встречаемости
формы carbonaria в промышленных районах
Англии выросла от 0 до 99%. Но триумф черных
бабочек был недолгим: в 1960–1970-е годы борьба
с загрязнением воздуха стала приносить ощутимые
плоды, и лишайники постепенно вернулись
на стволы деревьев. Частота встречаемости
формы
carbonaria
начала
снижаться
и к настоящему времени упала до 5%.
Изменение фактора среды
(исчезновение
лишайников)
Генетические изменения в
популяции (повышение частоты
встречаемости carbonaria)
Адаптация к новым
условиям
Подробнее можно прочитать здесь:
https://elementy.ru/novosti_nauki/432764/Promyshlennyy_melanizm_babochek_poluchil_geneticheskoe_obyasnenie

30.

Пример генетической адаптации в человеческой популяции: повышение частоты
заболеваемости серповидноклеточной анемией в районах, эндемичных по малярии
Серповидноклеточная анемия –
наследственное
заболевание
человека, выражающееся в
уменьшении
сродства
эритроцита к кислороду. Частота
заболеваемости
(распространение гена болезни)
повышена
в
популяциях,
проживающих в районах с
распространением
малярии.
Люди, больные серповидноклеточной анемией, устойчивы к
заболеванию малярией.
Внешний фактор
(малярия –
паразитарная болезнь)
Генетические изменения
(повышения частоты аллеля
серповидно-клеточной анемии)
Появление
устойчивости к
действию фактора

31.

Пример генетической адаптации в человеческой популяции: распространение
способности к усвоению лактозы (молочного сахара) во взрослом возрасте
Лактоза (молочный сахар) – дисахарид, входящий в состав молока
млекопитающих. Для расщепления лактозы необходим особый фермент лактаза.
У всех млекопитающих ген лактазы функционирует только в раннем возрасте
(период молочного вскармливания), после чего синтез лактазы в организме
прекращается и способность усваивать молоко теряется. Это очень важная
адаптация, позволяющая молодым животным вовремя отказываться от
материнского молока и переходить на взрослую пищу.
У человека в некоторых регионах распространяются
мутации, которые позволяют вырабатывать лактазу
в течение всей жизни и усваивать молоко во
взрослом возрасте. Эти мутации адаптивны при
употреблении в пищу молочных продуктов
Внешний фактор
(изменение рациона)
Генетические изменения в
популяции
Адаптация к действию фактора
(появление способности усваивать
молоко во взрослом возрасте)
Доля взрослого населения, способного усваивать лактозу
Itan, Yuval; Jones, Bryony L.; Ingram, Catherine J. E.; Swallow, Dallas M.; Thomas, Mark G. (2010). A
worldwide correlation of lactase persistence phenotype and genotypes. BMC Evolutionary Biology.

32.

Развитие сложных адаптаций

33. Какие следствия естественного отбора?

34.

Естественный
отбор
(=дифференциальное
размножение) – зависимость
скорости
размножения объекта от его наследственных свойств.
Это не какой-то особый закон или фактор. Это
просто констатация того факта, что наследственные
свойства влияют на скорость размножения. Из этого
факта следует, что организмов с
одними
свойствами должно автоматически становиться
больше, с другими – меньше.
А.В. Марков, д.б.н., заведующий кафедрой биологической эволюции МГУ

35.

Закл - 2023
К чему ведет действие естественного отбора (укажите три
основных направления)?
1. Поддержание оптимальной численности популяции в
данных условиях.
2. Обеспечение благополучного состояния, здоровья
живых организмов.
3. Обеспечение приспособленности и эволюционных
преобразований.

36.

Укажите биологические особенности вида,
которые обеспечиваются за счет того, что в
природных популяциях рождаемость обычно
много выше, чем выживаемость?
Заключительный этап 2019
Примерный вариант ответа
1. Это обеспечивает возможность быстрого заполнения пространства в случае
необходимости, конкурентоспособность.
2. Это обеспечивает «здоровье» популяции за счет выбраковки менее
приспособленных и отбора наиболее приспособленных особей.
3. Это обеспечивает материал для направленного отбора на пути приспособления к
изменению условий.

37.

К чему ведет действие естественного отбора (укажите три
основных направления)?
Поддержание оптимальной численности популяции в
данных условиях.
• Повышение частоты нарушений гомеостаза развития при переуплотнении
(стабилизирующий отбор)
• Динамический полиморфизм особей с разным репродуктивным
потенциалом (гипотеза Читти, движущий отбор)

38.

Это обеспечивает «здоровье»
популяции за счет выбраковки
менее
приспособленных
и
отбора
наиболее
приспособленных особей.
Это обеспечивает материал для
направленного отбора на пути
приспособления к
изменению условий.

39.

40.

Что такое приспособленность?
Укажите
два
основных
критерия
приспособленности,
которые
отражают
ее
экологические и эволюционно-генетические аспекты.
Экологический критерий приспособленности
состоит в обеспечении жизнеспособности в условиях
воздействия различных факторов среды.
2. Согласно эволюционно-генетическому критерию
приспособленность определяется по вкладу в
следующее поколение.
1.

41.

Экологический критерий приспособленности
состоит в обеспечении жизнеспособности в условиях
воздействия различных факторов среды
Если организм существует в данных условиях
среды, значит он к ним приспособлен!

42.

Муниципальный этап - 2023
• Почему на данной территории представлены
именно эти виды живых существ?
• Почему здесь не представлены другие виды?
• На данной территории представлены виды живых существ,
которые максимально приспособлены к этим условиям.
• Другие виды менее приспособлены к данным условиям и не
выдерживают конкуренции.

43.

Муниципал - 2024
Изменение условий обитания во времени и в
пространстве ведет к смене видов. Укажите два пути того,
как это может происходить.
Смена видов может происходить вследствие
преобразования прежних видов на пути адаптации к
новым условиям среды.
• Смена видов может происходить за счет замены
прежних видов на новые, более приспособленные к
данным условиям среды.

44.

Регион - 2024
Какова может быть судьба популяции определенного
вида, обитающей на данной территории, при изменении
условий среды? Укажите два возможных варианта
развития событий.
1. Вид может продолжать существовать на данной
территории, в случае адаптации к изменившимся
условиям.
2. Отсутствие возможности адаптации к новым условиям
приведет к исчезновению вида, на его место придут
другие виды.

45.

Регион - 2019
Укажите две основные формы реакции вида на
неблагоприятное воздействие. Возможна ли смена
оптимума в процессе эволюции?
1. Возможной реакцией вида является приспособление к
новым условиям за счет физиологических и генетических
адаптаций.
2. Возможной реакцией вида является избегание этого
воздействия, изменение ареала вида.
3. При обитании в изменившихся условиях в результате
адаптивных эволюционных преобразований возможна
смена оптимума, то есть неоптимальные условия
становятся оптимальными.

46.

Согласно эволюционно-генетическому
критерию
приспособленность
определяется по вкладу в следующее
поколение.
• Скорость размножения (по сравнению с конкурентами) =
приспособленность
Из лекций А.В. Маркова

47.

Из опытов Гаузе можно сделать вывод, что вид Paramecium aurelia более
приспособлен, чем Paramecium caudatum

48.

Половой отбор

49. Адаптивный ландшафт (= ландшафт приспособленности, fitness landscape)

Естественный отбор может только увеличивать приспособленность!
•Два горизонтальных измерения символизируют многомерное пространство
последовательностей.
• Вертикальное измерение – приспособленность.
• Естественный отбор может двигать эволюционирующую последовательность
только вверх.
• «Ловушки локальных оптимумов»
• Кроме отбора, есть еще дрейф – тот самый «случайный поиск». Дрейф позволяет
двигаться вбок и даже вниз.
Из лекций А.В. Маркова

50.

Несовершенство эволюции: возвратный гортанный нерв млекопитающих

51.

Что может привести к снижению
приспособленности?
1. Изменение условий среды
2. Появление более сильного конкурента
(приспособленность всегда относительна)

52.

Региональный этап - 2023
Наблюдая гармонию в живой природе, многие
поражаются совершенству и изощренности адаптаций.
Почему мы не видим менее совершенные формы
адаптаций?
• Менее совершенные формы оказываются
недостаточно приспособленными и
элиминируются (устраняются) естественным
отбором.

53.

Почему не может существовать плохо приспособленный
организм?
Отряд гиенодонты: первые хищные млекопитающие

54.

Симбакубва (Simbakubwa kutokaafrika) – одно из крупнейших когда-либо
существовавших плотоядных млекопитающих
Левая половина нижней челюсти симбакубвы (внизу)
в сравнении с черепом современного льва. Фото
с сайта novataxa.blogspot.com