Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Три модели на выбор. На каждой панели кривая красного цвета представляет распределение населения до появления соответствующего выбора, а кривая синего цвета представляет распределение населения после того, как соответствующий выбор произошел.

Стабилизирующий отбор (не путать с отрицательным или очищающим отбором [1] [2] ) - это тип естественного отбора, при котором среднее популяционное значение стабилизируется на конкретном неэкстремальном значении признака . Считается, что это наиболее распространенный механизм действия естественного отбора, поскольку большинство черт, по-видимому, не меняются кардинально с течением времени. [3] Стабилизирующий отбор обычно использует отрицательный отбор (он же очищающий отбор), чтобы отобрать крайние значения персонажа. Стабилизирующий отбор противоположен разрушительному отбору. Вместо того, чтобы отдавать предпочтение особям с экстремальными фенотипами, он предпочитает промежуточные варианты. Стабилизирующий отбор имеет тенденцию удалять более тяжелые фенотипы, что приводит к репродуктивному успеху нормальных или средних фенотипов. [4] Это означает, что наиболее распространенный фенотип в популяции выбирается для будущих поколений и продолжает доминировать. Поскольку большинство признаков мало меняются с течением времени, стабилизирующий отбор считается наиболее распространенным типом отбора в большинстве популяций. [3]

В зависимости от условий окружающей среды волк будет иметь преимущество перед волками с другими вариациями цвета шерсти. Волки с меховой окраской, которая не маскируется надлежащим образом под условия окружающей среды, будут легче замечены оленями, в результате чего они не смогут подкрасться к оленям (что приведет к естественному отбору).

История [ править ]

Русский биолог-эволюционист Иван Шмальгаузен основал теорию стабилизирующего отбора, опубликовав статью на русском языке под названием «Стабилизирующий отбор и его место среди факторов эволюции» в 1941 г. и монографию «Факторы эволюции: теория стабилизирующего отбора» в 1945 г. [ 5] [6]

Влияние на структуру населения [ править ]

Стабилизирующий отбор вызывает сужение фенотипов, наблюдаемых в популяции. Это связано с тем, что отбираются экстремальные фенотипы, что снижает выживаемость организмов с этими признаками. Это приводит к тому, что популяция состоит из меньшего количества фенотипов, причем большинство признаков представляет собой среднее значение для популяции. Это сужение фенотипов приводит к снижению генетического разнообразия в популяции. [7] Сохранение генетической изменчивости необходимо для выживания популяции, потому что это то, что позволяет им развиваться с течением времени. Чтобы популяция могла адаптироваться к изменяющимся условиям окружающей среды, она должна обладать достаточным генетическим разнообразием для отбора новых признаков, когда они становятся благоприятными. [8]

Анализирующий стабилизирующий выбор [ править ]

Существует четыре основных типа данных, используемых для количественной оценки стабилизирующего отбора в популяции. Первый тип данных - это оценка приспособленности различных фенотипов в пределах одного поколения. Количественная оценка приспособленности в одном поколении позволяет прогнозировать ожидаемую судьбу отбора. Второй тип данных - это изменения частот аллелей или фенотипов у разных поколений. Это позволяет количественно оценить изменение распространенности определенного фенотипа с указанием типа отбора. Третий тип данных - это различия в частотах аллелей в пространстве. Это сравнивает отбор, происходящий в разных популяциях и условиях окружающей среды. Четвертый тип данных - это последовательности ДНК генов, определяющих фенотипические различия.Комбинация этих четырех типов данных позволяет проводить популяционные исследования, которые могут идентифицировать тип происходящего отбора и количественно оценить степень отбора.[9]

Однако метаанализ исследований, в которых измерялся отбор в дикой природе, не смог выявить общей тенденции к стабилизации отбора. [10] Причина может быть в том, что методы обнаружения стабилизирующего отбора сложны. Они могут включать изучение изменений, которые вызывают естественный отбор в среднем значении и дисперсии признака, или измерение пригодности для ряда различных фенотипов в естественных условиях и изучение взаимосвязи между этими измерениями приспособленности и значением признака, но анализ и интерпретация результаты не однозначны. [11]

Примеры [ править ]

Наиболее распространенная форма стабилизирующего отбора основана на фенотипах популяции. При стабилизирующем отборе на основе фенотипа выбирается среднее значение фенотипа, что приводит к снижению фенотипической изменчивости, обнаруживаемой в популяции. [12]

Люди [ править ]

Стабилизирующий отбор - наиболее распространенная форма нелинейного (ненаправленного) отбора у людей. [13] Есть несколько примеров генов с прямым доказательством стабилизации отбора у людей. Однако считается, что большинство количественных признаков (рост, масса тела при рождении, шизофрения) находятся в рамках стабилизирующего отбора из-за их полигенности и распределения фенотипов среди человеческих популяций. [14]

  • Вес при рождении - классический пример этого - вес при рождении человека. Младенцы с низким весом быстрее теряют тепло и легче заболевают инфекционными заболеваниями, тогда как детей с большим весом труднее рожать через таз. Гораздо чаще выживают младенцы с более средним весом. Для младенцев большего или меньшего размера уровень детской смертности намного выше. [15] Колоколообразная кривая человеческой популяции достигает пика при весе при рождении, при которой новорожденные дети демонстрируют минимальный уровень смертности.

Растения [ править ]

  • Высота. Еще одним примером характеристики, на которую можно воздействовать путем стабилизации отбора, является высота растения. Слишком низкое растение может не конкурировать с другими растениями за солнечный свет. Однако очень высокие растения могут быть более восприимчивыми к ветру. В сочетании эти два давления отбора позволяют поддерживать растения средней высоты. Количество растений средней высоты увеличится, а количество коротких и высоких растений уменьшится. [16]
  • Число колючек кактусов - пустынные популяции колючих кактусов подвергаются нападению хищников пекари , которые съедают мясистую часть кактуса. Этого можно избежать, увеличив количество колючек на кактусе. Однако существует также давление отбора в противоположном направлении, потому что есть насекомое-паразит, которое откладывает яйца в колючки, если они густо заселены. Это означает, что для того, чтобы справиться с обоими этими факторами отбора, кактусы испытывают стабилизирующий отбор, чтобы сбалансировать соответствующее количество колючек, чтобы выжить в этих различных угрозах. [17]

Насекомые [ править ]

  • Bicyclus anynana с глазком на крыльях, который испытывает стабилизирующий отбор во избежание хищничества.
    Глазные пятна на крыльях бабочки - Африканская бабочка Bicyclus anynana демонстрирует стабилизирующий отбор с помощью глазных пятен на крыльях . [18] Было высказано предположение, что круглые глазковые пятна, расположенные на крыльях, имеют функциональное преимущество по сравнению с другими формами и размерами. [19]
  • Размер галла - муха Eurosta solidaginis откладывает яйца на кончики растений, которые затем покрывают личинки защитным галлом . Размер этого галла находится под стабилизирующим отбором, определяемым хищниками. Этим личинкам угрожают паразитические осы, которые откладывают единственное яйцо в галлах, содержащих мух. Затем одиночное потомство осы поедает личинок мух, чтобы выжить. Таким образом, желчь должна быть больше, чтобы личинки могли спрятаться от осы. Однако более крупные галлы привлекают хищников другого типа, чем птицы, так как они могут проникать в большие галлы своим клювом. Поэтому оптимальный размер желчи - умеренный, чтобы избежать нападения как птиц, так и ос. [20]

Птицы [ править ]

  • Размер кладки - количество яиц, отложенных самкой (размер кладки), обычно находится в рамках стабилизирующего отбора. Это потому, что самка должна отложить как можно больше яиц, чтобы получить максимальное количество потомства. Однако они могут отложить ровно столько яиц, сколько могут прокормить собственными ресурсами. Слишком большое количество яиц может израсходовать всю энергию птицы-матери, что приведет к ее гибели и гибели цыплят. Кроме того, как только яйца вылупятся, мать должна иметь возможность получить достаточно ресурсов, чтобы сохранить жизнь всем цыплятам. Следовательно, мать обычно откладывает умеренное количество яиц, чтобы увеличить выживаемость потомства и увеличить количество потомства. [21]

Млекопитающие [ править ]

  • Сибирский хаски испытывает стабилизирующий отбор с точки зрения мускулов ног, что позволяет им быть сильными, но легкими.
    Сибирский хаски проходит через стабилизирующий отбор по мускулам ног. У этих собак должно быть достаточно мышц, чтобы тащить сани и быстро передвигаться. Однако они также должны быть достаточно легкими, чтобы оставаться на поверхности снега. Это означает, что мышцы ног хаски лучше всего подходят, когда они среднего размера, чтобы сбалансировать их силу и вес. [22]

См. Также [ править ]

  • Ассортативная вязка
  • Выбор балансировки
  • Направленный выбор
  • Поиск пищи опылителями в зависимости от частоты
  • Неустойчивый выбор
  • Гипергамия
  • Коинофилия

Ссылки [ править ]

  1. ^ Lemey P, Salemi M, Vandamme A (2009). Филогенетический справочник . Издательство Кембриджского университета . ISBN 978-0-521-73071-6.
  2. ^ Loewe L. "Отрицательный отбор" . Природное образование . 1 (1): 59.
  3. ^ a b Charlesworth B, Lande R, Slatkin M (май 1982). «Неодарвинистский комментарий к макроэволюции» . Эволюция; Международный журнал органической эволюции . 36 (3): 474–498. DOI : 10.1111 / j.1558-5646.1982.tb05068.x . JSTOR 2408095 . PMID 28568049 . S2CID 27361293 .   
  4. Перейти ↑ Campbell NA, Reece JB (2002). Биология . Бенджамин Каммингс. С.  450–451 .
  5. ^ Левита GS, Хосфелд U, L Олссон (март 2006). «От« современного синтеза »к кибернетике: Иван Иванович Шмальгаузен (1884-1963) и его исследовательская программа по синтезу эволюционной биологии и биологии развития». Журнал экспериментальной зоологии, часть B: молекулярная эволюция и эволюция развития . Wiley-Liss. 306 (2): 89–106. DOI : 10.1002 / jez.b.21087 . PMID 16419076 . 
  6. ↑ Адамс МБ (июнь 1988 г.). «Недостающее звено в эволюционном синтезе. И.И. Шмальгаузен. Факторы эволюции: теория стабилизирующего отбора». Исида . 79 (297): 281–284. DOI : 10.1086 / 354706 . PMID 3049441 . 
  7. ^ Hunt J, Удары MW, Zajitschek F, Jennions MD, Брукс R (октябрь 2007). «Согласование сильного стабилизирующего отбора с поддержанием генетической изменчивости в естественной популяции чернопольных сверчков (Teleogryllus Commodus)» . Генетика . 177 (2): 875–80. DOI : 10.1534 / genetics.107.077057 . PMC 2034650 . PMID 17660544 .  
  8. ^ «Низкая генетическая изменчивость» . evolution.berkeley.edu . Проверено 13 мая 2018 .
  9. ^ Постельное CR, Хоекстра HE (2009). «Измерение естественного отбора по генотипам и фенотипам в дикой природе» . Симпозиумы Колд-Спринг-Харбор по количественной биологии . 74 : 155–68. DOI : 10.1101 / sqb.2009.74.045 . PMC 3918505 . PMID 20413707 .  
  10. ^ Kingsolver JG, Hoekstra HE, Hoekstra J, Berrigan D, Vignieri SN, Hill CE, Hoang A, Gilbert P, Beerli P (2001). «Сила супергенетической селекции в естественных популяциях» (PDF) . Американский натуралист . 157 (3): 245–61. DOI : 10.1086 / 319193 . PMID 18707288 .  
  11. Перейти ↑ Lande R, Arnold SJ (ноябрь 1983 г.). «Измерение отбора по коррелированным персонажам» . Эволюция; Международный журнал органической эволюции . 37 (6): 1210–1226. DOI : 10.1111 / j.1558-5646.1983.tb00236.x . PMID 28556011 . S2CID 36544045 .  
  12. ^ Кингсолвер JG, Diamond SE (март 2011). «Фенотипический отбор в естественных популяциях: что ограничивает направленный отбор?». Американский натуралист . 177 (3): 346–57. DOI : 10.1086 / 658341 . PMID 21460543 . 
  13. ^ Санджак JS, Сидоренко Дж, Робинсон Р., Торнтон КР, Висшера ПМ (январь 2018). «Доказательства направленного и стабилизирующего отбора у современных людей» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 115 (1): 151–156. DOI : 10.1073 / pnas.1707227114 . PMC 5776788 . PMID 29255044 .  
  14. ^ Simons Ю.Б., Bullaughey K, Hudson RR, Sella G (16 марта 2018). «Популяционно-генетическая интерпретация результатов GWAS по количественным признакам человека» . PLOS Биология . 16 (3): e2002985. arXiv : 1704.06707 . DOI : 10.1371 / journal.pbio.2002985 . PMC 5871013 . PMID 29547617 .  
  15. Перейти ↑ Carr SM (2004). «Стабилизирующий отбор по массе тела при рождении у людей» .
  16. ^ «Естественный отбор» . SparkNotes .
  17. ^ «Стабилизирующий отбор» . www.brooklyn.cuny.edu . Проверено 13 мая 2018 .
  18. ^ Brakefield PM, Beldade P, Zwaan BJ (май 2009). «Африканская бабочка Bicyclus anynana: модель для эволюционной генетики и эволюционной биологии развития». Протоколы Колд-Спринг-Харбор . 2009 (5): pdb.emo122. DOI : 10,1101 / pdb.emo122 . PMID 20147150 . 
  19. ^ Brakefield PM (март 1998). «Интерфейс эволюции и развития и прогресс с образцами глазков бабочек Bicyclus» . Наследственность . 80 (3): 265–272. DOI : 10.1046 / j.1365-2540.1998.00366.x .
  20. ^ Ласло Z, Шойом К, Prázsmári Н, Z Барта, Tóthmérész В (2014-06-11). «Хищничество розовых галлов: паразитоиды и хищники определяют размер галла посредством направленного отбора» . PLOS ONE . 9 (6): e99806. Bibcode : 2014PLoSO ... 999806L . DOI : 10.1371 / journal.pone.0099806 . PMC 4053394 . PMID 24918448 .  
  21. ^ «Различия в размерах сцепления» . web.stanford.edu . Проверено 13 мая 2018 .
  22. ^ «Простое определение и выдающиеся примеры стабилизирующего выбора» . BiologyWise . Проверено 16 мая 2018 .