Il selezione naturale è un meccanismo evolutivo proposto dal naturalista britannico Charles Darwin, dove c'è un successo riproduttivo differenziale tra gli individui di una popolazione.
La selezione naturale agisce in termini di riproduzione di individui che portano determinati alleli, lasciando più prole di altri individui con alleli diversi. Questi individui si riproducono di più e quindi aumentano la loro frequenza. Il processo di selezione naturale darwiniana dà luogo ad adattamenti.
La selezione naturale è stata interpretata erroneamente da quando Darwin ha reso note per la prima volta le sue idee rivoluzionarie. Dato il contesto politico e sociale dell'epoca, le teorie del naturalista furono erroneamente estrapolate alle società umane, emergendo frasi che oggi vengono viralizzate dai media e dai documentari come "la sopravvivenza del più adatto".
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La selezione naturale è il meccanismo proposto dal naturalista britannico Charles Darwin nel 1859. Il soggetto è trattato in modo molto dettagliato nel suo capolavoro L'origine delle specie.
È una delle idee più importanti nel campo della biologia, poiché spiega come hanno avuto origine tutte le forme di vita che oggi siamo in grado di apprezzare. È paragonabile alle idee di grandi scienziati di altre discipline, come Isaac Newton, per esempio.
Darwin spiega attraverso numerosi esempi osservati durante i suoi viaggi come le specie non siano entità immutabili nel tempo e propone che provengano tutte da un antenato comune.
Sebbene esistano dozzine di definizioni di selezione naturale, la più semplice e concreta è quella di Stearns & Hoekstra (2000): "la selezione naturale è la variazione del successo riproduttivo associata a un tratto ereditabile".
Va detto che l'evoluzione e la selezione naturale non perseguono uno o più obiettivi specifici. Produce solo organismi adattati al loro ambiente, senza alcun tipo di specificazione della potenziale configurazione che avranno questi organismi..
Alcuni autori esprimono che la selezione naturale è un'inevitabilità matematica, poiché si verifica fintanto che vengono soddisfatti tre postulati, che vedremo di seguito:
Gli individui che appartengono alla popolazione mostrano variazioni. In effetti, la variazione è una condizione sine qua non affinché avvengano processi evolutivi.
La variazione negli organismi si verifica a diversi livelli, dalle variazioni nei nucleotidi che compongono il DNA alle morfologie e variazioni nel comportamento. Man mano che diminuiamo il livello, troviamo una maggiore variazione.
La caratteristica deve essere ereditabile. Queste variazioni presenti nella popolazione devono passare dai genitori ai figli. Per verificare se un tratto è ereditabile, viene utilizzato un parametro chiamato "ereditabilità", definito come la proporzione della varianza fenotipica dovuta alla variazione genetica..
Matematicamente, è espresso come hDue = VG / (VG + VE). Dove VG è la varianza genetica e VE è il prodotto di varianza dell'ambiente.
C'è un modo molto semplice e intuitivo per quantificare l'ereditabilità: la misura del carattere dei genitori è rappresentata graficamente vs. carattere nei bambini. Ad esempio, se vogliamo confermare l'ereditabilità delle dimensioni del becco negli uccelli, misuriamo la taglia y nei genitori e le mettiamo in grafico rispetto alle dimensioni nella prole..
Nel caso osserviamo che il grafico tende ad una linea (il rDue è vicino a 1) possiamo concludere che le caratteristiche sono ereditabili.
L'ultima condizione affinché la selezione naturale possa agire nella popolazione è la relazione della caratteristica con il fitness - Questo parametro quantifica la capacità di riproduzione e sopravvivenza degli individui e varia da 0 a 1.
In altre parole, questa caratteristica deve aumentare il successo riproduttivo del suo portatore..
Prendiamo un'ipotetica popolazione di scoiattoli e pensiamo se la selezione naturale potrebbe agire o meno su di essa..
La prima cosa che dobbiamo fare è verificare se c'è variazione nella popolazione. Possiamo farlo misurando i caratteri di interesse. Supponiamo di trovare una variazione nella coda: esistono varianti con coda lunga e con coda corta.
Successivamente, dobbiamo confermare se la caratteristica "dimensione della coda" è ereditabile. Per fare ciò, misuriamo la lunghezza della coda dei genitori e la tracciamo contro la lunghezza della coda dei bambini. Se troviamo una relazione lineare tra le due variabili, significa che, in effetti, l'ereditabilità è alta.
Infine, dobbiamo confermare che la dimensione della coda aumenta il successo riproduttivo del portatore..
La coda più corta può consentire agli individui di muoversi più facilmente (questo non è necessariamente vero, è per scopi puramente educativi) e consente loro di sfuggire ai predatori con maggiore successo rispetto ai portatori dalla coda lunga.
Pertanto, nel corso delle generazioni, la caratteristica del "ceppo corto" sarà più frequente nella popolazione. Questa è l'evoluzione per selezione naturale. E il risultato di questo processo semplice, ma molto potente, sono gli adattamenti.
La selezione naturale, e l'evoluzione in generale, è supportata da prove straordinariamente robuste provenienti da varie discipline, tra cui la paleontologia, la biologia molecolare e la geografia..
La documentazione fossile è la prova più chiara che le specie non sono entità immutabili, come si pensava prima dei tempi di Darwin.
I discendenti con modificazioni innalzate all'origine della specie, trovano appoggio nelle strutture omologhe - strutture con origine comune, ma che possono presentare alcune variazioni.
Ad esempio, il braccio dell'umano, l'ala del pipistrello e le pinne delle balene sono strutture omologhe tra loro, poiché l'antenato comune di tutti questi lignaggi aveva lo stesso modello di ossa nella parte superiore. In ogni gruppo, la struttura è stata modificata a seconda dello stile di vita dell'organismo.
Allo stesso modo, i progressi della biologia molecolare ci permettono di conoscere le sequenze in diversi organismi e non c'è dubbio che vi sia un'origine comune.
Infine, possiamo osservare il meccanismo della selezione naturale in azione. Alcuni gruppi con tempi di generazione molto brevi, come batteri e virus, consentono di osservare l'evoluzione del gruppo in un breve periodo di tempo. L'esempio tipico è l'evoluzione degli antibiotici.
Sebbene l'evoluzione sia la scienza che dà un senso alla biologia - per citare il famoso biologo Dobzhansky "nulla ha senso in biologia se non alla luce dell'evoluzione" - ci sono molte idee sbagliate nella biologia evolutiva e nei relativi meccanismi..
La selezione naturale sembra essere un concetto popolare, non solo per gli accademici, ma anche per la popolazione generale. Tuttavia, nel corso degli anni, l'idea è stata distorta e travisata sia nel mondo accademico che nei media..
Quando si parla di "selezione naturale", è quasi impossibile non evocare frasi come "sopravvivenza del più adatto o del più adatto". Sebbene queste frasi siano molto popolari e siano state ampiamente utilizzate in documentari e simili, non esprimono accuratamente il significato di selezione naturale..
La selezione naturale è direttamente correlata alla riproduzione degli individui e indirettamente alla sopravvivenza. Logicamente, più a lungo un individuo vive, più è probabile che si riproduca. Tuttavia, il collegamento diretto del meccanismo è con la riproduzione.
Allo stesso modo, l'organismo "più forte" o "più atletico" non si riproduce sempre in maggiore quantità. Per questi motivi è necessario abbandonare la nota frase.
L'evoluzione è un processo in due fasi: una che causa variazione (mutazione e ricombinazione), che è casuale, e una seconda fase che determina il cambiamento delle frequenze alleliche nella popolazione..
Quest'ultimo stadio può avvenire per selezione naturale o per deriva genetica o genetica. Pertanto, la selezione naturale è solo la seconda parte di questo fenomeno più ampio chiamato evoluzione..
Esistono varie classificazioni della selezione. Il primo classifica gli eventi di selezione in base al loro effetto sulla media e alla varianza nella distribuzione di frequenza del personaggio studiato. Questi sono: selezione stabilizzante, direzionale e dirompente
Abbiamo anche un'altra classificazione che dipende dalla variazione del fitness secondo la frequenza dei vari genotipi nella popolazione. Queste sono le selezioni dipendenti dalla frequenza positiva e negativa.
Infine, c'è la selezione hard e soft. Questa classificazione dipende dall'esistenza di concorrenza tra individui nella popolazione e dall'entità della pressione selettiva. Di seguito descriveremo i tre tipi di selezione più importanti:
Si ha una selezione stabilizzante quando gli individui con il carattere "medio" o più frequente (quelli nel punto più alto nella distribuzione di frequenza) sono quelli con il carattere più fitness.
Al contrario, gli individui trovati nelle code della campana, lontani dalla media, vengono eliminati nel corso delle generazioni..
In questo modello di selezione, la media rimane costante nel corso delle generazioni, mentre la varianza diminuisce.
Un classico esempio di selezione stabilizzante è il peso del bambino alla nascita. Sebbene i progressi della medicina abbiano allentato questa pressione selettiva con procedure come il taglio cesareo, la dimensione è spesso un fattore decisivo..
I bambini piccoli perdono calore rapidamente, mentre i bambini che sono significativamente più pesanti della media hanno problemi con il parto..
Se un ricercatore cerca di studiare il tipo di selezione che si verifica in una data popolazione e quantifica solo la media della caratteristica, può arrivare a conclusioni sbagliate, credendo che l'evoluzione non stia avvenendo nella popolazione. Per questo motivo è importante misurare la varianza del personaggio.
Il modello di selezione direzionale propone che attraverso le generazioni, gli individui che si trovano in una qualsiasi delle code della distribuzione di frequenza sopravvivano, sia nel settore sinistro che in quello destro..
Nei modelli di selezione direzionale, la media cambia nel corso delle generazioni, mentre la varianza rimane costante.
Il fenomeno della selezione artificiale effettuata dall'uomo sui propri animali e piante domestici è una tipica selezione direzionale. In generale, si cerca che gli animali (ad esempio il bestiame) siano più grandi, producano più latte, siano più forti, ecc. Allo stesso modo accade nelle piante.
Con il passare delle generazioni, la media del carattere scelto della popolazione varia a seconda della pressione. Se si cercano vacche più grandi, la media aumenterebbe.
In un sistema biologico naturale, possiamo prendere l'esempio della pelliccia di un certo piccolo mammifero. Se la temperatura diminuisce costantemente nel suo habitat, verranno selezionate quelle varianti che hanno un mantello più spesso, a causa di una mutazione casuale..
La selezione dirompente funziona favorendo gli individui più lontani dalla media. Con il passare delle generazioni, le code aumentano di frequenza, mentre gli individui che in precedenza erano vicini alla media iniziano a diminuire.
In questo modello, la media può essere mantenuta costante, mentre la varianza aumenta: la curva si allarga sempre di più fino a dividere in due..
Si suggerisce che questo tipo di selezione possa portare ad eventi di speciazione, a condizione che si verifichi un adeguato isolamento tra le due morfologie poste alle estremità della coda..
Ad esempio, una certa specie di uccello può avere marcate variazioni nel becco. Supponiamo che ci siano semi ottimali per becchi molto piccoli e semi ottimali per becchi molto grandi, ma i becchi intermedi non ottengono cibo adatto..
Pertanto, i due estremi aumenterebbero di frequenza e, se venissero date le condizioni appropriate che propizino eventi di speciazione, potrebbe essere che nel tempo gli individui con diverse variazioni del picco diventino due nuove specie..
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