Teori Charles Darwin: kekuatan pendorong evolusi. §33. Kekuatan pendorong utama (faktor dasar) evolusi spesies di alam. Skema kekuatan pendorong dan faktor evolusi.

Antipiretik untuk anak-anak diresepkan oleh dokter anak. Namun ada situasi darurat demam dimana anak perlu segera diberikan obat. Kemudian orang tua mengambil tanggung jawab dan menggunakan obat antipiretik. Apa saja yang boleh diberikan kepada bayi? Bagaimana cara menurunkan suhu pada anak yang lebih besar? Obat apa yang paling aman?

Ingat prinsip dasar Darwinisme tentang kekuatan pendorong evolusi spesies di alam. Apa materi evolusi dasar? Apa yang disebut fenomena evolusi dasar?

Apa yang mempengaruhi suatu populasi organisme dan mengubah komposisi genetiknya? Pertama-tama, ini adalah proses mutasi, variabilitas kombinatif, gelombang populasi, isolasi dan seleksi alam. Mereka disebut kekuatan pendorong utama - faktor dasar evolusi.

Beras. 147. Albinisme pada hewan dikaitkan dengan tidak adanya pigmen melanin. Hewan seperti itu, selain tidak adanya pigmentasi pada integumen, memiliki iris yang tidak berwarna, di mana pembuluh darah terlihat. Itu sebabnya orang albino mempunyai mata merah. Albino: 1 - kelinci; 2 - sariawan

Proses mutasi dan variabilitas kombinatif. Proses mutasi, yaitu proses terjadinya mutasi pada organisme, merupakan pemasok utama materi evolusi dasar. Ia mempunyai sifat yang acak dan tidak terarah. Seringkali, mutasi individu terjadi pada organisme yang berjalan dalam satu arah, misalnya, pada banyak vertebrata terdapat mutasi “albinisme”, yang ditandai dengan tidak adanya pigmen pada kulit dan iris mata (Gbr. 147).

Kemunculan mutasi dalam suatu populasi meningkat karena adanya variabilitas kombinatif. Akibat aksinya dalam suatu populasi, muncul kombinasi gen baru dalam genotipe, termasuk gen yang mengandung gen yang bermutasi. Variabilitas kombinatif meningkatkan pengaruh proses mutasi terhadap populasi.

Jumlah individu dalam suatu populasi tidaklah konstan. Di alam selalu ada peningkatan atau penurunan. Fluktuasi jumlah penduduk yang demikian disebut gelombang populasi. Penyebabnya biasanya karena persediaan makanan yang melimpah, atau kekurangan makanan, tindakan predator atau pengaruh penyakit (Gbr. 148). Terkadang gelombang populasi juga disebabkan oleh faktor cuaca dan iklim: banjir, salju parah, angin topan, dll.

Beras. 148. Gelombang populasi: fluktuasi jumlah tupai tergantung pada panen benih pohon cemara

Pentingnya gelombang populasi bagi evolusi terletak pada kenyataan bahwa seiring bertambahnya populasi, jumlah mutasi dan, karenanya, individu mutan di dalamnya meningkat berkali-kali lipat seiring dengan bertambahnya jumlah individu.

Jika jumlah individu dalam suatu populasi berkurang, maka komposisi genetiknya menjadi kurang beragam. Dalam hal ini, individu-individu dengan genotipe tertentu tetap berada dalam suatu populasi. Di masa depan, pemulihan jumlahnya hanya akan terjadi berkat individu-individu ini. Dalam hal ini, beberapa gen mungkin hilang selamanya dari kumpulan gen suatu populasi, yaitu kumpulan gen suatu populasi akan menjadi miskin (Gbr. 149).

Beras. 149. Ketika jumlahnya berkurang, individu dengan genotipe tertentu dapat tetap berada dalam suatu populasi (lingkaran berwarna menunjukkan individu individu dalam populasi)

Jadi, gelombang populasi, tanpa menyebabkan variabilitas herediter, berkontribusi pada perubahan frekuensi mutasi dan kombinasi gen dalam populasi. Gelombang populasi juga mempengaruhi intensitas perjuangan eksistensi individu dalam populasi. Dengan bertambahnya jumlah penduduk, perebutan eksistensi antar individu semakin intensif, dan seiring dengan berkurangnya jumlah penduduk, maka melemah.

Proses mutasi, variabilitas kombinatif, dan gelombang populasi, meskipun bekerja bersama-sama, tidak dapat menjamin terjadinya evolusi. Hal ini memerlukan adanya faktor-faktor yang mempunyai dampak jangka panjang dan terarah terhadap penduduk. Selain seleksi alam, yang akan kita bahas secara terpisah, isolasi juga merupakan salah satu faktornya.

Isolasi. Isolasi dipahami sebagai pemisahan populasi dalam kisaran suatu spesies sebagai akibat dari munculnya hambatan terhadap perkawinan bebas individu-individu yang membentuk suatu populasi. Pentingnya isolasi sebagai faktor dasar evolusi adalah, di bawah pengaruhnya, perbedaan genetik yang awalnya muncul terkonsolidasi dalam suatu populasi.

Properti isolasi yang paling penting adalah durasinya yang signifikan. Tergantung pada sifat hambatannya, dua bentuk isolasi dibedakan - geografis dan biologis. Dengan isolasi geografis, pegunungan, waduk, gurun, dan objek geografis lain yang tidak dapat diatasi bertindak sebagai penghalang (Gbr. 150).

Beras. 150. Isolasi geografis populasi di wilayah larch Siberia

Isolasi biologis dapat berupa lingkungan, perilaku, dan genetik. Dengan isolasi ekologis, persilangan menjadi tidak mungkin karena perbedaan kondisi kehidupan populasinya. Misalnya, di dataran tinggi Danau Sevan di Armenia, terdapat enam populasi ikan trout Sevan. Profil dasar danau sangat kompleks, sehingga suhu air di berbagai bagian danau tidak sama. Oleh karena itu, pada ikan yang hidup di kedalaman berbeda, telur dan susu tidak matang pada waktu yang sama, dan pemijahan individu dalam enam populasi ikan trout terjadi pada waktu yang berbeda (Gbr. 151).

Beras. 151. Isolasi ekologis enam populasi ikan trout Sevan: angka menunjukkan habitat populasi yang berbeda dalam periode pemijahan

Isolasi perilaku dikaitkan dengan perilaku betina dan jantan selama reproduksi. Jenis isolasi biologis ini terdapat pada serangga, ikan, burung, dan mamalia. Ritual kompleks dalam mengidentifikasi pasangan kawin diprogram secara genetik dan hampir sepenuhnya menghilangkan kemungkinan kawin dengan individu dari spesies lain (Gbr. 152).

Beras. 152. Identifikasi pasangan saat ritual kawin di antara gannet

Jika, karena alasan tertentu, perkawinan terjadi antara individu dari spesies yang berbeda, maka isolasi genetik menjadi penghambat prokreasi. Ini terdiri dari ketidakcocokan produk reproduksi individu dari spesies yang berbeda, yang menghambat perkembangan zigot. Dalam kasus yang jarang terjadi di mana zigot telah berkembang menjadi embrio dan hibridisasi terjadi antara spesies yang berbeda, hibrida yang dihasilkan tetap steril. Mereka tidak dapat menghasilkan keturunan karena terganggunya meiosis selama pematangan sel germinalnya.

Jadi, proses mutasi, variabilitas kombinatif, gelombang populasi dan isolasi, perubahan kumpulan gen suatu populasi, menciptakan prasyarat bagi tindakan faktor evolusi utama - seleksi alam.

Latihan berdasarkan materi yang dibahas

Sebutkan kekuatan pendorong utama (faktor dasar) evolusi.
Apa pentingnya proses mutasi dan variabilitas kombinatif bagi evolusi?
Apa yang dimaksud dengan gelombang populasi dan apa penyebabnya?
Apa signifikansi evolusioner dari gelombang populasi?
Jelaskan isolasi sebagai faktor evolusi.
Apa perbedaan isolasi geografis dengan isolasi biologis? Berikan contoh isolasi geografis dan biologis populasi organisme di alam.

Bandingkan kekuatan pendorong utama di balik evolusi spesies di alam. Gambarlah diagram di buku catatan Anda tentang pengaruhnya terhadap populasi organisme. Kontribusi apa yang mereka berikan terhadap proses evolusi?

Evolusi(Latin evolutio - penyebaran, pengembangan), seperti yang umumnya diyakini dalam biologi, adalah sejarah perkembangan sistem alam dan buatan yang tidak dapat diubah. Evolusi biasanya dikontraskan dengan revolusi - perubahan skala yang cepat dan signifikan. Kini menjadi jelas bahwa proses pengembangan sistem buatan dan alami terdiri dari perubahan, baik bertahap maupun tiba-tiba, cepat dan berlangsung selama beberapa generasi.

Ciri-ciri utama evolusi biologis adalah: kontinuitas; munculnya kemanfaatan dalam proses evolusi; komplikasi dan perbaikan struktur.

Menurut hukum kedua termodinamika, semua proses yang terjadi di alam diarahkan pada kehancuran struktur, penurunan tingkat kompleksitas, dan peningkatan proporsi ketidakteraturan (entropi) pada semua sistem. Dan dalam proses evolusi, hanya komplikasi lokal dari sistem yang terjadi, yang dicapai melalui pengeluaran energi yang tidak perlu untuk perkembangan organisme.

Istilah evolusi pertama kali digunakan dalam biologi oleh ilmuwan Swiss C. Bonnet pada tahun 1782. Evolusi dipahami sebagai perubahan kuantitatif dan kualitatif yang lambat dan bertahap pada suatu objek. Selain itu, setiap keadaan objek yang baru harus memiliki tingkat perkembangan dan pengorganisasian yang lebih tinggi dibandingkan sebelumnya.

Teori evolusi, ilmu tentang hukum dan penyebab proses evolusi, disebut doktrin evolusi. Saat ini, terdapat banyak sekali varian konsep evolusi yang berbeda. Perbedaan utama mereka terletak pada jenis variabilitas yang mereka ambil sebagai dasar evolusi - variabilitas terarah tertentu atau variabilitas non-arah tak terarah yang berubah menjadi adaptif hanya secara kebetulan.

Dalam biologi, evolusi ditentukan oleh variabilitas herediter, perjuangan untuk eksistensi, seleksi alam dan buatan. Evolusi mengarah pada terbentuknya adaptasi (adaptasi) organisme terhadap kondisi keberadaannya, perubahan komposisi genetik suatu populasi suatu spesies, serta punahnya spesies yang belum beradaptasi. Di bawah adaptasi mengacu pada proses adaptasi struktur dan fungsi organisme serta organnya terhadap kondisi lingkungan. Dalam sains, adaptasi dipahami sebagai proses mengumpulkan dan menggunakan informasi dalam suatu sistem, yang bertujuan untuk mencapai keadaan optimal (sistem), dengan ketidakpastian awal dan perubahan kondisi eksternal. Fakta bahwa fenomena adaptasi ada di alam yang hidup telah diketahui oleh para ahli biologi pada abad-abad yang lalu. Saat ini ilmu genetika atau teori genetika berpendapat bahwa adaptasi bukanlah suatu esensi internal yang diberikan kepada organisme terlebih dahulu, tetapi selalu muncul dan berkembang. Perkembangan ini terjadi di bawah pengaruh empat ciri utama: hereditas, variabilitas, seleksi alam, seleksi buatan.

Dengan berkembangnya teori evolusi, ide-idenya semakin banyak digunakan dalam pemodelan pemikiran dan perilaku manusia, pembuatan komputer modern, dan lain-lain. Dalam hal ini, banyak cabang ilmu pengetahuan dan sains baru bermunculan. Misalnya, bionik(Bion Yunani - elemen kehidupan) adalah ilmu yang berbatasan dengan biologi, genetika dan teknologi, memecahkan masalah rekayasa berdasarkan genetika dan analisis struktur kehidupan organisme. Genetika– ilmu tentang hukum hereditas dan variabilitas organisme. Tugas utama genetika adalah pengembangan metode untuk mengendalikan hereditas dan variabilitas herediter untuk memperoleh bentuk organisme yang diinginkan atau untuk mengontrol perkembangan individunya.

Peran penting dalam fenomena hereditas dimainkan oleh kromosom - struktur seperti benang yang terletak di inti sel. Setiap spesies dicirikan oleh jumlah kromosom yang sangat spesifik, dalam semua kasus genap, dan mereka dapat didistribusikan secara berpasangan. Selama pembelahan sel germinal dan selama proses pembuahan, setiap kromosom mencari kesamaannya. Mereka mendekat dan sejajar satu sama lain dan hampir menyatu. Kemudian mereka berpisah. Namun selama kontak, hampir semua kromosom bertukar bagiannya. Sel yang dihasilkan (zigot), membelah berulang kali, membentuk embrio tempat organisme berkembang.

Sel memiliki mekanisme yang kompleks dan penting untuk mendistribusikan kembali materi genetik. Setiap sel dalam tubuh mempunyai jumlah kromosom yang sama. Keturunannya sama banyaknya, yaitu setengah dari ayah dan setengah lagi dari ibu. Dengan pertukaran seperti itu, sifat-sifat keturunan diturunkan.

Charles Wilson pada tahun 1900 menetapkan bahwa gen terletak pada kromosom. Dua kromosom homolog (satu dari ayah dan satu lagi dari ibu) bersatu selama pematangan sel germinal dan bertukar bagian. Fenomena ini disebut menyebrang. Ini terjadi antara gen yang berbeda secara acak dengan frekuensi berbeda. Model kromosom saat ini merupakan benang di mana gen dirangkai seperti manik-manik.

Charles Darwin adalah ilmuwan pertama yang menentukan keberadaan prinsip umum di alam yang hidup - seleksi alam. Dalam ajaran evolusi terdapat dua sisi: ajaran tentang materi evolusi dan ajaran tentang faktor-faktornya, kekuatan pendorongnya. Kekuatan pendorong evolusi adalah seleksi alam. Warisan didasarkan pada faktor yang tidak dapat dibagi dan tidak dapat dicampur - gen. Melalui seleksi terjadi pengaruh terarah kondisi kehidupan terhadap variabilitas herediter. Variabilitas herediter itu sendiri bersifat acak. Di bawah pengaruh lingkungan, sifat-sifat dipilih yang paling sesuai dengan kondisi kehidupan.

De Vries menyebut perubahan herediter pada gen individu sebagai mutasi. Mutasi berfungsi sebagai bahan dasar untuk proses evolusi. Mereka secara alami muncul dalam kondisi alamiah.

Variabilitas adalah keragaman karakter dan sifat pada individu dan kelompok individu dengan derajat kekerabatan apa pun. Perbedaan dibuat antara variabilitas terarah dan tidak terarah.

Variabilitas terarah atau spesifik biasanya bersifat masif dan adaptif. Dalam hal ini yang diwariskan bukanlah perubahan sifat, melainkan kemampuan untuk berubah, tetapi dalam derajat yang berbeda-beda. Perubahan seperti ini disebut modifikasi. Variabilitas tertentu adalah produk evolusi; kemampuan tersebut muncul sebagai hasil seleksi selama beberapa generasi. Tetapi perubahan sifat itu sendiri, di bawah pengaruh beberapa faktor lingkungan, menghilang seiring dengan matinya organisme, dan keturunannya harus memperolehnya kembali. Hanya dalam pengertian ini variabilitas tertentu bersifat non-herediter. Itu tidak bisa disebut variabilitas: itu adalah faktor keturunan, yang tidak selalu memanifestasikan dirinya dalam fenotipe, tetapi hanya ketika terkena faktor lingkungan tertentu.

Variabilitas yang tidak terarah atau tidak dapat ditentukan terjadi terlepas dari sifat faktor penyebabnya, dan perubahan karakteristiknya dapat berubah baik ke arah penguatan maupun ke arah pelemahan. Apalagi tidak masif, tapi terisolasi. Ada dua jenis variabilitas tak tentu: kombinatif dan mutasional. Berdasarkan variabilitas kombinatif dalam pembentukan keturunan selama meiosis, kombinasi baru kromosom ibu dan ayah muncul. Dalam hal ini kromosom terkadang bertukar bagian (crossing over), sehingga jumlah kombinasi gen pada setiap generasi baru meningkat tajam. Variabilitas mutasi adalah proses perubahan struktur genetik suatu organisme, genotipenya. Dalam hal ini, jumlah kromosom, atau strukturnya, atau struktur gen yang menyusun kromosom berubah. Seperti variabilitas kombinatif, proses mutasi tidak terarah (karakter dapat berubah secara acak), non-masif (tidak mungkin terjadinya mutasi secara bersamaan pada sejumlah individu dalam suatu populasi), dan non-adaptif (mutasi dapat menambah atau mengurangi variabilitas. kelangsungan hidup operator mereka). Variabilitas yang tidak pasti menjadi bahan terjadinya proses evolusi. Perubahan organisme, menurut Charles Darwin, ditentukan oleh faktor lingkungan. Pada saat yang sama, pembawa sifat-sifat yang berguna dalam lingkungan tertentu yang muncul sebagai akibat dari mutasi atau rekombinasi gen yang menentukan sifat-sifat tersebut lebih mungkin untuk bertahan hidup dan meninggalkan keturunan.

Konsep gen dan genetika diperkenalkan oleh ilmuwan Denmark V. Johansen. Berikut faktor-faktor yang mengubah komposisi genetik suatu populasi alami: proses mutasi, isolasi, “gelombang kehidupan”, seleksi.

Keistimewaan gen terletak pada keunikannya. Dalam satu set kromosom, setiap gen hanya diwakili satu kali. Pada tahun 1930-an, terbukti bahwa mutasi gen merupakan perubahan kimia kecil. Oleh karena itu, gen bersifat kimiawi, menjadi molekul atau bagian dari molekul besar.

Pada tahun 1953, dengan karya M. Watken dan F. Crick, ilmu baru dimulai - genetika molekuler. Ciri-ciri biokimia makhluk hidup diwariskan menurut hukum yang ditemukan oleh G. Mendel. Rencana struktur protein “tercatat” dalam gen—rencana semua sifat keturunan. Kode genetik ternyata umum di semua sistem alam di planet kita. Ini secara praktis diuraikan. Setiap kromosom unik secara morfologis dan genetik dan tidak dapat digantikan oleh yang lain atau dipulihkan jika hilang. Ketika kromosom hilang, sel biasanya mati. Setiap spesies biologis memiliki jumlah kromosom tertentu yang konstan. Dalam proses pewarisan sifat, perilaku kromosom selama pembelahan sel memainkan peran yang menentukan. Ada dua jenis utama pembelahan sel: mitosis dan meiosis. Mitosis adalah pembelahan sel-sel tubuh secara tidak langsung; ini adalah mekanisme distribusi kromosom yang tepat antara dua sel anak yang dihasilkan. Meiosis adalah mekanisme reduksi (mengurangi separuh jumlah kromosom).

Pada awal tahun 1940-an, genetika klasik telah memahami sifat diskrit dari kualitas seperti hereditas dan variabilitas. Hal ini menjadi mungkin terutama karena pembentukan teori gen dalam karya sekolah T. Morgan. Ketentuan pokok teori ini dapat dirumuskan sebagai berikut:

semua karakteristik organisme berada di bawah kendali gen;
gen– unit dasar informasi herediter, terletak di kromosom;
gen bisa berubah – bermutasi;
mutasi gen individu menyebabkan perubahan karakteristik dasar individu, atau fen.

Sekarang diyakini bahwa gen adalah unit hereditas independen yang benar-benar ada, yang bersatu dan terpecah selama persilangan, suatu faktor keturunan yang diwariskan secara independen. Gen didefinisikan sebagai unit struktural informasi herediter, yang secara fungsional tidak dapat dibagi. Ini dianggap sebagai bagian dari molekul DNA yang mengkode sintesis satu makromolekul atau melakukan beberapa fungsi dasar lainnya. Totalitas gen adalah genotip. Fenotipe– totalitas semua karakteristik eksternal dan internal. Kompleks gen yang terkandung dalam kumpulan kromosom suatu organisme terbentuk genom.

Dasar dari rekombinasi reguler (umum) adalah pindah silang, yaitu pertukaran daerah homolog pada titik berbeda pada kromosom homolog, yang mengarah pada munculnya kombinasi baru gen terkait.

Segregasi pada pewarisan mandiri dan pindah silang menentukan variabilitas organisme akibat kombinatorik gen (alel) yang ada. Alel menyebutkan keadaan kimia tertentu dari suatu gen. Mutasi adalah munculnya gen (alel), kromosom, dan kumpulan kromosom yang secara kualitatif baru. Kombinasi kedua jenis variabilitas tersebut menyebabkan variabilitas genotipe secara keseluruhan.

Materi genetik memiliki sifat universal seperti keleluasaan, kontinuitas, linearitas, dan stabilitas relatif, yang terungkap selama analisis genetik. Meningkatkan resolusi analisis genetik dapat dilakukan dengan mempelajari sejumlah besar individu, menggunakan metode selektif, dan mempercepat proses mutasi.

Semua metode ini penting dalam sistem alami dan dapat diterapkan dalam pembangunan sistem buatan. Peningkatan jumlah individu menyebabkan peningkatan keanekaragaman materi genetik, yang berarti peningkatan rangkaian fungsi awal yang dikendalikan oleh gen, dan hal ini, pada gilirannya, memungkinkan pemilihan fungsi yang lebih luas. Percepatan proses mutasi menyebabkan produksi materi genetik semakin beragam.

Dalam sistem alami dan buatan, peran mutasi adalah menghasilkan fungsi-fungsi baru, kemudian terjadi duplikasi, memperbaiki kedua fungsi tersebut, dan setelah itu dimulailah evolusi terpisah antara fungsi asli dan fungsi baru. Evolusi ini menunjukkan bahwa suatu fungsi baru atau fungsi yang dihasilkan dari mutasi memiliki kualitas adaptif yang lebih tinggi atau fungsi sebelumnya menjalankan peran tersebut dengan lebih baik.

Secara umum, evolusi cenderung rata-rata (karena terdapat percampuran materi genetik dengan kualitas berbeda yang semakin homogen, dari sudut pandang kami). Oleh karena itu, seleksi dijadikan sebagai salah satu cara untuk memperoleh hasil pengembangan yang terbaik. Pembiakan selektif adalah salah satu bentuk seleksi buatan. Seleksi sebagai ilmu diciptakan oleh Charles Darwin yang mengidentifikasi tiga bentuk seleksi:

seleksi alam, yang menyebabkan perubahan yang terkait dengan adaptasi suatu populasi terhadap kondisi baru;
seleksi yang tidak disadari, di mana spesimen terbaik dipertahankan dalam populasi;
seleksi metodis, di mana perubahan yang disengaja dalam populasi dilakukan menuju cita-cita yang telah ditetapkan.

Kekuatan pendorong evolusi menurut Charles Darwin adalah:

variabilitas yang tidak pasti, yaitu keanekaragaman organisme yang ditentukan secara turun-temurun dalam setiap populasi;
perjuangan untuk eksistensi, di mana organisme yang kurang beradaptasi tersingkir dari reproduksi;
seleksi alam adalah kelangsungan hidup individu-individu yang lebih beradaptasi, sebagai akibatnya perubahan-perubahan herediter yang bermanfaat terakumulasi dan diringkas dan muncullah adaptasi-adaptasi baru.

Darwinisme menjelaskan adaptasi melalui evolusi. Sebagai hasil seleksi alam, mutasi baru digabungkan dengan gen individu yang telah menjalani seleksi, ekspresi fenotipiknya berubah, dan adaptasi baru muncul atas dasar mutasi tersebut. Oleh karena itu, seleksi menjadi faktor utama evolusi yang menyebabkan munculnya adaptasi baru, transformasi organisme, dan spesiasi. Seleksi hadir dalam tiga bentuk utama:

mengemudi (memimpin). Hal ini mengarah pada pengembangan adaptasi baru;
menstabilkan. Ini memastikan pelestarian adaptasi yang sudah terbentuk dalam kondisi lingkungan yang tidak berubah;
mengganggu (merobek). Hal ini menyebabkan terjadinya polimorfisme selama perubahan multi arah pada habitat populasi.

Seleksi terjadi berdasarkan kebugaran umum organisme, dan bukan berdasarkan sifat individu.

Dengan seleksi mengemudi, individu yang mengalami perubahan karakteristik tertentu dibandingkan dengan nilai rata-rata (norma) suatu spesies tertentu memiliki kemungkinan lebih besar untuk meninggalkan keturunan. Dalam hal ini, satu jenis penyimpangan dari norma dipilih.

Seleksi yang menstabilkan mempertahankan nilai rata-rata sifat (norma) dalam suatu populasi dan tidak memungkinkan individu yang paling menyimpang dari norma ini untuk diturunkan ke generasi berikutnya. Hal ini membuat konservasi spesies tidak dapat diubah.

Dengan seleksi disruptif atau disruptif, tidak hanya satu jenis penyimpangan dari norma yang dipilih, melainkan dua atau lebih. Ini adalah cara memecah spesies nenek moyang menjadi kelompok anak, yang masing-masing dapat menjadi spesies baru.

Proses evolusi yang terjadi dalam suatu spesies dan berpuncak pada spesiasi disebut mikroevolusi. Makroevolusi disebut perkembangan kelompok organisme dengan peringkat supraspesifik. Tugas makroevolusi adalah menganalisis hubungan antara individu dan sejarah perkembangan organisme serta menganalisis pola arah proses evolusi.

Schmalhausen mengembangkan dan menyajikan konsep keutuhan organisme dalam perkembangan individu dan sejarah. Dia mengeksplorasi mekanisme proses evolusi dan perkembangan individu organisme sebagai sistem yang mengatur dirinya sendiri, dan menguraikan teori evolusi dari perspektif sibernetika.

Dalam doktrin seleksi, Charles Darwin membuktikan bahwa penggerak utama evolusi adalah pemilihan bentuk-bentuk terbaik, yang memerlukan syarat-syarat berikut agar berhasil: pilihan bahan sumber yang tepat, penetapan tujuan yang tepat, seleksi dalam skala yang cukup luas dan mungkin penolakan materi yang lebih ketat, pemilihan satu per satu fitur utama.

Melihat– unit struktural dasar dalam sistem alam, tahap kualitatif evolusinya. Spesies baru muncul sebagai hasil persilangan antarspesies. Spesies adalah sekelompok populasi yang individu-individunya dapat kawin silang dalam kondisi alami, tetapi terisolasi dari spesies lain. Spesies ini terbagi menjadi beberapa populasi, yang masing-masing berevolusi secara mandiri. Proses peralihan dari satu spesies ke spesies lainnya tidak terjadi secara tiba-tiba dan isolasi genetik di antara spesies tersebut mungkin tidak terjadi.

Dasar dari proses evolusi dalam sistem alam adalah populasi. Populasi adalah kumpulan besar individu-individu dari suatu spesies tertentu, yang untuk waktu yang lama (sejumlah besar generasi) mendiami suatu wilayah ruang geografis tertentu, di mana terjadi persilangan bebas acak pada tingkat tertentu. Tidak ada individu yang benar-benar identik dalam suatu populasi. Setiap individu merupakan pembawa genotipe unik, yang mengontrol pembentukan fenotipe. Keberadaan setiap individu terbatas pada jangka waktu tertentu, setelah itu individu tersebut mati. Dalam hal ini, genotipe individu dikeluarkan dari kumpulan gen suatu populasi, namun selama masa hidupnya, individu tersebut dapat meneruskan informasi keturunan.

Ada tiga mekanisme yang diketahui untuk transmisi informasi keturunan pada saat kelahiran keturunan; reproduksi aseksual, reproduksi seksual, bentuk reproduksi perantara (antara aseksual dan seksual). Transmisi gen yang berkelanjutan dari orang tua ke keturunannya terutama bergantung pada kemampuan molekul DNA untuk bereproduksi dan bereproduksi secara otomatis. Setiap individu terpapar pengaruh lingkungan sepanjang hidupnya. Dalam beberapa kasus, efek ini dapat menyebabkan penataan ulang molekul DNA yang membawa informasi keturunan. Perubahan urutan gen asli dalam molekul DNA menyebabkan perubahan sifat molekul ini, dan akibatnya, informasi keturunan.

Faktor-faktor yang dibahas di atas dapat diurutkan dalam urutan pengaruhnya menurut tingkat pengaruhnya terhadap evolusi:

seleksi alam;
isolasi populasi;
fluktuasi populasi;
proses mutasi.

Pemicu evolusi terjadi sebagai akibat dari aksi gabungan faktor-faktor evolusioner dalam suatu populasi. Sebagai akibat dari pengaruh kekuatan evolusi, perubahan evolusioner dasar terjadi berulang kali pada setiap populasi. Seiring waktu, beberapa di antaranya bertambah dan mengarah pada munculnya adaptasi baru, yang menjadi dasar spesiasi.

Evolusi molekuler terarah mirip dengan seleksi buatan. Jika Anda ingin membuat molekul yang memiliki sifat kimia apa pun, Anda harus memilih dari sejumlah besar molekul molekul yang paling mengekspresikan sifat ini, dan darinya menghasilkan anak perempuan yang mirip dengan induknya hingga tingkat yang berbeda-beda. Proses seleksi dan duplikasi ini diulangi hingga hasil yang diinginkan tercapai.

Menurut teori Charles Darwin, evolusi terjadi melalui interaksi tiga proses yang berulang: seleksi, amplifikasi, dan mutasi. Amplifikasi- proses menghasilkan keturunan, atau lebih tepatnya, menyalin individu, terjadi di alam bersamaan dengan seleksi. Kriteria pemilihannya mirip dengan kriteria alkitabiah: “berbuah dan berkembang biak.” Strategi pengacakan berulang dapat memaksa molekul berevolusi menuju sifat fungsional yang lebih baik.

Kekuatan pendorong evolusi

Jumlah faktor evolusi bisa sangat banyak, karena di alam terdapat banyak peristiwa yang dapat mempengaruhi kumpulan gen suatu populasi. Charles Darwin menganggap hereditas, variabilitas herediter, dan seleksi alam sebagai kekuatan (faktor) pendorong utama evolusi. Dia juga mementingkan pembatasan perkawinan silang bebas karena isolasi populasi satu sama lain. Dalam biologi modern, faktor utama evolusi juga mencakup migrasi individu, penyimpangan genetik, dll.

Keturunan

Keturunan adalah sifat organisme hidup untuk mewariskan sifat-sifatnya kepada keturunannya dari generasi ke generasi. Hal ini menjamin kesinambungan dan keterhubungan populasi antar generasi yang berbeda. Keturunan adalah salah satu faktor utama evolusi. Berkat faktor keturunan, adaptasi yang berharga dilestarikan dan dikonsolidasikan dalam populasi, memastikan kelangsungan hidup, reproduksi, dan individualitas (diskresi) spesies di alam. Bahan yang menjamin hereditas organisme adalah DNA, yang membentuk genotipe spesifik organisme dan kumpulan gen populasi dan spesies secara keseluruhan.

Perlu diingat bahwa dalam proses evolusi, bukan sifat-sifat tertentu yang diwariskan, tetapi secara umum genotipelah yang membawa sifat-sifat tersebut dan sifat-sifat lainnya. Pembawa utama gen dalam sel dan tubuh eukariota adalah kromosom, yang terdiri dari DNA dan protein. Kromosom terletak di dalam nukleus, yang memiliki kumpulan kromosom haploid atau diploid (lebih jarang poliploid) (lihat teori kromosom tentang hereditas). Pada prokariota (bakteri), alat keturunannya jauh lebih sederhana. Ini diwakili oleh nukleoid - satu molekul DNA kompleks berbentuk cincin, tidak terhubung ke histon dan tidak dipisahkan oleh membran inti dari sitoplasma.

Sejumlah istilah dikaitkan dengan alat keturunan organisme yang banyak digunakan dalam literatur genetika dan biologi evolusi.

Totalitas semua gen suatu organisme atau sel tertentu, termasuk semua keanekaragaman alel, sifat keterkaitan dan pewarisannya, membentuk genotipe organisme. Konsep genotipe diperkenalkan ke dalam literatur ilmiah pada tahun 1909 oleh V. Johansen. Dia juga mengusulkan definisi fenotip.

Fenotipe adalah totalitas semua karakteristik suatu organisme yang terbentuk dalam kondisi tertentu di bawah kendali genotipe - ukuran, bentuk, warna, pembentukan zat tertentu, dll. Fenotipe adalah manifestasi eksternal dari genotipe.

Keseluruhan seluruh genotipe yang terdapat dalam suatu populasi atau kelompok populasi yang membentuk suatu spesies disebut kumpulan gen. Konsep kumpulan gen diperkenalkan pada tahun 1928 oleh ahli genetika terkemuka Rusia A.S.

Genom adalah kumpulan semua gen dalam organisme haploid atau tahapan organisme haploid. Konsep genom dirumuskan pada tahun 1920 oleh G. Winkler. Berbeda dengan genotipe, genom mewakili karakteristik suatu populasi atau spesies, bukan individu.

Hasil manifestasi (ekspresi) gen-gen yang termasuk dalam kumpulan gen adalah banyaknya fenotipe berbeda yang membentuk reaksi normal suatu populasi.

Warisan sitoplasma

Beberapa ciri dapat diwariskan tanpa partisipasi peralatan nuklir. Ini menyangkut apa yang disebut pewarisan sitoplasma. Yang terakhir ini disebabkan oleh fakta bahwa beberapa struktur seluler (mitokondria, plastida) memiliki DNA sirkular otonomnya sendiri dan mampu membelah secara relatif independen dari sel. Oleh karena itu, beberapa ciri yang terkait dengan struktur ini (warna buah, bunga dan daun, aktivitas respirasi sel yang tinggi, dll.) dapat diturunkan ke generasi anak perempuan, tetapi hanya melalui garis ibu atau selama reproduksi vegetatif (karena sperma tidak membawa plastida. dan yang terakhir ditularkan melalui sel-sel tubuh ibu).

Variabilitas herediter

Faktor penentu kedua dalam evolusi adalah variabilitas organisme, yaitu kemampuan generasi baru untuk memperoleh sifat-sifat yang tidak ada dalam bentuk induknya dan/atau ada dalam bentuk atau varian yang berbeda. Variabilitas inilah yang memungkinkan organisme beradaptasi dengan cepat dan efektif terhadap perubahan kondisi lingkungan.

Variabilitas dapat terdiri dari dua jenis: 1) herediter (genotip) dan 2) modifikasi (di bawah pengaruh lingkungan luar).

Modifikasi, atau fenotipik, variabilitas tidak mempengaruhi alat keturunan. Ini muncul sebagai reaksi genotipe terhadap pengaruh lingkungan dan memanifestasikan dirinya dalam rentang reaksi normal. Norma reaksi adalah keseluruhan spektrum (atau seluruh batas perubahan) sifat fenotipik yang mungkin terjadi pada genotipe atau kumpulan gen tertentu. Artinya, kemampuan suatu genotipe (gene pool) untuk membentuk fenotipe tertentu dalam kondisi kehidupan tertentu.

Mari kita ingat beberapa contoh variabilitas modifikasi dari buku pelajaran sekolah. Dari benih yang homogen secara genetik dari tanaman yang sama dalam kondisi berbeda, tanaman akan tumbuh dengan fenotipe yang sangat berbeda tergantung pada kondisi kehidupan - pencahayaan, tanah, paparan relief utara, kelembapan, dll. Pada pohon yang sama, ukuran daun sangat bervariasi, meskipun mereka memiliki genotipe yang sama. Perbedaan yang lebih besar terjadi di dalam spesies atau beberapa populasi, dimana variasi fenotipe akan semakin beragam karena hal ini merupakan ekspresi dari sejumlah besar genotipe berbeda yang membentuk kumpulan gen spesies atau populasi tersebut.

Namun variabilitas modifikasi tidak diwariskan sehingga tidak mempengaruhi jalannya dan laju proses evolusi.

Bagi evolusi, variabilitas herediter sangat penting, sehingga karakteristik baru yang diperoleh dapat diperbaiki pada generasi berikutnya.

Variabilitas herediter hampir selalu (kecuali fenomena pewarisan sitoplasma dan plasmid) terkait dengan penataan ulang materi genetik pada individu dan populasi secara keseluruhan. Oleh karena itu, hal ini terutama terkait dengan berbagai bentuk variabilitas genotip.

Variabilitas genotip

Variabilitas jenis ini mempengaruhi genotipe organisme dan dilakukan melalui mutasi (variabilitas mutasi) atau terjadi selama reproduksi seksual (variabilitas kombinatif).

Mutasi dapat terdiri dari beberapa jenis, dan mereka memanifestasikan dirinya dalam cara yang berbeda dalam evolusi. Mutasi terjadi di bawah pengaruh mutagen - zat kimia atau radiasi yang mempengaruhi genom. Terkadang hal ini dapat terjadi karena pengaruh suhu ekstrem atau faktor lingkungan lainnya. Dalam sejarah Bumi, peningkatan mutagenesis telah berulang kali terjadi ketika latar belakang radiasi meningkat selama aktivitas gunung berapi yang intens, ketika atmosfer, air dan tanah jenuh dengan emisi dan gas gunung berapi, selama patahan di kerak bumi, selama proses pembangunan gunung yang intensif, dll.

Migrasi

Faktor penting lainnya dalam evolusi yang menyebabkan perubahan keseimbangan genetik dalam populasi adalah migrasi. Mereka secara aktif mengubah rasio frekuensi alel dan genotipe dalam kumpulan gen suatu populasi. Semakin tinggi intensitas migrasi dan semakin besar perbedaan frekuensi kemunculan gen alelik, semakin besar dampaknya terhadap keseimbangan genetik dalam populasi.

Signifikansi evolusioner dari migrasi terletak pada kenyataan bahwa migrasi menjalankan dua fungsi penting di alam: 1) berkontribusi pada penyatuan spesies sebagai sistem integral, memastikan kontak teratur atau berkala antara populasi individu; 2) berkontribusi pada penetrasi spesies ke habitat baru (dalam hal ini, isolasi populasi yang jauh dari spesies utama dapat terjadi).

Manusia memainkan peran penting dalam perluasan migrasi, memastikan perpindahan banyak spesies tumbuhan dan hewan ke wilayah baru (terutama tanaman budidaya dan hewan peliharaan). Misalnya tanaman biji-bijian, kentang, banyak pohon buah-buahan dan semak-semak, ayam, bebek, angsa, kalkun, sapi, kuda dan lain-lain telah menyebar ke seluruh planet ini.

Gelombang populasi

Dalam kondisi alami, fluktuasi periodik dalam jumlah populasi banyak organisme terus terjadi. Gelombang ini disebut gelombang populasi, atau gelombang kehidupan. Istilah ini diusulkan oleh S.S. Chetverikov.

Jumlah populasi mengalami perubahan signifikan karena sifat musiman perkembangan banyak spesies dan kondisi habitatnya. Hal ini juga dapat sangat bervariasi dari tahun ke tahun. Ada kasus reproduksi massal populasi spesies tertentu yang diketahui, misalnya pada lemming, belalang, bakteri dan jamur patogen (epidemi), dll.

Sering terjadi kasus penurunan jumlah populasi yang tajam, terkadang bencana besar, terkait dengan serangan penyakit, hama, fenomena alam (kebakaran hutan dan padang rumput, banjir, letusan gunung berapi, kekeringan berkepanjangan, dll.).

Ada contoh peningkatan tajam dalam jumlah beberapa spesies, yang perwakilannya berada dalam kondisi baru di mana mereka tidak memiliki musuh (misalnya, kumbang kentang Colorado dan Elodea di Eropa, kelinci di Australia, dll.).

Proses-proses ini bersifat acak, menyebabkan kematian beberapa genotipe dan merangsang perkembangan genotipe lainnya, akibatnya dapat terjadi penataan ulang kumpulan gen suatu populasi secara signifikan. Dalam populasi kecil, keturunannya akan menghasilkan sejumlah kecil individu yang bertahan hidup secara acak, sehingga frekuensi persilangan yang berkerabat dekat meningkat secara signifikan, yang meningkatkan kemungkinan mutasi individu dan transisi gen alel resesif ke keadaan homozigot. Dengan demikian, mutasi sebenarnya dapat memanifestasikan dirinya dalam suatu populasi dan menjadi awal terbentuknya bentuk-bentuk baru atau bahkan spesies baru. Genotipe langka dapat hilang sama sekali atau tiba-tiba berkembang biak dalam suatu populasi, menjadi dominan. Genotipe yang dominan dapat bertahan dalam kondisi baru, atau menurun tajam jumlahnya dan bahkan hilang sama sekali dari populasi. Fenomena restrukturisasi struktur kumpulan gen dan perubahan frekuensi kemunculan berbagai gen alel di dalamnya, terkait dengan perubahan ukuran populasi yang tajam dan acak, disebut penyimpangan genetik.

Dengan demikian, gelombang populasi dan fenomena pergeseran genetik yang terkait menyebabkan penyimpangan dari keseimbangan genetik dalam populasi. Perubahan-perubahan ini dapat terjadi melalui seleksi dan dapat mempengaruhi proses transformasi evolusioner lebih lanjut.

Ciri-ciri umum pengaruh gelombang populasi dan isolasi organisme terhadap proses evolusi

Selain faktor evolusi yang dibahas di atas (keturunan, variabilitas, seleksi, dan perjuangan untuk eksistensi), isolasi organisme dan gelombang populasi merupakan faktor evolusi yang penting.

Isolasi organisme terdiri dari kenyataan bahwa hibridisasi antar populasi individu menjadi tidak mungkin, dan ini mengarah pada akumulasi karakteristik yang membedakan individu dari satu populasi dengan individu dari populasi lainnya.

Dengan tidak adanya isolasi, sifat-sifat berguna yang muncul pada organisme karena mutasi pada populasi homogen dapat diasimilasikan (“larut”) dalam proses hibridisasi yang konstan, yang mengganggu jalannya proses evolusi yang normal.

Ada perbedaan antara isolasi geografis dan reproduksi.

Isolasi geografis terdiri dari ketidakmungkinan hibridisasi alami antara individu-individu dari populasi yang berbeda karena adanya penghalang alami yang memisahkan satu populasi suatu spesies dengan yang lain (keberadaan gunung, hutan, dll).

Terisolasinya benua Australia dari benua besar lainnya memungkinkan organisme berkantung untuk bertahan hidup dan memunculkan berbagai macam bentuk hewan dalam kelompok ini.

Isolasi reproduksi (atau biologis) terdiri dari ketidakmungkinan persilangan organisme yang berbeda.

Jika dalam perjalanan hidupnya suatu organisme mengalami perubahan jumlah kromosom pada saat entogenesis, hal ini akan menyebabkan munculnya isolasi reproduktif.

Gelombang populasi juga merupakan faktor penting dalam evolusi.

Jumlah individu suatu spesies dapat bervariasi dari tahun ke tahun. Dalam beberapa tahun, ketika kondisinya mendukung, sejumlah besar individu dari populasi tertentu muncul (banyak makanan, tidak adanya musuh, cuaca dan kondisi iklim yang mendukung), yang menyebabkan menipisnya pasokan makanan untuk organisme jenis ini. Generasi berikutnya akan berjumlah kecil karena kekurangan pangan. Hal ini akan mengarah pada pemulihan pasokan makanan dan menciptakan kondisi untuk peningkatan jumlah spesies ini, dan kemudian semuanya akan terulang kembali.

Peran gelombang populasi dalam evolusi adalah bahwa setiap populasi dicirikan oleh kumpulan gennya sendiri, yang berbeda dari populasi lainnya. Karena gelombang populasi, kumpulan gen yang berbeda muncul dalam populasi yang berbeda, yang mengarah pada munculnya perbedaan tertentu dalam karakteristik yang menjadi ciri suatu populasi tertentu, dan ini, sebagai akibat dari perkembangan evolusioner jangka panjang, dapat menyebabkan munculnya yang baru. bentuk organisme, termasuk spesies baru.

Meringkas pertimbangan kekuatan pendorong (faktor) evolusi, perlu dicatat bahwa ini termasuk variabilitas (keturunan), keturunan, seleksi alam, perjuangan untuk eksistensi, isolasi dan gelombang populasi, dan penyebab evolusi adalah terjadinya perubahan dalam gen, kromosom sel germinal, yang memanifestasikan dirinya dalam variabilitas herediter.

Isolasi

Isolasi juga merupakan faktor penting dalam evolusi, yang menyebabkan berkurangnya atau terhentinya perkawinan silang antar populasi terkait. Jadi, dalam suatu spesies atau populasi, mungkin timbul dua kelompok atau lebih yang berbeda secara genetik satu sama lain, dan perbedaan-perbedaan ini secara bertahap akan terakumulasi karena peningkatan jumlah perkawinan sedarah. Di masa depan, subspesies baru dapat dibentuk berdasarkan mereka.

Ada dua bentuk isolasi - spasial dan biologis.

Isolasi spasial

Itu terjadi ketika berbagai hambatan yang tidak dapat diatasi muncul - pergeseran benua, keberadaan sungai, selat, punggung bukit, gletser, dll. Saat ini, isolasi spasial populasi telah meningkat secara signifikan karena aktivitas manusia - munculnya kota-kota besar, jalan raya, kanal buatan, bendungan dan bangunan lainnya, yang membatasi pergerakan bebas populasi banyak hewan. Isolasi spasial juga meningkat karena penggundulan hutan aktif, penciptaan wilayah budidaya dan agrocenosis yang luas, pemusnahan populasi karena perburuan, dll. Semua ini jika digabungkan secara signifikan mengurangi kemungkinan persilangan bebas antara populasi yang berbeda dan sering kali berkontribusi pada terputusnya satu populasi. populasi menjadi beberapa kelompok yang terisolasi.

Isolasi biologis

Jenis isolasi ini terjadi ketika kemampuan untuk kawin silang secara bebas hilang karena sejumlah alasan biologis.

c) Isolasi perilaku terjadi pada hewan ketika ritual merayu betina atau melakukan perkelahian kawin berubah, sehingga membatasi perkawinan mereka dengan perwakilan populasi lain.

d) Isolasi genetik muncul ketika genotipe disusun ulang - perubahan jumlah atau bentuk kromosom pada spesies yang berkerabat dekat, yang mengurangi kemungkinan pembentukan keturunan penuh di antara mereka.

Kecepatan proses evolusi

Laju proses evolusi adalah jumlah perubahan evolusioner yang terjadi per satuan waktu.

Kecepatan proses evolusi bisa berbeda-beda.

Biasanya proses ini memakan waktu lama. Namun dalam beberapa kasus, hal ini dapat terjadi dengan cukup cepat. Berdasarkan kriteria ini, dua jenis spesiasi dapat dibedakan: bertahap dan tiba-tiba (eksplosif).

1. Spesiasi bertahap terjadi dalam jangka waktu yang lama. Mekanisme utamanya adalah divergensi dan perkembangan filetik. Dalam hal ini, serangkaian bentuk terkait dapat terbentuk.

2. Spesiasi yang tiba-tiba atau eksplosif terjadi dengan penataan ulang materi genetik secara cepat melalui mutasi, poliploidi, transformasi, dan transduksi. Bentuk peralihan mungkin tidak muncul dalam kasus ini.

Karena kedua proses ini terus-menerus terjadi dalam proses evolusi, tidak adanya bentuk peralihan (fosil) yang dicatat dalam banyak kasus menjadi dapat dimengerti. Jika terjadi spesiasi mendadak, mereka mungkin tidak ada.

Ciri-ciri umum perjuangan eksistensi sebagai salah satu faktor evolusi

Perjuangan untuk eksistensi adalah sarana seleksi alam.

Kelangsungan hidup organisme yang paling mampu beradaptasi dengan kondisi spesifik habitatnya disebut perjuangan untuk eksistensi.

Charles Darwin mengidentifikasi tiga bentuk perjuangan untuk eksistensi: intraspesifik, interspesifik, dan perjuangan melawan kondisi keberadaan yang tidak menguntungkan. Mari kita pertimbangkan jenis-jenis perjuangan untuk eksistensi ini.

Perjuangan intraspesifik untuk eksistensi

Persaingan organisme untuk mendapatkan sumber makanan, cahaya, wilayah, dan kesempatan untuk meninggalkan keturunan yang subur dan utuh disebut perjuangan intraspesifik untuk eksistensi.

Contoh perjuangan tersebut adalah sebagai berikut: sejumlah benih tanaman dari spesies tertentu jatuh di suatu wilayah tertentu. Benih-benih ini bervariasi dalam ukuran, berat dan kondisi di mana mereka ditemukan (kedalaman tanah, kelembaban, kemungkinan aerasi). Akibatnya, benih berkembang dalam kondisi berbeda, yang menyebabkan tingkat tahap perkembangan berbeda. Hasilnya, benih-benih yang berada dalam kondisi terbaik akan berkecambah, dan bibit-bibit ini akan menjadi yang pertama mencapai permukaan, dan juga sumber cahaya. Bibit juga akan mengembangkan sistem perakaran yang akan menggantikan tempatnya di dalam tanah. Bibit dengan tahap perkembangan selanjutnya akan mengalami kondisi yang lebih buruk sehingga menghambat perkembangan selanjutnya. Semua hal di atas menunjukkan bahwa bibit dengan perkembangan awal mempunyai peluang lebih besar untuk mencapai keadaan dewasa dan menghasilkan keturunan yang utuh dibandingkan dengan bibit yang berkembang selanjutnya.

Pada hewan, perjuangan intraspesifik lebih terasa. Jadi, di antara hewan predator, individu yang lebih kuat menerima makanan yang lebih lengkap dan dalam jumlah yang lebih banyak. Hal ini memungkinkan mereka untuk bertahan dalam persaingan untuk mendapatkan betina dan menghasilkan keturunan yang utuh, kepada siapa karakteristik orang tua mereka akan diturunkan.

Pada burung merak, individu yang memiliki ukuran dan keindahan ekor terbesar akan lebih mungkin untuk meninggalkan keturunan.

Perjuangan intraspesifik untuk bertahan hidup adalah jenis perjuangan yang paling brutal, dan ini terutama terlihat pada hewan.

Perjuangan antarspesies untuk bertahan hidup

Perjuangan antarspesies untuk eksistensi terjadi antara individu-individu dari spesies berbeda yang menempati relung ekologi yang sama (mereka hidup di wilayah yang sama, memakan hewan yang sama; bagi tumbuhan ini adalah perebutan cahaya, wilayah, dan kelembapan).

Mari kita lihat beberapa contoh.

Pinus dan cemara sering kali menjalin hubungan kompetitif. Pohon cemara tidak dapat tumbuh di area terbuka (tahan terhadap naungan dan menyukai naungan). Oleh karena itu, ketika bibit pohon cemara jatuh di bawah kanopi hutan pinus muda, mereka dengan mudah menghasilkan bibit yang berfungsi normal pada kondisi lingkungan tersebut. Ketika pohon cemara tumbuh lebih besar dari pohon pinus, maka pinus mengalami penindasan karena naungan, karena merupakan tanaman yang menyukai cahaya dan tidak menyukai kelembapan yang kuat, yang merupakan kondisi nyaman untuk pohon cemara, dan keberadaan pohon cemara di hutan berkontribusi terhadap akumulasi yang lebih besar. kelembaban. Semua ini menyebabkan perpindahan pohon cemara dari daerah ini.

Singa dan serigala (predator), yang hidup di wilayah yang sama di sabana, memakan hewan berkuku. Jika serigala telah mengusir mangsanya dan ada singa di dekatnya, singa akan mengusir serigala dan mengambil makanannya.

Sebagai hasil dari perjuangan antarspesies, organisme dari spesies yang berbeda mengembangkan adaptasi yang memungkinkan mereka menempati relung ekologi yang berbeda dan dengan demikian hidup dalam kondisi yang lebih nyaman. Jadi, jerapah dan zebra memakan makanan nabati yang sama - tumbuh-tumbuhan berkayu. Namun mereka tidak bersaing satu sama lain, karena jerapah memakan dedaunan tajuk pohon, dan zebra memakan tumbuhan permukaan. Contoh lainnya adalah tanaman yang diserbuki serangga, yang beradaptasi untuk menyerbuki spesies tanaman tertentu yang ditentukan secara ketat, yang dibedakan berdasarkan struktur bunganya yang halus. Atau: kuda memakan tanaman serealia, dan unta memakan duri unta, dan seterusnya.

Memerangi kondisi kehidupan yang tidak menguntungkan

Kelangsungan hidup organisme dalam kondisi kehidupan yang keras dan tidak menguntungkan bagi mereka disebut perjuangan melawan kondisi buruk.

Maka dalam proses evolusinya, unta mengembangkan alat berupa punuk (satu atau beberapa) yang berisi lemak. Selama periode ketika unta tidak dapat menghilangkan dahaga untuk waktu yang lama, lemak yang terkandung di punuknya teroksidasi dan mengkompensasi kekurangan energi dan kekurangan air (dengan oksidasi lemak yang lengkap, sejumlah besar air dilepaskan ke dalam. tubuh). Peran ekor gemuk (ekor yang sangat besar) pada domba berekor gemuk serupa - ekor gemuk mengandung banyak lemak. Tanaman sukulen memiliki batang dan daun yang tebal dan berdaging, yang menampung banyak air memungkinkan mereka berfungsi secara normal dalam kondisi kekurangan hujan. Semua spesies dipertimbangkan Perjuangan untuk eksistensi memungkinkan seleksi alam terwujud di alam, di mana organisme yang paling beradaptasi dengan kondisi keberadaannya bertahan hidup di lingkungan tertentu. Hal ini menyebabkan munculnya ciri-ciri baru, yang akumulasinya menimbulkan spesies organisme baru.

Solusi terperinci untuk paragraf § 71 dalam biologi untuk siswa kelas 10, penulis Kamensky A.A., Kriksunov E.A., Pasechnik V.V. 2014

Buku kerja Biologi Gdz untuk kelas 10 dapat ditemukan

1. Faktor evolusi biologis apa yang Anda ketahui?

Menjawab. Faktor evolusi:

1. Keturunan. Ini adalah kemampuan untuk menyalin dari generasi ke generasi sifat-sifat tertentu dari tubuh yang berhubungan dengan metabolisme atau ciri-ciri lain dari perkembangan individu secara keseluruhan. Faktor penuntun evolusi ini terjadi karena adanya reproduksi mandiri unit-unit gen yang terakumulasi dalam struktur inti sel, yaitu pada kromosom dan sitoplasma. Gen-gen ini sangat menentukan dalam memastikan keteguhan dan keanekaragaman spesies berbagai bentuk kehidupan. Keturunan dianggap sebagai faktor utama yang menjadi landasan evolusi seluruh makhluk hidup.

2. Variabilitas, berbeda dengan faktor pertama, adalah manifestasi berbagai tanda dan sifat dalam organisme hidup yang tidak bergantung pada ikatan kekerabatan. Properti ini adalah karakteristik semua individu. Ini dibagi menjadi beberapa kategori berikut: herediter dan non-herediter, kelompok dan individu, terarah dan tidak terarah, kualitatif dan kuantitatif. Variabilitas herediter merupakan akibat mutasi, dan variabilitas non-herediter merupakan pengaruh lingkungan luar. Faktor evolusi, hereditas dan variabilitas bisa disebut menentukan dalam proses ini.

3. Perjuangan untuk eksistensi. Ini menentukan hubungan antara organisme hidup atau pengaruh sifat abiotik pada mereka. Akibat proses ini, organisme yang lebih lemah akan mati. Yang memiliki tingkat kelangsungan hidup lebih tinggi tetap ada.

4. Seleksi alam. Ini adalah konsekuensi dari faktor sebelumnya. Ini adalah proses di mana kelangsungan hidup individu terkuat terjadi. Inti dari seleksi alam adalah transformasi populasi. Akibatnya, muncul jenis organisme hidup baru. Ini bisa disebut sebagai salah satu mesin evolusi. Seperti banyak faktor evolusi lainnya, faktor ini ditemukan oleh Charles Darwin.

5. Kemampuan beradaptasi. Ini termasuk ciri-ciri struktur tubuh, warna, pola perilaku, metode membesarkan keturunan, dan banyak lagi. Faktor-faktor tersebut banyak sekali, sehingga belum diteliti secara menyeluruh.

6. Gelombang populasi. Inti dari faktor ini terletak pada fluktuasi tertentu dalam jumlah spesies organisme hidup tertentu. Akibatnya, spesies langka bisa menjadi lebih banyak dan sebaliknya.

7. Isolasi. Hal ini menyiratkan munculnya hambatan terhadap penyebaran organisme hidup dan perkawinan silangnya. Alasan terjadinya mungkin berbeda: mekanis, lingkungan, teritorial, morfologi, genetik, dll. Salah satu alasan utama sering kali adalah peningkatan perbedaan antara organisme yang sebelumnya dekat.

8. Mutasi. Faktor lingkungan ini dapat timbul dari ciri-ciri alam atau buatan. Ketika perubahan dilakukan pada sifat genetik suatu organisme, terjadi perubahan mutasi. Faktor ini mendasari perubahan keturunan.

9. Penyimpangan genetik. Situasi muncul ketika populasi menurun tajam. Hal ini dapat terjadi karena pengaruh berbagai keadaan (banjir, kebakaran). Perwakilan organisme hidup yang tersisa menjadi mata rantai penentu dalam pembentukan populasi baru. Akibatnya, beberapa ciri spesies ini mungkin hilang dan muncul ciri baru.

2. Apa yang dimaksud dengan unit dasar evolusi?

Menjawab. Saat ini, populasi dianggap sebagai unit dasar dari proses evolusi. Populasi adalah kumpulan individu-individu sejenis yang mendiami suatu habitat (wilayah) tertentu dan mampu saling kawin. Ini adalah standar hidup yang secara kualitatif baru.

Dalam suatu populasi, terdapat berbagai macam genotipe dan fenotipe individu dari spesies yang sama, yang tunduk pada tekanan seleksi alam dalam kondisi lingkungan tertentu. Persilangan antara populasi spesies yang sama yang terpisah satu sama lain di alam memang sulit dilakukan, tetapi tidak dikecualikan. Di antara populasi spesies yang berbeda, persilangan tidak termasuk atau tidak menghasilkan keturunan dewasa secara seksual yang mampu bereproduksi. Di antara individu-individu dari populasi yang sama di alam, seleksi terjadi yang ditujukan pada organisme yang paling beradaptasi, yang mampu bereproduksi dalam kondisi kehidupan yang berubah.

3. Jenis perjuangan untuk eksistensi apa yang Anda ketahui?

Pertanyaan setelah § 71

1. Faktor-faktor apa saja yang menentukan pada tahap awal antropogenesis?

Menjawab. Pada tahap awal evolusi manusia, seleksi untuk mendapatkan kemampuan beradaptasi yang lebih baik terhadap perubahan kondisi lingkungan sangatlah penting. Tahap terpenting dalam perjalanan transformasi makhluk mirip kera menjadi manusia adalah berjalan tegak. Tangan yang terbebas dari fungsi penyangga dan gerak, berubah menjadi organ yang menggunakan alat. Dalam hal ini, terdapat sejumlah individu yang lebih mampu membuat dan menggunakan alat untuk memperoleh makanan dan melindungi diri dari musuh. Seleksi berkontribusi pada konsolidasi ciri-ciri organisasi nenek moyang manusia seperti berjalan tegak, peningkatan tangan yang terarah, dan perkembangan otak.

2. Faktor sosial antropogenesis apa yang anda ketahui?

Menjawab. Antropogenesis dicirikan oleh fenomena unik bagi alam yang hidup sebagai pengaruh yang semakin besar terhadap evolusi faktor sosial - aktivitas kerja, cara hidup sosial, ucapan dan pemikiran.

Kerja sama kelompok memberi nenek moyang manusia keamanan yang lebih besar di lanskap terbuka, kesempatan berburu hewan besar, meluangkan waktu untuk membuat peralatan yang lebih canggih, membesarkan anak, merawat orang tua, dll.

Peningkatan alat hanya mungkin dilakukan jika teknik pembuatannya diteruskan ke generasi baru. Hal ini turut meningkatkan peran generasi tua yang berpengalaman berburu, membuat perkakas, mengetahui tanaman pangan dan obat, mengetahui navigasi medan, dan lain-lain. orang tua mewariskan pengalamannya kepada orang muda. Populasi manusia yang lebih baik dalam membuat dan menggunakan peralatan mendorong populasi yang tertinggal ke wilayah yang kurang menguntungkan bagi kehidupan, yang menyebabkan kepunahan mereka.

Perburuan kolektif, aktivitas kerja, dan kebutuhan untuk menyampaikan informasi kepada sesama anggota suku memerlukan penggunaan sistem isyarat timbal balik yang kompleks, yang berkontribusi pada perkembangan bicara.

Alat dan proses kerja yang lebih kompleks, penggunaan api, dan munculnya artikulasi ucapan berkontribusi pada perkembangan lebih lanjut dari korteks serebral dan pemikiran.

3. Mengapa pada awal proses antropogenesis terjadi perubahan yang cepat pada struktur morfologi dan anatomi manusia, namun dalam 40 ribu tahun terakhir penampakan manusia hampir tidak berubah?

Menjawab. Orang-orang zaman dahulu meningkatkan peralatan, semakin aktif menetap di tempat-tempat baru yang lebih keras, membangun tempat tinggal, menggunakan api, memelihara hewan, dan menanam tanaman. Perburuhan menjadi semakin beragam, pembagian kerja terjadi, dan orang-orang menjalin hubungan sosial baru. Struktur hubungan sosial yang agak rumit telah terbentuk dalam populasi manusia. Jika di antara Australopithecus, Pithecanthropus dan bahkan seleksi alam Neanderthal memainkan peran yang menentukan, maka faktor sosial mulai mendominasi kehidupan Cro-Magnon.

Orang-orang paling kuno dan kuno dicirikan oleh perubahan signifikan dalam struktur eksternal individu dan, pada saat yang sama, peningkatan peralatan yang relatif lambat. Pola berbeda muncul dalam perkembangan neoantrop - penampilan fisik manusia hampir tidak berubah selama 40 ribu tahun terakhir, namun telah terjadi pengayaan intensif dunia spiritual, pertumbuhan kecerdasan, dan kecepatan perkembangan produksi yang sangat pesat. Bagi manusia modern, hubungan sosial dan perburuhan telah menjadi yang terdepan dan menentukan.

Sebagai hasil dari perkembangan sosial, Homo sapiens memperoleh keunggulan yang menentukan di antara semua makhluk hidup.

4. Apa yang menjelaskan pesatnya pertumbuhan populasi planet kita?

Menjawab. Sepanjang sejarah umat manusia, pertumbuhan populasi sangat lambat. Percepatan pertumbuhan penduduk terjadi pada kurun waktu sejarah modern, khususnya pada abad ke-20. Saat ini, pertumbuhan penduduk tahunan sekitar 90 juta orang. Di akhir tahun 90an. Populasi dunia adalah 6 miliar orang. Namun pertumbuhan penduduk tidak merata di berbagai wilayah di dunia. Hal ini dijelaskan oleh perbedaan sifat reproduksi populasi.

Reproduksi penduduk dipahami sebagai totalitas proses kesuburan, kematian, dan peningkatan alami, yang menjamin pembaharuan dan perubahan generasi manusia secara terus-menerus. Reproduksi dipengaruhi oleh kondisi sosial ekonomi kehidupan masyarakat, hubungan antar manusia dan hubungan keluarga.

Saat ini, ada dua jenis reproduksi. Tipe pertama dicirikan oleh tingkat kesuburan, kematian dan peningkatan alami yang relatif rendah. Jenis ini umum terjadi di negara-negara maju secara ekonomi, di mana pertumbuhan populasi alami sangat rendah, atau penurunan populasi alami mendominasi. Para ahli demografi menyebut fenomena ini depopulasi (krisis demografi). Jenis reproduksi kedua ditandai dengan tingginya tingkat kesuburan dan pertumbuhan populasi alami. Tipe ini umum terjadi di negara-negara berkembang, dimana pencapaian kemerdekaan menyebabkan penurunan tajam angka kematian, sedangkan angka kelahiran tetap pada tingkat yang sama.

Pada akhir abad ke-20. Tingkat kesuburan dan peningkatan alami tertinggi terjadi di Kenya, dimana angka kelahiran sebesar 54 orang per seribu, dan peningkatan alami sebesar 44 orang. Fenomena pertumbuhan penduduk yang pesat di negara-negara dengan jenis reproduksi kedua ini disebut ledakan demografi. Saat ini, negara-negara tersebut berjumlah lebih dari 3/4 populasi dunia. Peningkatan absolut setiap tahunnya adalah 85 juta orang, yaitu negara-negara berkembang telah dan akan mempunyai dampak yang menentukan terhadap ukuran dan reproduksi populasi dunia. Dalam kondisi ini, sebagian besar negara berupaya mengelola reproduksi populasi dengan menerapkan kebijakan demografi. Kebijakan demografi adalah suatu sistem administrasi, ekonomi, propaganda dan tindakan-tindakan lain yang melaluinya negara mempengaruhi pergerakan alami penduduk ke arah yang diinginkannya.

Di negara-negara dengan jenis reproduksi pertama, kebijakan demografi ditujukan untuk meningkatkan angka kelahiran dan peningkatan alami (negara-negara Eropa Barat, Rusia, dll.); di negara-negara dengan jenis reproduksi kedua - untuk mengurangi angka kelahiran dan peningkatan alami (India, Cina, dll.).

Landasan ilmiah yang penting bagi kebijakan demografi adalah teori transisi demografi, yang menjelaskan urutan perubahan dalam proses demografi. Skema transisi tersebut mencakup empat tahap yang berurutan. Tahap pertama mencakup hampir seluruh sejarah umat manusia. Hal ini ditandai dengan tingkat kelahiran dan kematian yang tinggi dan, oleh karena itu, pertumbuhan alami yang sangat rendah. Tahap kedua ditandai dengan penurunan tajam angka kematian dengan tetap mempertahankan angka kelahiran yang tinggi. Tahap ketiga ditandai dengan dipertahankannya angka kematian yang rendah, dan angka kelahiran mulai menurun, tetapi sedikit melebihi angka kematian, memastikan perluasan reproduksi dan pertumbuhan populasi yang moderat. Saat berpindah ke tahap keempat, angka kelahiran dan kematian bertepatan. Ini berarti transisi menuju stabilisasi populasi.

Baru-baru ini, dalam ilmu pengetahuan dan praktik, indikator yang mencirikan kualitas penduduk menjadi semakin penting. Ini adalah konsep kompleks yang memperhitungkan ekonomi (pekerjaan, pendapatan, asupan kalori), sosial (tingkat layanan kesehatan, keselamatan warga negara, pengembangan lembaga demokrasi), budaya (tingkat melek huruf, penyediaan lembaga budaya, bahan cetak), lingkungan (keadaan lingkungan) dan kondisi lain kehidupan masyarakat.

Menjawab. Sebagai hasil dari perkembangan sosial, Homo sapiens memperoleh keunggulan yang menentukan di antara semua makhluk hidup. Namun hal ini tidak berarti bahwa munculnya lingkungan sosial menghapuskan pengaruh faktor-faktor biologis; ia hanya mengubah manifestasinya. Homo sapiens sebagai suatu spesies merupakan bagian integral dari biosfer dan produk evolusinya. Pola proses biologis yang terjadi pada tingkat sel dan memiliki makna universal di alam merupakan ciri khas manusia sepenuhnya.

Namun manusia, dengan menggunakan pencapaian ilmu pengetahuan dan teknologi, sebagian besar telah membebaskan dirinya dari tekanan faktor-faktor lingkungan yang membatasi. Dengan mengubah lingkungan alam, umat manusia telah menciptakan kondisi bagi pertumbuhan populasinya.

Dengan demikian, evolusi manusia terus berlanjut.

Evolusi adalah faktor biologis. Ini menyangkut semua perubahan dalam sistem organisme hidup yang terjadi selama kehidupan di planet kita. Semua manifestasi evolusi terjadi di bawah pengaruh faktor-faktor tertentu. Manakah yang mempunyai dampak paling besar, dan bagaimana dampaknya? Mari kita perhatikan faktor utama evolusi.

1. Salah satunya adalah faktor keturunan. Ini adalah kemampuan untuk menyalin dari generasi ke generasi sifat-sifat tertentu dari tubuh yang berhubungan dengan metabolisme atau ciri-ciri lain dari perkembangan individu secara keseluruhan. Faktor penuntun evolusi ini dilakukan karena adanya reproduksi mandiri unit-unit gen yang terakumulasi dalam struktur, yaitu pada kromosom dan sitoplasma. Gen-gen ini sangat menentukan dalam memastikan keteguhan dan keanekaragaman spesies berbagai bentuk kehidupan. Keturunan dianggap sebagai faktor utama yang menjadi landasan evolusi seluruh makhluk hidup.

2. Variabilitas, berbeda dengan faktor pertama, adalah manifestasi berbagai tanda dan sifat dalam organisme hidup yang tidak bergantung pada ikatan kekerabatan. Properti ini adalah karakteristik semua individu. Ini dibagi ke dalam kategori berikut: herediter dan non-herediter, kelompok dan individu, terarah dan tidak terarah, kualitatif dan kuantitatif. Variabilitas herediter merupakan konsekuensi mutasi, dan variabilitas non-herediter adalah pengaruh evolusi; variabilitas dan variabilitas dapat disebut menentukan dalam proses ini.

4. Merupakan akibat dari faktor sebelumnya. Ini adalah proses di mana kelangsungan hidup individu terkuat terjadi. Inti dari seleksi alam adalah transformasi populasi. Akibatnya, muncul jenis organisme hidup baru. Ini bisa disebut sebagai salah satu mesin evolusi. Seperti banyak faktor evolusi lainnya, faktor ini ditemukan oleh Charles Darwin.

6. Inti dari faktor ini terletak pada fluktuasi tertentu dalam jumlah jenis organisme hidup tertentu. Akibatnya, spesies langka bisa menjadi lebih banyak dan sebaliknya.

9. Muncul situasi ketika populasi menurun tajam. Hal ini dapat terjadi karena pengaruh berbagai keadaan (banjir, kebakaran). Perwakilan organisme hidup yang tersisa menjadi mata rantai penentu dalam pembentukan populasi baru. Akibatnya, beberapa ciri spesies ini mungkin hilang dan muncul ciri baru.

Pembangunan manusia telah melewati batasnya. Namun faktor-faktornya serupa dengan yang dijelaskan di atas.