자연 선택의 원리

수 억년 전에 육지에는 척추 동물이 없었습니다. 세계에서 유일한 척추 동물 종은 물고기였으며, 모두 물속에 살았습니다. 음식 경쟁 이 치열했습니다. 해안 근처에 살았던 일부 종의 물고기는 지느러미로 해안의 진흙과 모래에서 자신을 밀어내는 능력이라는 이상한 돌연변이를 개발했습니다. 이것은 그들에게 다른 물고기가 도달 할 수없는 음식 소스에 접근 할 수있게하였습니다. 이점은 그들에게 더 큰 번식 성공을 가져다 주었고 돌연변이가 전달되었습니다. 이것이 우리가 자연 선택 이라고 부르는 것 입니다.

자연 선택은 진화를 이끄는 엔진입니다 . 특정 환경에서 생존하기에 가장 적합한 유기체는 자신의 특성을 다음 세대로 전달할 가능성이 더 큽니다. 그러나 식물과 동물은 다른 유기체 및 환경과 매우 복잡한 방식으로 상호 작용합니다. 이러한 요소들이 함께 작용하여 지구상에 존재하는 놀랍도록 다양한 생명체를 생성합니다 .

자연 선택을 이해함으로써 우리는 일부 식물이 시안화물을 생산하는 이유, 토끼가 왜 그렇게 많은 자손을 생산하는지, 동물이 육지에서 살기 위해 처음 바다에서 어떻게 나왔는지, 그리고 일부 포유류가 결국 어떻게 다시 돌아 왔는지 알 수 있습니다. 우리는 심지어 박테리아와 바이러스 와 같은 미세한 생명체에 대해 배우 거나 인간이 어떻게 인간이되었는지 알아낼 수 있습니다.

Charles Darwin은 "자연 선택"이라는 용어를 만들었습니다. 일반적으로 오해를받는 진화론 적 캐치 프레이즈 " 적자 생존 "과 함께 듣게 될 것 입니다. 그러나 적자 생존이 반드시 생존을위한 피비린내 나는 이빨과 발톱 싸움은 아닙니다 (때로는 그렇긴하지만). 오히려 나무가 씨앗을 뿌릴 때 얼마나 효율적인지 측정합니다. 알을 낳기 전에 안전한 산란장을 찾는 물고기의 능력; 새가 꽃의 깊고 향기로운 컵에서 씨앗을 회수하는 기술; 항생제에 대한 박테리아의 내성.

다윈 자신의 약간의 도움으로 우리는 자연 선택에 대해 배우고 그것이 어떻게 행성 지구에서 생명체의 놀라운 복잡성과 다양성을 만들어 냈는지 배울 것입니다.

내용

1. 진화 이해
2. 적합
3. 인구 압력
4. 수퍼 유기체 대 이기적인 유전자
5. 자연 선택 사례 연구

진화는 일부 유기체가 다른 유기체보다 더 나은 번식 성공을 거두는 경향, 즉 자연 선택의 결과입니다.

개인 간의 차이, 심지어 다른 세대의 개인조차도 진화를 구성하지 않는다는 것을 기억하는 것이 중요합니다. 그것들은 단지 특성의 변형 일뿐입니다 . 특성은 상속 가능한 특성 으로 한 세대에서 다음 세대로 물려 받을 수 있습니다. 모든 특성이 물리적 인 것은 아닙니다. 인간과의 밀접한 접촉을 견딜 수있는 능력은 개 에서 진화 한 특성입니다 . 다음은 이러한 개념을 설명하는 데 도움이되는 예입니다.

이제 기수가 농구 선수보다 성공적으로 번식 할 가능성이 더 높은 몇 가지 조건이 발생한다고 상상해보십시오. 기수는 아이를 더 자주 낳고이 아이들은 키가 작은 경향이 있습니다. 농구 선수는 자녀 수가 적기 때문에 키가 큰 사람이 적습니다. 몇 세대 후에 인간의 평균 키가 감소합니다. 인간은 더 짧아 지도록 진화했습니다.

진화는 모두 변화에 관한 것이지만 이러한 변화를 일으키는 메커니즘은 무엇입니까? 모든 생명체는 DNA 라는 특수한 화학 구조로 암호화 된 구조에 대한 모든 것을 가지고 있습니다. DNA 내에는 특정 특성 또는 특성 집합을 정의하는 화학 시퀀스가 ​​있습니다. 이 서열은 유전자로 알려져 있습니다. 형질의 다양한 발현을 초래하는 각 유전자의 일부를 대립 유전자 라고합니다 . 형질은 대립 유전자의 표현이므로, 특정 특성의 경향이 나타나기에 인구 라고 대립 유전자 빈도 . 본질적으로 진화는 여러 세대에 걸쳐 대립 유전자 빈도의 변화입니다.

서로 다른 대립 유전자 (따라서 서로 다른 특성)가 세 가지 방식으로 생성됩니다.

성 생식 자체는 자연 선택의 산물입니다. 이러한 방식으로 유전자를 혼합하는 유기체는 더 다양한 형질에 접근하여 생존에 적합한 형질을 찾을 가능성이 더 높습니다. 진화에 대한 자세한 정보는 How Evolution Works를 참조하십시오 .

인구는 무엇입니까?

인구는 생물의 정의 된 그룹입니다. 진화 과학의 관점에서 인구는 일반적으로 서로에게 번식 접근이 가능한 유기체 그룹을 나타냅니다. 예를 들어, 아프리카 평원에 사는 얼룩말은 인구입니다. 다른 얼룩말이 남아메리카에 살았다면 (아무도하지 않지만 예를 위해하는 척합시다) 아프리카 얼룩말과 짝짓기에는 너무 멀리 떨어져 있기 때문에 다른 개체군을 나타냅니다. 아프리카 평원에 사는 라이온스도 인구가 다릅니다. 사자와 얼룩말은 생물학적으로 서로 교미 할 수 없기 때문입니다.

피트니스는 자연 선택의 핵심입니다. 우리는 해달 이 체육관에서 얼마나 많은 반복을 할 수 있는지에 대해 말하는 것이 아닙니다. 생물학적 적합성 은 번식 할 수있을만큼 충분히 오래 생존 할 수있는 유기체의 능력입니다. 그 외에도 잘 번식하는 유기체의 능력을 반영합니다. 나무가 많은 씨앗을 만드는 것으로는 충분하지 않습니다. 그 씨앗은 싹이 트고 자라기에 충분한 자원이있는 비옥 한 토양에서 끝날 수있는 능력이 필요합니다.

피트니스와 자연 선택은 전 세계의 야생 동물을 관찰 한 찰스 다윈 이 처음에 자세히 설명하고 많은 메모를 기록한 다음 그가 본 것을 이해하려고했습니다. 자연 선택은 그의 획기적인 작품 인 "종의 기원"에서 가져온 그의 말에서 가장 잘 설명 될 것입니다.

유기체는 다양한 형질을 보여줍니다 . "동일한 부모의 자손에게 나타나는 많은 사소한 차이를 개인차라고 부를 수 있습니다. 아무도 같은 종의 모든 개체가 동일한 실제 금형에 캐스팅되었다고 생각하지 않습니다."

행성의 자원이 지원할 수있는 것보다 더 많은 유기체가 태어납니다 . "모든 존재는 ... 생명의 일정 기간 동안 파괴를 겪어야합니다. 그렇지 않으면 기하학적 증가 원칙에 따라 그 숫자가 빠르게 증가하여 어떤 국가도 제품을 지원할 수 없습니다."

따라서 모든 유기체는 살기 위해 고군분투해야합니다 . "생존 할 수있는 것보다 더 많은 개체가 생산됨에 따라, 한 개체가 같은 종의 다른 개체와, 다른 종의 개체와, 또는 생명의 물리적 조건과 함께 모든 경우에 존재를위한 투쟁이 있어야합니다."

일부 특성은 투쟁에서 이점을 제공합니다 . "우리는 다른 사람에 비해 약간의 이점이있는 개인이 생존하고 번식 할 수있는 가장 좋은 기회를 가질 것임을 의심 할 수 있습니까?"

이러한 특성을 가진 유기체는 성공적으로 번식하여 그 특성을 다음 세대에 전달할 가능성이 더 높습니다 . "사소한 차이는 삶을위한 투쟁에서 균형 잡힌 규모를 바꿀 수 있으므로 보존 될 수 있습니다."

유기체가 인구 압력에 노출됨에 따라 성공적인 변이는 세대에 걸쳐 축적됩니다. "Natural Selection은 각 생물이 노출되는 조건에서 유익한 변이의 보존과 축적에 의해서만 작용합니다. 궁극적 인 결과는 각 생물이 그 조건과 관련하여 점점 더 개선되는 경향이 있다는 것입니다."

인구 압력의 개념에 대해 더 자세히 살펴 보겠습니다. 

자연 선택의 과정은 강한 인구 압박에 의해 엄청나게 빨라질 수 있습니다 . 인구 압력 은 유기체가 생존하기 어렵게 만드는 상황입니다. 항상 어떤 종류의 인구 압력이 있지만 홍수 , 가뭄 또는 새로운 포식자 같은 사건 이이를 증가시킬 수 있습니다. 높은 압력 하에서 더 많은 인구 구성원이 번식하기 전에 사망합니다. 이는 새로운 압력에 대처할 수있는 특성을 가진 개인 만이 살아남아 대립 유전자를 다음 세대로 전달한다는 것을 의미합니다. 이는 1 ~ 2 세대 내에 대립 유전자 빈도에 급격한 변화를 가져올 수 있습니다.

여기에 예가 있습니다. 키가 10 피트에서 20 피트 사이 인 개체가있는 기린 개체군을 상상해보세요. 어느 날 덤불 불이 15 피트 아래의 모든 식물을 휩쓸어 파괴합니다. 키가 15 피트가 넘는 기린 만이 높은 잎에 닿아 먹을 수 있습니다. 그 높이 이하의 기린은 음식 을 전혀 찾을 수 없습니다 . 그들 대부분은 번식하기 전에 굶어 죽습니다. 다음 세대에서는 짧은 기린이 거의 태어나지 않습니다. 인구의 평균 키가 몇 피트 올라갔습니다.

대립 유전자 빈도에 빠르고 크게 영향을 미치는 다른 방법이 있습니다. 한 가지 방법은 인구 병목 현상 입니다. 많은 인구에서 대립 유전자는 인구 전체에 고르게 분포됩니다. 질병이나 가뭄과 같은 일부 사건이 인구의 많은 부분을 쓸어 버리면 나머지 개체는 더 큰 인구와 매우 다른 대립 유전자 빈도를 가질 수 있습니다. 우연히 그들은 이전에 상대적으로 드문 대립 유전자의 농도가 높을 수 있습니다. 이 개체가 번식함에 따라 이전에 희귀 한 특성이 인구의 평균이됩니다.

창시자 효과 도 빠른 발전을 가져올 수 있습니다. 이것은 소수의 개인이 새로운 위치로 이주하여 더 이상 이전 인구와 짝을 이루지 않는 새로운 인구를 "설립"할 때 발생합니다. 인구 병목 현상과 마찬가지로 이러한 개인은 비정상적인 대립 유전자 빈도를 가질 수 있으며, 이후 세대는 설립자가 이주한 원래 인구와 매우 다른 특성을 갖게됩니다.

여러 세대에 걸친 느리고 점진적인 변화 ( 점 진주의 )와 오랜 기간의 진화 적 안정성 ( 단축 된 평형 )이 산재 해있는 높은 인구 압력 하에서의 급격한 변화의 차이 는 진화 과학에서 계속되는 논쟁입니다.

혁신적인 안정성

지금까지 우리는 자연 선택을 변화의 매개체로 보았습니다. 그러나 전 세계를 둘러 보면 수만 년 동안, 어떤 경우에는 수백만 년 동안 비교적 변하지 않은 많은 동물을 볼 수 있습니다. 상어 가 한 예입니다. 자연 선택은 또한 안정 의 매개체라는 것이 밝혀졌습니다 .

때때로 유기체는 그 특성이 환경에 매우 적합한 진화 상태에 도달 합니다. 그 집단에 강한 인구 압력을 가하지 않으면 자연 선택은 이미 존재하는 대립 유전자 빈도를 선호합니다. 돌연변이가 새로운 특성을 유발할 때 자연 선택은 다른 특성만큼 효율적이지 않기 때문에 이러한 특성을 제거합니다.

진화 생물학자인 Richard Dawkins는 1970 년대에 "The Selfish Gene"이라는 책을 썼습니다. Dawkins의 책 은 자연 선택이 유기체 자체가 아닌 유전자 전달을 선호한다는 점을 지적함으로써 진화 를 재구성 했습니다. 일단 유기체가 성공적으로 번식하면 자연 선택은 그 이후에 무슨 일이 일어나는지 상관하지 않습니다. 이것은 특정 이상한 특성이 계속 존재하는 이유를 설명합니다. 유기체에 해를 끼치지만 유전자에 도움이되는 특성입니다. 일부 거미 종에서는 암컷이 짝짓기 후 수컷을 먹습니다. 자연 선택에 관한 한, 짝짓기 30 초 후에 죽는 수컷 거미는 완전하고 풍요로운 삶을 사는 거미만큼 성공적입니다.

"The Selfish Gene"이 출판 된 이래 대부분의 생물 학자들은 Dawkins의 아이디어가 자연 선택에 대해 많은 것을 설명한다는 데 동의하지만 모든 것에 대답하지는 않습니다. 주요 고집 중 하나는 이타주의 입니다. 사람들 (및 많은 동물 종)이 자신에게 직접적인 혜택을주지 않는데도 다른 사람에게 좋은 일을하는 이유는 무엇입니까? 연구에 따르면 이러한 행동은 본능적이며 인간 유아의 문화 교육없이 나타납니다 [출처 : CBC ]. 일부 영장류 종에서도 나타납니다. 자연 선택이 다른 사람을 돕는 본능을 선호하는 이유는 무엇입니까?

하나의 이론은 친족 관계를 중심으로 전개됩니다 . 당신과 관련된 사람들은 당신의 많은 유전자를 공유합니다. 그들을 돕는 것은 당신의 유전자 중 일부가 전달되도록 보장하는 데 도움이 될 수 있습니다. 같은 식량 공급원 을두고 경쟁하는 초기 인류의 두 가족을 상상해보십시오 . 한 가족에는 이타주의에 대한 대립 유전자가 있습니다. 그들은 서로를 돕고 음식을 사냥하고 공유합니다. 다른 가족은 그렇지 않습니다. 그들은 따로 사냥을하고, 각 사람은 그가 잡을 수있는 것만 먹습니다. 협동 조합 그룹은 이타주의에 대한 대립 유전자를 전달하여 번식 성공을 달성 할 가능성이 더 높습니다.

생물 학자들은 또한 초 유기체 로 알려진 개념을 탐구하고 있습니다.. 그것은 기본적으로 많은 작은 유기체로 만들어진 유기체입니다. 모델 초 유기체는 곤충 식민지입니다. 개미 식민지에서는 여왕과 소수의 수컷 만이 자신의 유전자를 다음 세대로 전달할 것입니다. 수천 개의 다른 개미들은 자신의 유전자를 직접 전달할 기회가 전혀없이 일생이나 드론으로 평생을 보냅니다. 그러나 그들은 식민지의 성공에 기여하기 위해 노력합니다. "이기적 유전자"의 관점에서 이것은별로 의미가 없습니다. 그러나 곤충 군집을 많은 작은 부분 (개미)으로 구성된 단일 유기체로 보면 그렇습니다. 각 개미는 전체 식민지의 번식 성공을 보장하기 위해 노력합니다. 일부 과학자들은 초 유기체 개념이 인간 진화의 일부 측면을 설명하는 데 사용될 수 있다고 생각합니다 [출처 : Wired Science ].

흔적 및 격렬한 특성

모든 유기체는 더 이상 자연 선택 측면에서 실질적인 혜택을주지 않는 특성을 가지고 있습니다. 특성이 유기체에 해를 끼치 지 않으면 자연 선택이이를 제거하지 않으므로 이러한 특성은 몇 세대 동안 지속됩니다. 결과 : 더 이상 원래 목적에 부합하지 않는 장기와 행동. 이러한 특성을 흔적 이라고 합니다.

인체에만 많은 예가 있습니다. 꼬리뼈는 조상 꼬리의 잔재이며 귀를 움직일 수있는 능력은 귀를 움직여 소리를 정확히 찾아 낼 수 있었던 초기 영장류에게서 남았습니다. 식물에도 흔적이 남습니다. 한때 성적으로 번식 한 (곤충에 의한 수분 필요) 많은 식물은 무성 번식 능력을 진화 시켰습니다. 그들은 더 이상 수분을 공급하기 위해 곤충이 필요하지 않지만 원래는 곤충이 식물을 방문하도록 유도하는 데 필요한 꽃을 생산합니다.

때때로 돌연변이는 흔적 특성이 자신을 더 완전하게 표현하도록합니다. 이것은 격 태증 으로 알려져 있습니다 . 인간은 때때로 작은 꼬리를 가지고 태어납니다. 뒷다리 가있는 고래 를 찾는 것은 상당히 흔합니다 . 때때로 뱀은 발가락이 없더라도 발톱과 동등한 것을 가지고 있습니다. 아니면 발.

우리는 일반적으로 진화 를 우리 눈앞에서 일어나지 않는 것으로 생각 하고 대신 화석 을 보고 과거에 일어난 증거를 찾습니다. 사실, 강렬한 인구 압력 하에서 진화 가 너무 빨리 일어나기 때문에 우리는 인간 일생 동안 일어나는 것을 목격했습니다.

아프리카 코끼리는 일반적으로 큰 엄니를 가지고 있습니다. 엄니의 상아는 일부 사람들에게 매우 가치가 있기 때문에 사냥꾼은 코끼리를 사냥하고 죽여서 수십 년 동안 엄니를 뜯어 내고 (일반적으로 불법적으로) 팔았습니다. 일부 아프리카 코끼리는 매우 희귀 한 특성을 가지고 있습니다. 1930 년에 전체 코끼리의 약 1 %는 엄니가 없었습니다. 상아 사냥꾼들은 회복 할 상아가 없었기 때문에 그들을 죽이지 않았습니다. 한편, 엄니를 가진 코끼리는 수백 마리에 의해 죽임을 당했으며, 그들 중 상당수는 번식 기회를 갖기 전에 죽었습니다.

"엄니 없음"에 대한 대립 유전자는 불과 몇 세대에 걸쳐 전달되었습니다. 그 결과, 일부 현대인의 코끼리 중 38 %가 엄니가 없습니다 [출처 : BBC News ]. 불행히도, 코끼리의 엄니는 파고 방어에 사용되기 때문에 이것은 코끼리에게 정말 행복한 결말이 아닙니다.

목화 작물을 먹고 피해를주는 해충 인 bollworm은 과학자들이 어떤 것을 유 전적으로 조작 할 수있는 것보다 자연 선택이 훨씬 더 빠르게 작용할 수 있음을 보여주었습니다. 일부 목화 작물은 대부분의 bollworms에 해로운 독소를 생성하도록 유전자 변형되었습니다. 소수의 bollworms에는 독소에 대한 면역을 제공하는 돌연변이가 있습니다. 그들은 면화를 먹고 살았지만 면역되지 않은 모든 bollworms는 죽었습니다. 강렬한 개체군 압력으로 인해 불과 몇 년 만에 전체 종의 독소에 대한 광범위한 면역력이 생겼 습니다 [출처 : EurekAlert ].

일부 클로버 종은 돌연변이를 일으켜 식물의 세포 에서 독 시안화물을 형성했습니다 . 이로 인해 클로버는 쓴 맛이 나기 때문에 먹을 가능성이 낮아졌습니다. 그러나 온도가 영하로 떨어지면 일부 세포가 파열되어 시안화물을 식물의 조직으로 방출하고 식물을 죽입니다. 따뜻한 기후에서는 자연 선택이 시안화물을 생산하는 클로버를 선호했지만 겨울이 추운 곳에서는 시안화물이 아닌 클로버가 선호되었습니다. 각 종류는 거의 전적으로 각 기후 지역에 존재합니다 [출처 : Purves ].

인간은 어떻습니까? 우리도 자연 선택의 대상이 되는가? 우리는 확실합니다. 인간은 인간이되었습니다. 왜냐하면 다양한 특성 (더 큰 뇌, 똑바로 걷는 것)이 그들을 발달시킨 영장류에게 이점을 부여했기 때문입니다. 그러나 우리는 유전자 분포에 직접적으로 영향을 미칠 수 있습니다. 우리는 피임법을 사용할 수 있으므로 자연 선택 측면에서 "적합한"사람들은 우리의 유전자를 전혀 전달하지 않을 수 있습니다. 우리는 의학과 과학을 사용하여 많은 사람들이 과거의 어린 시절에서 살아남지 못할 것 같은 사람들이 살거나 번식 할 수 있도록 합니다. 우리가 특정 특성을 선호하기 위해 사육하는 가축과 마찬가지로 인간은 일종의 부 자연스러운 선택의 영향을받습니다.

그러나 우리는 여전히 진화하고 있습니다. 일부 인간은 다른 인간보다 더 많은 번식 성공을 거두고 있으며, 그 방정식에 영향을 미치는 요인은 이미 복잡한 동물 세계의 상호 작용 위에 인간 복잡성의 층을 추가했습니다. 다시 말해, 우리는 우리가 무엇으로 진화 할 것인지 정말로 알지 못합니다. 변화는 불가피합니다. 그러나 자연 선택은 "더 나은"인간을 만드는 것에 관심이 없다는 것을 기억하십시오.

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