Φυσική επιλογή

Η πεταλούδα που σκοτείνιασε

Στα δάση της Αγγλίας ζει μια νυχτοπεταλούδα, η Biston betularia. Τη μέρα ακουμπάει ακίνητη στους κορμούς των δέντρων. Τα περισσότερα άτομα είναι ανοιχτόχρωμα με μαύρες κουκκίδες, και πάνω στους ανοιχτόχρωμους λειχήνες των κορμών σχεδόν δεν φαίνονται.

Υπάρχει όμως και μια σπάνια σκούρα μορφή, που οφείλεται σε ένα αλληλόμορφο. Στις αρχές του 19ου αιώνα σχεδόν κανείς δεν την είχε δει.

Μετά ήρθε η Βιομηχανική Επανάσταση. Ο καπνός από τα εργοστάσια με κάρβουνο σκότωσε τους λειχήνες και μαύρισε τους κορμούς γύρω από πόλεις όπως το Μάντσεστερ. Η σκούρα μορφή καταγράφηκε εκεί για πρώτη φορά γύρω στο 1848. Γύρω στο 1895, στην ίδια περιοχή, περίπου $98$ στις $100$ πεταλούδες ήταν σκούρες.

Και όταν, από τη δεκαετία του 1950, νόμοι για τον καθαρό αέρα μείωσαν τον καπνό και οι κορμοί ξαναβρήκαν το χρώμα τους, οι σκούρες πεταλούδες ξανάγιναν σπάνιες.

Καμία πεταλούδα δεν «αποφάσισε» να αλλάξει χρώμα. Τι έγινε λοιπόν;

Η ιδέα του Δαρβίνου

Ο Κάρολος Δαρβίνος (Charles Darwin) ταξίδεψε από το 1831 ως το 1836 γύρω από τον κόσμο με το πλοίο Beagle. Στα νησιά Γκαλάπαγκος, στον Ειρηνικό, είδε σπίνους που έμοιαζαν πολύ μεταξύ τους αλλά είχαν διαφορετικά ράμφη σε κάθε νησί, ανάλογα με την τροφή που έβρισκαν.

Χρειάστηκε πάνω από είκοσι χρόνια σκέψης, συλλογής στοιχείων και πειραμάτων για να διατυπώσει την εξήγησή του. Το 1858 ένας άλλος φυσιοδίφης, ο Άλφρεντ Ράσελ Γουάλας (Alfred Russel Wallace), του έστειλε ένα άρθρο με την ίδια ιδέα. Οι δύο παρουσιάστηκαν μαζί, και το 1859 ο Δαρβίνος εξέδωσε το βιβλίο Περί της καταγωγής των ειδών.

Η ιδέα λέγεται φυσική επιλογή, και στηρίζεται σε λίγες απλές παρατηρήσεις που μπορείς να ελέγξεις μόνος σου.

Η φυσική επιλογή, βήμα βήμα

1. Ποικιλία. Τα άτομα ενός πληθυσμού δεν είναι ίδια: διαφέρουν σε μέγεθος, χρώμα, ταχύτητα, αντοχή. Μέρος αυτής της ποικιλίας έρχεται από τις μεταλλάξεις και από τους νέους συνδυασμούς αλληλόμορφων στη μείωση και τη γονιμοποίηση.
2. Κληρονομικότητα. Πολλές από αυτές τις διαφορές κληρονομούνται από τους γονείς στους απογόνους.
3. Υπερπαραγωγή. Κάθε είδος γεννάει πολύ περισσότερους απογόνους από όσους μπορούν να επιβιώσουν. Μια βελανιδιά ρίχνει χιλιάδες βελανίδια· ένα ψάρι γεννάει χιλιάδες αυγά. Η τροφή, ο χώρος, οι κρυψώνες δεν φτάνουν για όλους.
4. Διαφορική επιβίωση και αναπαραγωγή. Όσα άτομα έχουν γνωρίσματα που τα βοηθούν σε αυτό το περιβάλλον επιβιώνουν συχνότερα και αφήνουν περισσότερους απογόνους.
5. Αλλαγή του πληθυσμού. Τα ευνοϊκά γνωρίσματα γίνονται όλο και πιο συχνά από γενιά σε γενιά.

Και ο κύκλος ξαναρχίζει στην επόμενη γενιά, με έναν πληθυσμό λίγο διαφορετικό.

Μια γενιά φυσικής επιλογής

Ακολούθησε τις πεταλούδες του Μάντσεστερ γύρω από τον κύκλο. Πάτα «Το επόμενο στάδιο». Κάθε γύρος είναι μία γενιά.

Διάλεξε στάδιο

ΠοικιλίαΥπερπαραγωγήΕπιλογήΑναπαραγωγήΚληρονόμηση

ΠοικιλίαΣτον πληθυσμό υπάρχουν ανοιχτόχρωμες και, λίγες, σκούρες πεταλούδες. Η διαφορά οφείλεται σε ένα γονίδιο.

Το επόμενο στάδιο

Ο «καταλληλότερος» δεν είναι ο δυνατότερος

Συχνά ακούς τη φράση «επιβιώνει ο ισχυρότερος». Δεν είναι ακριβής. Στη Βιολογία καταλληλότερος είναι αυτός που αφήνει περισσότερους απογόνους σε ένα συγκεκριμένο περιβάλλον.

Μπορεί να είναι ο πιο γρήγορος, αλλά και ο πιο καλά κρυμμένος, αυτός που χρειάζεται λιγότερη τροφή, ή αυτός που αντέχει μια ξηρασία. Μια σκούρα πεταλούδα δεν είναι «καλύτερη» από μια ανοιχτόχρωμη — είναι καλύτερη πάνω σε σκούρο κορμό. Όταν το περιβάλλον αλλάξει, αλλάζει και το ποιος ευνοείται.

Μια προσαρμογή είναι ένα κληρονομούμενο γνώρισμα που βοηθά τον οργανισμό να επιβιώσει και να αναπαραχθεί στο περιβάλλον του: το χοντρό τρίχωμα της πολικής αρκούδας, τα αγκάθια του κάκτου, το ράμφος του σπίνου που σπάει σκληρούς σπόρους.

Φυσική επιλογή μπροστά στα μάτια μας

Η φυσική επιλογή δεν είναι μόνο κάτι που έγινε στο μακρινό παρελθόν. Τη βλέπουμε και τη μετράμε σήμερα.

• Οι σπίνοι του Δαρβίνου. Το 1977 μια μεγάλη ξηρασία έπληξε ένα νησάκι των Γκαλάπαγκος. Οι μικροί, μαλακοί σπόροι τελείωσαν και έμειναν μόνο μεγάλοι και σκληροί. Οι βιολόγοι Πίτερ και Ρόζμαρι Γκραντ, που μελετούσαν τους σπίνους εκεί εδώ και χρόνια, μέτρησαν ότι επιβίωσαν κυρίως όσοι είχαν μεγαλύτερα ράμφη. Στην επόμενη γενιά το μέσο ράμφος ήταν μετρήσιμα βαθύτερο — περίπου μισό χιλιοστό.
• Αντοχή στα αντιβιοτικά. Σε έναν πληθυσμό βακτηρίων υπάρχουν, λόγω μεταλλάξεων, λίγα που αντέχουν σε ένα αντιβιοτικό. Το αντιβιοτικό σκοτώνει τα υπόλοιπα, και τα ανθεκτικά πολλαπλασιάζονται χωρίς ανταγωνισμό. Γι' αυτό η άσκοπη χρήση αντιβιοτικών — π.χ. σε ιώσεις, όπου δεν δρουν — βοηθά την εξάπλωση ανθεκτικών βακτηρίων, όπως είδες στο μάθημα για τα εμβόλια και τα αντιβιοτικά.
• Έντομα και εντομοκτόνα. Με τον ίδιο τρόπο, κουνούπια και έντομα των καλλιεργειών αποκτούν ανθεκτικότητα στα εντομοκτόνα που χρησιμοποιούνται συχνά.

Όταν δύο πληθυσμοί του ίδιου είδους απομονωθούν, π.χ. σε διαφορετικά νησιά, η φυσική επιλογή και οι μεταλλάξεις τούς αλλάζουν ανεξάρτητα. Μετά από πάρα πολλές γενιές μπορεί να διαφέρουν τόσο, που δεν μπορούν πια να δώσουν γόνιμους απογόνους μεταξύ τους: έχουν γίνει δύο είδη. Έτσι εξηγείται η ποικιλία της ζωής που είδες στο προηγούμενο μάθημα.

Φυσική επιλογή ή παρανόηση;

Κάθε κάρτα είναι μια πρόταση για την εξέλιξη. Περιγράφει σωστά τη φυσική επιλογή, ή είναι μια συνηθισμένη παρανόηση;

Σωστή ή παρανόηση;

Οι καμηλοπαρδάλεις τέντωναν τον λαιμό τους και τα παιδιά τους γεννιόνταν με μακρύτερο λαιμό.

Σωστή περιγραφήΠαρανόηση

0 / 8

Ας το κάνουμε μαζί

Δοκίμασέ το πρώτα. Μετά δες τη λύση.

Δείξε τη λύση

Δοκίμασέ το πρώτα. Μετά δες τη λύση.

Δείξε τη λύση

Δοκίμασέ το πρώτα. Μετά δες τη λύση.

Δείξε τη λύση