Sztuczna selekcja
Dobór naturalny i ewolucja adaptacyjna
W środowisku naturalnym ewolucja adaptacyjna odbywa się przez dobór naturalny, proces, w którym różnice w cecha…
Kiedy patrzysz na populację zwierząt, możesz zauważyć pewne różnice lub różnice między osobnikami tego samego gatunku. Być może niektóre są większe od innych lub występują różnice w ich ubarwieniu. Różnice te służą jako podstawa doboru naturalnego, w którym zachowane zostaną korzystne cechy populacji, które pozytywnie wpływają na przetrwanie i reprodukcję. Na przykład zwierzęta, które mogą łatwiej kamuflować się w swoim otoczeniu, unikają drapieżników i częściej przekazują swoje geny niż te, które tego nie robią. To ubarwienie kamuflażowe jest fenotypem, definiowanym jako wizualny wyraz cechy. Genotyp odnosi się do zestawu genów odpowiedzialnych za fenotyp. Dlatego w wyniku doboru naturalnego pewne genotypy są utrzymywane w czasie, podczas gdy mniej korzystne zmiany znikają, co napędza ewolucję populacji.
My, ludzie, badaliśmy ten proces i wykorzystywaliśmy naturalnie występujące różnice, aby celowo ewoluować rośliny i zwierzęta, które można uprawiać lub trzymać jako towarzyszy. Proces ten jest znany jako sztuczna selekcja, rozmnażanie i udomowienie roślin i zwierząt w celu uzyskania korzystnych cech. Spójrzmy na przykład na psy. Tysiące lat temu ludzie zaczęli selektywnie hodować pary wilków pod kątem takich cech jak uległość, ochrona i sprawność łowiecka wraz z wyglądem. Kontynuowaliśmy tę selektywną hodowlę przez niezliczone pokolenia, co doprowadziło do powstania wielu współczesnych ras psów, w tym doga niemieckiego i chihuahua, które z kolei bardzo różnią się wyglądem i charakterem od swojego przodka, wilka.
Wdrożyliśmy również sztuczną selekcję w roślinach. Brassica oleracea była kiedyś dużą, liściastą rośliną, ale została sztucznie wyselekcjonowana na różne sposoby, aby uzyskać wiele popularnych warzyw, które jemy dzisiaj, w tym jarmuż, kapustę, kalafior, a nawet kalarepę. Inny gatunek z tej samej rodziny, Brassica napus, jest powszechnie znany jako rzepak ze względu na obfitą ilość oleju sekwestrowanego w jej nasionach, które doskonale nadają się do gotowania lub produkcji paliwa.
W tym laboratorium sztucznie wyselekcjonujesz cechy z poszczególnych roślin rzepaku, aby uzyskać dwie linie wykazujące różne poziomy cechy, owłosienia.
Zaloguj się lub , aby uzyskać dostęp do pełnej treści. Dowiedz się więcej o dostępie Twojej instytucji do treści JoVE tutaj
Kiedy patrzysz na populację zwierząt, możesz zauważyć pewne różnice lub różnice między osobnikami tego samego gatunku. Być może niektóre są większe od innych lub występują różnice w ich ubarwieniu. Różnice te służą jako podstawa doboru naturalnego, w którym zachowane zostaną korzystne cechy populacji, które pozytywnie wpływają na przetrwanie i reprodukcję. Na przykład zwierzęta, które mogą łatwiej kamuflować się w swoim otoczeniu, unikają drapieżników i częściej przekazują swoje geny niż te, które tego nie robią. To ubarwienie kamuflażowe jest fenotypem, definiowanym jako wizualny wyraz cechy. Genotyp odnosi się do zestawu genów odpowiedzialnych za fenotyp. Dlatego w wyniku doboru naturalnego pewne genotypy są utrzymywane w czasie, podczas gdy mniej korzystne zmiany znikają, co napędza ewolucję populacji.
My, ludzie, badaliśmy ten proces i wykorzystywaliśmy naturalnie występujące różnice, aby celowo ewoluować rośliny i zwierzęta, które można uprawiać lub trzymać jako towarzyszy. Proces ten jest znany jako sztuczna selekcja, rozmnażanie i udomowienie roślin i zwierząt w celu uzyskania korzystnych cech. Spójrzmy na przykład na psy. Tysiące lat temu ludzie zaczęli selektywnie hodować pary wilków pod kątem takich cech jak uległość, ochrona i sprawność łowiecka wraz z wyglądem. Kontynuowaliśmy tę selektywną hodowlę przez niezliczone pokolenia, co doprowadziło do powstania wielu współczesnych ras psów, w tym doga niemieckiego i chihuahua, które z kolei bardzo różnią się wyglądem i charakterem od swojego przodka, wilka.
Wdrożyliśmy również sztuczną selekcję w roślinach. Brassica oleracea była kiedyś dużą, liściastą rośliną, ale została sztucznie wyselekcjonowana na różne sposoby, aby uzyskać wiele popularnych warzyw, które jemy dzisiaj, w tym jarmuż, kapustę, kalafior, a nawet kalarepę. Inny gatunek z tej samej rodziny, Brassica napus, jest powszechnie znany jako rzepak ze względu na obfitą ilość oleju sekwestrowanego w jej nasionach, które doskonale nadają się do gotowania lub produkcji paliwa.
W tym laboratorium sztucznie wyselekcjonujesz cechy z poszczególnych roślin rzepaku, aby uzyskać dwie linie wykazujące różne poziomy cechy, owłosienia.
View the full transcript and gain access to JoVE Lab Manual videos
Q1: What is the difference between phenotype and genotype?
A phenotype is the visual expression of a trait, such as an animal's coloration or size. A genotype refers to the set of genes responsible for producing that phenotype. Both are shaped by natural selection, where beneficial genotypes are maintained over time while less favorable variations disappear, driving population evolution.
Q2: How does artificial selection differ from natural selection?
Natural selection occurs when beneficial traits improve survival and reproduction in nature. Artificial selection, also called selective breeding, is when humans deliberately choose which organisms breed to produce the next generation. Humans cause selection by propagating plants and animals with favorable traits, allowing rapid evolution over many generations.
Q3: What role does genetic variation play in evolution?
Genetic variation provides the raw material for both natural and artificial selection. Without variation in traits within a population, selection cannot act because there are no differences to select upon. Populations containing diverse phenotypes allow selection to preserve beneficial traits and drive evolutionary change across generations.
Q4: How has artificial selection changed dogs from their wolf ancestors?
Thousands of years ago, humans selectively bred wolves for traits like docility, protection, hunting ability, and appearance. Over countless generations, this artificial selection produced modern dog breeds such as Great Danes and Chihuahuas, which differ dramatically in appearance and character from their wolf ancestors, demonstrating rapid evolutionary change.
Q5: What vegetables come from artificial selection of Brassica oleracea?
Brassica oleracea, originally a large leafy plant, has been artificially selected to produce numerous common vegetables including kale, cabbage, cauliflower, and kohlrabi. This demonstrates how artificial selection visualization plants data analysis reveals the remarkable diversity humans can create from a single species through selective breeding over hundreds of years.
Q6: Why is Brassica napus valuable for artificial selection studies?
Brassica napus, commonly known as oilseed rape, has been artificially selected for abundant oil in its seeds, which is excellent for cooking and fuel production. Its subspecies, Wisconsin Fast Plants, has an extremely short one-month life cycle, making it ideal for research and education to observe artificial selection effects across multiple generations quickly.
Q7: How do camouflage traits demonstrate natural selection in populations?
Animals with coloration that camouflages them in their environment evade predators more effectively and reproduce more often than those without camouflage. This camouflage phenotype is preserved through natural selection because the underlying genotypes that produce it are passed on more frequently, gradually increasing the trait's prevalence in the population.