Φυσική επιλογή

Η φυσική επιλογή είναι η διαδικασία εξέλιξης των ειδών μέσω της οποίας οι οργανισμοί που είναι καλύτερα προσαρμοσμένοι στο περιβάλλον αφήνουν περισσότερους απογόνους από εκείνους που είναι λιγότερο προσαρμοσμένοι. Η θεωρία της φυσικής επιλογής διατυπώθηκε επίσημα το 1858 από τον Κάρολο Δαρβίνο. Στηρίζεται στην παρατήρηση πως ορισμένες διαφορές μεταξύ των ατόμων σε έναν πληθυσμό είναι κληρονομήσιμες.

Η διαδικασία με την οποία οι οργανισμοί που είναι περισσότερο προσαρμοσμένοι στο περιβάλλον τους επιβιώνουν και αναπαράγονται περισσότερο από τους λιγότερο προσαρμοσμένους ονομάστηκε από τον Κάρολο Δαρβίνο φυσική επιλογή. Η θεωρία του Δαρβίνου προσέφερε μια απλή αλλά πειστική εξήγηση για την ποικιλία των ειδών στη Γη. Επειδή οι διάφορες περιοχές έχουν διαφορετικές συνθήκες και διαφορετικές ευκαιρίες επιβίωσης, διαφορετικοί οργανισμοί επιλέγονται από τη φυσική επιλογή ως οι πιο προσαρμοσμένοι στο συγκεκριμένο περιβάλλον.

Πώς προκύπτει η φυσική επιλογή;

Αναλυτικότερα η θεωρία της φυσικής επιλογής μπορεί να συνοψιστεί σε 4 βασικές παρατηρήσεις και σε 3 συμπεράσματα που απορρέουν από αυτές.

• Παρατήρηση 1: Οι πληθυσμοί των διάφορων ειδών τείνουν να αυξάνονται από γενιά σε γενιά με ρυθμό γεωμετρικής προόδου.

• Παρατήρηση 2: Αν εξαιρεθούν οι εποχικές διακυμάνσεις, τα μεγέθη των πληθυσμών παραμένουν σχετικά σταθερά. Συμπέρασμα: Για να παραμείνει σταθερό το μέγεθος ενός πληθυσμού, παρά την τάση για αύξηση, μερικά άτομα δεν επιβιώνουν ή δεν αναπαράγονται. Συνεπώς μεταξύ των οργανισμών ενός πληθυσμού διεξάγεται ένας αγώνας επιβίωσης.
• Παρατήρηση 3: Τα άτομα ενός είδους δεν είναι όμοια. Στους πληθυσμούς υπάρχει τεράστια ποικιλομορφία όσον αφορά τα φυσικά χαρακτηριστικά των μελών τους. Συμπέρασμα: Η επιτυχία στον αγώνα για την επιβίωση δεν είναι τυχαία. Αντιθέτως, εξαρτάται από το είδος των χαρακτηριστικών που έχει κληρονομήσει ένας οργανισμός από τους προγόνους του. Οι οργανισμοί οι οποίοι έχουν κληρονομήσει χαρακτηριστικά που τους βοηθούν να προσαρμόζονται καλύτερα στο περιβάλλον τους επιβιώνουν περισσότερο ή/και αφήνουν μεγαλύτερο αριθμό απογόνων από τους οργανισμούς οι οποίοι έχουν κληρονομήσει λιγότερο ευνοϊκά για την επιβίωσή τους χαρακτηριστικά.
• Παρατήρηση 4: Τα περισσότερα από τα χαρακτηριστικά των γονέων κληροδοτούνται στους απογόνους τους. Συμπέρασμα: Τα ευνοϊκά για την επιβίωση χαρακτηριστικά μεταβιβάζονται στην επόμενη γενιά με μεγαλύτερη συχνότητα από τα λιγότερο ευνοϊκά, καθώς οι φορείς τους επιβιώνουν και αφήνουν μεγαλύτερο αριθμό απογόνων από τους φορείς των λιγότερο ευνοϊκών χαρακτηριστικών. Έτσι, με την πάροδο του χρόνου, η συσσώρευση όλο και περισσότερων ευνοϊκών χαρακτηριστικών σε έναν πληθυσμό μπορεί να οδηγήσει στην εμφάνιση ενός νέου είδους.

Μερικές χρήσιμες αποσαφηνίσεις

να από τα σημεία που χρειάζονται αποσαφήνιση στη θεωρία που διατύπωσε ο Δαρβίνος είναι το πού τελικά δρα η φυσική επιλογή. Για την εξελικτική λοιπόν θεωρία η φυσική επιλογή δρα στον πληθυσμό και συνεπώς ο πληθυσμός αντιπροσωπεύει τη μικρότερη δυνατή μονάδα που μπορεί να εξελιχθεί.

Αυτό φαίνεται παράδοξο, καθώς η φυσική επιλογή περιλαμβάνει αλληλεπιδράσεις ανάμεσα στα μεμονωμένα άτομα και το περιβάλλον τους, οπότε θα ήταν λογικότερο τα μεμονωμένα άτομα να αποτελούν τη μονάδα της εξέλιξης και όχι οι πληθυσμοί. Όμως ένα μεμονωμένο άτομο μπορεί να παρουσιάσει ένα, το πολύ, νέο χαρακτηριστικό είτε λόγω μεταβολής του γενετικού υλικού του (μετάλλαξη) είτε λόγω της επίδρασης του περιβάλλοντός του (επίκτητο γνώρισμα). Αντιθέτως η εξέλιξη απαιτεί συσσώρευση πολλών νέων κληρονομήσιμων χαρακτηριστικών που έχουν εδραιωθεί στους πληθυσμούς διαδοχικών γενεών με τη δράση της φυσικής επιλογής.

Πρέπει επίσης να τονιστεί ότι η δράση της φυσικής επιλογής είναι τοπικά και χρονικά προσδιορισμένη. Οι συνθήκες του περιβάλλοντος διαφέρουν από περιοχή σε περιοχή και από χρονική στιγμή σε χρονική στιγμή. Έτσι είναι δυνατόν ένα χαρακτηριστικό που αποδεικνύεται προσαρμοστικό σε μια περιοχή μια καθορισμένη χρονική στιγμή να είναι άχρηστο ή και δυσμενές σε μια άλλη περιοχή ή σε μια άλλη χρονική στιγμή.

Η φυσική επιλογή είναι ένας από τους διαφόρους μηχανισμούς που μπορούν να προκαλέσουν γενετικές μεταλλάξεις στους φυσικούς πληθυσμούς. Είναι όμως ο κύριος μηχανισμός μέσω του οποίου οι οργανισμοί ανταποκρίνονται στις αλλαγές του περιβάλλοντος. Ούτε η φυσική επιλογή, ούτε κανένας άλλος εξελικτικός μηχανισμός έχουν κάποιο απώτερο σκοπό. Η φυσική επιλογή ειδικότερα, υποδηλώνει απλώς την υπεροχή για επιβίωση ή αναπαραγωγή μιας γενετικής μορφής έναντι μιας άλλης κάτω από ένα συγκεκριμένο περιβάλλον και σε μια συγκεκριμένη χρονική στιγμή.

Δράση φυσικής επιλογής

Ένα πολύ γνωστό παράδειγμα δράσης της φυσικής επιλογής είναι αυτό της πεταλούδας Biston betularia, ενός εντόμου που είναι πολύ διαδεδομένο στην Αγγλία και στη Σκωτία. Η πεταλούδα αυτή συναντιέται σε δύο παραλλαγές που διαφέρουν ως προς το χρωματισμό τους. Η μία είναι ανοιχτόχρωμη και φέρει σκούρες κηλίδες στις πτέρυγές της, ενώ η άλλη είναι εξ ολοκλήρου μαύρη.

Πριν από τη βιομηχανική επανάσταση πολυπληθέστερες ήταν οι ανοιχτόχρωμες πεταλούδες, ενώ οι μαύρες ήταν ελάχιστες. Μετά όμως τη βιομηχανική επανάσταση τα πράγματα άλλαξαν ριζικά: βαθμιαία άρχισαν να επικρατούν οι μαύρες πεταλούδες, έτσι ώστε στις αρχές του 20ού αιώνα να αποτελούν αυτές τη μοναδική σχεδόν παραλλαγή πεταλούδας σε πολλές βιομηχανικές περιοχές (όπως το Μάντσεστερ).Το φαινόμενο αυτό, το οποίο συσχετίστηκε με τη βιομηχανική ρύπανση, ονομάστηκε βιομηχανικός μελανισμός και έκτοτε έχει παρατηρηθεί σε δεκάδες είδη εντόμων που ζουν σε βιομηχανικές περιοχές.

Η εξήγηση του φαινομένου βρίσκεται στη δράση της φυσικής επιλογής. Πριν από τη βιομηχανική επανάσταση οι κορμοί των δέντρων είχαν το φυσικό ανοιχτό χρώμα τους. Οι ανοιχτόχρωμες πεταλούδες που αναπαύονταν επάνω τους (γιατί η πεταλούδα αυτή τρέφεται τη νύχτα και αναπαύεται την ημέρα) διακρίνονταν δυσκολότερα από τους θηρευτές τους, τα εντομοφάγα πτηνά, σε σχέση με τις μαύρες. Για το λόγο αυτό επικράτησαν στους τοπικούς πληθυσμούς της πεταλούδας, αφού είχαν μεγαλύτερες πιθανότητες επιβίωσης — και μεταβίβασης του χαρακτηριστικού τους (ανοιχτό χρώμα πτερύγων) στις επόμενες γενιές — από τις μαύρες.

Όταν μαύρισαν οι κορμοί των δέντρων εξαιτίας της βιομηχανικής ρύπανσης, η δράση της φυσικής επιλογής αντιστράφηκε. Το προσαρμοστικό πλεονέκτημα το είχαν πλέον οι μαύρες πεταλούδες, που ήταν περισσότερο δυσδιάκριτες στους κορμούς από τις ανοιχτόχρωμες. Έτσι βαθμιαία άρχισαν να επικρατούν αριθμητικά, καθώς επιβίωναν περισσότερο και μεταβίβαζαν με μεγαλύτερη συχνότητα τον χρωματισμό τους στις επόμενες γενιές από τις ανοιχτόχρωμες.

Πρέπει όμως στο σημείο αυτό να γίνει μια επισήμανση προκειμένου να αποφευχθούν πιθανές παρανοήσεις για το μηχανισμό με τον οποίο προχωρεί η εξέλιξη. Οι πεταλούδες δεν ανταποκρίθηκαν στη μεταβολή του περιβάλλοντος (μαύρισμα των κορμών των δέντρων) αναπτύσσοντας ένα γνώρισμα που δεν υπήρχε προηγουμένως (όπως θα μπορούσε να ισχυριστεί ένας οπαδός της θεωρίας του Λαμάρκ), καθώς η μαύρη παραλλαγή τους προϋπήρχε της βιομηχανικής επανάστασης. Απλώς η φυσική επιλογή έδρασε ευνοώντας από τα υπάρχοντα κληρονομήσιμα χαρακτηριστικά εκείνο που προσέδιδε μεγαλύτερες πιθανότητες επιβίωσης στον φορέα του (ανοιχτός χρωματισμός όταν οι κορμοί ήταν ανοιχτόχρωμοι, μαύρος χρωματισμός όταν οι κορμοί έγιναν σκούροι).

Αρχαίοι Έλληνες φιλόσοφοι και φυσική επιλογή

Η ιδέα της φυσικής επιλογής δεν είναι μια επινόηση του Κάρολου Δαρβίνου. Ήδη από την αρχαιότητα είχαν διατυπωθεί τέτοιου είδους θεωρίες, οι κυριότεροι εκπρόσωποι των οποίων είναι:

• Αναξίμανδρος (610 – 547/6 π.Χ.) Προσωκρατικός φιλόσοφος από τη Μίλητο. Σύμφωνα με τη θεωρία του Αναξίμανδρου «περί της γενέσεως των οργανικών όντων», όταν η γη ήταν ακόμα σκεπασμένη από νερά, μέσα στη θάλασσα διαμορφωνόταν η ζωή. Μετά όμως από την αποχώρηση του υγρού στοιχείου εξαιτίας της θερμότητας του ήλιου, όσα από τα θαλάσσια όντα βρέθηκαν στην ξηρά έπρεπε να προσαρμοστούν στο νέο περιβάλλον.Ανάμεσα σ' αυτά ήταν και οι άνθρωποι που ζούσαν προγουμένως ιχθυόμορφη επίσης ζωή.

• Εμπεδοκλής (495 – 435 π.Χ.) Προσωκρατικός φιλόσοφος από τον Ακράγαντα της Σικελίας. Στη" ζωογονία" προσπάθησε να εξηγήσει την προέλευση και την εξέλιξη των ζωντανών οργανισμών. Μέσω της δράσης της δύναμης της "φιλότητας" (αγάπης ή έλξης) πρώτα δημιουργήθηκαν τα οργανικά μέλη του σώματος των ζώων διαχωρισμένα, αλλά πλανούνταν εδώ και εκεί γιατί ασκούσε πάνω τους επιρροή το "νείκος". Καθώς όμως η φιλότητα κέρδιζε δύναμη, τα μεμονωμένα μέλη έτειναν να βρουν τα κατάλληλα αντίστοιχα μέλη για να συντεθούν σε πιο ολοκληρωμένες μορφές. Η ένωση αυτή των μελών έγινε συμπτωματικά και το αποτέλεσμα ήταν η δημιουργία τεράτων και παραμορφωμένων υπάρξεων. Όσα μέλη συνταιριάστηκαν έτσι σε πιο σύνθετα οργανικά όντα επέζησαν, ενώ τα άλλα που δεν έτυχε συμπέσουν κάπου και να συνταιριαστούν εξαφανίστηκαν. Ο Εμπεδοκλής συνέλαβε κατά κάποιο τρόπο την ιδέα της φυσικής επιλογής.

Εξωτερικοί σύνδεσμοι

• Φυσική επιλογή και σεξουαλικότητα
• Η εξέλιξη των θεωριών για την εξέλιξη των ειδών (pdf)
• Βιολογία Γενικής Παιδείας Γ' Τάξης Ενιαίου Λυκείου Κεφάλαιο 3ο Εξέλιξη
• Μάνια Γεωργάτου, Λουκία Πρίνου, Η σταθερή εξηγητική αξία της θεωρίας της Φυσικής Επιλογής, Κριτική - Επιστήμη & Εκπαίδευση, τ/χ.1 (2005), σελ. 53-69 [1] Αρχειοθετήθηκε 2012-01-20 στο Wayback Machine.