Luonnonvalinta

Wikipedia
Loikkaa: valikkoon, hakuun
Osa biologian artikkelisarjaa
Evoluutio
CollapsedtreeLabels-simplified.svg
Prosessit ja mekanismit

Adaptaatio
Geneettinen ajautuminen
Lajiutuminen
Luonnonvalinta
Geenivaihto
Mutaatio
Rekombinaatio

Tutkimus ja historia

Historia
Todisteet
Moderni synteesi
Yhteiskunnalliset vaikutukset
Vastustus

Katso myös

Ekologinen genetiikka
Elämän alkuperä
Fylogenia
Ihmisen evoluutio
Populaatiogenetiikka

Luonnonvalinta on evoluutioprosessi, jossa perinnölliset hyödylliset ominaisuudet runsastuvat ja haitalliset harvinaistuvat populaatiossa eri sukupolvien aikana. Luonnonvalinta kohdistuu eliöiden fenotyyppiin eli ilmiasuun. Pitkän ajan kuluessa luonnonvalinnan passiivinen prosessi voi johtaa uusiin adaptaatioihin tai lajiutumiseen.

Historia[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Luonnonvalinnan käsitteen kehittivät brittiläiset naturalistit Charles Darwin ja Alfred Russel Wallace. Darwinin pääteos Lajien synty (On the Origin of Species, julk. 1859) oli ensimmäinen selvitys luonnonvalinnan toiminnasta ja vaikutuksesta eliölajien kehitykseen. Luonnonvalinta on nykyisen evoluutioteorian perusta ja pääasiallinen eliöiden kehitystä selittävä mekanismi. Populaatiogenetiikan yksi perustajista, R. A. Fisher laajensi teoksessaan "The Genetical Theory of Natural Selection" luonnonvalinnan perusteoreeman tarkoittamaan sitä, kuinka eliöpopulaation kelpoisuuden kasvuvauhti on sama kuin kelpoisuuden geneettinen varianssi kyseisenä ajankohtana, jolloin populaation kelpoisuus kasvaa niin kauan kuin populaatiossa on kelpoisuuden muuntelua.

Darwin selitti luonnonvalinnan seuraavasti[1]:

  1. Jokaisessa sukupolvessa on enemmän eliöitä kuin niiden on mahdollista selviytyä ja lisääntyä.
  2. Jokaisessa populaatiossa yksilöiden välillä on eroja eli perinnöllistä muuntelua.
  3. Ne yksilöt, jotka parhaiten sopivat tiettyyn ympäristöön, selviytyvät ja lisääntyvät, ja jättävät jälkeensä enemmän jälkeläisiä kuin muut yksilöt.
  4. Lisääntyessä perityt ominaisuudet muuntuvat.
  5. Luonnonvalinnan tuloksena on evolutiivinen adaptaatio eli sopeutuminen – kasauma perittyjä ominaisuuksia ja piirteitä, jotka edistävät eliön mahdollisuuksia selvitä ja lisääntyä tietyssä ympäristössä.

Luonnonvalinnan mekanismit[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Kaavioesitys siitä miten bakteerien vastustuskyky antibiootteja kohtaan lisääntyy luonnonvalinnan seurauksena.

Luonnonvalinta on kuvattu loogisten väitteiden sarjana,[2][3]

  1. Jokainen eliö tuottaa useamman kuin yhden jälkeläisen jolloin populaatioiden koot pyrkivät kasvamaan.
  2. Jokainen eliö tarvitsee tietyn määrän resursseja kyetäkseen elämään.
  3. Populaatiolle tarjolla olevat resurssit on rajallisia.
  4. Populaation yksilöt menestyvät eri tavoin, eli populaatiossa esiintyy menestykseen liittyvää, ainakin osin perinnöllistä variaatiota.

Näistä johtuvat seuraukset:

  1. Tietyllä alueella populaatiot voivat kasvaa vain johonkin maksimikokoon asti, jonka useimmiten määrää ympäristön kantokyky. Maksimikoossa populaatioon syntyy enemmän jälkeläisiä kuin mitä se pystyy pitämään yllä, jolloin jotkut yksilöt eivät jää eloon ja lisäänny.
  2. Piirteet jotka lisäävät yksilön tuottamaa eloon jäävää jälkeläismäärää suhteessa muihin, lisääntyvät populaatiossa.

Luonnonvalinta koostuu siis osista kuten muuntelusta (yksilöillä erilaisia ominaisuuksia), periytyvyydestä (ominaisuudet periytyvät vanhemmilta niiden jälkeläisille, ominaisuuksien periytyvyyden aste eli heritabiliteetti vaihtelee), hyödyllisistä ominaisuuksista, (jotkut ominaisuudet parantavat menestystä tietyssä ympäristössä), lisääntymiskyvystä (jotkut yksilöt lisääntyvät muita paremmin) ja hyödyllisten ominaisuuksien kasaantumisesta (menestystä auttavat ominaisuudet lisääntyvät populaatiossa sukupolvien aikana).

Lajien yksilöt poikkeavat aina hieman toisistaan. Sellaisilla yksilöillä, joilla on selviytymisen kannalta parempia ominaisuuksia, on etulyöntiasema muihin populaation yksilöihin. Ominaisuuksia voivat olla esimerkiksi kyky löytää enemmän ravintoa, kyky paeta saalistajilta, voittaa vihamieliset lajitoverit, tai kyky houkutella lisääntymiskumppaneita (seksuaalivalinta). Heikommin menestyvät yksilöt ja niiden ominaisuudet karsiutuvat ajan myötä populaatiosta. Kelpoisuudeltaan parempien yksilöiden kantamat alleelit siirtyvät lisääntymisen seurauksena näiden yksilöiden jälkeläisille, ja siten yleistyvät populaation geenivarastossa. Näin hyödylliset ominaisuudet yleistyvät pitkän ajan kuluessa populaatiossa. Luonnonvalinnan kautta populaatio sopeutuu ympäristöönsä mahdollisimman hyvin. Luonnonvalinnalla saati evoluutiolla ei kuitenkaan ole mitään päämäärää:

Yksilön elinaikanaan hankkimat ominaisuudet eivät kuitenkaan periydy jälkeläisille, kuten 1800-luvun lamarckistit uskoivat. Kuitenkin populaatioissa tai pienemmissä ryhmissä opitut hyödylliset piirteet, kuten esimerkiksi kokemuksen kartuttama metsästystaito, voivat siirtyä sukupolvesta toiseen kulttuurievoluution kautta. Ympäristöllä on myös suoraa vaikutusta perimään epigeneettisen periytymisen kautta.

Luonnonvalinnan muodot[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Riikinkukon riemukkaan pyrstön arvellaan kehittyneen naaraiden seksuaalivalinnasta. Kuvassa oleva yksilö kuitenkin on mutaatiosta johtuen albiino. Luonnonvalinta ei kuitenkaan suosi albiinoja, koska pedot huomaavat ne helpommin ja ne eivät pärjää kilpailussa naaraista värikkäämmille koiraille.

Luonnonvalinta voi toimia kolmella tavalla:[4]

  • Suuntaavassa valinnassa (engl. directional selection) ominaisuuden jonkin ääripään kelpoisuus on suurempi kuin ominaisuuden muiden muotojen ja ominaisuuden keskiarvo populaatiossa siirtyy kohti valikoituvaa ääripäätä.
  • Tasapainottavassa valinnassa (engl. balancing selection), joka on vakaille populaatioille tyypillinen, ääripäät ja ääripäihin suuntaavat mutaatiot karsiutuvat jolloin ominaisuus muuttuu populaatiossa keskimääräisemmäksi.
  • Hajottavassa valinnassa (engl. disruptive selection), joka voi johtua esimerkiksi olosuhteiden muutoksesta, keskimääräiset karsiutuvat, jolloin ääripäät yleistyvät. Näin populaatiosta tulee "kaksihuippuinen" ja seurauksena voi olla jopa lajiutuminen

Jos ominaisuus on neutraali, siihen ei kohdistu luonnonvalintaa ja siihen vaikuttavien alleelien frekvenssit muuttuvat vain geneettisen ajautumisen vaikutuksesta. Tällöin populaation muuntelu useimmiten vähenee. Jos populaation koko on riittävän suuri, eikä geneettisen ajautumisen vaikutus siten pääse kasvamaan liian suureksi, pysyvät alleelien frekvenssit Hardyn–Weinbergin tasapainossa.

Ihminen ja luonnonvalinta[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Ihmisten toimet ovat myös vaikuttaneet luonnonvalintaan. Villiintyneet kotieläimet ovat tappaneet sukupuuttoon useita kotoperäisiä lajeja muun muassa Galápagossaarilla ja Australiassa kilpaillessaan luonnonvaraisten eläinten kanssa samasta ravinnosta tai käyttäen puolustuskyvyttömiä lajeja ravinnokseen. Tasapaino järkkyy, kun alueelle kuulumaton laji leviää.

Lähteet[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

  1. Campbell, NA. & Reece, JB.: Biology, 7th ed. San Francisco: Benjamin Cummings, 2005. ISBN 0-321-27045-2.
  2. Vogel, Steven: Kissan tassut ja katapultit : luonnon ja ihmisen mekaaniset maailmat, s. 22. Suom. Kimmo Pietiläinen. Helsinki: Terra cognita, 2001. ISBN 952-5202-37-2. (suomeksi)
  3. Sintonen, Matti (toim.): Biologian filosofian näkökulmia. Helsinki: Gaudeamus, 1998. ISBN 951-662-743-9. (suomeksi)
  4. Greg Laden, the modes of natural selection,2007

Aiheesta muualla[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

  • Brandon, Robert: Natural Selection The Stanford Encyclopedia of Philosophy. The Metaphysics Research Lab. Stanford University. (englanniksi)