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Disruptive Selektion ist eine Art natürliche Selektion, die Individuen mit extremen phänotypischen Merkmalen auf Kosten von Individuen mit durchschnittlichen Phänotypen bevorzugt. In diesen Fällen ist der durchschnittliche Phänotyp weniger geeignet zu überleben und sich zu reproduzieren als die Extremfälle, da letztere einen evolutionären Vorteil haben, der sie begünstigt.
Anders ausgedrückt, die disruptive Selektion ist ein Mechanismus, der gegen das durchschnittliche Individuum selektiert und so eine größere Variabilität innerhalb einer Art erzeugt. Dies liegt daran, dass es wahrscheinlicher ist, Personen mit deutlich unterschiedlichen Phänotypen zu finden.
Erkennung von disruptiver Selektion
Es gibt drei Hauptmodelle der natürlichen Selektion, die versuchen, die Evolution verschiedener Arten in verschiedenen natürlichen Umgebungen zu erklären, nämlich die stabilisierende oder normalisierende Selektion , die gerichtete oder positive Selektion und die störende Selektion . Die Art und Weise, wie Biologen feststellen, welche dieser Arten der Selektion in einer Population funktioniert, besteht darin, die Häufigkeit jedes phänotypischen Merkmals und insbesondere die Entwicklung oder Änderung der Form der Verteilungskurven zu analysieren.
Wenn bei der Analyse der Verteilung eines bestimmten Merkmals, beispielsweise der Schnabellänge eines Vogels, beobachtet wird, dass die Verteilung nicht die klassische Form einer Glocke hat (wie die rote Kurve im vorherigen Bild), sondern zwei aufweist Spitzen in der Nähe der Enden (wie die grüne Verteilung), dann liegt eine disruptive Selektion vor. Diese Art der Verteilung wird als bimodale Verteilung bezeichnet , da es zwei Werte der Variablen gibt, die häufiger sind als die anderen ((zwei Modi).
Die beiden anderen Arten der Selektion können auch anhand der Analyse der Verteilungskurven erkannt werden, je nachdem, ob die Häufigkeit der Phänotypen mehr oder weniger gestreut wird (Verbreiterung oder Stauchung der Kurve) oder ob sich der Mittelwert in Richtung der einen oder anderen bewegt extremer Phänotyp.
Ursachen disruptiver Selektion
Es ist wichtig zu erwähnen, dass sich disruptive Selektion nicht immer in einer Population manifestiert. Die treibende Kraft für diese Art der Selektion ist wie immer die Umwelt, in der die betreffende Art lebt. Im Allgemeinen sind Individuen mit extremen Merkmalen spezialisierter als solche mit durchschnittlichen Merkmalen, wenn es extreme Merkmale in Bezug auf Raubtiere, Nahrungsquellen usw. in der Umgebung gibt, sodass sie sich besser anpassen als andere. Im Laufe der Zeit werden diese Personen einen größeren Fortpflanzungserfolg haben als andere und werden im Vergleich zu „durchschnittlichen“ Personen allmählich an Häufigkeit zunehmen.
Entdeckung der disruptiven Selektion
Disruptive Selektion sowie die beiden anderen Formen der Selektion wurden von dem berühmten britischen Naturforscher und Vater der Evolutionsbiologie, Charles Darwin, vorgeschlagen. In seinem 1859 erschienenen Buch The Origin of Species präsentierte Darwin die Ergebnisse seiner Untersuchungen, die er während einer Reise durch verschiedene Gebiete der Erde an Bord des Segelschiffs Beagle durchführte., aber vor allem auf den Galapagos-Inseln. Dort beobachtete er verschiedene Finkenarten, die sich hauptsächlich durch die Form und Größe ihrer Schnäbel unterschieden. In einer Umgebung, in der die vorherrschende Nahrungsquelle entweder sehr große und sehr harte oder sehr kleine Samen waren, konnten Finken mit großen starken Schnäbeln, die darauf spezialisiert waren, große Samen zu brechen und zu verzehren, und Finken mit feineren Schnäbeln, die darauf spezialisiert waren, die kleineren Samen vorsichtig zu knacken, fressen besser als solche mit durchschnittlichen Schnäbeln.
Fünf Beispiele störender natürlicher Selektion
Beispiel 1: Der Schnabel des Kolibris
Der Fall der Darwinfinken ist nicht das einzige Beispiel für störende Selektion unter Vögeln und hängt mit den Eigenschaften ihrer Schnäbel zusammen. Um sich zu ernähren, haben Kolibris einen sehr dünnen und spezialisierten Schnabel, der speziell an ihre Lieblingsblumensorte angepasst ist. An manchen Stellen, wo nur kurze Blüten und lange Blüten wachsen, aber keine Blüten mittlerer Länge, ernähren sich Kolibris mit kurzen und langen Schnäbeln besser und werden denen mit mittleren Schnäbeln vorgezogen.
Andererseits trägt gerade der größere Anteil an Kolibris mit langen und kurzen Schnäbeln auch dazu bei, dass Pflanzen mit langen und kurzen Blüten häufiger bestäubt werden und in ihrer Umgebung Pflanzen mit Zwischenblüten dominieren, was ebenfalls eine Rolle spielt Ein Beispiel für disruptive Selektion.
Beispiel 2: Der Schwanz des Eichhörnchens
Eichhörnchen werden oft von Raubtieren gejagt, wenn sie auf dem Boden sind, aber nicht, wenn sie in den Bäumen sind, also wird jede Eigenschaft, die ihnen hilft, sich besser auf dem Boden zu bewegen, um Raubtieren zu entkommen, oder sich frei in den Ästen von Bäumen bewegen, ein evolutionärer Vorteil. Dies ist die Kraft, die bei Eichhörnchen die störende Selektion der Schwanzlänge antreibt.
Ein langer Schwanz hilft dem Eichhörnchen, sein Gleichgewicht zu halten, sodass es sich sehr sicher auf Ästen bewegen kann und so Raubtieren am Boden aus dem Weg geht.
Andererseits erleichtert ein kurzer Schwanz dem Eichhörnchen das Laufen auf dem Boden (wo es nicht so viel Gleichgewicht braucht), da es weniger im Weg ist. Ein langer, sperriger Schwanz erleichtert es einem Raubtier außerdem, das Eichhörnchen zu fangen. Aus diesen beiden Gründen überleben kurzschwänzige Eichhörnchen tendenziell länger am Boden als andere.
Da sowohl langschwänzige als auch kurzschwänzige Eichhörnchen einen Vorteil haben, der ihre Überlebenschancen erhöht (weil Raubtiere es schwerer haben, sie zu jagen) und mittelschwänzige Eichhörnchen dies nicht tun, dominieren diese beiden extremen Phänotypen.
Beispiel 3: Die Fellfarbe des Kaninchens
Bei Kaninchen gibt es drei sehr häufige Fellfarben, die von einem Gen bestimmt werden, das eine unvollständige Dominanz darstellt: Schwarz, Weiß und Grau. Abhängig von der Umgebung, in der sie leben, kann eine dieser Farben einen Vorteil darstellen, der das Kaninchen fitter oder anpassungsfähiger macht.
Wenn die Kaninchen beispielsweise an einem felsigen Ort leben, der durch das Vorhandensein von sehr dunklen und/oder sehr hellen Felsen gekennzeichnet ist, können sich die schwarzen und weißen Kaninchen besser tarnen und sich so vor Raubtieren verstecken, während die grauen Kaninchen auffallen auf beiden Felsen, was sie zur Beute macht. Diese Selektion gegen die Zwischenfarbe macht sie weniger geeignet, in dieser Umgebung zu überleben, was die relative Häufigkeit der anderen beiden extremen Phänotypen erhöht.
Beispiel 4: Das Muster der Flügel des Schmetterlings
Die afrikanische Schwalbenschwanz-Schmetterlingsart ( Papilio dardanus ) ist berühmt als Beispiel für batesianische Mimikry. Die Männchen dieser Art sind mehr oder weniger einheitlich, aber es haben sich mehr als 10 Weibchenarten mit deutlich unterschiedlichen Flügelformen (extreme Phänotypen) entwickelt.
Bei diesen Schmetterlingen erfolgt die Selektion gegen Weibchen, die Flügel mit dem durchschnittlichen gemeinsamen Muster von Männchen haben, wodurch extreme Phänotypen bevorzugt werden, die anderen Schmetterlingsarten ähneln, die für Raubtiere weniger schmackhaft oder sogar giftig sind. Folglich ist es wahrscheinlicher, dass diese Schmetterlinge überleben als die anderen, was zu einer störenden Selektion führt.
Beispiel 5: Die Farbe des Birkenspanners
Ähnlich wie das Kaninchenbeispiel ist die Biston betularia- Motte ein weiteres Beispiel für eine störende Selektion in Bezug auf die Farbe. In Umgebungen, in denen die Bäume sehr dunkel sind (z. B. aufgrund von Rußverschmutzung), können Motten der f . Carbonaria , die auch sehr dunkel sind und sich effektiv tarnen können, um sich vor Fressfeinden zu verstecken. An Orten, an denen die Bäume klarer und sauberer sind, oder in Städten, wo es weiße Mauern gibt, sind die Lichtmotten f. typica überleben am besten. Zwischenfarbige Schmetterlinge überleben jedoch in beiden Umgebungen nicht gut, sodass sie häufiger von Raubtieren angegriffen werden.
