Кіріспе

Эволюциялық биологияда бұзылушы таңдау, сондай-ақ әртараптандырушы таңдау деп те аталады, белгінің ең жоғары және ең төменгі мәндері орташа мәндерге қарағанда артықшылыққа ие болатын популяциялық генетикадағы өзгерістерді сипаттайды. Осылайша, белгінің дисперсиясы артады және популяция екі ерекше топқа бөлінеді, мұнда таралу қисығының екі шетінде де индивидтердің саны көбейеді.

Шолу

Табиғи іріктеу эволюцияның ең маңызды биологиялық процестерінің бірі болып табылады. Белгілердің көптеген түрлері бар, ал кейбіреулері жеке тұлғаның көбею табыстылығын арттыра немесе азайтады. Іріктеудің әсері – белгілі бір аллельдерді, қасиеттерді және өздерінің нақты ортасында тірі қалу және көбею мүмкіндігі жоғары жеке тұлғаларды қолдау болып табылады. Ортаның сыйымдылығы шектеулі болғандықтан, табиғат осы іріктеу механизмі арқылы әрекет етеді, тек ең жарамды ұрпақтар ғана тірі қалып, толыққанды көбейе алады. Егер белгінің тиімділігі жоғары болса, ол популяцияда одан әрі кең таралған болады. Бөлгіш іріктеу – бұл табиғи іріктеудің ерекше түрі, ол популяциядағы аралық белгілерге қарсы әрекет етеді және спектрдің екі шетін жақтайды. Бөлгіш іріктеу көбінесе филетикалық қадамдық эволюция арқылы симпатриялық түрленуге алып келеді деп есептеледі. Бөлгіш іріктеуге бірнеше фактор себеп болуы немесе оған әсер етуі мүмкін, сондай-ақ түрленумен қатар, оның көптеген салдары болуы мүмкін. Бір ортадағы жеке тұлғалар аралық белгілерге қарағанда белгінің екі шетіне бейімділік танытуы мүмкін. Іріктеу тамақ алуда дене морфологиясының әртүрлі болуына, мысалы, мүңк және тіс құрылысына әсер етуі мүмкін. Көбінесе мұндай жағдай ресурстардың кең клиналдық диапазоны жоқ ортада жиі кездеседі, бұл гетерозиготтардың нашарлауына немесе гомозиготтарды жақтауға әкеледі. Нишалық бөліну ресурстарды пайдаланудың әртүрлі үлгілерін іріктеуге мүмкіндік береді, бұл түрленуді қозғалысқа келтіруі мүмкін. Керісінше, нишаны сақтау жеке тұлғаларды эволюциялық тартысқа түсіріп, ататектердің экологиялық қасиеттеріне қайтарады. Сонымен қатар, табиғат пайдалы нәрсе табылган кезде «көшпенді» көзқарасқа ие болады. Бұл бөлгіш іріктеудің нәтижесінде орташа белгіге қарсы іріктеуге алып келуі мүмкін; егер барлығы сол ресурсты пайдалана бастаса, ол таусылып, екі шеті жақсырақ бола бастайды. Айтпақшы, түрленуді қарастырғанда кезеңдік эволюция, нүктелі тепе-теңдікке қарағанда көбірек шындыққа сәйкес келеді. Бөлгіш іріктеу бастапқыда әртүрлілікті тез күшейтуі мүмкін, өйткені ол тек қана бұрыннан бар аллельдерді ғана манипуляциялайды. Көбінесе ол мутациялар арқылы жаңаларын жасамайды, ал мутациялар көп уақытты қажет етеді. Толық репродуктивті оқшаулану көбінесе көптеген ұрпақтардан кейін ғана пайда болады, бірақ мінез-құлық немесе морфологиялық айырмашылықтар түрлерді көбейтуден бөліп тұрады. Сонымен қатар, гибридтердің тіршілік қабілеті көбінесе төмендеуі мүмкін, бұл репродуктивті оқшаулануға ықпал етеді.

Мысал

Қоян популяциясы бар делік. Қоянның түсі екі толық емес үстемдік белгісімен анықталады: қара түстің "B" және ақ түстің "b" белгілері. Осы популяцияда "BB" генотипі қара түсті фенотипті, "Bb" генотипі сұр түсті (қара және ақ түстің араласуы), ал "bb" генотипі ақ түсті фенотипті көрсетеді. Егер бұл қоян популяциясы қара және ақ тастар бар жерде тіршілік етсе, қара түсті қояндар қара тастардың арасында, ал ақ түсті қояндар ақ тастардың арасында хищниктерден жасырына алады. Дегенмен, сұр түсті қояндар ортаның барлық аймақтарында көзге түсіп, осылайша хищниктердің шабуылына көбірек ұшырайды. Осы таңдау қысымының нәтижесінде, біздің гипотетикалық қоян популяциясы жүн түсі белгісіндегі ең шекті мәндерге – ақ немесе қараға қарай бұрылып таңдалады, бірақ сұрға емес. Бұл – гетерозиготалардың кемсінуінен (төмен үстемдік) туындаған, бөлшектеуші таңдауға әкелетін мысал.

Симпатрикалық түрлену

Бұзылушы селекция табиғи популяцияларда симпатриялық түрленуді қозғаушы негізгі күштердің бірі саналады. Бұзылушы селекциядан симпатриялық түрленуге апаратын жолдар көбінесе ауытқуға бейім; мұндай түрлену – әрбір ерекше айнымалының тұрақтылығына байланысты тізбектей эффекті. Бұл жолдар түр ішіндегі бәсекелестік нәтижесінде туындайтын бұзылушы селекцияның салдары; ол репродуктивтік оқшаулануға алып келуі мүмкін, содан кейін симпатриялық түрленуге ұласуы мүмкін. Бұзылушы селекцияның әрқашан түр ішіндегі бәсекеге негізделмейтінін есте ұстаған жөн. Сондай-ақ, осы типтегі табиғи селекцияның басқа түрлерімен ұқсас екенін білу маңызды. Егер ол басты фактор болмаса, бейімделу процесінің маңызды аспектілерін бағалау кезінде түр ішіндегі бәсекелестікті ескермеуге болады. Мысалы, бұзылушы селекцияны түр ішіндегі бәсекелестік орнына репродуктивтік оқшаулануға және содан кейін түрленуге әкелетін полиморфизмдер тудыруы мүмкін. Бұзылушы селекция түр ішіндегі бәсекеге негізделген жағдайда, одан туындайтын селекция өз кезегінде экологиялық нишалардың әртараптануын және полиморфизмдердің пайда болуын ынталандырады. Егер бірнеше морф (фенотиптік формалар) әртүрлі нишаларды мекендесе, мұндай бөліну ресурстар үшін бәсекелестікті азайтуға көмектеседі деп күтілуі мүмкін. Бұзылушы селекция төмен тығыздықтағы популяцияларға қарағанда жоғары тығыздықтағы популяцияларда жиірек кездеседі, себебі жоғары тығыздықтағы популяцияларда түр ішіндегі бәсекелестік күшейеді. Бұл жоғары тығыздықтағы популяцияларда көбінесе ресурстар үшін күшті бәсекелестік болатындығына байланысты. Нәтижесінде туындаған бәсекелестік полиморфизмдерді бәсекелестіктен қашу үшін әртүрлі нишаларды пайдалануға немесе нишаларда өзгерістер жасауға итермелейді. Егер бір морфтың екінші морф пайдаланатын ресурстарға мұқтаждығы болмаса, онда олардың екеуі де бәсекелесу немесе өзара әрекеттесу қысымын сезінбеуі мүмкін, осылайша популяция ішіндегі екі морфтың ерекшелігін сақтап қалуға және мүмкін күшейтуге жағдай жасалады. Бұл теория табиғи популяцияларда көптеген нақты дәлелдермен толыққанды қолдау таппаған, бірақ эксперименттік жағдайларда қолданыстағы популяцияларды пайдалану арқылы көп рет байқалды. Бұл эксперименттер жоғарыда сипатталғандай жағдайларда бұл теория табиғатта шындыққа сай болуы мүмкін екенін растайды. Шындығында, бұзылушы селекция екі морфты қолдаған кезде симпатриялық түрленуді көру жиі кездеседі, әсіресе фенотиптік белгі жұптасу таңдауынан гөрі дене күйіне әсер ететін жағдайларда. Екі жағдайда да – түр ішіндегі бәсекелестік болған жағдайда да, болмаған жағдайда да, егер осы факторлардың барлығы орын алса, олар репродуктивтік оқшаулануға алып келеді, ал ол симпатриялық түрленуге әкелуі мүмкін.

Маңыздылығы

Эволюциялық зерттеулер тарихында бұзылушы селекцияның ерекше маңызы бар, өйткені ол эволюцияның "кардиналдық жағдайларының" біріне, атап айтқанда Дарвин Галапагос аралдарында байқаған финк популяцияларына қатысады. Ол финктердің түрлері бір-біріне ұқсас екенін, яғни бір түрден тарағанын байқаған. Алайда олардың мүңкілерінің мөлшері әртүрлі болған. Бұл өзгеріс аралдардағы тұқымның мөлшерімен байланысты болған сияқты (үлкен тұқым үшін үлкен мүңкілер, кішкентай тұқым үшін кішкентай мүңкілер). Орташа мөлшердегі мүңкілер кішкентай тұқымды алуда қиындыққа ұшырады, сонымен қатар үлкен тұқымды қабылдауға жеткілікті мықты болмады, сондықтан бейімделуге жарамсыз болды. Бұзылушы селекция түрленуге әкелуі мүмкін болғанымен, бұл басқа түрлену түрлері немесе эволюциялық өзгерістер сияқты жылдам немесе тікелей процесс емес. Бұл кезеңділік тақырыбын енгізеді, яғни ұзақ уақыт ішінде өзгерістердің баяу, бірақ үздіксіз жинақталуы. Бұл негізінен бұзылушы селекцияның нәтижелері бағытты селекцияның нәтижелеріне қарағанда тұрақсыз болғандықтан (бағытты селекция спектрдің бір жағындағы дараларға ғана артықшылық береді). Мысалы, математикалық тұрғыдан қарапайым, бірақ биологиялық тұрғыдан ықтимал емес қоянды қарастырайық: бағытты селекция орын алды делік. Егістікте тек қара тастар бар, сондықтан қоянның түсі қараңғы болған сайын ол жыртқыштардан жақсы жасырынады. Соңында популяцияда қара қоян көп болады (осыдан көптеген "B" аллельдері) және сұр қоянның саны азаяды (олар популяцияға "B" аллелі бар 50% хромосомалар мен "b" аллелі бар 50% хромосомалар береді). Ақ қоянның саны азаяды (популяцияға "b" аллелі бар хромосомалардың үлесі өте аз). Бұл "b" аллелі бар хромосомалардың жойылуына әкелуі мүмкін, нәтижесінде барлық келесі қоян қара түсті болады. Мұның себебі - популяциядағы "b" хромосомаларының деңгейін арттыратын ештеңе жоқ. Олар тек төмендеп, ақырында жойылуы мүмкін. Енді бұзылушы селекция жағдайын қарастырайық. Нәтижесінде қара және ақ қоянның саны тең болады, сондықтан "B" немесе "b" аллелі бар хромосомалардың саны тең болып, сол популяцияда әлі де жүреді. Ақ қоян мен қара қоян жұптасқанда тек сұр қоян туады. Нәтижелер "бекітілуі" үшін ақ қоянды басқа ақ қоянға, ал қара қоянды басқа қара қоянға таңдауға итермелейтін күш болуы керек. Финктер жағдайында бұл "күш" географиялық/экологиялық оқшаулау болды. Бұл бұзылушы селекция жүрмейді және әдетте түрлердің географиялық оқшаулануы, бағытты селекция немесе тұрақтандыру арқылы орын алады деген ойға жетелейді.