Как работает естественный отбор. Эксперимент с рыбками

Сам эксперимент подробно описан в одной из книг Ричарда Докинза (если не ошибаюсь - в "Величайшем шоу на Земле"). Здесь - лишь мой пересказ по памяти.
Для удобства разделю своё повествование на несколько пунктов. Кому не интересно читать много текста или он разбирается в биологии - сам эксперимент будет описан, начиная с Пункта 5.

Перед описанием самого эксперимента неплохо бы разобраться в терминологии.

Итак, что такое естественный отбор?
Это один из основных факторов эволюции, приводящий к тому, что наиболее приспособленные к условиям данной среды особи могут выжить и размножиться. Передавая свои полезные признаки в ряду поколений.
Любое живое существо производит потомство с избытком. Потомство, благодаря разным механизмам, вроде мутагенеза или случайного распределения генов от обоих родителей, может иметь разные признаки (напр. цвет плодов горошка: зелёный/жёлтый).

Организмы, наиболее приспособленные к данным условиям окружающей среды, имеют статистически большую выживаемость и статистически более высокий шанс произвести потомство... Которое может обладать теми же признаками, позволяющими выжить.

Условия окружающей среды постоянно меняются, организмы также постоянно изменяются, приспосабливаясь к новым условиям. Те популяции, которые не успевают меняться - вымирают.

Что же такое эволюция? Это естественный ненаправляемый процесс развития живых организмов, сопровождаемый развитием популяций живых организмов, их адаптаций к условиям внешней среды, видообразованию, либо вымиранию.

Эволюция идёт всегда не на уровне отдельных организмов. А на уровне популяций.

И - немаловажное уточнение: сама по себе эволюционная теория в принципе не объясняет вопрос происхождения жизни! Только - происхождения видов. Происхождение жизни - это отдельный разговор.

И последний термин, который нам нужно знать: популяция. Популяция - это совокупность особей ОДНОГО вида, длительно обитающих на определённой территории и отделённая от других популяций. На картинке сверху изображена популяция пингвинчиков.

Рыбки, на которых был проведён эксперимент - обычные гуппи. Но - не те, которые живут в аквариуме, а самые "натуральные", природные. Обитают в пресных водоёмах, разбросанных по большей части Южной Америки.

Небольшая рыбёшка (до 7 сантиметров), для которой характерен половой диморфизм: самки сильно отличаются от самцов.
Самочки - невзрачные и бледно окрашенные (мы говорим именно о гуппи, которые живут в естественной среде!). Хорошо сливаются с дном. Самцы - окрашены ярко, чтобы привлечь самок.
Самки - чуть больше самцов.

Размножаются хорошо, половой зрелости достигают уже в 2-3 месяца, неприхотливы. Данные по гуппи взяты с Вики, если что неправильно написал - то претензии к ним.

На самцов в данных условиях действовали различные факторы отбора, вынуждая тех самых самцов приспосабливаться. Основных - два, это: А) отбор со стороны хищников и Б) половой отбор.

А) Тут всё просто. Чем ярче рыбёха, тем она заметнее на фоне окружающей среды. Тем быстрее её съедят.
Значит - не успеет оставить потомство и передать признак. Выживают и передают свои признаки наиболее незаметные. Сливайся со дном и не отсвечивай.

Б) Тут всё тоже просто. Чем ярче самец - тем больше нравится самочке. Её не интересует его богатый внутренний мир, только внешность(((
Вот и отбираются тут самые яркие. Невзрачный самец даже с богатым внутренним миром останется без потомства. Жизнь, однако...

И, вот, факторы А и Б тянут бедных самцов в разные стороны. С одной стороны: будь заметен, выделяйся - и к тебе потянутся. Но - потянутся не только самочки, но и хищники.

Получается, что в каждом водоёме наблюдается свой баланс между А и Б.
Самый большой шанс статистически имеют самцы, которые являются самыми яркими из тех неярких, которых не сожрали хищники.

Мало хищников - можно и поярче быть. "Женщинам" нравится - так чего мелочиться? Краски поярче, пятна побольше, чтобы за корягу не приняли.

Что же сделал исследователь, чтобы доказать большое влияние естественного отбора на популяции?

Он смоделировал два вида водоёмов с разным фоном: с каменистым дном и с песчаным (по пять с каждым видом дна).

Перемешал все найденные популяции рыбок между собой. Затем случайным образом эту исходную популяцию гуппи разделил на десять групп, запустил в водоёмы. Некоторое время экспериментатор позволил гуппи размножаться свободно (соответственно, на них действовал только половой отбор). А потом, когда популяции рыбок достаточно разрослись - в водоёмы были запущены хищники.

В двух водоёмах (по одному с каждым типом дна) хищников не помещали вообще - это контрольная группа.
В четыре (по два с каждым типом дна) - поместили "сильного"хищника. Который жрал гуппи только в путь. Им стала рыбка из рода креницихл.
А ещё в четыре - поместили "слабого" хищника (рыбку другого вида). Который питался гуппи от случая к случаю.
И стали ждать.

Эксперимент после запуска хищников продолжался около 9 месяцев. За это время исследователь несколько раз проводил "перепись населения" с указанием, что изменилось во внешнем виде самцов.

Что же мы получили по результатам данного моделирования?

За тот промежуток времени, что рыбки размножались без давления хищников, во всех водоёмах, вне зависимости от фона, количество пятен увеличилось.
Причём, в водоемах с песком пятна стали БОЛЬШЕ. А в водоёмах с каменистым дном - МЕНЬШЕ.
Давление полового отбора делало всё, чтобы самцы были как можно более заметными.

А, вот, когда в водоёмы запустили хищников, ситуация поменялась.

Через некоторое время в водоёмах с "сильным" хищником количество пятен у самцов резко упало.
А, вот там, где были "слабые" хищники или хищников не было вообще - количество пятен продолжало расти.
Радикальные изменения происходили и с размером пятен. Вне зависимости от того, были ли хищники сильными или слабыми - размеры пятен изменялись под рельеф дна. Только - теперь наоборот. В водоёмах с песком пятна становились МЕНЬШЕ, а в водоёмах с каменистым дном - БОЛЬШЕ. Рыбки стали сливаться с дном.
В контрольных же водоёмах без хищников рыбки продолжали становиться как можно более заметными.

Вывод здесь простой: естественный отбор действует в лабораторных условиях. И - это именно естественный, а не искусственный отбор! Рыбок "отбирала" сама природа, а не человек.

Но - это не конец эксперимента! Завершив моделирование в домашних условиях, учёный перешёл к эксперименту в естественной среде обитания.

Исследователь нашёл водоём, где обитал и "сильный" хищник, и наши гуппи (самцы, которых были неярко окрашены и практически сливались с дном). И пересадил в другой водоём. Где не было ни "сильного" хищника, ни гуппи. Но - присутствовал "слабый" хищник.
И стал наблюдать.
Эксперимент проводился в течении почти 10 лет.
Уже через 2 года в данном водоёме плавали лишь одни ярко окрашенные самцы гуппи. А через 10 лет - их заметность стала ещё больше. Притом,что "слабые"хищники никуда не делись. им хватало еды и без гуппи.

Таким образом, блестяще удалось смоделировать и доказать в "поле", насколько велико влияние естественного отбора на изменение признаков у представителей популяции.