ข้อมูล

ความถี่ที่สายพันธุ์กลายพันธุ์ได้รับผลกระทบจากการคัดเลือกโดยธรรมชาติหรือไม่?

ความถี่ที่สายพันธุ์กลายพันธุ์ได้รับผลกระทบจากการคัดเลือกโดยธรรมชาติหรือไม่?



We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

ตามการคัดเลือกโดยธรรมชาติ จะปลอดภัยไหมที่จะสรุปว่าบางสายพันธุ์จะมีการเข้ารหัสทางพันธุกรรมเพื่อให้พวกมันสร้างอัตราการกลายพันธุ์ที่ 'สมบูรณ์แบบ' เพื่อปรับตัวให้เข้ากับสภาพแวดล้อมที่เปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็ว

อีกวิธีในการวางสิ่งนี้ สิ่งมีชีวิตทุกประเภทมีการกลายพันธุ์ในปริมาณที่เท่ากันทุกครั้งที่มีการสืบพันธุ์ (เทียบกับขนาดของ DNA ของพวกมัน) หรือไม่? ถ้าเป็นเช่นนั้น / สามารถ / สามารถถูกควบคุมโดยการคัดเลือกโดยธรรมชาติหรือไม่?


กฎของเดรก

ปล่อย $L$ เป็นขนาดของจีโนม ปล่อย $mu$ เป็นค่าเฉลี่ยต่ออัตราการกลายพันธุ์ต่อนิวคลีโอไทด์ จากนั้นเป็นอัตราการกลายพันธุ์ทั่วทั้งจีโนม $U$ เป็น $U=L mu$. มีความสัมพันธ์ทั่วไประหว่างขนาดจีโนมของสิ่งมีชีวิตและอัตราการกลายพันธุ์ของนิวคลีโอไทด์ที่ทำให้อัตราการกลายพันธุ์ทั่วทั้งจีโนมมักจะประมาณ 1 แน่นอนว่ามีลำดับความสำคัญของการแปรผันหลายระดับรอบค่า 1 นี้ในสิ่งมีชีวิต

กฎนี้เรียกว่ากฎของ Drake ตามชื่อของผู้เขียนที่ค้นพบครั้งแรก (Drake, 1991)

ตามความรู้ของฉัน ความสัมพันธ์นี้ยังไม่เป็นที่เข้าใจอย่างถ่องแท้ เนื่องจากคุณกำลังมองหาอัตราการกลายพันธุ์ที่ปรับให้เหมาะสมในคำถามของคุณ ฉันจึงขอเน้นว่าฉันจะไม่ใช้สมมติว่านี่เป็นแบบปรับตัวได้ ฉันสามารถจินตนาการได้ว่าข้อจำกัดทางพันธุกรรมระดับโมเลกุลบางอย่างของกระบวนการจำลองแบบอาจก่อให้เกิดความสัมพันธ์ประเภทนี้ระหว่าง $L$ และ $mu$.

คุณอาจต้องการอ่านโพสต์นี้เกี่ยวกับกฎของ Drake

อัตราการกลายพันธุ์ในมนุษย์

ในมนุษย์อัตราการกลายพันธุ์โดยเฉลี่ยอยู่ที่ประมาณ $mu=2.5 cdot 10^{-8}$ (Nachman and Crowell, 2000; ดูโพสต์นี้ด้วย) ด้วยขนาดจีโนมประมาณ $L=3 cdot 10^9$ซึ่งนำไปสู่การประมาณการอัตราการกลายพันธุ์ทั่วทั้งจีโนมที่ 80

ที่น่าสนใจคืออัตราการกลายพันธุ์ของพ่อขึ้นอยู่กับอายุ ดูโพสต์ เพศและอัตราการกลายพันธุ์เฉพาะอายุในพืช


ส่วนประกอบสำคัญ

ก่อนที่เราจะเริ่ม นี่คือคำศัพท์บางคำที่คุณควรทำความคุ้นเคย

  • ประชากร : กลุ่มของสิ่งมีชีวิตชนิดเดียวกันที่อาศัยอยู่ในภูมิภาคเฉพาะในเวลาที่กำหนด
  • กลุ่มยีน: การรวมกลุ่มของอัลลีลทั้งหมดที่ครอบครองโดยสมาชิกการสืบพันธุ์ของประชากร
  • สปีชีส์: กลุ่มของสิ่งมีชีวิตที่สามารถผสมพันธุ์กันทำให้เกิดลูกหลานที่อุดมสมบูรณ์และถูกแยกออกทางสืบพันธุ์
  • จีโนไทป์: องค์ประกอบทางพันธุกรรมหรืออัลลีลของสิ่งมีชีวิต
  • ฟีโนไทป์: จีโนไทป์ที่แสดงออกในสิ่งแวดล้อม

11.2 กลไกการวิวัฒนาการ

หลักการสมดุลของ Hardy-Weinberg กล่าวว่าความถี่อัลลีลในประชากรจะคงที่โดยไม่มีปัจจัยสี่ประการที่สามารถเปลี่ยนแปลงได้ ปัจจัยเหล่านี้ได้แก่การคัดเลือกโดยธรรมชาติ การกลายพันธุ์ การเคลื่อนตัวของยีน และการย้ายถิ่น (การไหลของยีน) อันที่จริง เรารู้ว่าสิ่งเหล่านี้อาจส่งผลกระทบต่อประชากรเสมอ

การคัดเลือกโดยธรรมชาติ

การคัดเลือกโดยธรรมชาติได้รับการกล่าวถึงแล้ว อัลลีลจะแสดงเป็นฟีโนไทป์ ขึ้นอยู่กับสภาวะแวดล้อม ฟีโนไทป์ให้ข้อดีหรือข้อเสียแก่บุคคลที่มีฟีโนไทป์สัมพันธ์กับฟีโนไทป์อื่นๆ ในประชากร หากเป็นข้อได้เปรียบ บุคคลนั้นน่าจะมีลูกหลานมากกว่าบุคคลที่มีฟีโนไทป์อื่น ๆ และนี่จะหมายความว่าอัลลีลที่อยู่เบื้องหลังฟีโนไทป์จะมีตัวแทนมากขึ้นในรุ่นต่อไป หากเงื่อนไขยังคงเหมือนเดิม ลูกหลานที่มีอัลลีลเดียวกันก็จะได้รับประโยชน์เช่นกัน เมื่อเวลาผ่านไป อัลลีลจะเพิ่มความถี่ในประชากร

การกลายพันธุ์

การกลายพันธุ์เป็นแหล่งกำเนิดของอัลลีลใหม่ในประชากร การกลายพันธุ์คือการเปลี่ยนแปลงลำดับดีเอ็นเอของยีน การกลายพันธุ์สามารถเปลี่ยนอัลลีลหนึ่งเป็นอัลลีลอื่นได้ แต่ผลสุทธิคือการเปลี่ยนแปลงความถี่ การเปลี่ยนแปลงความถี่ที่เกิดจากการกลายพันธุ์มีน้อย ดังนั้นผลกระทบต่อวิวัฒนาการจึงมีน้อย เว้นแต่จะมีปฏิสัมพันธ์กับปัจจัยอื่นๆ เช่น การคัดเลือก การกลายพันธุ์อาจสร้างอัลลีลที่ถูกเลือกต้าน เลือกสำหรับ หรือเป็นกลางในการคัดเลือก การกลายพันธุ์ที่เป็นอันตรายจะถูกลบออกจากประชากรโดยการคัดเลือก และโดยทั่วไปจะพบได้ในความถี่ต่ำมากเท่านั้นที่เท่ากับอัตราการกลายพันธุ์ การกลายพันธุ์ที่เป็นประโยชน์จะกระจายไปทั่วประชากรผ่านการคัดเลือก แม้ว่าการแพร่กระจายครั้งแรกจะช้า การกลายพันธุ์จะเป็นประโยชน์หรือเป็นอันตรายหรือไม่นั้นพิจารณาจากการช่วยให้สิ่งมีชีวิตอยู่รอดจนถึงวุฒิภาวะทางเพศและการสืบพันธุ์ ควรสังเกตว่าการกลายพันธุ์เป็นแหล่งที่มาสูงสุดของการเปลี่ยนแปลงทางพันธุกรรมในประชากรทั้งหมด—อัลลีลใหม่ และด้วยเหตุนี้ การแปรผันทางพันธุกรรมใหม่จึงเกิดขึ้นจากการกลายพันธุ์

พันธุกรรมดริฟท์

อีกวิธีหนึ่งที่ความถี่อัลลีลของประชากรสามารถเปลี่ยนแปลงได้คือความเบี่ยงเบนทางพันธุกรรม (รูปที่ 11.7) ซึ่งเป็นเพียงผลกระทบของโอกาส การเบี่ยงเบนทางพันธุกรรมเป็นสิ่งสำคัญที่สุดในกลุ่มประชากรขนาดเล็ก การล่องลอยจะหายไปอย่างสมบูรณ์ในประชากรที่มีบุคคลที่ไม่มีที่สิ้นสุด แต่แน่นอนว่าไม่มีประชากรจำนวนมากขนาดนี้ การเบี่ยงเบนทางพันธุกรรมเกิดขึ้นเนื่องจากอัลลีลในรุ่นลูกหลานเป็นตัวอย่างแบบสุ่มของอัลลีลในรุ่นแม่ อัลลีลอาจจะหรือไม่อาจกลายเป็นคนรุ่นต่อไปเนื่องจากเหตุการณ์ที่บังเอิญรวมถึงการเสียชีวิตของบุคคล เหตุการณ์ที่ส่งผลต่อการหาคู่ครอง และแม้แต่เหตุการณ์ที่ส่งผลต่อเซลล์สืบพันธุ์ที่ลงเอยด้วยการปฏิสนธิ หากมีคนคนหนึ่งในประชากรสิบคนเสียชีวิตก่อนที่มันจะทิ้งลูกหลานให้คนรุ่นต่อไป ยีนทั้งหมดของมัน—หนึ่งในสิบของกลุ่มยีนของประชากร—จะสูญเสียไปในทันที ในประชากร 100 คน บุคคล 1 คนเป็นตัวแทนของกลุ่มยีนเพียง 1 เปอร์เซ็นต์ ดังนั้นจึงมีผลกระทบต่อโครงสร้างทางพันธุกรรมของประชากรน้อยกว่ามาก และไม่น่าจะลบสำเนาของอัลลีลที่ค่อนข้างหายากทั้งหมดออกทั้งหมด

ลองนึกภาพประชากรสิบคน ครึ่งหนึ่งเป็นอัลลีล NS และครึ่งหนึ่งเป็นอัลลีล NS (บุคคลเป็นเดี่ยว). ในประชากรที่มั่นคง คนรุ่นต่อไปจะมีสิบคนเช่นกัน เลือกรุ่นนั้นสุ่มโดยการพลิกเหรียญสิบครั้งแล้วปล่อยให้หัวเป็น NS และหางจะ NS. ไม่น่าเป็นไปได้ที่คนรุ่นต่อไปจะมีอัลลีลเพียงครึ่งเดียว อาจมีหกในหนึ่งและสี่ของอื่น ๆ หรือชุดความถี่ที่แตกต่างกัน ดังนั้นความถี่อัลลีลจึงเปลี่ยนไปและวิวัฒนาการได้เกิดขึ้น เหรียญจะใช้ไม่ได้ในการเลือกรุ่นต่อไปอีกต่อไป (เพราะอัตราต่อรองไม่ใช่ครึ่งหนึ่งของแต่ละอัลลีลอีกต่อไป) ความถี่ในแต่ละรุ่นจะลอยขึ้น ๆ ลง ๆ ในสิ่งที่เรียกว่าการเดินสุ่มจนถึงจุดหนึ่งทั้งนั้น NS หรือทั้งหมด NS ถูกเลือกและอัลลีลนั้นจะถูกกำหนดจากจุดนั้นเป็นต้นไป อาจใช้เวลานานมากสำหรับประชากรจำนวนมาก การทำให้เข้าใจง่ายนี้ไม่ใช่ทางชีววิทยามากนัก แต่สามารถแสดงให้เห็นได้ว่าประชากรจริงมีพฤติกรรมเช่นนี้ ผลกระทบของการดริฟท์ต่อความถี่จะยิ่งมากขึ้นเมื่อมีประชากรน้อยลง ผลของมันยังมีมากขึ้นในอัลลีลที่มีความถี่ห่างจากครึ่งหนึ่ง การดริฟท์จะส่งผลต่อทุกอัลลีล แม้กระทั่งอัลลีลที่ได้รับการคัดเลือกโดยธรรมชาติ

การเชื่อมต่อภาพ

คุณคิดว่าการเบี่ยงเบนทางพันธุกรรมจะเกิดขึ้นเร็วขึ้นบนเกาะหรือบนแผ่นดินใหญ่หรือไม่?

การเคลื่อนตัวของยีนยังสามารถขยายได้ด้วยเหตุการณ์ตามธรรมชาติหรือที่มนุษย์สร้างขึ้น เช่น ภัยพิบัติที่สุ่มฆ่าประชากรส่วนใหญ่ ซึ่งเรียกว่าผลกระทบคอขวดที่ส่งผลให้ส่วนใหญ่ของจีโนมถูกกำจัดออกไปอย่างกะทันหัน (รูปที่ 11.8). ในคราวเดียว โครงสร้างทางพันธุกรรมของผู้รอดชีวิตกลายเป็นโครงสร้างทางพันธุกรรมของประชากรทั้งหมด ซึ่งอาจแตกต่างอย่างมากจากประชากรก่อนเกิดภัยพิบัติ ภัยพิบัติจะต้องเป็นการฆ่าด้วยเหตุผลที่ไม่เกี่ยวข้องกับลักษณะของสิ่งมีชีวิต เช่น พายุเฮอริเคนหรือลาวาไหล การสังหารหมู่ที่เกิดจากอุณหภูมิที่เย็นผิดปกติในเวลากลางคืน มีแนวโน้มที่จะส่งผลกระทบต่อบุคคลที่แตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับอัลลีลที่พวกเขามีซึ่งให้ความหนาวเย็น

สถานการณ์สมมติอีกประการหนึ่งที่ประชากรอาจได้รับอิทธิพลอย่างมากจากความเหลื่อมล้ำทางพันธุกรรมคือถ้าประชากรบางส่วนออกไปเพื่อเริ่มต้นประชากรใหม่ในที่ตั้งใหม่ หรือหากประชากรถูกแบ่งโดยสิ่งกีดขวางทางกายภาพบางประเภท ในสถานการณ์เช่นนี้ บุคคลเหล่านั้นไม่น่าจะเป็นตัวแทนของประชากรทั้งหมดซึ่งส่งผลให้เกิดผลกระทบของผู้ก่อตั้ง ผลกระทบของผู้ก่อตั้งเกิดขึ้นเมื่อโครงสร้างทางพันธุกรรมตรงกับพ่อและแม่ผู้ก่อตั้งประชากรใหม่ เชื่อกันว่าผลกระทบของผู้ก่อตั้งนั้นเป็นปัจจัยสำคัญในประวัติศาสตร์ทางพันธุกรรมของประชากรชาวแอฟริกาเนอร์ของผู้ตั้งถิ่นฐานชาวดัตช์ในแอฟริกาใต้ ซึ่งเห็นได้จากการกลายพันธุ์ที่พบได้ทั่วไปในแอฟริกา แต่พบได้ยากในประชากรอื่นๆ ส่วนใหญ่ อาจเป็นเพราะสัดส่วนที่สูงกว่าปกติของอาณานิคมผู้ก่อตั้ง ซึ่งเป็นกลุ่มตัวอย่างเล็กๆ ของประชากรดั้งเดิม มีการกลายพันธุ์เหล่านี้ เป็นผลให้ประชากรแสดงอุบัติการณ์สูงผิดปกติของโรคฮันติงตัน (HD) และโรคโลหิตจาง Fanconi (FA) ซึ่งเป็นโรคทางพันธุกรรมที่ทราบว่าทำให้เกิดไขกระดูกและความผิดปกติ แต่กำเนิดและแม้กระทั่งมะเร็ง 4

แนวคิดในการดำเนินการ

เยี่ยมชมเว็บไซต์นี้เพื่อเรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับความเบี่ยงเบนทางพันธุกรรมและเรียกใช้การจำลองการเปลี่ยนแปลงอัลลีลที่เกิดจากการดริฟท์

ยีนโฟลว์

แรงวิวัฒนาการที่สำคัญอีกประการหนึ่งคือ การไหลของยีน หรือการไหลของอัลลีลเข้าและออกจากประชากรที่เกิดจากการอพยพของบุคคลหรือเซลล์สืบพันธุ์ (รูปที่ 11.9) แม้ว่าประชากรบางกลุ่มจะค่อนข้างคงที่ ตัวอย่างเช่น พืชหลายชนิดส่งเมล็ดพืชไปให้ไกลและกว้าง โดยลมหรือในลำไส้ของสัตว์ เมล็ดเหล่านี้อาจแนะนำอัลลีลทั่วไปในประชากรต้นทางไปสู่ประชากรใหม่ซึ่งหายาก


ความถี่ที่สายพันธุ์กลายพันธุ์ได้รับผลกระทบจากการคัดเลือกโดยธรรมชาติหรือไม่? - ชีววิทยา

การกลายพันธุ์ การย้ายถิ่น การผสมข้ามพันธุ์ และการล่องลอยทางพันธุกรรมในประชากรธรรมชาติ

ทำอย่างไร การกลายพันธุ์, การโยกย้าย, การผสมพันธุ์, และ ความเหลื่อมล้ำทางพันธุกรรม โต้ตอบกับการเลือก ? พวกเขารักษาหรือลดความแปรปรวนหรือไม่?
พวกเขาสามารถรักษาความผันแปรในระดับสูงได้หรือไม่?
ความหมายของพวกเขาคืออะไรใน ประชากร (ระยะสั้น) & วิวัฒนาการ (ระยะยาว) ชีววิทยา?

(1) การกลายพันธุ์ / สมดุลการเลือก

อัลลีลที่ถูกลบจะคงอยู่โดยการกลายพันธุ์ซ้ำ
สมดุลที่เสถียร (โดยที่ q = 0) ถึง
เมื่ออัตราของ ทดแทน (โดยการกลายพันธุ์)
สมดุลอัตราของ การกำจัด (โดยการเลือก).

&ไมโคร = ความถี่ของอัลลีลกลายพันธุ์ใหม่ต่อโลคัสต่อรุ่น
ทั่วไป &ไมโคร = 10 -6 : 1 ใน 1,000,000 gametes มีการกลายพันธุ์ใหม่
_____
แล้ว =(&ไมโคร / วินาที) [ดูที่มา]

อดีต.: สำหรับอัลลีลร้ายกาจแบบถอยกลับ (NS = 1) ด้วยอัตราการกลายพันธุ์ของ &ไมโคร = 10 -6
แล้ว = û = (10 -6 / 1.0) = 0.001

ภาระทางพันธุกรรมการกลายพันธุ์
การลดการเลือกเทียบกับอัลลีลจะเพิ่มความถี่
การแทรกแซงทางการแพทย์ได้เพิ่มความถี่ของเงื่อนไขทางพันธุกรรม
ใน โฮโม (เช่น เบาหวาน สายตาสั้น)
สุพันธุศาสตร์ : การปรับเปลี่ยนสภาพของมนุษย์โดยการคัดเลือกพันธุ์
'สุพันธุศาสตร์เชิงบวก' : ให้กำลังใจคนมี "ยีนดี" ให้กำเนิด
'สุพันธุศาสตร์เชิงลบ' : กีดกันคนที่มี 'ยีนไม่ดี'' จากการเพาะพันธุ์
เช่น., ตรวจคนเข้าเมือง, บังคับทำหมัน
[ดู: S.J. Gould , " ความผิดพลาดของมนุษย์ "]

สุพันธุศาสตร์มีประสิทธิภาพหรือไม่? ที่ลดความถี่ของอัลลีลที่เป็นอันตราย?
สัดส่วนใดของ 'อัลลีลที่เป็นอันตราย' ที่พบในพาหะแบบเฮเทอโรไซกัส

(2pq) / 2q 2 = p/q 1/q (ถ้า q<< 1)

ถ้า s = 1 ดังข้างต้น อัตราส่วนคือ 1000 / 1 : รูปแบบส่วนใหญ่อยู่ในเฮเทอโรไซโกต
ไม่ ขึ้นอยู่กับการเลือก

(2) การย้ายถิ่น / สมดุลการเลือก

การเลือกทิศทางมีความสมดุลโดยการไหลเข้าของอัลลีล 'ผู้อพยพ'
'สมดุล' ที่เสถียรสามารถเข้าถึงได้ถ้าอัตราการย้ายคงที่

พิจารณาเกาะที่อยู่ติดกับแผ่นดินใหญ่โดยมีการอพยพไปยังเกาะทางเดียว
ค่าความฟิตของ AA, AB, และ BB จีโนไทป์แตกต่างกันในสองสภาพแวดล้อม
เพื่อให้ความถี่อัลลีลแตกต่างกันระหว่างแผ่นดินใหญ่ (NSNS) และเกาะ (NSผม).


AA AB BB
W0 W1 W2 NS
เกาะ 1 1-NS 1-2NS NSผม 0
แผ่นดินใหญ่ 0 0 1 NSNS 1

NS มีความฟิตสูงบนแผ่นดินใหญ่ และฟิตเนสต่ำบนเกาะ
[สำหรับรุ่นนี้เท่านั้น อัลลีล NS เป็น กึ่งเด่น ถึงอัลลีล NS,
เราก็เลยใช้ NS สำหรับค่าสัมประสิทธิ์การเลือกเพื่อหลีกเลี่ยงความสับสน]

NS = ความถี่ ของผู้ย้ายถิ่นใหม่ (กับ NS NS) เป็นเศษส่วนของผู้อยู่อาศัย (ด้วย NS ผม)
ถ้า m << t NSผม = (m / t)(qNS) [ดูที่มา]

การไหลของยีนสามารถขัดขวางการปรับตัวของประชากรให้เข้ากับสภาพท้องถิ่นได้อย่างเหมาะสม

อดีต: งูน้ำ (นาทริกซ์ ไซปิดอน) อาศัยอยู่บนเกาะในทะเลสาบอีรี ( Camin & Ehrlich 1958 )
เกาะ นาทริกซ์ ส่วนใหญ่ unbanded บนแผ่นดินใหญ่ที่อยู่ติดกันทั้งหมด รัด.
งูลายไม่คลุมเครือบนเกาะหินปูน กินโดยนางนวล
สมมติ NS = ไม่มีแถบ NS = แถบ [AB อยู่ในระดับกลาง]
ปล่อย NSNS = 1.0 ["NS" อัลลีลได้รับการแก้ไขบนแผ่นดินใหญ่]
NS = 0.05 [งูเกาะ 5% เป็นผู้อพยพใหม่]
NS = 0.5 ดังนั้น W2 = 0 ["NSและ" ลักษณะเป็นอันตรายถึงชีวิตบนเกาะ]
แล้ว NSผม = (0.05/0.5)(1) = 0.05
และ ชมexp = 2pq = (2)(0.95)(0.05) 10%
เช่น, ประมาณ 10% ของงูแสดงแถบกลางแม้จะเลือกที่แข็งแกร่ง

=> การโยกย้ายซ้ำสามารถรักษาลักษณะที่เสียเปรียบได้ที่ความถี่สูง

(3) การผสมพันธุ์ / การคัดเลือก

การผสมพันธุ์ เป็นการสืบพันธุ์ของญาติ (สนิท)
หรือการผสมพันธุ์ของบุคคลที่มีบรรพบุรุษร่วมกันอย่างน้อยหนึ่งคน

NS ( ค่าสัมประสิทธิ์การผสมพันธุ์ ) = ปัญหา ของ " เอกลักษณ์ตามเชื้อสาย ":
ความคาดหวังว่าอัลลีลสองอัลลีลในแต่ละคนคือ
สำเนาพันธุกรรมที่แน่นอนของอัลลีลในบรรพบุรุษร่วมกัน
หรือสัดส่วนของประชากรที่มีอัลลีลเหมือนกันโดยเชื้อสาย

สิ่งนี้ถูกกำหนดโดย ความสนิทสนม (ความเกี่ยวข้อง) ของพ่อแม่

การผสมพันธุ์ ลด ชมexp ตามสัดส่วน F
(&เพิ่มสัดส่วนของโฮโมไซโกต) [ดูที่มา]

ฉ(AB) = 2pq (1-F)
f(BB) = q 2 + Fpq
ฉ(AA) = p 2 + Fpq

ผลกระทบการผสมพันธุ์ จีโนไทป์ สัดส่วน
การผสมพันธุ์ทำ ไม่ ส่งผลกระทบต่อความถี่อัลลีล

การผสมพันธุ์เพิ่มความถี่ของแต่ละบุคคล
กับโรคทางพันธุกรรมแบบถดถอยที่เป็นอันตรายโดย F/q [ดูที่มา]

อดีต.: ถ้า q = 10 -3 และ F = 0.10 , F/q = 100
=> เพิ่มขึ้น 100 เท่าใน f(BB) การเกิด

ค่าสัมประสิทธิ์การผสมพันธุ์ ของประชากรสามารถประมาณได้จากข้อมูลการทดลอง:

F = ( 2pq - Hobs ) / 2pq [ดูที่มา]

อดีต.: Selander (1970) ศึกษาโครงสร้างของ Mus หนูบ้านที่อาศัยอยู่ในโรงเลี้ยงไก่ในเท็กซัส

& NS = 0.374 + (1/2)(0.400) = 0.574

แล้ว NS = (0.489 - 0.400) / (0.489) = 0.182
ซึ่งเป็นตัวกลางระหว่าง NSฟูลซิบ = 0.250
& NSลูกพี่ลูกน้องที่ 1 = 0.125

=> หนูอาศัยอยู่ในกลุ่มครอบครัวขนาดเล็กที่มีการผสมพันธุ์แบบใกล้ชิด
[นี่เป็นเรื่องปกติสำหรับสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมขนาดเล็ก]


ความขัดแย้งของการผสมพันธุ์:
การผสมข้ามพันธุ์มักถูกมองว่าเป็น "อันตราย":
การผสมข้ามพันธุ์เพิ่มความน่าจะเป็นที่อัลลีลด้อยที่เป็นอันตราย
จะมารวมกันเป็นเนื้อเดียวกัน
อัลลีลที่ "เป็นอันตราย" ได้รับการเสริมแรง
ภาวะซึมเศร้าทางสายเลือด : เสียความฟิตในระยะสั้นเนื่องจาก
การตั้งครรภ์ยาก การทำแท้งโดยธรรมชาติเพิ่มขึ้น การเสียชีวิตก่อนคลอดและระหว่างตั้งครรภ์
อดีต.: ลูกพี่ลูกน้องแต่งงานใน ตุ๊ด
การทำแท้งโดยธรรมชาติเพิ่มขึ้นสองเท่าและการเสียชีวิตของทารก
มนุษย์ทุกคนถือ3

การสาธิต #2: การคัดเลือกและการผสมพันธุ์ในกลุ่มประชากรขนาดเล็ก

อย่างไรก็ตาม เมื่อรวมกับการคัดเลือกโดยธรรมชาติแล้ว การผสมพันธุ์อาจ "ได้เปรียบ":
เพิ่มอัตราการวิวัฒนาการ ในระยะยาว (NS 0 เร็วขึ้น)
อัลลีลที่เป็นอันตรายจะถูกกำจัดเร็วขึ้น
เพิ่มความแปรปรวนฟีโนไทป์ (homozygotes เป็นเรื่องปกติมากขึ้น).
อัลลีลที่ได้เปรียบยังเสริมในรูปแบบ homozygous

(4) ดริฟท์ทางพันธุกรรม / การคัดเลือก

พันธุกรรมดริฟท์ เป็น สุ่ม q [คาดเดาไม่ได้สุ่ม]
(cf. กำหนด q [คาดการณ์ได้เนื่องจากการคัดเลือก การกลายพันธุ์ การโยกย้าย)

Sewall Wright (1889 - 1989): " วิวัฒนาการและพันธุศาสตร์ของประชากร "

Stochastic q > deterministic q ในประชากรขนาดเล็ก:
ความถี่อัลลีลจะเคลื่อนที่เร็วกว่าในกลุ่มประชากร 'เล็ก' มากกว่า 'ใหญ่'

ดริฟท์จะเห็นได้ชัดเจนที่สุดถ้า s 0, และ/หรือ NS เล็ก (< 10) [N 1/วินาที]
ความแปรปรวนทางพันธุกรรม = NS 2 = (q)(1 - q) / 2N
ถ้า q = p = 0.5 แล้ว NS 2 = 1 / 8N

<> NS ล่องลอย ระหว่างรุ่น (ภายในความแปรปรวนของประชากร ลดลง) [ การสาธิต ]

ในที่สุด อัลลีลคือ สูญหาย (q = 0) หรือ แก้ไขแล้ว (q = 1) (ถ้า qผม = 0.5 , อัตราต่อรอง 50:50)

NS ล่องลอย ในหมู่ประชากร ( ท่ามกลาง ความแปรปรวนของประชากร เพิ่มขึ้น )
ในที่สุด ครึ่งหนึ่งสูญเสียอัลลีล ครึ่งหนึ่งแก้ไขได้

อดีต: [สาธิต #3]
[ลอง: q = 0.5, W0 = W1 = W2 = 1.0 และ N = 10, 50, 200, 1000
ทำซ้ำ 10 ครั้งในแต่ละครั้ง สังเกต q ที่จุดสิ้นสุด
]

**=> รูปแบบ 'คงที่' หรือ 'สูญหาย' & amp; amp; lt=**

วิวัฒนาการสำคัญ:
"ภาวะที่กลืนไม่เข้าคายไม่ออกของนักพนัน" : ถ้าคุณเล่นนานพอ คุณจะชนะหรือแพ้ทุกอย่าง
ประชากรทั้งหมดคือ finite: มากมาย มาก เล็ก ๆ ที่ไหนสักแห่งหรือบางครั้ง
วิวัฒนาการเกิดขึ้นบน สเกลเวลามากมาย: "โอกาสหนึ่งในล้าน"คือความแน่นอน
ความสำเร็จในการสืบพันธุ์ของบุคคลใน ตัวแปร: "การแข่งขันไม่ใช่เพื่อสวิฟท์"

เกิดอะไรขึ้นใน จริงๆ ระยะยาว?

ขนาดประชากรที่มีประสิทธิภาพ (Nอี)
= ขนาดของประชากร 'ในอุดมคติ' ที่มีความแปรปรวนทางพันธุกรรมเหมือนกัน (วัดเป็น ชม)
เป็นประชากร 'จริง' ที่สังเกตได้
= ประชากร 'จริง' มีพฤติกรรมวิวัฒนาการเหมือนขนาดตัวหนึ่ง NSอี :
เช่น ประชากรจะล่องลอยเหมือนขนาดตัวหนึ่ง NSอี
หลวม , จำนวนคนผสมพันธุ์ ในประชากร

พิจารณา สามกรณีพิเศษ ที่ไหน NSอี < หรือ << NSobs ['การนับ' ของบุคคล]:

ที่ไหน NSNS & NSNS คือจำนวนผสมพันธุ์ตัวผู้และตัวเมียตามลำดับ

"ฮาเร็ม" โครงสร้างในสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม (NSNS << ไม่NS)
อดีต.: ถ้า NSNS = 1 "ตัวผู้" และ NSNS = 200
แล้ว NSอี = (4)(1)(200)/(1 + 200) 4
แมวน้ำช้างตัวผู้ตัวเดียว (มิรุงกา) ทำการผสมพันธุ์เป็นส่วนใหญ่
แมวน้ำช้างมีความแปรปรวนทางพันธุกรรมต่ำมาก

eusocial (อาณานิคม) แมลงอย่างมดและผึ้ง (NSNS << ไม่NS)
อดีต.: ถ้า NSNS = 1 "ราชินี" และ NSNS= 1,000 โดรน
แล้ว NSอี = (4)(1)(1,000)/(1 + 1,000) 4
ลมพิษก็เหมือนครอบครัวเล็กๆ ที่โสด

(2) ความสำเร็จในการสืบพันธุ์ไม่เท่ากัน
ในประชากรที่มั่นคง NSลูก/พ่อแม่ = 1
การทำสำเนา "สุ่ม" ดังต่อไปนี้ การกระจายปัวซอง (ยังไม่มีข้อความ = 1 1)
(ผู้ปกครองบางคนมี 0 ส่วนใหญ่มี 1 บางคนมี 2 บางคนมี 3 หรือมากกว่า)

NS NSอี = กลยุทธ์การสืบพันธุ์
1 1 NSobs ความสำเร็จในการผสมพันธุ์คือการสุ่ม
1 0 2 x NSobs กลยุทธ์การขยายพันธุ์สวนสัตว์
1 >1 < NSobs K-กลยุทธ์เช่นใน ตุ๊ด
1 >>1 << NSobs NS-กลยุทธ์เช่นใน กาดุส

(3) ความผันแปรของขนาดประชากรเมื่อเวลาผ่านไป

NSอี = ฮาร์โมนิก ของ NS = ผกผันของค่าเฉลี่ยเลขคณิตของผกผัน
[ ค่าเฉลี่ยฮาร์มอนิกใกล้เคียงกับค่าต่ำสุดในอนุกรมมาก ]
NS
NSอี = n / [ (1/Nผม) ] ที่ไหน NSผม = ขนาดป๊อปใน ผมรุ่นที่
ผม=1

ประชากรมีอยู่ในสภาพแวดล้อมที่เปลี่ยนแปลง:
ประชากรไม่น่าจะคงที่เป็นเวลานานมาก
10 -2 ไฟป่า / 10 -3 น้ำท่วม / 10 -4 ยุคน้ำแข็ง

อดีต.: ถ้าปกติ NS = 1,000,000 & ทุก ๆ รุ่นที่ 100 NS = 10 :
แล้ว NSอี = (100) / [(99)(10 -6 ) + (1)(1/10)] 100 / 0.1 = 1,000

ผลกระทบของผู้ก่อตั้งและคอขวด:
ประชากรเริ่มต้นโดย (มาก) บุคคลจำนวนน้อย ( N=2 )
หรือลดขนาดลงอย่างมาก ( N < 10 ))

อดีต.: ที่มาของ นิวฟันด์แลนด์มูส (Alces):
วัว 2 ตัว + วัว 2 ตัวที่ Howley ในปี 1904
[สูงสุด 8 อัลลีล / โลคัส มีแนวโน้มน้อยกว่าหากประชากรแหล่งเดียว]
[วัว 1 ตัว + วัว 1 ตัวที่ Gander ในปี 1878 ไม่สำเร็จ]

วัฏจักรของประชากร: Hudson Bay Co. ดักบันทึก (Elton 1925)
ความหนาแน่นของประชากรของแมวป่าชนิดหนึ่ง, กระต่าย, มัสกัตวงจรเหนือลำดับความสำคัญหลายระดับ
วงจรคมดูเหมือนจะ "ไล่" วงจรกระต่าย

ผลกระทบของการล่องลอยต่อการเปลี่ยนแปลงทางพันธุกรรมในประชากร

ประชากรขนาดใหญ่มีความแปรปรวนมากขึ้น (สูงกว่า ชม) น้อยกว่า
ถ้า s = 0 : ชม สะท้อนความสมดุลระหว่างการสูญเสียอัลลีลโดยดริฟต์
และแทนที่ด้วยการกลายพันธุ์

อดีต.: ถ้า &ไมโคร = 10 -7 & NSอี = 10 6 แล้ว NSอี &ไมโคร = 1 และ ชมexp = (0.4)/(0.4 + 1) = 0.29

แต่ธรรมดา ชมobs 0.20 ซึ่งหมายถึง NSอี 10 5
ประชากรธรรมชาติส่วนใหญ่มีขนาดที่มีประสิทธิภาพน้อยกว่าขนาดที่สังเกตได้โดยทั่วไป

ตัวอย่าง: Gadus morhua ใน W. Atlantic ถูกกักตัวไว้ที่ Flemish Cap ในช่วง Ice Age 8 . ครั้งสุดท้าย

10 KYBP
mtDNA การเปลี่ยนแปลงลำดับเกิดขึ้นเป็น "วิวัฒนาการของดาว":
สายพันธุ์ส่วนใหญ่หายากและเกี่ยวข้องกับจีโนไทป์ที่รอดตายทั่วไป
คาร์ et al. ประมาณปี 2538 NSอี = 3x10 4 เมื่อเทียบกับ NSออบ ส 10 9
ขนาดที่มีประสิทธิภาพคือ ca. 5 คำสั่งของขนาดที่เล็กกว่า กว่าที่สังเกต

มาร์แชลและคณะ (2004) พบว่า " genome-type " ที่ Flemish Cap มีความโดดเด่น

เอฟเฟกต์สุ่มอาจมีความสำคัญเท่ากับหรือมากกว่ากระบวนการที่กำหนดขึ้นในวิวัฒนาการระยะยาว


11.1 การค้นพบว่าประชากรเปลี่ยนแปลงอย่างไร

ทฤษฎีวิวัฒนาการโดยการคัดเลือกโดยธรรมชาติอธิบายกลไกของการเปลี่ยนแปลงของสายพันธุ์เมื่อเวลาผ่านไป การเปลี่ยนแปลงสายพันธุ์นั้นได้รับการแนะนำและถกเถียงกันมาก่อนดาร์วิน มุมมองที่ว่าสปีชีส์คงที่และไม่เปลี่ยนแปลงนั้นมีพื้นฐานมาจากงานเขียนของเพลโต แต่ยังมีชาวกรีกโบราณที่แสดงแนวคิดเชิงวิวัฒนาการอีกด้วย

ในศตวรรษที่สิบแปด ความคิดเกี่ยวกับวิวัฒนาการของสัตว์ได้รับการแนะนำอีกครั้งโดยนักธรรมชาติวิทยา Georges-Louis Leclerc, Comte de Buffon และแม้แต่ Erasmus Darwin ปู่ของ Charles Darwin ในช่วงเวลานี้ก็ยังยอมรับว่ามีสิ่งมีชีวิตที่สูญพันธุ์ไปแล้ว ในเวลาเดียวกัน James Hutton นักธรรมชาติวิทยาชาวสก็อตเสนอว่าการเปลี่ยนแปลงทางธรณีวิทยาเกิดขึ้นทีละน้อยโดยการสะสมการเปลี่ยนแปลงเล็กน้อยจากกระบวนการ (ในระยะเวลานาน) เช่นเดียวกับที่เกิดขึ้นในปัจจุบัน ตรงกันข้ามกับมุมมองที่โดดเด่นที่ว่าธรณีวิทยาของดาวเคราะห์เป็นผลมาจากเหตุการณ์ภัยพิบัติที่เกิดขึ้นในช่วงที่ผ่านมาค่อนข้างสั้น มุมมองของ Hutton ได้รับความนิยมในภายหลังโดยนักธรณีวิทยา Charles Lyell ในศตวรรษที่สิบเก้า ไลล์เป็นเพื่อนกับดาร์วินและความคิดของเขามีอิทธิพลอย่างมากต่อความคิดของดาร์วิน ไลเอลล์แย้งว่าอายุของโลกที่มากขึ้นทำให้มีเวลามากขึ้นในการเปลี่ยนแปลงชนิดพันธุ์อย่างค่อยเป็นค่อยไป และกระบวนการนี้ให้การเปรียบเทียบสำหรับการเปลี่ยนแปลงชนิดค่อยเป็นค่อยไป

ในช่วงต้นศตวรรษที่สิบเก้า Jean-Baptiste Lamarck ได้ตีพิมพ์หนังสือที่มีรายละเอียดเกี่ยวกับกลไกสำหรับการเปลี่ยนแปลงทางวิวัฒนาการซึ่งปัจจุบันเรียกว่าการสืบทอดคุณลักษณะที่ได้มา ในทฤษฎีของลามาร์ค การปรับเปลี่ยนบุคคลที่เกิดจากสภาพแวดล้อม หรือการใช้หรือเลิกใช้โครงสร้างในช่วงอายุของมัน อาจสืบทอดมาจากลูกหลานของมัน และด้วยเหตุนี้จึงทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงในสายพันธุ์ แม้ว่ากลไกการเปลี่ยนแปลงเชิงวิวัฒนาการตามที่ Lamarck อธิบายไว้จะไม่น่าเชื่อถือ ความคิดของ Lamarck ก็มีอิทธิพลสำคัญต่อความคิดเชิงวิวัฒนาการ คำจารึกบนรูปปั้นของลามาร์คที่ตั้งอยู่หน้าประตูสวน Jardin des Plantes ในปารีส กล่าวถึงเขาว่าเป็น “ผู้ก่อตั้งหลักคำสอนเรื่องวิวัฒนาการ”

Charles Darwin และ Natural Selection

กลไกที่แท้จริงของวิวัฒนาการเกิดขึ้นโดยอิสระและอธิบายโดยนักธรรมชาติวิทยาสองคนคือ Charles Darwin และ Alfred Russell Wallace ในช่วงกลางศตวรรษที่สิบเก้า ที่สำคัญ แต่ละคนใช้เวลาสำรวจโลกธรรมชาติในการเดินทางสู่เขตร้อน ตั้งแต่ปี พ.ศ. 2374 ถึง พ.ศ. 2379 ดาร์วินเดินทางไปทั่วโลกบน ร. บีเกิ้ลไปเยือนอเมริกาใต้ ออสเตรเลีย และตอนใต้สุดของแอฟริกา วอลเลซเดินทางไปบราซิลเพื่อเก็บแมลงในป่าฝนอเมซอนระหว่างปี พ.ศ. 2391 ถึง พ.ศ. 2395 และไปยังหมู่เกาะมาเลย์ระหว่าง พ.ศ. 2397 ถึง พ.ศ. 2405 การเดินทางของดาร์วินเช่นเดียวกับการเดินทางของวอลเลซในหมู่เกาะมลายูรวมถึงการแวะที่เกาะหลายเกาะซึ่งสุดท้ายคือหมู่เกาะกาลาปากอส (ทางตะวันตกของเอกวาดอร์). บนเกาะเหล่านี้ ดาร์วินสังเกตสิ่งมีชีวิตบนเกาะต่างๆ ที่มีความคล้ายคลึงกันอย่างชัดเจน แต่ก็มีความแตกต่างที่ชัดเจน ตัวอย่างเช่น นกฟินช์พื้นที่อาศัยอยู่ในหมู่เกาะกาลาปากอสประกอบด้วยหลายสายพันธุ์ที่แต่ละตัวมีรูปร่างของปากนกที่ไม่ซ้ำกัน (รูปที่ 11.2) เขาสังเกตเห็นทั้งสองว่านกฟินช์เหล่านี้มีความคล้ายคลึงกับนกฟินช์อีกสายพันธุ์หนึ่งบนแผ่นดินใหญ่ของทวีปอเมริกาใต้อย่างใกล้ชิด และกลุ่มของสปีชีส์ในกาลาปากอสได้จัดลำดับขนาดและรูปร่างของจงอยปาก โดยมีความแตกต่างกันเล็กน้อยระหว่างสิ่งที่คล้ายคลึงกันมากที่สุด ดาร์วินจินตนาการว่าสปีชีส์ของเกาะอาจเป็นสปีชีส์ทั้งหมดที่ดัดแปลงมาจากสปีชีส์ดั้งเดิมบนแผ่นดินใหญ่ ในปีพ.ศ. 2403 เขาเขียนว่า "เมื่อเห็นการไล่ระดับและความหลากหลายของโครงสร้างในกลุ่มนกเล็กๆ กลุ่มหนึ่งที่เกี่ยวข้องกันอย่างใกล้ชิด บางคนอาจนึกได้ว่าจากความขาดแคลนนกดั้งเดิมในหมู่เกาะนี้ สายพันธุ์หนึ่งได้ถูกนำและดัดแปลงสำหรับปลายที่แตกต่างกัน ” 2

วอลเลซและดาร์วินต่างก็สังเกตเห็นรูปแบบที่คล้ายคลึงกันในสิ่งมีชีวิตอื่นและได้คิดกลไกที่จะอธิบายว่าการเปลี่ยนแปลงดังกล่าวเกิดขึ้นได้อย่างไรและเหตุใด ดาร์วินเรียกกลไกนี้ว่าการคัดเลือกโดยธรรมชาติ การคัดเลือกโดยธรรมชาติ ดาร์วินแย้งว่าเป็นผลลัพธ์ที่หลีกเลี่ยงไม่ได้ของหลักการสามประการที่ทำงานในธรรมชาติ ประการแรก ลักษณะของสิ่งมีชีวิตนั้นสืบทอดหรือถ่ายทอดจากพ่อแม่สู่ลูก ประการที่สอง มีการผลิตลูกหลานมากกว่าที่จะสามารถอยู่รอดได้ กล่าวคือ ทรัพยากรเพื่อการอยู่รอดและการสืบพันธุ์มีจำกัด ความสามารถในการสืบพันธุ์ในสิ่งมีชีวิตทุกชนิดมีมากกว่าทรัพยากรที่มีอยู่เพื่อรองรับจำนวนของมัน จึงมีการแข่งขันแย่งชิงทรัพยากรเหล่านั้นในแต่ละรุ่น ความเข้าใจหลักการนี้ทั้งดาร์วินและวอลเลซมาจากการอ่านบทความของนักเศรษฐศาสตร์โธมัส มัลธัส ซึ่งกล่าวถึงหลักการนี้เกี่ยวกับประชากรมนุษย์ ประการที่สาม ลูกหลานมีความแตกต่างกันตามลักษณะเฉพาะและการแปรผันเหล่านั้นเป็นกรรมพันธุ์ จากหลักการสามข้อนี้ ดาร์วินและวอลเลซให้เหตุผลว่าลูกหลานที่มีลักษณะเฉพาะที่สืบทอดมาซึ่งยอมให้พวกเขาสามารถแข่งขันได้ดีที่สุดเพื่อทรัพยากรที่จำกัดจะอยู่รอดและมีลูกหลานมากกว่าบุคคลที่มีความหลากหลายที่ไม่สามารถแข่งขันได้ เนื่องจากคุณลักษณะต่างๆ ได้รับการสืบทอด ลักษณะเหล่านี้จึงจะแสดงได้ดียิ่งขึ้นในรุ่นต่อๆ ไป สิ่งนี้จะนำไปสู่การเปลี่ยนแปลงของประชากรจากรุ่นสู่รุ่นในกระบวนการที่ดาร์วินเรียกว่า

เอกสารโดยดาร์วินและวอลเลซ (รูปที่ 11.3) ที่นำเสนอแนวคิดเรื่องการคัดเลือกโดยธรรมชาติถูกอ่านร่วมกันในปี 1858 ก่อน Linnaean Society ในลอนดอน หนังสือของดาร์วินในปีถัดมา เกี่ยวกับต้นกำเนิดของสายพันธุ์, ได้รับการตีพิมพ์ซึ่งระบุรายละเอียดไว้มากมายเกี่ยวกับข้อโต้แย้งของเขาเกี่ยวกับวิวัฒนาการโดยการคัดเลือกโดยธรรมชาติ

การสาธิตวิวัฒนาการโดยการคัดเลือกโดยธรรมชาติอาจใช้เวลานาน หนึ่งในการสาธิตที่ดีที่สุดคือนกที่ช่วยสร้างแรงบันดาลใจให้กับทฤษฎีนี้ นกฟินช์กาลาปากอส Peter และ Rosemary Grant และเพื่อนร่วมงานของพวกเขาได้ศึกษาประชากรนกฟินช์กาลาปากอสทุกปีตั้งแต่ปี 1976 และได้จัดให้มีการสาธิตที่สำคัญของการดำเนินการคัดเลือกโดยธรรมชาติ Grants พบการเปลี่ยนแปลงจากรุ่นหนึ่งไปสู่รุ่นถัดไปในรูปทรงปากนกของนกฟินช์พื้นขนาดกลางบนเกาะ Daphne Major ของกาลาปากอส นกกระจิบพื้นกลางกินเมล็ดพืช นกได้รับการเปลี่ยนแปลงในรูปทรงปากนก โดยบางตัวจะมีปากที่กว้างและลึก และบางตัวก็มีปากที่บางกว่า นกปากใหญ่กินเมล็ดที่แข็งและใหญ่อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้น ในขณะที่นกปากใหญ่กินเมล็ดที่เล็กและนิ่มอย่างมีประสิทธิภาพมากกว่า ในช่วงปี พ.ศ. 2520 ฤดูแล้งได้เปลี่ยนแปลงพืชพรรณบนเกาะ หลังจากช่วงเวลานี้ จำนวนเมล็ดลดลงอย่างมาก: เมล็ดอ่อนขนาดเล็กลดลงมากกว่าจำนวนเมล็ดที่แข็งและใหญ่ลดลง นกปากใหญ่สามารถอยู่รอดได้ดีกว่านกปากเล็กในปีต่อไป ปีหลังภัยแล้งที่ Grants วัดขนาดปากนกในประชากรที่ลดลงมาก พวกเขาพบว่าขนาดปากเฉลี่ยใหญ่กว่า (รูปที่ 11.4) นี่เป็นหลักฐานที่ชัดเจนสำหรับการคัดเลือกโดยธรรมชาติ (ความแตกต่างในการอยู่รอด) ของขนาดบิลที่เกิดจากเมล็ดที่มีอยู่ Grants ได้ศึกษามรดกของขนาดบิลและรู้ว่านกปากใหญ่ที่รอดตายมีแนวโน้มที่จะให้กำเนิดลูกด้วยปากที่ใหญ่กว่า ดังนั้นการเลือกจะนำไปสู่วิวัฒนาการของขนาดบิล การศึกษาในภายหลังโดย Grants ได้แสดงให้เห็นการเลือกและวิวัฒนาการของขนาดบิลในสายพันธุ์นี้เพื่อตอบสนองต่อสภาวะที่เปลี่ยนแปลงบนเกาะ วิวัฒนาการเกิดขึ้นทั้งกับธนบัตรที่ใหญ่กว่า ในกรณีนี้ และกับธนบัตรที่เล็กกว่าเมื่อเมล็ดขนาดใหญ่หายาก

การเปลี่ยนแปลงและการปรับตัว

การคัดเลือกโดยธรรมชาติจะเกิดขึ้นได้ก็ต่อเมื่อมีการเปลี่ยนแปลง หรือความแตกต่างระหว่างบุคคลในประชากร ที่สำคัญความแตกต่างเหล่านี้ต้องมีพื้นฐานทางพันธุกรรมบ้าง มิฉะนั้น การคัดเลือกจะไม่นำไปสู่การเปลี่ยนแปลงในรุ่นต่อไป นี่เป็นสิ่งสำคัญเนื่องจากความผันแปรระหว่างบุคคลอาจเกิดจากเหตุผลที่ไม่ใช่ทางพันธุกรรม เช่น บุคคลสูงขึ้นเนื่องจากโภชนาการที่ดีกว่ามากกว่ายีนที่ต่างกัน

ความหลากหลายทางพันธุกรรมในประชากรมาจากสองแหล่งหลัก: การกลายพันธุ์และการสืบพันธุ์แบบอาศัยเพศ การกลายพันธุ์ การเปลี่ยนแปลงใน DNA เป็นแหล่งสูงสุดของอัลลีลใหม่หรือการแปรผันทางพันธุกรรมใหม่ในประชากรใดๆ บุคคลที่มียีนกลายพันธุ์อาจมีลักษณะที่แตกต่างจากบุคคลอื่นในประชากร อย่างไรก็ตาม นี่ไม่ใช่กรณีเสมอไป การกลายพันธุ์สามารถมีหนึ่งในสามผลลัพธ์ต่อลักษณะที่ปรากฏของสิ่งมีชีวิต (หรือฟีโนไทป์):

  • การกลายพันธุ์อาจส่งผลต่อฟีโนไทป์ของสิ่งมีชีวิตในลักษณะที่ทำให้สมรรถภาพร่างกายลดลง—มีโอกาสรอดน้อยกว่า ส่งผลให้มีลูกหลานน้อยลง
  • การกลายพันธุ์อาจสร้างฟีโนไทป์ที่มีประโยชน์ต่อความฟิต
  • การกลายพันธุ์หลายอย่างที่เรียกว่าการกลายพันธุ์ที่เป็นกลางจะไม่มีผลต่อความเหมาะสม

การกลายพันธุ์อาจมีขนาดผลกระทบทั้งช่วงต่อความสมบูรณ์ของสิ่งมีชีวิตที่แสดงออกในฟีโนไทป์ของพวกมัน ตั้งแต่เอฟเฟกต์เล็กน้อยไปจนถึงเอฟเฟกต์ที่ยอดเยี่ยม การสืบพันธุ์แบบอาศัยเพศและการแบ่งเซลล์แบบไมโอซิสยังนำไปสู่ความหลากหลายทางพันธุกรรม: เมื่อพ่อแม่สองคนขยายพันธุ์ อัลลีลที่ไม่ซ้ำกันจะรวมตัวกันเพื่อผลิตจีโนไทป์ที่มีลักษณะเฉพาะ และด้วยเหตุนี้ ฟีโนไทป์ในลูกหลานแต่ละคน

ลักษณะที่สืบทอดมาซึ่งช่วยในการอยู่รอดและการสืบพันธุ์ของสิ่งมีชีวิตในสภาพแวดล้อมปัจจุบันเรียกว่า การปรับตัว การปรับตัวคือ "การจับคู่" ของสิ่งมีชีวิตกับสิ่งแวดล้อม การปรับตัวให้เข้ากับสภาพแวดล้อมเกิดขึ้นเมื่อการเปลี่ยนแปลงในช่วงของความแปรปรวนทางพันธุกรรมเกิดขึ้นเมื่อเวลาผ่านไปซึ่งเพิ่มหรือคงไว้ซึ่งการจับคู่ของประชากรกับสภาพแวดล้อม ความผันแปรของจงอยปากนกฟินช์เปลี่ยนจากรุ่นสู่รุ่นเพื่อปรับให้เข้ากับความพร้อมของอาหาร

ลักษณะเป็นที่ชื่นชอบหรือไม่นั้นขึ้นอยู่กับสภาพแวดล้อมในขณะนั้น ลักษณะเดียวกันไม่ได้มีประโยชน์หรือข้อเสียที่สัมพันธ์กันเสมอไป เนื่องจากสภาพแวดล้อมสามารถเปลี่ยนแปลงได้ ตัวอย่างเช่น นกฟินช์ที่มีใบเรียกเก็บเงินขนาดใหญ่ได้รับประโยชน์ในสภาพอากาศหนึ่ง ในขณะที่นกฟินช์ขนาดเล็กเป็นข้อเสียในสภาพอากาศที่ต่างกัน ความสัมพันธ์กลับกัน

รูปแบบของวิวัฒนาการ

วิวัฒนาการของสปีชีส์ส่งผลให้เกิดรูปแบบและการทำงานที่หลากหลาย เมื่อสองสปีชีส์วิวัฒนาการไปในทิศทางที่แตกต่างจากจุดร่วม จะเรียกว่าวิวัฒนาการที่แตกต่าง วิวัฒนาการที่แตกต่างกันดังกล่าวสามารถเห็นได้ในรูปแบบของอวัยวะสืบพันธุ์ของพืชดอกซึ่งมีโครงสร้างทางกายวิภาคเหมือนกัน อย่างไรก็ตาม พวกมันอาจดูแตกต่างกันมากอันเป็นผลมาจากการคัดเลือกในสภาพแวดล้อมทางกายภาพที่แตกต่างกัน และการปรับตัวให้เข้ากับแมลงผสมเกสรชนิดต่างๆ (รูปที่ 11.5) ).

ในกรณีอื่น ฟีโนไทป์ที่คล้ายคลึงกันวิวัฒนาการอย่างอิสระในสปีชีส์ที่เกี่ยวข้องกันที่อยู่ห่างไกล ตัวอย่างเช่น การบินมีวิวัฒนาการทั้งในค้างคาวและแมลง และพวกมันทั้งคู่มีโครงสร้างที่เราเรียกว่าปีก ซึ่งเป็นการปรับตัวให้เข้ากับการบิน อย่างไรก็ตาม ปีกของค้างคาวและแมลงมีวิวัฒนาการมาจากโครงสร้างดั้งเดิมที่ต่างกันมาก เมื่อโครงสร้างที่คล้ายคลึงกันเกิดขึ้นจากการวิวัฒนาการอย่างอิสระในสปีชีส์ต่างๆ จะเรียกว่าวิวัฒนาการมาบรรจบกัน ปีกของค้างคาวและแมลงเรียกว่าโครงสร้างคล้ายคลึงกันซึ่งมีหน้าที่และรูปลักษณ์คล้ายคลึงกัน แต่ไม่ได้มีต้นกำเนิดมาจากบรรพบุรุษร่วมกัน แต่พวกเขาพัฒนาอย่างอิสระในสองเชื้อสาย ปีกของนกฮัมมิงเบิร์ดและนกกระจอกเทศเป็นโครงสร้างที่คล้ายคลึงกัน ซึ่งหมายความว่าพวกมันมีความคล้ายคลึงกัน ปีกของนกฮัมมิงเบิร์ดและนกกระจอกเทศไม่ได้วิวัฒนาการอย่างอิสระในวงศ์นกฮัมมิงเบิร์ดและวงศ์นกกระจอกเทศ—พวกมันสืบเชื้อสายมาจากบรรพบุรุษร่วมกันที่มีปีก

การสังเคราะห์สมัยใหม่

กลไกของการสืบทอด พันธุกรรม ยังไม่เป็นที่เข้าใจในขณะที่ดาร์วินและวอลเลซกำลังพัฒนาแนวคิดเรื่องการคัดเลือกโดยธรรมชาติ การขาดความเข้าใจนี้เป็นอุปสรรคต่อการทำความเข้าใจวิวัฒนาการหลายแง่มุม อันที่จริง การผสมมรดกเป็นทฤษฎีทางพันธุกรรมที่เด่นชัด (และไม่ถูกต้อง) ในเวลานั้น ซึ่งทำให้ยากต่อการเข้าใจว่าการคัดเลือกโดยธรรมชาติอาจดำเนินการอย่างไร ดาร์วินและวอลเลซไม่ทราบงานด้านพันธุศาสตร์ของพระสงฆ์ชาวออสเตรีย เกรเกอร์ เมนเดล ซึ่งตีพิมพ์ในปี พ.ศ. 2409 ไม่นานหลังจากการตีพิมพ์ เกี่ยวกับต้นกำเนิดของสายพันธุ์. งานของ Mendel ถูกค้นพบอีกครั้งในต้นศตวรรษที่ 20 ซึ่งเป็นเวลาที่นักพันธุศาสตร์ได้เข้าใจถึงพื้นฐานของการสืบทอดอย่างรวดเร็ว ในขั้นต้น ธรรมชาติของอนุภาคที่ค้นพบใหม่ทำให้ยากสำหรับนักชีววิทยาที่จะเข้าใจว่าการวิวัฒนาการอย่างค่อยเป็นค่อยไปอาจเกิดขึ้นได้อย่างไร แต่ในอีกไม่กี่ทศวรรษข้างหน้า พันธุกรรมและวิวัฒนาการถูกรวมเข้าไว้ในสิ่งที่เรียกว่าการสังเคราะห์สมัยใหม่ ซึ่งเป็นความเข้าใจที่สอดคล้องกันของความสัมพันธ์ระหว่างการคัดเลือกโดยธรรมชาติและพันธุกรรมที่ก่อตัวขึ้นในช่วงทศวรรษที่ 1940 และเป็นที่ยอมรับกันโดยทั่วไปในปัจจุบัน โดยสรุป การสังเคราะห์สมัยใหม่อธิบายว่าแรงกดดันทางวิวัฒนาการ เช่น การคัดเลือกโดยธรรมชาติ สามารถส่งผลกระทบต่อองค์ประกอบทางพันธุกรรมของประชากรได้อย่างไร และในทางกลับกัน สิ่งเหล่านี้จะส่งผลให้เกิดวิวัฒนาการทีละน้อยของประชากรและสปีชีส์อย่างไร ทฤษฎีนี้ยังเชื่อมโยงการเปลี่ยนแปลงที่ค่อยเป็นค่อยไปของประชากรในช่วงเวลาหนึ่ง ซึ่งเรียกว่าวิวัฒนาการระดับจุลภาค กับกระบวนการที่ก่อให้เกิดสายพันธุ์ใหม่และกลุ่มอนุกรมวิธานที่สูงขึ้นด้วยลักษณะที่แตกต่างกันอย่างกว้างขวาง เรียกว่าวิวัฒนาการมหภาค

พันธุศาสตร์ประชากร

โปรดจำไว้ว่ายีนสำหรับตัวละครหนึ่ง ๆ อาจมีหลายตัวแปรหรืออัลลีลนั้นรหัสสำหรับลักษณะต่าง ๆ ที่เกี่ยวข้องกับตัวละครนั้น ตัวอย่างเช่น ในระบบหมู่เลือด ABO ในมนุษย์ อัลลีลสามตัวกำหนดคาร์โบไฮเดรตตามกรุ๊ปเลือดโดยเฉพาะบนผิวเซลล์เม็ดเลือดแดง แต่ละคนในประชากรของสิ่งมีชีวิตแบบดิพลอยด์สามารถมีอัลลีลสองอัลลีลสำหรับยีนหนึ่ง ๆ เท่านั้น แต่อาจมีมากกว่าสองอัลลีลในบุคคลที่ประกอบเป็นประชากร Mendel ติดตามอัลลีลเนื่องจากได้รับการสืบทอดจากพ่อแม่สู่ลูก ในช่วงต้นศตวรรษที่ 20 นักชีววิทยาเริ่มศึกษาว่าเกิดอะไรขึ้นกับอัลลีลทั้งหมดในประชากรในด้านการศึกษาที่เรียกว่าพันธุศาสตร์ของประชากร

จนถึงขณะนี้ เราได้กำหนดวิวัฒนาการเป็นการเปลี่ยนแปลงในลักษณะของประชากรของสิ่งมีชีวิต แต่เบื้องหลังการเปลี่ยนแปลงฟีโนไทป์นั้นคือการเปลี่ยนแปลงทางพันธุกรรม ในแง่พันธุกรรมของประชากร วิวัฒนาการหมายถึงการเปลี่ยนแปลงความถี่ของอัลลีลในประชากร โดยใช้ระบบ ABO เป็นตัวอย่าง ความถี่ของอัลลีลตัวใดตัวหนึ่ง ผม A คือจำนวนสำเนาของอัลลีลนั้นหารด้วยสำเนาทั้งหมดของยีน ABO ในประชากร ตัวอย่างเช่น การศึกษาในจอร์แดนพบว่ามีความถี่ของ ผม A เท่ากับ 26.1 เปอร์เซ็นต์ 3 ดิ ผม NS , ผม 0 อัลลีลคิดเป็น 13.4 เปอร์เซ็นต์และ 60.5 เปอร์เซ็นต์ของอัลลีลตามลำดับ และความถี่ทั้งหมดรวมกันได้ 100 เปอร์เซ็นต์ การเปลี่ยนแปลงความถี่นี้เมื่อเวลาผ่านไปจะก่อให้เกิดวิวัฒนาการในประชากร

ความถี่อัลลีลของประชากรสามารถเปลี่ยนแปลงได้หลายวิธี หนึ่งในนั้นคือการคัดเลือกโดยธรรมชาติ หากอัลลีลที่กำหนดให้ฟีโนไทป์ที่ช่วยให้บุคคลมีลูกหลานที่รอดชีวิตและสืบพันธุ์ได้มากขึ้น อัลลีลนั้นโดยอาศัยการสืบทอดมาจากลูกหลานเหล่านั้น จะมีความถี่มากขึ้นในรุ่นต่อไป เนื่องจากความถี่อัลลีลรวมกันได้ 100 เปอร์เซ็นต์เสมอ การเพิ่มความถี่ของอัลลีลหนึ่งมักจะหมายถึงการลดลงที่สอดคล้องกันในอัลลีลอื่นอย่างน้อยหนึ่งอัลลีล อัลลีลที่เป็นประโยชน์อย่างมากอาจ "คงที่" ในลักษณะนี้ในช่วงสองสามชั่วอายุคน ซึ่งหมายความว่าประชากรทุกคนจะมีอัลลีล ในทำนองเดียวกัน อัลลีลที่เป็นอันตรายอาจถูกกำจัดออกจากกลุ่มยีนอย่างรวดเร็ว ซึ่งเป็นผลรวมของอัลลีลทั้งหมดในประชากร ส่วนหนึ่งของการศึกษาพันธุศาสตร์ของประชากรคือการติดตามว่ากองกำลังคัดเลือกเปลี่ยนความถี่อัลลีลในประชากรอย่างไรเมื่อเวลาผ่านไป ซึ่งสามารถให้เบาะแสนักวิทยาศาสตร์เกี่ยวกับกองกำลังคัดเลือกที่อาจทำงานในประชากรที่กำหนด การศึกษาการเปลี่ยนแปลงสีของปีกในผีเสื้อกลางคืนพริกไทยจากสีขาวดำเป็นสีเข้มเพื่อตอบสนองต่อลำต้นของต้นไม้ที่ปกคลุมไปด้วยเขม่า จากนั้นกลับกลายเป็นสีขาวดำเมื่อโรงงานหยุดการผลิตเขม่าจำนวนมาก เป็นตัวอย่างคลาสสิกของการศึกษาวิวัฒนาการในประชากรธรรมชาติ (รูปที่ 11.6) ).

ในช่วงต้นศตวรรษที่ 20 นักคณิตศาสตร์ชาวอังกฤษ ก็อดฟรีย์ ฮาร์ดี และแพทย์ชาวเยอรมัน วิลเฮล์ม ไวน์เบิร์ก ได้ให้คำอธิบายอย่างอิสระสำหรับแนวคิดที่ค่อนข้างขัดกับสัญชาตญาณ คำอธิบายดั้งเดิมของ Hardy เป็นการตอบสนองต่อความเข้าใจผิดว่าทำไมอัลลีลที่ "เด่น" ซึ่งปิดบังอัลลีลแบบถอย ไม่ควรเพิ่มความถี่ในประชากรจนกว่าจะกำจัดอัลลีลอื่นๆ ออกไปทั้งหมด คำถามเกิดจากความสับสนทั่วไปเกี่ยวกับความหมายของคำว่า “เด่น” แต่เป็นการบังคับให้ฮาร์ดีซึ่งไม่ใช่นักชีววิทยา ชี้ให้เห็นว่าหากไม่มีปัจจัยที่ส่งผลต่อความถี่อัลลีล ความถี่เหล่านั้นจะคงที่ตั้งแต่รุ่นหนึ่งไปจนถึงรุ่น ต่อไป. หลักการนี้เรียกว่าสมดุล Hardy-Weinberg ทฤษฎีนี้ระบุว่าความถี่ของอัลลีลและจีโนไทป์ของประชากรมีความเสถียรโดยเนื้อแท้—เว้นแต่ว่าแรงวิวัฒนาการบางประเภทจะกระทำต่อประชากร ประชากรจะมีอัลลีลเดียวกันในสัดส่วนเดียวกันรุ่นแล้วรุ่นเล่า ปัจเจกบุคคลจะมีลักษณะเหมือนกันโดยพื้นฐานและจะไม่เกี่ยวข้องกับว่าอัลลีลเด่นหรือด้อย แรงขับเคลื่อนวิวัฒนาการที่สำคัญที่สุดสี่ประการ ซึ่งจะขัดขวางสมดุลคือการคัดเลือกโดยธรรมชาติ การกลายพันธุ์ การเคลื่อนตัวของยีน และการอพยพเข้าหรือออกจากประชากรปัจจัยประการที่ห้า การผสมพันธุ์แบบไม่สุ่มจะรบกวนสมดุลของ Hardy-Weinberg แต่โดยการเปลี่ยนความถี่ของจีโนไทป์เท่านั้น ไม่ใช่ความถี่ของอัลลีล (เว้นแต่อัลลีลจะช่วยเพิ่มหรือลดศักยภาพในการสืบพันธุ์) ในการผสมพันธุ์แบบไม่สุ่ม บุคคลมักจะผสมพันธุ์กับบุคคลที่มีฟีโนไทป์เฉพาะมากกว่าที่จะสุ่ม เนื่องจากการผสมพันธุ์แบบไม่สุ่มไม่เปลี่ยนความถี่อัลลีล จึงไม่ทำให้เกิดการวิวัฒนาการโดยตรง มีการอธิบายการคัดเลือกโดยธรรมชาติ การกลายพันธุ์สร้างอัลลีลหนึ่งจากอีกอัลลีลหนึ่งและเปลี่ยนความถี่ของอัลลีลด้วยจำนวนเล็กน้อยแต่ต่อเนื่องในแต่ละรุ่น แต่ละอัลลีลถูกสร้างขึ้นโดยอัตราการกลายพันธุ์ที่ต่ำและคงที่ซึ่งจะเพิ่มความถี่ของอัลลีลในกลุ่มประชากรอย่างช้าๆ หากไม่มีแรงอื่นกระทำต่ออัลลีล หากการคัดเลือกโดยธรรมชาติทำปฏิกิริยากับอัลลีล อัลลีลจะถูกลบออกจากประชากรในอัตราต่ำซึ่งนำไปสู่ความถี่ที่เกิดจากความสมดุลระหว่างการคัดเลือกและการกลายพันธุ์ นี่เป็นเหตุผลหนึ่งที่โรคทางพันธุกรรมยังคงอยู่ในประชากรมนุษย์ที่ความถี่ต่ำมาก หากอัลลีลเป็นที่ชื่นชอบของการเลือก อัลลีลจะเพิ่มขึ้นในความถี่ การเบี่ยงเบนทางพันธุกรรมทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงแบบสุ่มในความถี่อัลลีลเมื่อประชากรมีน้อย การเบี่ยงเบนทางพันธุกรรมมักมีความสำคัญในวิวัฒนาการ ดังที่กล่าวไว้ในหัวข้อถัดไป สุดท้าย หากประชากรของสปีชีส์สองชนิดมีความถี่อัลลีลต่างกัน การอพยพของบุคคลระหว่างพวกมันจะทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงความถี่ในประชากรทั้งสอง เมื่อมันเกิดขึ้น ไม่มีประชากรใดที่กระบวนการเหล่านี้ไม่ทำงานอย่างน้อยหนึ่งกระบวนการ ดังนั้น ประชากรจึงมีการพัฒนาอยู่เสมอ และดุลยภาพ Hardy-Weinberg จะไม่มีวันถูกสังเกตอย่างแน่นอน อย่างไรก็ตาม หลักการของ Hardy-Weinberg ทำให้นักวิทยาศาสตร์มีความคาดหวังพื้นฐานสำหรับความถี่อัลลีลในประชากรที่ไม่พัฒนา ซึ่งพวกเขาสามารถเปรียบเทียบประชากรที่กำลังพัฒนาได้ และด้วยเหตุนี้จึงอนุมานว่ากองกำลังวิวัฒนาการอาจมีบทบาทอย่างไร ประชากรกำลังพัฒนาหากความถี่ของอัลลีลหรือจีโนไทป์เบี่ยงเบนไปจากค่าที่คาดหวังจากหลักการของฮาร์ดี-ไวน์เบิร์ก

ดาร์วินระบุกรณีพิเศษของการคัดเลือกโดยธรรมชาติที่เขาเรียกว่าการคัดเลือกทางเพศ การเลือกทางเพศส่งผลต่อความสามารถในการผสมพันธุ์ของแต่ละบุคคลและทำให้เกิดลูกหลาน และนำไปสู่วิวัฒนาการของลักษณะที่น่าทึ่งซึ่งมักจะดูเหมือนไม่เหมาะสมในแง่ของการอยู่รอดแต่ยังคงมีอยู่เพราะทำให้เจ้าของประสบความสำเร็จในการสืบพันธุ์มากขึ้น การเลือกเพศเกิดขึ้นในสองวิธี: ผ่านการคัดเลือกระหว่างเพศ การแข่งขันระหว่างชาย-ชาย หรือหญิง-หญิง เพื่อคู่ครอง และผ่านการคัดเลือกระหว่างเพศ เช่น การคัดเลือกคู่ครองหญิงหรือชาย การแข่งขันระหว่างชายกับชายอยู่ในรูปแบบของความขัดแย้งระหว่างผู้ชาย ซึ่งมักจะทำพิธีกรรม แต่ก็อาจเป็นภัยคุกคามที่สำคัญต่อการอยู่รอดของผู้ชายด้วย บางครั้งการแข่งขันมีไว้สำหรับอาณาเขต โดยที่ตัวเมียมีแนวโน้มที่จะผสมพันธุ์กับเพศผู้ซึ่งมีอาณาเขตคุณภาพสูงกว่า การเลือกของผู้หญิงเกิดขึ้นเมื่อผู้หญิงเลือกผู้ชายโดยพิจารณาจากลักษณะเฉพาะ เช่น สีของขนนก การแสดงการเต้นรำผสมพันธุ์ หรือการสร้างโครงสร้างที่วิจิตรบรรจง ในบางกรณีการแข่งขันระหว่างชาย-ชายและการเลือกหญิงรวมกันในกระบวนการผสมพันธุ์ ในแต่ละกรณีเหล่านี้ คุณลักษณะที่เลือกไว้ เช่น ความสามารถในการต่อสู้หรือสีและความยาวของขนนก จะเพิ่มขึ้นในตัวผู้ โดยทั่วไป คิดว่าการเลือกทางเพศสามารถดำเนินไปถึงจุดที่การคัดเลือกโดยธรรมชาติกับการเพิ่มประสิทธิภาพของตัวละครป้องกันไม่ให้วิวัฒนาการต่อไปเนื่องจากส่งผลเสียต่อความสามารถในการอยู่รอดของผู้ชาย ตัวอย่างเช่น ขนนกที่มีสีสันหรือการแสดงที่วิจิตรบรรจงทำให้ตัวผู้มีความชัดเจนมากขึ้นสำหรับผู้ล่า


ความถี่ที่สายพันธุ์กลายพันธุ์ได้รับผลกระทบจากการคัดเลือกโดยธรรมชาติหรือไม่? - ชีววิทยา

การคัดเลือกโดยธรรมชาติส่งผลต่อลักษณะยีนเดี่ยวและโพลีเจนิกอย่างไร

แมลงที่ต้านทานสารกำจัดศัตรูพืชมีคุณสมบัติที่ปกป้องพวกมันจากสารเคมีอันตราย ในแง่พันธุกรรม ความฟิตหมายถึงอะไร? ทุกครั้งที่สิ่งมีชีวิตสืบพันธุ์ มันจะส่งสำเนายีนของมันไปยังลูกหลานของมัน ดังนั้นเราจึงสามารถมองความฟิตของวิวัฒนาการว่าเป็นความสำเร็จในการถ่ายทอดยีนไปยังรุ่นต่อไป ในทำนองเดียวกัน เราสามารถมองว่าการปรับตัวเชิงวิวัฒนาการเป็นลักษณะที่ควบคุมโดยพันธุกรรมที่เพิ่มความสามารถของแต่ละบุคคลในการส่งผ่านอัลลีลของมัน

  • การคัดเลือกโดยธรรมชาติของลักษณะยีนเดี่ยวสามารถนำไปสู่การเปลี่ยนแปลงความถี่อัลลีลและด้วยเหตุนี้ การเปลี่ยนแปลงความถี่ฟีโนไทป์

  • การคัดเลือกโดยธรรมชาติเกี่ยวกับลักษณะทางพันธุกรรมสามารถส่งผลต่อสมรรถภาพสัมพัทธ์ของฟีโนไทป์และด้วยเหตุนี้จึงทำให้เกิดการเลือกหนึ่งในสามประเภท:
    1) การเลือกทิศทาง
    2) การเลือกเสถียรภาพ
    หรือ
    3) การเลือกก่อกวน .

กำหนดวิวัฒนาการในแง่ของความถี่อัลลีล

ผลกระทบของการคัดเลือกโดยธรรมชาติต่อลักษณะทางพันธุกรรมเมื่อเปรียบเทียบกับลักษณะยีนเดี่ยวอย่างไร

การเบี่ยงเบนทางพันธุกรรมคืออะไร?

  • ในประชากรจำนวนน้อย บุคคลที่มีอัลลีลเฉพาะอาจปล่อยให้ลูกหลานมากกว่าที่คนอื่นจากไปโดยบังเอิญ

ผลกระทบคอขวด
การเปลี่ยนแปลงความถี่อัลลีลหลังการลดขนาดของประชากรลงอย่างมาก

รุนแรง ผลกระทบคอขวด สามารถลดความหลากหลายทางพันธุกรรมของประชากรได้อย่างมาก เอฟเฟกต์ผู้ก่อตั้ง
การเบี่ยงเบนทางพันธุกรรมอาจเกิดขึ้นเมื่อมีบุคคลเพียงไม่กี่คนตั้งรกรากที่อยู่อาศัยใหม่ บุคคลผู้ก่อตั้งเหล่านี้อาจมีอัลลีลที่แตกต่างกันในความถี่สัมพัทธ์จากประชากรหลักโดยบังเอิญ กลุ่มยีนใหม่อาจเริ่มต้นด้วยความถี่อัลลีลที่แตกต่างจากกลุ่มยีนพาเรนต์

เอฟเฟคผู้ก่อตั้ง
การเปลี่ยนแปลงความถี่อัลลีลอันเป็นผลมาจากการย้ายถิ่นของกลุ่มย่อยเล็กๆ ของประชากร ตัวอย่างหนึ่งของ เอฟเฟคผู้ก่อตั้ง เป็นวิวัฒนาการของแมลงวันผลไม้หลายร้อยสายพันธุ์บนเกาะฮาวายต่างๆ สายพันธุ์เหล่านั้นทั้งหมดสืบเชื้อสายมาจากประชากรแมลงวันผลไม้แผ่นดินใหญ่เดียวกัน อย่างไรก็ตาม สายพันธุ์บนเกาะต่างๆ มีความถี่อัลลีลที่แตกต่างจากสายพันธุ์ดั้งเดิม

การเบี่ยงเบนทางพันธุกรรมแตกต่างจากการคัดเลือกโดยธรรมชาติอย่างไร?

วิวัฒนาการกับสมดุลทางพันธุกรรม

สมดุลทางพันธุกรรม
สถานการณ์ที่ความถี่อัลลีลในกลุ่มยีนของประชากรไม่เปลี่ยนแปลง

การสืบพันธุ์แบบอาศัยเพศและความถี่อัลลีล
การสับเปลี่ยนยีนระหว่างการสืบพันธุ์แบบอาศัยเพศทำให้เกิดการผสมผสานของยีนหลายอย่าง แต่เมื่อหนึ่งศตวรรษก่อน นักวิจัยตระหนักว่าไมโอซิสและการปฏิสนธิด้วยตัวของมันเอง ไม่ได้เปลี่ยนความถี่อัลลีล ตามสมมติฐานแล้ว ประชากรของสิ่งมีชีวิตที่มีการสืบพันธุ์แบบอาศัยเพศอาจยังคงอยู่ในสมดุลทางพันธุกรรม

หลักการของ Hardy-Weinberg

หลักการของ Hardy-Weinberg
ความถี่อัลลีลในประชากรควรคงที่เว้นแต่ปัจจัยหนึ่งอย่างหรือมากกว่าจะทำให้ความถี่เหล่านั้นเปลี่ยนแปลง

NS หลักการของ Hardy-Weinberg ทำการคาดการณ์เช่นช่องสี่เหลี่ยม Punnett – แต่สำหรับประชากรไม่ใช่บุคคล

วิธีการทำงาน:
มีสองอัลลีลสำหรับยีน: NS (เด่น) และ NS (ถอย).

กากบาทของอัลลีลเหล่านี้สามารถสร้างจีโนไทป์ที่เป็นไปได้สามแบบ:

AA, อา, และ aa.

ความถี่ของจีโนไทป์ในประชากรสามารถทำนายได้ด้วยสมการสองสมการ

ที่ไหน
NS คือ ความถี่ ของอัลลีลที่โดดเด่น NS

NS 2 + 2pq + NS 2 = 1

และ

NS + NS = 1

(ความถี่ของ AA) + (ความถี่ของ อา) + (ความถี่ของ aa) = 100%

(ความถี่ของ NS) + (ความถี่ของ NS) = 100%

สมมุติว่าในรุ่นหนึ่ง
ความถี่ของ NS อัลลีลคือ 40 เปอร์เซ็นต์ (NS = 0.40)
และ
ความถี่ของ NS อัลลีล 60 เปอร์เซ็นต์ (NS = 0.60):

ถ้าประชากรนี้อยู่ในสมดุลทางพันธุกรรม
โอกาสที่คนรุ่นหลังจะมีจีโนไทป์ AA อยากจะเป็น
16% (NS 2 = 0.40 2 = 0.16 หรือ 16%)

ความน่าจะเป็นของจีโนไทป์ aa อยากจะเป็น
36% (NS 2 = 0.60 2 = 0.36 หรือ 36%)

ความน่าจะเป็นของจีโนไทป์ อา อยากจะเป็น
48% (2pq = 2 (0.40) (0.60) = 0.48 หรือ 48%)

  • หลักการของ Hardy-Weinberg คาดการณ์ว่าเงื่อนไข 5 ประการสามารถรบกวนสมดุลทางพันธุกรรมและทำให้เกิดวิวัฒนาการได้:
    (1) การผสมพันธุ์แบบไม่สุ่ม
    (2) ประชากรขนาดเล็ก
    และ
    (3) การย้ายถิ่นฐานหรือการย้ายถิ่นฐาน
    (4) การกลายพันธุ์
    หรือ
    (5) การคัดเลือกโดยธรรมชาติ

การเลือกเพศ
บุคคลเลือกคู่ครองตามลักษณะที่สืบทอดได้ เช่น ขนาด ความแข็งแรง หรือสีสัน

ประชากรขนาดเล็ก
การเบี่ยงเบนทางพันธุกรรมมักไม่มีผลกระทบสำคัญในประชากรจำนวนมาก แต่อาจส่งผลกระทบอย่างมากต่อประชากรกลุ่มเล็ก การเปลี่ยนแปลงทางวิวัฒนาการอันเนื่องมาจากการเบี่ยงเบนทางพันธุกรรมจึงเกิดขึ้นได้ง่ายกว่าในกลุ่มประชากรขนาดเล็ก

การย้ายถิ่นฐานหรือการย้ายถิ่นฐาน
บุคคลที่เข้าร่วมกลุ่มประชากรอาจแนะนำอัลลีลใหม่เข้าไปในกลุ่มยีน และบุคคลที่ออกไปอาจลบอัลลีลออก ดังนั้น การเคลื่อนไหวใดๆ ของบุคคลเข้าหรือออกจากประชากรสามารถทำลายสมดุลทางพันธุกรรมได้

การกลายพันธุ์
การกลายพันธุ์สามารถทำให้เกิดอัลลีลใหม่เข้าไปในกลุ่มยีน ซึ่งจะเปลี่ยนความถี่อัลลีลและทำให้เกิดการวิวัฒนาการขึ้น

การคัดเลือกโดยธรรมชาติ
หากจีโนไทป์ต่างกันมีความเหมาะสมต่างกัน ความสมดุลทางพันธุกรรมจะหยุดชะงัก และวิวัฒนาการจะเกิดขึ้น

โปรดทราบว่าเงื่อนไขเหล่านี้อย่างน้อยหนึ่งเงื่อนไขมักใช้กับประชากรจริง ซึ่งหมายความว่าในสปีชีส์ส่วนใหญ่ ส่วนใหญ่แล้ว การวิวัฒนาการจะเกิดขึ้น

ไมโอซิสและการสืบพันธุ์แบบอาศัยเพศจำเป็นต้องส่งผลให้ความถี่อัลลีลเปลี่ยนแปลงหรือไม่? อธิบายคำตอบของคุณ.

การเลือกเพศคืออะไร?
เหตุใดจึงถือเป็นการผสมพันธุ์แบบไม่สุ่ม

(a) คำนวณเปอร์เซ็นต์ของบุคคลต่างเพศในประชากร


แรงที่เปลี่ยนความถี่ยีนในประชากร | พันธุศาสตร์

แรงหลักสี่อย่างมักจะถูกระบุไว้สำหรับการเปลี่ยนแปลงความถี่ของยีนในประชากร ได้แก่ การอพยพ การกลายพันธุ์ การคัดเลือก และการเบี่ยงเบนทางพันธุกรรมแบบสุ่ม แรงเหล่านี้ประกอบขึ้นเป็นกลไกที่เป็นรากฐานของกระบวนการวิวัฒนาการ

1. การย้ายถิ่น:

การโยกย้ายถิ่นฐานเกิดขึ้นเมื่อผู้คนจำนวนมากหลั่งไหลเข้าสู่ประชากรอื่นและผสมข้ามพันธุ์กับกลุ่มหลัง ปรากฏการณ์ที่เรียกว่าการไหลของยีนจะเกิดขึ้นหากประชากรกลุ่มหนึ่งมีส่วนทำให้เกิดอัลลีลกับอีกกลุ่มหนึ่ง สมมุติว่าประชากรอพยพ m ผสมข้ามพันธุ์กับสมาชิกของประชากรอื่น

จากนั้นลูกหลานของคนรุ่นต่อไปจะมี m ยีนจากผู้อพยพและ 1 – m ยีนจากสมาชิกของประชากรดั้งเดิม พิจารณาอัลลีล A ที่เกิดขึ้นกับความถี่ p ในประชากรอพยพ

ในประชากรเดิม อัลลีลนี้มีความถี่ q ในรุ่นต่อไป ความถี่ของ A ในประชากรใหม่จะเป็น:

นั่นหมายถึงความถี่ของอัลลีล A ในประชากรใหม่ในขณะนี้จะเป็นความถี่อัลลีลดั้งเดิม q คูณด้วยยีน (1 & 8211 ม.) ที่มีอยู่ในประชากรเดิม บวกกับผลคูณของผู้อพยพย้ายถิ่นและความถี่ของยีน ดังนั้นจะมีความถี่ยีนใหม่ในรุ่นต่อไป

การย้ายถิ่นเป็นปรากฏการณ์ที่ซับซ้อนในมนุษย์ โดยได้รับอิทธิพลจากหลายปัจจัย อย่างไรก็ตาม ดูเหมือนว่าจะนำไปสู่การทำให้ประชากรมีความคล้ายคลึงกันทางพันธุกรรมมากกว่าที่จะเป็นอย่างอื่น

2. การกลายพันธุ์:

แหล่งที่มาสูงสุดของการเปลี่ยนแปลงทางพันธุกรรมทั้งหมดคือการกลายพันธุ์ ทั้งการจัดเรียงใหม่ของโครโมโซมและการกลายพันธุ์ของจุดมีการบอกเป็นนัยในที่นี้ เนื่องจากเป็นไปตามกฎการเปลี่ยนแปลงของประชากรแบบเดียวกัน อย่างไรก็ตาม การกลายพันธุ์เกิดขึ้นที่ความถี่ต่ำมาก ในมนุษย์ที่อาจมีการแบ่งเซลล์แบบไมโทติคต่อเนื่องกัน 30-50 ครั้งในเซลล์สืบพันธุ์ในแต่ละรุ่น มีเพียงหนึ่งยีนในหนึ่งล้านหรือ 10 ล้านเท่านั้นที่ได้รับการกลายพันธุ์อย่างคร่าวๆ

พิจารณาอัลลีล A ที่มีโฮโมไซกัสในหลายบุคคลในกลุ่มประชากร สมมติว่าในทุกเจเนอเรชันหนึ่ง อัลลีลในหนึ่งล้านกลายพันธุ์เป็น a สิ่งนี้จะลดความถี่ของอัลลีล A ในหลายชั่วอายุคน ในขณะที่อัลลีลจะค่อยๆ สะสมในประชากร การเปลี่ยนแปลงความถี่ของ A และ a เกิดขึ้นในอัตราที่ช้าจนคาดไม่ถึง

อย่างไรก็ตาม อัลลีลสามารถย้อนกลับการกลายพันธุ์เป็น A ได้เช่นกัน เหตุการณ์นี้จะเกิดขึ้นเมื่อความถี่ของอัลลีลเพิ่มขึ้น หลังจากเวลาผ่านไปนานมาก จำนวนของอัลลีล A ที่สูญเสียไปจากการกลายพันธุ์ไปข้างหน้าจะสมดุลกันด้วยจำนวนของอัลลีล A ที่เกิดจากการกลายพันธุ์ด้านหลังของ a ไปยัง A

เมื่อสิ่งนี้เกิดขึ้น ความถี่ยีนของ A และ a จะถูกเรียกว่าอยู่ในสมดุลของการกลายพันธุ์ หลังจากนั้นจะไม่มีการเปลี่ยนแปลงความถี่ของ A และ a เกิดขึ้นอีกในรุ่นต่อๆ ไป อย่างไรก็ตาม สิ่งนี้ใช้ได้เฉพาะเมื่อพลังวิวัฒนาการอื่นๆ เช่น การอพยพ การคัดเลือก และการเคลื่อนตัวของยีนไม่ส่งผลกระทบต่อความถี่ของยีนในประชากร

งานทดลองแสดงให้เห็นว่าอัตราการกลายพันธุ์สามารถได้รับผลกระทบจากปัจจัยแวดล้อม เช่น การแผ่รังสีและสารเคมี ในบางกรณีการกลายพันธุ์อยู่ภายใต้การควบคุมทางพันธุกรรม มียีนกลายพันธุ์แบบด้อยบนโครโมโซมที่สองของแมลงหวี่เมลาโนกาสเตอร์

ในสต็อกของแมลงวันโฮโมไซกัสสำหรับยีนกลายพันธุ์ การตายแบบถอยที่เชื่อมโยงกับเพศจะเกิดขึ้นเองตามธรรมชาติด้วยความถี่สูง ในข้าวโพด ยีนกลายพันธุ์แบบด้อย Dt ทำหน้าที่เกี่ยวกับสถานที่ที่ไม่มีการเชื่อมโยง ซึ่งควบคุมการสังเคราะห์เม็ดสีแอนโธไซยานินสีม่วง

ยีนกลายพันธุ์ Dt ทำให้เกิดการกลายพันธุ์ของอัลลีลแบบถอยไปยังรูปแบบเด่น A ซึ่งนำไปสู่การสังเคราะห์แอนโธไซยานินที่ปรากฏเป็นจุดสีม่วงบนลำต้น ใบ และเมล็ดของต้นข้าวโพด ยีนกลายพันธุ์ยังเกิดขึ้นในจุลินทรีย์เช่น E. coli เนื่องจากการกระทำของยีนกลายพันธุ์มุ่งเป้าไปที่ตำแหน่งใดตำแหน่งหนึ่ง จึงกล่าวกันว่าสร้างการกลายพันธุ์โดยตรงในทางตรงกันข้ามกับการกลายพันธุ์แบบสุ่มที่ไม่เฉพาะเจาะจง

โดยปกติยีนทั้งหมดสามารถกลายพันธุ์ได้ ในกรณีของอัลลีลที่หายาก การกลายพันธุ์ไปเป็นอัลลีลอื่นนั้นยากต่อการตรวจจับเนื่องจากความถี่ต่ำและอัตราการกลายพันธุ์ที่ช้า แต่เมื่ออัลลีลเกิดขึ้นบ่อยขึ้นในประชากร จะนำไปสู่อัตราการกลายพันธุ์ที่สูงขึ้น และเพิ่มศักยภาพของประชากรสำหรับการเปลี่ยนแปลงทางวิวัฒนาการ หากอัลลีลที่เป็นอันตรายซึ่งหายากสะสมอยู่ในประชากร จะเป็นข้อเสียและก่อให้เกิดสิ่งที่เรียกว่าโหลดการกลายพันธุ์

3. การคัดเลือก:

การคัดเลือกเป็นหนึ่งในพลังที่เปลี่ยนความถี่ของยีนในประชากรและเป็นกระบวนการพื้นฐานของการเปลี่ยนแปลงทางวิวัฒนาการ แนวคิดนี้เกิดขึ้นครั้งแรกโดย Charles Darwin ใน Origin of Species ของเขาซึ่งตีพิมพ์ในปี 1859 และโดย Alfred Russel Wallace

การคัดเลือกหมายถึงการอยู่รอดที่แตกต่างกันหรือความอุดมสมบูรณ์ของจีโนไทป์ที่แตกต่างกัน หากบุคคลที่มียีน A ประสบความสำเร็จในการสืบพันธุ์มากกว่าบุคคลที่มีอัลลีล a ความถี่ของยีน A จะมีแนวโน้มมากกว่ายีน a

กลไกที่หลากหลายซึ่งรับผิดชอบในการปรับเปลี่ยนความสำเร็จในการสืบพันธุ์ของจีโนไทป์ถูกรวมไว้ภายใต้การคัดเลือก เป็นกระบวนการที่กำหนดการมีส่วนร่วมของคนในยีนที่แตกต่างกันในฐานะพ่อแม่ของคนรุ่นต่อไป การคัดเลือกไม่ได้กระทำกับยีนแต่ละตัว แต่มีผลกับสิ่งมีชีวิตที่มียีน

ประสิทธิภาพการสืบพันธุ์ของจีโนไทป์วัดจากจำนวนลูกหลานโดยเฉลี่ยที่เกิดจากผู้ถือจีโนไทป์และเรียกว่าสมรรถภาพทางกายของดาร์วินหรือสมรรถภาพสัมพัทธ์ มันยังถูกเรียกว่าค่าการปรับตัวของสิ่งมีชีวิต ค่าความเหมาะสมของ 1 มักจะถูกกำหนดให้กับจีโนไทป์ที่มีประสิทธิภาพการสืบพันธุ์สูงสุด

อย่างไรก็ตาม ความฟิตไม่มีค่าสัมบูรณ์ และแสดงในรูปสัมพัทธ์เป็นอัตราส่วน สมรรถภาพสัมพัทธ์ (w) ได้มาจากการหารความเหมาะสมของจีโนไทป์ทั้งหมดด้วยความสมบูรณ์ของจีโนไทป์ใด ๆ ฟิตเนสอธิบายจำนวนลูกหลานโดยเฉลี่ยที่อยู่รอดและขยายพันธุ์

ค่าสัมประสิทธิ์การเลือกคำที่เกี่ยวข้อง s = 1 – w. บางแง่มุมในชีวิตของบุคคลนั้นมีแนวโน้มที่จะส่งผลกระทบต่อการอยู่รอด การเติบโต และการสืบพันธุ์ ส่งผลให้สิ่งเหล่านี้ส่งผลต่อความสมบูรณ์ของจีโนไทป์และถูกเรียกว่าส่วนประกอบฟิตเนส

โดยพื้นฐานแล้วความฟิตขึ้นอยู่กับการอยู่รอดและภาวะเจริญพันธุ์ บุคคลที่ได้รับผลกระทบจากอาการชักกระตุกของฮันติงตัน ภาวะที่โดดเด่นอาจมีประสิทธิภาพในการสืบพันธุ์ 25% เมื่อเทียบกับมนุษย์ปกติ ในทางกลับกัน เด็กที่เป็นโรค Tay Sachs มักจะเสียชีวิตก่อนวัยเจริญพันธุ์ ดังนั้นความฟิตของผู้ที่มีภาวะชักกระตุกของฮันติงตันคือ 0.25 และผู้ป่วยเทย์แซคส์เป็นศูนย์

เมื่อความสมบูรณ์ของอัลลีลสองอัลลีลที่โลคัสต่างกัน การคัดเลือกก็เอื้อต่อการเอาชีวิตรอดของอัลลีลที่มีความสมบูรณ์มากขึ้นและการกำจัดอัลลีลอื่นออกไป ดังนั้นความถี่ของอัลลีลหนึ่งจะเพิ่มขึ้นและอัลลีลอื่นจะลดลงในรุ่นต่อ ๆ ไป อย่างไรก็ตาม หากอัลลีลที่หายากเกิดขึ้นโดยมีความถี่ต่ำ การคัดเลือกจะไม่สามารถทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงความถี่ของยีนได้มากนัก

โดยเฉพาะอย่างยิ่งการเลือกเกิดขึ้นกับอัลลีลถอย หรืออัลลีลที่โดดเด่น ส่งผลให้มีการกำจัดออกไป อาจเกิดขึ้นในความโปรดปรานของเฮเทอโรไซโกตหรือต่อต้านเฮเทอโรไซโกตที่นำไปสู่ความหลากหลายในลักษณะที่กำหนด

เมื่อการคัดเลือกเกิดขึ้นในความโปรดปรานของเฮเทอโรไซโกตเหนือโฮโมไซโกตทั้งสอง จะถูกเรียกว่าเหนือการครอบงำหรือเฮเทอโรซิส มันเกิดขึ้นเมื่อความสมบูรณ์ของยีน heterozygous มากกว่าความสมบูรณ์ของ homozygotes ทั้งสอง สมมติว่าความเหมาะสมสัมพัทธ์ของจีโนไทป์ AA, Aa และ aa เท่ากับ 0.9,1 และ 0.8 ตามลำดับ

ความเหมาะสมที่มากขึ้นของเอจีโนไทป์จะไม่อนุญาตให้ทั้ง A หรืออัลลีลจากโฮโมไซโกตได้รับการแก้ไข ในที่สุดความถี่ยีนสมดุลก็จะบรรลุ ในมนุษย์เหนืออำนาจครอบงำได้นำไปสู่ความหลากหลายในลักษณะเซลล์เคียว ธาลัสซีเมีย และ G6PD

ผลของการเลือกยังถูกถ่วงดุลด้วยการกลายพันธุ์อีกด้วย ในขณะที่การคัดเลือกกำลังกำจัดยีนบางตัวออกจากประชากร การกลายพันธุ์กำลังสร้างยีนใหม่ การเลือกแรงทั้งสองและการกลายพันธุ์ทำงานในทิศทางตรงกันข้าม และมีแนวโน้มที่จะชดเชยซึ่งกันและกัน หลังจากนั้นไม่นาน ความถี่ของยีนจะเข้าสู่สมดุล

อาจมีการเลือกบางส่วนกับภาวะถดถอย นี่เป็นรูปแบบการคัดเลือกที่สมบูรณ์น้อยกว่าสำหรับบุคคลที่มีลักษณะด้อยแบบ homozygous ในกรณีนี้ สัมประสิทธิ์การเลือก s น้อยกว่าหนึ่ง และความฟิตสัมพัทธ์ w ของบุคคลด้อยโฮโมไซกัสคือ 1 – s ซึ่งมีค่ามากกว่าศูนย์

ตัวอย่างที่นิยมในการคัดเลือกคือเมลานิซึมทางอุตสาหกรรมที่แสดงโดยมอดพริกไทย Biston betularia ในช่วงกลางศตวรรษที่ 19 รูปแบบสีอ่อนของผีเสื้อกลางคืนนั้นมีมากมายบนเปลือกไม้สีซีดของต้นไม้ที่เติบโตในพื้นที่ที่ไม่มีมลพิษและไม่ใช่พื้นที่อุตสาหกรรมของอังกฤษ ร่างที่มืดของ Biston นั้นหายากมาก เมื่ออุตสาหกรรมพัฒนาขึ้นในพื้นที่ สิ่งแวดล้อมก็กลายเป็นมลพิษและเปลือกไม้กลายเป็นสีเทาเข้มด้วยควันและฝุ่น

แมลงเม่าตัวอ่อนบนเปลือกไม้สีเข้มจะสังเกตเห็นได้ง่ายโดยผู้ล่าและตกเป็นเหยื่อ จำนวนของพวกเขาเริ่มลดลง ในทศวรรษต่อมา พบว่าจำนวนประชากรของผีเสื้อกลางคืนนั้นค่อยๆ เพิ่มขึ้นเป็นมากกว่า 95% ซึ่งแทบจะมองไม่เห็นผีเสื้อกลางคืน เมลานิซึมทางอุตสาหกรรมจึงเป็นตัวอย่างที่ชัดเจนของการเลือกความถี่ยีนที่รบกวนการเลือกในประชากร

การคัดเลือกโดยประดิษฐ์และโดยธรรมชาติ:

การคัดเลือกได้รับการฝึกฝนโดยมนุษย์ตั้งแต่สมัยโบราณ ผู้เพาะพันธุ์พืชและสัตว์ได้พยายามที่จะปรับเปลี่ยนการถ่ายทอดลักษณะทางพันธุกรรมโดยการเลือกบุคคลที่พึงปรารถนามากที่สุดเพื่อทำหน้าที่เป็นพ่อแม่สำหรับคนรุ่นต่อไป นี้เรียกว่าการคัดเลือกเทียม ในทางตรงกันข้าม เมื่อสิ่งมีชีวิตถูกเลือกโดยพลังธรรมชาติแทนที่จะเลือกโดยมนุษย์ พวกมันถูกคัดเลือกโดยธรรมชาติ

4. การดริฟท์ทางพันธุกรรมแบบสุ่ม:

นี่คือการเปลี่ยนแปลงแบบสุ่มที่ไม่คาดคิดซึ่งเกิดขึ้นในความถี่ของยีนจากรุ่นสู่รุ่นในทุกประชากร โดยเฉพาะอย่างยิ่งจะสังเกตเห็นได้ชัดเจนเนื่องจากรูปแบบการสุ่มตัวอย่างในกลุ่มประชากรขนาดเล็ก ในบางรุ่นความถี่ของอัลลีลบางตัวจะเพิ่มขึ้นโดยบังเอิญ ในรุ่นอื่นๆ จะลดลง และในรุ่นอื่นๆ อาจยังคงเท่าเดิมความผันผวนของความถี่ยีนเหล่านี้เกิดขึ้นแบบสุ่ม

ในตัวอย่างขนาดเล็กจะมีความแตกต่างมากกว่าเมื่อเทียบกับตัวอย่างขนาดใหญ่ อย่างไรก็ตาม การล่องลอยไม่ได้ขึ้นอยู่กับขนาดโดยรวมของประชากร แต่ขึ้นอยู่กับจำนวนผู้ผสมพันธุ์ที่จะให้กำเนิดรุ่นต่อไป ไม่น่าเป็นไปได้ที่การล่องลอยแบบสุ่มเพียงอย่างเดียวจะส่งผลต่อความถี่อัลลิลที่ตำแหน่งของยีนในช่วงเวลาที่ยาวนาน มีโอกาสมากกว่าที่การคัดเลือก การกลายพันธุ์ หรือการย้ายถิ่นจะเกิดขึ้นไม่ทางใดก็ทางหนึ่ง


ยีนโฟลว์

แรงวิวัฒนาการที่สำคัญคือการไหลของยีน: การไหลของอัลลีลเข้าและออกจากประชากรเนื่องจากการอพยพของบุคคลหรือเซลล์สืบพันธุ์ แม้ว่าประชากรบางกลุ่มจะค่อนข้างคงที่ แต่บางคนก็มีการเคลื่อนไหวและความผันผวนมากกว่า ตัวอย่างเช่น พืชหลายชนิดส่งละอองเรณูโดยลม แมลง หรือนกเพื่อผสมเกสรในประชากรชนิดเดียวกันที่อยู่ห่างไกลออกไป แม้แต่ประชากรที่อาจดูเหมือนมีเสถียรภาพในตอนแรก เช่น สิงโตที่เย่อหยิ่ง ก็สามารถได้รับความหลากหลายทางพันธุกรรมใหม่ ๆ เมื่อตัวผู้ที่กำลังพัฒนาปล่อยให้มารดาสร้างความภาคภูมิใจใหม่กับตัวเมียที่ไม่เกี่ยวข้องทางพันธุกรรม การไหลของปัจเจกบุคคลเข้าและออกจากกลุ่มแปรผันนี้ไม่เพียงแต่เปลี่ยนโครงสร้างยีนของประชากรเท่านั้น แต่ยังทำให้เกิดความแปรผันทางพันธุกรรมใหม่แก่ประชากรในสถานที่ทางธรณีวิทยาที่แตกต่างกันและแหล่งที่อยู่อาศัย

รูป (PageIndex<1>): การไหลของยีน: การไหลของยีนสามารถเกิดขึ้นได้เมื่อบุคคลเดินทางจากที่ตั้งทางภูมิศาสตร์หนึ่งไปยังอีกที่หนึ่ง

การไหลของยีนที่คงรักษาไว้ระหว่างประชากรสองกลุ่มยังสามารถนำไปสู่การรวมกลุ่มของยีนสองกลุ่ม ซึ่งลดความแปรผันทางพันธุกรรมระหว่างทั้งสองกลุ่ม การไหลของยีนทำหน้าที่ต่อต้าน speciation อย่างรุนแรง โดยการรวมกลุ่มของยีนของกลุ่มอีกครั้ง และด้วยเหตุนี้ การซ่อมแซมความแตกต่างที่กำลังพัฒนาในการเปลี่ยนแปลงทางพันธุกรรมที่จะนำไปสู่การเกี้ยวพาราสีและการสร้างสายพันธุ์ลูกสาวอย่างสมบูรณ์

ตัวอย่างเช่น หากหญ้าชนิดหนึ่งเติบโตบนทางหลวงทั้งสองข้าง เกสรก็มีแนวโน้มที่จะถูกขนย้ายจากด้านหนึ่งไปอีกด้านหนึ่งและในทางกลับกัน หากละอองเรณูสามารถให้ปุ๋ยแก่พืชในที่ที่มันสิ้นสุดและให้กำเนิดลูกหลานได้ อัลลีลในละอองเกสรจะเชื่อมโยงประชากรที่ด้านหนึ่งของทางหลวงกับอีกด้านหนึ่งได้อย่างมีประสิทธิภาพ


ยีนโฟลว์

แรงวิวัฒนาการที่สำคัญอีกประการหนึ่งคือการไหลของยีน หรือการไหลของอัลลีลเข้าและออกจากประชากรที่เกิดจากการอพยพของบุคคลหรือเซลล์สืบพันธุ์ ([ภาพที่ 3]) แม้ว่าประชากรบางกลุ่มจะค่อนข้างคงที่ ตัวอย่างเช่น พืชหลายชนิดส่งเมล็ดพืชไปให้ไกลและกว้าง โดยลมหรือในลำไส้ของสัตว์ เมล็ดเหล่านี้อาจแนะนำอัลลีลทั่วไปในประชากรต้นทางไปสู่ประชากรใหม่ซึ่งหายาก

รูปที่ 3: การไหลของยีนสามารถเกิดขึ้นได้เมื่อบุคคลเดินทางจากที่ตั้งทางภูมิศาสตร์หนึ่งไปยังอีกที่หนึ่งและเข้าร่วมกับประชากรที่แตกต่างกันของสายพันธุ์ ในตัวอย่างที่แสดงไว้นี้ อัลลีลสีน้ำตาลถูกนำมาใช้ในกลุ่มประชากรสีเขียว


แรงกดดันจากการคัดเลือกและสิ่งแวดล้อม

การคัดเลือกโดยธรรมชาติจะกระทำเฉพาะกับลักษณะทางพันธุกรรมของประชากรเท่านั้น: การเลือกอัลลีลที่เป็นประโยชน์และเพิ่มความถี่ของอัลลีลในประชากร ขณะที่เลือกต่อต้านอัลลีลที่เป็นอันตรายและลดความถี่ของอัลลีล—กระบวนการที่เรียกว่า วิวัฒนาการแบบปรับตัว. อย่างไรก็ตามการคัดเลือกโดยธรรมชาติไม่ได้มีผลกับอัลลีลแต่ละตัว แต่มีผลกับสิ่งมีชีวิตทั้งหมด บุคคลอาจมีจีโนไทป์ที่เป็นประโยชน์อย่างมากกับฟีโนไทป์ที่เป็นผลลัพธ์ ตัวอย่างเช่น เพิ่มความสามารถในการสืบพันธุ์ (ความดกของไข่) แต่ถ้าบุคคลเดียวกันนั้นมีอัลลีลที่ส่งผลให้เกิดโรคร้ายแรงในเด็ก ฟีโนไทป์ของความดกไข่นั้นจะไม่ผ่าน สู่รุ่นต่อไปเพราะบุคคลจะมีชีวิตอยู่ไม่ถึงวัยเจริญพันธุ์ การคัดเลือกโดยธรรมชาติทำหน้าที่ในระดับของปัจเจกบุคคลที่เลือกสำหรับบุคคลที่มีส่วนร่วมมากขึ้นในแหล่งรวมยีนของคนรุ่นต่อไป เรียกว่าสิ่งมีชีวิต’s วิวัฒนาการ (ดาร์วิน) ฟิตเนส.

ฟิตเนสมักจะวัดได้และวัดโดยนักวิทยาศาสตร์ในสาขานี้ อย่างไรก็ตาม มันไม่ใช่ความสมบูรณ์ที่สมบูรณ์ของบุคคลหนึ่งๆ ที่นับ แต่เป็นการเปรียบเทียบกับสิ่งมีชีวิตอื่นๆ ในประชากรอย่างไร แนวคิดนี้เรียกว่า สมรรถภาพทางกายช่วยให้นักวิจัยสามารถระบุได้ว่าบุคคลใดเป็นผู้ให้กำเนิดลูกหลานเพิ่มเติมแก่คนรุ่นต่อไป และด้วยเหตุนี้ ประชากรอาจมีวิวัฒนาการอย่างไร

การเลือกสามารถส่งผลต่อความแปรปรวนของประชากรได้หลายวิธี: การเลือกที่มีเสถียรภาพ การเลือกทิศทาง การเลือกที่หลากหลาย การเลือกที่ขึ้นกับความถี่ และการเลือกทางเพศ เนื่องจากการคัดเลือกโดยธรรมชาติมีอิทธิพลต่อความถี่อัลลีลในประชากร ปัจเจกบุคคลอาจมีความคล้ายคลึงกันทางพันธุกรรมไม่มากก็น้อย และฟีโนไทป์ที่แสดงอาจมีความคล้ายคลึงหรือแตกต่างกันมากขึ้น

การเลือกเสถียรภาพ

หากการคัดเลือกโดยธรรมชาติสนับสนุนฟีโนไทป์เฉลี่ย การเลือกโดยเทียบกับการแปรผันที่รุนแรง ประชากรจะได้รับ การเลือกที่มีเสถียรภาพ (รูปที่ 1a). ตัวอย่างเช่น ในประชากรของหนูที่อาศัยอยู่ในป่า การคัดเลือกโดยธรรมชาติมีแนวโน้มที่จะชอบบุคคลที่กลมกลืนกับพื้นป่าได้ดีที่สุด และมีโอกาสน้อยที่ผู้ล่าจะพบเห็น สมมติว่าพื้นดินเป็นเฉดสีน้ำตาลที่ค่อนข้างสม่ำเสมอ หนูที่มีขนใกล้เคียงกับสีนั้นมากที่สุดจะมีแนวโน้มที่จะอยู่รอดและขยายพันธุ์ได้มากที่สุด โดยถ่ายทอดยีนของพวกมันสำหรับขนสีน้ำตาลของพวกมัน หนูที่มีอัลลีลที่ทำให้สีอ่อนลงหรือเข้มขึ้นเล็กน้อยจะโดดเด่นบนพื้นและมีแนวโน้มที่จะตกเป็นเหยื่อของการปล้นสะดม ผลจากการคัดเลือกนี้ ความแปรปรวนทางพันธุกรรมของประชากรจะลดลง

การเลือกทิศทาง

เมื่อสภาพแวดล้อมเปลี่ยนแปลง ประชากรมักจะประสบ การเลือกทิศทาง (รูปที่ 1b) ซึ่งเลือกฟีโนไทป์ที่ปลายด้านหนึ่งของสเปกตรัมของการแปรผันที่มีอยู่ ตัวอย่างคลาสสิกของการเลือกประเภทนี้คือวิวัฒนาการของผีเสื้อกลางคืนในอังกฤษในศตวรรษที่สิบแปดและสิบเก้า ก่อนการปฏิวัติอุตสาหกรรม แมลงเม่ามีสีอ่อนเป็นส่วนใหญ่ ซึ่งทำให้พวกมันกลมกลืนกับต้นไม้และไลเคนสีอ่อนในสภาพแวดล้อมของพวกมัน แต่เมื่อเขม่าเริ่มพ่นออกจากโรงงาน ต้นไม้ก็มืดลง และแมลงเม่าสีอ่อนก็มองเห็นได้ง่ายขึ้นสำหรับนกที่กินสัตว์เป็นอาหาร เมื่อเวลาผ่านไป ความถี่ของรูปแบบเมลานิกของตัวมอดก็เพิ่มขึ้นเนื่องจากมีอัตราการรอดชีวิตที่สูงขึ้นในแหล่งที่อยู่อาศัยที่ได้รับผลกระทบจากมลพิษทางอากาศเนื่องจากสีเข้มกว่าผสมกับต้นเขม่า ในทำนองเดียวกัน ประชากรหนูตามสมมุติฐานอาจมีวิวัฒนาการเพื่อให้มีสีที่ต่างออกไป หากมีสิ่งใดที่ทำให้พื้นป่าที่พวกมันอาศัยอยู่เปลี่ยนสี ผลลัพธ์ของการเลือกประเภทนี้คือการเปลี่ยนแปลงความแปรปรวนทางพันธุกรรมของประชากรไปสู่ฟีโนไทป์ใหม่ที่พอดี

การคัดเลือกที่หลากหลาย

บางครั้งฟีโนไทป์ที่แตกต่างกันตั้งแต่สองตัวขึ้นไปสามารถมีข้อดีและถูกเลือกโดยการคัดเลือกโดยธรรมชาติ ในขณะที่ฟีโนไทป์ขั้นกลางนั้นเหมาะสมน้อยกว่าโดยเฉลี่ย รู้จักการเลือกที่หลากหลาย (รูปที่ 1c) ซึ่งพบได้ในสัตว์จำนวนมากที่มีรูปแบบเพศชายหลายแบบ เพศผู้ขนาดใหญ่ที่มีอำนาจเหนือกว่าจะได้คู่ครองด้วยกำลังเดรัจฉาน ในขณะที่ตัวผู้ตัวเล็กสามารถแอบเข้าไปมีเพศสัมพันธ์กับตัวเมียในอาณาเขตของชายอัลฟ่าได้ ในกรณีนี้ ทั้งผู้ชายอัลฟ่าและผู้ชาย “sneaking” จะถูกเลือกสำหรับ แต่ผู้ชายขนาดกลาง, ซึ่งไม่สามารถแซงหน้าผู้ชายอัลฟ่าและมีขนาดใหญ่เกินไปที่จะแอบมีเพศสัมพันธ์, จะถูกเลือกเทียบกับ การคัดเลือกที่หลากหลายสามารถเกิดขึ้นได้เมื่อการเปลี่ยนแปลงของสิ่งแวดล้อมเอื้อต่อบุคคลในปลายด้านใดด้านหนึ่งของสเปกตรัมฟีโนไทป์ ลองนึกภาพประชากรของหนูที่อาศัยอยู่ที่ชายหาดซึ่งมีทรายสีอ่อนสลับกับหญ้าสูงเป็นหย่อมๆ ในสถานการณ์นี้ จะชอบหนูสีอ่อนที่กลมกลืนกับทราย เช่นเดียวกับหนูสีเข้มที่สามารถซ่อนตัวอยู่ในหญ้า ในทางกลับกัน หนูสีกลางจะไม่ผสมกับหญ้าหรือทราย ดังนั้นจึงมีแนวโน้มที่จะถูกกินโดยผู้ล่า ผลของการคัดเลือกประเภทนี้เพิ่มความแปรปรวนทางพันธุกรรมเมื่อประชากรมีความหลากหลายมากขึ้น

คำถามฝึกหัด

รูปที่ 1 การคัดเลือกโดยธรรมชาติประเภทต่างๆ อาจส่งผลต่อการกระจายของฟีโนไทป์ภายในประชากร ใน (a) การเลือกที่มีเสถียรภาพ ฟีโนไทป์เฉลี่ยเป็นที่นิยม ใน (b) การเลือกทิศทาง การเปลี่ยนแปลงในสภาพแวดล้อมจะเปลี่ยนสเปกตรัมของฟีโนไทป์ที่สังเกตได้ ใน (c) การเลือกที่หลากหลาย ฟีโนไทป์สุดโต่งสองชนิดขึ้นไปจะถูกเลือกสำหรับ ในขณะที่ฟีโนไทป์เฉลี่ยจะถูกเลือกเทียบกับฟีโนไทป์

ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา โรงงานต่างๆ ก็สะอาดขึ้นและมีเขม่าปล่อยสู่สิ่งแวดล้อมน้อยลง คุณคิดว่าสิ่งนี้มีผลกระทบต่อการกระจายสีของมอดในประชากรอย่างไร

การเลือกตามความถี่

รูปที่ 2 จิ้งจกที่มีจุดด่างข้างสีเหลืองมีขนาดเล็กกว่าตัวผู้ที่มีคอสีฟ้าหรือสีส้ม และดูเหมือนกิ้งก่าเพศเมียเล็กน้อย ทำให้มันแอบมีเพศสัมพันธ์ได้ (เครดิต: “tinyfroglet” / Flickr)

การคัดเลือกอีกประเภทหนึ่งเรียกว่า การเลือกที่ขึ้นกับความถี่, ชอบฟีโนไทป์ที่เป็นธรรมดา (การเลือกที่ขึ้นอยู่กับความถี่เชิงบวก) หรือหายาก (การเลือกที่ขึ้นอยู่กับความถี่เชิงลบ) ตัวอย่างที่น่าสนใจของการเลือกประเภทนี้มีให้เห็นในกลุ่มกิ้งก่าที่ไม่เหมือนใครในแปซิฟิกตะวันตกเฉียงเหนือ กิ้งก่ามีรอยจุดข้างทั่วไปเพศผู้จะมีรูปแบบสีคอสามแบบ ได้แก่ สีส้ม สีฟ้า และสีเหลือง แต่ละรูปแบบเหล่านี้มีกลยุทธ์ในการสืบพันธุ์ที่แตกต่างกัน: เพศผู้สีส้มจะแข็งแกร่งที่สุดและสามารถต่อสู้กับเพศผู้ตัวอื่นเพื่อเข้าถึงตัวเมียได้ ตัวผู้สีน้ำเงินมีขนาดกลางและก่อตัวเป็นคู่ที่แน่นแฟ้นกับเพื่อนของพวกเขาและเพศผู้สีเหลือง (รูปที่ 2) มีขนาดเล็กที่สุด และดูเหมือนผู้หญิงนิดหน่อย ซึ่งทำให้พวกมันแอบมีเซ็กส์ได้ เช่นเดียวกับเกมกรรไกรกระดาษ สีส้มเต้นสีน้ำเงิน สีน้ำเงินเต้นสีเหลือง และสีเหลืองเต้นสีส้มในการแข่งขันสำหรับสตรี กล่าวคือ ตัวผู้สีส้มขนาดใหญ่ที่แข็งแรงสามารถต่อสู้กับตัวผู้สีน้ำเงินเพื่อผสมพันธุ์กับตัวเมียที่ผูกมัดเป็นคู่สีน้ำเงิน ตัวผู้สีน้ำเงินสามารถปกป้องคู่ครองจากตัวผู้รองเท้าผ้าใบสีเหลืองได้สำเร็จ และตัวผู้สีเหลืองสามารถแอบมีเพศสัมพันธ์ได้จาก อาจเป็นคู่ของเพศผู้สีส้มขนาดใหญ่

ในสถานการณ์นี้ การคัดเลือกโดยธรรมชาติเพศผู้สีส้มจะเป็นที่ชื่นชอบเมื่อประชากรส่วนใหญ่เป็นเพศชายสีน้ำเงิน ผู้ชายสีน้ำเงินจะเจริญเติบโตเมื่อประชากรส่วนใหญ่เป็นเพศชายสีเหลือง และเพศผู้สีเหลืองจะถูกเลือกเมื่อเพศผู้สีส้มมีประชากรมากที่สุด ด้วยเหตุนี้ ประชากรของจิ้งจกที่มีจุดด่างในการกระจายของฟีโนไทป์เหล่านี้ ในรุ่นหนึ่ง สีส้มอาจมีความโดดเด่น และจากนั้นเพศผู้สีเหลืองจะเริ่มมีความถี่เพิ่มขึ้น เมื่อตัวผู้สีเหลืองรวมกันเป็นประชากรส่วนใหญ่แล้ว ตัวผู้สีน้ำเงินจะถูกเลือกให้ ในที่สุด เมื่อตัวผู้สีน้ำเงินกลายเป็นเรื่องธรรมดา ตัวผู้สีส้มจะได้รับความนิยมอีกครั้ง

การเลือกที่ขึ้นกับความถี่เชิงลบทำหน้าที่เพิ่มความแปรปรวนทางพันธุกรรมของประชากรโดยการเลือกฟีโนไทป์ที่หายาก ในขณะที่การเลือกที่ขึ้นกับความถี่เชิงบวกมักจะลดความแปรปรวนทางพันธุกรรมโดยการเลือกฟีโนไทป์ทั่วไป

การเลือกเพศ

ตัวผู้และตัวเมียของบางชนิดมักจะค่อนข้างแตกต่างไปจากที่อื่นนอกเหนือจากอวัยวะสืบพันธุ์ ตัวอย่างเช่น ตัวผู้มักจะมีขนาดใหญ่กว่า และแสดงสีและเครื่องประดับที่วิจิตรบรรจงมากมาย เช่น หางของนกยูง ในขณะที่ตัวเมียมักจะมีขนาดเล็กกว่าและมีสีคล้ำกว่าในการตกแต่ง ความแตกต่างดังกล่าวเรียกว่า พฟิสซึ่มทางเพศ (รูปที่ 3) ซึ่งเกิดจากการที่ประชากรจำนวนมาก โดยเฉพาะอย่างยิ่งประชากรสัตว์ มีความแปรปรวนในความสำเร็จในการสืบพันธุ์ของเพศชายมากกว่าเพศหญิง นั่นคือ ผู้ชายบางคน—มักจะเป็นผู้ชายที่ใหญ่กว่า แข็งแรงกว่า หรือมีการตกแต่งมากกว่า—ได้การผสมพันธุ์ทั้งหมดเป็นส่วนใหญ่ ในขณะที่คนอื่นๆ ไม่รับเลย สิ่งนี้สามารถเกิดขึ้นได้เพราะตัวผู้จะต่อสู้กับผู้ชายตัวอื่นได้ดีกว่า หรือเพราะตัวเมียจะเลือกผสมพันธุ์กับตัวผู้ที่โตกว่าหรือตัวผู้ที่ตกแต่งมากกว่า ไม่ว่าในกรณีใด ความผันแปรของความสำเร็จในการสืบพันธุ์นี้สร้างแรงกดดันอย่างมากในการเลือกเพศผู้เพื่อให้ได้มาซึ่งการผสมพันธุ์ ส่งผลให้เกิดวิวัฒนาการของขนาดร่างกายที่ใหญ่ขึ้นและเครื่องประดับที่วิจิตรบรรจงเพื่อดึงดูดความสนใจของตัวเมีย ในทางกลับกัน ตัวเมียมักจะได้พันธุ์ที่เลือกมาจำนวนหนึ่ง ดังนั้น พวกมันจึงมีแนวโน้มที่จะเลือกเพศผู้ที่น่าพึงใจมากกว่า

พฟิสซึ่มทางเพศแตกต่างกันไปตามสปีชีส์ และบางชนิดก็เปลี่ยนบทบาททางเพศด้วยซ้ำ ในกรณีเช่นนี้ เพศหญิงมีแนวโน้มที่จะประสบความสำเร็จในการสืบพันธุ์มากกว่าเพศชาย และได้รับการคัดเลือกตามลำดับสำหรับขนาดร่างกายที่ใหญ่กว่าและลักษณะที่ซับซ้อนซึ่งมักจะเป็นลักษณะของเพศชาย

รูปที่ 3 พฟิสซึ่มทางเพศพบได้ใน (ก) นกยูงและพีเฮ็น (ข) แมงมุม Argiope appensa (แมงมุมตัวเมียมีขนาดใหญ่) และใน (ค) เป็ดป่า (เครดิต “spiders”: ดัดแปลงงานโดย “Sanba38″/เครดิตวิกิมีเดียคอมมอนส์ “duck”: ดัดแปลงงานโดยเควินโคล)

การเลือกกดดันให้ชายและหญิงได้รับการผสมพันธุ์เรียกว่าการคัดเลือกทางเพศ ซึ่งอาจส่งผลให้เกิดการพัฒนาลักษณะทางเพศทุติยภูมิที่ไม่เป็นประโยชน์ต่อโอกาสในการอยู่รอดของบุคคล แต่ช่วยเพิ่มความสำเร็จในการสืบพันธุ์ การเลือกทางเพศนั้นแข็งแกร่งมากจนเลือกลักษณะที่เป็นอันตรายต่อการอยู่รอดของแต่ละบุคคล คิดอีกครั้งเกี่ยวกับหางนกยูง แม้ว่าจะมีความสวยงามและตัวผู้มีหางที่ใหญ่ที่สุดและมีสีสันมากที่สุดมีแนวโน้มที่จะชนะตัวเมีย แต่ก็ไม่ใช่อวัยวะที่ใช้งานได้จริงที่สุด นอกจากจะทำให้ผู้ล่ามองเห็นได้ชัดเจนขึ้นแล้ว ยังทำให้ตัวผู้พยายามหลบหนีช้าลงอีกด้วย มีหลักฐานบางอย่างที่แสดงว่าความเสี่ยงนี้เป็นสาเหตุที่ผู้หญิงชอบหางใหญ่ตั้งแต่แรก การเก็งกำไรคือหางขนาดใหญ่มีความเสี่ยง และเฉพาะตัวผู้ที่ดีที่สุดเท่านั้นที่รอดจากความเสี่ยงนั้นได้ ยิ่งหางใหญ่เท่าใด ตัวผู้ก็จะยิ่งพอดี ความคิดนี้เรียกว่า หลักการผู้พิการ.

NS สมมติฐานยีนที่ดี ระบุว่าผู้ชายพัฒนาเครื่องประดับที่น่าประทับใจเหล่านี้เพื่อแสดงการเผาผลาญที่มีประสิทธิภาพหรือความสามารถในการต่อสู้กับโรค ผู้หญิงจึงเลือกผู้ชายที่มีลักษณะที่น่าประทับใจที่สุด เพราะมันส่งสัญญาณถึงความเหนือกว่าทางพันธุกรรมของพวกมัน ซึ่งพวกมันจะส่งต่อไปยังลูกหลานของพวกเขา แม้ว่าอาจมีการโต้แย้งว่าผู้หญิงไม่ควรจู้จี้จุกจิกเพราะจะทำให้จำนวนลูกลดลง แต่ถ้าผู้ชายที่ดีกว่าพ่อที่พอดีกับลูกมากขึ้นก็อาจเป็นประโยชน์ ลูกหลานที่มีสุขภาพดีที่น้อยลงอาจเพิ่มโอกาสในการอยู่รอดมากกว่าลูกหลานที่อ่อนแอกว่าจำนวนมาก

ทั้งในหลักการแฮนดิแคปและสมมติฐานเกี่ยวกับยีนที่ดี ลักษณะนี้เรียกว่า an สัญญาณที่ซื่อสัตย์ ของตัวผู้และคุณภาพ 8217 ตัว ทำให้ตัวเมียมีช่องทางในการหาคู่ที่เหมาะสมที่สุด ซึ่งก็คือตัวผู้ที่จะถ่ายทอดยีนที่ดีที่สุดไปยังลูกหลานของพวกมัน

ไม่มีสิ่งมีชีวิตที่สมบูรณ์แบบ

การคัดเลือกโดยธรรมชาติเป็นแรงผลักดันให้เกิดวิวัฒนาการและสามารถสร้างประชากรที่ปรับตัวได้ดีขึ้นเพื่อความอยู่รอดและขยายพันธุ์ได้สำเร็จในสภาพแวดล้อมของพวกเขา แต่การคัดเลือกโดยธรรมชาติไม่สามารถสร้างสิ่งมีชีวิตที่สมบูรณ์แบบได้ การคัดเลือกโดยธรรมชาติสามารถเลือกได้เฉพาะกับรูปแบบที่มีอยู่ในประชากรเท่านั้น ไม่ได้สร้างอะไรเลยตั้งแต่เริ่มต้น ดังนั้น มันถูกจำกัดโดยความแปรปรวนทางพันธุกรรมที่มีอยู่ของประชากร และอัลลีลใหม่อะไรก็ตามที่เกิดขึ้นผ่านการกลายพันธุ์และการไหลของยีน

การคัดเลือกโดยธรรมชาติยังถูกจำกัดด้วยเพราะมันทำงานในระดับปัจเจก ไม่ใช่อัลลีล และอัลลีลบางตัวเชื่อมโยงกันเนื่องจากความใกล้ชิดทางกายภาพของพวกมันในจีโนม ทำให้มีแนวโน้มที่จะส่งต่อกันมากขึ้น (ความเชื่อมโยงไม่สมดุล) บุคคลใดก็ตามอาจมีอัลลีลที่เป็นประโยชน์และอัลลีลที่ไม่เอื้ออำนวย มันเป็นผลสุทธิของอัลลีลเหล่านี้ หรือความสมบูรณ์ของสิ่งมีชีวิต ซึ่งการคัดเลือกโดยธรรมชาติสามารถกระทำได้ ผลที่ได้คือ อัลลีลที่ดีอาจหายไปได้หากถูกหาโดยบุคคลที่มีอัลลีลที่ไม่ดีหลายอัลลีลเช่นเดียวกัน อัลลีลที่ไม่ดีสามารถเก็บไว้ได้หากมีอัลลีลที่ดีเพียงพอที่จะส่งผลดีต่อสุขภาพโดยรวม

นอกจากนี้ การคัดเลือกโดยธรรมชาติยังสามารถถูกจำกัดโดยความสัมพันธ์ระหว่างพหุสัณฐานที่แตกต่างกัน รูปแบบหนึ่งอาจให้สมรรถภาพที่สูงกว่ารูปแบบอื่น แต่อาจไม่เพิ่มความถี่เนื่องจากความจริงที่ว่าการเปลี่ยนจากลักษณะที่เป็นประโยชน์น้อยกว่าไปสู่ลักษณะที่เป็นประโยชน์มากกว่าจะต้องผ่านฟีโนไทป์ที่เป็นประโยชน์น้อยกว่า คิดถึงหนูที่อาศัยอยู่ที่ชายหาด บางตัวมีสีอ่อนและกลมกลืนกับทราย ขณะที่บางตัวมีสีเข้มและกลมกลืนไปกับพื้นหญ้า โดยรวมแล้ว หนูเมาส์สีเข้มอาจจะดูฟิตกว่าหนูสีอ่อน และในแวบแรก เราอาจคาดหวังว่าหนูสีอ่อนจะถูกเลือกให้มีสีเข้มขึ้น แต่โปรดจำไว้ว่าฟีโนไทป์ระดับกลางซึ่งเป็นขนสีปานกลางนั้นไม่ดีต่อหนูมาก—พวกมันไม่สามารถผสมผสานกับทรายหรือหญ้าได้ และมีแนวโน้มที่จะถูกผู้ล่ากินมากกว่า เป็นผลให้หนูสีอ่อนจะไม่ถูกเลือกให้เป็นสีเข้มเพราะบุคคลที่เริ่มเคลื่อนที่ไปในทิศทางนั้น (เริ่มถูกเลือกให้เป็นคนขนสีเข้ม) จะมีความพอดีน้อยกว่าหนูที่สว่าง

สุดท้ายนี้ สิ่งสำคัญคือต้องเข้าใจว่าวิวัฒนาการทั้งหมดไม่สามารถปรับตัวได้ แม้ว่าการคัดเลือกโดยธรรมชาติจะคัดเลือกบุคคลที่เหมาะสมที่สุด และมักจะส่งผลให้ประชากรโดยรวมมีความเหมาะสมมากขึ้น พลังแห่งวิวัฒนาการอื่นๆ รวมถึงการเบี่ยงเบนทางพันธุกรรมและการไหลของยีน มักจะทำตรงกันข้าม: การแนะนำอัลลีลที่เป็นอันตรายให้กับกลุ่มยีนของประชากร วิวัฒนาการไม่มีจุดประสงค์—ไม่ได้เปลี่ยนประชากรให้เป็นอุดมคติอุปาทาน มันเป็นเพียงผลรวมของกองกำลังต่าง ๆ ที่อธิบายไว้ในบทนี้และวิธีที่พวกมันมีอิทธิพลต่อความแปรปรวนทางพันธุกรรมและฟีโนไทป์ของประชากร

โดยสรุป: แรงกดดันจากการคัดเลือกและสิ่งแวดล้อม

เนื่องจากการคัดเลือกโดยธรรมชาติช่วยเพิ่มความถี่ของอัลลีลและคุณลักษณะที่เป็นประโยชน์ในขณะที่ลดความถี่ของคุณสมบัติที่เป็นอันตราย จึงเป็นวิวัฒนาการแบบปรับตัว การคัดเลือกโดยธรรมชาติทำหน้าที่ในระดับปัจเจก โดยเลือกผู้ที่มีสมรรถภาพโดยรวมสูงกว่าเมื่อเทียบกับประชากรที่เหลือ หากฟีโนไทป์ที่พอดีเป็นสิ่งที่คล้ายคลึงกัน การคัดเลือกโดยธรรมชาติจะส่งผลให้เกิดการเลือกที่เสถียร และการแปรผันของประชากรโดยรวมจะลดลง การเลือกทิศทางทำงานเพื่อเปลี่ยนความแปรปรวนของประชากรไปสู่ฟีโนไทป์ใหม่ที่พอดีเมื่อสภาพแวดล้อมเปลี่ยนไป ในทางตรงกันข้าม การเลือกที่หลากหลายส่งผลให้ความแปรปรวนทางพันธุกรรมเพิ่มขึ้นโดยการเลือกฟีโนไทป์ที่แตกต่างกันตั้งแต่สองชนิดขึ้นไป

การเลือกประเภทอื่นๆ ได้แก่ การเลือกที่ขึ้นกับความถี่ ซึ่งบุคคลที่มีฟีโนไทป์ทั่วไป (การเลือกที่ขึ้นกับความถี่เชิงบวก) หรือหายาก (การเลือกที่ขึ้นอยู่กับความถี่เชิงลบ) จะถูกเลือกสำหรับ สุดท้าย การคัดเลือกทางเพศเป็นผลมาจากข้อเท็จจริงที่ว่าเพศหนึ่งมีความแปรปรวนในความสำเร็จในการสืบพันธุ์มากกว่าอีกเพศหนึ่ง ผลที่ได้คือ ชายและหญิงต้องเผชิญกับแรงกดดันในการคัดเลือกที่แตกต่างกัน ซึ่งมักจะนำไปสู่วิวัฒนาการของความแตกต่างทางฟีโนไทป์หรือความแตกต่างทางเพศระหว่างคนทั้งสอง