WikiDer > Градиент выделения

Selection gradient

А градиент выделения описывает взаимосвязь между чертой характера и относительной приспособленностью вида.[1] А черта может быть физической характеристикой, например ростом или цветом глаз, или поведенческой характеристикой, например полетом или вокалом. Изменения в признаках, таких как количество семян, производимых растением, или длина птичьего клюва, могут улучшить или снизить их относительную приспособленность. Понимание того, как изменения черты характера влияют на фитнес, помогает эволюционные биологи понять природу эволюционного давления на популяцию.[2][3]

Связь между чертами характера и фитнесом

В численность населениянаследственные черты, которые увеличивают способность организма к выживанию и воспроизводству, имеют тенденцию к увеличению частоты из поколения в поколение благодаря процессу, известному как естественный отбор.[4] Градиент выбора показывает, насколько относительная приспособленность организма (ω) изменяется в ответ на заданное увеличение или уменьшение значения признака. Он определяется как наклон этой зависимости, которая может быть линейной или более сложной.[5][6] Форма функции градиента выбора также может помочь определить тип выбора, который действует на совокупность. [1] Когда функция линейна, выбор направлен.[1][6] Направленный выбор предпочитает одну крайность одной черты другой. Индивид с предпочтительным экстремальным значением признака выживет больше, чем другие, в результате чего среднее значение этого признака в популяции изменится в следующем поколении.[7] Когда отношения квадратичны, отбор может быть стабилизирующим или разрушительным. [8] Стабилизирующий отбор уменьшает вариабельность признака в популяции за счет уменьшения частоты более экстремальных значений. Лица с промежуточными фенотипами выживут больше других. В результате значения признака в популяции в следующем поколении будут более тесно группироваться вокруг пика среднего популяции.[7] Подрывной отбор увеличивает вариативность за счет увеличения частоты наиболее экстремальных значений признака.[9] Лица с экстремальными значениями признака выживут больше, чем люди с промежуточными фенотипами, что приведет к двум пикам частоты при крайних значениях признака.[10]

Расчет

Первая и наиболее распространенная функция для оценки соответствия признака - линейная. ω = α + βz , который представляет собой направленный выбор.[1][11] Наклон линии линейной регрессии (β) - это градиент выбора, ω пригодность значения черты z, а α - точка пересечения функции приспособленности по оси y. Здесь функция указывает на увеличение или уменьшение приспособленности с увеличением значения признака. Вторая фитнес-функция нелинейна ω = α + βz + (γ / 2) z2 , который представляет собой стабилизирующий или разрушительный отбор. [1][6] Квадратичный регресс (γ) - градиент выделения, ω пригодность значения черты z, а α - точка пересечения функции приспособленности по оси y. Здесь люди с промежуточными значениями признаков могут иметь наивысшую приспособленность (стабилизирующий отбор), а лица с экстремальными значениями признаков могут иметь наивысшую приспособленность (разрушающий отбор).  Когда β = 0 и γ является значимо положительным, градиент выбора указывает на нарушение отбора.[1] Когда β = 0 и γ значительно отрицательно, градиент выбора указывает на стабилизацию выбора.[1] В обоих случаях γ измеряет силу отбора.[1]

Заявление

Эволюционные биологи используют оценки градиента отбора признаков для выявления закономерностей эволюционного давления на популяцию и прогнозирования изменений в ней. разновидность черты. Когда признаки в какой-то степени коррелируют друг с другом, например, длина клюва (z1) и размер тела (z2) у птицы выбор одного из них повлияет на распределение другого. [11] Для коррелированных признаков эффекты естественного отбора можно разделить, оценив градиент отбора для одного признака (длина клюва (z1)) при сохранении другого признака (размер тела (z2)) постоянный. Этот процесс позволяет исследователям определить, насколько сильно различия в одном признаке (длине клюва) влияют на физическую форму у людей с одинаковым размером тела.[11] [1] В 1977 году, когда Галапагосские острова пострадали от сильной засухи, Питер и Розмари Грант оценили градиент отбора зябликов Дарвина, чтобы оценить силу взаимосвязи между приспособленностью и каждым признаком, сохраняя при этом другие признаки постоянными. Они оценили градиент выбора для веса зябликов (0,23), длины клюва (-0,17) и глубины клюва (0,43). Результат показал, что при отборе предпочтение отдавалось более крупным птицам с более глубокими клювами.[11] Эволюционные биологи также используют градиенты отбора для оценки силы и способа естественного отбора. Градиенты отбора, например, объяснили различия в приспособленности между особями в популяции, среди разных видов и силы отбора. При изучении пресноводного евразийского окуня сообщалось об изменении приспособленности с изменением их плотности. Оценка градиента отбора с помощью линейной и квадратичной регрессии указала на сдвиг режима выбора между стабилизирующим и направленным отбором при низкой плотности к разрушительному отбору при более высокой плотности.[12]

Критика

Несмотря на концептуальную простоту градиента отбора, продолжаются споры о его полезности в качестве средства оценки причин и последствий естественного отбора. В 2017 году Франклин и Моррисси показали, что, когда показатели производительности, такие как размер тела, биомасса или скорость роста, используются вместо компонентов приспособленности в регрессионном анализе, точная оценка градиента выбора ограничена, что может привести к заниженным оценкам выбор.[13] Еще одна сложность использования градиента отбора в качестве оценки естественного отбора заключается в том, что на фенотип индивидуума влияют особи, с которыми он взаимодействует.[14] Это усложняет процесс разделения прямого и косвенного отбора, поскольку существует несколько способов работы отбора. Альтернативой градиентам отбора является использование высокопроизводительного секвенирования для определения целей и агентов отбора.[15]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ а б c d е ж грамм час я Ланде, Рассел; Арнольд, Стеван Дж. (1983). «Измерение отбора по коррелированным персонажам». Эволюция. 37 (6): 1210–1226. Дои:10.2307/2408842. ISSN 0014-3820. JSTOR 2408842. PMID 28556011.
  2. ^ Ленски, Ричард Э. (2017-04-20). «Что такое адаптация путем естественного отбора? Перспективы микробиолога-экспериментатора». PLOS Genetics. 13 (4): e1006668. Дои:10.1371 / journal.pgen.1006668. ISSN 1553-7404. ЧВК 5398481. PMID 28426692.
  3. ^ Грегори, Т. Райан (2009-06-01). «Понимание естественного отбора: основные концепции и распространенные заблуждения». Эволюция: образование и пропаганда. 2 (2): 156–175. Дои:10.1007 / s12052-009-0128-1. ISSN 1936-6434.
  4. ^ Дарвин, Чарльз (1859). О происхождении видов путем естественного отбора или о сохранении избранных рас в борьбе за жизнь. Дж. Мюррей.
  5. ^ Ланде, Рассел; Арнольд, Стеван Дж. (1983). «Измерение отбора по коррелированным персонажам». Эволюция. 37 (6): 1210–1226. Дои:10.2307/2408842. ISSN 0014-3820. JSTOR 2408842. PMID 28556011.
  6. ^ а б c Kingsolver, Joel G .; Пфенниг, Дэвид В. (2007-07-01). "Законы и сила фенотипического отбора в природе". Бионаука. 57 (7): 561–572. Дои:10.1641 / B570706. ISSN 0006-3568.
  7. ^ а б Sanjak, Jaleal S .; Сидоренко Юлия; Робинсон, Мэтью Р .; Торнтон, Кевин Р .; Вишер, Питер М. (2018-01-02). «Доказательства направленного и стабилизирующего отбора у современных людей». Труды Национальной академии наук. 115 (1): 151–156. Дои:10.1073 / pnas.1707227114. ISSN 0027-8424. ЧВК 5776788. PMID 29255044.
  8. ^ «Стабилизирующий отбор», Википедия, 2019-12-06, получено 2019-12-18
  9. ^ Фриман, Скотт; К. Херрон, Джон (2007). Эволюционный анализ. 1301 Sansome St., Сан-Франциско, Калифорния 94111: Пирсон Бенджамин Каммингс. п. 347. ISBN 978-0132275842.CS1 maint: location (связь)
  10. ^ Руффлер, Клаус; Ван Дурен, Том Дж. М .; Леймар, Олоф; Абрамс, Питер А. (01.05.2006). «Подрывной отбор и что дальше?». Тенденции в экологии и эволюции. 21 (5): 238–245. Дои:10.1016 / j.tree.2006.03.003. ISSN 0169-5347. PMID 16697909.
  11. ^ а б c d Дж. Футуйма, Дуглас (2013). Эволюция. 23 Plumtree Road, Сандерленд, Массачусетс 01375 США: Sinauer Associates, Inc. стр. 358. ISBN 9781605351155.CS1 maint: location (связь)
  12. ^ Сванбэк, Ричард; Перссон, Леннарт (2009). «Колебания плотности населения изменяют градиент отбора у евразийского окуня». Американский натуралист. 173 (4): 507–516. Дои:10.1086/597223. ISSN 1537-5323. PMID 19226234.
  13. ^ Франклин, Оливер Д .; Моррисси, Майкл Б. (2017). «Вывод градиентов выбора с использованием показателей производительности в качестве показателей пригодности». Методы в экологии и эволюции. 8 (6): 663–677. Дои:10.1111 / 2041-210X.12737. ISSN 2041–210X.
  14. ^ Томсон, Кэролайн Э .; Хэдфилд, Джаррод Д. (2017). «Измерение отбора при взаимодействии родителей и потомства». Методы в экологии и эволюции. 8 (6): 678–687. Дои:10.1111 / 2041-210X.12795. ISSN 2041–210X.
  15. ^ Вильянуэва-Каньяс, Хосе Луис; Rech, Gabriel E .; Кара, Мария Анхелес Родригес де; Гонсалес, Хосефа (2017). «Помимо SNP: как определить выбор при вставке переносных элементов». Методы в экологии и эволюции. 8 (6): 728–737. Дои:10.1111 / 2041-210X.12781. ISSN 2041–210X.