Στοιχεία βιολογικής προσαρμογής και μέθοδοι για την ποσοτικοποίησή της

Το βιολογική προσαρμογή, βιολογική ικανότητα, βιολογική αποτελεσματικότητα ή γυμναστήριο, στην εξελικτική βιολογία, είναι ένα μέτρο της ικανότητας μιας συγκεκριμένης βιολογικής οντότητας να αφήσει γόνιμους απογόνους στις επόμενες γενιές. Ωστόσο, ο επιχειρησιακός ορισμός είναι περίπλοκος και δεν υπάρχει ακριβής μέθοδος ή μέτρο για να μπορέσουμε να το ποσοτικοποιήσουμε.

Αν και ο ορισμός του είναι συγχέοντας και συχνά παρερμηνεύεται, το γυμναστήριο είναι μια θεμελιώδης έννοια για την κατανόηση της εξελικτικής διαδικασίας, δεδομένου ότι η επιλογή λειτουργεί μέσω διαφορών στο γυμναστήριο μεταξύ ατόμων (ή αλλήλων) στον πληθυσμό.

Στην πραγματικότητα, σύμφωνα με τον S.C. Stearns, το γυμναστήριο Είναι μια έννοια που όλοι καταλαβαίνουν, αλλά κανείς δεν είναι σε θέση να το καθορίσει επακριβώς.

Ευρετήριο

• 1 Τι είναι η φυσική κατάσταση?
  • 1.1 Ορισμοί
  • 1.2 Προέλευση του όρου
• 2 Στοιχεία φυσικής κατάστασης
• 3 Απόλυτη και σχετική ικανότητα
• 4 Συμπεριλαμβάνεται γυμναστήριο
• 5 Μέθοδοι για τον ποσοτικό προσδιορισμό της ικανότητας
  • 5.1 Ρυθμός αλλαγής συχνότητας αλληλόμορφων
  • 5.2 Πειράματα σήμανσης-ανάκτησης
  • 5.3 Αποκλίσεις από την αρχή Hardy-Weinberg
• 6 Αναφορές

Ποιο είναι το γυμναστήριο?

Ορισμοί

Ο όρος γυμναστήριο αναφέρεται στην ικανότητα αναπαραγωγής και επιβίωσης μιας ομάδας οργανισμών. Με άλλα λόγια, είναι το χαρακτηριστικό που καθορίζει την ικανότητα διάδοσης των γονιδίων τους στον πληθυσμό, με το πέρασμα των γενεών. Στη βιβλιογραφία, βρίσκουμε δεκάδες ορισμούς, όπως:

- Η τάση ενός ατόμου, ή των ατόμων, να φέρει ένα αλληλόμορφο που τους επιτρέπει να επιβιώσουν και να παράγουν βιώσιμους απογόνους.

- Ο ρυθμός με τον οποίο ένα αλλήλιο ή χαρακτηριστικό διασκορπίζεται αριθμητικά.

- Η ικανότητα ενός ατόμου με ορισμένα αλληλόμορφα να εκμεταλλεύεται τους πόρους και να αντιμετωπίζει τις περιβαλλοντικές συνθήκες για να επιβιώσει και να αναπαράγει.

- Ποσοτικοποιήσιμα χαρακτηριστικά αλλήλων, γονότυπων ή χαρακτηριστικών ατόμων που προβλέπουν την αριθμητική τους εκπροσώπηση στις μελλοντικές γενιές.

Μερικοί συγγραφείς που προσπαθούν να ορίσουν το γυμναστήριο, το συγχέουν με την εξελικτική δυναμική - η οποία είναι μια λογική συνέπεια της διακύμανσης γυμναστήριο.

Από εννοιολογικούς όρους, το γυμναστήριο είναι μια παρόμοια παράμετρος για τους γενετιστές και για τους ηθολόγους και τους οικολόγους. Ωστόσο, η διαφορά είναι στον τρόπο με τον οποίο και οι δύο κλάδοι της εξελικτικής βιολογίας υπολογίζουν ή ποσοτικοποιούν την παράμετρο.

Προέλευση του όρου

Σε αντίθεση με τη δημοφιλή πεποίθηση, ο βρετανός φυσιοδίφης Charles Darwin δεν χρησιμοποίησε τον όρο γυμναστήριο στις πρώτες εκδόσεις του Το oκυβερνούν τα είδη.

Αντίθετα, ο Δαρβίνος χρησιμοποίησε το ρήμα "για να ταιριάζει " να αναφερθούμε στην ικανότητα ενός φαινοτύπου να αναπτύσσεται και να "ταιριάζει" στο περιβάλλον όπου ζει.

Χρησιμοποιώντας κατ 'αναλογία ένα μοντέλο κλειδιού και κλειδώματος, το κλειδί αντιπροσωπεύεται από τον οργανισμό και την κλειδαριά από το περιβάλλον, αυτά πρέπει να ταιριάζουν με την επιβίωση, την ανάπτυξη, την ανάπτυξη και την αναπαραγωγή.

Fitness εμφανίστηκε σε μεταγενέστερες εκδόσεις του Η προέλευση του είδους από την επιρροή του polymath Herbert Spencer και τη δημοφιλή του φράση "η επιβίωση του πιο δυνατού" (στα αγγλικά επιβίωση του ικανότερου).

Συστατικά του γυμναστήριο

Σύμφωνα με το Futuyma (2005), γυμναστήριο Αποτελείται από τρία στοιχεία: την πιθανότητα επιβίωσης σε διάφορα στάδια αναπαραγωγής, τον μέσο αριθμό των απογόνων που παράγονται από το θηλυκό και τον μέσο αριθμό των απογόνων που παράγει το αρσενικό.

Η διακύμανση στον αριθμό των απογόνων είναι μια λογική συνέπεια του ανταγωνισμού για να βρεθεί κάποιος σύντροφος - συνήθως γνωστός ως σεξουαλική επιλογή.

Δεδομένου ότι η πιθανότητα επιβίωσης και ο μέσος αριθμός των απογόνων αποτελούν τα συστατικά του γυμναστήριο, Είναι μια έννοια που ισχύει μόνο για τις ομάδες. Για παράδειγμα, το γυμναστήριο όλων των ατόμων ενός συγκεκριμένου γονότυπου.

Δεν είναι αντιπροσωπευτικό να αναφερθεί γυμναστήριο ενός ατόμου, αφού η αναπαραγωγική επιτυχία και η επιβίωσή τους μπορούν να επηρεαστούν τυχαία.

Fitness απόλυτη και σχετική

Στη βιβλιογραφία, το γυμναστήριο εκφράζεται σε απόλυτους και σχετικούς όρους. Για λόγους απλότητας, η έννοια εφαρμόζεται σε οργανισμούς που αναπαράγονται μόνο μία φορά στη ζωή τους και δεν υπάρχει αλληλεπικάλυψη γενεών στους πληθυσμούς τους, αφού όλα τα άτομα αναπαράγουν την ίδια στιγμή.

Σε αυτούς τους οργανισμούς, το γυμναστήριο απόλυτο ενός αλληλόμορφου ορίζεται ως ο μέσος αριθμός των απογόνων που παράγονται από το άτομο που φέρει το εν λόγω αλληλόμορφο.

Μπορεί να υπολογιστεί ως το προϊόν της σχετικής γονιμότητας από το ποσοστό των επιζώντων. Θεωρητικά, αυτή η τιμή είναι σχεδόν αδύνατο να ποσοτικοποιηθεί.

Αντίθετα, το γυμναστήριο σχετικό ενός αλληλόμορφου είναι το δικό του γυμναστήριο απόλυτη, σε σύγκριση με ένα αλληλόμορφο αναφοράς. Κατά σύμβαση, το αλληλόμορφο αναφοράς είναι αυτό με το υψηλότερο γυμναστήριο απόλυτη και αποδίδεται η σχετική τιμή του 1.

Ένας άλλος τρόπος να εκφράσω το γυμναστήριο σχετική κάνει σε σχέση με το μέσο όρο γυμναστήριο απόλυτο πληθυσμό ή ως ακτίνα συχνότητας ενός αλληλόμορφου στην επόμενη γενιά σε σχέση με την τρέχουσα γενιά. Είναι αποδεκτό ότι η επιλογή ενεργεί στο σχετικό και όχι στο απόλυτο.

Fitness συμπεριλαμβανομένης

Το έτος 1964 ο εξελικτικός θεωρητικός William Hamilton ανέπτυξε μια έξυπνη θεωρία για να κατανοήσει την αλτρουιστική συμπεριφορά ορισμένων ζώων: η επιλογή της οικογένειας.

Ο Χάμιλτον ανέπτυξε την έννοια του γυμναστήριο Περιεκτική ή χωρίς αποκλεισμούς αποτελεσματικότητα. Για τον συγγραφέα, το γυμναστήριο μπορεί να χωριστεί σε δύο συνιστώσες, μία άμεση και μία έμμεση.

Το πρώτο είναι το αποτέλεσμα της αναπαραγωγής του ατόμου, ενώ το δεύτερο επιτυγχάνεται με την αναπαραγωγή στενών συγγενών.

Η έμμεση αποτελεσματικότητα προκύπτει όταν στενοί συγγενείς κατορθώνουν να επιτύχουν μεγαλύτερη αναπαραγωγική επιτυχία από ό, τι θα είχαν επιτύχει μόνοι τους, χάρη στη συμβολή των συγγενών τους.

Μέθοδοι ποσοτικοποίησης του γυμναστήριο

Σε εμπειρικές μελέτες, είναι δυνατόν να εκτιμηθεί το γυμναστήριο χρησιμοποιώντας διαφορετικές μεθοδολογίες, το καθένα με τα πλεονεκτήματα και τα μειονεκτήματά του.

Οι ερευνητές πιστεύουν ότι το γυμναστήριο εξαρτάται από το πλαίσιο, γι 'αυτό και τα φυσικά πειραματικά σχέδια δίνουν καλύτερα αποτελέσματα από τις μετρήσεις της παραμέτρου που διεξάγονται στο εργαστήριο με ιδανικές συνθήκες ζωής, λίγη πίεση και απεριόριστες ποσότητες τροφής.

Η βιβλιογραφία προτείνει τρεις μεθόδους για την ποσοτικοποίηση του fitness: χρησιμοποιώντας το ρυθμό αλλαγής αλληλικών συχνοτήτων, μέσω πειραμάτων ανάκτησης ετικετών και χρησιμοποιώντας αποκλίσεις στην αρχή Hardy-Weinberg. Η τελευταία περίπτωση ισχύει μόνο για περιπτώσεις ετεροζυγωτικού πλεονεκτήματος.

Ποσοστό αλλαγής αλληλόμορφων συχνοτήτων

Στην πρώτη περίπτωση, προχωράμε στον υπολογισμό του συντελεστή επιλογής που υπολογίζει τη μείωση του συντελεστή γυμναστήριο σε σχέση με τον καλύτερο γονότυπο, με την έκφραση s = Δp / p'q². Γνωρίζοντας την αξία του s μπορείτε να γνωρίζετε το γυμναστήριο με την έκφραση: Γυμναστήριο (w) = 1 - s.

Επαναλάβετε τα πειράματα

Στη δεύτερη μέθοδο, υπολογίστε απλώς τις αναλογίες του αριθμού των ατόμων που ανακτήθηκαν από τον αριθμό των ατόμων που απελευθερώθηκαν. Η υψηλότερη τιμή έχει εκχωρηθεί γυμναστήριο 1 και το υπόλοιπο διαιρείται μεταξύ της εν λόγω τιμής.

Αποκλίσεις από την αρχή Hardy-Weinberg

Τέλος, οι αποκλίσεις από την αρχή Hardy-Weinberg υπολογίζουν τη σχέση μεταξύ των παρατηρούμενων και αναμενόμενων συχνοτήτων. Και, όπως και στην προηγούμενη περίπτωση, έχει ανατεθεί γυμναστήριο 1 στην υψηλότερη τιμή, και το υπόλοιπο διαιρείται με αυτό.

Αναφορές

1. Ο Darwin, C. (1859). Σχετικά με την προέλευση των ειδών μέσω της φυσικής επιλογής. Murray.
2. Freeman, S., & Herron, J.C. (2002). Εξελικτική ανάλυση. Prentice Hall.
3. Futuyma, D.J. (2005). Εξέλιξη . Sinauer.
4. Ridley, Μ. (2004). Εξέλιξη. Μάλντεν.
5. Soler, Μ. (2002). Εξέλιξη: η βάση της Βιολογίας. Νότιο έργο.
6. Westneat, D., & Fox, C.W. (Eds.). (2010). Εξελικτική συμπεριφορική οικολογία. Oxford University Press.