자연 선택은 인구의 유전 적 특성에 대해서만 작용한다:유익한 대립 유전자를 선택하고 따라서 개체군에서 빈도를 증가시키는 동시에 해로운 대립 유전자에 대해 선택하고 그 빈도를 감소시킨다—적응 진화로 알려진 과정. 그러나 자연 선택은 개별 대립 유전자가 아니라 전체 유기체에 작용합니다. 개별은,예를 들면,재생산 능력(생식력)를 증가하는 유래 표현형을 가진 아주 유리한 유전자형을 나를지도 모르지만,그 동일한 개별이 또한 치명적인 유년기 질병 귀착되는 대립 유전자를 나르는 경우에,그 생식력 표현형은 개별이 생식 연령에 도달하기 위하여 살지 않을 것이기 때문에 차세대에 전달되지 않을 것입니다. 자연선택은 개인의 수준에서 작용한다;그것은 유기체의 진화론적(다윈주의적)적합성으로 알려진 다음 세대의 유전자 풀에 더 큰 기여를 하는 개인을 선택한다.
체력은 종종 정량화 할 수 있으며 현장의 과학자들에 의해 측정됩니다. 그러나 그것은 개인의 절대적인 적합성이 아니라 인구의 다른 유기체와 어떻게 비교되는지입니다. 상대 적합성이라고하는이 개념은 연구자가 어떤 개인이 다음 세대에 추가 자손을 기여하고 있는지,따라서 인구가 어떻게 진화 할 수 있는지를 결정할 수있게합니다.
선택은 인구 변화에 영향을 미칠 수있는 여러 가지 방법이 있습니다: 선택 안정화,방향 선택,선택 다변화,빈도 의존 선택 및 성적 선택. 자연 선택이 인구에 있는 대립 유전자 주파수를 좌우하기 때문에,개별은 더 많거나 보다 적게 유전으로 유사하게되고 표시한 표현형은 더 유사하거나 더 이질적인 될 수 있습니다.
안정화 선택
자연 선택이 극단적 인 변이에 대해 선택하는 평균 표현형을 선호한다면,인구는 안정화 선택을 받게 될 것이다(그림 1 에이). 예를 들어 숲에 사는 쥐의 개체군에서 자연 선택은 숲 바닥과 가장 잘 조화를 이루고 포식자에 의해 발견 될 가능성이 적은 개인을 선호 할 것입니다. 땅이 갈색의 상당히 일관된 그늘이라고 가정하면,그 모피가 그 색과 가장 밀접하게 일치하는 마우스는 갈색 코트에 대한 유전자를 전달하여 생존하고 번식 할 가능성이 가장 높습니다. 그들을 조금 더 가볍거나 조금 더 어둡게 만드는 대립 유전자를 가지고있는 쥐는 땅에 대항하여 눈에 띄고 포식에 희생 될 가능성이 더 큽니다. 이 선택의 결과로 인구의 유전 적 분산이 감소 할 것입니다.
방향 선택
환경 변화,개체군은 종종 방향 선택을 받게 됩니다(그림 1 비),기존 변이의 스펙트럼의 한쪽 끝에서 표현형에 대 한 선택. 이 유형의 선택의 고전적인 예는 18 세기 및 19 세기 영국에서 후추 나방의 진화입니다. 산업 혁명 이전에 나방은 주로 색이 밝아서 환경에 밝은 색의 나무와 이끼와 섞일 수있었습니다. 그러나 그을음이 공장에서 분출하기 시작하면서 나무는 어두워졌고 밝은 색의 나방은 육식 조류가 쉽게 발견 할 수있게되었습니다. 시간이 지남에 따라,나방의 멜라닉 형태의 빈도는 대기 오염의 영향을받는 서식지에서 더 높은 생존율을 보였기 때문에 더 어두운 채색이 그을음 나무와 혼합 되었기 때문에 증가했습니다. 마찬가지로,가상의 마우스 개체군은 그들이 살고있는 숲 바닥이 색을 변화 시킨다면 다른 색을 취하도록 진화 할 수 있습니다. 선택의 이 유형의 결과는 새로운으로 인구의 유전 분산안에 교대,적합 표현형 이다.
과학에서는 때때로 사물이 사실이라고 믿어지고,우리의 이해를 변화시키는 새로운 정보가 밝혀진다. 후추 나방의 이야기는 예입니다:어두운 나방을 향한 선택의 배후에있는 사실은 최근에 의문의 여지가 있습니다. 자세한 내용을 보려면이 기사를 읽으십시오.
다양화 선택
때로는 둘 이상의 별개의 표현형이 각각 장점을 가질 수 있고 자연 선택에 의해 선택 될 수 있지만 중간 표현형은 평균적으로 덜 적합합니다. 로 알려진 다양 화 선택(그림 1 기음),이것은 여러 남성 형태를 가진 많은 동물 집단에서 볼 수 있습니다. 크고 지배적 인 알파 남성은 무력으로 짝을 얻는 반면,작은 남성은 알파 남성의 영토에있는 여성과 몰래 교미를 위해 몰래 들어갈 수 있습니다. 이 경우 알파 남성과”몰래”남성이 모두 선택되지만 알파 남성을 추월 할 수없고 너무 커서 교미를 몰래 할 수없는 중간 크기의 남성이 선택됩니다. 다양 화 선택은 환경 변화가 표현형 스펙트럼의 양쪽 끝에서 개인을 선호 할 때도 발생할 수 있습니다. 밝은 색의 모래가 키 큰 잔디의 패치와 산재 해있는 해변에 살고있는 쥐의 인구를 상상해보십시오. 이 시나리오에서는 모래와 혼합 밝은 색의 마우스뿐만 아니라 잔디에 숨길 수있는 어두운 색의 마우스가 선호 될 것이다. 반면에 중간 색의 쥐는 풀이나 모래와 섞이지 않으므로 포식자가 먹을 가능성이 더 큽니다. 이 유형의 선택의 결과는 인구가 더 다양 해짐에 따라 유전 적 분산이 증가합니다.
연습
그림 1. 다른 유형의 자연 선택은 인구 내의 표현형 분포에 영향을 줄 수 있습니다. 에(에이)안정화 선택,평균 표현형이 선호. 에(비)방향 선택,환경의 변화는 관찰 된 표현형의 스펙트럼을 이동. 에(기음)선택을 다양 화,두 개 이상의 극단적 인 표현형에 대한 선택,평균 표현형에 대해 선택되는 동안.
최근 몇 년 동안 공장이 깨끗 해지고 그을음이 환경으로 방출됩니다. 이것이 인구의 나방 색 분포에 어떤 영향을 미쳤다고 생각하십니까?
주파수 의존 선택
그림 2. 노란색 목 측면 얼룩 도마뱀은 파란색 목 또는 오렌지 목 남성 중 하나보다 작고 교미를 몰래 할 수 있도록,종의 여성처럼 조금 나타납니다. (제공:”작은 프로 글렛”/플리커)
주파수 의존 선택이라고하는 또 다른 유형의 선택은 공통(양성 주파수 의존 선택)또는 희귀(음성 주파수 의존 선택)인 표현형을 선호합니다. 이 유형의 선택에 대한 흥미로운 예는 태평양 북서부의 독특한 도마뱀 그룹에서 볼 수 있습니다. 남성 일반적인 측면 얼룩 도마뱀은 주황색,파란색 및 노란색의 세 가지 목 색상 패턴으로 제공됩니다. 이러한 형태의 각각은 다른 생식 전략을 가지고:오렌지 남성은 강한 자신의 여성에 대한 액세스를 위해 다른 남성과 싸울 수;블루 남성은 중간 크기이며,자신의 동료와 강한 쌍 결합을 형성;노란색 남성(그림 2)작은,그리고 여성처럼 조금 봐,이는 그들이 교미를 몰래 할 수 있습니다. 가위 바위 보 게임처럼 오렌지는 파란색,파란색은 노란색,노란색은 여성 경쟁에서 주황색을 친다. 즉,크고 강한 주황색 수컷은 파란색의 쌍 결합 암컷과 짝짓기하기 위해 파란색 수컷과 싸울 수 있고,파란색 수컷은 노란색 운동화 수컷에 대한 짝을 지키는 데 성공하며,노란색 수컷은 큰 일부 다처 오렌지 수컷의 잠재적 인 동료로부터 교미를 몰래 할 수 있습니다.
이 시나리오에서 주황색 남성은 인구가 파란색 남성에 의해 지배 될 때 자연 선택에 의해 선호되고,파란색 남성은 인구가 대부분 노란색 남성 일 때 번성하며 주황색 남성이 가장 인구가 많은 경우 노란색 남성이 선택됩니다. 그 결과,이러한 표현형의 분포 측면 얼룩 도마뱀 사이클의 인구-한 세대,오렌지가 우세 할 수 있습니다,다음 노란색 남성은 주파수가 증가하기 시작합니다. 일단 노란 남성이 인구의 대다수를 구성하면,파란 남성은 선정될 것이다. 마지막으로,파란색 남성이 일반화되면 주황색 남성이 다시 한 번 선호됩니다.
음의 주파수 의존적 선택은 희귀 표현형을 선택하여 인구의 유전 적 분산을 증가시키는 반면,양성 주파수 의존적 선택은 일반적으로 일반적인 표현형을 선택하여 유전 적 분산을 감소시킨다.
성적 선택
특정 종의 수컷과 암컷은 종종 생식 기관을 넘어서는 방식으로 서로 다릅니다. 남성은 종종 더 큰,예를 들면,많은 정교한 색상과 장식을 표시,공작의 꼬리처럼,여성은 장식 작고 둔한 경향이있는 동안. 이러한 차이는 성 이형성(그림 3)으로 알려져 있는데,이는 많은 개체군,특히 동물 개체군에서 암컷보다 수컷의 생식 성공에 더 많은 차이가 있다는 사실에서 발생합니다. 즉,일부 남성—종종 더 크고,더 강하거나,더 장식 된 남성—은 총 교배의 대부분을 얻는 반면 다른 남성은 아무도받지 못합니다. 이것은 남성이 다른 남성을 싸우는 것이 더 낫기 때문에 또는 여성이 더 크거나 더 장식 된 남성과 짝짓기를 선택하기 때문에 발생할 수 있습니다. 두 경우 모두,생식 성공이 변화는 그 교미를 얻기 위해 남성들 사이에서 강한 선택 압력을 생성,여성의 관심을 얻기 위해 더 큰 신체 크기와 정교한 장식의 진화의 결과. 여성,다른 한편으로는,선택한 교배의 소수를 얻는 경향이;따라서,그들은 더 바람직한 남성을 선택 가능성이 더 높습니다.
성적 이형 태성은 물론 종마다 매우 다양하며 일부 종은 성 역할이 역전됩니다. 이러한 경우,여성은 남성보다 자신의 생식 성공에 더 큰 차이를 가지고하는 경향이 상응 남성의 특성 일반적으로 더 큰 신체 크기와 정교한 특성에 대해 선택됩니다.
그림 3. 성 이형성은(가)공작새와 피헨스,(비)아르기오페 아펜사 거미(암컷 거미는 큰 거미),그리고(다)나무 오리에서 관찰됩니다. (신용”거미”:”산바 38″에 의해 작업의 수정/위키 미디어 공용;신용”오리”:케빈 콜에 의해 작업의 수정)
교미를 얻기 위해 남성과 여성에 대한 선택 압력은 성적 선택으로 알려져있다; 그것은 생존의 개인의 가능성을 유익하지 않는 이차 성적인 특성의 발달 귀착될 수 있고 그러나 그것의 재생산 성공을 확대하는 것을 돕습니다. 성적 선택은 너무 강해서 개인의 생존에 실제로 해로운 특성을 선택할 수 있습니다. 공작의 꼬리에 대해 다시 한번 생각해보십시오. 이 아름답고 가장 큰,가장 화려한 꼬리를 가진 남성은 여성을 이길 가능성이 있지만,그것은 가장 실용적인 부속되지 않습니다. 포식자에게 더 잘 보이는 것 외에도,그것은 시도 된 탈출에서 남성을 느리게 만듭니다. 사실,이 위험이 왜 암컷이 큰 꼬리를 좋아하는지 몇 가지 증거가 있습니다. 추측은 큰 꼬리가 위험을 가지고 있다는 것입니다,오직 최고의 남성은 그 위험을 생존:더 큰 꼬리,더 남성에 맞게. 이 아이디어는 핸디캡 원칙으로 알려져 있습니다.
좋은 유전자 가설은 남성이 효율적인 신진 대사 또는 질병 퇴치 능력을 과시하기 위해 이러한 인상적인 장식품을 개발한다고 말합니다. 암컷은 그들의 유전 적 우월성을 알리기 때문에 가장 인상적인 특성을 가진 수컷을 선택하고,그들은 그들의 자손에게 전달할 것입니다. 그것은 가능성이 자손의 자신의 수를 줄일 수 있기 때문에 여성이 까다 롭고 안된다고 주장 할 수 있지만,더 나은 남성 아버지 더 적합 자손 경우,그것은 도움이 될 수 있습니다. 적은 수의 건강한 자손은 많은 약한 자손보다 생존 가능성을 높일 수 있습니다.
핸디캡 원리와 좋은 유전자 가설 모두에서,이 특성은 수컷의 품질을 나타내는 정직한 신호로 알려져 있으며,따라서 암컷은 가장 좋은 유전자를 자손에게 전달할 적자 짝을 찾을 수있는 방법을 제공합니다.
완벽한 유기체 없음
자연선택은 진화의 원동력이며,환경에서 생존하고 성공적으로 번식하기에 더 잘 적응된 개체군을 생성할 수 있다. 그러나 자연 선택은 완벽한 유기체를 생산할 수 없습니다. 자연 선택은 인구의 기존 변화를 선택할 수 있습니다; 그것은 처음부터 아무것도 만들지 않습니다. 따라서 인구의 기존 유전 적 분산과 돌연변이와 유전자 흐름을 통해 발생하는 새로운 대립 유전자에 의해 제한됩니다.
자연 선택은 대립 유전자가 아닌 개체 수준에서 작용하기 때문에 제한적이며,일부 대립 유전자는 게놈에서의 물리적 근접성으로 인해 연결되어 함께 전달 될 가능성이 더 높습니다(연결 불균형). 주어진 개인은 유익한 대립 유전자와 불리한 대립 유전자를 가지고있을 수 있습니다. 이 대립 유전자의 순 효과 또는 자연 선택이 작용할 수있는 유기체의 적합성입니다. 그 결과로,좋은 대립 유전자는 또한 몇몇 압도적으로 나쁜 대립 유전자가 있는 개별에 의해 날라지는 경우에 분실될 수 있습니다;마찬가지로,나쁜 대립 유전자는 전반적인 적당 이득 귀착되기 위하여 충분한 좋은 대립 유전자가 있는 개별에 의해 날라지는 경우에 지켜질 수 있습니다.
또한,자연 선택은 서로 다른 다형성 사이의 관계에 의해 제한 될 수있다. 한 모프는 다른 것보다 더 높은 체력을 부여 할 수 있지만 덜 유익한 특성에서 더 유익한 특성으로가는 것이 덜 유익한 표현형을 거쳐야한다는 사실 때문에 빈도가 증가하지 않을 수 있습니다. 바닷가에 사는 쥐등을맞댄 생각하십시요. 일부는 밝은 색과 모래와 혼합,다른 사람은 어두운 동안 잔디의 패치와 혼합. 어두운 색 마우스는 전체적으로 밝은 색 마우스보다 더 적합 할 수 있으며,언뜻보기에는 밝은 색 마우스가 어두운 색을 위해 선택 될 것으로 예상 할 수 있습니다. 그러나 중간 표현형,중간 색 코트,쥐에 대한 매우 나쁜 기억-그들은 모래 또는 잔디 중 하나에 혼합 할 수 없으며 포식자에 의해 먹을 가능성이 더 높습니다. 그 결과,밝은 색의 마우스는 그 방향으로 움직이기 시작한 개체(어두운 코트에 대해 선택되기 시작)가 빛을 유지 한 개체보다 덜 적합하기 때문에 어두운 채색을 위해 선택되지 않을 것입니다.
마지막으로,모든 진화가 적응하는 것은 아니라는 것을 이해하는 것이 중요하다. 자연 선택은 적자 개인을 선택하고 종종 전체적으로 더 적합한 인구를 초래하지만,유전 적 표류와 유전자 흐름을 포함한 다른 진화의 힘은 종종 반대를 일으 킵니다:인구의 유전자 풀에 해로운 대립 유전자를 도입하십시오. 진화는 목적이 없다-그것은 선입견 이상으로 인구를 변경하지 않습니다. 그것은 단순히이 장에서 설명한 다양한 힘의 합과 그들이 인구의 유전 적 및 표현형 분산에 어떻게 영향을 미치는지입니다.
섹션 요약
자연 선택은 유익한 대립 유전자와 형질의 빈도를 증가시키는 동시에 해로운 특성의 빈도를 감소시키는 작용을하기 때문에 적응 형 진화입니다. 자연 선택은 개인의 수준에서 작용하여 나머지 인구에 비해 전반적인 적합성이 높은 사람들을 선택합니다. 적합 표현형이 유사한 경우,자연 선택은 선택을 안정화시키고 인구의 변화를 전반적으로 감소시킵니다. 방향 선택 환경 조건 변경으로 새로운,맞는 표현 형으로 인구의 분산을 이동 하기 위해 작동 합니다. 반면,다양 한 선택 결과 두 개 이상의 고유한 표현형에 대 한 선택 하 여 증가 유전자 분산.
다른 유형의 선택은 주파수-의존적 선택을 포함하며,여기서 공통(양성 주파수-의존적 선택)또는 희귀(음성 주파수-의존적 선택)표현형을 갖는 개인이 선택된다. 마지막으로,성적 선택은 한 성별이 다른 성별보다 생식 성공에 더 많은 차이를 가지고 있다는 사실에서 비롯됩니다. 결과적으로 남성과 여성은 서로 다른 선택 압력을 경험하며,이는 종종 둘 사이의 표현형 차이 또는 성적 이형성의 진화로 이어질 수 있습니다.