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自然选择与遗传漂变

自然选择通过繁殖贡献的差异来改变等位基因频率;遗传漂变则通过随机抽样来改变它们。

相关实验:自然选择与遗传漂变 →
自然选择与遗传漂变
自然选择与遗传漂变实验场景 →

意义与机制

在遗传变异中,某些变异有助于在环境中进行繁殖,并且可能与其它类型的变异相比,在下一代中以不同的比例遗传。这正是自然选择的核心。

遗传漂变是由于随机发生,即使在没有差异的情况下。在小种群中,样本的相对变异度会增大,从而使得替代等位基因更容易消失或固定。

关系与条件

模拟首先计算在选择后的预期等位基因频率,然后采样 2N 个基因拷贝。将预期值与一代的实际结果进行区分。

真实进化的过程,也包括突变、迁移、连锁效应以及复杂的适应性结构。 在相同条件下重复进行试验,并不能保证结果朝着相同的方向发展。

观察实验中需要注意的事物

如果处于平衡状态,预期的频率保持不变,但个体轨迹会发生扰动。在大型群体中,漂移的相对大小减小,选择趋势则更容易观察。

该沃特-菲尔斯模型假设固定的人口规模,随机交配,以及没有移民或迁出。每个世代,样本 2N 个等位基因,带有替换。适应度是一个模拟的相对度量,结合了生存和繁殖贡献,其中等位基因的适应度为 AA=wA², Aa=wAwa, 和 aa=wa²。兔子颜色展示了不完全显性:AA 颜色明亮,Aa 颜色中间,aa 颜色深;但这些颜色并不能预测真实的毛色遗传。突变在两个方向上具有相同的概率;连锁、年龄结构和真实的进化速率均被忽略。图示展示了第一个重复实验,最多包含 100 只兔子。

关键关系与符号

p 选择 = pwA/[pwA + (1-p)wa] → 突变 → 离散分布(2N, p)/(2N)

符号及公式中使用的单位
符号含义单位
p等位基因频率0~1
w相对适应度无单位
N二倍体个个体数量个体

工作实例

自然选择和遗传漂变有何差异?

选择具有方向性,因为它们与生存和繁殖的贡献存在差异。而漂移是有限样本的随机现象,即使在相同的概率下也会发生。这两种现象可以同时存在。

常见误解

  • 自然选择不是一种过程,在这种过程中,生物个体不会主动创造它们需要的或期望的特定突变。

通过实验探索这个概念

参考文献

OpenStax · 生物学 2版 (英文)