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自然選擇與遺傳漂變

自然選擇透過繁殖貢獻的差異來改變等位基因頻率;遺傳漂變則透過隨機抽樣來改變它們。

相關實驗:自然選擇與遺傳漂變 →
自然選擇與遺傳漂變
自然選擇與遺傳漂變實驗場景 →

意義與機制

在遺傳變異中,某些變異有助於在環境中進行繁殖,並且可能與其它型別的變異相比,在下一代中以不同的比例遺傳。這正是自然選擇的核心。

遺傳漂變是由於隨機發生,即使在沒有差異的情況下。在小族群中,樣本的相對變異度會增大,從而使得替代等位基因更容易消失或固定。

關係與條件

模擬首先計算在選擇後的預期等位基因頻率,然後取樣 2N 個基因複製。將預期值與一代的實際結果進行區分。

真實進化的過程,也包括突變、遷移、連鎖效應以及複雜的適應性結構。 在相同條件下重複進行試驗,並不能保證結果朝著相同的方向發展。

觀察實驗中需要注意的事物

如果處於平衡狀態,預期的頻率保持不變,但個體軌跡會發生擾動。在大型群體中,漂移的相對大小減小,選擇趨勢則更容易觀察。

該沃特-菲爾斯模型假設固定的人口規模,隨機交配,以及沒有移民或遷出。每個世代,樣本 2N 個等位基因,帶有替換。適應度是一個模擬的相對度量,結合了生存和繁殖貢獻,其中等位基因的適應度為 AA=wA², Aa=wAwa, 和 aa=wa²。兔子顏色展示了不完全顯性:AA 顏色明亮,Aa 顏色中間,aa 顏色深;但這些顏色並不能預測真實的毛色遺傳。突變在兩個方向上具有相同的機率;連鎖、年齡結構和真實的進化速率均被忽略。圖示展示了第一個重複實驗,最多包含 100 只兔子。

關鍵關係與符號

p 選擇 = pwA/[pwA + (1-p)wa] → 突變 → 離散分佈(2N, p)/(2N)

符號及公式中使用的單位
符號含義單位
p等位基因頻率0~1
w相對適應度無單位
N二倍體個體數個體

透過範例確認

自然選擇和遺傳漂變有何差異?

選擇具有方向性,因為它們與生存和繁殖的貢獻存在差異。而漂移是有限樣本的隨機現象,即使在相同的機率下也會發生。這兩種現象可以同時存在。

常見誤解

  • 自然選擇不是一種過程,在這種過程中,生物個體不會主動創造它們需要的或期望的特定突變。

透過實驗探索這個概念

參考文獻

OpenStax · 生物學 2版 (英文)