观察一个动物种群时,你可能会注意到同一种物种的个体之间存在一些变异或差异。例如,某些个体体型较大,或体色存在差异。这些变异构成了自然选择的基础:那些有利于生存和繁殖的有利性状将在种群中得以保留。例如,能够更有效地与环境融为一体以躲避捕食者的动物,比无法伪装的个体更频繁地将基因传递给后代。这种伪装性体色即为表型,定义为性状的可观察表现形式。基因型则是指决定某一表型的一组基因。因此,由于自然选择的作用,某些基因型会随着时间的推移而被保留下来,而不利的变异则逐渐消失,从而推动种群的进化。
我们人类已经研究了这一过程,并利用自然界中存在的变异,有目的地培育用于农耕或作为伴侣的动植物。这一过程被称为人工选择,即为了获得有利性状而对动植物进行繁殖和驯化。以狗为例,数千年前,人类开始有选择地将具有温顺性情、防护能力、狩猎技能以及特定外貌特征的狼进行配对繁殖。经过无数代的持续选育,最终形成了数十个现代犬种,包括大丹犬和吉娃娃犬,它们在外貌和性格上都与其祖先狼存在显著差异。
我们还在植物中实施了人工选择。Brassica oleracea 曾是一种大型的阔叶植物,但通过不同方式的人工选择,已培育出如今我们食用的多种常见蔬菜,包括羽衣甘蓝、卷心菜、花椰菜甚至苤蓝。同科的另一个物种Brassica napus 因其种子中富含大量油脂而通常被称为油菜,这些种子非常适合用于烹饪或生物燃料生产。
在本实验中,你将从单个油菜植株中人工选择特定性状,培育出两个在毛状体性状程度上表现不同的品系。
在自然环境中,适应性进化通过自然选择发生,这一过程是指个体间由于性状差异而导致生存和繁殖成功率的不同。这是因为具有某些表型的个体比具有其他表型的个体具有更高的生存概率和/或能产生更多可存活的后代。
一个经典的例子是罗斯玛丽·格兰特(Rosemary Grant)和彼得·格兰特(…