Please note that some of the translations on this page are AI generated. Click here for the English version.
自然种群中表型的广泛变异为进化提供了原材料，进化是种群遗传特征在连续几代中的变化。自然选择是进化的主要机制之一，需要可变性状具有可遗传性状，并与不同的生存和/或繁殖成功相关。与更大成功相关的表型将有更多的后代存活下来并在下一代中繁殖，因此将在每一代连续的一代中以更高的水平表示。
生物体相对于其他生物体的繁殖成功称为其适应性，任何有助于生物体适应性的可遗传性状都称为适应。因此，具有较高终生繁殖成功的个体或表型被认为更健康，更能适应其环境。
适应性差异的一个例子来自雪靴兔，它在夏天是棕色的，但在冬天长出白色的外套，以便在雪地中伪装。尽管如此，全年保持棕色夏季外套的野兔将处于健康劣势，因为它们对捕食者的能见度相对较高。因此，相对于白毛表型，较高的捕食者能见度会降低棕色外套表型的存活率，从而降低其终生繁殖成功率。然而，气候变化威胁着无法适应条件的生物，因此研究人员一直在研究雪靴兔如何应对冬季气温升高和积雪减少。在积雪减少的环境中长出白色外套的雪靴兔更容易被捕食者看到，这降低了它们的繁殖成功率。研究人员发现，雪靴兔并没有改变它们的行为来适应伪装1 的不匹配，而不匹配的野兔的存活率显着下降2。
适应性的计算取决于种群中不同表型的相对存活率和繁殖率。对于给定的表型，存活率是该表型存活的比例，繁殖率是每个个体产生的平均后代。不同表型的存活率和繁殖率乘积之间的比率称为相对适应度 （w）。因此，要计算每个表型（或性状）的 w，首先计算单个表型的存活率和繁殖率的乘积，然后将其除以它们之间的最高乘积值。
w = （生存率A x 再现率 A） / （生存最大值 x 最大再现率）
该方程可以依次用于计算不同表型的选择强度，或通过从 1 中减去 w 来计算选择系数 （s）。因此，选择系数的值范围在 0 到 1 之间;值越低，针对特定特征的选择就越高。因此，最大适应度为 1.0 的表型将经历无选择。
s = 1 – w
选择主要有三种类型:定向、稳定和破坏性。定向选择有利于一个方向上性状的极值，并且可以由种群需要适应的环境变化引起。一个例子是东非慈鳔鱼的差异颌骨结构根据饮食来源3 的进化。稳定选择将特征保持在最佳值;通常认为，任何偏离此最佳状态的行为都是不利的。例如，人类胎儿的大小受稳定选择的影响;出生时体型过小的婴儿存活的可能性较小，而体型过大的婴儿在自然分娩期间无法通过产道4。破坏性选择有利于表型的两个不同极端，从而产生双峰分布。西非种子饼干雀喙的进化导致了两种常见的表型，容易折断硬莎草种子的大喙和软种子的小喙。中等喙的雀类不是特别擅长食用任何一种种子类型，因此选择5 种种子。
自然选择影响人类生活的最重要方式之一是通过医院中抗生素耐药菌株的增加以及由于使用大量抗生素的农业实践6。抗生素耐药性现象是人类无意中强加的一种自然选择形式。
未来的一个问题是，自然种群是否能够足够快地适应气候变化的影响以避免灭绝。这不仅取决于种群的现有变异，还取决于选择强度是否足够高，足以影响种群的快速变化。在这方面，世界各地许多物种的种群规模减少令人特别担忧。
你听说过适者生存这句话吗？当大多数人听到这句话时，他们会想到速度、力量和耐力等身体健康特征。但是，生物学家所说的健身到底是什么意思呢？
这一切都始于查尔斯·达尔文 （Charles Darwin） 于 1859 年出版的《物种起源》（The Origin of Species），该书引起了很多争论。达尔文的自然选择理论（Theory of Natural Selection）被他定义为"保留每一个微小变化（如果有用）的原则。"这引起了 19 世纪一位杰出的思想家赫伯特·斯宾塞 （Herbert Spencer） 的兴趣。在他的著作《生物学原理》中，斯宾塞创造了"适者生存"一词来解释达尔文的自然选择。这句话引起了包括达尔文本人在内的许多人的共鸣，健身这个词开始流行起来。
然而，当生物学家考虑生物体的适应性时，他们不会考虑它的力量、速度或耐力。相反，他们只是将适应性视为生物体相对于其他生物体的繁殖成功。以这些雪靴兔为例。相对适应性更强的生物体具有适应性，使它们能够拥有更多能够生存和繁殖的后代。这些适应被称为表型，简单地定义为性状的视觉表达。例如，雪靴兔在夏天是棕色的，但当温度下降时会长出白色的外套。改变毛皮颜色的能力使 Snowshoe Hares 能够伪装。由于雪地中的捕食者不太能看到冬衣白色的野兔，因此冬天变白的野兔的存活率要高得多。因此，更多变色的野兔将在夏季存活下来繁殖。
为了确定是否正在发生针对表型的选择，科学家们计算了每种表型的适应性，称为相对适应性或"w"。这是通过将存活率（即该表型存活的比例）乘以每种表型的繁殖率（即每个交配季节的平均窝产仔数）来完成的。然后，将每种表型的乘积值除以表型中的最高乘积值。
一旦科学家知道了相对适应度，他们就可以通过从 1 中减去相对适应度来计算选择系数或"s"，即选择对表型的强度。较高的数字意味着针对该个体表型的更强选择。科学家可以使用生存系数、相对适应度和选择系数来确定种群是否会随着时间的推移而变化。例如，在工业革命之后，浅色胡椒蛾的生存和相对适应性下降，而针对它们的选择系数增加。对黑色蛾种群的影响恰恰相反，因为条件有利于它们的生存。在《清洁空气法案》通过后，烟灰清除，两种表型的存活率、相对适应性和选择系数值向相反的方向移动——这表明选择再次有利于轻蛾。
一般来说，具有不同潜在表型的大多数生物学性状呈正态分布。让我们以这组瓢虫身上的斑点为例。我们可以看到它们有从 0 到 12 的不同数量的斑点，但平均性状值位于中间 - 称为正态分布，因为该种群中的大多数瓢虫都有 6 个斑点。曲线的高度表示总体中显示给定特征的个体数。现在想象一下，对那些斑点很少或没有斑点的瓢虫进行了选择，因为它们吸收的热量较少，并且在寒冷的温度下不能很好地生存。这将是一个方向选择的示例，它支持在一个方向上 trait 的极值。
要了解另一种类型的选择，让我们看看 robins。如果一只雌性知更鸟一次产下五个或更多蛋，雏鸟营养不良的风险就会增加。但是，如果知更鸟产下三个或更少的蛋，它们可能就没有活的后代了。所以在这里，稳定选择是一个特征，鸡蛋窝大小，但是一个最佳值...任何偏离它都是不利的。因此，大多数知更鸟产下四个蛋。
在西非，大嘴黑腹种子饼干雀很容易折断一种莎草的较大坚硬种子，而小嘴雀则毫不费力地纵并折断另一种莎草的小种子。中型喙雀不能有效地打开任何种子，因此很少被观察到。这种类型的选择被称为破坏性 - 表型的极端值是最优的，这会产生偏离正常值的双峰分布。
在本实验中，您将使用代表不同表型的不同颜色和长度的管道清洁器对四种群体情景进行建模，然后确定每个情景中发生的选择类型。
