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31.3: 빈도의존성 선택
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Biology

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Education
Frequency-dependent Selection
 
전사물

31.3: Frequency-dependent Selection

31.3: 빈도의존성 선택

When the fitness of a trait is influenced by how common it is (i.e., its frequency) relative to different traits within a population, this is referred to as frequency-dependent selection. Frequency-dependent selection may occur between species or within a single species. This type of selection can either be positive—with more common phenotypes having higher fitness—or negative, with rarer phenotypes conferring increased fitness.

Positive Frequency-Dependent Selection

In positive frequency-dependent selection, common phenotypes have a fitness advantage. This scenario is often seen in interactions where mimicry is involved. In the Neotropical region of Central America, the butterfly species Heliconius cydno and Heliconius sapho are involved in a Müllerian mimicry partnership. Both butterflies are black and white, a common aposematic signal in the animal kingdom that warns of toxicity, venom, bad taste, or other predator deterrents.

Interestingly, H. cydno can hybridize with a closely related sister species, H. melpomene, and produce offspring. H. melpomene is predominantly black and red. The resulting mixed white-red-black hybrid offspring are significantly less fit. In addition to the female hybrids being sterile, predators do not recognize the colors as deterrent warnings, and butterflies of either parent species do not recognize the hybrids as potential mates. Therefore, the most common phenotype—black and white—is selected for. However, the more frequent the white-red-black hybrids become, the more relatively fit the phenotype becomes because predators are more likely to have learned about the warning pattern through a previous encounter with another hybrid individual.

Negative Frequency-Dependent Selection

Negative frequency-dependent selection is a form of selection in which common phenotypes are selected against. One type of negative frequency-dependent selection occurs when rare phenotypes of a prey species confer higher fitness because predators do not recognize the organisms as prey. This is known as apostatic selection.

A classic example of apostatic selection is found in the grove snail and one of its predators, the thrush. The grove snail displays polymorphic shell patterning, but the predatory thrushes tend to focus on one or two common forms of shell patterning when searching for prey. These common phenotypes, therefore, experience stronger negative selection pressure.

Another example of negative frequency-dependent selection is found in plant self-incompatibility systems. In angiosperms, homomorphic self-incompatibility is crucial to prevent self-fertilization that typically involves genetic mechanisms that prevent pollen germination or tube growth if the pollen and pistil express identical alleles. This is controlled by a multiallelic genomic region called the S-locus. Because of this, plants expressing common forms of the S-locus will often encounter false “selves”—where a potential reproductive event, and therefore gene flow, is blocked due to the self-incompatibility genes. This means that rarer forms of the S-locus are under positive selection, while common forms are selected against.

특성의 적합성이 인구 내의 다른 특성에 비해 얼마나 일반적인(즉, 주파수)에 의해 영향을 받는 경우, 이것은 주파수 의존선택이라고 합니다. 주파수 의존성 선택은 종 사이 또는 단 하나 종 내에서 생길 수 있습니다. 선택의이 유형은 긍정적 일 수 있습니다 -더 일반적인 표현형이 더 높은 체력을 갖는 - 또는 부정적인, 증가 체력을 수여 희귀 표현형.

양수 주파수 종속 선택

양수 주파수 의존성 선택에서 일반적인 표현형은 피트니스 이점이 있습니다. 이 시나리오는 모방이 관련된 상호 작용에서 종종 볼 수 있습니다. 중미의 네오트로피아 지역에서는 나비 종 헬리코니아 시드노와 헬리코니아 사포가 뮐레리안 모방 파트너십에 참여하고 있습니다. 두 나비는 흑백이며, 동물 왕국에서 독성, 독, 나쁜 맛 또는 기타 육식 동물 억지력을 경고하는 일반적인 편입시 신호입니다.

흥미롭게도, H. 시드노는 밀접하게 관련된 자매 종, H. 멜포메네와혼성화하고 자손을 생산할 수 있습니다. H. 멜포멘은 주로 검은 색과 빨간색입니다. 그 결과 혼합 된 흰색 - 빨간색 - 블랙 하이브리드 자손은 훨씬 덜 적합합니다. 암컷 하이브리드가 멸균되는 것 외에도 육식 동물은 색상을 억제 경고로 인식하지 않으며, 부모 종의 나비는 하이브리드를 잠재적 인 동료로 인식하지 못합니다. 따라서 가장 일반적인 표현형(흑백)이 선택됩니다. 그러나, 백색-적색-블랙 하이브리드가 빈번해질수록, 포식자가 다른 하이브리드 개인과의 이전 만남을 통해 경고 패턴에 대해 배웠을 가능성이 높기 때문에 표현형에 더 잘 맞게 된다.

음수 주파수 종속 선택

음수 주파수 종속 선택은 일반적인 표현형에 대해 선택되는 선택 의 한 형태입니다. 포식자가 먹이로 유기체를 인식하지 않기 때문에 먹이 종의 희귀 한 표현형이 더 높은 적합성을 부여 할 때 음수 주파수 의존성 선택의 한 유형이 발생합니다. 이를 대식성 선택이라고 합니다.

종말 선택의 고전적인 예는 숲 달팽이와 포식자 중 하나, 아구창에서 찾을 수 있습니다. 숲 달팽이는 다형성 쉘 패터닝을 표시하지만, 약탈 아구창은 먹이를 검색 할 때 쉘 패턴의 하나 또는 두 개의 일반적인 형태에 초점을 맞추는 경향이있다. 이러한 일반적인 표현형은 따라서 더 강한 부정적인 선택 압력을 경험합니다.

음수 주파수 의존성 선택의 또 다른 예는 플랜트 자체 비호환성 시스템에서 찾을 수 있습니다. 혈관 정자에서, 균질 자기 비호환성은 꽃가루와 피질이 동일한 진알을 표현하는 경우에 일반적으로 꽃가루 발아 또는 관 성장을 방지하는 유전 기계장치를 관련시키는 자기 풍부하게 함을 방지하기 위하여 중요합니다. 이것은 S-메뚜기에게 불린 다인 게놈 지구에 의해 통제됩니다. S 이 때문에, S-메뚜기의 S일반적인 양식을 표현하는 식물은 수시로 거짓 "자아"를 만날 것입니다 - 잠재적인 생식 이벤트 및 그러므로 유전자 교류는 자기 비호환성 유전자 때문에 막히는 곳에 있습니다. 즉,S-메뚜기의 희귀 한 형태는 긍정적 인 선택 하에 있으며 일반적인 형태는 대개 선택됩니다.


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