Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove

31.3: Sélection en fonction de la fréquence
TABLE DES
MATIÈRES

JoVE Core
Biology

This content is Free Access.

Education
Frequency-dependent Selection
 
Cette voix off est générée par ordinateur
TRANSCRIPTION

31.3: Frequency-dependent Selection

31.3: Sélection en fonction de la fréquence

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.

Lorsque l’aptitude d’un trait est influencée par la fréquence de sa fréquence par rapport à différents traits au sein d’une population, on parle de sélection dépendante de la fréquence. La sélection dépendante de la fréquence peut se produire entre les espèces ou au sein d’une seule espèce. Ce type de sélection peut être positif — avec des phénotypes plus communs ayant une forme physique plus élevée — ou négatif, avec des phénotypes plus rares conférant une forme physique accrue.

Sélection positive de fréquence-dépendante

Dans la sélection positive dépendante de la fréquence, les phénotypes communs ont un avantage de forme physique. Ce scénario est souvent observé dans les interactions où le mimétisme est impliqué. Dans la région néotropicale d’Amérique centrale, les espèces de papillons Heliconius cydno et Heliconius sapho sont impliquées dans un partenariat de mimétisme müllerien. Les deux papillons sont en noir et blanc, un signal apossétique commun dans le règne animal qui met en garde contre la toxicité, le venin, le mauvais goût, ou d’autres prédateurs dissuasifs.

Fait intéressant, H. cydno peut s’hybrider avec une espèce sœur étroitement apparentée, H. melpomene, et produire des descendants. H. melpomene est principalement noir et rouge. Les descendants hybrides mixtes blancs-rouges-noirs qui en résultent sont nettement moins en forme. En plus des hybrides femelles étant stériles, les prédateurs ne reconnaissent pas les couleurs comme des avertissements dissuasifs, et les papillons de l’une ou l’autre espèce mère ne reconnaissent pas les hybrides comme des partenaires potentiels. Par conséquent, le phénotype le plus courant — noir et blanc — est sélectionné pour. Cependant, plus les hybrides blanc-rouge-noir deviennent fréquents, plus le phénotype devient relativement adapté parce que les prédateurs sont plus susceptibles d’avoir appris le modèle d’avertissement à travers une rencontre précédente avec un autre individu hybride.

Sélection négative dépendante de la fréquence

La sélection négative dépendante de la fréquence est une forme de sélection dans laquelle les phénotypes communs sont sélectionnés. Un type de sélection négative dépendante de la fréquence se produit lorsque des phénotypes rares d’une espèce proie confèrent une meilleure condition physique parce que les prédateurs ne reconnaissent pas les organismes comme proies. C’est ce qu’on appelle la sélection apostatique.

Un exemple classique de sélection apostatique se trouve dans l’escargot de bosquet et l’un de ses prédateurs, le muguet. L’escargot de bosquet affiche des motifs de coquille polymorphes, mais les grives prédatrices ont tendance à se concentrer sur une ou deux formes communes de motifs de coquille lors de la recherche de proies. Ces phénotypes communs, par conséquent, éprouvent une pression négative plus forte de sélection.

Un autre exemple de sélection négative dépendante de la fréquence se trouve dans les systèmes d’auto-incompatibilité des plantes. Dans les angiospermes, l’auto-incompatibilité homomorphique est cruciale pour prévenir l’auto-fécondation qui implique généralement des mécanismes génétiques qui empêchent la germination du pollen ou la croissance du tube si le pollen et le pistil expriment des allèles identiques. Ceci est contrôlé par une région génomique Smultiallelique appelée S-locus. Pour cette raison, les plantes Sexprimant des formes communes du S-locus rencontreront souvent de faux « soi » — où un événement reproducteur potentiel, et donc un flux génétique, est bloqué en raison des gènes d’auto-incompatibilité. Cela signifie que les Sformes plus rares du S-locus sont en cours de sélection positive, tandis que les formes communes sont sélectionnées contre.


Lecture suggérée

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
simple hit counter