自然选择
zì rán xuǎn zé
自然选择是指具有更适应环境性状的个体能更多地生存和繁殖,从而使这些性状在种群中变得更普遍的过程。
Definition
自然选择是查尔斯·达尔文提出的一个观点:在特定环境中,拥有能提高生存和繁殖能力的可遗传性状的个体,会比其他个体留下更多的后代,因此这些性状会在种群中一代一代变得更加普遍;这一过程需要个体之间存在变异、该变异是可遗传的,并且存在繁殖成功率上的差异,它只能作用于已经存在的变异,而不能按需创造出新的性状。"适者生存"中的"适"指的是最适应当前环境,而不是最强壮或最快,因此当条件发生变化时,另一种性状也可能变成最适应的那一种。更正式地说,自然选择是由可遗传的表现型差异所导致的繁殖成功率差异,会改变代际之间的等位基因频率;其强度可以用选择系数来衡量,其模式可以是定向选择(改变均值)、稳定选择(减小方差)或分裂选择(有利于极端类型),性选择、频率依赖性选择和亲缘选择都是其特殊情形,而数量性状对选择的响应遵循$R = h^2 S$。
Example
彼得和罗斯玛丽·格兰特夫妇在一次干旱期间测量了加拉帕戈斯地雀,发现喙深约$0.5\ \text{mm}$的鸟,因为更能啄开又大又硬的种子而存活率更高,因此下一代的鸟喙可测量地变得更深了。工业化时期英国的桦尺蛾,随着煤烟使树皮变黑,在短短几十年间从以浅色为主转变为以深色为主,而在清洁空气法案实施后又发生了逆转,实地研究根据鸟类对与环境不匹配的类型进行差异性捕食,估算出的选择系数约为$0.1$到$0.3$。
Key Insight
自然选择并不是一种具有预见性的力量,而是变异、遗传和差异化繁殖共同作用下产生的统计学结果,这也是为什么它产生的适应性特征往往只是"足够好"而非"最优",也是为什么退化结构能够历经多代仍然存续下来的原因。