Anpassung und Fitness

Eine Anpassung ist ein Merkmal, das durch natürliche Selektion geformt wurde, um die Leistung in einer bestimmten Funktion zu verbessern, und Fitness ist das Maß für den Beitrag eines Organismus an Nachkommen zu zukünftigen Generationen.

Definition

Eine Anpassung ist ein erbliches Merkmal, das durch natürliche Selektion entstanden ist und aufrechterhalten wird, weil es das Überleben oder die Reproduktion in einer bestimmten Umgebung verbessert. Fitness ist der erwartete reproduktive Beitrag eines Genotyps oder Phänotyps zur nächsten Generation und ist die Größe, die die Selektion maximiert.

Scope

Dieses Thema behandelt das Konzept der Anpassung als Produkt vergangener Selektion, die Bedeutung und Messung von Fitness, die Kriterien zur Identifizierung von Anpassungen, die Rolle von Kompromissen und Einschränkungen sowie die Kritik am naiven Adaptationismus, der Anpassungen von Nebenprodukten und Zufallsmerkmalen unterscheidet.

Core questions

• Welche Evidenz ist erforderlich, um zu zeigen, dass ein Merkmal eine Anpassung und kein Nebenprodukt ist?
• Wie wird Fitness bei Organismen und in Umgebungen definiert und gemessen?
• Wie begrenzen Kompromisse sowie entwicklungsbedingte und genetische Einschränkungen die Anpassung?
• Warum ist es ein Trugschluss anzunehmen, dass jedes Merkmal optimal angepasst ist?

Key theories

Anpassung durch natürliche Selektion

Merkmale, die die relative Fitness verbessern, werden über Generationen hinweg bevorzugt und verfeinert, was das Erscheinungsbild eines Designs erzeugt; ein rigoroser Nachweis erfordert, dass das Merkmal die Leistung einer spezifischen Funktion verbessert und durch Selektion für diese Funktion entstanden ist.

Kritik am adaptationistischen Programm

Nicht jedes Merkmal ist eine Anpassung; einige sind Nebenprodukte (Spandrels), Einschränkungen oder Folgen von Drift, und adaptive Hypothesen müssen getestet und nicht angenommen werden.

Mechanisms

Fitness integriert Überleben, Paarungserfolg und Fruchtbarkeit in den erwarteten reproduktiven Output und kann in Komponenten unterteilt und als relative Fitness zwischen Genotypen gemessen werden. Anpassung entsteht, wenn die Selektion die Häufigkeit von Allelen erhöht, die eine Funktion verbessern, aber sie ist begrenzt durch Kompromisse (Verbesserung eines Merkmals auf Kosten eines anderen), durch genetische Korrelationen und Pleiotropie sowie durch entwicklungsbedingte und historische Einschränkungen. Die Unterscheidung einer echten Anpassung von einem Nebenprodukt oder einem neutralen Merkmal erfordert vergleichende, experimentelle oder funktionale Evidenz und nicht bloße Plausibilität.

Clinical relevance

Konzepte von Fitness-Kompromissen beeinflussen die evolutionäre Medizin, einschließlich der Frage, warum Seneszenz (Altern) bestehen bleibt und warum Pathogene die Übertragung gegen die Virulenz abwägen; das Verständnis von Anpassung leitet auch das Design von Resistenzmanagement- und Züchtungsstrategien.

History

Williams' Kritik von 1966 schärfte das Konzept der Anpassung, indem er darauf bestand, dass es nur bei Notwendigkeit und durch Funktion nachgewiesen werden sollte. Goulds und Lewontins Spandrel-Artikel von 1979 stellte den unkritischen Adaptationismus in Frage und forderte einen rigoroseren, hypothesenprüfenden Ansatz für Behauptungen, dass Merkmale Anpassungen sind.

Debates

Wie leicht sollten Merkmale als Anpassungen interpretiert werden?

Die Adaptationismus-Debatte betrifft, wie viel von der Form eines Organismus die optimierende Selektion im Vergleich zu Einschränkungen, Nebenprodukten und Zufall widerspiegelt und welchen Evidenzstandard adaptive Behauptungen erfordern.

Key figures

• George C. Williams
• Stephen Jay Gould
• Richard Lewontin

Seminal works

• williams1966
• gouldLewontin1979
• futuyma2017

Frequently asked questions

Ist jedes Merkmal eine Anpassung?

Nein. Einige Merkmale sind Nebenprodukte anderer Eigenschaften, Folgen entwicklungsbedingter oder genetischer Einschränkungen oder Ergebnisse von Drift; der Nachweis einer Anpassung erfordert Evidenz für Selektion für eine spezifische Funktion.

Was misst Fitness tatsächlich?

Fitness misst den erwarteten reproduktiven Beitrag eines Genotyps oder Phänotyps zu zukünftigen Generationen, indem sie Überleben, Paarungserfolg und Fruchtbarkeit kombiniert, üblicherweise ausgedrückt relativ zu anderen Varianten in der Population.