Natürliche Selektion

Natürliche Selektion ist das differenzielle Überleben und die Reproduktion von Individuen aufgrund von Unterschieden im erblichen Phänotyp, und sie ist der einzige evolutionäre Mechanismus, der konsistent Anpassung hervorbringt.

Definition

Natürliche Selektion ist der Prozess, durch den erbliche Merkmale, die den relativen Reproduktionserfolg eines Organismus erhöhen, über Generationen hinweg in einer Population häufiger werden. Sie erfordert Variation in einem Merkmal, Erblichkeit dieser Variation und eine konsistente Assoziation zwischen dem Merkmal und der Fitness.

Scope

Dieses Thema behandelt die Logik und die Modi der natürlichen Selektion: die Bedingungen, die für das Auftreten von Selektion erforderlich sind, die Unterscheidung zwischen gerichteter, stabilisierender und disruptiver Selektion, die Bedeutung von Fitness und dem Selektionskoeffizienten sowie die Sonderfälle der frequenzabhängigen und sexuellen Selektion.

Core questions

• Welche drei Bedingungen müssen erfüllt sein, damit natürliche Selektion evolutionäre Veränderungen vorantreibt?
• Wie unterscheiden sich gerichtete, stabilisierende und disruptive Selektion in ihren Auswirkungen auf Merkmalsverteilungen?
• Wie wird die Stärke der Selektion durch den Selektionskoeffizienten und die Fitness quantifiziert?
• Wann maximiert Selektion die Populationsfitness nicht, wie unter Frequenzabhängigkeit oder genetischen Einschränkungen?

Key theories

Darwinsche natürliche Selektion

Angesichts erblicher Variation in der Fitness verbreiten sich Merkmale, die mit einem höheren Reproduktionserfolg verbunden sind, wodurch Organismen entstehen, die scheinbar für ihre Umgebungen konzipiert sind, ohne dass ein Designer vorhanden ist.

Fishers grundlegendes Theorem der natürlichen Selektion

Die Rate der Zunahme der mittleren Fitness einer Population entspricht ihrer additiven genetischen Varianz in der Fitness, wodurch formalisiert wird, wie Selektion auf erbliche Variation wirkt.

Mechanisms

Selektion wirkt immer dann, wenn sich Genotypen in ihrem erwarteten Beitrag an Nachkommen zur nächsten Generation unterscheiden. Die Änderung der Allelfrequenz pro Generation wird durch den Selektionskoeffizienten und die Dominanzbeziehungen zwischen den Allelen bestimmt. Gerichtete Selektion verschiebt den Merkmalmittelwert, stabilisierende Selektion reduziert die Varianz um ein Optimum, und disruptive Selektion begünstigt Extreme. Frequenzabhängige Selektion macht die Fitness eines Genotyps von seiner Häufigkeit abhängig, was Polymorphismus aufrechterhalten kann. Selektion kann keine Variation erzeugen; sie kann nur unter den Varianten sortieren, die Mutation und Rekombination liefern.

Clinical relevance

Natürliche Selektion treibt die Evolution von Arzneimittelresistenzen bei Krankheitserregern und Krebszellen sowie von Pestizid- und Herbizidresistenzen bei Schädlingen und Unkräutern voran, wodurch ihre Dynamik für Medizin und Landwirtschaft von zentraler Bedeutung ist.

History

Darwin und Wallace formulierten die natürliche Selektion 1858 unabhängig voneinander, wobei Darwins „On the Origin of Species“ (1859) die vollständige Argumentation lieferte. Fishers grundlegendes Theorem von 1930 stellte die Selektion innerhalb der modernen Synthese auf eine rigorose quantitative Grundlage und verknüpfte die Anpassungsrate mit der additiven genetischen Varianz.

Debates

Einheiten und Ebenen der Selektion

Ob Selektion primär auf Gene, Individuen oder höherrangige Gruppen wirkt, bleibt umstritten, wobei die meisten Anpassungen durch Selektion auf individueller Ebene erklärt werden, aber Verwandten- und Mehrebenenselektion für Kooperation herangezogen werden.

Key figures

• Charles Darwin
• Alfred Russel Wallace
• Ronald A. Fisher

Seminal works

• futuyma2017
• fisher1930
• ridley2004

Frequently asked questions

Wirkt natürliche Selektion zum Wohle der Art?

Im Allgemeinen nicht. Selektion begünstigt Merkmale, die den relativen Reproduktionserfolg von Individuen (oder Genen) maximieren, selbst wenn diese Merkmale der Population oder Art als Ganzes nicht zugutekommen.

Kann Selektion neue Merkmale aus dem Nichts erschaffen?

Nein. Selektion sortiert nur unter bestehender erblicher Variation; die neue Variation, auf die sie wirkt, entsteht durch Mutation und wird durch Rekombination neu gemischt.