自然选择

自然选择是个体因可遗传表型差异而导致的差异性生存和繁殖，它是唯一能持续产生适应的进化机制。

Definition

自然选择是指那些能增加生物体相对繁殖成功率的可遗传性状，在世代交替中于种群中变得更为普遍的过程。它需要性状的变异、该变异的可遗传性，以及性状与适应度之间的一致关联。

Scope

本主题涵盖自然选择的逻辑和模式：选择发生的必要条件、定向选择、稳定选择和分裂选择的区别、适应度和选择系数的含义，以及频率依赖性选择和性选择的特殊情况。

Core questions

• 自然选择驱动进化变化必须满足哪三个条件？
• 定向选择、稳定选择和分裂选择在性状分布上的影响有何不同？
• 如何通过选择系数和适应度量化选择强度？
• 在频率依赖性或遗传限制下，选择何时未能使种群适应度最大化？

Key theories

达尔文自然选择理论

鉴于适应度存在可遗传变异，与更高繁殖成功率相关的性状得以传播，从而产生看似为环境而设计的生物体，而无需任何设计者。

费舍尔自然选择基本定理

种群平均适应度的增加率等于其适应度的加性遗传方差，这正式阐明了选择如何作用于可遗传变异。

Mechanisms

只要基因型对下一代后代的预期贡献不同，选择就会起作用。每代等位基因频率的变化受选择系数和等位基因间显性关系的影响。定向选择改变性状均值，稳定选择减少围绕最优值的变异，而分裂选择则偏爱极端值。频率依赖性选择使基因型的适应度取决于其普遍性，这可以维持多态性。选择不能创造变异；它只能在突变和重组提供的变异中进行筛选。

Clinical relevance

自然选择驱动病原体和癌细胞的耐药性进化，以及害虫和杂草的农药和除草剂抗性进化，使其动态成为医学和农业的核心。

History

达尔文和华莱士于1858年独立提出了自然选择理论，达尔文的《物种起源》（1859年）提供了完整的论证。费舍尔1930年的基本定理将选择置于现代综合理论的严格定量基础上，将适应率与加性遗传方差联系起来。

Debates

选择的单位和水平

选择主要作用于基因、个体还是更高层次的群体仍存在争议，大多数适应性变化可通过个体水平的选择来解释，但亲缘选择和多层次选择则用于解释合作行为。

Key figures

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

Seminal works

• futuyma2017
• fisher1930
• ridley2004

Frequently asked questions

自然选择是否为了物种的利益而行动？

通常不是。选择偏爱能最大化个体（或基因）相对繁殖成功率的性状，即使这些性状对整个种群或物种没有益处。

选择能凭空创造新性状吗？

不能。选择只在现有可遗传变异中进行筛选；它所作用的新变异来源于突变，并通过重组重新组合。