선택 안정화

Stabilizing selection
선택할 수 있는 모델이 3개 있습니다.각 패널에서 빨간색 곡선은 해당 선택 발생 전 모집단 분포를 나타내고 파란색 곡선은 해당 선택 발생 후 모집단 분포를 나타낸다.

안정화 선택(음수 또는 정제[1][2] 선택과 혼동하지 말 것)은 모집단 평균이 특정 비극대 특성 값에 대해 안정화되는 자연 선택의 한 종류이다.대부분의 특징들이 시간이 [3]지남에 따라 급격하게 변하지 않는 것처럼 보이기 때문에 이것은 자연 선택을 위한 가장 일반적인 작용 메커니즘으로 생각됩니다.안정화 선택에서는 일반적으로 음의 선택(일명 정화 선택)을 사용하여 문자의 극단적인 값에 대해 선택합니다.선택 안정화는 중단 선택과는 반대입니다.극단적인 표현형을 가진 사람들을 선호하는 대신, 중간 변종을 선호합니다.선택을 안정화하는 것은 더 심각한 표현형을 제거하는 경향이 있으며, 결과적으로 노름 또는 평균 표현형의 [4]번식에 성공한다.이것은 모집단에서 가장 일반적인 표현형이 미래 세대에 선택되고 계속해서 지배한다는 것을 의미한다.

환경 조건에 따라 늑대는 다른 종류의 털 색을 가진 늑대보다 유리할 수 있다.환경조건에 따라 적절히 위장하지 않는 털색 늑대는 사슴에게 더 쉽게 포착되어 사슴에게 몰래 다가갈 수 없게 된다(자연선택으로 이어진다).

역사

러시아의 진화생물학자 이반 슈말하우젠은 1941년 러시아어로 "진화 요인 중 선택과 그 위치 안정화"라는 논문과 "진화 요인:1945년 '[5][6]선택 안정화 이론'이 발표되었습니다.

인구구조에 미치는 영향

선택을 안정시키면 집단에서 볼 수 있는 표현형이 좁아진다.이것은 극단적인 표현형이 선택되기 때문에 그러한 특징을 가진 유기체의 생존이 감소하기 때문이다.이는 모집단의 평균값을 나타내는 대부분의 특성을 가진 더 적은 표현형으로 구성된 모집단을 만든다.이러한 표현형의 협소는 [7]집단의 유전적 다양성의 감소를 야기한다.유전자 변이를 유지하는 것은 시간이 지남에 따라 진화하도록 하기 때문에 집단의 생존을 위해 필수적이다.개체군이 변화하는 환경 조건에 적응하기 위해서는 그들이 [8]유리해졌을 때 새로운 특성을 선택할 수 있는 충분한 유전적 다양성을 가져야 한다.

안정화 선택 분석

모집단의 안정화 선택을 정량화하기 위해 사용되는 데이터에는 네 가지 주요 유형이 있습니다.첫 번째 데이터 유형은 단일 세대 내에서 서로 다른 표현형의 적합성을 추정하는 것이다.단일 세대에서 적합도를 수량화하면 선택의 예상 운명에 대한 예측이 생성됩니다.두 번째 유형의 데이터는 서로 다른 세대에 걸친 대립 유전자 빈도 또는 표현형의 변화이다.이를 통해 특정 표현형의 유병률 변화를 정량화할 수 있으며, 선택 유형을 나타냅니다.세 번째 유형의 데이터는 공간 전체에 걸친 대립 유전자의 빈도의 차이입니다.이것은 다른 모집단과 환경 조건에서 발생하는 선택을 비교한다.네 번째 유형의 데이터는 표현형 차이를 관찰하는 데 기여하는 유전자의 DNA 배열이다.이 네 가지 유형의 데이터를 조합하면 발생하는 선택 유형을 식별하고 [9]선택 범위를 정량화할 수 있는 모집단 연구가 가능하다.

그러나 야생에서 선택을 측정한 메타분석에서는 선택을 [10]안정화하는 전반적인 추세를 찾지 못했다.그 이유는 안정화 선택을 검출하는 방법이 복잡하기 때문일 수 있다.그들은 특성의 평균과 분산에서 자연 선택을 유발하는 변화를 연구하거나, 자연 조건 하에서 다양한 표현형 범위에 대한 적합성을 측정하고, 이러한 적합성 측정과 특성 값 사이의 관계를 조사하는 것을 포함할 수 있지만, 결과의 분석과 해석은 [11]간단하지 않다.

예

선택을 안정화하는 가장 일반적인 형태는 모집단의 표현형에 기초한다.표현형 기반의 안정화 선택에서는 표현형의 평균치를 선택함으로써 [12]모집단에서 발견되는 표현형 변이를 감소시킨다.

인간

안정화 선택은 [13]인간에서 가장 일반적인 비선형 선택 형태(무방향)이다.인간의 선택을 안정시키는 직접적인 증거를 가진 유전자의 예는 거의 없다.그러나 대부분의 정량적 특성(키, 출생 체중, 정신분열증)은 다원성과 인간 [14]집단 전체의 표현형 분포로 인해 안정화된 선택 하에 있는 것으로 생각된다.

  • 출생 체중 - 이것의 전형적인 예는 인간의 출생 체중이다.저체중의 아기는 열을 더 빨리 잃고 전염병에 더 쉽게 걸리는 반면, 체중이 큰 아기는 골반을 통해 분만하기가 더 어렵다.중간 체중의 유아들은 훨씬 더 자주 살아남는다.몸집이 크거나 작은 아기일수록 아기 사망률이 훨씬 높다.[15]인구 종곡선은 신생아 사망률이 가장 낮은 출생체중으로 정점을 찍는다.

식물

  • 높이 - 선택의 안정화에 의해 작용될 수 있는 특성의 또 다른 예는 식물의 높이입니다.키가 너무 작은 식물은 햇빛 때문에 다른 식물과 경쟁할 수 없을 수도 있다.그러나 매우 키가 큰 식물은 바람 손상에 더 취약할 수 있다.이 두 가지 선택 압력은 중간 높이의 발전소를 유지하도록 선택한다.중간 높이의 식물의 수는 증가하는 반면 키가 작은 식물의 수는 [16]감소한다.
  • 선인장 척추 수 - 가시 선인장의 사막 개체군은 선인장의 다육 부분을 소비하는 페커리에 의한 포식 현상을 경험합니다.이것은 선인장의 가시 수를 늘림으로써 예방할 수 있다.그러나, 개체 수가 밀집하면 가시로 알을 낳는 기생 곤충이 있기 때문에 반대 방향의 선택 압력도 있다.즉, 이 두 가지 선택압력을 관리하기 위해 선인장은 다양한 [17]위협에서 살아남기 위해 적절한 수의 가시균형을 맞추기 위해 선택을 안정화시킵니다.

곤충들

  • 포식자를 피하기 위해 선택을 안정시키는 윙 아이팟을 가진 바이클러스 애니나나.
    나비의 날개 달린 아이팟 - 아프리카 나비인 Bicclus anynana는 날개 달린 [18]아이팟으로 안정적인 선택을 보여줍니다.날개에 위치한 원형 아이팟은 다른 모양과 [19]크기에 비해 기능적으로 선호된다고 제안되었습니다.
  • 갈매기 크기 - 유러스타 솔리다기니는 식물의 끝에 알을 낳는데, 이것은 애벌레를 보호용 쓸개로 감싸줍니다.이 담즙의 크기는 포식자에 의해 결정되는 안정화 선택 하에 있다.이 유충들은 기생충 말벌의 위협을 받고 있는데, 이 말벌들은 파리가 들어 있는 담낭에 알을 한 개 낳습니다.말벌 한 마리가 살아남기 위해 파리 유충을 잡아먹는다.따라서, 애벌레가 말벌로부터 숨을 수 있는 더 많은 장소를 허용하기 위해 더 큰 쓸개가 선호된다.하지만, 큰 갈매기는 부리로 큰 갈매기를 관통할 수 있기 때문에 새와는 다른 형태의 포식자를 끌어당긴다.따라서 새와 [20]말벌의 포식 방지를 위해 최적의 담즙을 적당한 크기로 만듭니다.

새들

  • 클러치 크기 - 암컷 새가 낳은 알의 수(클러치 크기)는 일반적으로 안정화 선택 하에 있습니다.이것은 암컷이 새끼를 최대한 많이 낳기 위해서 가능한 한 많은 알을 낳아야 하기 때문입니다.하지만, 그들은 자신들의 자원으로 지탱할 수 있는 만큼의 알을 낳을 수 있습니다.알을 너무 많이 낳는 것은 어미 새의 에너지를 모두 소비하여 새끼를 죽게 하고 병아리를 죽게 할 수 있다.게다가, 일단 알이 부화하면 어미는 모든 새끼를 살릴 수 있는 충분한 자원을 얻을 수 있어야 한다.그러므로, 어미는 보통 자손 생존을 늘리고 자손 [21]수를 최대화하기 위해 적당한 양의 알을 낳습니다.

포유동물

  • 시베리안 허스키는 다리 근육에서 선택이 안정돼 강하지만 가벼워지는 경험을 한다.
    시베리안 허스키는 다리 근육의 측면에서 선택이 안정되는 것을 경험한다.이 개들은 썰매를 끌고 빠르게 움직이기 위해 충분한 근육을 가지고 있어야 한다.하지만 눈 위에 머물 수 있을 정도로 가벼워야 한다.이것은 허스키의 다리 근육이 그들의 힘과 [22]몸무게의 균형을 맞추기 위해 적당한 크기일 때 가장 적합하다는 것을 의미한다.

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

  1. ^ Lemey P, Salemi M, Vandamme A (2009). The Phylogenetic Handbook. Cambridge University Press. ISBN 978-0-521-73071-6.
  2. ^ Loewe L. "Negative Selection". Nature Education. 1 (1): 59.
  3. ^ Charlesworth B, Lande R, Slatkin M (May 1982). "A neo-Darwinian commentary on macroevolution". Evolution; International Journal of Organic Evolution. 36 (3): 474–498. doi:10.1111/j.1558-5646.1982.tb05068.x. JSTOR 2408095. PMID 28568049. S2CID 27361293.
  4. ^ Campbell NA, Reece JB (2002). Biology. Benjamin Cummings. pp. 450–451. ISBN 9780805366242.
  5. ^ Levit GS, Hossfeld U, Olsson L (March 2006). "From the "Modern Synthesis" to cybernetics: Ivan Ivanovich Schmalhausen (1884-1963) and his research program for a synthesis of evolutionary and developmental biology". Journal of Experimental Zoology Part B: Molecular and Developmental Evolution. Wiley-Liss. 306 (2): 89–106. doi:10.1002/jez.b.21087. PMID 16419076. S2CID 23594114.
  6. ^ Adams MB (June 1988). "A Missing Link in the Evolutionary Synthesis. I. I. Schmalhausen. Factors of Evolution: The Theory of Stabilizing Selection". Isis. 79 (297): 281–284. doi:10.1086/354706. PMID 3049441. S2CID 146660877.
  7. ^ Hunt J, Blows MW, Zajitschek F, Jennions MD, Brooks R (October 2007). "Reconciling strong stabilizing selection with the maintenance of genetic variation in a natural population of black field crickets (Teleogryllus commodus)". Genetics. 177 (2): 875–80. doi:10.1534/genetics.107.077057. PMC 2034650. PMID 17660544.
  8. ^ "Low genetic variation". evolution.berkeley.edu. Retrieved 2018-05-13.
  9. ^ Linnen CR, Hoekstra HE (2009). "Measuring natural selection on genotypes and phenotypes in the wild". Cold Spring Harbor Symposia on Quantitative Biology. 74: 155–68. doi:10.1101/sqb.2009.74.045. PMC 3918505. PMID 20413707.
  10. ^ Kingsolver JG, Hoekstra HE, Hoekstra J, Berrigan D, Vignieri SN, Hill CE, Hoang A, Gilbert P, Beerli P (2001). "The Strength of Super Genetic Selection in Natural Populations" (PDF). The American Naturalist. 157 (3): 245–61. doi:10.1086/319193. PMID 18707288. S2CID 11408433.
  11. ^ Lande R, Arnold SJ (November 1983). "The Measurement of Selection on Correlated Characters". Evolution; International Journal of Organic Evolution. 37 (6): 1210–1226. doi:10.1111/j.1558-5646.1983.tb00236.x. PMID 28556011. S2CID 36544045.
  12. ^ Kingsolver JG, Diamond SE (March 2011). "Phenotypic selection in natural populations: what limits directional selection?". The American Naturalist. 177 (3): 346–57. doi:10.1086/658341. PMID 21460543. S2CID 26806172.
  13. ^ Sanjak JS, Sidorenko J, Robinson MR, Thornton KR, Visscher PM (January 2018). "Evidence of directional and stabilizing selection in contemporary humans". Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 115 (1): 151–156. Bibcode:2018PNAS..115..151S. doi:10.1073/pnas.1707227114. PMC 5776788. PMID 29255044.
  14. ^ Simons YB, Bullaughey K, Hudson RR, Sella G (March 16, 2018). "A population genetic interpretation of GWAS findings for human quantitative traits". PLOS Biology. 16 (3): e2002985. arXiv:1704.06707. doi:10.1371/journal.pbio.2002985. PMC 5871013. PMID 29547617.
  15. ^ Carr SM (2004). "Stabilizing Selection on birthweight in humans".
  16. ^ "Natural Selection". SparkNotes.
  17. ^ "Stabilizing Selection". www.brooklyn.cuny.edu. Retrieved 2018-05-13.
  18. ^ Brakefield PM, Beldade P, Zwaan BJ (May 2009). "The African butterfly Bicyclus anynana: a model for evolutionary genetics and evolutionary developmental biology". Cold Spring Harbor Protocols. 2009 (5): pdb.emo122. doi:10.1101/pdb.emo122. PMID 20147150.
  19. ^ Brakefield PM (March 1998). "The evolution–development interface and advances with the eyespot patterns of Bicyclus butterflies". Heredity. 80 (3): 265–272. doi:10.1046/j.1365-2540.1998.00366.x.
  20. ^ László Z, Sólyom K, Prázsmári H, Barta Z, Tóthmérész B (2014-06-11). "Predation on rose galls: parasitoids and predators determine gall size through directional selection". PLOS ONE. 9 (6): e99806. Bibcode:2014PLoSO...999806L. doi:10.1371/journal.pone.0099806. PMC 4053394. PMID 24918448.
  21. ^ "Variation in Clutch Sizes". web.stanford.edu. Retrieved 2018-05-13.
  22. ^ "A Simple Definition and Prominent Examples of Stabilizing Selection". BiologyWise. Retrieved 2018-05-16.
Wikimedia Commons에는 선택 안정화 관련 미디어가 있습니다.