Kolísavý výběr - Fluctuating selection

Alely A a B kolísají adaptivní hodnota přesčas

Kolísavý výběr je režim přírodní výběr charakterizovaná fluktuací směr výběru na dané fenotyp během relativně krátké doby evolučního času. Například druh rostliny může pocházet ze dvou odrůd: jedné, která preferuje vlhčí půdu, a druhé, která preferuje suchší půdu. Během období mokrých let bude vlhké odrůdy více vejít se a plodit více potomků, a tím zvýšit frekvenci rostlin preferujících vlhkost. Pokud po tomto vlhkém období následuje sucho, vybere se suchá odrůda a její počet se zvýší. Vzhledem k tomu, že období sucha a vlhkosti kolísá, mění se i selekce suchých a mokrých rostlin. Kolísavý výběr se také projevuje na genové úrovni. Zvažte dvě alely, A a B, které se nacházejí současně místo. Kolísající dynamika výběru se hraje, když výběr zvýhodňuje A v čase t0, B ve společnosti t1 a A znovu v t2.

Kolísavý výběr charakterizovalo několik matematické modely.[1][2][3]Kolísavý výběr může za určitých okolností vést k a vyvážený polymorfismus.[4] Když dva druhy vykonávají selekci na sobě, např. hostitele a jeho parazita, může to vést k kolísavé dynamice výběru.[5][6][7]

Dynamika Red Queen a udržování sexu

The Hypotéza Rudé královny popisuje koevoluční „závody ve zbrojení“ mezi antagonistickými druhy (predátoři a kořist, paraziti a hostitelé, konkurenti s překrývajícími se druhy) výklenky ), s důrazem na konkurenci mezi druhy a populacemi spíše než v nich. Pod dynamikou Červené královny se druh musí přizpůsobit měnícím se tlakům selekce neustále se měnící bioty, které tvoří její prostředí nebo čelí vyhynutí. Experimenty v prostředí Red Queen na reálných a simulované populace nabídli silnou podporu pro údržbu sexuální reprodukce navzdory dvojnásobné náklady na sex.[8][9]

Kolísavý výběr může také hrát důležitou roli v koevolučních vztazích mezi hostitelem a parazity, zejména při udržování sexu. Ukázalo se, že dynamika koevolučních závodů ve zbrojení mezi hostitelem a parazitem ustupuje kolísavé dynamice výběru v minimálním prostředí.[6] Kolísavý výběr v prostředích Red Queen byl navržen jako vysvětlení persistence sexu:

Podstata sexu v naší teorii spočívá v tom, že uchovává geny, které jsou v současné době špatné, ale mají slib opakovaného použití. Neustále je zkouší v kombinaci a čeká na dobu, kdy se ohnisko znevýhodnění přesunulo jinam. Když se to stalo, genotypy nesoucí takové geny se rozšířily úspěšnou reprodukcí, staly se současně zásobami pro jiné špatné geny a tak pokračovaly v nepřetržitém sledu.[8]

V tomto pojetí sexu je populace zásobárnou variací a sex je mechanismem distribuce starých, menšinových variant, jakmile se stanou užitečnými. Tato teorie závisí na kolísavém výběru, protože kolísající dynamika výběru činí adaptivní dříve maladaptivní varianty v důsledku ekologických posunů.

Viz také

Reference

  1. ^ Haldane, J. B. S.; Jayakar, S. D. (1963). Msgstr "Polymorfismus kvůli volbě různého směru". Journal of Genetics. 58 (2): 237–242. doi:10.1007 / BF02986143. ISSN  0022-1333. S2CID  26313306.
  2. ^ Karlin, S.; Lieberman, Uri (1974). "Náhodná časová změna intenzit výběru: Případ velké velikosti populace". Teoretická populační biologie. 6 (3): 355–382. doi:10.1016/0040-5809(74)90016-1. ISSN  0040-5809. PMID  4460262.
  3. ^ Bell, G. (2010). „Kolísavý výběr: neustálé obnovování adaptace v proměnných prostředích“. Filozofické transakce Královské společnosti v Londýně B: Biologické vědy. 365 (1537): 87–97. doi:10.1098 / rstb.2009.0150. ISSN  0962-8436. PMC  2842698. PMID  20008388.
  4. ^ Bertram, Jason; Masel, Joanna (20. března 2019). "Různé mechanismy řídí udržování polymorfismu na lokusech podléhajících silnému a slabému kolísavému výběru". Vývoj. 73 (5): 883–896. doi:10.1111 / evo.13719. hdl:10150/632441. PMID  30883731. S2CID  83461372.
  5. ^ Hairson, N. G .; Dillon, T. A. (1990). „Kolísavý výběr a reakce v populaci sladkovodních copepodů“. Vývoj. 44 (7): 1796–1805. doi:10.2307/2409508. ISSN  0014-3820. JSTOR  2409508. PMID  28567814.
  6. ^ A b Hall, A. R .; Scanlan, P. D .; Morgan, A. D .; Vzpěr, A. (2011). „Hostitelské parazitické koevoluční závody ve zbrojení ustupují kolísavému výběru“. Ekologie Dopisy. 14 (7): 635–642. doi:10.1111 / j.1461-0248.2011.01624.x. ISSN  1461-023X. PMID  21521436.
  7. ^ Sielpielski, A. M .; DiBattista, J. D .; Evans, J. A .; Carlson, S. M. (2011). „Rozdíly v časové dynamice fenotypového výběru mezi fitness komponenty ve volné přírodě“. Proceedings of the Royal Society of London B: Biological Sciences. 278 (1711): 1572–1580. doi:10.1098 / rspb.2010.1973. ISSN  0962-8452. PMC  3081754. PMID  21047862.
  8. ^ A b Hamilton, W. D.; Axelrod, R .; Tanese, R. (1990). „Sexuální reprodukce jako adaptace na odolnost vůči parazitům (recenze)“. Sborník Národní akademie věd. 87 (9): 3566–3573. Bibcode:1990PNAS ... 87.3566H. doi:10.1073 / pnas.87.9.3566. ISSN  0027-8424. PMC  53943. PMID  2185476.
  9. ^ Morran, L. T .; Schmidt, O.G .; Gelarden, I. A .; Parrish, R. C .; Živě, C. M. (2011). „Běh s červenou královnou: Host-Parasite Coevolution si vybere pro biparental sex“. Věda. 333 (6039): 216–218. Bibcode:2011Sci ... 333..216M. doi:10.1126 / science.1206360. ISSN  0036-8075. PMC  3402160. PMID  21737739.