D.4.1 · 自然選択

このプリントは、初年度評価が2025であるコースのためのSLizzaの選定 topics を扱っており、カリキュラム全体ではない。

前提知識：D.1による変異と遺伝、およびA.4.1による進化の証拠。

これらの例は独自かつ架空のものであり、実際の測定値や実際の生徒による調査ではありません。

この観察を説明するのは何か？

• 乾燥した夏が何回も続いた後、ある種の個体群の植物の多くは、祖父母世代よりも根が深くなっている。これは誰かの意図によるものではない。この個体群はどうやって変化したのであろうか？

モデルを構築する

• 自然選択には3つの要素が必要である：個体群内に遺伝される変異が存在すること；ある選択圧によって特定の形質を持つ個体が生存・繁殖しやすくなること；そして、成功した形質のアルレールが次世代でより多くなること。世代を重ねるごとに個体群の形質は変化する。
• 突然変異は選択圧への曝露前またはその最中に起こりうるものであり、生物の必要によって方向付けられるわけではない。選択は利用可能な遺伝的変異に対して作用する。世代を重ねるごとに、集団内の対立子頻度が変化することがある。
• 自然選択：環境に適応した遺伝可能な形質を持つ個体がより多くの後を残し、世代を超えてアルレール頻度を変えるプロセス；変異：個体群内の個体間に存在する遺伝的な違い；選択圧：生存や繁殖に影響を与える環境要因；アルレール頻度：個体群内において、ある遺伝子拷贝に対する特定のアルレールの割合。

*繰り返される乾燥によって深根性対立子は 45% から 60% に上昇する *

モデルを検証できる証拠を選ぶ

• このモデルは変化の方向性を予測する：繰り返された乾電池の後に、保存された種子コレクションや日付付きサンプルにおける深い根のアルレールの頻度を測定すると、増加しているはずである。もし増えないなら、その説明は誤りである。
• 妥当な実験では、時間経過による同一の個体群の比較や、境界線に沿った同等の個体群の比較を行い、移住やサンプリングの違いによる偽の変動を防ぐ。

既知の値から始める

• 既知：乾燥前には、200 の遺伝子コピーの中に深根性対立子のコピーが 90 個含まれる；数世代後には、120 が 200 となる。対立子頻度 ＝ 対立子のコピー数 / コピー総数。乾燥前：90/200 ＝ 45%。乾燥後：120/200 ＝ 60%。頻度は 15 ポイント増加した — 集団に対する選択の作用を示す証拠である。

例：

新しい世代において、140 のコピー中に深根性対立子を持つものが 200 個存在する。同じ手順を用いて頻度と前世代からの変化を求めよ：既知量 → モデル → 関係式 → 代入 → 単位と解釈。（解答：140/200 ＝ 70%；変化 ＝ 70% − 60% ＝ +10 ポイント。ある遺伝子座における2つの対立子の頻度の和は 100% である。）

結論とその限界を確認する

• 频率的变化表明该性状与生存之间存在关联；但要证明其机制，还需证明该变异性状是可遗传的，并且生存差异已被测量。在小种群中，遗传漂变可在没有任何选择的情况下改变频率。

警告：

生物は生涯を通じて必要な適応を発達させるという主張は誤りである：変異は必要との関連性がなくランダムであり、深根性アレルは乾燥以前から存在していた。選択は子を残す比率を変えるのみであり、個体が進化することはない。

重要：

自然選択：遺伝的変異 ＋ 選択圧 ＋ 差別的繁殖が、世代を超えてアレル頻度を変化させる。アレル数と総コピー数の比を追跡し、集団が進化することを記憶しておく — 決して個体ではない。

頻度 0.4 から書き出す

• 100 個の植物集団において、遺伝子型は AA 36、Aa 48、aa 16 である。
• aの頻度を求める：(48 + 32) ÷ 200 = 0.4 — 個体ではなく、アルルを数える。

選択後の頻度0.29から書き出す

• 乾旱により浅い根を持つaa個体はすべて死滅し、生存した84 (AA 36 + Aa 48) は均等に繁殖する。
• 新しいaの頻度を求める：48 ÷ 168 ≈ 0.29 — 選択はアルルプールを変化させ、特定の個体ではない。

シフトの方向から書き出す

• 次世代は生存者の種子のみから生育される。
• どのアルルが増加するかを示す：aは0.29を下向きに減少し、Aは増加する — 集団は進化するが、個体は決して進化したわけではない。