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定向选择

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定向选择(Directional selection)是天择的一种形式。

对于一种特征(性状)的不同状态而言,因为不同状态带给生物体的适应度(适存度, fitness)有差异,其中一种状态的适应度较高,具有此状态的有利个体就能产生较多的子代,造成此状态的等位基因(allele)便倾向于在族群中增加,并渐渐取代其他等位基因,此过程即称为定向选择。

假设,影响一特征/性状的等位基因有A1与A2两种,如果同型合子A1A1的适应度最高,而异型合子A1A2适应度中等,A2A2适应度最低(ω11>ω12>ω22, ω代表适应度),在天择的影响下,保留A1、并淘汰A2的过程就是定向选择。若环境维持稳定,A1基因所代表的性状持续带给此物种较高的适应度,“有利的”A1基因随着时间而渐渐散布到整个族群,基因频率提高,最后达到稳固(fixation)。


接续上例,适应度较低的A2基因可能会完全消失于族群中,此过程可称为净化选择(purifying selection)。对于一个突变的新基因型,而受到定向选择而被保留,可称为正向选择;反之,有害的基因受到淘汰称为负向选择英语Negative selection (natural selection)。依照讨论的例子,有时负向选择与净化选择意义相同。


定向选择与平衡选择(balancing selection)相反,前者只保留有利的基因型,后者会倾向于保留多种基因型。值得考虑的是,不同的环境可能偏好不同的基因型,因此一个等位基因有利或有害,需要参考生物族群的生活环境才能决定。


定向选择造成的基因频率变化,由相对的适应度决定,并不会因为此基因是显性隐性而受影响。虽然说,被保留的基因达到稳固的时间,会因为此基因是显性或隐性而有差异:若有利的基因是隐性,则在起始基因频率很低的状况下,只有很少的个体是隐性同型合子、很少个体表现出较高的适应度,因此需要累积很多世代才能增加基因频率。

以族群遗传学的方法,比较两世代之间的基因频率是否有变化,可以推知此基因所影响的性状是否正在受到天择的作用。

参见

  • Futuyma, D. J. (2009). Evolution (Sunderland, MA USA: Sinauer Associates, Inc.).