Funktioniert die natürliche Selektion auf Genotyp oder Phänotyp?

In Darwins 1859 erschienenem Buch "Über die Entstehung der Arten" fragte er, ob es eine Überraschung sein kann, dass "Variationen, die in irgendeiner Weise für jedes Wesen in der großen und komplexen Schlacht nützlich sind"? des Lebens, sollte manchmal im Laufe von Tausenden von Generationen auftreten?" Würden diese Variationen nicht Individuen mit vorteilhaften Eigenschaften "die beste Chance zu überleben und ihresgleichen zu zeugen?" Sein Resümee: "Diese Bewahrung günstiger Variationen und die Ablehnung schädlicher Variationen nenne ich Natürliche Selektion." Die natürliche Selektion ist das Ergebnis der Umweltselektion nach vorteilhaften physikalischen Eigenschaften – dem Phänotyp – in einer Population von Organismen. Wenn diese Eigenschaften vererbbar sind, hat die natürliche Selektion auch langfristige Auswirkungen auf den Genpool einer Population.

Viele Arten weisen Variationen in ihren physischen Merkmalen auf, und oft treten diese Merkmale entlang eines Kontinuums auf. Größe oder Haarfarbe sind Beispiele. In diesen Merkmalen kann zwischen allen Mitgliedern einer Art eine natürliche Variabilität bestehen. Stellen Sie sich zum Beispiel eine Schmetterlingsart vor, die eine Verteilung der Zungenlänge von beispielsweise 12 Millimeter bis etwa 30 Millimeter hat. Wenn sich in ihrer Umgebung zu einem Übergewicht von langen, röhrenförmigen Blüten ändert, haben Schmetterlinge mit längeren Zungen eine leichtere Nahrungsaufnahme. Diese Schmetterlinge könnten gesünder sein als andere und erfolgreicher bei der Zucht, oder sie könnten mit größerer Wahrscheinlichkeit lange genug überleben, um sich fortzupflanzen.

Wie im Schmetterlingsbeispiel tritt natürliche Selektion auf, wenn die physikalischen Eigenschaften eines Organismus ihn entweder mehr oder weniger geeignet machen, in einer Umgebung zu gedeihen. Die körperlichen Merkmale werden als Phänotyp bezeichnet; daher wirkt die natürliche Selektion direkt auf den Phänotyp. Der Phänotyp eines Organismus wird sowohl durch Umwelteinflüsse als auch durch den Genotyp bestimmt. Das heißt, wenn ein Organismus wächst und sich entwickelt, können Umweltfaktoren seine Größe und andere physikalische Eigenschaften beeinflussen; aber wenn es gezeugt wird, werden viele seiner Eigenschaften durch den Genotyp vorbestimmt. Daher wird der Einfluss der Umwelt auf den Phänotyp einer Population von Organismen in einen Einfluss auf den Genotyp dieser Population übersetzt.

Der Zusammenhang zwischen Genotyp und Phänotyp ist nicht unbedingt einfach und direkt. Das heißt, es gibt keine Eins-zu-Eins-Korrelation zwischen Gen und Merkmal; Es ist nicht immer so einfach, dass ein Gen ein Merkmal kontrolliert. Wenn man an das Schmetterlingsbeispiel denkt, gedeihen die Schmetterlinge mit langen Zungen und bringen mehr Nachwuchs hervor. Daher werden das Gen oder die Gene, die für lange Zungen kodieren, im Laufe der Zeit in dieser Schmetterlingspopulation häufiger. Das bedeutet jedoch nicht unbedingt, dass die nächste Schmetterlingsgeneration alle lange Zungen haben wird. Das liegt an der komplexen Beziehung zwischen Genotyp und Phänotyp. Selbst wenn ein einzelnes Gen für lange Zungen verantwortlich wäre, könnten drei Viertel der Nachkommen langzüngiger Eltern ein Kurzzungengen tragen. Viele körperliche Eigenschaften werden jedoch von mehreren Genen beeinflusst, was die Situation noch komplizierter macht.

Ein noch wichtigeres Maß für genetische oder genotypische Veränderungen ist die Häufigkeit aller Genotypen bei allen Mitgliedern einer Art. Das wird Genpool genannt und repräsentiert die gesamte mögliche Variation eines genetischen Merkmals.

Zurück zum Schmetterlingsbeispiel, wenn langzüngige Individuen besser für die Umwelt geeignet sind, die nächste Generation von Schmetterlingen wird nicht unbedingt einen größeren Anteil an langzüngigen Genen in ihrem Gen haben Schwimmbad. Im Laufe der Zeit jedoch, wenn die langen röhrenförmigen Blüten weiterhin in der Umwelt vorherrschen, wird der anhaltende Selektionsdruck auf den Phänotyp den Genpool der Schmetterlingsarten verändern. Der genaue Mechanismus der genotypischen Veränderung ist noch nicht bekannt – und er ist sicherlich bei anderen Merkmalen und einzelnen Arten anders.