Evolutsioon on protsess, mis katalüüsib geneetilisi muutusi organismide populatsioonis. Näiteks võib vetikaliik muuta valgust neelavaid valke rohelisest punaseks, et võimaldada neil sügavamates vetes edukamalt areneda. Kuid vetikate omaduste nähtav muutus peegeldab populatsiooni spetsiifiliste geenide üldise sageduse muutust. Tehnilises mõttes on see tuntud alleeli sagedusena. Nii et evolutsioonilised muutused ei saa toimuda ilma alleeli sageduse muutusteta, samas kui alleeli sageduse muutus näitab evolutsiooni toimumist.
Fenotüüp ja genotüüp
Fenotüüp viitab organismi jälgitavate füüsiliste ja käitumuslike omaduste kogumile. Paljud neist tunnustest on organismi DNA otsesed avaldused, mida nimetatakse genotüübiks. Ehkki mõningaid fenotüübi elemente juhib organismi genotüüpide vastastikmõju keskkonnaga, on fenotüüp ühel või teisel viisil seotud genotüübiga.
Konkreetse organismi genotüüp koosneb geneetiliste juhiste komplektist valkude ehitamiseks. Need juhised on tavaliselt omamoodi segakott. Näiteks võib rohevetikal olla mõni DNA, mis juhib ka punaste valkude sünteesi. Kuid teised geenid võivad punase valgu geeni välja lülitada või võib-olla on rohelist valku toodetud palju rohkem kui punast valku. Nii et ühel konkreetsel organismil võiks olla tugev roheline ja nõrk punane genotüüp.
Rahvastiku geneetika
Ehkki evolutsiooni juhib keskkonna vastastikmõju ühe organismiga, ei saa üks organism areneda. Areneda saavad ainult liigid. Nii vaatavad geneetikud fenotüübi ja genotüübi üldist levikut populatsioonis. Võimalik on palju erinevaid segusid.
Näiteks võiks rohevetikate populatsioon olla roheline, kuna neil on ainult roheliste valkude tootmiseks mõeldud geenid. Kuid need võivad olla ka rohelised, kuna neil on roheliste valkude ja punaste valkude geenid, kuid neil on veel üks geen, mis juhib punaseid valke lagundama kohe pärast nende valmistamist. Nii et värvivalke valmistav geen võib olla kas "roheline" või "punane". Neid kahte valikut nimetatakse alleelideks ja a liigi geneetilise koostise mõõt on alleeli esinemissagedus kõigi organismi organismide seas liigid.
Tasakaal
Kujutage ette tiiki, paar jalga sügav, kus vetikad kasvavad kogu ulatuses. Pinnalähedastes vetikates on palju kollast valgust, mille roheline valk neelab end hästi. Kuid madalamale triivivatel vetikatel pole palju kollast valgust - vesi neelab kollase ja laseb läbi rohkem sinakat valgust, nii et sügavamad vetikad vajavad punast valku, et suuremal sügavusel hästi hakkama saada. Kui prooviksite vetikaid pinnal, oleksid kõige tervislikumad rohelised, samas kui kõige tervislikumad pinna all oleksid punased. Kuid vetikad paljunevad omavahel, nii et rohelise valgu ja punase valgu geenide protsent oleks põlvest põlve üsna stabiilne. Alleeli sageduse stabiilsust kirjeldab Hardy-Weinbergi põhimõte.
Muuda
Kujutage nüüd ette, et on tormide aasta. Tiigi vetikad ajavad üle kallaste ja levivad naabritesse. Üks naabruses asuvatest tiikidest on väga madal ja teine on palju sügavam. Madalas tiigis pole punase valgu geenist abi, seega õnnestub rohkem puhtaid valk-vetikaid. See kipub punase valgu geeni genofondist välja ajama - see tähendab, et see vähendab punase valgu geeni alleelisagedust. Sügavas tiigis võib juhtuda vastupidist. Sügavates vetes pole rohelisest valgust abi. Roheliste ja punaste vetikate sügavuse erinevus võib põhjustada roheliste valkude geenide vähenemist vetikate populatsioonis, mis ei lähe paljunemiseks kunagi pinna lähedale. Alleeli sagedus muutub vastuseks keskkonnarõhule: evolutsioon töötab.