Evoluutio on prosessi, joka katalysoi geneettisiä muutoksia organismipopulaatiossa. Esimerkiksi levälaji saattaa muuttaa valoa absorboivia proteiinejaan vihreästä punaiseksi, jotta ne voivat menestyä menestyksekkäästi syvemmissä vesissä. Levien ominaisuuksien näkyvä muutos heijastaa muutosta spesifisten geenien yleisessä taajuudessa populaatiossa. Teknisessä mielessä tätä kutsutaan alleelitaajuudeksi. Joten evoluutiomuutos ei voi tapahtua ilman muutoksia alleelitaajuudessa, kun taas alleelitaajuuden muutos on osoitus evoluution tapahtumisesta.
Fenotyyppi ja genotyyppi
Fenotyyppi viittaa joukkoon havaittavia organismin fyysisiä ja käyttäytymispiirteitä. Monet näistä piirteistä ovat suoria ilmentymiä organismin DNA: lle, jota kutsutaan genotyypiksi. Vaikka joitain fenotyypin elementtejä ohjaa organismin genotyyppien vuorovaikutus ympäristön kanssa, tavalla tai toisella fenotyyppi liittyy genotyyppiin.
Tietyn organismin genotyyppi koostuu joukosta geneettisiä ohjeita proteiinien rakentamiseksi. Nämä ohjeet ovat yleensä eräänlainen sekalaukku. Esimerkiksi vihreällä levällä voi olla jonkin verran DNA: ta, joka ohjaa myös punaisten proteiinien synteesiä. Mutta muut geenit saattavat kytkeä puna-proteiinigeenin pois päältä, tai ehkä valmistetaan vain paljon enemmän vihreää proteiinia kuin punaista proteiinia. Joten tietyllä organismilla voi olla vahva vihreä genotyyppi ja heikko punainen genotyyppi.
Väestögenetiikka
Vaikka evoluutiota ohjaa ympäristön vuorovaikutus yhden organismin kanssa, yksi organismi ei voi kehittyä. Vain lajit voivat kehittyä. Joten geneettikot tarkastelevat fenotyypin ja genotyypin yleistä jakautumista populaatiossa. Monet erilaiset sekoitukset ovat mahdollisia.
Esimerkiksi vihreän levän populaatio voi olla vihreä, koska niillä on vain geenejä vihreiden proteiinien valmistamiseksi. Mutta ne voivat olla myös vihreitä, koska heillä on geenejä vihreille proteiineille ja punaisille proteiineille, mutta heillä on toinen geeni, joka kehottaa punaisia proteiineja hajottamaan heti niiden valmistamisen jälkeen. Joten väriproteiinia tuottava geeni voi olla joko "vihreä" tai "punainen". Kaksi vaihtoehtoa kutsutaan alleeleiksi ja a Lajin geneettisen rakenteen mitta mitataan alleelin taajuudella kaikkien meren eliöiden välillä lajeja.
Tasapaino
Kuvittele lampi, joka on pari metriä syvä ja levät kasvavat koko ajan. Pinnan lähellä olevilla levillä on runsaasti keltaista valoa, jonka vihreä proteiini absorboi hienosti. Mutta alemmalla ajelevalla levällä ei ole paljon keltaista valoa - vesi absorboi keltaista ja antaa enemmän sinertävää valoa läpi, joten syvemmät levät tarvitsevat punaista proteiinia toimiakseen hyvin syvemmällä. Jos otat näytteitä levästä pinnalla, terveimmät ovat vihreitä, kun taas terveimmät levät pinnan alla ovat punaisia. Mutta levät kaikki lisääntyvät keskenään, joten vihreän proteiinin ja punaisen proteiinin geenien prosenttiosuus olisi melko vakaa sukupolvelta toiselle. Alleelitaajuuden vakaus kuvataan Hardy-Weinberg -periaatteella.
Muuttaa
Kuvittele nyt, että on rankkojen myrskyjen vuosi. Lammessa olevat levät täyttävät pankit ja leviävät naapurilammikoihin. Yksi viereisistä lampista on hyvin matala, ja toinen on paljon syvempi. Matalassa lampessa punaproteiinigeeni ei ole hyödyllinen, joten puhtaampia vihreän proteiinileviä onnistuu. Se pyrkii ajamaan puna-proteiinigeenin pois geenivarastosta - eli se vähentää puna-proteiinigeenin alleelitaajuutta. Syvässä lampessa voi tapahtua päinvastoin. Syvissä vesissä vihreästä proteiinista ei ole apua. Viher- ja punalevien syvyysero voi johtaa vihreän proteiinin geenien vähenemiseen leväkannassa, joka ei koskaan tule lähelle pintaa lisääntymään. Alleelitaajuus muuttuu vastauksena ympäristöpaineeseen: evoluutio on toiminnassa.