Az evolúció az a folyamat, amely katalizálja a genetikai változásokat az élőlények populációján belül. Például egy algafaj módosíthatja fényelnyelő fehérjéit zöldről vörösre, hogy a mélyebb vizekben sikeresebben boldogulhassanak. De az algák jellemzőinek látható változása tükrözi a populáció specifikus génjeinek általános gyakoriságában bekövetkezett változást. Műszakilag ez az allél frekvencia. Tehát az evolúciós változás nem következhet be az allél frekvenciájának változása nélkül, míg az allél frekvenciájának változása jelzi, hogy az evolúció bekövetkezik.
Fenotípus és genotípus
A fenotípus egy szervezet megfigyelhető fizikai és viselkedési tulajdonságainak együttesére utal. E tulajdonságok közül sok a szervezet DNS-nek közvetlen kifejeződése, amelyet genotípusnak neveznek. Noha a fenotípus egyes elemeit egy szervezet genotípusának a környezettel való kölcsönhatása vezérli, a fenotípus így vagy úgy kapcsolódik a genotípushoz.
Egy adott organizmus genotípusa a fehérjék felépítéséhez szükséges genetikai utasításokból áll. Ezek az utasítások általában egyfajta vegyes zsákok. Például egy zöld algában lehet némi DNS, amely a vörös fehérjék szintézisét is irányítja. De más gének kikapcsolhatják a vörös-fehérje gént, vagy talán sokkal több zöld fehérje készül, mint a vörös fehérje. Tehát egy adott szervezetnek lehet erős zöld és gyenge vörös genotípusa.
A populációgenetika
Bár az evolúciót a környezet egyetlen organizmussal való kölcsönhatása vezérli, egyetlen szervezet nem fejlődhet ki. Csak olyan fajok fejlődhetnek ki. Tehát a genetikusok a fenotípus és a genotípus populáción belüli általános eloszlását vizsgálják. Sokféle keverék lehetséges.
Például a zöldalgák populációja zöld lehet, mert csak génjeik vannak a zöldfehérjék előállításához. De lehetnek zöldek is, mert rendelkeznek a zöld fehérjék és a vörös fehérjék génjeivel, de van egy másik génjük, amely arra irányítja, hogy a vörös fehérjéket azonnal elkészítésük után le kell bontani. Tehát a színfehérjét előállító gén lehet "zöld" vagy "piros". A két választást hívják allélnak, és a A faj genetikai összetételének mértékét az allél gyakorisága adja meg a faj.
Egyensúlyi
Képzeljen el egy tavat, pár méter mélyen, algák nőnek. A felszín közelében lévő algák rengeteg sárga fénnyel rendelkeznek, amelyek zöld fehérjéjük remekül elnyeli. De az alacsonyabban sodródó algáknak nincs sok sárga fényük - a víz elnyeli a sárgát, és több kékes fényt enged át, így a mélyebb algáknak vörös fehérjére van szükségük ahhoz, hogy nagyobb mélységben jól működjenek. Ha a felszínen vegyen mintát az algákról, akkor a legegészségesebbek zöldek, míg a felszín alatt a legegészségesebbek vörösek lennének. De az algák mind egymással szaporodnak, így a zöld-fehérje és a vörös-fehérje gének százalékos aránya generációról generációra elég stabil lenne. Az allélfrekvencia stabilitását a Hardy-Weinberg-elv írja le.
változás
Most képzelje el, hogy heves viharok éve van. A tóban lévő algák elárasztják a partokat, és átterjednek a szomszédos tavakra. Az egyik szomszédos tó nagyon sekély, a másik sokkal mélyebb. A sekély tóban a vörös-fehérje gén nem hasznos, ezért több tiszta zöld-fehérje alga sikeres. Ez hajlamos lesz a vörös fehérje gént kiszorítani a génállományból - vagyis csökkenti a vörös fehérje gén allél frekvenciáját. Ennek ellenkezője történhet a mély tóban. A mély vizekben a zöld-fehérje nem segít. A zöld és vörös algák mélységbeli különbsége a zöld-fehérje gének csökkenését okozhatja az algák populációjában, amelyek soha nem kerülnek a felszín közelébe a tenyészkedéshez. Az allél frekvenciája a környezeti nyomásra reagálva változik: az evolúció működik.
