Apakah Seleksi Alam Beroperasi pada Genotipe atau Fenotipe?

Dalam buku Darwin tahun 1859 "On the Origin of Species" ia bertanya, dapatkah mengejutkan bahwa "variasi berguna dalam beberapa cara untuk setiap makhluk dalam pertempuran besar dan kompleks? kehidupan, kadang-kadang harus terjadi dalam perjalanan ribuan generasi?" Bukankah variasi itu, menurutnya, memberikan individu dengan sifat-sifat yang menguntungkan "the kesempatan terbaik untuk bertahan hidup dan menghasilkan keturunan mereka?" Ringkasannya: "Pelestarian variasi yang menguntungkan ini dan penolakan terhadap variasi yang merugikan, saya sebut Seleksi Alam." Seleksi alam adalah hasil seleksi lingkungan untuk karakteristik fisik yang menguntungkan - fenotipe - dalam populasi organisme. Ketika karakteristik ini dapat diwariskan, seleksi alam juga memiliki efek jangka panjang pada kumpulan gen suatu populasi.

Banyak spesies menunjukkan variasi dalam sifat fisik mereka, dan seringkali sifat-sifat ini muncul di sepanjang rangkaian. Tinggi badan atau warna rambut adalah contohnya. Rentang variabilitas alami mungkin ada dalam sifat-sifat itu di antara semua anggota suatu spesies. Bayangkan, misalnya, spesies kupu-kupu yang memiliki distribusi panjang lidah, katakanlah, dari 12 milimeter hingga sekitar 30 milimeter. Jika ada perubahan dominasi bunga berbentuk tabung panjang di lingkungannya, maka kupu-kupu dengan lidah yang lebih panjang akan lebih mudah mendapatkan makanan. Kupu-kupu itu bisa lebih sehat daripada yang lain dan lebih berhasil berkembang biak, atau mereka mungkin lebih mungkin bertahan cukup lama untuk bereproduksi.

Seperti dalam contoh kupu-kupu, seleksi alam terjadi ketika karakteristik fisik suatu organisme membuatnya lebih atau kurang cocok untuk berkembang dalam suatu lingkungan. Ciri-ciri fisik disebut fenotipe; oleh karena itu, seleksi alam bekerja secara langsung pada fenotipe. Fenotipe suatu organisme ditentukan oleh pengaruh lingkungan dan genotipe. Artinya, sebagai organisme tumbuh dan berkembang, faktor lingkungan dapat mempengaruhi ukuran dan karakteristik fisik lainnya; tetapi ketika dikandung, banyak karakteristiknya ditentukan sebelumnya oleh genotipe. Oleh karena itu, pengaruh lingkungan pada fenotipe suatu populasi organisme diterjemahkan ke dalam pengaruh pada genotipe populasi tersebut.

Hubungan antara genotipe dan fenotipe tidak selalu sederhana dan langsung. Artinya, tidak ada korelasi satu-satu antara gen dan sifat; itu tidak selalu sesederhana satu gen yang mengendalikan satu sifat. Memikirkan contoh kupu-kupu, kupu-kupu dengan lidah panjang tumbuh subur dan menghasilkan lebih banyak keturunan. Oleh karena itu, seiring waktu, gen atau gen yang mengkode lidah panjang menjadi lebih umum pada populasi kupu-kupu tersebut. Namun, itu tidak berarti bahwa generasi kupu-kupu berikutnya akan memiliki lidah yang panjang. Itu karena hubungan yang kompleks antara genotipe dan fenotipe. Bahkan jika satu gen bertanggung jawab atas lidah panjang, tiga perempat dari keturunan orang tua berlidah panjang dapat membawa gen berlidah pendek. Namun, banyak karakteristik fisik dipengaruhi oleh banyak gen, yang membuat situasinya semakin rumit.

Ukuran yang lebih penting dari perubahan genetik atau genotip adalah frekuensi semua genotipe dalam semua anggota spesies. Itu disebut kumpulan gen, dan itu mewakili total kemungkinan variasi dalam sifat genetik.

Kembali ke contoh kupu-kupu, ketika individu berlidah panjang lebih cocok dengan lingkungan, selanjutnya generasi kupu-kupu belum tentu memiliki persentase gen berlidah panjang yang lebih besar dalam gen mereka kolam. Namun, seiring waktu, jika bunga berbentuk tabung panjang terus mendominasi di lingkungan, tekanan seleksi lanjutan pada fenotipe akan memodifikasi kumpulan gen spesies kupu-kupu. Mekanisme pasti dari perubahan genotipe masih belum diketahui -- dan tentu saja berbeda untuk sifat-sifat lain dan spesies yang terpisah.