La selezione naturale opera sul genotipo o sul fenotipo?

Nel libro di Darwin del 1859 "On the Origin of Species" si chiedeva, può essere una sorpresa che "variazioni utili in qualche modo ad ogni essere nella grande e complessa battaglia della vita, dovrebbe a volte verificarsi nel corso di migliaia di generazioni?" Queste variazioni, sosteneva, non darebbero a individui con tratti vantaggiosi "il migliore possibilità di sopravvivere e di procreare la loro specie?" Il suo riassunto: "Questa conservazione delle variazioni favorevoli e il rifiuto delle variazioni dannose, io chiamo Selezione naturale." La selezione naturale è il risultato dell'ambiente che seleziona caratteristiche fisiche vantaggiose - il fenotipo - in una popolazione di organismi. Quando queste caratteristiche sono ereditabili, la selezione naturale ha anche effetti a lungo termine sul pool genetico di una popolazione.

Molte specie mostrano variazioni nei loro tratti fisici e spesso questi tratti si verificano lungo un continuum. L'altezza o il colore dei capelli sono esempi. Una gamma naturale di variabilità può esistere in quei tratti tra tutti i membri di una specie. Immagina, ad esempio, una specie di farfalla che ha una distribuzione della lunghezza della lingua, diciamo, da 12 millimetri a circa 30 millimetri. Se c'è un cambiamento nella predominanza di fiori lunghi e tubolari nel loro ambiente, allora le farfalle con le lingue più lunghe avranno più facilità a procurarsi il cibo. Quelle farfalle potrebbero essere più sane di altre e avere più successo nella riproduzione, oppure potrebbero avere maggiori probabilità di sopravvivere abbastanza a lungo da riprodursi.

Come nell'esempio della farfalla, la selezione naturale si verifica quando le caratteristiche fisiche di un organismo lo rendono più o meno adatto a prosperare in un ambiente. Le caratteristiche fisiche sono chiamate fenotipo; quindi, la selezione naturale lavora direttamente sul fenotipo. Il fenotipo di un organismo è determinato sia dalle influenze ambientali che dal genotipo. Cioè, man mano che un organismo cresce e si sviluppa, i fattori ambientali possono influenzare le sue dimensioni e altre caratteristiche fisiche; ma quando viene concepito, molte delle sue caratteristiche sono predeterminate dal genotipo. Pertanto, l'influenza dell'ambiente sul fenotipo di una popolazione di organismi si traduce in un'influenza sul genotipo di quella popolazione.

La connessione tra genotipo e fenotipo non è necessariamente semplice e diretta. Cioè, non c'è una correlazione uno a uno tra gene e tratto; non è sempre così semplice come un gene che controlla un tratto. Pensando all'esempio della farfalla, le farfalle con la lingua lunga prosperano e producono più prole. Pertanto, nel tempo, il gene oi geni che codificano per le lingue lunghe diventano più comuni in quella popolazione di farfalle. Ciò non significa necessariamente, tuttavia, che la prossima generazione di farfalle avrà tutte lingue lunghe. Ciò è dovuto alla complessa relazione tra genotipo e fenotipo. Anche se un singolo gene fosse responsabile delle lingue lunghe, tre quarti della prole di genitori dalla lingua lunga potrebbero portare un gene della lingua corta. Molte caratteristiche fisiche sono però influenzate da più geni, il che rende la situazione ancora più complicata.

Una misura ancora più importante del cambiamento genetico o genotipico è la frequenza di tutti i genotipi in tutti i membri di una specie. Si chiama pool genetico e rappresenta la variazione totale possibile in un tratto genetico.

Tornando all'esempio della farfalla, quando gli individui dalla lingua lunga sono più adatti all'ambiente, il prossimo la generazione di farfalle non avrà necessariamente una percentuale maggiore di geni dalla lingua lunga nel loro gene piscina. Nel tempo, però, se i lunghi fiori tubolari continuano a predominare nell'ambiente, la continua pressione selettiva sul fenotipo modificherà il pool genetico delle specie di farfalle. L'esatto meccanismo del cambiamento genotipico non è ancora noto, ed è certamente diverso per altri tratti e specie separate.