進化は、生物の集団内の遺伝的変化を触媒するプロセスです。 たとえば、ある種の藻類は、光吸収タンパク質を緑色から赤色に変更して、深海でよりうまく繁殖できるようにする可能性があります。 しかし、藻類の特徴の目に見える変化は、個体群内の特定の遺伝子の全体的な頻度の変化を反映しています。 技術用語では、これは対立遺伝子頻度として知られています。 したがって、対立遺伝子頻度の変化は進化が起こっていることを示している一方で、対立遺伝子頻度の変化なしには進化の変化は起こり得ません。
表現型と遺伝子型
表現型とは、生物の観察可能な物理的および行動的特徴のセットを指します。 これらの特性の多くは、遺伝子型と呼ばれる生物のDNAの直接的な表現です。 表現型のいくつかの要素は、生物の遺伝子型と環境との相互作用によって駆動されますが、何らかの方法で表現型が遺伝子型にリンクされています。
特定の生物の遺伝子型は、タンパク質を構築するための一連の遺伝的指示で構成されています。 これらの指示は通常、一種の混合バッグです。 たとえば、緑藻には、赤色タンパク質の合成を指示するDNAが含まれている場合があります。 しかし、他の遺伝子が赤タンパク質遺伝子をオフに切り替える可能性があります。あるいは、赤タンパク質よりもはるかに多くの緑タンパク質が作られている可能性があります。 したがって、ある特定の生物は、強い緑色の遺伝子型と弱い赤色の遺伝子型を持つ可能性があります。
集団遺伝学
進化は環境と単一の生物との相互作用によって推進されますが、単一の生物は進化できません。 進化できるのは種だけです。 したがって、遺伝学者は、集団内の表現型と遺伝子型の全体的な分布を調べます。 多くの異なるミックスが可能です。
たとえば、緑藻の個体群は、緑色のタンパク質を作るための遺伝子しか持っていないため、緑色である可能性があります。 しかし、それらは緑色のタンパク質と赤色のタンパク質の遺伝子を持っているので緑色である可能性もありますが、赤色のタンパク質が作られた直後に分解されるべきであると指示する別の遺伝子があります。 したがって、色タンパク質を作る遺伝子は「緑」または「赤」のいずれかになります。 2つの選択肢は対立遺伝子と呼ばれ、 種の遺伝的構成の尺度は、内のすべての生物間の対立遺伝子頻度によって与えられます 種。
平衡
全体に藻が生えている数フィートの深さの池を想像してみてください。 表面近くの藻類には黄色い光がたくさんあり、緑色のタンパク質がうまく吸収します。 しかし、下に漂う藻類には黄色の光があまりありません。水は黄色を吸収し、より青みがかった光を通過させるため、より深い藻類はより深いところでうまくいくために赤いタンパク質を必要とします。 表面の藻類をサンプリングすると、最も健康な藻類は緑色になり、表面下の最も健康な藻類は赤色になります。 しかし、藻類はすべて互いに繁殖するため、緑色タンパク質と赤色タンパク質の遺伝子の割合は世代から世代へとかなり安定しています。 対立遺伝子頻度の安定性は、ハーディー・ワインベルクの原理によって説明されます。
変化する
今、激しい嵐の年があると想像してください。 池の藻は土手から溢れ出し、隣接する池に広がります。 隣接する池の1つは非常に浅く、もう1つははるかに深いです。 浅い池では、赤いタンパク質の遺伝子は役に立たないので、より純粋な緑のタンパク質の藻が成功します。 それは遺伝子プールから赤タンパク質遺伝子を追い出す傾向があります-つまり、それは赤タンパク質遺伝子の対立遺伝子頻度を減らします。 深い池では逆のことが起こるかもしれません。 深海では、緑色のタンパク質は役に立ちません。 緑藻と紅藻の深さの違いは、繁殖するために表面に近づくことのない藻類の集団における緑タンパク質遺伝子の減少を促進する可能性があります。 環境圧力に応じて対立遺伝子頻度が変化する：進化が働いている。