Fungerer naturlig utvalg på genotype eller fenotype?

I Darwins bok "On the Origin of Species" fra 1859 spurte han, kan det være en overraskelse at "variasjoner som er nyttige på noen måte for hver å være i den store og komplekse kampen av livet, skulle noen ganger forekomme i løpet av tusenvis av generasjoner? "Ville ikke disse variasjonene, hevdet han, gi individer med fordelaktige trekk" beste sjansen for å overleve og å formere sitt slag? "Hans sammendrag:" Denne bevaringen av gunstige variasjoner og avvisningen av skadelige variasjoner, kaller jeg Natural Selection. "Naturlig seleksjon er et resultat av at miljøet velger fordelaktige fysiske egenskaper - fenotypen - i en befolkning på organismer. Når disse egenskapene er arvelige, har naturlig utvalg også langsiktige effekter på en populasjons genpool.

Mange arter utviser variasjoner i sine fysiske egenskaper, og ofte forekommer disse egenskapene langs et kontinuum. Høyde eller hårfarge er eksempler. Et naturlig utvalg av variabilitet kan eksistere i disse egenskapene blant alle medlemmene av en art. Tenk deg for eksempel en sommerfugleart som har en fordeling av tungelengden, for eksempel fra 12 millimeter til omtrent 30 millimeter. Hvis det er en endring i overvekt av lange, rørformede blomster i omgivelsene, vil sommerfugler med lengre tunger få lettere mat. Disse sommerfuglene kan være sunnere enn andre og være mer vellykkede i avl, eller de kan være mer sannsynlig å overleve lenge nok til å reprodusere.

Som i sommerfugleksemplet, oppstår naturlig utvalg når en organismes fysiske egenskaper gjør den enten mer eller mindre egnet til å trives i et miljø. De fysiske egenskapene kalles fenotypen; derfor fungerer naturlig utvalg direkte på fenotype. Fenotypen til en organisme bestemmes av både miljøpåvirkninger og genotype. Når en organisme vokser og utvikler seg, kan miljøfaktorer påvirke størrelsen og andre fysiske egenskaper; men når den blir unnfanget, er mange av dens egenskaper forhåndsbestemt av genotype. Derfor blir miljøets innflytelse på fenotypen til en populasjon av organismer oversatt til en innflytelse på befolkningens genotype.

Forbindelsen mellom genotype og fenotype er ikke nødvendigvis enkel og direkte. Det vil si at det ikke er en en-til-en sammenheng mellom gen og egenskap; det er ikke alltid så enkelt som ett gen som kontrollerer ett trekk. Når vi tenker på sommerfugleksemplet, trives sommerfuglene med lange tunger og produserer flere avkom. Derfor blir genet eller gener som koder for lange tunger over tid vanligere i den populasjonen sommerfugler. Det betyr imidlertid ikke nødvendigvis at neste generasjon sommerfugler vil ha lange tunger. Det skyldes det komplekse forholdet mellom genotype og fenotype. Selv om et enkelt gen var ansvarlig for lange tunger, kunne tre fjerdedeler av avkommet til langtunge foreldre bære et kort tungegen. Mange fysiske egenskaper er imidlertid påvirket av flere gener, noe som gjør situasjonen enda mer komplisert.

Et enda viktigere mål på genetisk eller genotypisk endring er hyppigheten av alle genotypene i alle medlemmer av en art. Det kalles genbassenget, og det representerer den totale mulige variasjonen i et genetisk trekk.

Tilbake til sommerfugleksemplet, når langtunge individer er mer egnet til miljøet, det neste generasjon av sommerfugler vil ikke nødvendigvis ha en større andel av langtunge gener i genet basseng. Over tid, men hvis de lange rørformede blomstene fortsetter å være dominerende i miljøet, vil det fortsatte seleksjonstrykket på fenotypen endre genpoolen til sommerfuglearten. Den eksakte mekanismen for genotypisk endring er fortsatt ikke kjent - og det er absolutt forskjellig for andre egenskaper og separate arter.