Evoluția este procesul care catalizează modificările genetice dintr-o populație de organisme. De exemplu, o specie de alge și-ar putea modifica proteinele absorbante de lumină de la verde la roșu pentru a le permite să prospere mai cu succes în apele mai adânci. Dar schimbarea vizibilă a caracteristicilor algelor este o reflectare a unei schimbări în frecvența generală a genelor specifice din populație. În termeni tehnici, aceasta este cunoscută sub denumirea de frecvență alelă. Deci, schimbarea evoluției nu poate avea loc fără modificări ale frecvenței alelelor, în timp ce o modificare a frecvenței alelelor este un indiciu că are loc evoluția.
Fenotip și genotip
Fenotipul se referă la setul de trăsături fizice și comportamentale observabile ale unui organism. Multe dintre aceste trăsături sunt expresii directe ale ADN-ului unui organism, care se numește genotip. Deși unele elemente ale fenotipului sunt conduse de interacțiunea genotipurilor unui organism cu mediul, un fel sau altul fenotip este legat de genotip.
Genotipul unui organism specific constă dintr-un set de instrucțiuni genetice pentru construirea proteinelor. Aceste instrucțiuni sunt de obicei un fel de pungă mixtă. De exemplu, o algă verde poate avea ADN care direcționează și sinteza proteinelor roșii. Dar alte gene ar putea opri gena proteinei roșii sau poate că se produc mult mai multe proteine verzi decât proteina roșie. Deci, un anumit organism ar putea avea un genotip verde puternic și un genotip roșu slab.
Genetica populației
Deși evoluția este condusă de interacțiunea mediului cu un singur organism, un singur organism nu poate evolua. Numai speciile pot evolua. Deci, geneticienii se uită la distribuția generală a fenotipului și genotipului într-o populație. Sunt posibile multe amestecuri diferite.
De exemplu, o populație de alge verzi ar putea fi verzi, deoarece au doar gene pentru fabricarea proteinelor verzi. Dar ar putea fi, de asemenea, verzi, deoarece au gene pentru proteinele verzi și proteinele roșii, dar au o altă genă care indică faptul că proteinele roșii ar trebui descompuse imediat după ce sunt fabricate. Deci, gena producătoare de proteine de culoare poate fi „verde” sau „roșie”. Cele două opțiuni se numesc alele și a măsura structurii genetice a speciei este dată de frecvența alelelor dintre toate organismele din specii.
Echilibru
Imaginați-vă un iaz, cu câțiva metri adâncime, cu alge crescând peste tot. Algele de lângă suprafață au multă lumină galbenă pe care proteina lor verde o absoarbe foarte bine. Dar algele care se deplasează mai jos nu au multă lumină galbenă - apa absoarbe galbenul și lasă să treacă mai multă lumină albăstruie, astfel încât algele mai profunde au nevoie de proteine roșii pentru a se descurca bine la adâncimi mai mari. Dacă ar fi să probați algele la suprafață, cele mai sănătoase ar fi verzi, în timp ce cele mai sănătoase alge de sub suprafață ar fi roșii. Dar algele se reproduc toate între ele, deci procentul de gene cu proteine verzi și proteine roșii ar fi destul de stabil de la generație la generație. Stabilitatea frecvenței alelelor este descrisă de principiul Hardy-Weinberg.
Schimbare
Acum imaginați-vă că este un an de furtuni grele. Algele din iaz debordează malurile și se răspândesc în iazurile vecine. Una dintre bălțile vecine este foarte superficială, iar cealaltă este mult mai adâncă. În iazul de mică adâncime, gena proteinei roșii nu este utilă, astfel încât mai multe alge proteine verzi pure au succes. Aceasta va tinde să scoată gena proteinei roșii din rezerva genică - adică va reduce frecvența alelelor genei proteinei roșii. Opusul se poate întâmpla în iazul adânc. În apele adânci, proteina verde nu este de nici un ajutor. Diferența de adâncime a algelor verzi și roșii poate determina diminuarea genelor de proteine verzi în populația de alge care nu se apropie niciodată de suprafață pentru a se reproduce. Frecvența alelelor se schimbă ca răspuns la presiunea mediului: evoluția este la lucru.
