自然選択：メカニズム、証拠、タイプ、例 - 生物学 - 2025

自然淘汰は、英国の博物学者チャールズ・ダーウィンが、によって提案された進化のメカニズムである集団内の個体間で差繁殖成功。

自然淘汰は、特定の対立遺伝子を持つ個体の繁殖という点で機能し、異なる対立遺伝子を持つ他の個体より多くの子孫を残します。これらの個体はより多くの生殖をするため、頻度が高くなります。ダーウィンの自然淘汰プロセスは、適応をもたらします。

出典：ウィキメディア・コモンズを介して出典を参照集団遺伝学の観点から、進化は集団内の対立遺伝子頻度の変動として定義されます。この変化につながる進化のプロセスまたはメカニズムには、自然選択と遺伝子ドリフトの2つがあります。

チャールス・ダーウィン

ダーウィンが彼の画期的なアイデアを初めて知らせて以来、自然淘汰は誤解されてきました。当時の政治的および社会的状況を考えると、自然主義理論は誤って人間社会に外挿され、今日では「適者生存」などのメディアやドキュメンタリーによって口コミ化されているフレーズが浮上しています。

自然淘汰とは何ですか？

自然淘汰は、1859年にイギリスの博物学者チャールズダーウィンによって提案されたメカニズムです。主題は、彼の傑作「種の起源」で非常に詳細に扱われています。

今日の私たちが理解できるすべての生命の起源を説明しているので、それは生物学の分野で最も重要なアイデアの1つです。これは、たとえばアイザックニュートンなど、他の分野の優れた科学者のアイデアに匹敵します。

ダーウィンは、旅行中に観察された数多くの例を通じて、種が時間内に不変の実体ではないことを説明し、それらすべてが共通の祖先に由来することを提案しています。

自然選択には何十もの定義がありますが、最も単純で最も具体的なのはStearns&Hoekstra（2000）の定義です。

進化と自然選択は、特定の目標や目的を追求しないことを述べておく必要があります。それは、これらの生物が持つ可能性のある構成のいかなる種類の仕様もなしに、それらの環境に適応した生物のみを生産します。

機構

一部の著者は、自然選択は数学的な必然性であると表現しています。これは、3つの仮定が満たされるたびに発生するためです。

変化

母集団に属する個人は変動を示します。実際、変化は進化の過程が起こるための非本質的なサインです。

生物の変動は、DNAを構成するヌクレオチドの変動から、形態や行動の変動まで、さまざまなレベルで発生します。レベルを下げると、バリエーションが増えます。

遺伝性

特性は遺伝的でなければなりません。人口に存在するこれらのバリエーションは、親から子供に渡さなければなりません。形質が遺伝的であるかどうかを確認するために、遺伝的変動による表現型の分散の割合として定義される「遺伝性」と呼ばれるパラメーターが使用されます。

数学的には、h ² = V _G /（V _G + V _E）として表されます。ここで、V _Gは遺伝的分散であり、V _Eは環境の分散積です。

遺伝率を定量化するための非常にシンプルで直感的な方法があります。子供の性格。たとえば、鳥のくちばしのサイズの遺伝率を確認したい場合は、親のyサイズを測定し、子のサイズに対してそれらをプロットします。

グラフが線になる傾向がある（r ²が1に近い）場合、特性は継承可能であると結論付けることができます。

変化する文字は、

自然淘汰が集団で機能するための最後の条件は、特性と適応度の関係です。このパラメーターは、個体が繁殖して生き残る能力を数値化し、0から1まで変化します。

言い換えると、この特性は、そのキャリアの繁殖成功率を高める必要があります。

仮説例：リスの尻尾

海馬場リス

仮定のリスの個体群を取り、自然淘汰がそれに作用するかどうかを考えてみましょう。

私たちがしなければならない最初のことは、人口に変動があるかどうかを確認することです。興味のあるキャラクターを測定することでこれを行うことができます。尾のバリエーションを見つけたとします。長い尾と短い尾を持つバリアントがあります。

次に、「キューサイズ」特性が継承可能かどうかを確認する必要があります。これを行うには、親の尾の長さを測定し、子の尾の長さに対してプロットします。2つの変数間の線形関係が見つかった場合、それは確かに、遺伝率が高いことを意味します。

最後に、尾のサイズがキャリアの繁殖成功率を高めることを確認する必要があります。

短い尾は、個人がより簡単に動くことを可能にし（これは必ずしも真実ではありません、それは純粋に教育目的のためです）、彼らは長い尾を持つキャリアよりも捕食者からよりうまく逃げることができます。

したがって、世代全体を通じて、「短い株」の特徴は母集団でより頻繁になります。これが自然淘汰による進化です。そして、このシンプルな-しかし非常に強力なプロセスの結果-改作です。

証拠

自然淘汰、および一般に進化は、古生物学、分子生物学、地理学などのさまざまな分野からの非常に強力な証拠によってサポートされています。

化石記録

化石の記録は、ダーウィンの時代以前に考えられていたように、種が不変の実体ではないことの最も明確な証拠です。

ホモロジー

種の起源で修飾された子孫は、相同構造-共通の起源を持つ構造でサポートを見つけますが、特定のバリエーションを提示できます。

たとえば、人間の腕、コウモリの翼、およびクジラのヒレは、これらすべての系統の共通の祖先の上部に同じ骨パターンがあったため、互いに相同の構造です。各グループでは、生物のライフスタイルに応じて構造が変更されています。

分子生物学

同様に、分子生物学の進歩により、さまざまな生物の配列を知ることができ、共通の起源があることは間違いありません。

直接観察

最後に、実際の自然淘汰のメカニズムを観察します。バクテリアやウイルスなど、生成時間が非常に短い特定のグループでは、グループの進化を短時間で観察できます。典型的な例は抗生物質の進化です。

自然淘汰とは何ですか？

進化論は生物学を理解する科学ですが、有名な生物学者ドブジャンスキーを引用すると、「進化論の観点以外には生物学では意味がありません」-進化生物学とそれに関連するメカニズムには多くの誤解があります。です。

自然淘汰は、学者だけでなく一般の人々にとっても人気のある概念のようです。しかし、長年にわたり、この考えは学界でもメディアでも歪められ、誤って伝えられてきました。

それは適者生存ではありません

「自然淘汰」に言及するとき、「適者生存または適者生存」のようなフレーズを思い起こさないことはほとんど不可能です。これらのフレーズは非常に人気があり、ドキュメンタリーなどで広く使用されていますが、自然選択の意味を正確に表現していません。

自然淘汰は、個体の生殖に直接関連し、生存に間接的に関連しています。論理的には、個人の寿命が長いほど、生殖する可能性が高くなります。ただし、メカニズムの直接接続は複製です。

同様に、「より強い」または「より運動性の高い」生物は、必ずしもより大量に繁殖するとは限りません。これらの理由から、よく知られたフレーズは放棄する必要があります。

それは進化論の同義語ではありません

進化は2段階のプロセスです。ランダムな変動（変異と組換え）を引き起こすプロセスと、母集団の対立遺伝子頻度の変化を決定する2番目のステップです。

この最後の段階は、自然淘汰または遺伝的または遺伝的ドリフトによって発生する可能性があります。したがって、自然淘汰は、進化と呼ばれるこのより大きな現象の2番目の部分にすぎません。

タイプと例

選択にはさまざまな分類があります。1つ目は、調査された特性の頻度分布の平均と分散への影響に従って、選択イベントを分類します。これらは、安定化、方向性、破壊的な選択です。

また、母集団のさまざまな遺伝子型の頻度に応じた適合度の変動に依存する別の分類もあります。これらは、正と負の周波数依存選択です。

最後に、ハードとソフトの選択があります。この分類は、母集団内の個人間の競争の存在と選択圧力の大きさに依存します。以下で最も重要な3つのタイプの選択について説明します。

選択の安定化

「平均的」またはより頻度の高い特性（頻度分布の最高点にあるもの）を持つ個人が最高の適合度を持つ個人である場合、選択は安定します。

対照的に、鐘の尾に見られる個人は、平均とはかけ離れており、世代を超えて排除されています。

この選択モデルでは、分散は減少する一方で、平均は世代を通じて一定のままです。

選択を安定させる古典的な例は、出産時の子供の体重です。医療の進歩により、帝王切開などの手技によりこの選択的な圧力が緩和されましたが、サイズが決定的な要因になることがよくあります。

小さな赤ちゃんはすぐに熱を失いますが、平均よりかなり重い赤ちゃんは出産に問題があります。

研究者が特定の母集団で発生する選択のタイプを研究しようとして、特性の平均のみを定量化する場合、研究者は進化が母集団で発生していないと信じて、間違った結論に達する可能性があります。このため、キャラクターの分散を測定することが重要です。

方向選択

方向選択モデルは、頻度分布のいずれかの尾にある個人が、左セクターまたは右セクターのいずれであっても、世代全体にわたって存続することを提案しています。

方向選択モデルでは、分散は一定のままで、平均が世代を超えてシフトします。

人間が家畜や植物に対して行う人工選択の現象は、典型的な方向選択です。一般的に、動物（たとえば、牛）はより大きく、より多くの牛乳を生産し、より強くなるなどの目的があります。植物でも同じことが起こります。

世代を超えて、人口の選択された特性の平均は圧力によって異なります。より大きな牛が求められる場合、平均は増加します。

自然の生物学的システムでは、特定の小さな哺乳類の毛皮を例にとることができます。生息地の温度が常に低下している場合、より厚いコートを持つバリアントがランダムな突然変異によって選択されます。

破壊的な選択

破壊的な選択は、平均から最も遠い個人を優先することによって機能します。世代が進むにつれて、キューの頻度が増加しますが、以前は平均に近かった個人は減少し始めます。

このモデルでは、分散を増やしながら、平均を一定に保つことができます-曲線は、2つに分割されるまで曲線がますます広くなります。

尾の端にある2つの形態の間で適切な分離が行われる場合、この種の選択が種分化イベントを引き起こす可能性があることが示唆されています。

たとえば、鳥の特定の種では、くちばしに顕著な変動がある場合があります。非常に小さなくちばしには最適な種があり、非常に大きなくちばしには最適な種があるが、中間のくちばしは適切な食物を得られないとします。

したがって、2つの極端な頻度が増加し、スペシエーションイベントを緩和する適切な条件が与えられた場合、時間の経過とともにピークの異なるバリエーションを持つ個体が2つの新しい種になる可能性があります。

出典：Wikimedia CommonsのEalbert17

参考文献

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