解码费舍尔的自然选择基本定理

理解费舍尔自然选择基本定理

费舍尔自然选择基本定理是进化生物学中的基石概念，因其基本重要性，常被比作物理学中的重力定律。该定理由罗纳德·A·费舍尔于1930年提出，将种群平均适应度的变化与种群内的遗传适应度方差联系起来。让我们深入研究公式、其组成部分及其现实意义。

公式及其组成部分

该公式本质上表示种群平均适应度的增加速率等于适应度的加性遗传方差：

这可以分解为两个主要组成部分：

• 适应度方差（varianceFitness）：这是种群中适应度的加性遗传方差。它衡量由于遗传差异引起的适应度值的差异。通常，这以量化遗传变异的任意适应度单位来衡量。
• 平均适应度（meanFitness）：这是种群的平均适应度，通过将所有适应度值相加并除以个体数量来计算。也是以适应度单位来衡量。

通过将适应度的加性遗传方差除以平均适应度，定理提供了一种适应度增加的速率，帮助我们理解自然选择如何带来进化变化。

澄清输入和输出

这一公式的输入和输出可能有些抽象，因此让我们使它们更具象化：

• 适应度方差（varianceFitness）

• 类型：数值（以任意适应度单位衡量）

• 示例值：25.0（较高值表示适应度遗传多样性较大）

• 平均适应度（meanFitness）

• 类型：数值（以任意适应度单位衡量）

• 示例值：100.0（种群的平均适应度）

• 平均适应度增加率（数值，同输入单位）是除法的结果。例如，如果适应度方差为25.0，平均适应度为100.0，则平均适应度增加率将为0.25。

现实示例

考虑一个甲虫种群，其个体的适应度（通过其生殖成功率来衡量）由于遗传差异而变异。假设我们有以下数据：

• 适应度方差（varianceFitness）：30.0适应度单位

• 平均适应度（meanFitness）：120.0适应度单位

使用费舍尔基本定理，我们计算得出：

因此，该甲虫种群由于自然选择导致的平均适应度增加率为0.25适应度单位。这意味着该种群的平均适应度预计会增加，反映出进化适应。

数据表示例

关于费舍尔自然选择基本定理的常见问题

该定理的重要性是什么?

该定理通过展示遗传方差如何贡献于平均适应度的增加，突显自然选择在推动种群进化变化中的力量。

适应度如何衡量?

适应度通常通过生殖成功率或个体能够产生的后代数目来衡量。这是一个抽象值，但可以量化为适用于研究的任意单位。

定理总是准确的吗?

尽管它提供了一个稳固的框架，但现实种群通常会经历例如遗传漂变、突变和环境变化等因素影响适应度，从而偏离该定理描述的理想情景。

总结

费舍尔自然选择基本定理是进化生物学中的重要原理，量化遗传变异如何驱动种群的适应性变化。通过理解和应用该定理，生物学家可以预测和研究各种物种的进化动态。