Mục lục bài họcĐang ở d07-b3
Modes of Selection, Drift and Gene Flow
Three ways selection reshapes a distribution
- Directional — one extreme is favoured, so the whole curve shifts. Peppered moths turning dark on soot-covered bark; bacteria under antibiotic.
- Stabilising — the intermediate is favoured, so the curve narrows around the same mean. Human birth weight: very small and very large newborns both fare worse.
- Disruptive — both extremes beat the middle, so one curve splits into two peaks. Finches where only very small and very large seeds are available.
Sexual selection works on mating success rather than survival, which is why it can favour traits that shorten life — a peacock's tail. It produces sexual dimorphism: males and females of one species differing in size, colour or ornament.
Drift: change without selection
Genetic drift is random change in allele frequency from sampling error between generations. It is weak in a large population and powerful in a small one, and it is not adaptive — a useful allele can be lost purely by chance.
- Bottleneck — a crash cuts the population to a few survivors, and whichever alleles they happen to carry become the whole gene pool. Cheetahs and northern elephant seals.
- Founder effect — a few individuals colonise a new place and carry only a slice of the original variation.
Gene flow
Migration moves alleles between populations. It adds variation to the receiving population and makes the two populations more similar, so it works against the divergence that leads to speciation. Every one of these forces — selection, drift, gene flow, mutation, non-random mating — is a violation of one Hardy–Weinberg condition, which is how the model earns its keep.
Ba cách chọn lọc nắn lại phân bố
- Chọn lọc định hướng — một đầu cực được ưu ái nên cả đường cong dịch sang bên đó. Bướm bạch dương chuyển sang màu sẫm trên vỏ cây phủ bồ hóng; vi khuẩn dưới áp lực kháng sinh.
- Chọn lọc ổn định — giá trị trung gian được ưu ái nên đường cong hẹp lại quanh cùng một trung bình. Cân nặng trẻ sơ sinh: quá nhẹ hay quá nặng đều bất lợi.
- Chọn lọc phân hoá — hai đầu cực đều hơn phần giữa nên một đường cong tách thành hai đỉnh. Chim sẻ ở nơi chỉ có hạt rất nhỏ và hạt rất to.
Chọn lọc giới tính tác động lên thành công giao phối chứ không phải sống sót, nên nó ưu ái được cả những tính trạng làm giảm tuổi thọ — đuôi công là ví dụ chuẩn. Kết quả là lưỡng hình giới tính: con đực và con cái cùng loài khác nhau về kích thước, màu sắc hay vật trang trí.
Phiêu bạt: đổi mà không do chọn lọc
Phiêu bạt di truyền là thay đổi ngẫu nhiên tần số alen do sai số lấy mẫu giữa các thế hệ. Nó yếu ở quần thể lớn và rất mạnh ở quần thể nhỏ, và không mang tính thích nghi — một alen có lợi vẫn có thể mất đi thuần tuý do may rủi.
- Hiệu ứng thắt cổ chai — một biến cố làm quần thể sụp còn vài cá thể, và bộ alen tình cờ có ở số sống sót trở thành toàn bộ vốn gen. Báo săn, hải cẩu voi phương Bắc.
- Hiệu ứng kẻ sáng lập — vài cá thể tới lập quần thể ở nơi mới, chỉ mang theo một lát cắt của biến dị ban đầu.
Dòng gen
Di cư đưa alen qua lại giữa các quần thể. Nó thêm biến dị cho quần thể nhận và làm hai quần thể giống nhau hơn, nên đi ngược với sự phân li dẫn tới hình thành loài. Đáng chú ý: mỗi lực kể trên — chọn lọc, phiêu bạt, dòng gen, đột biến, giao phối không ngẫu nhiên — đều là vi phạm đúng một điều kiện Hardy–Weinberg. Đó chính là chỗ mô hình ở bài trước tỏ ra hữu dụng.
Một quần thể ốc trên đảo có $1\,000$ cá thể, tần số alen vỏ vằn là $q=0,3$. Một cơn bão cuốn đi gần hết, còn $12$ con sống sót, trong đó không con nào mang alen vằn. Thế hệ sau không còn ốc vằn. Đây có phải chọn lọc tự nhiên không?
Bước 1 — kiểm điều kiện của chọn lọc. Chọn lọc tự nhiên đòi hỏi cá thể sống sót vì mang kiểu hình có lợi trong hoàn cảnh đó. Ở đây bão cuốn ốc đi không phân biệt vỏ vằn hay vỏ trơn.
Bước 2 — tính xem may rủi có đủ giải thích không. Với $q=0,3$, tỉ lệ cá thể không mang alen vằn là $p^2=0,49$. Xác suất cả $12$ con sống sót đều không mang alen vằn là $0,49^{12}$, tức khoảng $1$ phần $5\,000$ — nhỏ nhưng hoàn toàn có thể xảy ra, và cỡ mẫu $12$ chính là lý do.
Bước 3 — gọi đúng tên. Đây là hiệu ứng thắt cổ chai, một dạng phiêu bạt di truyền. Alen mất đi do sai số lấy mẫu, không do kém thích nghi.
Bước 4 — hệ quả cần nêu. Quần thể mới nghèo biến dị hơn hẳn quần thể cũ, nên nếu môi trường đổi lần nữa thì nó ít nguyên liệu để chọn lọc hơn. Đó là lý do quần thể nhỏ dễ tuyệt chủng, và là lập luận trọng tâm của sinh học bảo tồn.
Đọc xong rồi — làm thử ngay
Bài tập của chương Unit 7 — Natural Selection gồm 14 câu trắc nghiệm và 4 đề tự luận. Đáp án hiện ngay khi chọn, miễn phí.