Fitness (biologi)

Fitness ( Engl. Fitness "appropriateness", "suitability") er et teknisk begrep fra populasjonsgenetikken . I motsetning til fysisk form velges det tidvis begrepet reproduktiv kondisjon .

Det biologiske begrepet "fitness" har ikke noe med det tyske ordet "sportslighet" eller "godt trent" å gjøre; Herbert Spencers berømte sitat, Survival of the Fittest , blir gjentatte ganger feilaktig oversatt som "overlevelse av de sterkeste", faktisk betyr det "overlevelse av de mest konforme".

Ofte brukte synonymer for kondisjon er justerings- eller tilpasningsverdi , relativ overlevelsesrate eller egnethet .

Darwin fitness

Til tross for sin sentrale rolle i evolusjonsteorien og den intuitive klarheten i begrepet, er dens presise definisjon vanskelig, og den brukes til i dag med litt forskjellige betydninger. Fitness er et mål på tilpasningen (det tekniske begrepet for dette er tilpasning) av et individ eller en genotype til omgivelsene. Den adaptive verdien av et trekk (eller i tilfelle av et gen: kodingen av dette trekket) måles i henhold til hvordan det påvirker antall avkom; en tilpasning er bedre hvis den øker antall avkom, dvs. H. Fitness måler summen av tilpasninger basert på antall fruktbare avkom. Et individ med høyere kondisjon har, under nøyaktig samme miljøforhold, flere avkom enn en med lavere kondisjon. Ideelt sett kan egenskapene som forårsaker høyere avkom bestemmes. Generell kondisjon kan forklares med effekten av individuelle egenskaper hos individet, for eksempel deres høyere motstand mot miljøfaktorer som tørke eller kulde, deres høyere motstand mot parasitter eller bare deres høyere nåværende reproduksjonshastighet. Siden avkommet gjennom arv også har gunstige tilpasninger, kan de hevde seg i løpet av evolusjonen til miljøforholdene endres. Reproduktiv kondisjon er alltid relatert til det aktuelle, respektive miljøet i livet som undersøkes. Derfor kan den ikke måles vekk fra boarealet (f.eks. I laboratoriet).

Den målte variabelen "fitness" er nyttig i evolusjonsteorien, men ikke sentral. Det er lett mulig å definere og rettferdiggjøre teorien helt uten dette begrepet. Faktisk, i sin opprinnelige versjon av evolusjonsteorien klarte Charles Darwin seg uten ham, og definisjonen går heller ikke tilbake til seg selv.

Når man undersøker kondisjon, er det ofte nyttig å vurdere delprosesser som overlevelsesrate, reproduksjonsrate, parringssuksess, levetid osv., Da disse ofte er lettere å måle. Hvis delprosesser som er essensielle for generell kondisjon er valgt, er kondisjonen som bestemmes på denne måten en god tilnærming til total kondisjon. Siden summen av avkom over hele individets levetid må bestemmes for dette, er måling av dem ofte for tidkrevende i praksis, spesielt for arter med langlivede eller skjulte individer som er vanskelige å observere.

Fitness som et populasjonsgenetisk begrep

Populasjonsgenetikerne har stort sett uendret begrepet fitness definert ovenfor. For å kunne måle kondisjon på en meningsfull måte, ble begrepet også gjort mer presist og en beskrivelse på matematisk språk var berettiget. Dette var spesielt nødvendig for å kunne forstå egnethet ikke bare som en eiendom til individuelle individer, men også til befolkninger . Den enkleste formen, "individuell kondisjon", tilsvarer ganske enkelt definisjonen for individet. Dens aritmetiske gjennomsnitt og varians kan beregnes for befolkningen. Imidlertid avhenger individuell egnethet på en måte som er vanskelig å forstå i detalj av genetiske disposisjoner og av de respektive miljøfaktorene. Av denne grunn introduseres en annen mengde, som er referert til som “absolutt egnethet”, som utelukkende er relatert til genotypen. I henhold til denne definisjonen er absolutt kondisjon noe som den gjennomsnittlige forventede verdien av kondisjon for et individ av en bestemt genotype . Dette kan bestemmes for homozygote individer ved å undersøke større serier (det bør bemerkes at definisjonen av kondisjon inkluderer habitat, fordi kondisjon er avhengig av habitat). Gjennomsnittlig absolutt kondisjon tilsvarer nøyaktig gjennomsnittlig individuell kondisjon, siden i det andre tilfellet de samme individene bare har blitt distribuert til to eller flere undergrupper.

Absolutte kondisjonsverdier er vanligvis ikke relevante for behandling, da de ikke tillater sammenligninger. Derfor normaliseres den absolutte treningsverdien vanligvis til en sammenligningsverdi. Resultatet blir da referert til som "relativ kondisjon". Vanligvis brukes egnetheten til den sterkeste genotypen som referanse (slik at den får verdien 1). Resultatet er en relativ kondisjon mellom 0 og 1. Den relative kondisjonen, satt inn i ligninger, kan brukes til å forutsi allelfrekvenser med forskjellige nivåer av utvalg.

Generell kondisjon

Begrepet fitness ble utvidet til å inkludere reproduksjonsuksess for nært beslektede individer i beregningen, da genene deres stort sett er identiske. Begrepet total fitness har blitt etablert for denne betraktningen (også: "inkluderende fitness"). Ved å se på generell kondisjon kan fremveksten av altruistisk oppførsel særlig forklares .

Beregning av kondisjon

Følgende ligning brukes til å beregne egnetheten eller veksthastigheten til en genotype i (formelen gjelder for en populasjon av aseksuelt reproduserende genotyper, hvor generasjonene overlapper hverandre):

${\ displaystyle \ sum _ {x = 1} ^ {L} l_ {x} m_ {x} e ^ {- rx} = 1}$

• ${\ displaystyle l_ {x}}$ er sannsynligheten for overlevelse opp til alderen x
• ${\ displaystyle m_ {x}}$ er gjennomsnittlig fruktbarhet i alderen x
• L er maksimal levetid

Hvis generasjonene overlapper hverandre, måles individets egnethet som veksthastigheten r for genotypen i. I tilfelle generasjonene ikke overlapper hverandre, måles en genotypes egnethet ved hjelp av erstatningshastigheten R ( ). R er produktet av den gjennomsnittlige fruktbarheten til en genotype og sannsynligheten for overlevelse opp til reproduksjonsalderen. ${\ displaystyle \ approx e ^ {r}}$

Det er vanskeligere å beregne egnethet for seksuelt reproduserende individer, fordi hyppigheten av en genotype i hver generasjon avhenger av overlevelsesevnen og fruktbarheten til alle de genotypene som, gjennom kryssing, kan bidra til dens opprettelse. Fitnessen til en seksuell genotype kan estimeres ved å måle dens og verdiene og beregne veksthastigheten eller erstatningshastigheten. ${\ displaystyle l_ {x}}$${\ displaystyle m_ {x}}$

Se også

• Evolusjonær tilpasning

hovne opp

1. ↑ en oversikt i: JSF Barker (2009): Definere kondisjon i naturlige og tamme populasjoner. i: J. van der Werf (red.): Adaptation and Fitness in Animal Populations. Springer-Verlag (Heidelberg) 2009: 3-14.
2. ↑ Oversikt i: JF Crow & M. Kimura (1970): An Introduction to Population Genetics Theory. Harper and Row (New York).