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進化生物学における弱い選択とは、異なる表現型を持つ個体が同様の適応度を持つ場合、つまり、一方の表現型が他方よりも弱く好まれる場合を指します。したがって、弱い選択は、安定した集団内で複数の表現型が維持されることを説明する進化理論です。[1]
弱い選択は、モラン過程における突然変異の維持を説明するためにのみ使用できます。[1]モラン過程とは、出生と死が対になるイベントであり、したがって集団のサイズは一定のままです。集団のサイズが増加している場合は、野生型と突然変異体の両方の表現型が増殖し、1つの表現型に対する弱い選択は、どちらに対しても特定の選択をもたらしません。したがって、弱い選択には有限の集団が機能することが必要です。そうでなければ、固定が期待されず、したがって選択も行われません。
弱い選択の結果、同様の固定確率を持つ2つの表現型が生まれます。弱い選択は、2つの競合する対立遺伝子の固定時間を長くする働きをします。その結果、弱い選択は、複数の対立遺伝子が維持されている集団で進化が大きなステップでどのように起こるかを説明するモデルを提供します。[1]
2 つの表現型が非常によく似た適応度を持つ可能性がある理由は 2 つあります。1 つは、野生型と突然変異体の表現型の違いは大きいが、突然変異の重要性は小さい場合です。例としては、色素の変化が挙げられます。もう 1 つの理由は、野生型と突然変異体の表現型の違いが実際には小さい場合 (尾の長さの違いなど) です。いずれの場合も、選択圧を生み出す環境によって決まる突然変異の重要性は、他の突然変異と比較して低いです。したがって、ほぼ中立的な突然変異は、弱く選択された表現型になります。[1]
弱い選択は、集団内の表現型頻度を支配する進化のダイナミクスが主にランダムな変動によって駆動される状況を作り出します。したがって、弱い選択は、弱く選択された形質の進化のダイナミクスに対する確率過程の影響を増大させます。たとえば、遺伝的浮動により、野生型が消滅し、ほぼ中立的な突然変異が集団内の優勢な対立遺伝子になる可能性があります。したがって、弱い選択は、集団サイズの影響にも特に敏感です。より小さな集団では、遺伝的浮動などの確率過程により、弱く選択された突然変異がさらに簡単に増殖する可能性があります。[2]
経験的に、非同義置換は、ショウジョウバエとシロイヌナズナにおいて弱い選択を通じて増殖することが報告されている。これらの非中立的突然変異は、遺伝子調節要素に影響を及ぼす場合、進化上特別な意味を持つと考えられている。これは、遺伝子発現の差異が重要な発達であり、したがって生物の形態に潜在的に影響を及ぼす可能性があるためである。さらに、弱い選択はコドン使用バイアスに作用し、非優先コドンを持つ突然変異体の転写速度を変化させることで、遺伝子発現の差異レベルをもたらす。したがって、いわゆる「サイレント」突然変異でさえ、生物の適応度にわずかな変化をもたらす可能性がある。さらに、遺伝子重複は、一見機能しない突然変異を弱い選択を通じて維持できる別の方法を提供する。重複した遺伝子コピーの差異的発現は、タンパク質が新しい機能を進化させることができるメカニズムを提供する。[3]
参考文献
- ^ abcd Wild, G.; Traulsen, A. (2007). 「弱い選択のさまざまな限界と有限集団の進化ダイナミクス」. Journal of Theoretical Biology . 247 (2): 382–390. Bibcode :2007JThBi.247..382W. doi :10.1016/j.jtbi.2007.03.015. PMID 17462673.
- ^ Kimura, M. (1968). 「分子レベルでの進化速度」. Nature . 217 (5129): 624–626. Bibcode :1968Natur.217..624K. doi :10.1038/217624a0. PMID 5637732. S2CID 4161261.
- ^ Ohta, T. (2002). 「遺伝子の進化と遺伝子制御におけるほぼ中立性」。 米国科学アカデミー紀要。99 (25): 16134–16137。Bibcode : 2002PNAS ...9916134O。doi : 10.1073 / pnas.252626899。PMC 138577。PMID 12461171。