Fitness (biologie) – Wikipedia

Aptitude (souvent dénoté

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ou ω dans modèles de génétique des populations) est la représentation quantitative de la sélection naturelle et sexuelle dans la biologie évolutive. Elle peut être définie soit par rapport à un génotype soit à un phénotype dans un environnement donné. Dans les deux cas, il décrit le succès de reproduction individuel et est égal à la contribution moyenne au patrimoine génétique de la prochaine génération qui est faite par des individus du génotype ou du phénotype spécifié. L'adéquation d'un génotype se manifeste par son phénotype, qui est également affecté par l'environnement de développement. La forme physique d'un phénotype donné peut également être différente dans différents environnements sélectifs.

Avec la reproduction asexuée, il suffit d'attribuer des aptitudes aux génotypes. Avec la reproduction sexuée, les génotypes sont brouillés à chaque génération. Dans ce cas, des valeurs de fitness peuvent être attribuées aux allèles en faisant la moyenne sur les antécédents génétiques possibles. La sélection naturelle tend à rendre plus fréquents les allèles avec une meilleure condition physique au fil du temps, ce qui entraîne une évolution darwinienne.

Le terme «fitness darwinien» peut être utilisé pour faire clairement la distinction avec la forme physique.(1) La condition physique n'inclut pas une mesure de survie ou de durée de vie; La phrase bien connue de Herbert Spencer «survie du plus apte» doit être interprétée comme: «survie de la forme (phénotypique ou génotypique) qui laissera le plus de copies d'elle-même au cours des générations successives».

La condition physique inclusive diffère de la forme physique individuelle en incluant la capacité d'un allèle chez un individu à favoriser la survie et / ou la reproduction d'autres individus qui partagent cet allèle, de préférence aux individus avec un allèle différent. Un mécanisme de fitness inclusif est la sélection des parents.

La condition physique est souvent définie comme une propension ou une probabilité, plutôt que le nombre réel de descendants. Par exemple, selon Maynard Smith, «La forme physique est une propriété, non pas d'un individu, mais d'une classe d'individus – par exemple homozygote pour l'allèle A à un endroit particulier. Ainsi, l'expression« nombre attendu de descendants »signifie le nombre moyen , pas le nombre produit par un seul individu. Si le premier enfant humain avec un gène de lévitation était frappé par la foudre dans sa poussette, cela ne prouverait pas que le nouveau génotype a une faible forme physique, mais seulement que l'enfant en particulier n'a pas eu de chance. " (2)

Alternativement, "l'aptitude de l'individu – ayant un tableau x de phénotypes – est la probabilité, s (x), que l'individu soit inclus dans le groupe sélectionné comme parents de la prochaine génération."(3)

Pour éviter les complications liées au sexe et à la recombinaison, nous limitons initialement notre attention à une population asexuée sans recombinaison génétique. Ensuite, les aptitudes peuvent être attribuées directement aux génotypes plutôt que d'avoir à se soucier des allèles individuels. Il existe deux mesures de la condition physique couramment utilisées; fitness absolu et fitness relatif.

Fitness absoluÉditer

Le fitness absolu (

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) d'un génotype est défini comme la variation proportionnelle de l'abondance de ce génotype sur une génération attribuable à la sélection. Par exemple, si est l'abondance d'un génotype en génération dans une population infiniment grande (de sorte qu'il n'y a pas dérive génétique), et en négligeant la modification de l'abondance des génotypes due aux mutations,(4)
.

Une condition physique absolue supérieure à 1 indique une croissance de l'abondance de ce génotype; une condition physique absolue inférieure à 1 indique un déclin.

Remise en forme relativeÉditer

Alors que la condition physique absolue détermine les changements dans l'abondance du génotype, la forme relative (

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) détermine les modifications du génotype
la fréquence. Si est la taille totale de la population en génération , et la fréquence du génotype pertinent est , puis
,

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est la forme physique relative moyenne de la population (en mettant de nouveau de côté les changements de fréquence dus à la dérive et à la mutation). Les aptitudes relatives indiquent seulement le changement dans la prévalence des différents génotypes les uns par rapport aux autres, et donc seules leurs valeurs les unes par rapport aux autres sont importantes; les aptitudes relatives peuvent être n'importe quel nombre non négatif, y compris 0. Il est souvent pratique de choisir un génotype comme référence et de définir son aptitude relative à 1. L'aptitude relative est utilisée dans la norme
Modèles de Wright – Fisher et Moran de génétique des populations.

Les aptitudes absolues peuvent être utilisées pour calculer l'aptitude relative, car

p(t+1)=n(t+1)/N(t+1)=(W/W¯)p(t){ displaystyle p (t + 1) = n (t + 1) / N (t + 1) = (W / { overline {W}}) p (t)}

(nous avons utilisé le fait que , où est la forme physique absolue moyenne de la population). Ceci implique que , ou en d'autres termes, l'aptitude relative est proportionnelle à . Il n'est pas possible de calculer les aptitudes absolues à partir des seules aptitudes relatives, car les aptitudes relatives ne contiennent aucune information sur les changements dans l'abondance globale de la population .

L'attribution de valeurs de forme physique relative aux génotypes est mathématiquement appropriée lorsque deux conditions sont remplies: premièrement, la population est à l'équilibre démographique, et deuxièmement, les individus varient dans leur taux de natalité, leur capacité de contester ou leur taux de mortalité, mais pas une combinaison de ces traits.(5)

Changement dans les fréquences des génotypes en raison de la sélectionÉditer

Augmentation de la fréquence au fil du temps du génotype , qui présente une aptitude relative supérieure de 1% à celle de l'autre génotype présent, .

L'évolution des fréquences génotypiques due à la sélection découle immédiatement de la définition de la forme physique relative,

.

Ainsi, la fréquence d'un génotype diminuera ou augmentera selon que sa forme physique est inférieure …

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