Fitness (biologie) – Wikipedia

Contribution moyenne au pool génétique de la génération suivante fournie par des individus du génotype ou du phénotype spécifié

Aptitude (souvent noté

w{ displaystyle w}

ou ω dans modèles de génétique des populations) est la représentation quantitative de la sélection naturelle et sexuelle dans la biologie évolutive. Il peut être défini par rapport à un génotype ou 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 pool génique de la génération suivante faite par des individus du génotype ou du phénotype spécifié. L'aptitude d'un génotype se manifeste par son phénotype, qui est également affecté par l'environnement de développement. L'aptitude 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, les valeurs de condition physique peuvent être attribuées aux allèles en effectuant une moyenne sur les fonds génétiques possibles. La sélection naturelle tend à généraliser au fil du temps les allèles de meilleure condition physique, ce qui entraîne une évolution darwinienne.

Le terme "forme physique darwinienne" peut être utilisé pour clarifier la distinction avec la forme physique.(1) La condition physique n'inclut pas une mesure de la survie ou de la durée de la 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 grand nombre de copies de lui-même au cours des générations successives".

La forme physique inclusive diffère de la forme physique individuelle en incluant la capacité d’un allèle chez un individu de promouvoir la survie et / ou la reproduction d’autres individus partageant cet allèle, de préférence avec des individus ayant un allèle différent. L'un des mécanismes de la condition physique inclusive est la sélection du parent.

Le fitness est une propension(modifier)

La forme physique est souvent définie comme une propension ou une probabilité plutôt que par le nombre réel d'enfants. Par exemple, selon Maynard Smith, "La condition physique est une propriété, non pas d'un individu, mais d'une classe d'individus – par exemple, homozygote pour l'allèle A à un locus particulier. Ainsi, l'expression" nombre attendu de descendants "désigne le nombre moyen Pas le nombre produit par un seul individu. Si le premier bébé humain porteur d’un gène de lévitation était frappé par la foudre dans son landau, cela ne prouverait pas que le nouveau génotype était peu en forme, mais seulement que l’enfant en question était malchanceux. (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 en tant que parents de la génération suivante".(3)

Modèles de fitness: asexuels(modifier)

Pour éviter les complications du sexe et de la recombinaison, nous limitons d’abord notre attention à une population asexuée sans recombinaison génétique. Ensuite, les athlètes peuvent attribuer directement des aptitudes physiques à des génotypes plutôt que de se préoccuper d'allèles individuels. Il existe deux mesures couramment utilisées de la condition physique; forme physique absolue et forme physique relative.

Remise en forme absolue(modifier)

La forme physique absolue (

W{ displaystyle W}

) d’un génotype est défini comme le changement proportionnel de l’abondance de ce génotype sur une génération attribuable à la sélection. Par exemple, si

n(t){ displaystyle n (t)}

est l'abondance d'un génotype en génération

t{ displaystyle t}

dans une population infiniment grande (de sorte qu’il n’existe pas de dérive génétique) et en négligeant le changement d'abondance du génotype dû aux mutations, puis(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.

Fitness relatif(modifier)

Alors que l’aptitude absolue détermine les changements d’abondance du génotype, l’aptitude relative (

w{ displaystyle w}

) détermine les changements de génotype la fréquence. Si

N(t){ displaystyle N (t)}

est la taille de la population totale en génération

t{ displaystyle t}

, et la fréquence du génotype pertinent est

p(t)=n(t)/N(t){ displaystyle p (t) = n (t) / N (t)}

, puis

,

w¯{ displaystyle { overline {w}}}

est l’aptitude relative moyenne dans la population (en tenant à nouveau compte des changements de fréquence dus à la dérive et à la mutation). Les aptitudes relatives indiquent uniquement le changement de prévalence de différents génotypes les uns par rapport aux autres, de sorte que 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 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

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

, où

W¯{ displaystyle { overline {W}}}

est la condition physique absolue moyenne dans la population). Ceci implique que

w/w¯=W/W¯{ displaystyle w / { overline {w}} = W / { overline {W}}}

, ou en d'autres termes, l'aptitude relative est proportionnelle à

W/W¯{ displaystyle W / { overline {W}}}

. Il n'est pas possible de calculer les aptitudes absolues uniquement à partir des aptitudes relatives, car elles ne contiennent aucune information sur les modifications de l'abondance globale de la population.

N(t){ displaystyle N (t)}

.

L'attribution de valeurs de condition physique relatives à des génotypes est mathématiquement appropriée lorsque deux conditions sont remplies: premièrement, la population est à l'équilibre démographique et, deuxièmement, le taux de natalité, la capacité de compétition ou le taux de mortalité des individus varient, mais pas une combinaison de ces caractéristiques.(5)

Changement de fréquence de génotype dû à la sélection(modifier)

Augmentation de la fréquence avec le temps du génotype , dont l’aptitude relative est 1% supérieure à celle de l’autre génotype présent, .

La modification de la fréquence des génotypes due à la sélection découle immédiatement de la définition de l’aptitude relative,

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