恐龙世界/适应与适性

本页探讨了动物谱系中两种演化框架。

通常，一个动物种群包含具有广泛性状表达的个体。

• 当我们在小学学习基因时，我们经常将眼睛颜色与我们的父母进行比较。如果两个棕眼睛的父母每个人都携带一个隐性基因，他们可能会生出一个蓝眼睛的孩子。他们有 1/4 的可能性发生这种情况。
• 动物身上的大多数性状并不那么简单。虽然我们的 DNA 包含构建我们身体的细胞信息，但它也包含大量在任何特定时间不一定被我们身体使用的信息。
• 基因表达很复杂。许多不同的因素会影响身体实际每天如何产生细胞和结构。
• 因此，我们在个体身上看到的性状与他们的后代将继承的潜在性状信息并非一一对应。
• 一旦后代获得了它们的 DNA 指令集，这些指令的实际执行就会受到许多影响基因表达的因素的影响。
• 如果每个动物个体都活了许多年，种群中可能包含多代后代和父母。

遗传漂变指的是种群或群体中典型 DNA 模式发生的改变。

• 如果一个种群分裂成两个，则其中一个群体中的典型基因编码和表达可能会发生改变。
• 如果这些动物重新加入一个混合种群，它们可能会重新混合它们的 DNA，而遗传漂变不会产生太大影响。
• 如果这些动物没有重新加入一个混合种群，并且它们在几代中没有混合它们的 DNA，那么一个种群中的典型遗传密码可能与其他种群的差异足够大，以至于后代不可能出现，或者很少出现。

许多因素会导致不同的种群。

• 地理障碍可能会在种群中出现，或者为种群分裂提供机会。
• 栖息地破碎化会减少个体之间的混合，从而形成亚群。
• 季节性（花朵开得有多早；黑暗持续的时间有多晚）或气候等环境条件会改变动物面临的挑战。能够以不同方式应对这些挑战的个体可能会发现自己只与更广泛种群中的一个子集混在一起。
• 动物的行为也会影响动物相遇、求偶和繁殖的时间、地点和方式。对于具有与交配相关的复杂认知行为的群居动物来说，这是一种特别强大的力量。

赋予成功的性状可以在种群中得到加强。

• 如果一个性状有助于个体生存，那么该动物就会被保留在种群中。该个体的繁殖或行为行为可能会影响种群。
• 如果一个个体表达的性状有助于繁殖，或者改善后代的生存，那么该动物拥有的任何可遗传性状都可能传递给下一代。
• 行为性状可以在没有直接有性繁殖的情况下传播。
• 基因表达会影响从 DNA 中的潜在列表中产生哪些性状，以及性状如何与其他身体和行为特征相互作用。
• “适者生存”这个短语通常归因于查尔斯·达尔文，但实际上并非出自他的作品。达尔文在科学家发现 DNA 是该过程机制的百年之前就推测了“适者生存”。他的一些推测是正确的，而另一些则是不正确的。
• “适者生存”对进化中的遗传和行为力量是一个不足的评估。它也被用来在最近的历史上为残酷和不人道的屠杀人民和文明提供正当理由。
• 我们在这堂课中更喜欢一个短语，它出自弗兰克·科塞蒂博士，即“最小适者生存”。这样更容易理解大熊猫的存在！

当种群分离时，新的物种就会出现。

• 为了产生一个新的物种，一个种群需要变得足够不同于它的同类，以至于它们不会混合它们的 DNA。
• 这种区别的种类各不相同，如上所述。由于行为、解剖结构中的基因表达和环境影响，动物可以停止将它们的基因混合在一起。
• 这个过程的速度因动物种类、行为复杂性、栖息地、地理等而异。

自然选择描述了特定性状在种群中发生变化的过程。

• 有助于生存或繁殖的性状可能会增加它在个体中的表达。
• 如果具有该性状的个体在繁殖前死亡，或无法产生足够的后代，那么环境中的危害会从种群中消除该性状。
• 寄生虫、疾病和微生物生长会从种群中消除个体。
• 一个个体可能拥有非常棒的性状，这些性状对一种环境挑战非常有效，但它可能由于对另一种挑战的反应不足而死亡或被从繁殖周期中移除。

我们可以观察到自然选择在时间和空间上的各种尺度上影响性状表达。自然选择并不总是朝着同一个方向、对相同的性状起作用，或者产生相同的结果。

下面我们将学习适应和适性。

• 基本上，如果一个性状在一个特定功能的背景下被夸大（扩大、增加频率等），我们称这组变化为适应。
• 一个性状也可能在一个完全新的功能的背景下被夸大，不同于它最初被重视的背景。想想自然选择过程突然向左转。这被称为适性。

适应

一些性状允许动物在特定环境挑战的背景下取得成功。

• 例如：种子很难打开。一只喙部强壮的雀类可以敲开坚硬的种子。

如果这种环境挑战加剧或减少与动物种群中性状表达相关的性状表达，那么它就会成为自然选择的一个来源。

• 例如：在干旱期间，无法打开坚硬种子的鸟类会死亡。可以打开种子的鸟类会生存下来。那年晚些时候，雏鸟中强壮的喙更常见。

自然选择并不保证种群的长期变化。

• 例如：在接下来的三年里，天气温和潮湿。具有敏锐视力、能够发现体型小但营养丰富的种子的鸟类表现良好，并产生了具有通用喙形的几代后代。

如果一个性状在物种的所有成员中都增加，并且如果该性状在一个持续的环境挑战的背景下增加表达，而它对该挑战具有优势，那么这就是适应。

适性

有时一个性状在一个与该性状产生的背景截然不同的挑战背景下增加。例如

• 手盗龙类（包括窃蛋龙、镰刀龙和犹他盗龙）有一个半月形的腕骨，可以让它们的手腕转动方式不同于其他兽脚类恐龙。
• 蜂鸟有非常大的翅膀，它们来回翻动以在反向摆动和正向摆动时产生升力。这利用了灵活的腕部。但腕骨最初不是在飞行的背景下出现的。
• 腕部结构被“劫持”或“黑客攻击”，用于不同的功能。