Fitness (biologie)

Fitness ( angl. Fitness «appropriateness», «suitability») est un terme technique issu de la génétique de la population . Contrairement à la forme physique , le terme aptitude à la reproduction est parfois choisi.

Le terme biologique «fitness» n'a rien à voir avec le terme allemand familier «sportivité» ou «bien entraîné»; La célèbre citation d' Herbert Spencer , Survival of the Fittest , est à plusieurs reprises traduite à tort par «survie du plus apte», en fait, cela signifie «survie du plus conformiste».

Les synonymes fréquemment utilisés pour la forme physique sont la valeur d' ajustement ou d' adaptation , le taux de survie relatif ou la pertinence .

Darwin fitness

Malgré son rôle central dans la théorie évolutionniste et la clarté intuitive du terme, sa définition précise est difficile et il est utilisé à ce jour avec des significations légèrement différentes. La forme physique est une mesure de l' adaptation (le terme technique pour cela est adaptation) d'un individu ou d'un génotype à son environnement. La valeur adaptative d'un caractère (ou dans le cas d'un gène: le codage de ce caractère) se mesure en fonction de la manière dont il affecte le nombre de ses descendants; une adaptation est meilleure si elle augmente le nombre de descendants, i. H. La condition physique mesure la somme des adaptations en fonction du nombre de descendants fertiles. Un individu avec une meilleure forme physique a, dans exactement les mêmes conditions environnementales, plus de descendants qu'un individu avec une forme moins bonne. Idéalement, les caractéristiques qui causent le plus grand nombre de descendants peuvent être déterminées. La forme physique globale peut s'expliquer par l'effet des caractéristiques individuelles de l'individu, par exemple sa résistance plus élevée aux facteurs environnementaux tels que la sécheresse ou le froid, sa résistance plus élevée aux parasites ou simplement son taux de reproduction actuel plus élevé. Puisque la progéniture, par héritage, a également les adaptations favorables, elle peut s'affirmer au cours de l'évolution jusqu'à ce que les conditions environnementales changent. L'aptitude à la reproduction est toujours liée à l'environnement actuel et respectif de la vie examinée. Par conséquent, il ne peut pas être mesuré loin de son espace de vie (par exemple dans le laboratoire).

La variable mesurée «fitness» est utile dans la théorie de l'évolution, mais pas centrale. Il est facilement possible de définir et de justifier la théorie sans ce terme. En effet, dans sa version originale de la théorie de l'évolution , Charles Darwin s'est débrouillé sans lui, et la définition ne revient pas non plus à lui-même.

Lors de l'examen de l'aptitude, il est souvent utile de prendre en compte des sous-processus tels que le taux de survie, le taux de reproduction, le succès de l'accouplement, la durée de vie, etc., car ils sont souvent plus faciles à mesurer. Si les sous-processus essentiels à la forme physique globale ont été sélectionnés, la forme physique ainsi déterminée est une bonne approximation de la forme physique globale. Étant donné que la somme de la progéniture sur toute la durée de vie d'un individu devrait être déterminée pour cela, les mesurer prend souvent trop de temps en pratique, en particulier pour les espèces avec des individus à long terme ou cachés qui sont difficiles à observer.

La forme physique en tant que terme génétique de la population

Les généticiens des populations ont adopté le concept de fitness défini ci-dessus en grande partie inchangé. Afin de pouvoir mesurer l'aptitude de manière significative, le terme a également été rendu plus précis et une description en langage mathématique a été justifiée. Cela était particulièrement nécessaire pour pouvoir appréhender la forme physique non seulement en tant que propriété d'individus individuels mais aussi de populations . La forme la plus simple, «aptitude individuelle», correspond simplement à la définition de l'individu. Sa moyenne arithmétique et sa variance peuvent être calculées pour la population. Cependant, l'aptitude individuelle dépend d'une manière difficile à comprendre en détail des prédispositions génétiques et des facteurs environnementaux respectifs. Pour cette raison, une autre quantité est introduite, appelée «aptitude absolue», qui est exclusivement liée au génotype. Selon cette définition, l'aptitude absolue est quelque chose comme la valeur moyenne attendue d'aptitude pour un individu d'un certain génotype . Cela peut être déterminé pour les individus homozygotes en examinant des séries plus importantes (il convient de noter que la définition de la valeur adaptative inclut l'habitat, car la valeur dépend de l'habitat). L'aptitude absolue moyenne correspond exactement à l'aptitude moyenne individuelle, puisque dans le second cas, les mêmes individus n'ont été répartis qu'en deux sous-groupes ou plus.

Les valeurs de fitness absolues ne sont généralement pas pertinentes pour le traitement, car elles ne permettent pas de comparaisons. Par conséquent, la valeur de fitness absolue est généralement normalisée à une valeur de comparaison. Le résultat est alors appelé «aptitude relative». Habituellement, l'aptitude du génotype le plus apte est utilisée comme référence (afin qu'il reçoive la valeur 1). Le résultat est une aptitude relative entre 0 et 1. L'aptitude relative, insérée dans les équations, peut être utilisée pour prédire les fréquences d'allèles avec différents niveaux de sélection.

Condition physique générale

Le concept de fitness a été élargi pour inclure le succès reproducteur d'individus étroitement apparentés dans le calcul, car leurs gènes sont en grande partie identiques. Le terme d' aptitude globale a été établi pour cette considération (également: «fitness inclusif»). En regardant la forme physique globale, l'émergence d' un comportement altruiste peut être expliquée en particulier .

Calcul de la condition physique

L'équation suivante est utilisée pour calculer l'aptitude ou le taux de croissance d'un génotype i (la formule s'applique à une population de génotypes à reproduction asexuée, dans laquelle les générations se chevauchent):

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

• ${\ displaystyle l_ {x}}$ est la probabilité de survie jusqu'à l'âge x
• ${\ displaystyle m_ {x}}$ est la fécondité moyenne à l'âge x
• L est la durée de vie maximale

Si les générations se chevauchent, l'aptitude d'un individu est mesurée comme le taux de croissance r du génotype i. Dans le cas où les générations ne se chevauchent pas, l'aptitude d'un génotype est mesurée à l'aide du taux de remplacement R ( ). R est le produit de la fertilité moyenne d'un génotype et de la probabilité de survie jusqu'à l'âge de reproduction. ${\ Displaystyle \ approx e ^ {r}}$

Il est plus difficile de calculer l'aptitude des individus à se reproduire sexuellement car la fréquence d'un génotype dans chaque génération dépend de la capacité de survie et de la fertilité de tous ces génotypes qui, par croisement, peuvent contribuer à sa création. L'aptitude d'un génotype sexuel peut être estimée en mesurant ses et les valeurs et le calcul du taux de croissance ou le taux de remplacement. ${\ displaystyle l_ {x}}$${\ displaystyle m_ {x}}$

Voir également

• Adaptation évolutive

gonfler

1. ↑ un aperçu dans: JSF Barker (2009): Defining fitness in natural and domesticated populations. dans: J. van der Werf (Ed.): Adaptation and Fitness in Animal Populations. Springer-Verlag (Heidelberg) 2009: 3-14.
2. ↑ Vue d'ensemble dans: JF Crow & M. Kimura (1970): An Introduction to Population Genetics Theory. Harper et Row (New York).