生物演化與自然選擇
在生物體中，特定性狀的不同表達會影響其適應度。若某種表達賦予較高的適應度，具有此表達的個體將有更高的存活率，產生更多後代。這種表達所對應的等位基因將在族羣中累積並逐漸取代其他等位基因，此過程稱作定向選擇。
定向選擇的機制
假設影響某性狀的等位基因為 A1 和 A2。若同型合子 A1A1 的適應度最高，異型合子 A1A2 適應度中等，同型合子 A2A2 適應度最低，則在天擇作用下，A1 將被保留，而 A2 將被淘汰，此為定向選擇。在穩定環境中，A1 所對應的性狀將持續帶來較高的適應度，導致 A1 基因頻率上升，最後達到固定狀態。
定向選擇的類型
定向選擇可分為淨化選擇和正負選擇。淨化選擇指適應度較低的等位基因在族羣中完全消失。正向選擇指有利的突變基因型被保留。負向選擇則指有害的基因因淘汰而消失。
平衡選擇與定向選擇的區別
定向選擇僅保留有利的基因型，而平衡選擇傾向於維持多種基因型的存在。不同的環境可能偏好不同的基因型，因此某等位基因的有利或有害性需根據族羣的生存環境而定。
| 性狀 | 定向選擇 | 平衡選擇 |
|---|---|---|
| 適應度 | 僅保留有利 | 傾向維持多種 |
| 基因頻率 | 累積並固定 | 起伏或穩定在介於兩極之間 |
| 影響因素 | 環境穩定性，適應度差異 | 環境異質性，平衡選擇機制 |
自然選擇的定義
自然選擇指生物的遺傳特徵在生存競爭中，導致繁殖能力差異，從而導致有利特徵被保留、有害特徵被淘汰。自然選擇是演化的主要機制，解釋了生物適應環境的能力。
自然選擇的影響
自然選擇影響生物體的存活率，其影響因素包括非生物因素（温度、濕度等）和生物因素（掠食者、競爭等）。個體間的變異導致不同的存活率，如果變異具有遺傳性，則會造成演化。
定向天擇
定向天擇是自然選擇的一種形式，不同於其他天擇形式，在定向天擇中，某些遺傳性狀會因為環境壓力而變得更有利或更有害。這種壓力可能來自生物的物理環境，例如温度、食物可用性或競爭者。
定向天擇的類型
定向天擇有兩種主要類型：
- 正向天擇：有利的遺傳特徵的頻率增加。
- 負向天擇：有害的遺傳特徵的頻率減少。
定向天擇的機制
定向天擇的機制可以通過以下步驟理解：
- 遺傳變異：存在具有不同遺傳特徵的個體。
- 環境壓力：環境對具有不同遺傳特徵的個體施加不同的壓力。
- 選擇優勢：具有有利遺傳特徵的個體更有可能存活並繁衍。
- 遺傳：有利的特徵傳遞給後代。
- 特徵頻率增加：隨著時間的推移，有利特徵的頻率會在族羣中增加，而有害特徵的頻率會減少。
定向天擇的例子
定向天擇可以在許多不同的物種中看到，以下是一些例子：
| 物種 | 特徵 | 選擇壓力 | 類型 |
|---|---|---|---|
| 樺樹蛾 | 深色翅膀 | 工業革命期間的空氣污染 | 正向天擇 |
| 金翅雀 | 長而尖的喙 | 花蜜可用性 | 正向天擇 |
| 人類 | 耐乳糖 | 農業發展後的牛奶消耗 | 正向天擇 |
| 鐮狀細胞貧血癥 | 鐮狀紅血球 | 瘧疾流行 | 負向天擇 |
定向天擇的後續效應
定向天擇可以對種羣產生以下後續效應：