自然選擇可以保持某種性狀在種群中的比例嗎?

自然選擇可以增加適應環境的性狀在種群中的比例,可以減少不適應的性狀的比例。但如果某一性狀在種群中既不是越多越好,也不是越少越好,而是保持固定比例最好,那麼自然選擇能不能使種群中的性狀傾向於這個比例?

請問假設這麼一種情況:一片森林中生活這無數個猴群,猴子的天敵會借著樹林的蔭蔽襲擊猴群,猴群中身材瘦小的猴子能爬上樹梢眺望偵查發現敵襲但無力對抗,身材高大的猴子能夠擊退敵人卻無法爬樹偵查。

該假設下,會否出現以下一種博弈?如果瘦小的太少,偵查力量不夠,猴群會被偷襲,如果高大的太少又無法迎擊敵人。那麼這無數群猴子中存活下來的必然是身材大小比例合適的猴群。


可以的,不過從基因的層面會比從性狀的層面解釋更清晰點。有一類自然選擇叫做 balancing selection,就表示不同版本的基因都被保持在種群中的情況。常見的幾種機制:

  • 雜合子優勢(heterozygote advantage)

雜合子(Aa)的適應度比兩種純合子(AA、aa)都高,經典例子是鐮刀型紅細胞貧血症的致病基因—— aa 會導致攜帶者患病,正常來講等位基因 a 的頻率應該越來越低、接近消失才對。可是在瘧疾頻發的地區,a 的頻率會較高,因為基因型為 Aa 的人對瘧疾免疫。作為 Aa 的優勢帶來的副作用,「患鐮刀型紅細胞貧血症」這種性狀也一直存在。

  • frequency-dependent selection (翻譯成了「頻度依賴選擇」?)

基因型對應的適應度與它在群體中的普遍程度有關。如果是負相關(總是稀有的基因型更有優勢),不同基因型(及其對應的性狀)的頻率就會維持在某個平衡點上。類似於博弈論里的 hawk-dove game,動物行為學裡經常用來解釋為什麼會有不同的個性存在。

(剛剛看某問題想到的類比:假設每個人都希望顯得小眾,而能選擇的喜好是有限的,那任何一種喜好都不會消失)

  • 方向不定的自然選擇

每年雨水有多有少,草籽有大有小,所以有些年嘴長又尖比較好,有些年卻短而扁更好(借了 Darwins finch 的例子)。長此以往,不同基因型也都會被保存下來。自然選擇在空間上的不確定也同理。

題主假設的例子有點棘手(實際上 justify 所有群組選擇都很棘手)。當瘦小的猴子少時,瘦小者更容易身處一個有大有小的猴群,平安繁衍,從這個角度可以視為 negative frequency-dependent selection。「猴群」不適合當成自然選擇的單位,因為我們討論的性狀是高大 vs. 瘦小,而非比例合適的猴群 vs. 比例不當的猴群。


這個問題在每一本遺傳學書里都有。通過計算可以得知只要不是完全選擇(就是fitness為0)最後表現型都會固定在一定比例。題主舉的例子可以視為種群選擇而不是個體選擇,選擇的對象是生存策略本身,這樣得到的會是表現型比例不同的各個群體。


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