التكيف البيولوجي: مكونات وطرق لتحديد ذلك
تعد الملاءمة البيولوجية أو الكفاءة البيولوجية أو الفعالية البيولوجية أو الملاءمة ، في علم الأحياء التطوري ، بمثابة مقياس لقدرة كيان بيولوجي معين على ترك ذرية خصبة للأجيال القادمة. ومع ذلك ، فإن التعريف التشغيلي معقد ولا توجد طريقة أو إجراء محدد لتحديده.
على الرغم من أن تعريفه مثير للارتباك وغالبًا ما يساء تفسيره ، إلا أن اللياقة هي مفهوم أساسي لفهم العملية التطورية ، حيث أن الاختيار يعمل من خلال اختلافات في اللياقة بين الأفراد (أو الأليلات) في السكان.
في الواقع ، وفقًا لـ SC Stearns ، فإن اللياقة هي مفهوم يفهمه جميع الأشخاص ، لكن لا أحد قادر على تعريفه بدقة.
ما هي اللياقة البدنية؟
التعاريف
يشير مصطلح اللياقة إلى قدرة التكاثر والبقاء على قيد الحياة لمجموعة من الكائنات الحية. وبعبارة أخرى ، فإن الخاصية هي التي تحدد القدرة على نشر جيناتها في السكان ، مع مرور الأجيال. في الأدب ، نجد العشرات من التعاريف ، بما في ذلك:
- ميل الفرد أو الأفراد إلى حمل أليل يسمح لهم بالبقاء على قيد الحياة وإنتاج ذرية قابلة للحياة.
- معدل تشتت أليل أو خاصية عدديًا.
- قدرة الفرد مع أليلات معينة على استغلال الموارد والتكيف مع الظروف البيئية من أجل البقاء والتكاثر.
- خاصية قابلة للقياس الكمي للأليلات أو الأنماط الجينية أو خصائص الأفراد الذين يتوقعون تمثيلهم العددي في الأجيال القادمة.
بعض المؤلفين الذين يحاولون تعريف اللياقة البدنية يخلطونها مع الديناميات التطورية - وهي نتيجة منطقية للاختلاف في اللياقة البدنية.
من الناحية المفاهيمية ، تعد اللياقة معلمة مماثلة لعلماء الوراثة وعلماء الإيكولوجيا وعلماء البيئة. ومع ذلك ، فإن الفرق هو في الطريقة التي يقوم بها كل من فرعي البيولوجيا التطورية بتقدير المعلمة أو تحديدها كمياً.
أصل المصطلح
على عكس الاعتقاد الشائع ، فإن عالم الطبيعة البريطاني تشارلز داروين لم يستخدم مصطلح الملاءمة في الطبعات الأولى من إيل أو حكم النوع .
في المقابل ، استخدم داروين الفعل " المناسب" للإشارة إلى قدرة النمط الظاهري على التطور و "الملاءمة" في البيئة التي يعيش فيها.
باستخدام تشبيه نموذج المفتاح والقفل ، يتم تمثيل المفتاح بواسطة الكائن الحي والقفل بواسطة البيئة ، ويجب أن تتلاءم مع شروط البقاء والتطور والنمو والتكاثر.
ظهرت اللياقة في طبعات لاحقة من "أصل الأنواع " بتأثير بوليماث هربرت سبنسر ولعبته الشعبية "البقاء للأصلح" (في اللغة الإنجليزية للأصلح ).
مكونات اللياقة البدنية
وفقا لفوتويما (2005) ، تتألف اللياقة البدنية من ثلاثة مكونات: احتمال البقاء على قيد الحياة في عدة مراحل إنجابية ، ومتوسط عدد النسل الذي تنتجه الأنثى ومتوسط عدد النسل الذي ينتجه الذكر.
الاختلاف في عدد الأولاد هو نتيجة منطقية للمنافسة لإيجاد شريك - عادة ما يعرف بالاختيار الجنسي.
نظرًا لأن احتمال البقاء على قيد الحياة ومتوسط عدد الأولاد يشكلون عناصر اللياقة ، فهو مفهوم ينطبق فقط على المجموعات. على سبيل المثال ، اللياقة البدنية لجميع الأفراد من نوع وراثي معين.
ليس من المُمثل الإشارة إلى اللياقة البدنية للفرد ، حيث يمكن أن يتأثر نجاحه الإنجابي وبقائه بالصدفة.
اللياقة المطلقة والنسبية
في الأدب ، يتم التعبير عن اللياقة من الناحية المطلقة والنسبية. بالنسبة للبساطة ، ينطبق المفهوم على الكائنات التي لا تتكاثر إلا مرة واحدة في حياتها ولا يوجد تداخل بين الأجيال في سكانها ، لأن كل الأفراد يتكاثرون في نفس الوقت.
في هذه الكائنات ، يتم تعريف الملاءمة المطلقة للأليل على أنه متوسط عدد النسل الذي ينتج عن الشخص الذي يحمل الأليل المذكور.
يمكن حسابها كمنتج للخصوبة النسبية حسب نسبة الناجين. من الناحية النظرية ، هذه القيمة يكاد يكون من المستحيل تقديرها.
في المقابل ، فإن اللياقة النسبية للأليل هي اللياقة المطلقة ، مقارنةً بالأليل المرجعي. حسب الاصطلاح ، فإن الأليل المرجعي هو الذي يتمتع بأكبر قدر من اللياقة المطلقة ويتم تعيين القيمة النسبية لـ 1.
هناك طريقة أخرى للتعبير عن الملاءمة النسبية وهي القيام بذلك فيما يتعلق بمتوسط الملاءمة المطلقة للسكان أو نصف قطر تردد الأليل في الجيل التالي فيما يتعلق بالجيل الحالي. من المقبول أن يكون الاختيار هو الأفعال النسبية وليس المطلقة.
اللياقة البدنية الشاملة
في عام 1964 ، طور النظري التطوري وليام هاملتون نظرية عبقرية لفهم السلوك الإيثاري لبعض الحيوانات: اختيار الأسرة.
طور هاميلتون مفهوم اللياقة الشاملة أو الفعالية الشاملة. بالنسبة للمؤلف ، يمكن تقسيم اللياقة إلى عنصرين ، أحدهما مباشر والآخر غير مباشر.
الأول هو نتيجة لتكاثر الفرد ، في حين يتم تحقيق الثاني من خلال استنساخ الأقارب المقربين.
تنشأ الفعالية غير المباشرة عندما يحقق الأقارب المقربون نجاحًا أكبر في التكاثر أكثر مما كانوا سيحققونه لوحدهم ، وذلك بفضل مساهمة أقربائهم.
طرق لقياس اللياقة البدنية
في الدراسات التجريبية ، من الممكن تقدير اللياقة باستخدام منهجيات مختلفة ، لكل منها مزاياه وعيوبه.
يعتقد الباحثون أن اللياقة تعتمد على السياق ، وبالتالي ، فإن التصميمات التجريبية الطبيعية تعطي نتائج أفضل من قياسات المعلمات التي يتم إجراؤها في المختبر مع ظروف حياة مثالية وإجهاد منخفض وكميات غير محدودة من الطعام.
يقترح الأدب ثلاث طرق لتقدير اللياقة البدنية: استخدام معدل التغير في الترددات الأليلية ، والتوسط في تجارب استعادة العلامات واستخدام الانحرافات في مبدأ هاردي وينبرج. لا تنطبق الحالة الأخيرة إلا على حالات الميزة غير المتجانسة.
معدل التغير في الترددات الأليلية
في الحالة الأولى ، ننتقل إلى حساب معامل (معاملات) الاختيار التي تحدد تقليل اللياقة بالنسبة إلى أفضل النمط الوراثي ، مع التعبير s = Δp / p'q2 . عند معرفة قيمة s ، يمكنك معرفة اللياقة مع التعبير: Fitness (w) = 1 - s.
مارك استعادة التجارب
في الطريقة الثانية ، قم ببساطة بحساب نسب عدد الأفراد المستعاد على عدد الأفراد الذين تم إطلاق سراحهم. يتم تعيين أعلى قيمة للياقة البدنية 1 والباقي مقسوم على القيمة المذكورة.
الانحرافات عن مبدأ هاردي وينبرج
أخيرًا ، تحسب الانحرافات عن مبدأ هاردي وينبرغ العلاقة بين الترددات المرصودة والمتوقعة. وكما في الحالة السابقة ، تم تعيين اللياقة البدنية 1 إلى أعلى قيمة ، والباقي مقسوم على ذلك.
