恐龍世界/適應與適性

本頁探討了動物譜系中兩種演化框架。

通常，一個動物種群包含具有廣泛性狀表達的個體。

• 當我們在小學學習基因時，我們經常將眼睛顏色與我們的父母進行比較。如果兩個棕眼睛的父母每個人都攜帶一個隱性基因，他們可能會生出一個藍眼睛的孩子。他們有 1/4 的可能性發生這種情況。
• 動物身上的大多數性狀並不那麼簡單。雖然我們的 DNA 包含構建我們身體的細胞資訊，但它也包含大量在任何特定時間不一定被我們身體使用的資訊。
• 基因表達很複雜。許多不同的因素會影響身體實際每天如何產生細胞和結構。
• 因此，我們在個體身上看到的性狀與他們的後代將繼承的潛在性狀資訊並非一一對應。
• 一旦後代獲得了它們的 DNA 指令集，這些指令的實際執行就會受到許多影響基因表達的因素的影響。
• 如果每個動物個體都活了許多年，種群中可能包含多代後代和父母。

遺傳漂變指的是種群或群體中典型 DNA 模式發生的改變。

• 如果一個種群分裂成兩個，則其中一個群體中的典型基因編碼和表達可能會發生改變。
• 如果這些動物重新加入一個混合種群，它們可能會重新混合它們的 DNA，而遺傳漂變不會產生太大影響。
• 如果這些動物沒有重新加入一個混合種群，並且它們在幾代中沒有混合它們的 DNA，那麼一個種群中的典型遺傳密碼可能與其他種群的差異足夠大，以至於後代不可能出現，或者很少出現。

許多因素會導致不同的種群。

• 地理障礙可能會在種群中出現，或者為種群分裂提供機會。
• 棲息地破碎化會減少個體之間的混合，從而形成亞群。
• 季節性（花朵開得有多早；黑暗持續的時間有多晚）或氣候等環境條件會改變動物面臨的挑戰。能夠以不同方式應對這些挑戰的個體可能會發現自己只與更廣泛種群中的一個子集混在一起。
• 動物的行為也會影響動物相遇、求偶和繁殖的時間、地點和方式。對於具有與交配相關的複雜認知行為的群居動物來說，這是一種特別強大的力量。

賦予成功的性狀可以在種群中得到加強。

• 如果一個性狀有助於個體生存，那麼該動物就會被保留在種群中。該個體的繁殖或行為行為可能會影響種群。
• 如果一個個體表達的性狀有助於繁殖，或者改善後代的生存，那麼該動物擁有的任何可遺傳性狀都可能傳遞給下一代。
• 行為性狀可以在沒有直接有性繁殖的情況下傳播。
• 基因表達會影響從 DNA 中的潛在列表中產生哪些性狀，以及性狀如何與其他身體和行為特徵相互作用。
• “適者生存”這個短語通常歸因於查爾斯·達爾文，但實際上並非出自他的作品。達爾文在科學家發現 DNA 是該過程機制的百年之前就推測了“適者生存”。他的一些推測是正確的，而另一些則是不正確的。
• “適者生存”對進化中的遺傳和行為力量是一個不足的評估。它也被用來在最近的歷史上為殘酷和不人道的屠殺人民和文明提供正當理由。
• 我們在這堂課中更喜歡一個短語，它出自弗蘭克·科塞蒂博士，即“最小適者生存”。這樣更容易理解大熊貓的存在！

當種群分離時，新的物種就會出現。

• 為了產生一個新的物種，一個種群需要變得足夠不同於它的同類，以至於它們不會混合它們的 DNA。
• 這種區別的種類各不相同，如上所述。由於行為、解剖結構中的基因表達和環境影響，動物可以停止將它們的基因混合在一起。
• 這個過程的速度因動物種類、行為複雜性、棲息地、地理等而異。

自然選擇描述了特定性狀在種群中發生變化的過程。

• 有助於生存或繁殖的性狀可能會增加它在個體中的表達。
• 如果具有該性狀的個體在繁殖前死亡，或無法產生足夠的後代，那麼環境中的危害會從種群中消除該性狀。
• 寄生蟲、疾病和微生物生長會從種群中消除個體。
• 一個個體可能擁有非常棒的性狀，這些性狀對一種環境挑戰非常有效，但它可能由於對另一種挑戰的反應不足而死亡或被從繁殖週期中移除。

我們可以觀察到自然選擇在時間和空間上的各種尺度上影響性狀表達。自然選擇並不總是朝著同一個方向、對相同的性狀起作用，或者產生相同的結果。

下面我們將學習適應和適性。

• 基本上，如果一個性狀在一個特定功能的背景下被誇大（擴大、增加頻率等），我們稱這組變化為適應。
• 一個性狀也可能在一個完全新的功能的背景下被誇大，不同於它最初被重視的背景。想想自然選擇過程突然向左轉。這被稱為適性。

適應

一些性狀允許動物在特定環境挑戰的背景下取得成功。

• 例如：種子很難開啟。一隻喙部強壯的雀類可以敲開堅硬的種子。

如果這種環境挑戰加劇或減少與動物種群中性狀表達相關的性狀表達，那麼它就會成為自然選擇的一個來源。

• 例如：在乾旱期間，無法開啟堅硬種子的鳥類會死亡。可以開啟種子的鳥類會生存下來。那年晚些時候，雛鳥中強壯的喙更常見。

自然選擇並不保證種群的長期變化。

• 例如：在接下來的三年裡，天氣溫和潮溼。具有敏銳視力、能夠發現體型小但營養豐富的種子的鳥類表現良好，併產生了具有通用喙形的幾代後代。

如果一個性狀在物種的所有成員中都增加，並且如果該性狀在一個持續的環境挑戰的背景下增加表達，而它對該挑戰具有優勢，那麼這就是適應。

適性

有時一個性狀在一個與該性狀產生的背景截然不同的挑戰背景下增加。例如

• 手盜龍類（包括竊蛋龍、鐮刀龍和猶他盜龍）有一個半月形的腕骨，可以讓它們的手腕轉動方式不同於其他獸腳類恐龍。
• 蜂鳥有非常大的翅膀，它們來回翻動以在反向擺動和正向擺動時產生升力。這利用了靈活的腕部。但腕骨最初不是在飛行的背景下出現的。
• 腕部結構被“劫持”或“駭客攻擊”，用於不同的功能。