Seleção disruptiva - Disruptive selection

Esses gráficos representam os diferentes tipos de seleção genética. Em cada gráfico, a variável do eixo x é o tipo de característica fenotípica e a variável do eixo y é a quantidade de organismos. O Grupo A é a população original e o Grupo B é a população após a seleção. O gráfico 1 mostra a seleção direcional, em que um único fenótipo extremo é favorecido. O gráfico 2 mostra a seleção estabilizadora, onde o fenótipo intermediário é favorecido sobre as características extremas. O gráfico 3 mostra a seleção disruptiva, em que os fenótipos extremos são favorecidos em relação ao intermediário.
Um gráfico mostrando três tipos de seleção

A seleção disruptiva , também chamada de seleção diversificadora , descreve mudanças na genética populacional em que valores extremos para uma característica são favorecidos em relação aos valores intermediários. Nesse caso, a variância da característica aumenta e a população é dividida em dois grupos distintos. Nesse caso, mais indivíduos adquirem valor de caráter periférico em ambas as extremidades da curva de distribuição .

Visão geral

A seleção natural é conhecida por ser um dos processos biológicos mais importantes por trás da evolução . Existem muitas variações de características, e algumas causam maior ou menor sucesso reprodutivo do indivíduo. O efeito da seleção é promover certos alelos , características e indivíduos que têm uma chance maior de sobreviver e se reproduzir em seu ambiente específico. Uma vez que o ambiente tem uma capacidade de suporte , a natureza atua neste modo de seleção sobre os indivíduos para permitir que apenas os descendentes mais aptos sobrevivam e se reproduzam em todo o seu potencial. Quanto mais vantajoso for o traço, mais comum ele se tornará na população. A seleção disruptiva é um tipo específico de seleção natural que seleciona ativamente contra o intermediário em uma população, favorecendo ambos os extremos do espectro.

A seleção disruptiva é inferida que muitas vezes leva à especiação simpátrica por meio de um modo de evolução gradualismo filético . A seleção disruptiva pode ser causada ou influenciada por vários fatores e também ter vários resultados, além da especiação. Indivíduos dentro do mesmo ambiente podem desenvolver uma preferência pelos extremos de uma característica, contra o intermediário. A seleção pode atuar na presença de morfologias corporais divergentes no acesso aos alimentos, como bico e estrutura dentária. É visto que muitas vezes isso é mais prevalente em ambientes onde não há uma ampla gama de recursos clinais, causando desvantagem ou seleção do heterozigoto em relação à média.

O particionamento de nicho permite a seleção de padrões diferenciais de uso de recursos, que podem conduzir à especiação. Em contraste, a conservação de nicho puxa os indivíduos para traços ecológicos ancestrais em um cabo de guerra evolucionário. Além disso, a natureza tende a ter uma perspectiva de 'salto no vagão da banda' quando algo benéfico é encontrado. Isso pode fazer com que o oposto ocorra com a seleção disruptiva, eventualmente selecionando contra a média; quando todos começarem a tirar proveito desse recurso, ele se esgotará e os extremos serão favorecidos. Além disso, o gradualismo é uma visão mais realista quando se olha a especiação em comparação com o equilíbrio pontuado.

A seleção disruptiva pode inicialmente intensificar rapidamente a divergência; isso ocorre porque ele está apenas manipulando alelos que já existem. Freqüentemente, não é criar novos por mutação, o que leva muito tempo. Normalmente, o isolamento reprodutivo completo não ocorre até muitas gerações, mas as diferenças comportamentais ou morfológicas separam as espécies da reprodução em geral. Além disso, geralmente os híbridos têm aptidão reduzida, o que promove o isolamento reprodutivo.

Exemplo

Suponha que haja uma população de coelhos. A cor dos coelhos é governada por dois traços incompletamente dominantes: pelo preto, representado por "B", e pelo branco, representado por "b". Um coelho nesta população com um genótipo de "BB" teria um fenótipo de pêlo preto, um genótipo de "Bb" teria pêlo cinza (uma exibição de preto e branco) e um genótipo de "bb" teria branco pele.

Se esta população de coelhos ocorresse em um ambiente que tivesse áreas de rochas pretas, bem como áreas de rochas brancas, os coelhos com pelo preto seriam capazes de se esconder dos predadores entre as rochas pretas, e os coelhos com pelo branco da mesma forma entre os brancos rochas. Os coelhos de pelo cinza, porém, se destacariam em todas as áreas do habitat e, portanto, sofreriam maior predação.

Como consequência desse tipo de pressão seletiva, nossa população hipotética de coelhos seria selecionada de forma disruptiva para valores extremos da característica de cor do pelo: branco ou preto, mas não cinza. Este é um exemplo de subdominância (desvantagem do heterozigoto) levando à seleção disruptiva.

Especiação simpátrica

Acredita-se que a seleção disruptiva é uma das principais forças que impulsionam a especiação simpátrica em populações naturais. Os caminhos que levam da seleção disruptiva à especiação simpátrica raramente estão sujeitos a desvios; tal especiação é um efeito dominó que depende da consistência de cada variável distinta. Essas vias são o resultado da seleção disruptiva na competição intraespecífica ; pode causar isolamento reprodutivo e, finalmente, culminar em especiação simpátrica.

É importante ter em mente que a seleção disruptiva nem sempre tem que ser baseada na competição intraespecífica. Também é importante saber que este tipo de seleção natural é semelhante aos outros. Onde não é o fator principal, a competição intraespecífica pode ser descartada na avaliação dos aspectos operacionais do curso de adaptação. Por exemplo, o que pode conduzir a seleção disruptiva em vez de competição intraespecífica podem ser polimorfismos que levam ao isolamento reprodutivo e, daí, à especiação.

Quando a seleção disruptiva é baseada na competição intraespecífica, a seleção resultante, por sua vez, promove a diversificação de nicho ecológico e polimorfismos. Se vários morfos ( formas fenotípicas ) ocuparem nichos diferentes, pode-se esperar que tal separação promova uma competição reduzida por recursos. A seleção disruptiva é vista com mais frequência em populações de alta densidade do que em populações de baixa densidade porque a competição intraespecífica tende a ser mais intensa em populações de alta densidade. Isso ocorre porque as populações de densidade mais alta freqüentemente implicam em mais competição por recursos. A competição resultante leva os polimorfismos a explorar diferentes nichos ou mudanças em nichos para evitar a competição. Se uma metamorfose não tem necessidade de recursos usados ​​por outra metamorfose, então é provável que nenhum sofra pressão para competir ou interagir, apoiando assim a persistência e possivelmente a intensificação da distinção dos dois morfos dentro da população. Essa teoria não tem necessariamente muitas evidências de apoio em populações naturais, mas foi vista muitas vezes em situações experimentais usando populações existentes. Esses experimentos sustentam ainda que, nas situações certas (conforme descrito acima), essa teoria poderia provar ser verdadeira na natureza.

Quando a competição intraespecífica não está em ação, a seleção disruptiva ainda pode levar à especiação simpátrica e faz isso por meio da manutenção de polimorfismos. Uma vez que os polimorfismos são mantidos na população, se o acasalamento seletivo está ocorrendo, então esta é uma maneira pela qual a seleção disruptiva pode levar na direção da especiação simpátrica. Se diferentes morfos têm diferentes preferências de acasalamento, então o acasalamento seletivo pode ocorrer, especialmente se a característica polimórfica for uma " característica mágica ", significando uma característica que está sob seleção ecológica e, por sua vez, tem um efeito colateral no comportamento reprodutivo. Em uma situação em que o traço polimórfico não é um traço mágico, então deve haver algum tipo de penalidade de aptidão para aqueles indivíduos que não acasalam de forma seletiva e um mecanismo que causa o acasalamento seletivo tem que evoluir na população. Por exemplo, se uma espécie de borboleta desenvolve dois tipos de padrões de asas, cruciais para fins de imitação em seu habitat preferido, então o acasalamento entre duas borboletas de padrões de asas diferentes leva a um heterozigoto desfavorável . Portanto, as borboletas tendem a se acasalar com outras do mesmo padrão de asa, promovendo um aumento da aptidão, eventualmente eliminando o heterozigoto por completo. Este heterozigoto desfavorável gera pressão para um mecanismo que causa o acasalamento seletivo que irá então levar ao isolamento reprodutivo devido à produção de barreiras pós-acasalamento. Na verdade, é bastante comum ver especiação simpátrica quando a seleção disruptiva está apoiando dois morfos, especificamente quando o traço fenotípico afeta a aptidão ao invés da escolha do parceiro .

Em ambas as situações, uma em que a competição intraespecífica atua e a outra em que não, se todos esses fatores estiverem presentes, eles levarão ao isolamento reprodutivo, o que pode levar à especiação simpátrica.

Outros resultados

Significado

A seleção disruptiva é de particular importância na história do estudo evolutivo, pois está envolvida em um dos "casos cardeais" da evolução, a saber, as populações de tentilhões observadas por Darwin nas Galápagos . Ele observou que as espécies de tentilhões eram semelhantes o suficiente para serem aparentemente descendentes de uma única espécie. No entanto, eles exibiram variação perturbadora no tamanho do bico. Esta variação parece estar relacionada de forma adaptativa ao tamanho da semente disponível nas respectivas ilhas (bicos grandes para sementes grandes, bicos pequenos para sementes pequenas). Os bicos médios tinham dificuldade em recuperar as sementes pequenas e também não eram resistentes o suficiente para as sementes maiores e, portanto, não se adaptavam.

Embora seja verdade que a seleção disruptiva pode levar à especiação, este não é um processo tão rápido ou direto como outros tipos de especiação ou mudança evolutiva. Isso introduz o tópico do gradualismo, que é um acúmulo lento, mas contínuo de mudanças durante longos períodos de tempo. Isso ocorre principalmente porque os resultados da seleção disruptiva são menos estáveis ​​do que os resultados da seleção direcional (a seleção direcional favorece os indivíduos em apenas uma extremidade do espectro).

Por exemplo, tomemos o caso matematicamente direto, embora biologicamente improvável, dos coelhos: suponha que a seleção direcional estivesse ocorrendo. O campo só tem rochas escuras, então quanto mais escuro o coelho, mais eficazmente ele pode se esconder de predadores. Eventualmente, haverá muitos coelhos pretos na população (daí muitos alelos "B") e uma quantidade menor de coelhos cinzentos (que contribuem com 50% dos cromossomos com o alelo "B" e 50% dos cromossomos com o alelo "b" para a população ) Haverá poucos coelhos brancos (não muitos contribuintes de cromossomos com alelo "b" para a população). Isso poderia levar a uma situação em que os cromossomos com o alelo "b" morressem, tornando o preto a única cor possível para todos os coelhos subsequentes. A razão para isso é que não há nada "aumentando" o nível dos cromossomos "b" na população. Eles só podem cair e, eventualmente, morrer.

Considere agora o caso da seleção disruptiva. O resultado é igual número de coelhos pretos e brancos e, portanto, igual número de cromossomos com alelo "B" ou "b", ainda flutuando nessa população. Cada vez que um coelho branco se acasala com um preto, surgem apenas coelhos cinza. Assim, para que os resultados "cliquem", é necessário que haja uma força fazendo com que os coelhos brancos escolham outros coelhos brancos e os coelhos pretos escolham outros pretos. No caso dos tentilhões, essa "força" era o isolamento geográfico / de nicho. Isso leva a pensar que a seleção disruptiva não pode acontecer e é normalmente porque as espécies estão geograficamente isoladas, seleção direcional ou por seleção estabilizadora.

Veja também

Referências