انتخاب طبیعی و تغییر جمعیت در نسلها
میبینیم چگونه یک مزیت کوچک بقا، صفتی نادر را نسلبهنسل به صفتی همگانی تبدیل میکند، بیآنکه هیچ فردی تغییر کند.
در پایان این درس میتوانید
- سه شرط لازم برای انتخاب طبیعی را نام ببری و در یک نمونه نشان دهی.
- شایستگی نسبی را از درصد مزیت بقا به دست بیاوری.
- فراوانی صفت را برای نسل بعد با رابطه حساب کنی.
- از نمودار فراوانی بخوانی صفت در کدام نسل به نیمهٔ جمعیت میرسد.
- توضیح دهی چرا مزیت منفی صفت را از جمعیت پاک میکند.
آنتیبیوتیکی که پارسال عفونت را در سه روز میخواباند، امسال جواب نمیدهد. چیزی در بدن تو عوض نشده و خود باکتریها هم یاد نگرفتهاند مقاوم شوند. چیزی که عوض شده ترکیب جمعیت باکتریهاست؛ و همین جمله، چکیدهٔ انتخاب طبیعی است.
سه شرط، نه بیشتر
هرجا این سه چیز کنار هم باشند، انتخاب طبیعی خودبهخود رخ میدهد. نخست تنوع: افراد یک جمعیت مثل هم نیستند. دوم وراثتپذیری: بخشی از این تفاوتها به فرزندان میرسد. سوم تفاوت در بقا و زادآوری: برخی تفاوتها شانس زندهماندن و بچهدار شدن را بالا میبرند. هیچ نقشه و هدفی در کار نیست؛ فقط شمارش.
یک بدفهمی رایج را همینجا کنار بگذاریم: هیچ فردی در طول زندگیاش تکامل پیدا نمیکند. زرافه با کشیدن گردنش گردندرازتر نمیشود. آنچه تغییر میکند فراوانی صفت در جمعیت است، نه خود فرد.
شایستگی نسبی و رابطهٔ نسل بعد
برای اندازهگیری، به هر صفت یک شایستگی نسبی میدهیم. اگر صفتی ۲۰ درصد مزیت بقا داشته باشد، شایستگیاش ۱٫۲ و شایستگی رقیبش ۱ است. حالا اگر فراوانی صفت در نسل کنونی برابر p باشد، فراوانی نسل بعد از این رابطه به دست میآید: p ضربدر شایستگی، تقسیم بر مجموع سهم هر دو گروه.
سه نکته از دل همین رابطه بیرون میآید. اگر شایستگی بزرگتر از یک باشد فراوانی هر نسل بالا میرود، اگر برابر یک باشد هرگز تکان نمیخورد، و اگر کوچکتر از یک باشد صفت آرامآرام پاک میشود. تغییر در میانهٔ راه تندترین سرعت را دارد و در دو سرِ کار کند میشود، چون وقتی صفت خیلی نادر یا خیلی همگانی است، رقابت کمرمقتر است.
یک مثال عددی کاملاً حلشده
جمعیتی صد تایی داریم که ۱۰ درصدشان صفت تازه را دارند و این صفت ۲۰ درصد مزیت بقا میدهد.
- شایستگی نسبی: ۱ بهعلاوهٔ ۲۰ تقسیم بر ۱۰۰ برابر ۱٫۲ میشود.
- سهم دارندگان صفت: ۰٫۱۰ ضربدر ۱٫۲ برابر ۰٫۱۲.
- سهم رقیبان: ۰٫۹۰ ضربدر ۱ برابر ۰٫۹۰.
- فراوانی نسل بعد: ۰٫۱۲ تقسیم بر ۱٫۰۲ برابر ۰٫۱۱۸ یعنی حدود ۱۱٫۸ درصد.
- همین حساب را نسلبهنسل تکرار کن: در نسل سیزدهم صفت از نیمهٔ جمعیت میگذرد و در نسل بیستوپنجم به حدود ۹۱ درصد میرسد.
مزیت ۲۰ درصدی در یک نسل تقریباً نامرئی است؛ فراوانی از ۱۰ به ۱۱٫۸ درصد میرسد و بس. همین تفاوت ناچیز، پس از ۲۵ نسل چهرهٔ جمعیت را عوض میکند. تکامل کار همین صبر است.
کاربرد در دنیای واقعی
مقاومت آنتیبیوتیکی دقیقاً همین نمودار است، با نسلهایی که برای باکتری بیست دقیقه طول میکشند؛ به همین دلیل پزشک اصرار دارد دورهٔ دارو را نصفه رها نکنی. آفتکشها هم پس از چند فصل کاراییشان را از دست میدهند و کشاورز ناچار میشود سم را عوض کند. پروانهٔ فلفلی انگلستان در دوران صنعتی شدن تیره شد و پس از پاک شدن هوا دوباره روشن شد، بیآنکه حتی یک پروانه رنگش را عوض کرده باشد.
رابطههای کلیدی
مأموریت شبیهسازی
صفتی نادر با مزیت کوچک به جمعیت بده و نمودار فراوانی را نسلبهنسل تماشا کن.
- فراوانی اولیه را روی ۱۰ درصد، مزیت بقا را روی ۲۰ درصد، اندازهٔ جمعیت را روی ۱۰۰ و تعداد نسل را روی ۲۵ بگذار و فراوانی نهایی را بخوان.
- عدد نسل رسیدن به نیمه را یادداشت کن و روی نمودار نقطهای را که از خط ۵۰ درصد میگذرد پیدا کن.
- مزیت بقا را روی صفر بگذار و ببین منحنی کاملاً افقی میشود.
- مزیت بقا را روی ۲۰− درصد بگذار و ببین صفت تا پایان ۲۵ نسل از جمعیت پاک میشود.
- مزیت را به ۲۰ برگردان و تعداد نسل را به ۴۰ ببر تا ببینی صفت به بالای ۹۹ درصد و حالت تثبیت میرسد.
آزمون این درس
۵ پرسش چهارگزینهای. پس از ثبت، پاسخ درست و توضیح هر پرسش را میبینید. میتوانید هر چند بار که خواستید تلاش کنید؛ بهترین نمره در کارنامه ثبت میشود.