L'evoluzione è il processo che catalizza i cambiamenti genetici all'interno di una popolazione di organismi. Ad esempio, una specie di alghe potrebbe modificare le loro proteine ​​che assorbono la luce dal verde al rosso per consentire loro di prosperare con maggiore successo nelle acque più profonde. Ma il cambiamento visibile delle caratteristiche delle alghe è un riflesso di un cambiamento nella frequenza complessiva di specifici geni nella popolazione. In termini tecnici, questo è noto come frequenza allelica. Quindi il cambiamento evolutivo non può avvenire senza cambiamenti nella frequenza allelica mentre un cambiamento nella frequenza allelica è un'indicazione che l'evoluzione sta avvenendo.

Fenotipo e Genotipo

Il fenotipo si riferisce all'insieme di osservabili fisici e tratti comportamentali di un organismo. Molti di questi tratti sono espressioni dirette del DNA di un organismo, che è chiamato genotipo. Sebbene alcuni elementi del fenotipo siano guidati dall'interazione dei genotipi di un organismo con l'ambiente, in un modo o nell'altro il fenotipo è collegato al genotipo.

Il genotipo di un organismo specifico consiste in un insieme di istruzioni genetiche per la costruzione di proteine . Quelle istruzioni sono di solito una specie di borsa mista. Ad esempio, un'alga verde può avere del DNA che dirige anche la sintesi delle proteine ​​rosse. Ma altri geni potrebbero spegnere il gene della proteina rossa, o forse c'è solo molta più proteina verde prodotta rispetto alla proteina rossa. Quindi un particolare organismo potrebbe avere un forte genotipo verde e un debole genotipo rosso.

Genetica delle popolazioni

Sebbene l'evoluzione sia guidata dall'interazione dell'ambiente con un singolo organismo, un singolo organismo puo ' si evolvono. È solo la specie che può evolversi. Quindi i genetisti considerano la distribuzione generale del fenotipo e del genotipo all'interno di una popolazione. Sono possibili molti mix diversi.

Ad esempio, una popolazione di alghe verdi potrebbe essere verde perché ha solo geni per produrre proteine ​​verdi. Ma potrebbero anche essere verdi perché hanno geni per proteine ​​verdi e proteine ​​rosse, ma hanno un altro gene che dirige che le proteine ​​rosse debbano essere scomposte subito dopo la loro produzione. Quindi il gene che crea la proteina del colore può essere "verde" o "rosso". Le due scelte sono chiamate alleli e una misura della composizione genetica della specie è data dalla frequenza allelica tra tutti gli organismi della specie.

Equilibrium

Immagina uno stagno, un paio di piedi profondo con le alghe che crescono dappertutto. Le alghe vicino alla superficie hanno molta luce gialla che la loro proteina verde assorbe bene. Ma le alghe che si spostano più in basso non hanno molta luce gialla - l'acqua assorbe il giallo e lascia passare una luce più bluastra in modo che le alghe più profonde abbiano bisogno di proteine ​​rosse per fare bene a profondità maggiori. Se dovessimo campionare le alghe sulla superficie, quelle più sane sarebbero verdi, mentre le alghe più sane sotto la superficie sarebbero rosse. Ma tutte le alghe si riproducono l'una con l'altra, quindi la percentuale di geni verde-proteina e proteina rossa sarebbe piuttosto stabile di generazione in generazione. La stabilità della frequenza allelica è descritta dal principio di Hardy-Weinberg.

Modifica

Ora immagina che ci sia un anno di forti tempeste. Le alghe nello stagno traboccano le rive e si diffondono negli stagni vicini. Uno degli stagni limitrofi è molto poco profondo e l'altro è molto più profondo. Nel laghetto poco profondo, il gene della proteina rossa non è utile, quindi le alghe verdi più proteiche hanno successo. Questo tenderà a spingere il gene della proteina rossa fuori dal pool genico, cioè ridurrà la frequenza allelica del gene della proteina rossa. L'opposto può accadere nello stagno profondo. Nelle acque profonde, la proteina verde non è di aiuto. La differenza di profondità delle alghe verdi e rosse può guidare la diminuzione dei geni della proteina verde nella popolazione di alghe che non si avvicina mai alla superficie da allevare. La frequenza dell'allele cambia in risposta alla pressione ambientale: l'evoluzione è al lavoro.