Luonnonvalinta
Luonnonvalinta on evoluutioprosessi, jossa perinnölliset hyödylliset ominaisuudet runsastuvat ja haitalliset harvinaistuvat populaatiossa eri sukupolvien aikana. Luonnonvalinta kohdistuu eliöiden fenotyyppiin eli ilmiasuun. Pitkän ajan kuluessa luonnonvalinnan passiivinen prosessi voi johtaa uusiin adaptaatioihin tai lajiutumiseen.
Luonnonvalinnan käsitteen kehittivät brittiläiset naturalistit Charles Darwin ja Alfred Russel Wallace. Darwinin pääteos "Lajien synty" ("On the Origin of Species", julk. 1859) oli ensimmäinen selvitys luonnonvalinnan toiminnasta ja vaikutuksesta eliölajien kehitykseen. Luonnonvalinta on nykyisen evoluutioteorian perusta ja pääasiallinen eliöiden kehitystä selittävä mekanismi. Populaatiogenetiikan yksi perustajista, R. A. Fisher laajensi teoksessaan ""The Genetical Theory of Natural Selection"" luonnonvalinnan perusteoreeman tarkoittamaan sitä, kuinka eliöpopulaation kelpoisuuden kasvuvauhti on sama kuin kelpoisuuden geneettinen varianssi kyseisenä ajankohtana, jolloin populaation kelpoisuus kasvaa niin kauan kuin populaatiossa on kelpoisuuden muuntelua.
Darwin selitti luonnonvalinnan seuraavasti:
Luonnonvalinta on kuvattu loogisten väitteiden sarjana,
Näistä johtuvat seuraukset:
Luonnonvalinta koostuu siis osista kuten muuntelusta (yksilöillä erilaisia ominaisuuksia), periytyvyydestä (ominaisuudet periytyvät vanhemmilta niiden jälkeläisille, ominaisuuksien periytyvyyden aste eli "heritabiliteetti" vaihtelee), hyödyllisistä ominaisuuksista, (jotkut ominaisuudet parantavat menestystä tietyssä ympäristössä), lisääntymiskyvystä (jotkut yksilöt lisääntyvät muita paremmin) ja hyödyllisten ominaisuuksien kasaantumisesta (menestystä auttavat ominaisuudet lisääntyvät populaatiossa sukupolvien aikana).
Lajien yksilöt poikkeavat aina hieman toisistaan. Sellaisilla yksilöillä, joilla on selviytymisen kannalta parempia ominaisuuksia, on etulyöntiasema muihin populaation yksilöihin. Ominaisuuksia voivat olla esimerkiksi kyky löytää enemmän ravintoa, kyky paeta saalistajilta, voittaa vihamieliset lajitoverit, tai kyky houkutella lisääntymiskumppaneita (seksuaalivalinta). Heikommin menestyvät yksilöt ja niiden ominaisuudet karsiutuvat ajan myötä populaatiosta. Kelpoisuudeltaan parempien yksilöiden kantamat alleelit siirtyvät lisääntymisen seurauksena näiden yksilöiden jälkeläisille, ja siten yleistyvät populaation geenivarastossa. Näin hyödylliset ominaisuudet yleistyvät pitkän ajan kuluessa populaatiossa. Luonnonvalinnan kautta populaatio sopeutuu ympäristöönsä mahdollisimman hyvin. Luonnonvalinnalla saati evoluutiolla ei kuitenkaan ole mitään päämäärää:
Yksilön elinaikanaan hankkimat ominaisuudet eivät kuitenkaan periydy jälkeläisille, kuten 1800-luvun lamarckistit uskoivat. Kuitenkin populaatioissa tai pienemmissä ryhmissä opitut hyödylliset piirteet, kuten esimerkiksi kokemuksen kartuttama metsästystaito, voivat siirtyä sukupolvesta toiseen kulttuurievoluution kautta. Ympäristöllä on myös suoraa vaikutusta perimään epigeneettisen periytymisen kautta.
Luonnonvalinta voi toimia kolmella tavalla:
Jos ominaisuus on neutraali, siihen ei kohdistu luonnonvalintaa ja siihen vaikuttavien alleelien frekvenssit muuttuvat vain geneettisen ajautumisen vaikutuksesta. Tällöin populaation muuntelu useimmiten vähenee. Jos populaation koko on riittävän suuri, eikä geneettisen ajautumisen vaikutus siten pääse kasvamaan liian suureksi, pysyvät alleelien frekvenssit Hardyn–Weinbergin tasapainossa.
Ihmisten toimet ovat myös vaikuttaneet luonnonvalintaan. Villiintyneet kotieläimet ovat tappaneet sukupuuttoon useita kotoperäisiä lajeja muun muassa Galápagossaarilla ja Australiassa kilpaillessaan luonnonvaraisten eläinten kanssa samasta ravinnosta tai käyttäen puolustuskyvyttömiä lajeja ravinnokseen. Tasapaino järkkyy, kun alueelle kuulumaton laji leviää.