Evoluutio
Mekanismit > Luonnonvalinta

Luonnonvalinnan kautta tapahtuva evoluutio on prosessi, jonka kautta lisääntymistä edistävistä piirteistä tulee yleisempiä ja pysyvämpiä populaation peräkkäisissä sukupolvissa. Sitä on usein kutsuttu "itsestään selväksi" mekanismiksi, koska se johtuu kolmesta yksinkertaisesta tosiasiasta:
Eliöpopulaatioissa on variaatiota morfologian, fysiologian ja käyttäytymisen suhteen (fenotyyppinen variaatio).
Eri piirteet antavat eri suuruiset eloonjäämisen ja lisääntymisen todennäköisyydet (differentiaalinen kelpoisuus).
Piirteet voivat periytyä sukupolvelta toiselle (kelpoisuuden heritabiliteetti).
Jokaisessa sukupolvessa on enemmän eliöitä kuin niiden on mahdollista selviytyä ja lisääntyä. Nämä olosuhteet tuottavat eliöiden välistä kilpailua selviytymisestä ja lisääntymisestä. Niinpä eliöt, joilla on etulyöntiasema kilpailijoihinsa nähden piirteiden suhteen, ovat todennäköisempiä siirtämään kyseiset piirteet seuraavaan sukupolveen.
Luonnonvalinnan keskeinen käsite on eliön kelpoisuus. Kelpoisuus kuvaa eliön kykyä selviytyä ja tuottaa jälkeläisiä, mikä määrittää kuinka suuri sen geneettinen vaikutus on seuraavaan sukupolveen. Kelpoisuus ei kuitenkaan ole sama asia kuin jälkeläisten kokonaismäärä: sen sijaan kelpoisuudesta kertoo se osuus seuraavista sukupolvista, jotka kantavat eliön geenejä. Esimerkiksi jos eliö voisi selviytyä ja tuottaa jälkeläisiä nopeasti, mutta sen jälkeläiset olisivat liian pieniä ja heikkoja selviytyäkseen, silloin kyseisellä eliöllä olisi pieni geneettinen vaikutus tuleviin sukupolviin ja sillä olisi siten matala kelpoisuus.
Jos tietty alleeli kasvattaa eliön kelpoisuutta enemmän kuin muut saman geenin alleelit, silloin tämän alleelin yleisyys kasvaa populaation jokaisessa peräkkäisessä sukupolvessa. Sanotaan, että valinta suosii näitä piirteitä. Esimerkkeinä piirteistä, jotka voivat kasvattaa kelpoisuutta, ovat tehostunut selviytyminen ja lisääntynyt hedelmällisyys. Käänteisesti, vähemmän hyödyllisestä tai vahingollisesta alleelista johtuva matalampi kelpoisuus johtaa kyseisen alleelin harvenemiseen — valinta toimii piirrettä vastaan. On tärkeää huomata, että alleelin kelpoisuus ei ole kiinteä ominaisuus; jos ympäristö muuttuu, aiemmin neutraaleista tai vahingollisista piirteistä voi tulla hyödyllisiä ja aiemmin hyödyllisistä piirteistä haitallisia. Jos valinnan suunta kuitenkin muuttuu tällä tavoin, piirteet, jotka olivat aiemmin kadonneet, eivät voi kehittyä uudelleen identtisesti (katso Dollon laki).
Populaation sisäinen luonnonvalinta korkeuden kaltaista jatkumolla vaihtelevaa piirrettä kohtaan voidaan luokitella kolmeen tyyppiin. Ensimmäinen on suuntaava valinta, joka on ajan myötä tapahtuva muutos piirteen keskimääräisessä arvossa — esimerkiksi, eliöistä tulee hitaasti korkeampia. Toinen on hajottava valinta, joka suosii piirteen ääripäitä ja johtaa usein kahden eri arvon yleistymiseen – valinta toimii keskiarvoa vastaan. Tämä tapahtuisi, jos matalilla tai korkeilla eliöillä olisi etu, mutta ei keskikorkeilla. Viimeisenä on tasapainottava (eli stabiloiva) valinta, joka karsii piirteen kummankin ääripään arvoja ja johtaa keskiarvon ympärillä olevan varianssin ja monimuotoisuuden pienenemiseen. Tämä johtaisi esimerkiksi siihen, että eliöistä tulisi hitaasti saman korkuisia. Tasapainottava valinta usein vähentää populaation geneettistä monimuotoisuutta ja voi siten heikentää populaation mahdollisuuksia mukautua muuttuviin olosuhteisiin.
Seksuaalivalinta on erityinen luonnonvalinnan tapaus, jossa valinta kasvattaa eliön houkuttelevuutta mahdollisille parittelukumppaneille lisääntymisen onnistumisen kasvattamiseksi. Seksuaalivalinnan kautta kehittyneet piirteet ovat erityisen esillä useiden eläinlajien urosten keskuudessa. Vaikka ne olisivat seksuaalisesti suosiossa, hankalien sarvien, parittelukutsujen, suurten ruumiinkokojen ja kirkkaiden värien kaltaiset piirteet vetävät usein puoleensa saalistajia, mikä vaarantaa yksittäisten urosten kyvyn selviytyä. Tämä haitta selviytymiselle tasapainottuu näiden (seksuaalivalinnan kautta saavutettujen) vaikeasti väärennettävissä olevien piirteiden omaavien urosten suuremmalla lisääntymiskyvyllä.
Luonnonvalinta yleisesti ottaen tekee luonnosta mitan sille, miten todennäköisesti tietyt yksilöt tai yksilölliset piirteet selviytyvät. "Luonnolla" viitataan tässä tapauksessa yksilön ympäristössä olevaan ekosysteemiin. Kukin tietyssä ekosysteemissä oleva populaatio täyttää tietyn ekologisen lokeron, tai aseman, jolla on tietyt vuorovaikutussuhteet muihin saman ekosysteemin osiin. Näihin suhteisiin vaikuttaa eliön elämänhistoria, asema ravintoketjussa ja maantieteellinen sijainti. Laaja ymmärrys luonnosta auttaa tieteilijöitä erottamaan tiettyjä tekijöitä, jotka yhdessä muodostavat luonnonvalinnan.
Luonnonvalinta voi toimia eri tasoilla, kuten geenien, solujen, yksittäisten eliöiden, eliöryhmien ja lajien tasolla. Valinta voi toimia monella tasolla yhtäaikaisesti. Esimerkki valinnasta, jota tapahtuu yksittäisen eliön tason alapuolella on hyppiöksi (engl. transposon) kutsuttu geeni, joka voi replikoitua ja levitä koko perimään. Yksittäisen eliön tason yläpuolella oleva valinta, kuten ryhmävalinta, voi johtaa yhteistyön kehittymiseen.