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.
Historia.
Luonnonvalinnan käsitteen esittelivät brittiläiset luonnontieteilijät Charles Darwin ja Alfred Russel Wallace 1800-luvulla. Darwinin pääteos "Lajien synty", joka julkaistiin vuonna 1859, perusteli uutta luonnonvalintateoriaa viiden havainnon ja kolmen päätelmän avulla. Todisteita Darwinilla ei teoriansa taakse vielä ollut. Käsite oli niin vallankumouksellinen, että sitä ei välittömästi hyväksytty, vaan se säilyi vähemmistön näkemyksenä aina 1930-luvulle saakka. Nykyisin se on evoluutioteorian perusta, ja siitä on myös saatu suuria määriä konkreettista todistusaineistoa.
Luonnonvalinnan mekanismit.
Luonnonvalinnassa on kaksi vaihetta. Ensimmäisessä vaiheessa syntyy uusi muunnelma, kun meioosissa, sukusolujen muodostuksessa ja hedelmöittymisessä syntyy uusi tsygootti eli hedelmöittynyt munasolu. Näin syntynyt muuntelu perustuu sattuman ohjaamaan rekombinaatioon.
Luonnonvalinnan toisessa vaiheessa vaikuttavat elossasäilymisen ja lisääntymismenestyksen tekijät. Ne eivät ole kokonaan sattumanvaraisia, kuten ensimmäisessä vaiheessa, vaikkakin myös sattuma vaikuttaa edelleen. Yksilön elinkelpoisuus joutuu koko sen elinaikana alituiseen testiin, jotka määräävät sen mahdollisuudet säilyä hengissä lisääntymiseensä asti. Elinkelpoisimpia ovat ne yksilöt, joilla on oikeanlaiset ominaisuudet.
Charles Darwin selitti luonnonvalinnan seuraavasti:
Luonnonvalinta on kuvattu myös loogisten väitteiden sarjana,
Näistä johtuvat seuraukset:
Luonnonvalinnan kohde.
Luonnonvalinnan voidaan ajatella kohdistuvan geeneihin, yksilöihin, yksilöryhmiin ja populaatioihin. Asiasta on esitetty erilaisia näkemyksiä, mutta nykyisin vallitseva käsitys on se, että luonnonvalinta kohdistuu tavallisimmin yksilöihin. Luonnonvalinta kohdistuu tietynlaiseen fenotyyppiin, jonka tuottavat yksilön geenit ja sen kohtaamat erilaiset ympäristövaikutukset, ja yksilöt ovat kantamiensa geenien ilmentymisen ja ympäristön vaikutusten summia.
Muun muassa evoluutiobiologi Richard Dawkins edustaa sitä näkökantaa, että valinta kohdistuukin yksilöiden geeneihin. Vastaväite tähän on, että koska geenit toimivat aina yksilöissä yhteistyössä muiden geenien kanssa, yksittäisellä geenillä ei ole kelpoisuutta. Lisäksi yksittäinen geeni voi vaikuttaa yksilön kelpoisuuteen vaihtelevalla tavalla. Se voi esimerkiksi olla hyödyllinen yhdessä genotyypissä mutta haitallinen toisessa. Voidaankin sanoa, että valinta "kohdistuu" yksilöön mutta "perustuu" johonkin geeniin.
Jotkut tutkijat puhuvat myös ryhmävalinnasta. Se suosii geenejä, jotka parantavat yksilöiden kykyä toimia ryhmässä.
Joidenkin tutkijoiden mukaan yksi luonnonvalinnan muoto on sukulaisvalinta, jossa valinta kohdistuu altruistista käytöstä edistäviin ominaisuuksiin. Siinä yksilö edistää epäitsekkäästi sukulaisyksilöidensä menestystä ja saa tämän avulla siirrettyä omiakin geenejään uusiin sukupolviin.
Yksilön johonkin ominaisuuteen kohdistuva valinta voi vaikuttaa myös tähän ominaisuuteen kytkeytyneisiin yksilön muihin ominaisuuksiin, vaikka näillä ei olisikaan toiminnallista yhteyttä kelpoisuuteen. Tällaisten ominaisuuksien sanotaan "valikoituneen". Koska ominaisuuksien kytkeytyminen on eliömaailmassa varsin yleistä, yhteen ominaisuuteen kohdistuva valinta muuttaa usein monia ominaisuuksia, ja joskus vieläpä eri tavoin. Jos geneettiset kytkennät aiheuttavat sen, että luonnonvalinta ei voi vaikuttaa koko voimallaan tiettyyn suuntaan, vaan ilmiasuista tulee kompromisseja, puhutaan "evolutiivisesta rajoitteesta". Ominaisuuksien kytkeytyminen aiheuttaakin joidenkin tutkijoiden mukaan sen, että eliöt eivät välttämättä ole optimaalisen sopeutuneita ympäristöönsä.
Luonnonvalinnan muodot.
Luonnonvalinta voidaan jakaa kolmeen perustyyppiin sen mukaan, millaisia ovat sen vaikutukset populaation alleelikoostumukseen:
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.
Sukupuolivalinta vaikuttaa kilpailussa lisääntymiskumppanista ja toisen sukupuolen tekemässä partnerin valinnassa. Sitä voidaan kutsua luonnonvalinnan yhdeksi muodoksi.
"Frekvenssistä riippuvaksi valinnaksi" kutsutaan valintaa, jossa kelpoisuus liittyy siihen, kuinka monella muulla yhdessä populaatiossa on sama ominaisuus. Tästä yleinen esimerkki on suojaväritys, joka on kannattavaa vain, jos tarpeeksi harvat käyttävät sitä. Jos suojaväritys yleistyy liikaa, pedot alkavat päästä siitä jyvälle, ja naamioituneiden yksilöiden kelpoisuus pienenee.