弱い選択

進化生物学における弱い選択とは、異なる表現型を持つ個体が同様の適応度を持つ場合、つまり、一方の表現型が他方よりも弱く好まれる場合を指します。したがって、弱い選択は、安定した集団における複数の表現型の維持を説明する進化理論です。^[1]

弱い選択は、モラン過程における突然変異の維持を説明するためにのみ用いることができる。^[1]モラン過程とは、出生と死が対になる事象であり、したがって集団サイズは一定に保たれる過程である。集団サイズが増加する場合、野生型と突然変異型の両方の表現型が増殖し、一方の表現型に対する弱い選択は、どちらにも特定の選択をもたらさない。したがって、弱い選択は有限の集団が作用することを必要とする。そうでなければ、固定化は期待されず、したがって選択も起こらない。

弱い選択の結果、固定確率が類似した2つの表現型が生まれます。弱い選択は、競合する2つの対立遺伝子の固定時間を長くする働きをします。その結果、弱い選択は、複数の対立遺伝子が維持されている集団において、進化がどのように大きなステップで起こるかを説明するモデルを提供します。^[1]

2つの表現型が非常に類似した適応度を持つ可能性がある基本的な理由は2つあります。1つは、野生型と突然変異体の表現型の違いは大きいものの、突然変異の重要性は小さいことです。例としては、色素沈着の変化が挙げられます。もう1つは、野生型と突然変異体の表現型の違いが、尾の長さの変化など、実際には小さいことです。どちらの場合も、選択圧を生み出す環境によって決定される突然変異の重要性は、他の突然変異と比較して低いです。したがって、ほぼ中立的な突然変異は、弱く選択された表現型をもたらします。^[1]

弱い選択は、集団内の表現型頻度を支配する進化ダイナミクスが主にランダムな変動によって駆動される状況を作り出します。したがって、弱い選択は、弱く選択された形質の進化ダイナミクスに対する確率過程の影響を増大させます。例えば、遺伝的浮動は、野生型を駆逐することで、ほぼ中立的な突然変異が集団内の優性対立遺伝子になることを引き起こす可能性があります。したがって、弱い選択は集団サイズの影響にも特に敏感です。より小さな集団では、弱く選択された突然変異は、遺伝的浮動などの確率過程によってさらに容易に増殖する可能性があります。^[2]

経験的に、非同義置換はキイロショウジョウバエ（Drosophila melanogaster）とシロイヌナズナ（Arabidopsis）において弱い選択によって増殖することが報告されています。これらの非中立的な突然変異は、遺伝子調節要素に影響を与える場合、進化的に特別な意味を持つと考えられています。これは、遺伝子発現の差が重要な発達であり、したがって生物の形態に影響を与える可能性があるためです。さらに、弱い選択はコドン使用バイアスに作用し、非優先コドンを持つ変異体の転写速度を変化させることで、遺伝子発現レベルの差をもたらします。したがって、いわゆる「サイレント」突然変異でさえ、生物の適応度にわずかな変化をもたらす可能性があります。さらに、遺伝子重複は、一見機能しない突然変異を弱い選択によって維持できる別の方法を提供します。重複した遺伝子コピーの差次的発現は、タンパク質が新しい機能を進化させることができるメカニズムを提供します。^[3]

参考文献

1. Wild, G.; Traulsen, A. (2007). 「弱い選択の異なる限界と有限集団の進化ダイナミクス」Journal of Theoretical Biology . 247 (2): 382– 390. Bibcode :2007JThBi.247..382W. doi :10.1016/j.jtbi.2007.03.015. PMID  17462673
2. 木村正之(1968). 「分子レベルでの進化速度」. Nature . 217 (5129): 624–626 .書誌コード:1968Natur.217..624K. doi :10.1038/217624a0. PMID  5637732. S2CID  4161261
3. Ohta, T. (2002). 「遺伝子の進化と遺伝子制御におけるほぼ中立性」. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America . 99 (25): 16134– 16137. Bibcode :2002PNAS...9916134O. doi : 10.1073/pnas.252626899 . PMC 138577. PMID  12461171.