自然選択と集団遺伝学のシミュレーター

自然選択シミュレーターの使い方

1. ガの集団が木の樹皮にとまっています。それぞれ体色の遺伝子を 2 コピーもち、A が暗色、a が明色です。鳥は樹皮の上で目立つガを狩り、選択の強さがそのうち何割が食べられるかを決めます。生き残ったガが任意に交配し、次の世代がそれに取って代わります。
2. 明るい樹皮の上で暗いガが少ない状態から始めると、暗色の対立遺伝子が消えていきます。産業革命期のイギリスですすがしたように樹皮を暗くすると、数十世代でそれが広がります。グラフは暗色の対立遺伝子の頻度を、選択だけで予想される灰色の線と並べて示します。
3. 選択の強さを 0 に、集団を大きくすると、遺伝子型はハーディー・ワインベルグの比 p²、2pq、q² に一致し、χ² 検定もそれを支持します。そこに選択を加えたり、集団を小さくして偶然の浮動に任せたりすると、平衡が崩れます。ハーディー・ワインベルグの計算で手元の数について同じ計算ができ、パネットの方形の計算でその背景の交配がわかります。

よくある質問

ハーディー・ワインベルグ平衡とは？

任意交配が行われ、選択、突然変異、移住、浮動のない大きな集団では、対立遺伝子頻度は世代が変わっても同じで、遺伝子型は p² AA、2pq Aa、q² aa に落ち着きます。これは集団遺伝学の帰無モデルで、実際の集団がこれからずれていれば、どれかの条件が満たされていないことになります。

自然選択は対立遺伝子頻度をどう変える？

ある遺伝子型の個体が生き残りやすかったり子を多く残したりすると、その対立遺伝子がより多く受け継がれます。暗い樹皮の上で暗色のガが明色のガより 30% 生き残りやすければ、暗色の対立遺伝子の頻度は世代ごとに少しずつ上がり、その量は p、q と優性かどうかで決まります。まれな劣性の対立遺伝子は、ほとんどのコピーがヘテロ接合体に隠れているので、選択からほぼ見えません。

遺伝的浮動とは？

どの個体がたまたま子を残すかという偶然による、対立遺伝子頻度のランダムな変化です。各世代は前の世代の標本で、小さな集団ではその標本が大きくずれることがあり、変化の標準偏差は √(pq/2N) です。浮動は選択がまったくなくても対立遺伝子を固定させたり失わせたりするので、小さく孤立した集団は遺伝的多様性を失います。

オオシモフリエダシャクの話は本当？

はい。産業革命期のイギリスで、オオシモフリエダシャクの暗色型は 1840 年代にはまれでしたが、すすが地衣類を枯らし木を黒くしたため、1900 年ごろにはマンチェスター周辺で 90% を超え、1950 年代の大気浄化法の後に再び減りました。2012 年に発表されたマイケル・マジェラスの大規模な研究を含む野外調査で、鳥が目立つガをより多く食べることが確かめられています。

WebGL が無効と表示されます。

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何かアップロードされますか？

いいえ。シミュレーションはお使いのブラウザが WebGL で描画しています。どこにも送信されず、ページを一度読み込めばオフラインでも動きます。