Fitnesz

A Wikipédiából, a szabad enciklopédiából.

Ez a szócikk a fitnesz biológiai fogalmáról szól. A szabadidős tevékenységhez lásd: fitnesz (sport).

A fitnesz vagy rátermettség (gyakran angolosan: fitness), (populációgenetikai modellekben gyakran $w$ ) az evolúcióelmélet központi fogalma. A genetikában egy adott genotípusú egyed szelekciós (túlélési és szaporodási) sikerét fejezi ki, értéke pedig megegyezik az egyed génjeinek arányával a következő generáció összes génállományában. (Más definíció szerint: a genotípus által létrehozott felnőtt utódok számát a vele versengő genotípus felnőtt utódainak számához viszonyítjuk.)

Ha az egyedek genotípusai közti különbségek befolyásolják azok fitneszét, a genotípusok gyakorisága az idők folyamán változni fog: a későbbi nemzedékekben a magasabb fitnesz-értékű genotípusok lesznek a gyakoribbak. Ezt a folyamatot természetes szelekciónak vagy természetes kiválasztódásnak hívják.

Az egyed fitnesze fenotípusán keresztül jelenik meg. Mivel a fenotípust a genotípus és a környezet egyaránt befolyásolják, korántsem biztos, hogy két, megegyező genotípusú élőlény fitnesze megegyezik. Mivel azonban az egy genotípushoz tartozó fitnesz egy átlagértéket jelent, visszatükrözi az összes ilyen genotípusú egyed reproduktív versenyképességét.

Mivel a fitnesz azt méri, hogy az egyed génjeinek hány kópiája van jelen a következő generációban, az nem fontos, hogyan érkeznek meg a gének a következő generációba. Így tehát mindegy, hogy az egyed reprodukálja magát, vagy épp segít a hasonló génállományú rokon egyedeknek a reprodukcióban – a lényeg, hogy a gének eljussanak a következő generációba. Azt a szelekciós mechanizmust, ami ezt a fajta segítő jellegű viselkedést támogatja, rokonszelekciónak nevezik.

[szerkesztés] A fitnesz mérése

A fitneszt kétféleképpen szokás jellemezni: az abszolút és a relatív fitnesz mérőszámaival.

Egy genotípus abszolút fitneszén ( $w abs$ ) a szelekció utáni és a szelekció előtti, az említett genotípussal rendelkező egyedek számának arányát értjük. Egy generációra számítják, a számítás történhet abszolút egyedszámok alapján vagy gyakorisági értékekből. Ha a fitnesz 1,0-nál nagyobb, a genotípus gyakorisága nő, ha 1,0-nál kisebb, a gyakoriság csökken.

${w_{\mathrm{abs}}} = {{N_{\mathrm{el{\stackrel{{}_{\,\prime\prime}}{o}}tt}}} \over {N_{\mathrm{ut\acute{a}n}}}}$

Az abszolút fitnesz meghatározható úgy is, hogy a túlélési arányt megszorozzuk az átlagos termékenységgel.

A relatív fitneszt úgy határozhatjuk meg, hogy elosztjuk egy adott genotípus átlagos túlélő ivadékainak számát a versenytárs genotípusok átlagos túlélő ivadékainak számával (egy generációváltáson belül), tehát pl. egy genotípust (általában a legmagasabb túlélőképességet mutatót) normalizálunk $w = 1$ értékre és a többi genotípusok fitneszértékeit ehhez képest határozzuk meg. A relatív fitnesz így bármilyen nemnegatív értéket felvehet, a 0-t is beleértve.

A relatív fitneszt általában könnyebben meg lehet határozni mint az abszolút fitneszt. Ennek oka, hogy gyakran nehéz megállapítani, hogy a szaporodás után melyik utódoknak lett adott genotípusa.

A két koncepció szorosan összefügg, és ekvivalensek lesznek, ha osztjuk őket az átlagos fitnesszel, ami súlyozva van a genotípus gyakoriságával.

${w_{abs} \over \bar{w_{abs}}} = {w_{rel} \over \bar{w_{rel}}}$

Ez Fisher fundamentális tételéhez vezet. Fisher tétele kimondja, hogy bármely élőlény átlagos fitneszjavulása adott időpillanatban a természetes szelekció számlájára írható, ami a géngyakoriságok változása útján hat és megegyezik az adott pillanatbeli genetikai diverzitással. Tehát a szelekció előrehaladása attól függ, hogy milyen nagy genetikai diverzitást hordoz a populáció.

(…a szócikk további része lefordítandó…)

[szerkesztés] Történet

A Brit szociológus Herbert Spencer használta először a híres "survival of the fittest" vagyis a legfittebb túlélése (eredetileg, "survival of the best fitted") kifejezést 1851-es munkájában Social Statics és később ezt használta a Charles Darwin által természetes kiválasztódásnak nevezett folyamat leírására. A Brit biológus J.B.S. Haldane volt az első aki a fitnest kvantifikálta a modern evolúciós szintézis keretei között, amely a Darwini evolúció és a Mendeli genetika egyesítéséből született egy 1924-es publikációjában A Mathematical Theory of Natural and Artificial Selection(Egy Matematikai Elmélet a Természetes és Mesterséges Szelekcióról). A következő lépés az Inkluzív fitnesz fogalmának bevezetése volt W.D. Hamilton Brit biológus által 1964-ben The Evolution of Social Behavior (A Szociális Viselkedés Evolúciója) című dolgozatában.