Evolutie is het proces dat genetische veranderingen katalyseert binnen een populatie van organismen. Een soort algen kan bijvoorbeeld hun lichtabsorberende eiwitten van groen naar rood modelleren, zodat ze beter kunnen gedijen in diepere wateren. Maar de zichtbare verandering in algenkenmerken is een weerspiegeling van een verandering in de totale frequentie van specifieke genen in de populatie. In technische termen staat dit bekend als de allelfrequentie. Dus evolutionaire verandering kan niet plaatsvinden zonder veranderingen in allelfrequentie, terwijl een verandering in allelfrequentie een aanwijzing is dat evolutie plaatsvindt.

Fenotype en genotype

Fenotype verwijst naar de verzameling waarneembare fysieke en gedragskenmerken van een organisme. Veel van die eigenschappen zijn directe uitdrukkingen van het DNA van een organisme, dat het genotype wordt genoemd. Hoewel sommige elementen van het fenotype worden aangestuurd door de interactie van de genotypes van een organisme met de omgeving, is het ene of andere fenotype gekoppeld aan het genotype.

Het genotype van een specifiek organisme bestaat uit een reeks genetische instructies voor het bouwen van eiwitten. . Die instructies zijn meestal een soort van gemengde tas. Een groene alg kan bijvoorbeeld een beetje DNA bevatten dat ook de synthese van rode eiwitten stuurt. Maar andere genen schakelen misschien het rode eiwit-gen uit, of misschien wordt er gewoon veel meer groen eiwit gemaakt dan rode eiwitten. Een bepaald organisme zou dus een sterk groen genotype en een zwak rood genotype kunnen hebben.

Populatiegenetica

Hoewel evolutie wordt aangedreven door de interactie van de omgeving met een enkel organisme, kan één organisme dat wel ' t evolueert. Het is alleen soorten die kunnen evolueren. Dus genetici kijken naar de algehele verdeling van fenotype en genotype binnen een populatie. Veel verschillende mixen zijn mogelijk.

Een populatie van groene algen kan bijvoorbeeld groen zijn omdat ze alleen genen bevatten voor het maken van groene eiwitten. Maar ze kunnen ook groen zijn omdat ze genen hebben voor groene eiwitten en rode eiwitten, maar ze hebben een ander gen dat aangeeft dat rode eiwitten direct na de bereiding moeten worden afgebroken. Het gen dat het kleur-eiwit maakt, kan dus "groen" of "rood" zijn. De twee keuzes worden allelen genoemd en een maat voor de genetische samenstelling van de soort wordt gegeven door de allelfrequentie van alle organismen in de soort.

Evenwichtswaarde

Stel je een vijver, een paar voeten voor diep met algen die overal groeien. De algen in de buurt van het oppervlak hebben veel geel licht dat hun groene proteïne prima absorbeert. Maar de algen die lager afdalen, hebben niet veel geel licht - het water absorbeert het geel en laat meer blauwachtig licht door, zodat de diepere algen rood eiwit nodig hebben om het goed te doen op grotere diepten. Als je de algen aan de oppervlakte zou proeven, zouden de gezondste exemplaren groen zijn, terwijl de gezondste algen onder het oppervlak rood zouden zijn. Maar de algen broeden allemaal met elkaar, dus het percentage groene proteïne- en rood-eiwitgenen zou van generatie op generatie behoorlijk stabiel zijn. De stabiliteit van de allelfrequentie wordt beschreven door het Hardy-Weinberg-principe.

Wijzigen in

Stel je nu voor dat er een jaar van zware stormen is. De algen in de vijver overlopen de oevers en verspreiden zich naar naburige vijvers. Een van de naburige vijvers is erg ondiep en de andere is veel dieper. In de ondiepe vijver is het gen van het rode eiwit niet nuttig, dus meer pure groen-eiwitalgen zijn succesvol. Dat zal ertoe leiden dat het rode proteïnegen uit de genenpool komt - dat wil zeggen, het zal de allelfrequentie van het rode-eiwitgen verminderen. Het tegenovergestelde kan gebeuren in de diepe vijver. In diep water helpt de groene proteïne niet. Het verschil in diepte van de groene en rode algen kan de afname van groen-eiwitgenen in de populatie van algen veroorzaken die nooit in de buurt komen om te broeden. De allelfrequentie verandert als reactie op milieudruk: evolutie is aan het werk.