プリンキピア

第19章集団の進化

Section Summary節のまとめ

Both genetic and environmental factors can cause phenotypic variation in a population. Different alleles can confer different phenotypes, and different environments can also cause individuals to look or act differently. Only those differences encoded in an individual’s genes, however, can pass to its offspring and, thus, be a target of natural selection. Natural selection works by selecting for alleles that confer beneficial traits or behaviors, while selecting against those for deleterious qualities. Genetic drift stems from the chance occurrence that some individuals in the gene line have more offspring than others. When individuals leave or join the population, allele frequencies can change as a result of gene flow. Mutations to an individual’s DNA may introduce new variation into a population. Allele frequencies can also alter when individuals do not randomly mate with others in the group.
英語のヒント
遺伝要因と環境要因の両方が、個体群内の表現型変異を生みうる。異なる対立遺伝子が異なる表現型を与え、異なる環境もまた、個体の見た目や行動を変える。しかし、子へ伝わり、したがって自然選択の対象となるのは、個体の遺伝子にコードされた違いだけである。自然選択は、有益な形質や行動をもたらす対立遺伝子を有利にし、有害な性質をもたらすものを不利にすることで働く。遺伝的浮動は、ある系統の個体が他より多くの子を残すという偶然の出来事に由来する。個体が個体群を離れたり加入したりすると、遺伝子流動によって対立遺伝子頻度が変わりうる。個体のDNAの変異は、個体群に新しい変異を導入しうる。また、集団内で個体が無作為に交配しない場合にも、対立遺伝子頻度は変わりうる。

Visual Connection Questions図を使った問題

Exercises 9練習問題 9
Exercise 9問題 9
Figure 19.4 Do you think genetic drift would happen more quickly on an island or on the mainland?
図19.4　遺伝的浮動は、島と大陸ではどちらでより速く起こると思うか。
Solution解き方
Figure 19.4 Genetic drift is likely to occur more rapidly on an island where smaller populations are expected to occur.
図19.4　個体群がより小さいと考えられる島では、遺伝的浮動がより速く起こる可能性が高い。

Review Questions確認問題

Exercises 10–14練習問題 10–14
Exercise 10問題 10
When male lions reach sexual maturity, they leave their group in search of a new pride. This can alter the allele frequencies of the population through which of the following mechanisms?
雄のライオンは性成熟に達すると、新しい群れを探して元の群れを離れる。この行動は、次のどの仕組みを通して個体群の対立遺伝子頻度を変えうるか。
  1. natural selection
    自然選択
  2. genetic drift
    遺伝的浮動
  3. gene flow
    遺伝子流動
  4. random mating
    ランダム交配
Solution解き方
C
C
Exercise 11問題 11
Which of the following evolutionary forces can introduce new genetic variation into a population?
次の進化の力のうち、新しい遺伝的変異を個体群に導入できるものはどれか。
  1. natural selection and genetic drift
    自然選択と遺伝的浮動
  2. mutation and gene flow
    変異と遺伝子流動
  3. natural selection and nonrandom mating
    自然選択と非ランダム交配
  4. mutation and genetic drift
    変異と遺伝的浮動
Solution解き方
B
B
Exercise 12問題 12
What is assortative mating?
同類交配とは何か。
  1. when individuals mate with those who are similar to themselves
    個体が、自分に似た個体と交配すること
  2. when individuals mate with those who are dissimilar to themselves
    個体が、自分とは異なる個体と交配すること
  3. when individuals mate with those who are the most fit in the population
    個体が、個体群内で最も適応度の高い個体と交配すること
  4. when individuals mate with those who are least fit in the population
    個体が、個体群内で最も適応度の低い個体と交配すること
Solution解き方
A
A
Exercise 13問題 13
When closely related individuals mate with each other, or inbreed, the offspring are often not as fit as the offspring of two unrelated individuals. Why?
近縁個体どうしが交配する、すなわち近親交配すると、その子の適応度は、血縁のない2個体の子より低いことが多い。なぜか。
  1. Close relatives are genetically incompatible.
    近親個体は遺伝的に適合しないため。
  2. The DNA of close relatives reacts negatively in the offspring.
    近親個体のDNAが、子の体内で悪い反応を起こすため。
  3. Inbreeding can bring together rare, deleterious mutations that lead to harmful phenotypes.
    近親交配によって、有害な表現型をもたらすまれな有害変異が組み合わされうるため。
  4. Inbreeding causes normally silent alleles to be expressed.
    近親交配が、通常は発現しない対立遺伝子を発現させるため。
Solution解き方
C
C
Exercise 14問題 14
What is a cline?
クラインとは何か。
  1. the slope of a mountain where a population lives
    個体群が生息する山の斜面
  2. the degree to which a mutation helps an individual survive
    変異が個体の生存を助ける程度
  3. the number of individuals in the population
    個体群内の個体数
  4. gradual geographic variation across an ecological gradient
    生態的勾配に沿った、緩やかな地理的変異
Solution解き方
D
D

Critical Thinking Questions考察問題

Exercises 15–17練習問題 15–17
Exercise 15問題 15
Describe a situation in which a population would undergo the bottleneck effect and explain what impact that would have on the population’s gene pool.
個体群がボトルネック効果を受ける状況を述べ、それが遺伝子プールに与える影響を説明しなさい。
Solution解き方
A hurricane kills a large percentage of a population of sand-dwelling crustaceans—only a few individuals survive. The alleles carried by those surviving individuals would represent the entire population’s gene pool. If those surviving individuals are not representative of the original population, the post-hurricane gene pool will differ from the original gene pool.
英語のヒント
ハリケーンによって、砂地に暮らす甲殻類の個体群の大部分が死に、少数の個体だけが生き残る。生存個体がもつ対立遺伝子が、個体群全体の遺伝子プールを構成することになる。それらの個体が元の個体群を代表していなければ、ハリケーン後の遺伝子プールは元のものとは異なる。
Exercise 16問題 16
Describe natural selection and give an example of natural selection at work in a population.
自然選択を説明し、それが個体群で働く例を挙げなさい。
Solution解き方
The theory of natural selection stems from the observation that some individuals in a population survive longer and have more offspring than others: thus, more of their genes are passed to the next generation. For example, a big, powerful male gorilla is much more likely than a smaller, weaker one to become the population’s silverback: the pack’s leader who mates far more than the other males of the group. Therefore, the pack leader will father more offspring who share half of his genes and are likely to grow bigger and stronger like their father. Over time, the genes for bigger size will increase in frequency in the population, and the average body size, as a result, will grow larger on average.
自然選択の理論は、個体群の一部の個体が他より長く生き、多くの子を残すため、その遺伝子が次世代へより多く伝わるという観察に由来する。たとえば、大きく力強い雄のゴリラは、小さく弱い雄よりも、群れのシルバーバックになる可能性がはるかに高い。シルバーバックは群れのリーダーであり、他の雄よりもはるかに多く交尾する。したがって、リーダーはより多くの子の父となる。子は父の遺伝子の半分を共有し、父と同じように大きく強く育つ可能性が高い。時間とともに、大きな体に関わる遺伝子の頻度が個体群内で増え、その結果、平均的な体の大きさが増す。
Exercise 17問題 17
Explain what a cline is and provide examples.
クラインとは何かを説明し、例を挙げなさい。
Solution解き方
A cline is a type of geographic variation that is seen in populations of a given species that vary gradually across an ecological gradient. For example, warm-blooded animals tend to have larger bodies in the cooler climates closer to the earth’s poles, allowing them to better conserve heat. This is considered a latitudinal cline. Flowering plants tend to bloom at different times depending on where they are along the slope of a mountain. This is known as an altitudinal cline.
クラインは、ある種の個体群が生態的勾配に沿って徐々に変わる場合に見られる、地理的変異の一種である。たとえば恒温動物は、地球の極に近い寒冷な気候では体が大きくなる傾向があり、そのため熱をよりよく保持できる。これは緯度的クラインと考えられる。顕花植物は、山の斜面のどの位置にあるかに応じて、異なる時期に開花する傾向がある。これは標高的クラインと呼ばれる。
assortative mating
同類交配
when individuals tend to mate with those who are phenotypically similar to themselves
個体が、表現型の似た相手と交配する傾向。
bottleneck effect
ボトルネック効果
magnification of genetic drift as a result of natural events or catastrophes
自然の出来事や大災害の結果として、遺伝的浮動が増幅されること。
cline
クライン
gradual geographic variation across an ecological gradient
生態的勾配に沿った、緩やかな地理的変異。
gene flow
遺伝子流動
flow of alleles in and out of a population due to the individual or gamete migration
個体や配偶子の移動によって、対立遺伝子が個体群へ入ったり、個体群から出たりすること。
genetic drift
遺伝的浮動
effect of chance on a population’s gene pool
偶然が個体群の遺伝子プールに及ぼす影響。
genetic variability
遺伝的変異性
diversity of alleles and genotypes in a population
個体群内の対立遺伝子と遺伝子型の多様性。
geographical variation
地理的変異
differences in the phenotypic variation between populations that are separated geographically
地理的に隔てられた個体群の間にある、表現型変異の違い。
heritability
遺伝率
fraction of population variation that can be attributed to its genetic variability
個体群の変異のうち、遺伝的変異性に帰することのできる割合。
inbreeding
近親交配
mating of closely related individuals
近縁個体どうしの交配。
inbreeding depression
近交弱勢
increase in abnormalities and disease in inbreeding populations
近親交配する個体群で、異常や病気が増えること。
nonrandom mating
非ランダム交配
changes in a population’s gene pool due to mate choice or other forces that cause individuals to mate with certain phenotypes more than others
配偶者選択や、特定の表現型をもつ相手との交配を他より多く生じさせる力によって、個体群の遺伝子プールが変化すること。
population variation
個体群の変異
distribution of phenotypes in a population
個体群内の表現型の分布。
selective pressure
選択圧
environmental factor that causes one phenotype to be better than another
ある表現型を別の表現型より有利にする環境要因。