Empirische Evidenz für Gruppenselektion?

Ein umstrittenes Konzept in der Biologie , „Gruppenselektion“ , hat seit Mitte der 1990er Jahre Verwirrung und Konflikte unter Wissenschaftlern verursacht. Der allgemeinere Bereich des Studiums wird als Diskussion über die " Einheit der Auswahl " bezeichnet.

Definition

Eine einfache Arbeitsdefinition für "Gruppenauswahl" (bearbeiten/diskutieren!) lautet:

"Auswahl von Merkmalen, die für eine Population von Einheiten vorteilhaft wären, auf Kosten einer einzelnen Einheit, die das Merkmal besitzt" ( hier )

Frage

"Welche Beispiele für Gruppenselektion gibt es?"

Um mehr Struktur hinzuzufügen, würden Antworten vielleicht die folgenden Details berücksichtigen:

  • Betreffender Organismus/Art
  • Einheit, die Kosten in der Fitness erfährt
  • Gruppe, die Vorteile in der Fitness erfährt
  • Gruppenselektierte Eigenschaft
  • Erläuterung

Vorwärtsbeispiel (Eigenschaft, deren Vorhandensein der Gruppe zugute kommt)

  • Organismus: Homo sapiens, Mensch
  • Einheit: Zellen und ihre Gene
  • Gruppe: Sammlung aller Zellen in einem einzelnen menschlichen Körper
  • Gruppenselektiertes Merkmal: Anti-Krebs-Merkmale, z. B. Apoptose (programmierter Zelltod) über p53 („Schutzengel“-Gen, das Krebszellen „tötet“)
  • Erklärung: Apoptose ist aus Sicht einer Zelle kostspielig, da sie die Zelle und ihre Gene tötet. Dies ermöglicht es dem Individuum als Ganzes, lange genug zu leben, um sich zu paaren und Nachkommen zu zeugen. Die Fitness von Zellen im Vergleich zu anderen Zellen im Körper ist verringert, aber die Fitness des Genoms als Ganzes dieses Individuums ist im Vergleich zu anderen Individuen dieser Population erhöht – als Ergebnis der krebsgesteuerten Apoptose.

Umgekehrtes Beispiel (Eigenschaft, deren Abwesenheit der Gruppe zugute kommt)

  • Organismus: Cervus elaphus, Rothirsch
  • Einheit: Einzelne Rothirsche und ihre Genome
  • Gruppe: Isolierte Rothirschpopulation und Populationsgenpool
  • Gruppenselektiertes Merkmal: Tödliches Potenzial des Geweihs (z. B. scharfes einzelnes Geweih statt zweier stumpfer Geweihe).
  • Beschreibung : Stellen Sie sich einen Hirsch mit einem Geweih vor, dessen einzelnes Geweih von einer gezackten Kante durchdrungen ist und das Produkt einer Punktmutation in seinem Genom ist. Während einer Brunft kann er gegen andere Männchen gewinnen, da sein Geweih potenziell tödliche Verletzungen verursacht. Dies ermöglicht ihm, viele Weibchen zu paaren und viele Nachkommen zu haben - dies lässt die Population jedoch vom Aussterben bedroht, da die Paarungszeit entweder zu wenige Männchen hätte, um eine Brunft zu bilden, oder aufgrund schädlicher Inzuchtdefekte in der nächsten Generation.

Verknüpfungen

Fühlen Sie sich in Ihren Antworten natürlich nicht durch die obigen Vorschläge eingeschränkt - es geht darum, das Thema zu diskutieren und zu lernen!

Nein. Die Artenauswahl ist völlig anders. Siehe: en.wikipedia.org/wiki/Unit_of_selection
Ich sollte besser nicht "mögliches Duplikat" schreiben. Das tut mir leid. Ich bin mir nicht ganz sicher, wie sich diese Prozesse unterscheiden. Also habe ich diese Frage gestellt, bevor ich versucht habe, deine zu beantworten.
Würden Sie für Ihre Frage Beispiele akzeptieren, bei denen die Gruppe der Organismus und die untere Einheit das Gen ist? Vielleicht interessiert Sie das Buch „ Gene in Conflict “ von R. Triver und Burt. Dieser Beitrag könnte Sie auch interessieren .
Ah, kein Problem, die Artenauswahl ist, wie ich höre, noch umstrittener als die Gruppenauswahl. Was verwirrend ist, da die höher taxonomische Form "Clade Selection" als weniger umstritten gilt! Kladenselektion bedeutet, dass mehrere verschiedene Arten Merkmale ausgewählt haben, die sich gegenseitig helfen – was in Symbiose auftritt, z. B. Mykorrhiza. Ich kann mir wirklich kein Beispiel für die Artenauswahl vorstellen.
@Remi.b Ich akzeptiere das als Beispiel. Tatsächlich ist der andere Autor dieses Buches, Prof. Burt, mein Forschungsleiter!!
Und akzeptierst du wie in diesem Artikel vorgeschlagen, dass Sippenauswahl und Gruppenauswahl derselbe Prozess sind? Wenn ja, wären Ameisen ein Beispiel für Gruppenselektion. Hinweis: Ich habe meine Frage zum Bedeutungsunterschied zwischen Arten- und Gruppenauswahl gelöscht!
In Anbetracht dessen, dass Sie in diesem Bereich arbeiten, finde ich es dumm von mir zu fragen, aber .... Haben Sie das egoistische Gen gelesen?
@ user4058 keine dumme Frage. Ich muss sagen, ich habe nur 1/5 davon gelesen. Um dieses Buch in die Diskussion einzubinden, schlage ich eine Vermutung vor: „Alle Gene sind egoistisch, einige Gene hängen vom Überleben einer Gruppe ab, um egoistischer zu sein“. Ich hoffe, wir haben beide ähnliche Definitionen des Wortes egoistisch.
@hello_there_andy Wie definierst du die Gruppenauswahl in Bezug auf die Artenauswahl , da du zu implizieren scheinst, dass sie sich mit verschiedenen Dingen befassen? Schließlich ist eine Art eine Gruppe. Ich sehe die Konzepte als weitgehend austauschbare Begriffe (oft zusammen mit Linienauswahl ), und sie werden oft auf diese Weise verwendet. Alle Begriffe befassen sich mit der Selektion auf emergente Merkmale auf Ebenen oberhalb der individuellen Ebene. Siehe auch Jablonky 2008 , die die Begriffe Artenselektion im weiteren Sinne und im engeren Sinne verwenden.
Können Sie definieren, was Sie mit "vorwärts" und "rückwärts" meinen? Meinen Sie damit, dass diese Beispiele das Modell unterstützen oder ablehnen? FWIW, ich denke, Ihr Beispiel für mehrzellige Organismen ist die Auswahl von Verwandten, die als von der Gruppenauswahl getrennt betrachtet werden sollte (ansonsten ist die Gruppenauswahl nur eine verwirrende Art, die Auswahl von Verwandten zu sagen). Wollen Sie die Sippenauswahl in Ihre Gruppendefinition aufnehmen? Für die Gruppenauswahl würde ich nach Symbionten suchen.
Ja, entschuldigen Sie die Verwendung dieses Jargons. „Vorwärts“ bedeutet, dass es sich um ein beobachtetes Beispiel handelt, dessen Vorhandensein impliziert, dass das Merkmal positiv ausgewählt ist (dh die natürliche Selektion wirkt, um das Auftreten dieses Merkmals zu erhalten und zu fördern), „umgekehrt“ bedeutet das Fehlen eines solchen Merkmals Merkmal (tödliche Hörner bei Red Deer) impliziert, dass es einen "negativen Selektionsdruck" für dieses Merkmal gibt (dh die natürliche Selektion scheint die Persistenz solcher Merkmale abzuwehren).

Antworten (2)

Beginnen wir mit Ihrer Definition.

"Auswahl nach Eigenschaften, die für eine Population von Einheiten von Vorteil wären, auf Kosten einer einzelnen Einheit, die die Eigenschaft besitzt."

Dies ist keine gute Definition von Gruppenselektion. In Wirklichkeit kann Selektion auf Gruppen wirken, unabhängig von der Richtung der Selektion auf individueller Ebene. Diese Definition klingt für mich (Ihr Link führt mich an einen unangenehmen Ort) wie eine, die aufgestellt wurde, um zu untersuchen, ob Gruppenauswahl als Erklärungsprinzip für die Entwicklung von Altruismus auf individueller Ebene dienen kann, was eine ganz andere Frage ist als der Titel Ihres Beitrags (die beiden Fragen werden aus historischen Gründen oft zusammengeführt).

Um die Debatte zu erweitern, werde ich zwei formale Definitionen der Gruppenselektion einführen, die beide durch alternative Formen der Price-Gleichung definiert sind (siehe Okashas Buch Evolution and the level of selection für eine gründliche Analyse).

Auswahl interdemischer Gruppen

Interdemische Selektion tritt auf, wenn Selektion sowohl auf Gruppen als auch auf Individuen innerhalb von Gruppen separat wirkt. Das heißt, sowohl Gruppen als auch Individuen innerhalb dieser Gruppen müssen eigenständige Selektionseinheiten sein. Wir müssen in der Lage sein, Fitness beiden Ebenen der Selektion irgendwie zuzuordnen und die auf jeder Ebene produzierten Nachkommen zu verfolgen. Bei dieser Form der Gruppenselektion entspricht Gruppenfitness der Fähigkeit einer Gruppe, zu überleben und mehr Gruppen ähnlicher Art zu produzieren, und individuelle Fitness entspricht der Fähigkeit eines Individuums innerhalbeine Gruppe, um zu überleben und mehr Individuen ähnlicher Art innerhalb dieser Gruppe zu produzieren. Ein gutes Beispiel ist die Selektion auf vielzellige Organismen und die Selektion auf Zellen innerhalb dieser Organismen. Wenn es mehr als zwei Selektionsebenen gibt, wird die interdemische Selektion allgemein als Multi-Level-Selektion 2 (MLS2) bezeichnet (siehe Okasha ).

„Das Aussterben einiger Gruppen und die „Reproduktion“ anderer sind wesentliche Merkmale der Evolution durch Gruppenselektion. Wenn Gruppen die Einheiten der Selektion sind, dann müssen sie die Eigenschaften der Variation, Vermehrung und Vererbung haben, die erforderlich sind, wenn die natürliche Selektion auf sie einwirken soll.' Maynard Smith

Intrademische Gruppenauswahl

Die intrademische Selektion findet ausschließlich zwischen Individuen innerhalb einer Metapopulation statt. Das heißt, Individuen sind die einzigen Selektionseinheiten, die wir untersuchen. Die Gruppen, in denen Individuen leben, werden als Teil der Struktur der Umwelt angesehen, in der Individuen leben. Bei dieser Form der Gruppenselektion entspricht die individuelle Fitness der Fähigkeit eines Individuums, zu überleben und mehr Individuen ähnlicher Art zu produzieren, vorausgesetzt , sie leben in einer bestimmten Gruppe. Ein gutes Beispiel für diese Perspektive der Gruppenselektion sind Selektionszellen des quasi-vielzelligen Organismus Dictyostelium. Zellen dieser Spezies sind eigenständige Selektionseinheiten, die sich gelegentlich zu Körpern zusammengruppieren, die ebenfalls als Selektionseinheiten fungieren können. Wenn es mehr als zwei Selektionsebenen gibt, wird die intrademische Selektion allgemein als Multi-Level-Selektion 1 (MLS1) bezeichnet (siehe Okasha ).

"Man kann dies so betrachten, dass der Ansatz der [interademischen] Gruppenselektion die Entwicklung einzelner Charaktere in einer gruppenstrukturierten Population betrachtet, während der Ansatz der [interademischen] Gruppenselektion die Entwicklung von Gruppencharakteren betrachtet." Westet al

Gleichwertigkeit

Es sollte darauf hingewiesen werden, dass derzeit auf dem Gebiet Unklarheiten darüber bestehen, ob diese beiden selektiven Prozesse unterschiedliche Perspektiven auf dieselbe zugrunde liegende Biologie oder unterschiedliche kausale Prozesse sind.

Ein weiterer wichtiger Punkt ist, dass es die intrademische Form der Gruppenselektion ist, die zu dem Schluss führt, dass Sippenselektion und Gruppenselektion wirklich nur unterschiedliche Perspektiven auf denselben Selektionsprozess sind. Dies wurde mathematisch von Queller gezeigt .

Es gibt noch keinen schlüssigen Beweis dafür, dass interdemische Gruppenselektion und Sippenselektion gleichwertig sind oder nicht. Einige Evolutionstheoretiker glauben, dass sie es sind, während viele glauben, dass sie es nicht sind.

Gruppenselektion versus Gruppenanpassung

Es ist auch wichtig, auf den Unterschied zwischen dem Selektionsprozess hinzuweisen, der auf Gruppen wirkt (was die meisten Evolutionstheoretiker akzeptieren – ich meine, es passiert definitiv!), und ob diese Selektion zu Gruppenanpassungen führt oder nicht (was Evolutionstheoretiker sind zweideutig darüber). Einige argumentieren, dass jede Anpassung durch Selektion erklärt werden kann, die auf Einheiten auf niedrigerer Ebene wirkt (bis hin zum Gen, erinnern Sie sich an Dawkins?), während andere glauben, dass es möglicherweise verschachtelte Kausalitätsebenen gibt, die auf diese Weise nicht reduziert werden können.

Empirische Forschung

Es gibt viele Beispiele für Labor- und Feldstudien zur Gruppenauswahl. Zu viele, um sie hier aufzulisten. Als Antwort auf eine theoretische Abhandlung von Gardner gab Goodnight eine Geschichte der empirischen Forschung zur Gruppenselektion . Das Originalpapier, seine Antwort und seine Gegenantwort sind eine Lektüre wert, um einige der unterschiedlichen Perspektiven auf die Debatten zu verstehen. Insbesondere werden zwei unterschiedliche Perspektiven auf die evolutionäre Dynamik von Krebs präsentiert, die die Unterschiede zwischen MLS1- und MLS2-Denken schön veranschaulichen.

Dieser Artikel behauptet, eine neue Evidenzebene für die Gruppenselektion zu sein. Es ist ein wenig früh, an dieser Stelle zu sagen, ob die Kritiker bewegt sein werden. Das waren sie in der Vergangenheit nicht !

Tut mir leid, wenn das ein bisschen kurz ist - es ist spät, aber ich werde versuchen, später wiederzukommen und mehr zu tun.

Dies trägt nicht genug zur Beantwortung bei. Sie sollten dies als Kommentar gepostet haben und später zurückkommen und eine umfassende Antwort schreiben, falls Sie eine haben.
Shigeta, wir warten immer noch gespannt :)