Was bedeutet Fitness wirklich?

Fitness ist sicherlich das wichtigste Konzept in der Evolutionstheorie. Meine Frage hat nichts mit praktischen Maßen der Fitness zu tun, sondern mit deren theoretischer Definition .

Ich bin ein bisschen verloren mit dem Konzept der Fitness. Im Folgenden gebe ich einige mögliche Definitionen von Fitness und hoffe auf Kritik für diese Definitionen. Die allgemeine Frage lautet: Was ist die Definition von Fitness?

Im Folgenden werde ich der Einfachheit halber nur einen biallelischen Locus betrachten. Der Einfachheit halber gehe ich von einer panmiktischen Bevölkerung unendlicher Größe aus, die gleichmäßig auf Altersklassen verteilt ist.

1) Lassen Sie die Variable M die mittlere Zeit einer Generation in der interessierenden Art sein. Messen Sie die Allelfrequenz p ( t ) und die Frequenz messen p ( t + M ) . Durch den Vergleich der beiden erhalten Sie das Verhältnis der Fitness der beiden unterschiedlichen Genotypen. Offensichtlich funktioniert es nicht, wenn wir sexuelle Fortpflanzung oder diploide Selektion haben.

2) Genotypisieren Sie die Individuen und warten Sie, bis sie sterben, indem Sie die Anzahl der Nachkommen zählen, die sie hatten, und nehmen Sie den Mittelwert pro Genotyp ( W EIN EIN , W EIN a , W a a ). Diese Methode würde nicht funktionieren, wenn sie eine unterschiedliche Lebensdauer haben. Eine Person könnte in 8 Jahren zwei Babys bekommen und die andere würde in 2 Jahren zwei Babys bekommen, aber sie hätten die gleiche Fitness.

3) Machen Sie dasselbe wie bei 2), aber warten Sie nicht, bis sie sterben, warten Sie 1 Monat, oder 2 Jahre?, oder M ?, oder 2 ⋅ M ?, oder...? Was ist die richtige Entscheidung? Je länger Sie warten, desto näher kommen Sie der langfristigen Wirkung der natürlichen Auslese. Je weniger Sie warten, desto wahrscheinlicher werden Sie unter genetischer Drift leiden.

4) Fitness ist nur ein Maß für die natürliche Auslese, das nicht ganz genau ist, weil es kurzfristig gemessen wird. Unter bestimmten Umständen ist unser kurzfristiges Maß repräsentativ genug (Wright-Fisher-Gleichung) für das, was langfristig passieren wird.

Was ist falsch an der „Fähigkeit zu überleben und sich fortzupflanzen“?
Über welchen Zeitraum sollte man diese Fähigkeit messen? Eine Generation? Sein Maß würde unter Drift leiden! Und nicht alle haben die gleiche Generationszeit. Über 10 Jahre? Es ergibt nicht das gleiche Ergebnis, wenn Sie diese Maßnahme über 5 Jahre durchführen. Es scheint ziemlich willkürlich, welche Zeit man berücksichtigen sollte, nicht wahr?
Fitness hat keine Definition, wenn die Auswahlkriterien nicht angegeben sind. Genauer gesagt ist die Fitness ein Maß für das Fortpflanzungspotential.
@WYSIWYG Könnten Sie Ihren Kommentar entwickeln?
@ Remi.b .. Ich meinte, dass etwas für einen bestimmten Zustand geeignet sein soll . Daher ist Fitness bedingt. Es geht nichts über absolut fit. Wenn Sie den Selektionsdruck nicht kennen, können Sie die Fitness nicht messen.
"Wie gesagt, ich möchte nicht über praktische, sondern über theoretische Probleme sprechen, daher gehen wir davon aus, dass wir an einer panmiktischen Population von unendlicher Größe arbeiten, die gleichmäßig auf das Klassenalter verteilt ist." unendliche versus endliche Population ist kein praktisches Anliegen, sondern eine sehr wichtige theoretische Unterscheidung , insbesondere wenn Sie stochastische Ereignisse haben.
Ich verstehe Ihre vier Punkte nicht und ich denke, sie sollten zur Klärung konkretisiert werden, wenn Sie immer noch an der Frage interessiert sind (wie ich sehe, haben Sie sie vor drei Jahren gestellt). Sie sind vielleicht schon darauf gestoßen, aber in The Extended Phenotype hat Dawkins eine Passage über die verschiedenen Bedeutungen des Begriffs „Fitness“ geschrieben.
Ich muss 50 Reputation haben, um einen Kommentar abgeben zu können.
Fair genug. Scheint, Sie sollten ein Moderator sein (wenn Sie wollen). Sie tragen die Website.
Ich schätze es.
Ich verstehe nicht, wie Nr. 1 angesichts der sexuellen Fortpflanzung nicht funktionieren sollte.

Antworten (2)

Das Konzept der Fitness ist sehr allgemein. Eine adäquate Definition von Tauglichkeit ist ebenso schwer zu präzisieren wie eine Definition von „Art“. Um nützlich zu sein, muss die wissenschaftliche oder technische Definition solch breiter Konzepte oft so eng sein, dass mehr als eine benötigt wird. Eine unnötig weit gefasste Definition von Fitness könnte lauten:

"Fitness wird als Nutzenfunktion modelliert, wobei eine höhere Fitness durch eine höhere Punktzahl angezeigt wird"

Hier werden alle wichtigen Details über die Fitness, die getestet wird, wie diese Fitness gemessen wird, und die Umgebung, in der diese Fitness bestimmt wird, einfach zusammengeknüllt und in eine andere Frage umgewandelt, die nicht einfacher zu beantworten ist.

Die hypothetischen Probleme, die Sie mit verschiedenen Definitionen aufwerfen, sind (im Wesentlichen) keine Probleme mit den Definitionen, sondern Probleme mit den Definitionen, die nicht auf den Bereich anwendbar sind, in dem solche Probleme eine Rolle spielen. Sie müssen Ihre Erfolgskriterien definieren, und dann können diese Einschränkungen in eine „Fitness“-Funktion übersetzt werden, die die gewünschten Vorhersagen zulässt.

Einige Probleme, die von Bedeutung sein könnten, sind:

  • Sind Vorhersagen über Populationen oder Individuen.
  • Sind Vorhersagen über die dynamische Fitness (Momentaufnahme zu einem bestimmten Zeitpunkt) oder die langfristige Steady-State-Fitness.
  • Sind Vorhersagen über quantitative Werte (wie Körpergröße) oder diskrete Werte (wie Geschlecht).
  • Wie möchten Sie Fehler in Ihren Vorhersagen darstellen – p-Wert, Sensitivität/Spezifität, Konfidenzintervall usw.

Ich bin mir sicher, dass dies nicht die Art von Antwort ist, nach der Sie gesucht haben, aber ich denke, ein Teil Ihrer Frage dreht sich um die Verwirrung, dass es „eine“ technische Definition für Fitness gibt. Ein Teil des Lernprozesses besteht darin, verschiedene Präsentationen desselben Konzepts zu vergleichen und zu erkennen, wo sie sich unterscheiden. Ein vollständiger Spaziergang über all die verschiedenen Möglichkeiten, wie man Fitness bewerten und anwenden könnte, wäre ein Buch, keine kurze Antwort. Vielleicht können einige andere Leute gute Links zu detaillierteren Informationen bereitstellen.

Ich habe gerade einen Blogbeitrag von Dr. John S. Wilkins gefunden, der einige der gleichen Dinge sagt. Seine Perspektive kommt mit einem guten Stammbaum; Seine Doktorarbeit befasste sich mit dem Versuch, "Arten" zu definieren, und er hat einige Bücher zu diesem Thema verfasst.

Diese Antwort gibt auch einige Hinweise zu den verschiedenen Definitionen von Fitness

Ihre Frage umfasst meines Erachtens auch eine Frage nach einer Fitnesstheorie.

In den letzten Jahren hat die inklusive Fitnesstheorie ihren Anteil an Interesse erfahren, der auf soziale Einheiten angewendet werden kann.

Hier frei aus Wikipedia zitieren:

Ein Organismus wird danach beurteilt, wie viele Nachkommen er hat, wie er sie unterstützt und wie seine Nachkommen andere unterstützen könnten

Was die Mathematik und Informatik dieser Arbeit betrifft

JY Wakanoa et al. "Eine mathematische Beschreibung der inklusiven Fitnesstheorie", Theoretical Population Biology, Vol84. März 2013. S. 46–55

erklärt:

Jüngste Entwicklungen in der inklusiven Fitnesstheorie haben gezeigt, dass die Richtung der Evolution in einer breiteren Klasse von Modellen als bisher angenommen analytisch vorhergesagt werden kann, wie z. B. in den Modellen, die sich mit der Netzwerkstruktur befassen. ...

Es verwendet einen Markov-Ketten-Ansatz.

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