Fitness (Biologie)
Fitness in der Biologie ist die relative Fähigkeit eines Organismus, zu überleben und seine Gene an die nächste Generation weiterzugeben. p160 Sie ist eine zentrale Idee der Evolutionstheorie. Fitness ist in der Regel gleich dem Anteil der Gene des Individuums an allen Genen der nächsten Generation.
Wie alle Begriffe in der Evolutionsbiologie wird Fitness im Sinne einer sich kreuzenden Population definiert, die eine ganze Art sein kann oder auch nicht. Wenn Unterschiede in einzelnen Genotypen die Fitness beeinflussen, dann werden sich die Häufigkeiten der Genotypen über Generationen hinweg verändern; die Genotypen mit höherer Fitness werden häufiger. Dies ist der Prozess, der als natürliche Selektion bezeichnet wird.
Die Fitness eines Individuums wird durch seinen Phänotyp verursacht und durch seinen Genotyp vererbt. Die Fitnesszustände verschiedener Individuen mit demselben Genotyp sind nicht unbedingt gleich. Sie hängt von der Umgebung ab, in der die Individuen leben, und von zufälligen Ereignissen. Da es sich bei der Fitness des Genotyps jedoch um eine gemittelte Größe handelt, spiegelt sie die Reproduktionsergebnisse aller Individuen mit diesem Genotyp wider.
Verwandtschaft
Die Fitness misst die Anzahl der Kopien der Gene eines Individuums in der nächsten Generation. Es ist nicht wirklich wichtig, wie die Gene in der nächsten Generation ankommen. Für ein Individuum ist es ebenso "nützlich", sich selbst zu reproduzieren oder Verwandten mit ähnlichen Genen bei der Reproduktion zu helfen, solange eine ähnliche Anzahl von Kopien der Gene eines Individuums an die nächste Generation weitergegeben wird. Eine Selektion, die diese Art von Helferverhalten fördert, wird als Verwandtenselektion bezeichnet.
Unsere engsten Verwandten (Eltern, Geschwister und unsere eigenen Kinder) teilen sich im Durchschnitt 50% (die Hälfte) unserer Gene. Einen Schritt weiter entfernt sind die Großeltern. Mit jedem von ihnen teilen wir im Durchschnitt 25% (ein Viertel) unserer Gene. Das ist ein Maß für unsere Verwandtschaft mit ihnen. Als nächstes kommen die ersten Cousins (Kinder der Geschwister unserer Eltern). Mit ihnen teilen wir 12,5% (1/8) ihrer Gene. p100
Hamilton's Regel
William Hamilton fügte dem Begriff der Fitness verschiedene Ideen hinzu. Seine Regel besagt, dass eine kostspielige Aktion durchgeführt werden sollte, wenn:
C < R × B {\Anzeigestil C<R\ mal B}wo:
- b
ist der reproduktive Nutzen für den Empfänger des altruistischen Verhaltens, und - r {\Darstellungsstil r\ }
ist die über dem Bevölkerungsdurchschnitt liegende Wahrscheinlichkeit, dass die Individuen ein altruistisches Gen teilen - der "Grad der Verwandtschaft".
Kosten und Nutzen der Fitness werden in Fruchtbarkeit gemessen.
Inklusive Fitness
Inklusive Fitness ist ein Begriff, der im Wesentlichen dasselbe ist wie Fitness, der jedoch eher die Gruppe der Gene als die Individuen betont.
Die biologische Fitness sagt aus, wie gut sich ein Organismus reproduzieren und seine Gene an seine Nachkommen weitergeben kann. Die Theorie der inklusiven Fitness besagt, dass die Fitness eines Organismus auch in dem Maße erhöht wird, wie sich seine nahen Verwandten ebenfalls reproduzieren. Das liegt daran, dass Verwandte Gene im Verhältnis zu ihrer Verwandtschaft teilen.
Um es anders auszudrücken: Die integrative Fitness eines Organismus ist keine Eigenschaft seiner selbst, sondern eine Eigenschaft seines Gen-Satzes. Sie errechnet sich aus dem Fortpflanzungserfolg des Individuums plus dem Fortpflanzungserfolg seiner Verwandten, die jeweils durch einen geeigneten Verwandtschaftskoeffizienten gewichtet werden.
Geschichte
Der britische Sozialphilosoph Herbert Spencer prägte 1864 in seinem Werk Principles of biology den Begriff des Überlebens des Stärkeren, um das zu bezeichnen, was Charles Darwin als natürliche Auslese bezeichnete. Der ursprüngliche Ausdruck lautete "Überleben des am besten geeigneten".
Fragen und Antworten
F: Was ist Fitness in der Biologie?
A: Fitness ist in der Biologie die relative Fähigkeit eines Organismus, zu überleben und seine Gene an die nächste Generation weiterzugeben.
F: Ist Fitness ein wichtiger Begriff in der Evolutionstheorie?
A: Ja, Fitness ist ein zentraler Gedanke in der Evolutionstheorie.
F: Wie wird die Fitness normalerweise gemessen?
A: Die Fitness ist in der Regel gleich dem Anteil der Gene des Individuums an allen Genen der nächsten Generation.
F: Wie erfolgt die natürliche Auslese?
A: Wenn sich Unterschiede in den einzelnen Genotypen auf die Fitness auswirken, verändern sich die Häufigkeiten der Genotypen im Laufe der Generationen; die Genotypen mit höherer Fitness werden häufiger. Dieser Prozess wird natürliche Selektion genannt.
F: Was bestimmt die Fitness eines Individuums?
A: Die Fitness eines Individuums wird durch seinen Phänotyp verursacht und durch seinen Genotyp weitergegeben.
F: Ist die Fitness verschiedener Individuen mit demselben Genotyp notwendigerweise gleich?
A: Nein, die Fitness verschiedener Individuen mit demselben Genotyp ist nicht unbedingt gleich. Sie hängt von der Umgebung ab, in der die Individuen leben, und von zufälligen Ereignissen.
F: Was sagt die Fitness des Genotyps aus?
A: Da die Fitness des Genotyps eine gemittelte Größe ist, spiegelt sie die Fortpflanzungsergebnisse aller Individuen mit diesem Genotyp wider.
