اللياقة البدنية (علم الأحياء)

اللياقة المطلقة (${\displaystyle W}$يُعرَّف معدل التغير النسبي للنمط الجيني بأنه التغير النسبي في وفرة ذلك النمط الجيني خلال جيل واحد، والذي يُعزى إلى الانتقاء. على سبيل المثال، إذا${\displaystyle n(t)}$هو وفرة النمط الجيني في الجيل${\displaystyle t}$في مجتمع كبير لا نهائي (بحيث لا يوجد انحراف وراثي )، وإهمال التغير في وفرة الأنماط الجينية بسبب الطفرات ، فإن ^{[ 5 ]}

${\displaystyle n(t+1)=Wn(t)}$.

تشير اللياقة المطلقة الأكبر من 1 إلى نمو في وفرة هذا النمط الجيني؛ وتشير اللياقة المطلقة الأصغر من 1 إلى انخفاض.

بينما تحدد اللياقة المطلقة التغيرات في وفرة النمط الجيني، فإن اللياقة النسبية (${\displaystyle w}$يُحدد هذا المتغير التغيرات في تردد النمط الجيني . أما اللياقة النسبية فتُحدد متوسط ​​مساهمة الأفراد أنفسهم من النمط الجيني أو النمط الظاهري المحدد في المجموعة الجينية للجيل التالي.${\displaystyle N(t)}$يمثل إجمالي حجم السكان في الجيل${\displaystyle t}$، وتردد النمط الجيني ذي الصلة هو${\displaystyle p(t)=n(t)/N(t)}$، ثم

${\displaystyle p(t+1)={\frac {w}{\overline {w}}}p(t)}$،

أين${\displaystyle {\overline {w}}}$يمثل متوسط ​​اللياقة النسبية في المجتمع (مع استبعاد التغيرات في التردد الناتجة عن الانحراف الوراثي والطفرة). تشير اللياقة النسبية فقط إلى التغير في انتشار الأنماط الجينية المختلفة بالنسبة لبعضها البعض، وبالتالي فإن قيمها النسبية فقط هي المهمة؛ ويمكن أن تكون اللياقة النسبية أي عدد غير سالب، بما في ذلك الصفر. غالبًا ما يكون من الملائم اختيار نمط جيني واحد كمرجع وتحديد لياقته النسبية بـ 1. تُستخدم اللياقة النسبية في نموذجي رايت-فيشر وموران القياسيين لعلم الوراثة السكانية.

يمكن استخدام قيم اللياقة المطلقة لحساب اللياقة النسبية، لأن${\displaystyle p(t+1)=n(t+1)/N(t+1)=(W/{\overline {W}})p(t)}$(لقد استخدمنا حقيقة أن${\displaystyle N(t+1)={\overline {W}}N(t)}$، أين${\displaystyle {\overline {W}}}$(متوسط ​​اللياقة المطلقة في المجتمع). وهذا يعني أن${\displaystyle w/{\overline {w}}=W/{\overline {W}}}$أو بعبارة أخرى، اللياقة النسبية تتناسب مع${\displaystyle W/{\overline {W}}}$لا يمكن حساب اللياقة المطلقة من اللياقة النسبية وحدها، لأن اللياقة النسبية لا تحتوي على أي معلومات حول التغيرات في وفرة السكان الإجمالية.${\displaystyle N(t)}$.

يُعدّ إسناد قيم اللياقة النسبية للأنماط الجينية مناسبًا من الناحية الرياضية عندما يتحقق شرطان: أولًا، أن يكون المجتمع في حالة توازن ديموغرافي، وثانيًا، أن يختلف الأفراد في معدل المواليد، أو القدرة على المنافسة، أو معدل الوفيات، ولكن ليس في مزيج من هذه الصفات. ^{[ 6 ]}

ينتج التغير في ترددات الأنماط الجينية نتيجةً للاختيار مباشرةً من تعريف اللياقة النسبية.

${\displaystyle \Delta p=p(t+1)-p(t)={\frac {w-{\overline {w}}}{\overline {w}}}p(t)}$.

وبالتالي، فإن تردد النمط الجيني سينخفض ​​أو يزداد اعتمادًا على ما إذا كانت لياقته أقل أو أكبر من متوسط ​​اللياقة، على التوالي.

في الحالة الخاصة التي يكون فيها هناك نمطان جينيان فقط محل اهتمام (على سبيل المثال، يمثلان غزو أليل طافر جديد)، غالبًا ما يُكتب التغير في ترددات الأنماط الجينية بصيغة مختلفة. لنفترض أن هناك نمطين جينيين${\displaystyle A}$و${\displaystyle B}$يتمتعون باللياقة البدنية${\displaystyle w_{A}}$و${\displaystyle w_{B}}$، والترددات${\displaystyle p}$و${\displaystyle 1-p}$على التوالي. ثم${\displaystyle {\overline {w}}=w_{A}p+w_{B}(1-p)}$وهكذا

${\displaystyle \Delta p={\frac {w-{\overline {w}}}{\overline {w}}}p={\frac {w_{A}-w_{B}}{\overline {w}}}p(1-p)}$.

وبالتالي، فإن التغير في النمط الجيني${\displaystyle A}$يعتمد تواترها بشكل حاسم على الفرق بين لياقتها ولياقة النمط الجيني${\displaystyle B}$بافتراض أن${\displaystyle A}$هو أكثر ملاءمة من${\displaystyle B}$وتحديد معامل الاختيار${\displaystyle s}$بواسطة${\displaystyle w_{A}=(1+s)w_{B}}$، نحصل

${\displaystyle \Delta p={\frac {w-{\overline {w}}}{\overline {w}}}p={\frac {s}{1+sp}}p(1-p)\approx sp(1-p)}$،

حيث ينطبق التقريب الأخير على${\displaystyle s\ll 1}$وبعبارة أخرى، يزداد تردد النمط الجيني الأكثر ملاءمة بشكل لوجستي تقريبًا .

تشمل اللياقة الشاملة قدرة أليلٍ ما لدى فردٍ ما على تعزيز أو إعاقة بقاء و/أو تكاثر أفرادٍ آخرين يحملون نفس الأليل، وذلك بطريقةٍ مختلفة عن الأفراد الذين يحملون أليلاً مختلفاً. ولتجنب الازدواجية في الحساب، تستبعد اللياقة الشاملة مساهمة الأفراد الآخرين في بقاء وتكاثر الفرد محل الدراسة. ومن آليات اللياقة الشاملة الانتخاب القرابي . وتُعادل اللياقة الشاملة متوسط ​​لياقة الأفراد الذين يشتركون في سلالةٍ جينيةٍ واحدة . ^{[ 7 ]}