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法律研究適應環境變化：定向選擇的意義
與環境變化相關的選擇機制是定向選擇或漸進選擇。然而，在變化的環境下，先前的平均值可能不再是特徵的最佳衡量標準。在這種情況下，選擇將從標準曲線的兩個極端不平等地淘汰個體，使特徵的平均值轉移到一個新的首選極端。由於它並非在分佈曲線的兩端都均勻地起作用，因此定向選擇是穩定選擇的改進變體。
變化環境中的定向選擇
昆蟲種群進化出抗藥性的潛力是定向選擇作用的一個有啟發性的例子。許多物種的環境由於人類引起的變化而發生了改變。生物體透過利用定向選擇迅速地對環境變化做出反應。自 1947 年首次報道家蠅對滴滴涕產生抗藥性以來，在過去 40 年裡，越來越多地報道了昆蟲對各種殺蟲劑產生抗藥性。在所有情況下，最初使用低劑量的新的殺蟲劑足以控制害蟲。隨著昆蟲對更高濃度的殺蟲劑產生抗藥性，濃度逐漸提高。最終，殺蟲劑變得完全無效，或者其使用在經濟上變得不可行。
定向選擇在每一代都去除或多或少對殺蟲劑有抗藥性的昆蟲。每一代，越來越多的具有更強抗藥性的昆蟲被選中。昆蟲的抗藥性證明了定向選擇的成功，因為殺蟲劑通常是昆蟲在自然環境中從未接觸過的合成化合物。在變化的環境中，定向選擇的另一個有趣的例子是工業黑化現象，即當一種黑色素蛾類由於環境變化而逃脫捕食時發生的現象。
工業黑化現象中蛾的例子
自然選擇不斷試圖消除不太適應其環境的等位基因。另一方面，選擇間接地試圖偏愛那些非常適合特定環境的等位基因或個體。在自然種群中促進和建立等位基因及其產生的表型可能需要數百年的時間。然而，在某些情況下，選擇壓力導致個體特徵隨時間推移而發生變化。
樺尺蠖（Biston betularia）有兩種變體：黑色素型和非黑色素型。黑色素型是黑色的，而非黑色素型是斑駁的灰色。直到 19 世紀初，昆蟲收藏家認為黑色素型物種稀有而珍貴，而淺色的非黑色素型在自然種群中很豐富。黑色型稀少的主要原因是鳥類捕食增加。鳥類被停留在淺色、地衣覆蓋的樹枝上的深色個體所吸引。淺色的非黑色素型與周圍環境融為一體，因此對捕食者來說是不可見的。
隨著工業革命的到來，黑色素型的分佈，特別是在工業中心，發生了巨大變化。對過去 100 年昆蟲博物館收藏的研究表明，黑色素型數量增加，而非黑色素型越來越稀少。這種現象的原因是什麼？工廠排放的煙塵使工業區的樹皮變黑，阻止了地衣的生長。因此，停留在這些樹上的黑色型對捕食者來說是不可見的。
相反，淺色型由於與背景形成對比而變得越來越容易受到捕食者的攻擊。在工業區，鳥類大量捕食非黑色素型，但在其他地方，黑色素型更受歡迎。由於工業活動導致黑色素型數量增加，因此這種情況通常被稱為工業黑化現象。工業黑化現象是一個例子，說明選擇促進了蛾類的一種特定性狀，即保護色。
H.B.D. Kettlewell 和 E.B. Ford 在英國研究了這種現象，他們解釋說，樺尺蠖種群有一個控制黑色素的單一顯性基因。在不到 50 代的時間裡，該基因的頻率從工業化前的不到 1% 增加到工業革命到來時的 90% 以上。
後來在超過 100 種蛾類中發現了工業黑化現象，包括樺尺蠖。此外，在某些工業城市採取的嚴格汙染控制措施恢復了原始的生態系統：樹幹上沒有煙塵沉積，地衣在樹幹上生長。在這些地方，自然選擇偏愛斑駁的灰色個體而不是黑色素型——工業黑化現象解釋了選擇的另一個概念，通常稱為定向選擇。定向選擇是一種自然選擇，當生物體必須適應不斷變化的環境時發生。
非洲慈鯛魚的例子
非洲慈鯛魚被認為是魚類中多樣性最高的種類之一，進化速度驚人。這些魚起源於相同的環境，但具有不同的形態，尤其是在嘴巴和下巴方面。Albertson 等人 (2003) 透過將兩種具有顯著不同口部形態的非洲慈鯛魚雜交來檢驗這一理論。
拉氏非鯽（Labeotropheus fuelleborni）（具有亞端位口，用於從岩石上啃食藻類）和馬拉維湖麗魚（Metriaclima zebra）（具有端位口，用於吸食）之間的雜交使得能夠繪製影響攝食形態的 QTL 圖譜。QTL 符號檢驗提供了確鑿的證據，表明口頜器正在發生定向選擇。懸器或顱骨的情況並非如此，這意味著遺傳漂變或穩定選擇。
紅鮭魚的例子
紅鮭魚是眾多溯河魚類之一。個體返回它們出生的河流繁殖。這些洄游每年都在同一時間發生，但 Quinn 等人 (2007) 揭示，最近阿拉斯加布里斯托爾灣海域的紅鮭魚在洄游時間方面發生了定向選擇。在這項研究中，觀察了兩個紅鮭魚種群（Egegik 和 Ugashik）。
來自阿拉斯加州漁獵局的資料被分成 5 組，每組 7 年，並顯示了 1969 年至 2003 年到達漁場的平均時間。在分析資料後，發現兩組的平均洄游日期都提前了，並且正在發生定向選擇。Egegik 種群受到更強烈的選擇，並遷移了 4 天。據認為水溫會導致洄游日期提前，但在這項研究中沒有發現統計學上的顯著關聯。
根據文章，漁業可能是推動這種選擇的一個因素，因為捕撈活動更多地發生在洄游的後期（尤其是在 Egegik 地區），從而阻止這些魚類繁殖。
結論
定向選擇是穩定選擇的一種改進變體，它試圖消除不太適應其環境的等位基因，並偏愛那些非常適合特定環境的等位基因或個體。例子包括昆蟲的工業黑化現象和抗藥性。工業黑化現象是自然選擇促進蛾類保護色的一個例子。
它是由工廠排放的煙塵使樹皮變黑，阻止了地衣的生長，以及自然選擇偏愛斑駁的灰色個體而不是黑色素型造成的。自然選擇有利於或不消除某些人群中鏈基因的異常等位基因，表明它沒有益處。鐮狀細胞性貧血是由基因型錯誤的等位基因或成分引起的適應，導致種群多樣性減少。
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