Fitness (genetica)

Con fitness, o idoneità, in biologia definisce il successo riproduttivo di un individuo o di un certo genotipo.

Definizione

Il termine deriva dall'inglese to fit (essere adatto) e viene tradotto con il termine «idoneità», da non confondere con il processo biologico di adattamento.

La fitness nei modelli di genetica delle popolazioni viene spesso indicata con il carattere $w$.

Quando due o più assortimenti di caratteri ereditari conferiscono ai rispettivi organismi un diverso successo riproduttivo, allora si dice che presentano una fitness diversa.

La fitness si misura per mezzo del successo riproduttivo, cioè dal numero medio dei figli in grado, a loro volta, di riprodursi; d'altra parte, siccome è solo il fatto che i figli si siano effettivamente riprodotti che dà la misura reale del loro teorico "essere in grado di riprodursi", la fitness dovrebbe essere calcolata sul numero di nipoti, o quanto meno tenendo conto anche di essi. Il numero di figli, preso singolarmente, non è quindi rilevante in questo contesto. Ad esempio se così non fosse, si dovrebbe infatti concludere che tutte le trote hanno una fitness elevata solo perché fanno molte uova. Poiché nessun individuo è identico a un altro, anche il suo valore di fitness sarà diverso da quello dei propri simili. Detto in altri termini, nell'ambito di una specie ogni individuo è dotato di capacità riproduttive legate al particolare genotipo di cui è portatore. I processi ereditari non sono, quindi, perfetti proprio perché caratteri diversi conferiscono fitness diverse agli organismi.

Storia

Il sociologo inglese Herbert Spencer coniò l'espressione sopravvivenza del più idoneo (pensata originariamente nella forma, forse più corretta, di sopravvivenza del più adattato) nel suo lavoro Social Statics del 1851 e venne successivamente utilizzata per descrivere il modello di selezione naturale di Charles Darwin.

Il biologo inglese J.B.S. Haldane fu il primo a quantificare la fitness nei termini della sintesi moderna con il suo lavoro Teoria matematica della selezione naturale e artificiale (Mathematical Theory of Natural and Artificial Selection) del 1924.

Il passo successivo fu l'introduzione del concetto di idoneità inclusiva da parte del biologo inglese W.D. Hamilton nel 1964 con il suo studio su L'evoluzione del comportamento sociale (The Evolution of Social Behavior).

La teoria dell’ "idoneità inclusiva" ha cominciato a ricevere delle critiche dal 2010, alcune delle quali fatte proprie dall'entomologo Edward O. Wilson.

L'idoneità darwiniana

I cambiamenti nelle frequenze alleliche delle popolazioni, provocate da fenomeni di mutazioni, flusso genico e di deriva, determinano variazioni nella capacità degli organismi di sopravvivere e riprodursi nell'ambiente in cui vivono.

Selezione naturale è il nome dato al processo di cambiamento di alcune caratteristiche delle popolazioni a causa della loro interazione con l'ambiente. Elemento centrale della teoria evoluzionistica di Charles Darwin (1859), la selezione naturale può essere vista come la riproduzione e la sopravvivenza differenziale di varianti geniche alternative.

L'idoneità darwiniana, o idoneità relativa, misura l'efficienza riproduttiva di un genotipo rispetto agli altri. I fattori che contribuiscono alla riproduzione differenziale degli organismi sono tanti, tra cui il tasso di sopravvivenza, la velocità di sviluppo e il successo nell'accoppiamento: tutti questi fattori sono componenti dell'idoneità darwiniana. Quello che però ci interessa è l’idoneità totale e non le varie componenti, anche se spesso l’idoneità viene misurata da queste.

Il concetto di idoneità si applica a una classe di individui con un determinato genotipo che si riferisce alla sopravvivenza e alla riproduzione media di quella classe: l’idoneità è pertanto una conseguenza della relazione tra il genotipo di un organismo e l'ambiente in cui vive; in questo modo si capisce che lo stesso genotipo avrà idoneità diversa in ambienti diversi. Il successo di un organismo dipenderà dall'ambiente; non esistono genotipi dall’idoneità superiore agli altri in tutti gli ambienti.

L'ambiente inoltre è dinamico proprio per via dell'attività dell'organismo stesso ed evolve come risultato di questa attività: l'organismo evolve e nel suo processo di evoluzione si viene a trovare in un ambiente che è la conseguenza diretta della sua evoluzione.

L'ambiente è la causa e l'effetto dell'evoluzione degli organismi e gli organismi sono la causa e l'effetto dell'evoluzione dell'ambiente. La fitness darwiniana è nulla se i portatori del genotipo sono sterili o non si riproducono. L’idoneità di un genotipo è conseguenza degli effetti fenotipici implicati dai geni. Esempio: una leonessa adulta che procura il cibo per la progenie con grande dispendio di energia, avrà meno probabilità di sopravvivenza rispetto a una leonessa che sfama solo se stessa ma che non assicura la sopravvivenza della sua progenie nel caso in cui quest'ultima non sia in grado di nutrirsi da sola.

Le differenze nell’idoneità sono maggiormente evidenti laddove i genotipi differiscono tra loro per più loci. Una mirata sostituzione allelica a un locus, determina così un effetto circoscritto facilmente individuabile.

L’idoneità (convenzionalmente espressa con W) di un determinato genotipo, è posta in relazione con un altro genotipo, in genere quello con maggior successo riproduttivo, e messa in rapporto in modo che il valore di un parametro considerato sia compreso tra i valori 1 e 0.

La riduzione di idoneità è indicata da (W=1-S) in cui S è il coefficiente di selezione (S=1-W).

Si possono distinguere tre tipi di selezione:

• selezione stabilizzante
• selezione direzionale
• selezione distruttiva.

Metodi per aumentare la fitness

Dono nuziale

Un dono nuziale è una presentazione materiale a un destinatario da parte di un donatore durante o in relazione al rapporto sessuale che non consiste semplicemente nei gameti, che aumenta l'idoneità riproduttiva del donatore. Spesso, un tale dono migliorerà anche l'idoneità del destinatario. I doni possono essere neutri, costosi o vantaggiosi per l'idoneità del donatore e del destinatario.

Molti doni nuziali sono una fonte di nutrimento per il destinatario. In molte specie di animali, tra cui uccelli, insetti e ragni, questo assume la forma di un alimento che viene trasferito da un maschio a una femmina appena prima dell'accoppiamento. Questo è un comportamento noto come alimentazione durante il corteggiamento.

I doni non commestibili possono includere oggetti come un frammento di foglia o di ramoscello.

Esistono tre modi in cui un dono può essere ricevuto. Il primo è un dono orale, che viene assorbito attraverso l'apparato digerente del ricevente. Il secondo è un dono genitale, in cui il dono viene assorbito attraverso il tratto riproduttivo. Infine, ci sono i doni transdermici che vengono iniettati nella parete corporea del ricevente dal donatore.

I doni nuziali sono classificati anche in base alla fonte del dono. Esistono due tipi di doni: doni endogeni e doni esogeni. I doni endogeni sono prodotti dal donatore che si accoppia, mentre i doni esogeni sono catturati, raccolti o trovati dal donatore.

Condivisione del cibo

Condivisione del cibo negli scimpanzé

I biologi evoluzionisti hanno sviluppato vari modelli teorici per spiegare l'evoluzione del comportamento di condivisione del cibo - "definito come il trasferimento incondizionato di cibo" da un individuo motivato dal cibo a un altro - tra gli esseri umani e altri animali.

I modelli di condivisione del cibo si basano sulla teoria evolutiva generale. Quando applicati al comportamento umano, questi modelli sono considerati una branca dell'ecologia comportamentale umana. I ricercatori hanno sviluppato diversi tipi di modelli di condivisione del cibo, che coinvolgono fenomeni come la selezione parentale, l'altruismo reciproco, il furto tollerato, la cooperazione di gruppo e la segnalazione costosa. Un presupposto di base di questi modelli è che una maggiore accumulazione di risorse aumenti l'idoneità riproduttiva. La condivisione del cibo è stata teorizzata come uno sviluppo importante nella prima evoluzione umana.

Sociosessualità

La sociosessualità, a volte chiamata orientamento sociosessuale, è la differenza individuale nella volontà di impegnarsi in attività sessuali al di fuori di una relazione impegnata. Gli individui che sono più limitati sociosessualmente sono meno disposti a impegnarsi in sesso occasionale; preferiscono maggiore amore, impegno e vicinanza emotiva prima di fare sesso con partner romantici. Gli individui che sono meno limitati sociosessualmente sono più disposti ad avere rapporti sessuali occasionali e si sentono più a loro agio a impegnarsi in sesso senza amore, impegno o vicinanza.

Gli uomini, tuttavia, possono aumentare la loro idoneità riproduttiva non essendo ristretti e avendo molti figli con molte donne. Pertanto, poiché gli uomini non hanno bisogno di investire tanto fisicamente (nessuna gravidanza), tendono ad avere una sociosessualità più ristretta.

Bibliografia

• Aldo Zullini, Antonella Sparvoli, Francesca Sparvoli. Moduli di Biologia, vol.B

Voci correlate

• Selezione naturale
• Algoritmo genetico

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Collegamenti esterni

• (EN) Darwinian fitness, su Enciclopedia Britannica, Encyclopædia Britannica, Inc.

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