Mate choice and speciation : perspectives from adaptive dynamics and population genetics

Show full item record



Permalink

http://urn.fi/URN:ISBN:978-952-10-8275-7
Title: Mate choice and speciation : perspectives from adaptive dynamics and population genetics
Author: Priklopil, Tadeas
Contributor organization: University of Helsinki, Faculty of Science, Department of Mathematics and Statistics
Helsingin yliopisto, matemaattis-luonnontieteellinen tiedekunta, matematiikan ja tilastotieteen laitos
Helsingfors universitet, matematisk-naturvetenskapliga fakulteten, institutionen för matematik och statistik
Publisher: Helsingin yliopisto
Date: 2012-09-20
Language: eng
URI: http://urn.fi/URN:ISBN:978-952-10-8275-7
http://hdl.handle.net/10138/36700
Thesis level: Doctoral dissertation (article-based)
Abstract: Speciation theory is undergoing a renaissance period, largely due to the new methods developed in molecular biology as well as advances in the mathematical theory of evolution. In this thesis, I explore mathematical techniques applicable to the evolution of traits relevant to speciation processes. Some of the theory is further developed and is part of a general framework in the research of evolution. In nature, sister species may coexist in close geographical proximity. However, the question as to whether a speciation event has been a local event driven by the interactions (perhaps complex ones) of individuals that affect their survival and reproduction, has not yet been satisfactorily answered. This is the key issue I address in my thesis. The emphasis is given to the role of non-random mating in an environment where individuals experience diversifying ecological selection. Firstly, I investigate the role of assortative mating, and find that assortative mating works against the speciation process in the initial stages of diversification. However, once the population has diversified, ecological and sexual selection drives the population to a state of reproductive isolation. Secondly, I explore a scheme where individuals choose mates according to the level of adaptation of the mate. I find, that when the level of adaptation to the environment depends on the structure of the population in a frequency-dependent manner, the dynamics of the population may be highly complex and even chaotic. Furthermore, this setting does not facilitate reproductive isolation when mating happens across the habitats. However, if mate choice takes into account the survival and reproduction of the progeny, reproductive isolation can be maintained. Finally, some advances are made in the theory of adaptive dynamics, which along with the theory of population genetics, has been a focal tool in this thesis. My contribution to adaptive dynamics is to resolve an open question on the coexistence of similar strategies near so-called singular points. Singular points play a central role in the theory of adaptive dynamics and their existence is essential to a continuous diversification process.Uusien lajien synty on monimutkainen prosessi, joka edellyttää monen biologisen mekanismin kehittymistä. Jos populaatio kuitenkin jakaantuu maantieteellisesti niin että populaatiot eivät ole missään yhteydessä keskenään, ajan kuluessa nämä mekanismit kehittyvät jo pelkästään satunnaisten mutaatiotapahtumien seurauksena. Kun populaatiot eivät pysty vaihtamaan geneettistä materiaalia, mutaatiot kummassakin populaatiossa muokkaavat populaation omaa geneettistä materiaalia yhteensopimattomaksi toisen populaation kanssa. Evoluution tutkijoiden yksi ratkaisematon onglema onkin, voivatko uudet lajit syntyä vaikka populaatio ei jakaantuisikaan eri osiin. Väitöskirjassani etsin vastausta juuri tähän tilanteeseen, ja tälläistä uusien lajien syntyä kutsutaan sympatriseksi lajiutumiseksi. Välttämätön ehto sympatriselle lajiutumiselle on (kun kyseessä on seksuaalisesti lisääntyvät organismit) assortatiivinen parivalinta. Näin on, koska jos organismit pariutuisivat satunnaisesti niin geneettinen materiaali olisi koko populaatiossa homogeeninen. Tässä työssä keskeisessä roolissa ovat siis pariutumiseen liittyvät mallit. Artikkeleissani käytän jo olemassa olevia sekä kehitän uusia pariutumiseen liittyviä malleja. Tärkeimpiä matemaattisia työkaluja ovat populaatiogenetiikka ja adaptiivininen dynamiikka, jotka kummatkin nojautuvat vahvasti dynaamisten systeemien teoriaan. Työssäni osoitan, että jo olemassa olevat mallit mahdollistavat sympatrisen lajiutumisen varsin tiukkojen ehtojen sanelemana; luonnonvalinnan täytyy olla suhteessa seksuaaliseen valintaan voimakas. Tämän takia esitimme uuden mallin, jonka oletukset perustuvat vahvemmin ekologiaan. Lisätutkimukselle on kuitenkin tarve, koska vaikka osoitimme että assortatiivinen pariutuminen on optimaalinen strategia, emme vielä tiedä voiko se olla evoluution tulos. Lopuksi vielä todettakkoon, että väitöskirjassani ratkaisin erään adaptiivisen dynamiikkaan liittyvän avoimen ongelman. Ongelma koski kahden eri strategian, esimerkiksi kahden eri fenotyypin, samanaikaista olemassoloa ns. singulaaristen pisteiden läheisyydessä.
Subject: sovellettu matematiikka
Rights: Julkaisu on tekijänoikeussäännösten alainen. Teosta voi lukea ja tulostaa henkilökohtaista käyttöä varten. Käyttö kaupallisiin tarkoituksiin on kielletty.


Files in this item

Total number of downloads: Loading...

Files Size Format View
matechoi.pdf 2.922Mb PDF View/Open

This item appears in the following Collection(s)

Show full item record