Does evolvability predict evolutionary divergence?

Abstract

Evolverbarhet er potensialet for evolusjon og kan defineres som en populasjons evne til å produsere og opprettholde genetisk variasjon. Evolverbarhet avhenger av den additive genetiske variansen, som representerer den delen av trekkvariansen som overføres direkte fra foreldre til avkom. Fraværet av additiv genetisk varians kan begrense evolusjon av trekk og derfor begrense divergens blant populasjoner og arter. For å teste denne hypotesen, utførte jeg en komparativ analyse der jeg undersøkte om evolverbarhet begrenser evolusjonær divergens. Dette ble gjort ved å analysere forholdet mellom populasjons- og artsdivergens og evolverbarhet i et bredt spekter av trekk. Jeg søkte i den primære vitenskapelige litteraturen etter studier som rapporterte additive genetiske varianser og gjennomsnitt av trekk for å beregne evolverbarhet som additiv genetisk varians standardisert av det kvadrerte trekkgjennomsnittet. På tvers av alle arter og trekk forklarte evolverbarhet noe av den evolusjonære divergensen. Evolverbarhet forklarte 30% av divergensen mellom populasjoner og 12% mellom arter. Forholdet mellom evolverbarhet og evolusjonsdivergens forble uendret innen ulike trekk- kategorier og organismer. Disse resultatene ser ut til å støtte hypotesen om genetiske begrensninger og dermed bidra til å koble sammen mikro- og makroevolusjon.

Evolvability is the potential for evolution and can be defined as the ability of a population to produce and maintain genetic variation. Evolvability depends on the additive genetic variance that represents the part of the trait variance that is directly transmitted from parent to offspring. The absence of additive genetic variance may limit trait evolution and therefore constrain divergence among populations and species. To test this hypothesis, I performed a comparative analysis where I assessed if evolvability constrains evolutionary divergence, by analysing the relationship between populations and species divergence and evolvability in a broad range of traits. I searched the primary scientific literature for studies reporting additive genetic variances and trait means in order to calculate evolvability as additive genetic variance standardised by the trait mean square. Across all species and traits, evolvability predicted evolutionary divergence. Evolvability explained 30% of the divergence at the among-population level and 12% at the among-species level. The relationship between evolvability and evolutionary divergence remained unchanged within trait and organism categories. These results seem to support the genetic-constraint hypothesis and hence contribute to connecting the micro- and macroevolutionary timescales.