環境変化に適応する能力の進化的転換点

急速な気候変動の時代には、環境条件のより速く、予測可能性の低い変動に生物がどのように対処するかを理解する必要があります。ここでは、環境主導の変動する選択に対する進化的反応を予測する統一モデルを開発し、この理論的枠組みを使用して、環境サイクルの変化の潜在的な結果を探求します。最初に、環境変動の予測可能性とタイムスケールのさまざまな組み合わせによって決定されるパラメーター空間が、単一の応答モード（可逆表現型可塑性、不可逆的な表現型可塑性、賭け、または適応追跡）が明確な選択的選択を持っている明確な領域に分割されることを示します。他のすべてよりも利点。次に、これらの地域内の環境の変化は進化によって対応できるが、地域間の移行を含むほとんどの変化により、人口が急速に崩壊し、しばしば絶滅を引き起こすことを実証します。したがって、モデルの応答モード領域間の境界は、環境パラメーターのわずかな変化でさえ、人口の生存率に劇的で不均衡な結果をもたらす可能性がある進化的転換点に対応しています。最後に、さまざまな生活史と遺伝的アーキテクチャが、パラメーター空間の転換点の位置と、そのような移行中の絶滅の可能性にどのように影響するかについて説明します。これらの洞察は、環境条件の自然または人間誘発性の変化に起因する可能性が高い自然集団に対する不可解な脅威のいくつかを特定し、対処するのに役立ちます。彼らはまた、世界の気候変動の研究における進化的思考の潜在的な価値を示しています。

In an era of rapid climate change, there is a pressing need to understand how organisms will cope with faster and less predictable variation in environmental conditions. Here we develop a unifying model that predicts evolutionary responses to environmentally driven fluctuating selection and use this theoretical framework to explore the potential consequences of altered environmental cycles. We first show that the parameter space determined by different combinations of predictability and timescale of environmental variation is partitioned into distinct regions where a single mode of response (reversible phenotypic plasticity, irreversible phenotypic plasticity, bet-hedging, or adaptive tracking) has a clear selective advantage over all others. We then demonstrate that, although significant environmental changes within these regions can be accommodated by evolution, most changes that involve transitions between regions result in rapid population collapse and often extinction. Thus, the boundaries between response mode regions in our model correspond to evolutionary tipping points, where even minor changes in environmental parameters can have dramatic and disproportionate consequences on population viability. Finally, we discuss how different life histories and genetic architectures may influence the location of tipping points in parameter space and the likelihood of extinction during such transitions. These insights can help identify and address some of the cryptic threats to natural populations that are likely to result from any natural or human-induced change in environmental conditions. They also demonstrate the potential value of evolutionary thinking in the study of global climate change.