Whether contemporary human populations are still evolving as a result of natural selection has been hotly debated. For natural selection to cause evolutionary change in a trait, variation in the trait must be correlated with fitness and be genetically heritable and there must be no genetic constraints to evolution. These conditions have rarely been tested in human populations. In this study, data from a large twin cohort were used to assess whether selection Will cause a change among women in contemporary Western population for three life-history traits: age at menarche, age at first reproduction, and age at menopause. We control for temporal variation in fecundity (the "baby boom" phenomenon) and differences between women in educational background and religious affiliation. University-educated women have 35% lower fitness than those with less than seven years education, and Roman Catholic women have about 20% higher fitness than those of other religions. Although these differences were significant, education and religion only accounted for 2% and 1% of variance in fitness, respectively. Using structural equation modeling, we reveal significant genetic influences for all three life-history traits, with heritability estimates of 0.50, 0.23, and 0.45, respectively. However, strong genetic covariation with reproductive fitness could only be demonstrated for age at first reproduction, with much weaker covariation for age at menopause and no significant covariation for age at menarche. Selection may, therefore, lead to the evolution of earlier age at first reproduction in this population. We also estimate substantial heritable variation in fitness itself, with approximately 39% of the variance attributable to additive genetic effects, the remainder consisting of unique environmental effects and small effects from education and religion. We discuss mechanisms that could be maintaining such a high heritability for fitness. Most likely is that selection is now acting on different traits from which it did in pre-industrial human populations.
Titre de l'article
Sélection naturelle et génétique quantitative de traits d'histoire de vie chez des femmes occidentales : une étude de jumelles
Sélection naturelle et génétique quantitative de traits d'histoire de vie chez des femmes occidentales : une étude de jumelles
Introduction à l'article
Les traits d'histoire de vie humains sont vus comme résultant d'une sélection ayant eu lieu durant notre histoire évolutive. La possibilité qu'ils soient à l'heure actuelle soumis à la sélection naturelle est en revanche plus discutée. L'étude de cette problématique implique de déterminer à la fois la covariance de la fitness et du trait, la variation génétique additive du trait et la covariance génétique entre les traits. Cela nécessite généralement un suivi de long terme de la population, mais de telles données sont rares pour tout organisme. Cet article s'appuie pour cela sur des données provenant de jumelles monozygotiques et dizygotiques. Ces données permettent de calculer l'héritabilité au sens large des traits. Les objectifs sont :
-tester le lien entre variation des traits d'histoire de vie et variations de succès reproducteur/fitness
-tester l'héritabilité génétique des traits d'histoire de vie corrélés à la fitness
-mesurer la covariance génétique entre traits d'histoire de vie
Les traits d'histoire de vie humains sont vus comme résultant d'une sélection ayant eu lieu durant notre histoire évolutive. La possibilité qu'ils soient à l'heure actuelle soumis à la sélection naturelle est en revanche plus discutée. L'étude de cette problématique implique de déterminer à la fois la covariance de la fitness et du trait, la variation génétique additive du trait et la covariance génétique entre les traits. Cela nécessite généralement un suivi de long terme de la population, mais de telles données sont rares pour tout organisme. Cet article s'appuie pour cela sur des données provenant de jumelles monozygotiques et dizygotiques. Ces données permettent de calculer l'héritabilité au sens large des traits. Les objectifs sont :
-tester le lien entre variation des traits d'histoire de vie et variations de succès reproducteur/fitness
-tester l'héritabilité génétique des traits d'histoire de vie corrélés à la fitness
-mesurer la covariance génétique entre traits d'histoire de vie
Expériences de l'article
Échantillon : 1200 paires de jumelles âgées de 45 ans ou plus ayant participé à une ou plusieurs études de l'Australian National Health and Medical Research Council Twin Registry.
Données de base : âge de ménarche, âge de première reproduction, âge de ménopause, dates de naissance des enfants, niveau d'éducation, religion.
Mesure de fitness : la fitness de la population est assimilée au taux d'accroissement fini λ (d'après les données démographiques de l'Australian Bureau of Statistics) ; la fitness de chaque femme de l'échantillon en fonction de son phénotype d'histoire de vie est alors assimilée à la contribution de chaque enfant à la génération suivante.
L'effet des facteurs génétiques et environnementaux est estimé grâce à 2 types de modèles d'équation structurelle : un modèle de décomposition de Cholesky puis un modèle de chemin indépendant, auxquels s'ajoutent l'éducation et la religion. Le modèle le plus parcimonieux est déterminé dans chaque cas par le critère du χ².
Échantillon : 1200 paires de jumelles âgées de 45 ans ou plus ayant participé à une ou plusieurs études de l'Australian National Health and Medical Research Council Twin Registry.
Données de base : âge de ménarche, âge de première reproduction, âge de ménopause, dates de naissance des enfants, niveau d'éducation, religion.
Mesure de fitness : la fitness de la population est assimilée au taux d'accroissement fini λ (d'après les données démographiques de l'Australian Bureau of Statistics) ; la fitness de chaque femme de l'échantillon en fonction de son phénotype d'histoire de vie est alors assimilée à la contribution de chaque enfant à la génération suivante.
L'effet des facteurs génétiques et environnementaux est estimé grâce à 2 types de modèles d'équation structurelle : un modèle de décomposition de Cholesky puis un modèle de chemin indépendant, auxquels s'ajoutent l'éducation et la religion. Le modèle le plus parcimonieux est déterminé dans chaque cas par le critère du χ².
Résultats de l'article
L'éducation et la religion ont un effet très significatif sur la fitness, mais n'expliquent qu'une très faible part de sa variation.
Graphiquement, l'âge de première reproduction et l'âge de ménopause semblent être liés à peu près linéairement à la fitness (négativement et positivement, respectivement). L'âge de ménarche quant à lui présente une relation quadratique avec la fitness (maximum à 13 ans).
Les modèles explicatifs montrent que l'âge de ménopause et l'âge de première reproduction ont un effet significatif sur la fitness, mais l'inclusion de l'âge de première reproduction rend l'effet de l'éducation non significatif, suggérant que l'éducation affecte spécifiquement cet âge. Ils montrent d'autre part un effet significatif de la variation génétique totale sur la variation de l'âge de ménarche et la fitness, et de la variation génétique additive sur l'âge de ménopause. Enfin, la fitness elle-même a une héritabilité significativement supérieure à 0.
L'éducation et la religion ont un effet très significatif sur la fitness, mais n'expliquent qu'une très faible part de sa variation.
Graphiquement, l'âge de première reproduction et l'âge de ménopause semblent être liés à peu près linéairement à la fitness (négativement et positivement, respectivement). L'âge de ménarche quant à lui présente une relation quadratique avec la fitness (maximum à 13 ans).
Les modèles explicatifs montrent que l'âge de ménopause et l'âge de première reproduction ont un effet significatif sur la fitness, mais l'inclusion de l'âge de première reproduction rend l'effet de l'éducation non significatif, suggérant que l'éducation affecte spécifiquement cet âge. Ils montrent d'autre part un effet significatif de la variation génétique totale sur la variation de l'âge de ménarche et la fitness, et de la variation génétique additive sur l'âge de ménopause. Enfin, la fitness elle-même a une héritabilité significativement supérieure à 0.
Rigueur de l'article
Cet article est très rigoureux. Les statistiques employées (mesures de fitness, d'adéquation du modèle) sont bien détaillées et justifiées, notamment par des analyses préliminaires. La significativité ou l'intervalle de confiance sont calculés pour chaque valeur de paramètre des modèles. Des précautions sont prises afin d'éviter un certain nombre de biais liés à la diversité des histoires de vie.
Toutefois, l'âge de ménarche, qui semble soumis à sélection stabilisante, est inclus dans les modèles multivariés comme carré de la déviation à la moyenne. Ceux-ci représentent donc un effet des variables extérieures sur cette déviation bidirectionnelle, susceptible de cacher leurs effets directionnels. L'absence de sélection significative serait mieux étayée par des statistiques spécifiques à une sélection stabilisante.
Cet article est très rigoureux. Les statistiques employées (mesures de fitness, d'adéquation du modèle) sont bien détaillées et justifiées, notamment par des analyses préliminaires. La significativité ou l'intervalle de confiance sont calculés pour chaque valeur de paramètre des modèles. Des précautions sont prises afin d'éviter un certain nombre de biais liés à la diversité des histoires de vie.
Toutefois, l'âge de ménarche, qui semble soumis à sélection stabilisante, est inclus dans les modèles multivariés comme carré de la déviation à la moyenne. Ceux-ci représentent donc un effet des variables extérieures sur cette déviation bidirectionnelle, susceptible de cacher leurs effets directionnels. L'absence de sélection significative serait mieux étayée par des statistiques spécifiques à une sélection stabilisante.
Ce que cet article apporte au débat
D'une part, les 3 traits d'histoire de vie étudiés ont une héritabilité totale notable. D'autre part, l'âge de première reproduction et l'âge de ménopause sont significativement corrélés à la fitness. Cela montre la sélection naturelle dans la population, favorisant un moindre âge de première reproduction et un âge de ménopause supérieur. La sélection sur des traits d'histoire de vie constatée dans d'autres études [1] est retrouvée dans cette population industrialisée.
L'âge de ménarche ne semble pas sujet à sélection naturelle, car il ne partage pas de causalité génétique avec la fitness. D'autres études ont pourtant montré une sélection sur ce trait dans des populations préindustrielles. Il semble donc y avoir relâchement de la sélection depuis, et probablement du fait de, l'industrialisation.
Enfin, l'héritabilité de la fitness elle-même suggère soit que cette population évolue par sélection naturelle, soit que des facteurs culturels ont modifié l'interaction gènes-environnement.
D'une part, les 3 traits d'histoire de vie étudiés ont une héritabilité totale notable. D'autre part, l'âge de première reproduction et l'âge de ménopause sont significativement corrélés à la fitness. Cela montre la sélection naturelle dans la population, favorisant un moindre âge de première reproduction et un âge de ménopause supérieur. La sélection sur des traits d'histoire de vie constatée dans d'autres études [1] est retrouvée dans cette population industrialisée.
L'âge de ménarche ne semble pas sujet à sélection naturelle, car il ne partage pas de causalité génétique avec la fitness. D'autres études ont pourtant montré une sélection sur ce trait dans des populations préindustrielles. Il semble donc y avoir relâchement de la sélection depuis, et probablement du fait de, l'industrialisation.
Enfin, l'héritabilité de la fitness elle-même suggère soit que cette population évolue par sélection naturelle, soit que des facteurs culturels ont modifié l'interaction gènes-environnement.
Dernière modification il y a plus de 9 ans.