การเพิ่มประสิทธิภาพ: แนวคิดง่ายๆ
ที่ชวนให้หลงใหลนี้ช่วยให้นักชีววิทยาไม่เพียงเข้าใจ เว็บสล็อต การดัดแปลงในปัจจุบันเท่านั้น แต่ยังสามารถคาดการณ์การออกแบบใหม่ที่อาจยังมีวิวัฒนาการอีกด้วย
เปิดเผย: ทฤษฎีการออกแบบที่เหมาะสมที่สุดสามารถนำมาใช้เพื่อประเมินว่าแรงคัดเลือกมีผลต่อรูปร่างฟันอย่างไร
“ถ้าทางใดทางหนึ่งดีกว่าทางอื่น ให้แน่ใจเถิดว่าเป็นวิถีของธรรมชาติ” อริสโตเติลระบุอย่างชัดเจนถึงหลักฐานพื้นฐานของการเพิ่มประสิทธิภาพทางชีววิทยา แต่เกือบ 2,000 ปีก่อนที่พลังของความคิดนี้จะได้รับการชื่นชม สาระสำคัญของการปรับให้เหมาะสมคือการคำนวณวิธีแก้ปัญหาที่มีประสิทธิภาพมากที่สุดสำหรับปัญหาหนึ่งๆ จากนั้นจึงทดสอบการทำนาย แนวความคิดนี้ได้ปฏิวัติบางแง่มุมของชีววิทยาไปแล้ว แต่มีศักยภาพสำหรับการใช้งานที่กว้างขึ้น
แน่นอนว่าการเพิ่มประสิทธิภาพได้ถูกนำมาใช้อย่างมีประสิทธิผลในวิชาอื่นนอกเหนือจากชีววิทยามาอย่างยาวนาน นักเศรษฐศาสตร์มักจะคำนวณตัวเลือกต่างๆ ที่ส่งผลให้เกิดผลกำไรสูงสุด และวิศวกรมักจะคำนวณโซลูชันการออกแบบที่ดีที่สุดเป็นประจำ เช่น สะพานที่แข็งแรงที่สุดของน้ำหนักที่กำหนด
ทฤษฎีการคัดเลือกโดยธรรมชาติของดาร์วินเป็นกลไกที่ชัดเจนในการอธิบายการเพิ่มประสิทธิภาพทางชีววิทยา: บุคคลที่ได้รับการออกแบบอย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้นจะปล่อยให้ลูกหลานมากขึ้น แต่เป็นเวลาอีกศตวรรษกว่าที่นักชีววิทยาจะคำนวณวิธีแก้ปัญหาที่เหมาะสมที่สุด David Lack เป็นผู้บุกเบิกการใช้งานทางชีววิทยาด้วยแนวคิดเรื่องขนาดคลัตช์ที่เหมาะสม นั่นคือจำนวนไข่ที่จะให้กำเนิดลูกหลานมากที่สุด
การใช้การปรับให้เหมาะสมช่วยให้นักชีววิทยาเปลี่ยนจากการอธิบายรูปแบบหรือกลไกไปเป็นการทำนายจากหลักการแรกว่าควรออกแบบสิ่งมีชีวิตอย่างไร โมเดลความเหมาะสมขึ้นอยู่กับองค์ประกอบสามประการ: ตัวเลือกที่มี; สิ่งที่ได้รับการปรับให้เหมาะสม; และข้อจำกัด
นักสรีรวิทยาได้ใช้การเพิ่มประสิทธิภาพเพื่อตอบคำถามมากมายเกี่ยวกับสัณฐานวิทยาของสัตว์ ตัวอย่างเช่น มีการเรียกใช้การเพิ่มประสิทธิภาพเพื่อคาดการณ์การออกแบบกระดูกที่มีน้ำหนักที่กำหนดซึ่งช่วยลดความเสี่ยงที่จะแตกหักหรือโก่งงอ ความเร็วที่จะเปลี่ยนจากการวิ่งเป็นการเดินได้อย่างมีประสิทธิภาพสูงสุด และการออกแบบลำไส้ที่ให้พลังงานสูงสุดจากอาหารที่กำหนด การคาดคะเนรหัสแฝดสามเป็นวิธีการที่เหมาะสมที่สุดในการเข้ารหัสกรดอะมิโน 20 ชนิดโดยใช้เบสทั้งสี่ของ DNA เป็นอีกตัวอย่างหนึ่งที่ประสบความสำเร็จของวิธีการนี้
แต่การเพิ่มประสิทธิภาพมีการวิพากษ์วิจารณ์
การคัดค้านที่พบบ่อยที่สุดมีศูนย์กลางอยู่ที่ความเชื่อที่ผิดพลาดว่าจุดมุ่งหมายของวิธีนี้คือการทดสอบว่าสิ่งมีชีวิตเหมาะสมที่สุดหรือไม่ อันที่จริงมันเป็นข้อสมมติของความเหมาะสมที่ได้รับการทดสอบ ความล้มเหลวในการค้นหาการสนับสนุนสำหรับการคาดคะเนสามารถใช้เพื่อกำหนดว่าข้อสันนิษฐานนั้นผิดหรือไม่ ตัวอย่างเช่น หากสัตว์ไม่เลือกอาหารที่ให้พลังงานสูงสุด อาจเป็นเพราะว่าพวกมันกำลังเลือกอาหารที่ปรับสมดุลของส่วนประกอบต่างๆ หรือหลีกเลี่ยงค่าใช้จ่ายที่เกี่ยวข้องกับการได้เหยื่อที่ใหญ่ขึ้น เมื่อระบุความเป็นไปได้ดังกล่าวแล้ว ก็สามารถคิดค้นทฤษฎีใหม่และทดสอบการคาดการณ์ได้ มีการโต้เถียงกันว่ากระบวนการนี้เป็นวงกลม แต่ในทางปฏิบัติไม่ต่างจากการทำนายและการทดสอบต่อเนื่องที่รองรับวิทยาศาสตร์ส่วนใหญ่
ตัวอย่างล่าสุดของข้อมูลเชิงลึกที่การปรับให้เหมาะสมสามารถให้ความกังวลเกี่ยวกับการออกแบบปากของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม บนพื้นฐานของการแตกหักของอาหารอย่างมีประสิทธิภาพ มีความเป็นไปได้ที่จะคาดการณ์ว่าส่วนประกอบต่างๆ ของปาก เช่น ขนาดฟัน ควรแปรผันตามขนาดร่างกายอย่างไร การคาดการณ์เหล่านี้สามารถนำมาเปรียบเทียบกับความสัมพันธ์แบบ allometric ที่แท้จริงได้ น่าแปลกที่ความสัมพันธ์นี้สามารถนำไปใช้กับวิวัฒนาการแบบโฮมินิดได้: วิธีการดั้งเดิมของการทำนายลักษณะทางสัณฐานวิทยาจากข้อจำกัดที่กำหนดจะกลับกันเพื่อพิจารณาว่าข้อจำกัดมีแนวโน้มที่จะส่งผลให้เกิดการเปลี่ยนแปลงทางสัณฐานวิทยาที่สังเกตพบได้อย่างไร
ปากของมนุษย์ลดลงอย่างมากในช่วง 300,000 ปีที่ผ่านมา น่าจะเป็นเพราะเราได้เรียนรู้การแยกชิ้นส่วนอาหารด้วยเครื่องมือและลดความเหนียวของอาหารในการปรุงอาหาร การคาดคะเนจากการคำนวณการออกแบบที่เหมาะสมที่สุดสำหรับน้ำหนักตัวที่กำหนด ขนาดใบหน้าและฟันควรเป็นสัดส่วนโดยตรงกับขอบเขตที่อาหารถูกแยกส่วนด้วยเครื่องมือ การคำนวณเพิ่มเติมคาดการณ์ว่าการลดลงของฟันกรามและฟันกรามน้อยนั้นขึ้นอยู่กับรากที่สามของการลดลงของความทนทานต่ออาหาร บนพื้นฐานของการคาดคะเนเหล่านี้ การเปลี่ยนแปลงที่เกิดจากการปรุงอาหารจะต้องมากมายเพื่อให้ตรงกับการเปลี่ยนแปลงที่เกิดจากการใช้เครื่องมือ ตามที่คาดการณ์ไว้ แม้ว่าฟันทั้งหมดจะลดลง แต่ใบหน้าและฟันกรามก็เล็กลงตามสัดส่วน ซึ่งหมายความว่าปากไม่สามารถรองรับฟันกรามได้อีกต่อไป
จุดแข็งที่สำคัญของการใช้การปรับให้เหมาะสมคือเมื่อเราเข้าใจว่าทำไมสิ่งมีชีวิตถึงเป็นอย่างที่มันเป็น ก็น่าจะเป็นไปได้ที่จะเข้าใจว่าพวกมันจะตอบสนองต่อสภาวะใหม่อย่างไร ดังนั้นจึงสามารถใช้การเพิ่มประสิทธิภาพเพื่อทำความเข้าใจพฤติกรรม และคาดการณ์การเปลี่ยนแปลงของประชากรในสภาพแวดล้อมใหม่ เช่น สภาพแวดล้อมที่เกิดจากการสูญเสียแหล่งที่อยู่อาศัยหรือการเพิ่มขึ้นของระดับน้ำทะเล
มีการเรียกร้องให้ชีววิทยาเพิ่มมากขึ้น การเพิ่มประสิทธิภาพเป็นวิธีเดียวที่ชีววิทยามีสำหรับการคาดการณ์จากหลักการแรก การนำแนวคิดเหล่านี้ไปใช้ในวงกว้างทั่วทั้งชีววิทยาควรเก็บเกี่ยวผลตอบแทนที่เพียงพอ เว็บสล็อต
