關於此實驗
工業革命之前，英格蘭幾乎所有樺尺蛾都是淺色帶斑點的，隱藏在覆蓋著地衣的樹皮上。煤煙使樹木變黑後，鳥類更容易發現淺色蛾類；大約五十年內，工業城市附近的大多數蛾類都變成了深色。20世紀50年代清潔空氣法規實施後，這一趨勢發生了逆轉。本模擬逐代追蹤深色等位基因的變化，讓學生觀察自然選擇如何改變族群，並測試捕食壓力的強弱和初始頻率如何影響變化速度。
學習目標
- 從變異、選擇壓力、生存和遺傳的角度解釋自然選擇
- 描述環境如何決定哪種變異具有優勢
- 區分黑蛾的比例（表型）和黑色等位基因的頻率
- 解釋為什麼稀有的隱性等位基因會被選擇作用非常緩慢地清除
使用方法
- 1讓樹皮保持煙燻熏黑的狀態，然後按下「播放」。記錄黑蛾超過50%時的世代數。
- 2重設後，將鳥類造成的額外捕食率改為10%，然後改為40%。速度有什麼變化？
- 3在煙燻熏黑的樹皮上運行，直到大約第50代，然後切換到乾淨的樹皮，觀察淺色蛾如何回歸。
- 4比較黑蛾比例曲線和黑色等位基因頻率曲線。為什麼它們不同？
模型
假設
- 飛蛾圖示、鳥類飛行和世代更替皆為示意。數值頻率來自族群模型；個體不會改變其遺傳的顏色。
- 族群數量非常龐大，而且隨機交配，因此偶然因素（遺傳漂變）不會產生影響，每次結果都相同。
- 翅膀顏色由一個含有兩個等位基因的基因控制。深色等位基因 C 是完全顯性的，就像現實中的 carbonaria 型一樣。
- 影響生存的唯一差異是鳥類捕食。沒有遷徙，也沒有新的突變。
- 一代為一年，這與英國樺尺蛾的生命週期相符。
在課堂上試試這個實驗
- Q1有飛蛾改變顏色來與樹皮相配嗎？族群中實際發生了什麼變化？
- Q2為什麼深色飛蛾的比例上升得比深色等位基因的頻率更快？
- Q3從乾淨樹皮上有99%的深色飛蛾開始。為什麼最後幾隻深色飛蛾消失得這麼慢？
- Q4如果樹皮永遠保持著煙燻般的黑色，在這個模型中淺色等位基因會完全消失嗎？為什麼會或為什麼不會？
常見問題
樺尺蛾的故事現在仍被接受嗎？
是的。這個說法在1990年代受到質疑，但 Michael Majerus 進行的一項大型野外研究於2012年發表，證實鳥類會吃掉更多在樹皮上顯眼的飛蛾。
暗色型最初是從哪裡來的？
它源於一次突變。2016年，研究人員追溯發現，原因是一段DNA插入了名為 cortex 的基因中。這項突變出現在19世紀初，距離1848年曼徹斯特首次記錄到暗色飛蛾僅有幾十年。
為什麼這個模擬中沒有隨機性？
此模型追蹤一個非常大的族群中的等位基因頻率，在這個族群中，偶然事件會相互抵消並趨於平均。如此一來，便能單獨考察選汰作用，讓每項設定的影響一目了然。研究遺傳漂變需要另設一個小族群模型。