概念
适應度又稱“适應值(adaptive value)”,“适存度”,“适合度”。适應度是指某個群體内某種基因型機體存活并将其基因傳遞至下一代的相對能力(與其他基因型比較)。适合度越大,存活和生殖機會越高。
内容
借助于“适應度”的概念可以把自然選擇作用數量化。特定基因型的适應度可用具有該基型的個體所産生的平均後代數表示。這個定義盡管較為具體,但是,應該指出,适應度的概念包括生活力和育性兩個方面。生活力用達到繁育年齡的個體數占個體總數的比例表示;育性則用每個繁育個體的平均後代數表示,一對親本的後代數應該一半屬于父本,另一半屬于母本。
例如有一個假定的例子,其中A1A1和A2A2個體各四個,A1A2個體6個。4個A1A1個體中有3個存活到繁育年齡,因此,生活力是3/4,每個繁育個體的平均後代數是6/3(育性)。那麼,A1A1的适應度則是W1=3/4×6/3=1.5。同理也可算出A2A2和A1A2個體的适應度。以這種方式算得的适應度叫做絕對适應度。
群體遺傳學中習慣于應用兩種基因型絕對适應度的比值,叫做相對适應度。那麼,以上面所說的數值為例,如果上述基因型都以A1A1型為标準,那麼A1A1基因型的相對适應度是1.5/1.5=1.0,A1A2基因型的相對适應度是1.5/1.5=1.0,A2A2的相對适應度則是0.5/1.5=0.333。
由于相對适應度應用範圍很廣,為簡單起見,往往直接把它叫做适應度。另外,為了能使選擇的理論模型簡化,有時把适應度的含義等同于生活力的含義,而略去育性的作用。
特點
自然選擇所針對的性狀主要是适應度。個體的适應度就是它對下代貢獻的個體數或配子數。個體的适應度是該個體所有發育及生理過程的最終結果。個體間這些過程的差異表現為數量變異,因此,它們都可作為數量性狀來加以研究。
這些數量性狀的變異或多或少都反映适應度的變異,而适應度的變異理論上又可以分剖為不同組成性狀的變異。每個成分發生變異都或多或少影響适應度。一般來說,整個适應度可分剖為兩個主要成分:後代總數和後代質量。
通常,群體及其中的個體表現往往受到較多因素的影響,因而要想獲得适應度的準确定義則會遇到一些困難。有時,必須将個體适應度與其親本适應度分開。例如哺乳動物幼仔的存活力,既取決于其本身的适應度也與親代對其照料有關。這就涉及到适應度的世代重疊及準确劃分問題。
另外,若群體大小在世代間保持恒定,則其中個體的平均适應度為1。但是群體大小的增減或恒定都涉及到其所處的環境,因而,适應度的問題也與環境有關。所以,當讨論适應度時,為簡便起見,假定群體所處環境條件對适應度無限制。
假設一種生物通過偶發的突然變異獲得了性狀A,那麼A隻要危害不大就會被保存下來,也可能通過偶然的變異失去.此時性狀A屬于軟結構;但是如果其後生物又偶然獲得了性狀B。
AB之間存在互适應關系,即性狀A與性狀B同時存在時能産生對生物有利的效果,而缺失任何一方都會降低生物的适應度;性狀A與性狀B之間的互适應關系使得這兩種性狀都被硬化為基因體系中不可失去的成分,即硬結構。
适應度就是用來度量種群中個體優劣的指标。在遺傳算法中的适應度就是特征組合的判據的值。這個判據的選取是遺傳算法的關鍵。遺傳算法在搜索進化過程中一般不需要其他外部信息,僅用評估函數來評估個體或解的優劣,并作為以後遺傳操作的依據。
由于遺傳算法中,适應度函數要比較排序并在此基礎上計算選擇概率,所以适應度函數的值要取正值。由此可見,在不少場合,将目标函數映射成求最大值形式且函數值非負的适應度函數是必要的。