Evoluutiobiologiassa keskeistä on fenotyyppisen sopeutumisen ja sen geneettisen perustan tutkiminen. Termille ”sopeutuminen” on kertynyt lukemattomia määritelmiä (katsaukset teoksessa Reeve & Sherman, 1993; Rose & Lauder, 1996), mutta sopeutumiset ovat ominaisuuksien muotoja, jotka tulkitaan aina luonnollisen valinnan tulokseksi, kun taas yksilöt, joilla on muunneltuja, ympäristöön huonommin sopeutuvia ominaisuuksia, menestyvät heikommin lisääntymisessä. Ominaisuuksien sopeutuminen ympäristöön, jota ilmentää termi sopeutuminen (”fit for”, kreikan sanasta ”ad aptos”), ei kuitenkaan voi koskaan olla täydellistä, osittain siksi, että organismit ovat aina sopeutuneet ainakin yhden sukupolven ajan. Näin ollen on aina odotettavissa jonkinasteista poikkeamaa sopeutumisen suurimmasta mahdollisesta asteesta. Tällaisia poikkeamia on analysoitu monin eri tavoin käyttäen populaatio- ja kvantitatiivisen genetiikan, kehitysbiologian sekä käyttäytymis- ja evoluutioekologian välineitä. Tämän katsauksen tarkoituksena on koota yhteen näiden eri tieteenalojen näkökulmat ja tiedot ja analysoida sopeutumattomuuden luonnetta ja syitä. Aluksi olen luokitellut ”sopeutumisen” määritelmiä, muuttanut ne ”sopeutumattomuuden” määritelmiksi ja keskustellut näiden määritelmien hyödyllisyydestä eri kysymysten käsittelyssä. Toiseksi olen käsitellyt sopeutumattomuuden syitä biologisen tiedon hierarkian eri tasoilla (Arnold, 1992). Kolmanneksi olen keskittynyt maladaptaation tunnistamis- ja analysointimenetelmiin hyödyntäen eri aloilla itsenäisesti kehittyneitä lähestymistapoja ja pyrkien sovittamaan yhteen geneetikkojen ja ekologien usein ristiriitaiset mielipiteet tutkimusmenetelmiensä hyödyllisyydestä.
Sopeutumisen ja maladaptaation määrittely
Ensisijaisena kriteerinä määritelmän valinnassa tulisi olla sen käyttökelpoisuus mielenkiinnon kohteena oleviin kysymyksiin vastaamisessa. Sopeutumisen määritelmät voidaan luokitella neljään päätyyppiin: (
Teleonomiset sopeutumisen määritelmät ovat kehittyneet evoluutio- ja käyttäytymisekologiassa (Thornhill, 1990), ja niissä keskitytään fenotyyppisten ominaisuuksien toiminnalliseen suunnitteluun – siihen, miten valinnan sokea tarkkailija on ”suunnitellut” ne ”toimimaan” jossakin ympäristökontekstissa. Näissä määritelmissä korostetaan ominaisuuksien valikoivaa ylläpitoa, ja niihin sisältyy muodon ja toiminnan välisen sopivuuden tunnistaminen ja kvantifiointi (Reeve & Sherman, 1993). Teleonomisten määritelmien toteuttaminen tutkimusohjelmassa edellyttää strategiajoukon (mahdollisten ominaisuuksien muotojen valikoima) määrittelyä, jonkin sopivuuskriteerin soveltamista (se, mitä maksimoidaan, kuten jonkin tehtävän suorittaminen tai jokin sopivuuden osatekijä) ja rajoitteiden (kiinteät parametrit, jotka rajoittavat analyysejä ja yhdistävät strategiajoukon sopivuuskriteeriin) määrittelyä. Tämä tutkimusohjelma perustuu oletukseen, että luonnonvalinnan historia johtaa ominaisuuksien muotoihin (sopeutumisiin), jotka ovat optimaalisia tietyssä ympäristökontekstissa strategiajoukon alueella. Nykyisen valinnan kvantifiointi ei ole tarpeen tässä ohjelmassa, koska nykyisen valinnan ei tarvitse heijastaa ominaisuuden evoluution aikaisia valintapaineita (Thornhill, 1990). Tämä sopeutumisen optimointia koskeva lähestymistapa on ollut hyödyllinen ominaisuuksien välisten yhteyksien luonteen ja syiden sekä ominaisuuksien ja ympäristön välisten yhteyksien luonnehtimisessa, erityisesti käyttäytymisen ja elämänhistorian osalta.
Teleonomisessa tutkimusohjelmassa ”sopeutumishäiriö” voidaan määritellä sellaisen ”strategian” (fenotyypin muodon) esiintyvyydeksi populaatiossa, joka ei johda korkeimpaan suhteelliseen kuntoon sallitun joukon strategioiden joukossa. Tätä näkökulmaa on usein ollut vaikea toteuttaa, koska strategioiden ja rajoitusten täydellisen ja täsmällisen joukon määrittelyyn liittyy vaikeuksia, moniin ominaisuuksiin kohdistuu monimutkaisia valintapaineita ja on haastavaa mitata kuntoa evolutiivisesti mielekkäällä tavalla (Lewontin, 1979). Lisäksi jos aiemmin neutraali ominaisuus (esim. punaiset vs. keltaiset kukat) joutuu valinnan kohteeksi siten, että punaisia kukkia omaavilla kasveilla on suurempi lisääntymismenestys (esim. niiden siitepöly hedelmöittää enemmän munasoluja), punaisia kukkia kutsutaan joidenkin teleonomisten määritelmien mukaan sopeutumiseksi (esim. Reeve & Sherman, 1993), jo ennen kuin geneettistä vastetta valinnalle on tapahtunut.
Sopeutumisen fylogeneettiset määritelmät edellyttävät fylogenian käyttöä ominaisuuden alkuperän päättelemiseksi, sen ”valintajärjestelmän” päättelemistä, jonka vallitessa ominaisuus on syntynyt, ja ominaisuuden suorituskyvyn analysointia sen esi-isien ja nykyisen valintajärjestelmän vallitessa (Baum & Larson, 1991 ja viittaukset siihen). Jos ominaisuus on syntynyt nykyisessä valikoivassa järjestelmässä ja sen suorituskyky on parempi kuin sen edeltäjän, sitä pidetään sopeutumisena. Tässä määritelmässä keskitytään ominaisuuksien alkuperän ja ylläpidon yhteisiin analyyseihin olettaen, että ominaisuudet, jotka muuttuvat toiminnaltaan tietyn tarkastelujakson aikana, olisi luokiteltava eri tavalla kuin ominaisuudet, jotka eivät muutu. Baum & Larson (1991) esittää eksplisiittiset kriteerit sopeutumattomuuden tunnistamiseksi tämän fylogeneettisen näkökulman mukaisesti; ominaisuus on sopeutumaton (eli ”disadapted”, heidän sanakirjassaan), jos sen ”hyöty” (suorituskyky jossakin tehtävässä) on alhaisempi kuin sen edeltävässä tilassa sen ”valikoivassa järjestelmässä” (ympäristökontekstissa). Tämä ominaisuuksien luokittelua koskeva tutkimusohjelma ei ole vielä vakiintunut, mikä johtuu ilmeisesti epävarmuustekijöistä, jotka liittyvät esi-isien tilojen ja valikoivien järjestelmien päättelyyn (Leroi ym., 1994), ja siitä, että on keskitytty entistä enemmän siihen, että on tärkeää testata sopeutumista tilastollisesti konvergenssin kvantitatiivisen määrittelyn avulla (Doughty, 1996).
Populaatio- ja kvantitatiivisen genetiikan näkökulmat sopeutumiseen liittyvät: (1) alleleiden ja genotyyppien suhteuttaminen fenotyyppeihin ja kuntoon nykyisissä populaatioissa; tai (2) nykyisen valinnan ja odotettujen tai havaittujen vasteiden kvantifioiminen valinnalle yhden fokuksen ja polygeenisten ominaisuuksien osalta. Populaatiogenetiikan tutkijoille sopeutuminen merkitsee valinnan aiheuttamaa geenien korvautumista tai vaihtelun säilymistä valinnan avulla. Kun kyseessä on geenien korvautuminen, sopeutumisen ja sopeutumattomuuden astetta voidaan kvantifioida ”korvaavana kuormituksena” tai ”viivästyneenä kuormituksena” (esim. Maynard Smith, 1976): (1) lisääntymisylijäämää, joka tarvitaan estämään pienen populaation sukupuuttoon kuoleminen epäsuotuisassa ympäristömuutoksessa, tai (2) sitä, missä määrin nykyisen genotyypin kunto jää jälkeen optimaalisesta genotyypistä muuttuvassa ympäristössä (ks. myös Kirkpatrick, 1996). Gillespie (1991); s. 63 ja s. 305 päättelee, että tällaiset kuormitukset ovat usein suuria, koska populaatiot ovat yleensä kaukana alleelien tasapainosta, ilmeisesti; tämä johtuu siitä, että genotyyppiset sopeutumishuiput ohittavat valinnan vasteet. Kuormitukseen perustuvat sopeutumattomuuden mittarit edellyttävät alleelien tai genotyyppien ja kelpoisuuden välisen suhteen arviointia, ja jos se on mahdollista, ne tarjoavat vahvan yhteyden sopeutumattomuudesta sen syihin.
Kvantitatiivisen genetiikan tutkijat keskustelevat sopeutumisesta tavallisesti fenotyyppisten sopeutumistopologioiden yhteydessä, joissa paikalliset ja globaalit huiput edustavat populaatioiden optimaalisia olotiloja (Schluter & Nychka, 1994). Kvantitatiivisten ominaisuuksien osalta lähestymistapoja näihin huippuihin säätelevät monimuuttujavalinnan muoto ja voimakkuus sekä vaste valintaan, joka voidaan ennustaa (ainakin lyhyellä aikavälillä) geneettisen varianssi-kovarianssimatriisin avulla (Shaw et al., 1995). Tästä näkökulmasta sopeutumattomuus voidaan kvantifioida populaation etäisyytenä lähimmästä sopeutumishuipusta (Loeschcke, 1987; Bjorklund, 1996). Tämä etäisyys riippuu suurelta osin siitä, missä määrin populaatio ei noudata täsmälleen suuntautuvan valinnan vektoria, mikä johtuu geneettisen vasteen näkökohdista, jotka estävät suurimman mahdollisen valinnan aiheuttaman askeleen ylöspäin. Vakauttavan valinnan tehtävänä on määritellä optimaalinen, ”sopeutunut” tila tai huippu, vaikka populaatio voi levitä enemmän tai vähemmän laajalle sen sivuille. Koska voimme mitata valintaa kentällä, rakentaa sopeutumispintoja ja arvioida G:tä kentällä tai laboratoriossa, tätä sopeutumattomuuden mittaria on mahdollista käyttää. Lisäksi se tarjoaa sillan mikroevolutiivisen muutoksen geneettisten mekanismien, erityisesti additiivisen geneettisen varianssin, pleiotropian ja kytkentäepätasapainon, ja ekologisten näkökohtien välille, kuten sopeutumismaisemat kuvaavat. Siinä määrin kuin adaptiiviset topologiat siirtyvät sukupolvien välillä tai populaatiot siirtyvät geneettisen sattuman vuoksi alamäkeen, populaatiot ovat poissa huipultaan ja siten jossain määrällisesti mitattavissa olevassa määrin sopeutumattomia.
Olen tarkoituksella välttänyt termiä ”rajoitus” edellä esitetyissä selvityksissä, koska useimmat kirjoittajat käyttävät sitä heuristisessa ja yleisessä merkityksessä viitaten poikkeamiin jostakin odotetusta evoluution kulusta (esim. Maynard Smith ym..), 1985; Antonovics & van Tienderen, 1991; Pigliucci & Kaplan, 2000). Tavoitteeni on kuvata tutkimusohjelma, jonka avulla voidaan analysoida erityyppisiä tällaisia rajoitteita, sellaisia, joita voidaan arvioida ja eritellä empiirisesti. Tätä varten on ammennettava käsitys sopeutumattomuudesta jokaisesta edellä mainitusta neljästä näkökulmasta (Stearns, 1984).
Sopeutumattomuuden syyt
Sopeutumattomuuden perimmäisiä syitä ovat geneettisten järjestelmien näkökohdat suhteessa ympäristön muutoksiin. Näihin kuuluvat sellaiset prosessit kuin mutaatio, ajelehtiminen, sisäsiitos, valinta, pleiotropia, linkitysepätasapaino, heterotsygoottien etu ja geenivirta. Useimmat mutaatiot ovat maladaptiivisia tai ei-adaptiivisia, koska niiden vaikutukset ovat riippumattomia adaptiivisesta merkityksestä ja organismien ominaisuudet ovat yleensä kohtuullisen hyvin sopeutuneita (Orr, 1998). Sopeutumattomuus voi johtua myös siitä, että genotyyppistä vaihtelua ei ole riittävästi, jotta fenotyypit vastaisivat mahdollisimman hyvin valintaan. Tällainen vaihtelun vähäisyys voi johtua ajelehtimisesta, sisäsiittoisuudesta, aiemmasta suuntautuneesta valinnasta tai alhaisesta mutaationopeudesta. Esimerkiksi ajautuminen ja sisäsiittoisuus poistavat populaatioita genotyyppisistä sopeutumishuipuista ja voivat siten johtaa fenotyyppiseen sopeutumattomuuteen. Vaikka vuosikausia tehdyt yksittäisiä ominaisuuksia koskevat keinotekoiset ja voimakkaan valinnan kokeet todistavat, että useimmissa ominaisuuksissa ja lajeissa vaihtelu säilyy lyhyellä aikavälillä korkeana, näiden kokeiden soveltuvuus luontoon on edelleen epävarmaa (Harshman & Hoffmann 2000). Tämä johtuu osittain siitä, että luonnonvalinta ja keinotekoinen valinta saattavat usein poiketa toisistaan perusteellisesti kohteidensa, voimakkuutensa ja seuraustensa osalta. Pleotropiaa, jossa geenit vaikuttavat useisiin ominaisuuksiin, pidetään lähes universaalina geenien vaikutustapana, ja se voi helpottaa sopeutumattomuutta estämällä useiden ominaisuuksien yhteisen optimoinnin (Barton 1990). Linkage disequilibrium, joka johtuu linkityksestä, ajautumisesta tai valikoitumisesta, johtaa samalla tavalla enemmän tai vähemmän vakaviin rajoituksiin geneettisissä vaikutuksissa fenotyyppeihin. Heterotsygoottien etu on kolmas esimerkki geneettisten järjestelmien luontaisista ominaisuuksista, jotka aiheuttavat poikkeamia populaation maksimaalisesta sopeutumisesta. Lopuksi geenivirta eri tavoin sopeutuneiden populaatioiden välillä voi myös johtaa sopeutumishäiriöihin, joiden laajuus riippuu siirtymisnopeudesta ja valinnan voimakkuudesta (Slatkin, 1985).
Kvantitatiivis-geneettiset menetelmät mahdollistavat sekä additiivisten geneettisten varianssien arvioinnin, jotka mittaavat geneettisen vaihtelun ilmenemistä tietyssä ympäristössä, että geneettisten korrelaatioiden arvioinnin, jotka johtuvat pleiotropiasta ja kytkentäepätasapainosta. Additiivisen geneettisen variaation alhainen taso tai huomattava geneettinen korrelaatio voi viitata sopeutumattomuuden mahdollisuuteen kyseisten ominaisuuksien osalta (Price & Langen, 1992). Kehitysmekanismeihin liittyviä näkökohtia (eli ”kehitysrajoitteita”) voidaan kuvata geneettisten varianssien ja kovarianssien matriisien avulla (Cheverud, 1984), vaikka G on aina ympäristökohtainen, eikä se välttämättä kuvaa elämänhistoriaan tai muihin kompromisseihin liittyviä olennaisia tekijöitä (Clark, 1987; Houle, 1991; Partridge & Sibly, 1991). Maladaptiivisen evoluution adaptiivis-huippu -kuvauksessamme mutaatio liikuttaa populaatioita alamäkeen, ja variaation puute sitoo ne rinteeseen tai hidastaa niiden nousua. Drift ja sisäsiittoisuus ajavat yleensä populaatioita alamäkeen. Geneettiset korrelaatiot voivat kiihdyttää ylämäkeen suuntautuvaa liikettä tai aiheuttaa kaarevia ratoja (Arnold, 1992), ja geenivirta useiden paikallisten sopeutumishuippujen välillä vetää populaatioita alaspäin kohti jotakin painopistettä (ks. myös Fear & Price, 1998). Valinta kuitenkin määrittelee maiseman, jossa populaatiot liikkuvat, ja siinä määrin kuin ympäristöt ja valintapaineet muuttuvat, maisemastamme tulee meri, jossa aallot nousevat, uppoavat ja liikkuvat kuin vesi kylvyssä. Jos populaatiot ovat normaalisti harjanteella tai lähellä sitä, liikkeillä on taipumus siirtää niitä alaspäin – Fisherin (1958) mukaan ympäristö heikkenee jatkuvasti sekä abioottisten että bioottisten syiden vuoksi. Populaatioiden sopeutumattomuuden aste riippuu siis valikoivien pintojen muutosnopeudesta suhteessa geneettisen ja fenotyyppisen muutoksen nopeuteen (Kirkpatrick, 1996). Mutta miten voidaan empiirisesti vangita tämä monimutkainen kohtaus ja toteuttaa maladaptaationistinen tutkimusohjelma käytännössä?
Menetelmät maladaptaation tunnistamiseksi ja analysoimiseksi
Meidän maladaptaationistisessa tutkimusohjelmassamme on kaksi pääkomponenttia: (1) oletetun sopeutumattomuuden tunnistaminen ja kvantifiointi; ja (2) sopeutumattomuuden syiden määrittäminen. Kuten jäljempänä kuvataan, oletettu maladaptaatio voidaan tunnistaa käyttämällä tietoa fylogenetiikasta, kehitysprosesseista, teleonomia- ja optimaalisuusteoriasta sekä genetiikasta. Poikkeamat sopeutumisesta voidaan sitten kvantifioida suoraan valintaa ja valinnan vastetta koskevien tutkimusten avulla tai kvantifioida epäsuorasti optimaalisuustutkimusten avulla, joista kumpikin voi antaa tietoa suunnista ja etäisyyksistä sopeutumishuipuista. Lopuksi, jotta sopeutumattomuus voidaan osoittaa ja sulkea pois adaptiiviset vaihtoehtoiset hypoteesit, on olennaista määrittää sen syyt käyttäen tietoja populaatiogenetiikasta, kvantitatiivisesta genetiikasta, kehitysmekanismeista tai muista lähestymistavoista.
Teleonomiasta ja optimaalisuudesta, fylogenetiikasta, genetiikasta ja kehityksestä peräisin olevilla menetelmillä on erilainen rooli sopeutumattomuuden analysoinnissa. Teleonomian ja optimaalisuuden lähestymistavat tekevät yleensä kvantitatiivisia ennusteita fenotyyppien suhteen, ja nämä ennusteet yleensä enemmän tai vähemmän onnistuvat ja enemmän tai vähemmän epäonnistuvat. Kun kohtaamme poikkeamia optimaalisuusennusteista, voimme joko pitää tiukasti kiinni optimaalisuusparadigmastamme, tarkastaa poikkeamien luonteen ja kyseenalaistaa strategiajoukkomme, rajoituksemme ja kuntokriteerimme tai voimme sallia sen mahdollisuuden, että fenotyyppiä ei ole optimoitu (Orzack & Sober, 1994). Strategiajoukkoa voidaan kuitenkin aina laajentaa siten, että se sisältää aiemmin ”sopeutumattomia” fenotyyppejä, mikä käytännössä mitätöi sopeutumattomuuden mahdollisuuden ja rinnastaa luonnonvalinnan sopeutumiseen (Rose ym., 1987). Teleonomian ja optimaalisuuden lähestymistapojen tärkein hyöty on ensinnäkin se, että niillä voidaan luoda trade-off-käyrät, jotka kuvaavat monimutkaisesti integroituneiden ominaisuuksien ja kelpoisuuden välisiä suhteita, mihin mikään muu lähestymistapa, mukaan lukien kvantitatiivinen genetiikka, ei pysty (Partridge & Sibly, 1991). Toiseksi havainnoinnin, mallintamisen ja kokeiden syklien avulla voidaan tunnistaa valinnan syyt ja kohteet sekä niiden adaptiivinen (ympäristö)merkitys. Poikkeamat optimaalisuusennusteista voivat sitten ohjata meidät kohti sopeutumattomuutta. Monien tutkijoiden päävastalause optimaalisuutta vastaan on se, että tätä jälkimmäistä tietä ei käytetä; geneettisesti perustuvia syitä optimaalisuudesta poikkeamiseen tarkastellaan harvoin, koska ennusteen ja havainnon väliin jäävä tila voidaan aina täyttää ad hoc -selityksillä.
Fylogeneettiset lähestymistavat sopeutumisen analysoimiseksi tarjoavat aineistolle elintärkeän pitkän aikavälin ajallisen ulottuvuuden analysoimalla ominaisuuksien välistä konvergenssia sekä ominaisuuksien ja niiden ympäristönäkökohtien välistä konvergenssia tai myös analysoimalla evoluution kehityskulkuja pitkin tiettyjä sukulinjoja. Konvergenssianalyysit (esim. riippumattomat kontrastit, ks. Doughty, 1996) edellyttävät funktionaalisten suhteiden makroevolutiivisia testejä, ja voimakkaat poikkeamat odotetuista suhteista tai ominaisuuksien muuttumattomuus tietyissä kladeissa (Stearns, 1984) voivat olla osoitus sopeutumattomuudesta. Evoluutiopolkujen päättelyä voidaan käyttää tunnistamaan ilmeisiä ajallisia viiveitä valikoivan paineen ilmenemisen ja ominaisuuksien evoluutiovasteen välillä (esim. Crespi & Worobey, 1998; Johnston ym., 1999) (taulukko 1). Fylogenioita voidaan käyttää myös päättelemään evolutiivisia muutoksia geneettisten järjestelmien sellaisissa näkökohdissa, jotka voivat aiheuttaa sopeutumattomuutta. Esimerkiksi fylogeneettiset lähestymistavat voivat auttaa määrittämään, muuttuuko G lyhyellä ja pitkällä aikavälillä ja miten (Shaw ym., 1995). Ne voivat myös auttaa määrittämään, johtuvatko havaitut muutokset valinnasta, ajelehtimisesta vai molemmista, aiheuttaako ajelehtiminen vain suhteellisia muutoksia G:ssä ja missä määrin lajien lyhyen ja pitkän aikavälin evoluutiota ohjaa monipiirteisen vaihtelun pääakseli (Schluter, 1996). Fylogeniat ovat siis ensisijaisesti hyödyllisiä siinä mielessä, että ne voivat ohjata meidät kohti oletettuja sopeutumattomuuksia, joita sitten analysoidaan muilla keinoin.
Tiedot genetiikasta ja fenotyyppisestä valikoitumisesta ovat välttämättömiä maladaptaation analysoimiseksi valitsemamme termin määritelmän mukaisesti. Siinä missä teleonomiset ja optimaalisuutta koskevat lähestymistavat auttavat tunnistamaan ominaisuuksien ja ympäristön valikoivimmat näkökohdat (eli valinnan syyt ja kohteet) ja luonnehtimaan ennustetuista optimaaleista poikkeamisen suuntaa ja laajuutta, valinnan kvantifiointia ja ennakoitua tai havaittua vastetta valinnalle tarvitaan, jotta voidaan tarkastella ominaisuuksien evoluutiota nimenomaisesti sopeutumishuippujen näkökulmasta. Polkuanalyyttiset menetelmät mahdollistavat valinnan syiden ja kohteiden yhteisen analyysin (Crespi, 1990), ja moninkertaisia regressiomenetelmiä (Lande & Arnold, 1983) ja menetelmiä adaptiivisten pintojen visualisoimiseksi (Schluter & Nychka, 1994) voidaan käyttää tehokkaimmin, kun valinnan kohteet ja syyt on ymmärretty kohtuullisen hyvin. G:n kvantitatiivis-geneettinen analyysi mahdollistaa tällöin populaatioiden liikeratojen päättelyn sopeutumispinnoilla ja sen arvioinnin, estävätkö ja miten geneettisen arkkitehtuurin osatekijät estävät, hidastavat tai helpottavat lähestymistä paikallisiin huippuihin (esim. Björklund, 1996), sekä sen tutkimisen, siirtyvätkö huiput ajan myötä ja miten. Yksi tällaisten analyysien tärkeimmistä tuloksista on se, voidaanko G:tä itseään pitää sopeutuvana (Thornhill, 1990; Schluter, 1996); onko se muotoutunut korrelatiivisen valinnan historian tuloksena vai heijastaako se vääjäämättömiä, luontaisia suhteita ominaisuuksien välillä? Viime kädessä meidän on yhdistettävä G niihin geeneihin, jotka johtavat sopeutumiseen (Clark, 1987; Orr & Coyne, 1992). Vaikutukseltaan suuremmat geenit saattavat todennäköisemmin osoittaa maladaptiivista pleiotropiaa, ja ne saattavat todennäköisemmin olla valinnan kiinnittämiä ainakin optimia lähestymisen alkuvaiheessa (Orr, 1998).
Vaikka kvantitatiivis-geneettiset menetelmät ovatkin valtavan tehokkaita mikroevoluutioon liittyvässä päättelyssä, G heijastelee vain enemmän tai vähemmän epäsuorasti niitä kehitysmekanismeja, jotka kääntyvät genotyyppien ja fenotyyppien välillä (Houle, 1991). Kehitysprosessien empiirinen analyysi ja mallintaminen voivat tunnistaa mahdollisen sopeutumattomuuden osoittamalla, että ontogeneesin osatekijät, joita valinta ei voi muuttaa, johtavat sopeutumattomiin fenotyyppeihin (esim. Slatkin, 1987). Sopeutumattomuuden kehitysmekanismien ymmärtäminen on tärkeää, koska sen avulla voidaan sulkea pois vaihtoehtoiset selitykset havaitulle ilmeiselle sopeutumattomuudelle, kuten epäonnistuminen oikean ominaisuuden tai valintakontekstin tunnistamisessa. Esimerkiksi useat selkärankaisten sukulinjat ovat saaneet ja menettäneet sormenpäitä yhdessä suuremman ja pienemmän ruumiinkoon evoluution kanssa (Alberch & Gale, 1985; Alberch, 1985). Johtuuko tämä malli kehitysjärjestelmien luontaisesta kyvyttömyydestä tuottaa tietty määrä sormenpäitä tietystä määrästä raajojen nuppukudosta (eli sopivan variaation puutteesta), vai voisiko vähemmän sormenpäitä olla jollain tuntemattomalla tavalla adaptiivista pienemmille lajeille? Johtuuko sekundaaristen sukupuoliominaisuuksien ”siirtyminen” uroksista naaraisiin (Lande, 1987; Muma & Weatherhead, 1989) hyvin konservoituneista hormonaalisista vaikutuksista kehitykseen, vai voisivatko tällaiset ominaisuudet valikoitua naaraille? Joitakin allometrian näkökohtia näyttäisi olevan mahdollista muuttaa lyhytaikaisella valinnalla, mutta toisia ei (Wilkinson, 1993; Emlen, 1996). Kehitysmekanismien analyysin avulla pitäisi pystyä arvioimaan, ovatko nämä jälkimmäiset piirteet luonnostaan vastustuskykyisiä muutoksille; vaihtoehtoisesti valinta ei ehkä vaikuta niihin lainkaan.
Käyttämällä käsitystämme sopeutumattomuudesta voimme laatia luettelon tapauksista, joissa on oletettavasti sopeutumattomia piirteitä (taulukko 1), joita on analysoitu edellä kuvatuilla neljällä eri lähestymistavalla. Luettelo on lyhyt, ja yllättävän suuri osa tutkimuksista on julkaistu huippujulkaisuissa. Joissakin tutkimuksissa on yhdistetty kaksi lähestymistapaa (esim. Alberch & Gale, 1985), mutta yhdessäkään tutkimuksessa ei ole käytetty kolmea tai neljää lähestymistapaa, mikä saattaa johtua geneettisiä, kehityspoliittisia, optimaalisuus- tai fylogeneettisiä näkökulmia ja välineitä käyttävien tutkijoiden riippumattomuudesta (Lewontin, 1979). Kaikkien lähestymistapojen yhdistelmä mahdollistaa mikroevoluution ja makroevoluution yhdistämisen ominaisuuden geneettisen arkkitehtuurin ja funktionaalisen merkityksen tai sen puuttumisen yhteydessä. Sopeutumisen analyysi hyötyy useiden tieteenalojen yhdistämisestä, kun taas sopeutumattomuuden tutkimus vaatii sitä. Tällainen tutkimusohjelma on haastava, mutta ilman sitä emme koskaan ymmärrä perusteellisesti fenotyyppisen vaihtelun syitä.