ขีดจำกัดการคัดเลือกเป็นศัพท์เฉพาะจากสาขาการผสมพันธุ์สัตว์และพันธุศาสตร์เชิงปริมาณซึ่งหมายถึงการหยุดชะงักของความก้าวหน้า แม้ว่าจะมีการคัดเลือกแบบมีทิศทางอย่างต่อเนื่องกับลักษณะเฉพาะ เช่นขนาด ร่างกาย กล่าวอีกนัยหนึ่งคือ นักผสมพันธุ์หรือนักวิทยาศาสตร์ใช้การผสมพันธุ์แบบคัดเลือก (การคัดเลือกเทียม) และเลือกแต่ละตัวเป็นพ่อแม่พันธุ์ภายในประชากรโดยพิจารณาจากลักษณะทางฟีโนไทป์บางอย่าง หากทำเช่นนี้ ค่า เฉลี่ยของประชากรโดยทั่วไปจะวิวัฒนาการไปในทิศทางที่การคัดเลือกต้องการ (เช่น ค่าของลักษณะนั้นสูงขึ้นหรือต่ำลง) ในแต่ละรุ่น แต่แล้ว ณ จุดหนึ่ง ประชากรจะหยุดวิวัฒนาการ ลักษณะที่อยู่ภายใต้การคัดเลือกนั้นจึงกล่าวได้ว่าได้ถึงขีดจำกัดหรือถึงจุดคงที่ที่ค่านั้นแล้ว

การมีอยู่ของข้อจำกัดในการทดลองคัดเลือกเทียมได้รับการกล่าวถึงในเอกสารทางวิทยาศาสตร์ในช่วงทศวรรษ 1940 หรือก่อนหน้านั้น^{[ 1 ]} สาเหตุที่เป็นไปได้ที่ชัดเจนที่สุดของการถึงขีดจำกัด (หรือระดับคงที่) เมื่อประชากรอยู่ภายใต้การคัดเลือกแบบมีทิศทาง อย่างต่อเนื่อง คือ การแปรผันทางพันธุกรรมแบบเพิ่มพูนทั้งหมด (ดูผลกระทบทางพันธุกรรมแบบเพิ่มพูน ) ที่เกี่ยวข้องกับลักษณะนั้นจะถูก "ใช้หมด" หรือคงที่^{[ 2 ]} ตัวอย่างเช่น หากลักษณะเช่นมวลกายอยู่ภายใต้การคัดเลือกให้เพิ่มขึ้น เมื่อเวลาผ่านไป (เช่น ข้ามรุ่น) อัลลีล (ตัวแปรทางพันธุกรรม) ในทุกตำแหน่ง (อย่างง่ายที่สุดคือตำแหน่งบนโครโมโซม) ที่มีแนวโน้มที่จะทำให้บุคคลมีขนาดใหญ่กว่าค่าเฉลี่ยจะเพิ่มความถี่ ในขณะที่อัลลีลที่มีแนวโน้มที่จะทำให้บุคคลมีขนาดเล็กกว่าค่าเฉลี่ยจะลดความถี่ ในที่สุด โดยหลักการแล้ว อัลลีลที่ได้รับความนิยมในทุกตำแหน่งที่เกี่ยวข้องจะกลายเป็นอัลลีลเดียวที่เหลืออยู่ในตำแหน่งเหล่านั้น ในความเป็นจริงการกลายพันธุ์การเปลี่ยนแปลงทางพันธุกรรมแบบสุ่ม(โดยเฉพาะในประชากรขนาดเล็ก) และการถ่ายทอดยีนจากผู้อพยพ อาจทำให้บางตำแหน่งของยีนไม่สามารถคงอยู่ได้อย่างมั่นคงสำหรับอัลลีล "ที่ดี"

อย่างไรก็ตาม ปัจจัยอื่นๆ อาจขัดขวางการบรรลุผลประโยชน์ทางพันธุกรรมก่อนที่การสูญเสียความแปรผันทางพันธุกรรมจะก่อให้เกิดข้อจำกัดในการคัดเลือก ดังที่ Lerner และ Dempster ได้กล่าวไว้^{[ 1 ]}ปัจจัยเหล่านี้โดยทั่วไปมีสองประเภท: 1) ความสัมพันธ์เชิงลบกับความเหมาะสมตามหลักดาร์วิน 2) การทำงานของยีนที่ไม่เสริมกันและ/หรือปฏิสัมพันธ์ระหว่างจีโนไทป์กับสิ่งแวดล้อม (แม้ว่าจะมีปัจจัยอื่นๆ ที่เป็นไปได้^{[ 3 ] [ 4 ] [ 2 ] [ 5 ]} )

ความสัมพันธ์เชิงลบกับความเหมาะสมตามแบบดาร์วินคือสถานการณ์ที่อัลลีลที่ "ดี" สำหรับลักษณะภายใต้การคัดเลือกแบบมีทิศทางนั้น "ไม่ดี" เมื่อเทียบกับความสำเร็จในการสืบพันธุ์ตลอดชีวิต ตัวอย่างเช่น อัลลีลที่มีแนวโน้มที่จะทำให้ขนาดร่างกายใหญ่ขึ้นอาจนำไปสู่ภาวะมีบุตรยาก ด้วย ซึ่งจะลดความสามารถของบุคคลที่มีอัลลีลนั้นในการผลิตลูกหลานจำกัดการตอบสนองต่อการคัดเลือกต่อไป และบางครั้งอาจนำไปสู่การสูญพันธุ์ของสายพันธุ์ที่ถูกคัดเลือก^{[ 6 ]}

การทำงานของยีนที่ไม่เป็นแบบบวก หมายถึงสถานการณ์เช่นความได้เปรียบของเฮเทอโรไซโกต์ซึ่งบุคคลที่เป็นเฮเทอโรไซโกต์จะมีค่าลักษณะ (เช่น ขนาดร่างกาย) สูงกว่า (หรือต่ำกว่า) บุคคลที่เป็นโฮโมไซโกต์ทั้งสองแบบ ในกรณีเช่นนี้ การคัดเลือกจะทำให้มีแนวโน้มที่จะรักษาอัลลีลมากกว่าหนึ่งตัวในประชากร และอาจถึงขีดจำกัดของการคัดเลือกในขณะที่ความแปรผันทางพันธุกรรมแบบบวก ( ความสามารถ ในการถ่ายทอดทางพันธุกรรมในความหมายแคบ ) ยังคงอยู่สำหรับลักษณะที่อยู่ภายใต้การคัดเลือกแบบมีทิศทาง

ปฏิสัมพันธ์ระหว่างจีโนไทป์และสิ่งแวดล้อมเกิดขึ้นเมื่อฟีโนไทป์ที่เกิดจากชุดของอัลลีลเฉพาะ (ที่ตำแหน่งหนึ่งหรือมากกว่า) ส่งผลให้ค่าของลักษณะนั้นสูงขึ้นหรือต่ำลง ขึ้นอยู่กับสภาพแวดล้อมที่บุคคลนั้นเกิดหรือเติบโต หรือภายใต้สภาพแวดล้อมที่วัดลักษณะนั้น ตัวอย่างเช่นยีน ที่แตกต่างกันเล็กน้อย (คำนี้สามารถหมายถึงอัลลีลหรือตำแหน่ง) มักจะให้ค่าของลักษณะที่สูงที่สุดขึ้นอยู่กับฤดูกาลหากเป็นเช่นนี้ การคัดเลือกแบบมีทิศทางจะทำหน้าที่สนับสนุนยีนบางตัวในฤดูหนาวและยีนบางตัวในฤดูร้อน เป็นต้น ผลที่ได้อาจเป็นว่าการคัดเลือกถึงจุดสูงสุดแล้ว ในขณะที่ประชากรยังคงรักษาความแปรปรวนทางพันธุกรรมแบบเพิ่มพูนสำหรับลักษณะนั้นภายใต้การคัดเลือกแบบมีทิศทาง

ลักษณะบางอย่างมีขีดจำกัดทางกายภาพตามธรรมชาติที่ลักษณะนั้นไม่สามารถพัฒนาไปได้เกินกว่านั้น^{[ 2 ]} ตัวอย่างเช่น การคัดเลือกซ้ำสำหรับการสร้างรัง ควบคุมอุณหภูมิขนาดเล็ก ในหนูถึงขีดจำกัดที่หรือใกล้ศูนย์ (กล่าวคือ ไม่มีการใช้ฝ้ายที่ให้มาสร้างรังเลย) ^{[ 7 ]} ในทำนองเดียวกัน สายพันธุ์ข้าวโพดที่คัดเลือกมาเพื่อปริมาณน้ำมันหรือโปรตีนต่ำในเมล็ดถึงขีดจำกัดที่ใกล้ศูนย์เปอร์เซ็นต์^{[ 4 ]}

นอกเหนือจากข้อจำกัดทางกายภาพที่แน่นอน และไม่ว่าจะเกิดจากสาเหตุใดก็ตาม ข้อจำกัดหรือระดับคงที่มักถูกสังเกตพบในการทดลองคัดเลือกเทียมกับสัตว์ ซึ่งรวมถึง: จำนวนขนในแมลงวันผลไม้ ( Drosophila ); ^{[ 8 ]}พฤติกรรมการหลีกเลี่ยงในหนูทดลอง ; ^{[ 9 ]}และขนาดตัวที่ใหญ่^{[ 4 ]}ขนาดครอกที่ใหญ่^{[ 10 ]}ขนาดรังที่ใหญ่^{[ 7 ]}และ พฤติกรรมการวิ่ง บนล้อ โดยสมัครใจที่สูง ในหนูบ้านทดลอง^{[ 11 ]}

วิธีการทดลองเพื่อตรวจสอบสาเหตุของการคัดเลือกมีอยู่ 2 ประเภทหลัก คือ พันธุศาสตร์เชิงปริมาณและเชิงหน้าที่ ประเภทแรกตั้งคำถามทั่วไปเกี่ยวกับโครงสร้างทางพันธุกรรมของลักษณะเมื่อถึงขีดจำกัด (เช่น ความสามารถในการถ่ายทอดทางพันธุกรรมในความหมายแคบๆ ลดลงเหลือศูนย์หรือไม่) ในขณะที่ประเภทหลังพยายามกำหนดว่าแง่มุมใดของการทำงานทางสรีรวิทยาหรือการทำงานอื่นๆ อาจถึงขีดจำกัดหรือข้อจำกัด การศึกษาเชิงทดลองอาจเกี่ยวข้องกับการพยายามทำลายขีดจำกัดการคัดเลือกที่เห็นได้ชัด ตัวอย่างเช่น ในด้านพันธุศาสตร์ หนู 2 สายพันธุ์ที่ถึงขีดจำกัดของขนาดรังใหญ่ถูกผสมพันธุ์กัน และการคัดเลือกยังคงดำเนินต่อไปในประชากรใหม่นี้ ส่งผลให้ขนาดรังเพิ่มขึ้นอีก^{[ 12 ]} จากมุมมองเชิงหน้าที่ ในสายพันธุ์หนูที่ถึงขีดจำกัดการคัดเลือกสำหรับการวิ่งบนล้อสูง การให้สารอะนาล็อกของอิริโทรโปเอตินเพิ่มอัตราการบริโภคออกซิเจนสูงสุดระหว่างการออกกำลังกายแบบบังคับแต่ไม่ได้เพิ่มการวิ่งบนล้อ ซึ่งเป็นผลลัพธ์ที่ชี้ให้เห็นว่าแรงจูงใจในการออกกำลังกายอาจเป็นตัวจำกัดพฤติกรรม มากกว่าความสามารถโดยกำเนิดในการวิ่งบนล้อ^{[ 13 ]}

• บิล ฮิลล์ (นักพันธุศาสตร์)
• ไอ. ไมเคิล เลอร์เนอร์
• เคนเนธ แมเธอร์
• ดักลาส สก็อตต์ ฟอลคอนเนอร์
• วิวัฒนาการเชิงทดลอง
• การปรับปรุงพันธุ์พืช