Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Для учебника см. Эволюционная биология (учебник) .
Часть серии по
Эволюционная биология
Зяблики Дарвина, автор Gould.jpg
Зябликов Дарвина по Джон Гулд
Ключевые темы
Процессы и результаты
Естественная история
История эволюционной теории
Поля и приложения
  • Приложения эволюции
  • Биосоциальная криминология
  • Экологическая генетика
  • Эволюционная эстетика
  • Эволюционная антропология
  • Эволюционные вычисления
  • Эволюционная экология
  • Эволюционная экономика
  • Эволюционная эпистемология
  • Эволюционная этика
  • Эволюционная теория игр
  • Эволюционная лингвистика
  • Эволюционная медицина
  • Эволюционная нейробиология
  • Эволюционная физиология
  • Эволюционная психология
  • Экспериментальная эволюция
  • Филогенетика
  • Палеонтология
  • Селекция
  • Эксперименты по видообразованию
  • Социобиология
  • Систематика
  • Универсальный дарвинизм
Социальные последствия
  • Эволюция как факт и теория
  • Социальные эффекты
  • Споры о сотворении и эволюции
  • Возражения против эволюции
  • Уровень поддержки
  •  Портал эволюционной биологии
  • Категория Категория
  • похожие темы
  • v
  • т
  • е

Эволюционная биология - это подраздел биологии , изучающий эволюционные процессы ( естественный отбор , общее происхождение , видообразование ), которые привели к разнообразию жизни на Земле . В 1930-х годах эволюционная биология возникла благодаря тому, что Джулиан Хаксли назвал современным синтезом понимания, из ранее не связанных между собой областей биологических исследований, таких как генетика и экология , систематика и палеонтология .

Диапазон текущих исследований расширился, чтобы охватить генетическую архитектуру адаптации, молекулярную эволюцию и различные силы, которые способствуют эволюции, такие как половой отбор , генетический дрейф и биогеография . Более того, новая область эволюционной биологии развития («evo-DevO») исследует, как контролируется эмбриогенез , развитие эмбриона, тем самым обеспечивая более широкий синтез, который объединяет биологию развития с областями исследования, охваченными более ранним эволюционным синтезом. [1]

Подполя [ править ]

Эволюция - это центральное объединяющее понятие в биологии. Биологию можно разделить по-разному. Один из способов - по уровню биологической организации , от молекулы до клетки , от организма к популяции . Более ранний способ - это воспринимаемая таксономическая группа с такими областями, как зоология , ботаника и микробиология , отражающими то, что когда-то считалось основными разделами жизни. Третий способ - подход, такой как полевая биология, теоретическая биология , экспериментальная эволюция., и палеонтология. Эти альтернативные способы разделения предмета могут быть объединены с эволюционной биологией для создания подполей, таких как эволюционная экология и эволюционная биология развития .

Совсем недавно, слияние между биологической наукой и прикладными науками родило новые месторождения , которые являются продолжением эволюционной биологии, в том числе эволюционной робототехники , машиностроения, [2] алгоритмов , [3] экономики , [4] и архитектуре. [5] Основные механизмы эволюции применяются прямо или косвенно, чтобы придумывать новые конструкции или решать проблемы, которые трудно решить другим способом. Исследования, проводимые в этих прикладных областях, в свою очередь, способствуют прогрессу, особенно благодаря работе над эволюцией в области информатики и инженерии, таких как машиностроение . [6]

История [ править ]

Основные статьи: История эволюционной мысли и современный синтез (20 век)

Идея эволюции путем естественного отбора была предложена Чарльзом Дарвином в 1859 году, но эволюционная биология как самостоятельная академическая дисциплина возникла в период современного синтеза в 1930-х и 1940-х годах. [7] Только в 1980-х годах во многих университетах были факультеты эволюционной биологии. В Соединенных Штатах многие университеты создали кафедры молекулярной и клеточной биологии или экологии и эволюционной биологии вместо старых кафедр ботаники и зоологии . Палеонтологиячасто относят к наукам о Земле .

Микробиология тоже становится эволюционной дисциплиной, теперь, когда микробная физиология и геномика стали более понятными. Быстрое время генерации бактерий и вирусов, таких как бактериофаги, позволяет исследовать вопросы эволюции.

Многие биологи внесли свой вклад в формирование современной дисциплины эволюционной биологии. Феодосий Добжанский и Э. Б. Форд разработали программу эмпирических исследований. Рональд Фишер , Сьюэлл Райт и Дж. С. Холдейн создали прочную теоретическую основу. Эрнст Майр в систематике , Джордж Гейлорд Симпсон в палеонтологии и Дж. Ледьярд Стеббинс в ботанике помогли сформировать современный синтез. Джеймс Кроу , [8] Ричард Левонтин , [9] Дэн Хартл , [10] Марк Фельдман , [11] [12] и Брайан Чарльзуорт [13] обучен поколение эволюционных биологов.

Текущие темы исследований [ править ]

Текущие исследования в области эволюционной биологии охватывают различные темы и включают идеи из разных областей, таких как молекулярная генетика и информатика .

Во-первых, некоторые области эволюционных исследований пытаются объяснить явления, которые плохо учтены в современном эволюционном синтезе . К ним относятся видообразование , [14] в эволюции полового размножения , [15] эволюция сотрудничества , то эволюция старения и evolvability . [16]

Во-вторых, биологи задают самый простой эволюционный вопрос: «что случилось и когда?». Сюда входят такие области, как палеобиология , а также систематика и филогенетика .

В-третьих, современный эволюционный синтез был разработан в то время, когда никто не понимал молекулярную основу генов. Сегодня биологи-эволюционисты пытаются определить генетическую архитектуру интересных эволюционных явлений, таких как адаптация и видообразование. Они ищут ответы на такие вопросы, как количество задействованных генов, насколько велико влияние каждого гена, насколько взаимозависимы эффекты разных генов, что делают гены и какие изменения с ними происходят (например, точечные мутации vs. дупликация генов или даже дупликация генома ). Они пытаются примирить высокую наследуемость, наблюдаемую в исследованиях близнецов.с трудностью определения генов, ответственных за эту наследуемость, с помощью полногеномных ассоциативных исследований . [17]

Одна из проблем в изучении генетической архитектуры состоит в том, что классическая популяционная генетика , катализирующая современный эволюционный синтез, должна быть обновлена ​​с учетом современных молекулярных знаний. Это требует значительных математических разработок, чтобы связать данные о последовательности ДНК с теорией эволюции как частью теории молекулярной эволюции . Например, биологи пытаются определить, какие гены подверглись сильному отбору, обнаруживая выборочные проверки . [18]

В-четвертых, современный эволюционный синтез предполагает согласие о том, какие силы способствуют эволюции, но не об их относительной важности. [19] Текущее исследование пытается определить это. Эволюционные силы включают естественный отбор , половой отбор , генетический дрейф , генетический проект , ограничения развития, предвзятость мутаций и биогеографию .

Эволюционный подход является ключевым во многих современных исследованиях в области биологии и экологии организмов , например, в теории истории жизни . Аннотации генов и их функций в значительной степени опираются на сравнительные подходы. Область эволюционной биологии развития («evo-DevO») изучает, как работают процессы развития, и сравнивает их у разных организмов, чтобы определить, как они развивались.

Многие врачи не обладают достаточным опытом в области эволюционной биологии, что затрудняет ее использование в современной медицине. [20]

Устойчивость к лекарствам сегодня [ править ]

Эволюция играет роль в устойчивости лекарств. Например, как ВИЧ становится устойчивым к лекарствам и иммунной системе организма. Мутация устойчивости к ВИЧ связана с естественным отбором выживших и их потомков. Тот ВИЧ, который выжил в иммунной системе, размножился и дал потомство, которое также было устойчиво к иммунной системе. [21]  Устойчивость к лекарствам также вызывает множество проблем для пациентов, таких как ухудшение состояния или болезнь может мутировать во что-то, что уже нельзя вылечить с помощью лекарств. Без надлежащего лекарства болезнь может привести к смерти пациента. Если их организм имеет устойчивость к определенному количеству лекарств, то подходящее лекарство будет все труднее и труднее найти. Неполный прием антибиотика также является примером резистентности, которая вызывает развитие бактерий или вирусов и их дальнейшее распространение в организме. [22]Когда полная дозировка лекарства не попадает в организм и не выполняет свою работу должным образом, вирус и бактерии, которые выживают при первоначальной дозировке, будут продолжать размножаться. Позже это приводит к другой болезни, которую будет еще труднее вылечить, потому что это заболевание будет устойчивым к первому использованному лекарству. Завершение приема прописанного лекарства - жизненно важный шаг в предотвращении устойчивости к антибиотикам. Кроме того, люди с хроническими заболеваниями, которые длятся на протяжении всей жизни, подвергаются большему риску устойчивости к антибиотикам, чем другие. [23]Это связано с тем, что чрезмерное употребление лекарства или слишком высокая дозировка может ослабить иммунную систему пациента, и болезнь будет развиваться и становиться сильнее. Например, больным раком потребуется более сильная и сильная доза лекарства из-за слабой работы иммунной системы. [24]

Журналы [ править ]

Некоторые научные журналы специализируются исключительно на эволюционной биологии в целом, в том числе журналы Evolution , Journal of Evolutionary Biology и BMC Evolutionary Biology . Некоторые журналы охватывают узлы эволюционной биологии, например, журналы Systematic Biology , Molecular Biology и Evolution и родственный журнал Genome Biology and Evolution и Cladistics .

Другие журналы объединяют аспекты эволюционной биологии с другими смежными областями. Например, « Молекулярная экология» , « Труды Лондонского королевского общества», серия B , «Американский натуралист» и « Теоретическая популяционная биология» частично совпадают с экологией и другими аспектами биологии организма. Пересечение с экологией также заметно в обзорных журналах Trends in Ecology and Evolution и Annual Review of Ecology, Evolution и Systematics . Журналы Genetics и PLoS Genetics пересекаются с вопросами молекулярной генетики, которые не являются явно эволюционными по своей природе.

См. Также [ править ]

  • Искусственный отбор
  • Сравнительная анатомия
  • Вычислительная филогенетика
  • Эволюционные вычисления
  • Эволюционная динамика
  • Эволюционная нейробиология
  • Эволюционная физиология
  • Ноогенезис  - Возникновение и эволюция интеллекта
  • О происхождении видов
  • Макроэволюция
  • Филогенетические сравнительные методы
  • Количественная генетика
  • Селекция
  • Таксономия (биология)
  • Спекулятивная эволюция

Ссылки [ править ]

  1. ^ Гилберт, Скотт Ф., Баррези, Майкл Дж. Ф. (2016) «Биология развития» Sinauer Associates, Inc. (11-е изд.), Стр. 785-810. ISBN  9781605354705
  2. ^ «Эволюционная инженерия» . Архивировано 16 декабря 2016 года.
  3. ^ "Что такое эволюционный алгоритм?" (PDF) . Архивировано (PDF) из оригинала 9 августа 2017 года.
  4. ^ "Что экономисты могут узнать у теоретиков эволюции" . Архивировано 30 июля 2017 года.
  5. ^ «Изучение архитектуры и дизайна» . 24 февраля 2009 года. Архивировано 18 августа 2017 года.
  6. ^ Введение в эволюционные вычисления: AE Eiben . Серия Natural Computing. Springer. 2003. ISBN 9783642072857. Архивировано 1 сентября 2017 года.
  7. ^ Смоковитис, Василики Бетти (1996). Объединяющая биология: эволюционный синтез и эволюционная биология . Журнал истории биологии . 25 . Принстон, Нью-Джерси: Издательство Принстонского университета. С. 1–65. DOI : 10.1007 / BF01947504 . ISBN 0-691-03343-9. PMID  11623198 . S2CID  189833728 .
  8. ^ "Академическая генеалогия эволюционной биологии: Джеймс Ф. Кроу" . Архивировано 14 мая 2012 года.
  9. ^ "Академическая генеалогия эволюционной биологии: Ричард Левонтин" . Архивировано 14 мая 2012 года.
  10. ^ "Академическая генеалогия эволюционной биологии: Дэниел Хартл" . Архивировано 14 мая 2012 года.
  11. ^ "Выпускники лаборатории Фельдмана и сотрудники" .
  12. ^ "Академическая генеалогия эволюционной биологии: Маркус Фельдман" . Архивировано 14 мая 2012 года.
  13. ^ "Академическая генеалогия эволюционной биологии: Брайан Чарльзуорт" . Архивировано 14 мая 2012 года.
  14. ^ Wiens JJ (2004). «Что такое видообразование и как его изучать?». Американский натуралист . 163 (6): 914–923. DOI : 10.1086 / 386552 . JSTOR 10.1086 / 386552 . PMID 15266388 .  
  15. Перейти ↑ Otto SP (2009). «Эволюционная загадка секса». Американский натуралист . 174 (s1): S1 – S14. DOI : 10.1086 / 599084 . PMID 19441962 . 
  16. ^ Джесси Лав Хендрикс; Триш Элизабет Парсонс; Бенедикт Халльгримссон (2007). «Эволюционируемость как собственное направление эволюционной биологии развития». Эволюция и развитие . 9 (4): 393–401. DOI : 10.1111 / j.1525-142X.2007.00176.x . PMID 17651363 . S2CID 31540737 .  
  17. ^ Manolio TA; Коллинз Ф.С. Кокс, штат Нью-Джерси; Goldstein DB; Hindorff LA; Охотник DJ; Маккарти М.И.; Ramos EM; Cardon LR; Чакраварти А; Cho JH; Гутмахер А.Е .; Kong A; Кругляк Л; Mardis E; Rotimi CN; Слаткин М; Valle D; Whittemore AS; Boehnke M; Clark AG; Eichler EE; Гибсон G; Haines JL; Mackay TFC; McCarroll SA; Visscher PM (2009). «Обнаружение недостающей наследственности сложных болезней» . Природа . 461 (7265): 747–753. Bibcode : 2009Natur.461..747M . DOI : 10,1038 / природа08494 . PMC 2831613 . PMID 19812666 .  
  18. ^ Sabeti PC; Reich DE; Хиггинс Дж. М.; Levine HZP; Рихтер DJ; Шаффнер С.Ф .; Габриэль СБ; Платко СП; Паттерсон, штат Нью-Джерси; McDonald GJ; Акерман ХК; Кэмпбелл SJ; Альтшулер Д; Cooper R; Kwiatkowski D; Ward R; Lander ES (2002). «Обнаружение недавнего положительного отбора в геноме человека по структуре гаплотипов». Природа . 419 (6909): 832–837. Bibcode : 2002Natur.419..832S . DOI : 10,1038 / природа01140 . PMID 12397357 . S2CID 4404534 .  
  19. ^ Provine WB (1988). «Прогресс в эволюции и смысл жизни». Эволюционный прогресс . Издательство Чикагского университета. С. 49–79.
  20. ^ Nesse, Randolph M .; Bergstrom, Carl T .; Эллисон, Питер Т .; Флиер, Джеффри С .; Глюкман, Питер; Govindaraju, Diddahally R .; Нитхаммер, Дитрих; Omenn, Gilbert S .; Перлман, Роберт Л .; Шварц, Марк Д .; Томас, Марк Г. (26 января 2010 г.). «Превращение эволюционной биологии в фундаментальную медицину» . Труды Национальной академии наук . 107 (приложение 1): 1800–1807. DOI : 10.1073 / pnas.0906224106 . ISSN 0027-8424 . PMC 2868284 . PMID 19918069 .   
  21. ^ Бакеро, Фернандо; Кантон, Рафаэль (2009). «Эволюционная биология лекарственной устойчивости». В Mayers, Дуглас Л. (ред.). Устойчивость к противомикробным препаратам . Humana Press. С. 9–32. DOI : 10.1007 / 978-1-59745-180-2_2 . ISBN 978-1-60327-592-7.
  22. ^ "Что такое устойчивость к антибиотикам?" . Центры по контролю и профилактике заболеваний . 13 марта 2020 . Проверено 20 апреля 2020 года .
  23. ^ Читать, Эндрю Ф .; Хуйбен, Сильви (27 января 2009 г.). «ПЕРСПЕКТИВА: Эволюционная биология и предотвращение устойчивости к противомикробным препаратам: эволюционная биология и предотвращение устойчивости к противомикробным препаратам» . Эволюционные приложения . 2 (1): 40–51. DOI : 10.1111 / j.1752-4571.2008.00066.x . PMC 3352414 . PMID 25567846 .  
  24. ^ "Grußwort Wikimedia Deutschland", Википедия унд Geschichtswissenschaft , DE Gruyter, 2015, DOI : 10,1515 / 9783110376357-002 , ISBN 978-3-11-037635-7

Внешние ссылки [ править ]

  • СМИ, связанные с эволюционной биологией, на Викискладе?
  • Эволюция и палеоботаника в Британике