Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
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

Любая причина, которая снижает репродуктивный успех у части популяции, потенциально оказывает эволюционное давление , давление отбора или давление отбора , управляя естественным отбором . [1] При достаточном давлении унаследованные черты, которые смягчают его последствия - даже если они были бы пагубными при других обстоятельствах - могут широко распространяться среди населения. Это количественное описание количества изменений, происходящих в процессах, исследуемых эволюционной биологией , но формальная концепция часто распространяется на другие области исследований.

В популяционной генетике давление отбора обычно выражается как коэффициент отбора .

Селективное давление аминокислот [ править ]

Было показано, что воздействие на аминокислотный биосинтезирующий ген, такой как ген HIS4 , в дрожжах избирательное давление по аминокислотам, вызывает усиление экспрессии соседних генов, что связано с ко-регуляцией транскрипции двух соседних генов у эукариот . [2]

Устойчивость к антибиотикам [ править ]

Устойчивость бактерий к лекарствам - это результат естественного отбора . Когда лекарство применяется к определенному виду бактерий, те, которые не могут сопротивляться, умирают и не производят потомства, в то время как те, которые выживают, потенциально передают ген устойчивости следующему поколению (вертикальная передача генов). Ген устойчивости также может передаваться одной бактерии другой бактерией другого вида (горизонтальная передача гена). Из-за этого устойчивость к лекарствам возрастает из поколения в поколение. Так , например, в больницах, окружающие среды создаются там , где патогены , такие как C . difficile выработали устойчивость к антибиотикам. [3]Устойчивость к антибиотикам усугубляется неправильным использованием антибиотиков. Устойчивость к антибиотикам поощряется, когда антибиотики используются для лечения небактериальных заболеваний и когда антибиотики не используются в течение предписанного времени или в предписанной дозе. [4] Устойчивость к антибиотикам может возникать в результате постоянных генетических вариаций в популяции или мутаций de novo в популяции. Любой из этих путей может привести к устойчивости к антибиотикам, что может быть формой эволюционного спасения .

Нозокомиальные инфекции [ править ]

Clostridium difficile , грамположительные бактерии , обитающие в кишечнике млекопитающих, являются примером одного типа бактерий, который является основной причиной смерти от внутрибольничных инфекций. [3]

Когда популяции симбиотической кишечной флоры нарушены (например, антибиотиками ), человек становится более уязвимым для патогенов. Быстрая эволюция устойчивости к антибиотикам оказывает огромное избирательное давление на выгодные аллели устойчивости, передаваемые будущим поколениям. Гипотеза Красной Королевыпоказывает, что эволюционная гонка вооружений между патогенными бактериями и людьми - это постоянная битва за эволюционные преимущества в борьбе друг с другом. Эволюционная гонка вооружений между быстро развивающимися факторами вирулентности бактерий и методами лечения современной медицины требует от эволюционных биологов понимания механизмов устойчивости этих патогенных бактерий, особенно с учетом растущего числа инфицированных госпитализированных пациентов. Развитые факторы вирулентности представляют опасность для пациентов в больницах, у которых ослаблен иммунитет в результате болезни или лечения антибиотиками. Факторы вирулентности - это характеристики, которые развившиеся бактерии развили для повышения патогенности. Одним из факторов вирулентности C . difficileчто в значительной степени определяет его устойчивость к антибиотикам, так это его токсины: энтеротоксин TcdA и цитотоксин TcdB. [5] Токсины образуют споры, которые трудно деактивировать и удалить из окружающей среды. Это особенно актуально в больницах, где в палате инфицированного пациента споры могут находиться до 20 недель. [6] Таким образом, борьба с угрозой быстрого распространения ИКД зависит от санитарных норм больниц, удаляющих споры из окружающей среды. Исследование, опубликованное в Американском журнале гастроэнтерологии, показало, что для борьбы с распространением ИКД использование перчаток, гигиена рук, одноразовые термометры и дезинфекция окружающей среды являются необходимыми практиками в медицинских учреждениях. [7] Вирулентность этого патогена значительна и может потребовать радикальных изменений в санитарных подходах, используемых в больницах для борьбы со вспышками ИКД.

Естественный отбор у людей [ править ]

Малярии паразит может оказывать селективное давление на популяции. Это давление привело к естественному отбору для эритроцитов , несущих серп клеток гемоглобина ген мутации ( Hb S) -causing серповидно - клеточной анемии -in районов , где малярия является серьезной проблемой здравоохранения, поскольку условие дает некоторое сопротивление этого инфекционному заболеванию. [8]

Устойчивость к гербицидам и пестицидам [ править ]

Дополнительная информация: устойчивость к пестицидам

Так же, как с развитием устойчивости бактерий к антибиотикам, устойчивость к пестицидам и гербицидам стала проявляться и в случае широко используемых сельскохозяйственных химикатов. Например:

  • В США исследования показали, что плодовые мухи, заселяющие апельсиновые рощи, приобретают устойчивость к малатиону - пестициду, который используется для их уничтожения.
  • На Гавайях и в Японии ромбовидная моль выработала устойчивость к Bacillus thuringiensis , который используется в некоторых товарных культурах, включая кукурузу Bt , примерно через три года после того, как она начала активно использоваться.
  • В Англии крысы в ​​определенных районах развили такую ​​сильную устойчивость к крысиному яду, что они могут потреблять его в пять раз больше, чем нормальные крысы, не умирая.
  • ДДТ больше не эффективен для борьбы с комарами, которые в некоторых местах являются переносчиками малярии , что способствовало возобновлению этой болезни.
  • На юге Соединенных Штатов Америки сорняк Amaranthus palmeri , препятствующий выращиванию хлопка, приобрел широкую устойчивость к гербициду глифосату .
  • В Балтийском море снижение солености способствовало появлению нового вида бурых водорослей - Fucus radicans . [9]

Люди, оказывающие эволюционное давление [ править ]

Человеческая деятельность может привести к непреднамеренным изменениям в окружающей среде. Человеческая деятельность окажет возможное негативное влияние на определенную популяцию, в результате чего многие люди из указанной популяции умрут из-за того, что не адаптировались к этому новому давлению. Люди, которые лучше приспособлены к этому новому давлению, будут выживать и воспроизводить быстрее, чем те, кто находится в невыгодном положении. Это происходит на протяжении многих поколений, пока население в целом не будет лучше адаптировано к давлению. [1] Это естественный отбор в действии, но давление исходит от антропогенной деятельности, такой как строительство дорог или охота. [10]Это видно на приведенных ниже примерах скальных ласточек и лосей. Однако не вся человеческая деятельность, вызывающая эволюционное давление, происходит непреднамеренно. Это продемонстрировано при одомашнивании собак и последующем селекционном разведении , в результате которого были выведены различные породы, известные сегодня.

Гремучие змеи [ править ]

В более густонаселенных (густонаселенных) районах и районах торговли людьми все чаще поступают сообщения о гремучих змеях, которые не гремят. Это явление обычно связывают с избирательным давлением со стороны людей, которые часто убивают змей, когда их обнаруживают. [11] Не гремящие змеи с большей вероятностью останутся незамеченными, поэтому выживают и воспроизводят потомство, которое, как и они сами, реже гремит.

Клифф глотает [ править ]

Популяции скальных ласточек в Небраске показали морфологические изменения в крыльях после многих лет жизни рядом с дорогами. [10] Собирая данные за более чем 30 лет, исследователи заметили уменьшение размаха крыльев у живых популяций ласточек, а также отметили уменьшение количества скальных ласточек, погибших от проезжающих мимо машин. У этих скальных ласточек, погибших от проезжающих мимо машин, размах крыльев был больше, чем у населения в целом. Было показано, что смешанные эффекты, такие как использование дороги, размер автомобилей и численность населения, не повлияли на исследование.

Лось [ править ]

Эволюционное давление, оказываемое людьми, также наблюдается в популяциях лосей. [12] В этих исследованиях рассматриваются не морфологические различия, а различия в поведении. Было показано, что более быстрые и подвижные самцы лося с большей вероятностью станут добычей охотников. Охотники создают среду, в которой более активные животные с большей вероятностью становятся жертвами хищников, чем менее активные. [4] Самки лося, пережившие последние два года, с каждым годом снижали свою активность, оставляя более застенчивых самок, у которых было больше шансов выжить. [12] Самки лося в отдельном исследовании также показали различия в поведении, при этом самки старшего возраста демонстрировали робкое поведение, которого можно было бы ожидать от этого отбора. [13]

Одомашнивание собак [ править ]

С момента приручения собак они эволюционировали вместе с людьми из-за давления со стороны человека и окружающей среды. [6] Это началось с того, что люди и волки жили в одной и той же местности, под давлением сосуществования, что в конечном итоге привело к их приручению. Эволюционное давление со стороны людей привело к появлению множества различных пород, которые соответствовали потребностям того времени, будь то потребность в защите домашнего скота или помощь в охоте. [7] Охота и оленеводство были первыми причинами, по которым люди искусственно отбирали те черты, которые они считали полезными. [8]Это селекционное разведение не останавливается на достигнутом, но распространяется на людей, отбирающих определенные черты, которые считаются желательными для их домашних собак, такие как размер и цвет, даже если они не обязательно приносят ощутимую пользу человеку. [9] Непредвиденным последствием этого отбора является то, что домашние собаки также склонны иметь наследственные заболевания в зависимости от того, какую конкретную породу они относятся. [14]

См. Также [ править ]

  • Фитнес (биология)  - Ожидаемый репродуктивный успех
  • Выживание наиболее приспособленных  - фраза для описания механизма естественного отбора.
  • Консервативная последовательность  - похожие последовательности ДНК, РНК или белков в геномах или среди видов.

Заметки [ править ]

  1. ^ a b «Естественный отбор» . evolution.berkeley.edu . Проверено 29 ноября 2017 .
  2. ^ Али Razaghi; Роджер Хуэрлиманн; Ли Оуэнс; Кирстен Хейманн (2015). «Повышенная экспрессия и секреция рекомбинантного hIFNγ посредством селективного давления, вызванного аминокислотным голоданием, на соседний ген HIS4 у Pichia pastoris» . Европейский фармацевтический журнал . 62 (2): 43–50. DOI : 10.1515 / afpuc-2015-0031 .
  3. ^ a b Доусон Л.Ф., Валиенте Э., Рен Б.В. (2009). «Clostridium difficile - постоянно развивающийся и проблемный патоген. Инфекции». Генетика и эволюция . 9 (6): 1410–1417. DOI : 10.1016 / j.meegid.2009.06.005 . PMID 19539054 .  CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
  4. ^ a b Браун, Джоэл С .; Лаундре, Джон В .; Гурунг, Махеш (1999). «Экология страха: оптимальный поиск пищи, теория игр и трофические взаимодействия» . Журнал маммологии . 80 (2): 385–399. DOI : 10.2307 / 1383287 . JSTOR 1383287 . 
  5. ^ Terrier MCZ, Симоне М.Л., Bichard П., Frossard JL (2014). «Рецидивирующие инфекции Clostridium difficile : важность кишечной микробиоты» . Всемирный журнал гастроэнтерологии . 20 (23): 7416–7423. DOI : 10,3748 / wjg.v20.i23.7416 . PMC 4064086 . PMID 24966611 .  CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
  6. ^ а б Ван, Го-дон; Чжай, Вэйвэй; Ян, Хэ-цюань; Фань, Руо-си; Цао, Сюэ; Чжун, Ли; Ван, Лу; Лю, Фэй; У, Хун (14 мая 2013 г.). «Геномика отбора у собак и параллельная эволюция между собаками и людьми» . Nature Communications . 4 : 1860. Bibcode : 2013NatCo ... 4.1860W . DOI : 10.1038 / ncomms2814 . PMID 23673645 . 
  7. ^ a b Острандер, Элейн А; Галиберт, Фрэнсис; Паттерсон, Дональд Ф (2000-03-01). «Генетика собак достигает совершеннолетия». Тенденции в генетике . 16 (3): 117–124. DOI : 10.1016 / S0168-9525 (99) 01958-7 . PMID 10689352 . 
  8. ^ а б Паркер, Хайди Дж .; Dreger, Dayna L .; Рембо, Мод; Дэвис, Брайан У .; Mullen, Alexandra B .; Карпинтеро-Рамирес, Гретхен; Острандер, Элейн А. (25 апреля 2017 г.). «Геномный анализ показывает влияние географического происхождения, миграции и гибридизации на развитие современных пород собак» . Отчеты по ячейкам . 19 (4): 697–708. DOI : 10.1016 / j.celrep.2017.03.079 . ISSN 2211-1247 . PMC 5492993 . PMID 28445722 .   
  9. ^ a b Линдблад-То, Керстин; члены, Платформа широкого секвенирования; Уэйд, Клэр М .; Mikkelsen, Tarjei S .; Карлссон, Элинор К .; Джефф, Дэвид Б .; Камаль, Майкл; Зажим, Микеле; Чанг, Жан Л. (декабрь 2005 г.). «Последовательность генома, сравнительный анализ и структура гаплотипов домашней собаки» . Природа . 438 (7069): 803–819. Bibcode : 2005Natur.438..803L . DOI : 10,1038 / природа04338 . ISSN 1476-4687 . PMID 16341006 .  
  10. ^ a b Браун, Чарльз Р .; Бомбергер Браун, Мэри (18.03.2013). "Куда делись все убийства на дорогах?" . Текущая биология . 23 (6): R233 – R234. DOI : 10.1016 / j.cub.2013.02.023 . PMID 23518051 . 
  11. ↑ Джим Херрон Замора (24 июня 2011 г.). «Опасность гремучей змеи возрастает по мере того, как все больше змей атакуют без предупреждения» . Хроники Сан-Франциско .
  12. ^ а б Чиути, Симона; Мухли, Тайлер Б .; Paton, Dale G .; McDevitt, Allan D .; Мусиани, Марко; Бойс, Марк С. (07.11.2012). «Человеческий отбор поведенческих черт лося на фоне страха» . Труды Лондонского королевского общества B: биологические науки . 279 (1746): 4407–4416. DOI : 10.1098 / rspb.2012.1483 . ISSN 0962-8452 . PMC 3479801 . PMID 22951744 .   
  13. ^ Турфьель, Хенрик; Сиути, Симоне; Бойс, Марк С. (14.06.2017). «Учиться на чужих ошибках: как самка лося (Cervus elaphus) с возрастом корректирует поведение, чтобы избежать охотников» . PLOS ONE . 12 (6): e0178082. Bibcode : 2017PLoSO..1278082T . DOI : 10.1371 / journal.pone.0178082 . ISSN 1932-6203 . PMC 5470680 . PMID 28614406 .   
  14. ^ Сарган, Дэвид Р. (2004-06-01). «IDID: унаследованные болезни собак: веб-информация о генетике наследственных болезней собак». Геном млекопитающих . 15 (6): 503–506. DOI : 10.1007 / s00335-004-3047-Z . ISSN 0938-8990 . PMID 15181542 . S2CID 19306779 .