Эволюция биологической сложности
Эволюция биологической сложности является одним из важных результатов процесса эволюции . [1] Эволюция породила несколько удивительно сложных организмов, хотя фактический уровень сложности очень сложно определить или точно измерить в биологии, и в качестве возможных показателей предлагаются такие свойства, как содержание генов, количество типов клеток или морфология . [2] [3] [4]
Многие биологи считали, что эволюция была прогрессивной (ортогенез) и имела направление, ведущее к так называемым «высшим организмам», несмотря на отсутствие доказательств этой точки зрения. [5] Эта идея «прогресса» и «высших организмов» в эволюции теперь считается вводящей в заблуждение, поскольку естественный отбор не имеет внутреннего направления, а организмы отбираются либо по возрастанию, либо по уменьшению сложности в ответ на местные условия окружающей среды. [6] Хотя максимальный уровень сложности на протяжении всей истории жизни возрастал , всегда существовало подавляющее большинство мелких и простых организмов и наиболее распространенныхуровень сложности, по-видимому, оставался относительно постоянным.
Обычно организмы, имеющие более высокую скорость размножения, чем их конкуренты, имеют эволюционное преимущество. Следовательно, организмы могут эволюционировать, чтобы стать проще и, таким образом, быстрее размножаться и производить больше потомства, поскольку им требуется меньше ресурсов для воспроизводства. Хорошим примером являются такие паразиты, как Plasmodium — паразит, вызывающий малярию , — и микоплазма ; эти организмы часто обходятся без признаков, которые становятся ненужными из-за паразитирования на хозяине. [7]
Линия также может обойтись без сложности, когда конкретная сложная черта просто не дает избирательного преимущества в конкретной среде. Потеря этого признака не обязательно должна давать селективное преимущество, но может быть потеряна из-за накопления мутаций, если его потеря не дает немедленного селективного недостатка. [8] Например, паразитический организмможет обойтись без синтетического пути метаболита, когда он может легко удалить этот метаболит из своего хозяина. Отказ от этого синтеза не обязательно позволит паразиту сохранять значительную энергию или ресурсы и расти быстрее, но потеря может быть зафиксирована в популяции за счет накопления мутаций, если потеря этого пути не причиняет вреда. Мутации, вызывающие потерю сложного признака, встречаются чаще, чем мутации, приводящие к приобретению сложного признака. [ нужна ссылка ]
Благодаря отбору эволюция может также производить более сложные организмы. Сложности часто возникают при совместной эволюции хозяев и патогенов, [9] когда каждая сторона разрабатывает все более изощренные приспособления, такие как иммунная система и множество методов, разработанных патогенами, чтобы уклониться от нее. Например, паразит Trypanosoma brucei , вызывающий сонную болезнь , развил так много копий своего основного поверхностного антигена , что около 10% его генома посвящено различным версиям этого одного гена. Эта огромная сложность позволяет паразиту постоянно изменять свою поверхность и, таким образом, ускользать от иммунной системы посредством антигенных вариаций . [10]
В более общем плане, рост сложности может быть вызван коэволюцией между организмом и экосистемой хищников , добычи и паразитов , к которым он пытается адаптироваться: по мере того, как любой из них становится более сложным, чтобы лучше справляться с разнообразием. угроз, предлагаемых экосистемой, сформированной другими, другие тоже должны будут адаптироваться, становясь более сложными, тем самым запуская непрерывную эволюционную гонку вооружений [9] в сторону большей сложности. [11] Эта тенденция может усиливаться тем фактом, что сами экосистемы имеют тенденцию усложняться со временем, поскольку разнообразие видоввозрастает вместе со связями или зависимостями между видами.
