Вспомогательная эволюция

Вспомогательная эволюция (иногда называемая эволюцией с участием человека ) ^[1] — это практика использования человеческого вмешательства для ускорения темпов естественных эволюционных процессов. ^[2] Целью вспомогательной эволюции является помощь видам в адаптации к изменяющейся среде быстрее, чем они могли бы при естественном отборе . ^[3] Вспомогательная эволюция может использоваться для увеличения производства продовольствия и урожайности, а также для обеспечения того, чтобы целевые виды быстрее стали устойчивыми к экзистенциальным угрозам. Вспомогательная эволюция практикуется на протяжении тысяч лет, часто в коммерческих и деловых целях. В последние годы вспомогательная эволюция стала объектом внимания общественности в некоммерческих целях, таких как сохранение видов . Вспомогательная эволюция в некоммерческих целях наиболее заметно практикуется в попытке спасти коралловые рифы от повышения глобальной температуры океана и других условий окружающей среды, связанных с изменением климата .

История

Коммерческие цели

Вспомогательная эволюция практикуется уже тысячи лет в коммерческих и деловых целях. Селективное разведение азиатских волков более 30 000 лет назад охотниками-собирателями позволило создать современные породы, такие как немецкая овчарка , которые часто используются для помощи инвалидам, поисково-спасательных операций, а также для полицейских и военных целей. ^[4]^[5] Селекция растений также выиграла от быстрого продвижения поколений (RGA) и односеменного происхождения для ускорения процесса естественного отбора. Вспомогательная эволюция растений позволила увеличить производство продуктов питания и сократить использование пестицидов , что привело к снижению глобальной бедности и недоедания . Совсем недавно вспомогательная эволюция используется для разведения животных с более высоким содержанием мышц или жира, а также имеющих более высокую устойчивость к вредным бактериям и другим патогенам . ^[6]^[7]

Некоммерческие цели

Вспомогательная эволюция в некоммерческих целях была широко использована Грегором Менделем , который открыл наличие генов и аллелей , а также их влияние на генотип потомства . ^[8] Вспомогательная эволюция попала в поле зрения общественности в некоммерческих целях, таких как сохранение в последние годы. Вспомогательная эволюция в некоммерческих целях наиболее заметно практикуется в попытке спасти коралловые рифы от повышения температуры океана. ^[9] Считается, что вспомогательная эволюция является временным решением для спасения многих исчезающих видов от глобального потепления и других изменений окружающей среды, связанных с изменением климата. ^[10]

Типы

Стрессовое кондиционирование

Стрессовое кондиционирование заключается в том, чтобы подвергать организмы сублетальному стрессу с целью вызвать физиологические изменения, которые повышают толерантность к будущим стрессовым событиям. Имеются документальные доказательства того, что некоторые изменения могут передаваться из поколения в поколение как у растений, так и у животных. Стрессовое кондиционирование может быть искусственно вызвано в лабораторных условиях для создания желаемых реакций на основе их среды. Известные примеры включают эксперимент 1989 года, в котором использовалось стрессовое кондиционирование с помощью теплового шока на почках крыс для продления их безопасного времени хранения в холодильнике до 48 часов. ^[11] Совсем недавно стрессовое кондиционирование изучалось как потенциальное решение для сохранения коралловых рифов, поскольку они постоянно подвергаются потеплению и закислению океана .

Вспомогательный поток генов (AGF)

Вспомогательный поток генов (AGF) работает над увеличением присутствия желаемых естественных генов у потомства . AGF опирается на уже существующие гены в геноме вида , а не на искусственное создание и вставку генетического кода в геном вида. Вспомогательный поток генов также может вводить геномы родственных видов в генофонд , чтобы обеспечить введение ранее невозможного поведения в новый вид. Вспомогательный поток генов идентифицирует гены, которые производят желаемое поведение, и работает над увеличением вероятности того, что произойдет родительская передача рассматриваемого гена (также известная как наследуемость ). Определение того, какие гены в геноме производят желаемое поведение, состоит из экспериментов, которые измеряют рост, выживание и проявление поведения потомства с различными генотипами. Вспомогательный поток генов используется в качестве решения для сохранения видов, которым угрожает изменение климата. В настоящее время различные колонии Большого Барьерного рифа скрещиваются, чтобы проверить, проявляет ли потомство повышенную устойчивость к более теплым условиям жизни. Повышенная устойчивость к более теплым условиям жизни позволяет Большому Барьерному рифу сохраняться даже при продолжающемся повышении температуры воды.

Гибридизация

Гибридизация относится к процессу, в котором яйцеклетка и сперматозоид двух разных видов могут оплодотворяться и производить потомство. Гибридизация изучалась в 1800-х годах Иоганном Грегором Менделем , которому посмертно приписывают открытие генов и аллелей и их влияния на генотип потомства. Преимущества гибридизации включают увеличение генетического разнообразия и потенциал для генетических комбинаций, которые способны адаптироваться и воспроизводиться во все более сложных условиях. Гибридизация коралловых рифов во время ежегодного нереста кораллов проводится экспериментами с целью создания гибридного потомства, которое, как можно надеяться, будет иметь более высокую выживаемость и темпы роста в различных условиях, связанных с изменением климата.

Кораллы естественным образом формируют взаимовыгодные симбиотические отношения с водорослями, что позволяет им получать энергию. Закисление океана и повышение температуры вызывают обесцвечивание кораллов, процесс, при котором симбиотические отношения разрушаются. Изменяя нормальные отношения водорослей с водорослями, которые обычно растут при более высоких температурах, ученые могут повысить теплоустойчивость кораллов. ^[12]

Смотрите также

Ссылки

^ van Oppen, MJH (14 мая 2015 г.). «Вспомогательная эволюция рифостроительных кораллов». ” Австралийский институт морских наук ” . Получено 5 мая 2019 г.
^ "Assisted Evolution". ” Australian Institute of Marine Science ” . Получено 5 мая 2019 г. .
^ Питерс, Адель. «Ученые ускоряют эволюцию, чтобы создать устойчивость к изменению климата». ”Fast Company” . Получено 5 мая 2019 г.
^ Ранхел, Габриэль. «От корги до кукурузы: краткий обзор долгой истории технологии ГМО». ” Гарвардский университет ” . Получено 5 мая 2019 г.
↑ Циммер, Карл (16 мая 2013 г.). «От устрашающего хищника до лучшего друга человека». ” New York Times ” . Получено 5 мая 2019 г.
^ Шан-и-Али Заиди, Сайед (2019). «Новые технологии селекции растений для обеспечения продовольственной безопасности». ”Science” . Том 363, № 6434. стр. 1390–1391. doi :10.1126/science.aav6316 . Получено 5 мая 2019 г. .
^ Кей, Сьюзи (2008). «Генетически модифицированные растения и здоровье человека». «Журнал Королевского медицинского общества» . Т. 101, № 6. С. 290–298. doi :10.1258/jrsm.2008.070372. PMC 2408621. PMID 18515776 .
^ Андрей, Аманда. ""Эксперименты по гибридизации растений" (1866), Иоганн Грегор Мендель"". ”Arizona Board of Regents” . Получено 5 мая 2019 г. .
^ JH van Oppen, Madeleine. «Building coral resilence through assisted evolution» (Построение устойчивости коралловых рифов посредством вспомогательной эволюции). Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . Получено 5 мая 2019 г.
^ Джонстон, Ян. «Изменение климата так сильно меняет природу, что может потребоваться «эволюция с участием человека», говорят ученые». ”Independent” . Получено 5 мая 2019 г.
^ Пердризе, Джордж (1989). «Стрессовое кондиционирование: новый подход к сохранению органов». ”Europe PMC” . Т. 46, № 1. С. 23–6. PMID 2656107.
^ Ван Оппен, Мадлен Дж. Х.; Оливер, Джеймс К.; Патнэм, Холли М.; Гейтс, Рут Д. (2015-02-24). «Построение устойчивости коралловых рифов посредством вспомогательной эволюции». Труды Национальной академии наук . 112 (8): 2307–2313. Bibcode : 2015PNAS..112.2307V. doi : 10.1073/pnas.1422301112 . ISSN 0027-8424. PMC 4345611. PMID 25646461 .

Внешние ссылки

Спасение рифов — ученые спешат помочь кораллам адаптироваться к потеплению океанов с помощью вспомогательной эволюции. Телешоу NOVA Series от PBS. 21 апреля 2021 г.

[1] van Oppen, MJH (14 мая 2015 г.). «Вспомогательная эволюция рифостроительных кораллов». ” Австралийский институт морских наук ” . Получено 5 мая 2019 г.

[2] "Assisted Evolution". ” Australian Institute of Marine Science ” . Получено 5 мая 2019 г. .

[3] Питерс, Адель. «Ученые ускоряют эволюцию, чтобы создать устойчивость к изменению климата». ”Fast Company” . Получено 5 мая 2019 г.

[4] Ранхел, Габриэль. «От корги до кукурузы: краткий обзор долгой истории технологии ГМО». ” Гарвардский университет ” . Получено 5 мая 2019 г.

[5] Циммер, Карл (16 мая 2013 г.). «От устрашающего хищника до лучшего друга человека». ” New York Times ” . Получено 5 мая 2019 г.

[6] Шан-и-Али Заиди, Сайед (2019). «Новые технологии селекции растений для обеспечения продовольственной безопасности». ”Science” . Том 363, № 6434. стр. 1390–1391. doi :10.1126/science.aav6316 . Получено 5 мая 2019 г. .

[7] Кей, Сьюзи (2008). «Генетически модифицированные растения и здоровье человека». «Журнал Королевского медицинского общества» . Т. 101, № 6. С. 290–298. doi :10.1258/jrsm.2008.070372. PMC 2408621. PMID 18515776 .

[8] Андрей, Аманда. ""Эксперименты по гибридизации растений" (1866), Иоганн Грегор Мендель"". ”Arizona Board of Regents” . Получено 5 мая 2019 г. .

[9] JH van Oppen, Madeleine. «Building coral resilence through assisted evolution» (Построение устойчивости коралловых рифов посредством вспомогательной эволюции). Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . Получено 5 мая 2019 г.

[10] Джонстон, Ян. «Изменение климата так сильно меняет природу, что может потребоваться «эволюция с участием человека», говорят ученые». ”Independent” . Получено 5 мая 2019 г.

[11] Пердризе, Джордж (1989). «Стрессовое кондиционирование: новый подход к сохранению органов». ”Europe PMC” . Т. 46, № 1. С. 23–6. PMID 2656107.

[12] Ван Оппен, Мадлен Дж. Х.; Оливер, Джеймс К.; Патнэм, Холли М.; Гейтс, Рут Д. (2015-02-24). «Построение устойчивости коралловых рифов посредством вспомогательной эволюции». Труды Национальной академии наук . 112 (8): 2307–2313. Bibcode : 2015PNAS..112.2307V. doi : 10.1073/pnas.1422301112 . ISSN 0027-8424. PMC 4345611. PMID 25646461 .