Эволюционная биология
Изучение эволюции жизни

Часть серии статей о
Эволюционная биология
Вьюрки Дарвина , Джон Гулд
Процессы и результаты
Естественная история
История эволюционной теории
Области и приложения
Social implications
Вьюрки Дарвина

Эволюционная биология — это подраздел биологии , изучающий эволюционные процессы, такие как естественный отбор , общее происхождение и видообразование , которые привели к разнообразию жизни на Земле. В 1930-х годах дисциплина эволюционной биологии 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, включив в себя генетическую архитектуру адаптации , молекулярную эволюцию и различные силы, способствующие эволюции, такие как половой отбор , генетический дрейф и биогеография . Новая область эволюционной биологии развития («эво-дево») исследует, как контролируется эмбриогенез , тем самым обеспечивая более широкий синтез, который объединяет биологию развития с областями изучения, охватываемыми более ранним эволюционным синтезом.

Подполя

Эволюция является центральным объединяющим понятием в биологии. Биологию можно разделить различными способами. Один способ — по уровню биологической организации , от молекулярной до клеточной , от организма до популяции . Другой способ — по воспринимаемой таксономической группе , с такими областями, как зоология , ботаника и микробиология , отражающими то, что когда-то считалось основными подразделениями жизни. Третий способ — по подходам, таким как полевая биология, теоретическая биология , экспериментальная эволюция и палеонтология. Эти альтернативные способы разделения предмета были объединены с эволюционной биологией для создания таких подобластей, как эволюционная экология и эволюционная биология развития .

Совсем недавно слияние биологической науки и прикладных наук породило новые области, которые являются расширениями эволюционной биологии, включая эволюционную робототехнику , инженерию , [1] алгоритмы , [2] экономику , [3] и архитектуру. [4] Основные механизмы эволюции применяются прямо или косвенно для разработки новых конструкций или решения проблем, которые трудно решить иным образом. Исследования, проводимые в этих прикладных областях, способствуют прогрессу, особенно в результате работы над эволюцией в компьютерных науках и инженерных областях, таких как машиностроение. [5]

В эволюционной биологии развития ученые изучают, как различные процессы в развитии играют роль в том, как конкретный организм достигает своего текущего плана тела. Генетическая регуляция онтогенеза и филогенетический процесс — это то, что позволяет такое понимание биологии. Рассматривая различные процессы в ходе развития и проходя по эволюционному дереву, можно определить, в какой момент возникла конкретная структура. [6] [7]

История

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. [8] Лишь в 1980-х годах во многих университетах появились кафедры эволюционной биологии.

Микробиология также становится эволюционной дисциплиной теперь, когда микробная физиология и геномика лучше поняты. Быстрое время генерации бактерий и вирусов, таких как бактериофаги, позволяет исследовать эволюционные вопросы.

Многие биологи внесли свой вклад в формирование современной дисциплины эволюционной биологии. Феодосий Добжанский и Э. Б. Форд создали эмпирическую исследовательскую программу. Рональд Фишер , Сьюэлл Райт и Дж. Б. С. Холдейн создали прочную теоретическую основу. Эрнст Майр в систематике , Джордж Гейлорд Симпсон в палеонтологии и Г. Ледьярд Стеббинс в ботанике помогли сформировать современный синтез. Джеймс Кроу , [9] Ричард Левонтин , [10] Дэн Хартл , [11] Маркус Фельдман , [12] [13] и Брайан Чарльзворт [14] подготовили поколение эволюционных биологов.

Темы исследований

Исследования в области эволюционной биологии охватывают множество тем и включают идеи из различных областей, таких как молекулярная генетика , математическая и теоретическая биология . Некоторые области эволюционных исследований пытаются объяснить явления, которые были плохо учтены в современном эволюционном синтезе . К ним относятся видообразование , [15] [16] эволюция полового размножения , [17] [18] эволюция кооперации , эволюция старения , [19] и эволюционируемость . [20]

Некоторые биологи-эволюционисты задают самый простой эволюционный вопрос: «что произошло и когда?». Это включает в себя такие области, как палеобиология , где палеобиологи и биологи-эволюционисты, включая Томаса Халлидея и Анджали Госвами, изучали эволюцию ранних млекопитающих, уходящую далеко назад во времени в мезозойскую и кайнозойскую эры (между 299 миллионами и 12 000 лет назад). [21] [22] Другие области, связанные с общим исследованием эволюции («что произошло и когда?»), включают систематику и филогенетику .

Современный эволюционный синтез был разработан в то время, когда молекулярная основа генов была неизвестна. Сегодня биологи-эволюционисты пытаются определить генетическую архитектуру, лежащую в основе видимых эволюционных явлений, таких как адаптация и видообразование. Они ищут ответы на такие вопросы, как какие гены участвуют, насколько взаимозависимы эффекты различных генов, что делают гены и какие изменения с ними происходят (например, точечные мутации против дупликации генов или даже дупликации генома ). Они пытаются примирить высокую наследуемость, наблюдаемую в исследованиях близнецов, с трудностью в поиске генов, ответственных за эту наследуемость, с использованием исследований ассоциаций по всему геному . [23] Современный эволюционный синтез включал соглашение о том, какие силы способствуют эволюции, но не об их относительной важности. [24]

Журналы

Некоторые научные журналы специализируются исключительно на эволюционной биологии в целом, включая журналы Evolution , Journal of Evolutionary Biology и BMC Evolutionary Biology . Некоторые журналы охватывают узкие специальности в эволюционной биологии, такие как журналы Systematic Biology , Molecular Biology and Evolution и его родственный журнал Genome Biology and Evolution , и Cladistics .

Другие журналы объединяют аспекты эволюционной биологии с другими смежными областями. Например, Molecular Ecology , Proceedings of the Royal Society of London Series B , The American Naturalist и Theoretical Population Biology пересекаются с экологией и другими аспектами организменной биологии. Пересечение с экологией также заметно в обзорных журналах Trends in Ecology and Evolution и Annual Review of Ecology, Evolution, and Systematics . Журналы Genetics и PLoS Genetics пересекаются с вопросами молекулярной генетики, которые не являются явно эволюционными по своей природе.

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ "Эволюционная инженерия". Токийский университет фармацевтики и естественных наук, Кафедра прикладных естественных наук, Лаборатория экстремофилов . Архивировано из оригинала 16 декабря 2016 г.
  2. ^ "Что такое эволюционный алгоритм?" (PDF) . Архивировано (PDF) из оригинала 9 августа 2017 года.
  3. ^ «Чему экономисты могут научиться у эволюционных теоретиков». Архивировано из оригинала 30 июля 2017 г.
  4. ^ "Исследование архитектуры и дизайна". IBM . 24 февраля 2009 г. Архивировано из оригинала 18 августа 2017 г.
  5. ^ Введение в эволюционные вычисления: AE Eiben. Серия «Естественные вычисления». Springer. 2003. ISBN 9783642072857. Архивировано из оригинала 1 сентября 2017 года.
  6. ^ Озернюк, НД (2019) «Эволюционная биология развития: взаимодействие биологии развития, эволюционной биологии, палеонтологии и геномики». Палеонтологический журнал, т. 53, № 11, стр. 1117–1133. ISSN 0031-0301.
  7. ^ Гилберт, Скотт Ф., Баррези, Майкл Дж. Ф. (2016). «Биология развития» Sinauer Associates, inc. (11-е изд.) стр. 785–810. ISBN 9781605354705 . 
  8. ^ Смоковитис, Василики Бетти (1996). «Объединяющая биология: эволюционный синтез и эволюционная биология». Журнал истории биологии . 25 (1). Принстон, Нью-Джерси: Princeton University Press: 1– 65. doi : 10.1007/BF01947504. ISBN 0-691-03343-9. PMID  11623198. S2CID  189833728.
  9. ^ "Академическая генеалогия эволюционной биологии: Джеймс Ф. Кроу". Архивировано из оригинала 14 мая 2012 года.
  10. ^ "Академическая генеалогия эволюционной биологии:Ричард Левонтин". Архивировано из оригинала 14 мая 2012 года.
  11. ^ "Академическая генеалогия эволюционной биологии: Дэниел Хартл". Архивировано из оригинала 14 мая 2012 года.
  12. ^ "Выпускники и сотрудники лаборатории Фельдмана". Архивировано из оригинала 7 марта 2023 г.
  13. ^ "Академическая генеалогия эволюционной биологии: Маркус Фельдман". Архивировано из оригинала 14 мая 2012 года.
  14. ^ "Академическая генеалогия эволюционной биологии: Брайан Чарльзворт". Архивировано из оригинала 14 мая 2012 года.
  15. ^ Wiens, JJ (2004). «Что такое видообразование и как мы должны его изучать?». American Naturalist . 163 (6): 914– 923. doi :10.1086/386552. JSTOR  10.1086/386552. PMID  15266388. S2CID  15042207.
  16. ^ Бернстайн, Х. и др. Пол и возникновение видов. J Theor Biol. 1985 21 декабря;117(4):665-90. doi: 10.1016/s0022-5193(85)80246-0. PMID 4094459.
  17. ^ Отто СП (2009). «Эволюционная загадка пола». American Naturalist . 174 (s1): S1 – S14 . doi :10.1086/599084. PMID  19441962. S2CID  9250680.
  18. ^ Бернстайн, Х. и др. Генетические повреждения, мутации и эволюция пола. Science. 1985 20 сентября;229(4719):1277-81. doi: 10.1126/science.3898363. PMID 3898363.
  19. ^ Avise, JC Perspective: эволюционная биология старения, полового размножения и восстановления ДНК. Эволюция. 1993 октябрь;47(5):1293–1301. doi: 10.1111/j.1558-5646.1993.tb02155.x. PMID 28564887.
  20. ^ Хендрикс, Джесси Лав; Парсонс, Триш Элизабет; Халлгримссон, Бенедикт (2007). «Эволюционируемость как надлежащий фокус эволюционной биологии развития». Эволюция и развитие . 9 (4): 393– 401. doi :10.1111/j.1525-142X.2007.00176.x. PMID  17651363. S2CID  31540737.
  21. ^ Холлидей, Томас (29 июня 2016 г.). «Эутерианы испытали повышенные темпы эволюции сразу после массового вымирания мелового и палеогенового периодов». Труды Королевского общества B . 283 (1833). doi :10.1098/rspb.2015.3026. PMC 4936024 . PMID  27358361. S2CID  4920075. 
  22. ^ Холлидей, Томас (28 марта 2016 г.). «Эутерийные морфологические различия в ходе массового вымирания в конце мелового периода». Биологический журнал Линнеевского общества . 118 (1): 152– 168. doi : 10.1111/bij.12731 .
  23. ^ Manolio, TA; et al. (2009). «Поиск отсутствующей наследуемости сложных заболеваний». Nature . 461 (7265): 747– 753. Bibcode :2009Natur.461..747M. doi :10.1038/nature08494. PMC 2831613 . PMID  19812666. 
  24. ^ Provine, WB (1988). «Прогресс в эволюции и смысл жизни». Эволюционный прогресс . Издательство Чикагского университета. С.  49–79 .
  • Медиа, связанные с эволюционной биологией на Wikimedia Commons
  • Эволюция и палеоботаника в Encyclopaedia Britannica
Retrieved from "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Evolutionary_biology&oldid=1267365024#Subfields"