زیست شناسی تکاملی

از ویکی‌پدیا، دانشنامهٔ آزاد
پرش به ناوبری پرش به جستجو

زیست شناسی تکاملی زیررشته‌ای از زیست شناسیاست که فرآیندهای تکاملی را تولید می کند که باعث ایجاد تنوع زیستی در زمین می‌شود و از یک جد مشترک شروع می‌شود. این فرایندها شامل انتخاب طبیعی ، نسب مشترک و گونه‌زایی است .

این رشته از طریق آنچه جولیان هاکسلی آن را سنتز مدرن (از دهه 1930) می‌نامید ، از چندین زمینه تحقیق بیولوژیکی که قبلاً نامربوط بودند، از جمله ژنتیک ، بومشناسی ، سامانه‌شناسی و دیرینه شناسی به وجود آمده است .

تحقیقات کنونی گسترده تر شده است تا معماری ژنتیکی سازگاری ، تکامل مولکولی و نیروهای مختلفی را که شامل تکامل جنسی ، انتخاب ژنتیکی و بیوگرافی میشود را پوشش دهد . زمینه جدیدتر زیست شناسی تکاملی تکاملی ("evo-devo") چگونگی کنترل رشد جنین را بررسی می کند ، بنابراین یک سنتز وسیع‌تری ایجاد می کند که زیست شناسی رشد را با زمینه‌های تحت پوشش سنتز تکاملی قبلی ادغام می کند.

زیر زمینه ها[ویرایش]

تکامل مفهوم اصلی اتحاد در زیست شناسی است. زیست شناسی را می‌توان به روش‌های مختلفی تقسیم کرد. یک راه با سطح سازماندهی بیولوژیکی است ، از مولکولی تا سلولی ، ارگانیسم تا جمعیت . روش قبلی توسطآرایه‌شناسی(زیست‌شناسی) درک می‌شود و با زمینه‌هایی مانند جانورشناسی ، گیاه شناسی و میکروبیولوژی ، آنچه را که در گذشته به عنوان بخش های عمده زندگی دیده می‌شد را منعکس می کند. راه سوم رویکردی مانند زیست شناسی میدانی ، زیست شناسی نظری ، تکامل تجربی و دیرینه شناسی است. این روش‌های جایگزین برای تقسیم موضوع می‌تواند با زیست شناسی تکاملی ترکیب شود تا زمینه هایی مانند اکولوژی تکاملی و زیست شناسی تکاملی تکاملی ایجاد شود .

اخیراً ، ادغام علم بیولوژی و علوم کاربردی زمینه های جدیدی را ایجاد کرده است که تعمیم‌هایی از زیست شناسی تکاملی مانند روباتیک تکاملی ، مهندسی ، [۱] الگوریتم ها ، [۲] اقتصاد ، [۳] و معماری هستند. [۴] سازوکارهای اساسی تکامل بطور مستقیم یا غیرمستقیم به کار می رود تا طرح‌های جدید به وجود آید و یا حل مشکلاتی که حل آنها در غیر این صورت دشوار بود انجام شود. تحقیقات تولید شده در این زمینه های کاربردی به نوبه خود به پیشرفت مسایل کمک می‌کند ، به خصوص به دلیل کار در زمینه تکامل در زمینه های علوم کامپیوتر و مهندسی مانند مهندسی مکانیک کمک کننده است. [۵]

تاریخ[ویرایش]

ایده تکامل با انتخاب طبیعی در سال 1859 توسط چارلز داروین مطرح شد ، اما زیست شناسی تکاملی ، به عنوان یک رشته آکادمیک در نوع خود ، در دوره سنتز مدرن در دهه 1930 و 1940 پدیدار شد. [۶] تا دهه 1980 بسیاری از دانشگاه ها دارای بخش زیست شناسی تکاملی بودند. در ایالات متحده ، بسیاری از دانشگاه ها به جای بخش های قدیمی مانند گیاه شناسی و جانورشناسی ، بخش‌های زیست شناسی مولکولی و سلولی یا زیست محیطی و زیست شناسی تکاملی ایجاد کردند. دیرینه شناسی اغلب با علم زمین گروه بندی می شود .

اکنون که فیزیولوژی میکروبی و ژنومیک بهتر درک می شوندمیکروبیولوژی نیز در حال تبدیل شدن به یک رشته تکاملی است. زمان تولید سریع باکتری‌ها و ویروس‌هایی مانند باکتریوفاژها ، امکان کشف سؤالات تکاملی را فراهم می‌آورد.

بسیاری از زیست شناسان در شکل گیری رشته مدرن زیست شناسی تکاملی نقش داشته اند. تئودوسیوس دبژانسکی و EB فورد یک برنامه تحقیقاتی تجربی ایجاد کردند. رونالد فیشر ، سیوول رایت و جی اس هالدین یک چارچوب نظری صدا را ایجاد کردند. ارنست مایر در سیستماتیک ، جورج گایلورد سیمپسون در دیرینه شناسی و G. Ledyard Stebbins در گیاه شناسی به شکل گیری ترکیب مدرن کمک کردند. جیمز کرو ، [۷] ریچارد لوئنتین ، [۸] دن هارتل ، [۹] مارکوس فلدمن ، [۱۰] [۱۱] و برایان چارلزورث [۱۲] نسلی از زیست شناسان تکاملی [۱۳] آموزش دادند.

مباحث تحقیق فعلی[ویرایش]

تحقیقات کنونی در زیست شناسی تکاملی موضوعات متنوعی را در بر می‌گیرد و ایده‌هایی از مناطق مختلف مانند ژنتیک مولکولی و علوم رایانه را در خود گنجانده است .

اول ، برخی از زمینه های تحقیق تکاملی سعی در توضیح پدیده‌هایی دارند که در سنتز تکاملی مدرن به خوبی مورد توجه قرار نگرفته اند. اینها شامل گونه‌زایی ، [۱۴] تکامل تولید مثل جنسی ، [۱۵] تکامل همکاری(فرگشت) ، تکامل پیرش و تحول پذیری(فرگشت پذیری) است. [۱۶]

دوم ، زیست شناسان ساده‌ترین سیر تکاملی را می پرسند: "چه اتفاقی افتاده و چه زمانی؟". این شامل زمینه هایی مانند paleobiology و همچنین سامانه شناسی و فیلوژنتیک یا تبارزایش است .

سوم ، سنتز تکاملی مدرن در زمانی ابداع شد که کسی اساس مولکولی ژنها را درک نکرد. امروزه زیست شناسان تکاملی سعی در تعیین معماری ژنتیکی پدیده‌های جالب تکاملی مانند سازگاری و شکل‌گری دارند. آنها به دنبال پاسخ به سؤالاتی از جمله چند ژن درگیر هستند ، اثرات هر ژن چقدر زیاد است ، تأثیر ژنهای مختلف به چه میزانی به هم وابستگی متقابل دارد ، تاثیر هر ژن چقدر زیاد است ، ژن‌ها چه کاری انجام می‌دهند و چه تغییراتی در آنها رخ می‌دهد (مثلاً جهش های نقطه در مقابل تکثیر ژن یا حتی تکثیر ژنوم ). آنها سعی می‌کنند با واسطه بررسی های ارتباطی در کل ژنوم ، وراثت پذیری بالایی را که در مطالعات دوقلوی مشاهده می شود ، با این مشکل در پیدا کردن اینکه ژن ها در نتیجه این وراثت پذیری تاثیر دارند ، تطبیق دهند. [۱۷]

یک چالش در مطالعه معماری ژنتیکی این است که ژنتیک جمعیت کلاسیک که سنتز تکاملی مدرن را کاتالیز می‌کند باید به روز شود تا دانش مولکولی مدرن را در نظر بگیرد. این امر به پیشرفت زیادی در زمینه ریاضیات نیاز دارد تا بتواند داده های توالی DNA را با نظریه تکاملی به عنوان بخشی از یک تئوری تکامل مولکولی مرتبط کند . به عنوان مثال ، زیست شناسان سعی می کنند با تشخیص رفت و برگشت‌های انتخابی ، یک ژن را انتخاب کنند. [۱۸]

چهارم ، سنتز تکاملی مدرن شامل این توافق است که نیروها در تکامل نقش دارند ، اما در مورد نسبت اهمیت آنها توافقی ندارند . [۱۹] پژوهش حاضر به دنبال تعیین این موضوع است. نیروهای تکاملی شامل انتخاب طبیعی ، انتخاب جنسی ، رانش ژنتیکی ، پیش نویس ژنتیکی ، محدودیت های رشد ، تعصب جهش و جغرافیای زیستی هستند .

یک رویکرد تکاملی برای تحقیقات فعلی در زمینه زیست شناسی ارگانیسم و زیست محیطی مانند نظریه تاریخ زندگی مهم است . حاشیه نویسی ژنها و عملکرد آنها به روشهای تطبیقی وابسته است. زمینه زیست شناسی تکاملی تکاملی ("evo-devo") به بررسی چگونگی عملکرد فرآیندهای توسعه می پردازد و آنها را در ارگانیسم های مختلف برای تعیین چگونگی تکامل آنها مقایسه می کند.

برخی ژورنال های علمی منحصراً در زیست شناسی تکاملی تخصص دارند ، از جمله ژورنال های Evolution ، Journal of Evolutionary Biology و BMC Evolutionary Biology . برخی ژورنالها تخصصهای فرعی موجود در زیست شناسی تکاملی را پوشش می دهند ، مانند ژورنال های زیست شناسی سیستماتیک ، زیست شناسی مولکولی و تکامل و مجله خواهر آن Genome Biology and Evolution و Cladistics .

مجلات دیگر جنبه های زیست شناسی تکاملی را با سایر زمینه های مرتبط با یکدیگر ترکیب می کنند. به عنوان مثال ، بوم شناسی مولکولی ، مجموعه مقالات جامعه سلطنتی لندن سری B ، زیست شناسی طبیعت گرایانه آمریکایی و نظری جمعیت ، با اکولوژی و جنبه های دیگر زیست شناسی ارگانیسم همپوشانی دارند. همپوشانی با اکولوژی نیز در مجلات مرور Trends Ecology and Evolution و بررسی سالانه اکولوژی ، تکامل و سیستماتیک برجسته است . ژورنال های ژنتیک و ژنتیک PLoS با سؤالات ژنتیک مولکولی که کاملاً ماهیت تکاملی ندارند همپوشانی دارند.

  1. "Evolutionary engineering". Archived from the original on 16 December 2016.
  2. "What is an Evolutionary Algorithm?" (PDF). Archived (PDF) from the original on 9 August 2017.
  3. "What economists can learn from evolutionary theorists". Archived from the original on 30 July 2017.
  4. "Investigating architecture and design". Archived from the original on 18 August 2017.
  5. "Introduction to Evolutionary Computing: A.E. Eiben". Archived from the original on 1 September 2017.
  6. Smocovitis, Vassiliki Betty (1996). Unifying Biology: The Evolutionary Synthesis and Evolutionary Biology. Princeton, NJ: Princeton University Press. ISBN 0-691-03343-9.
  7. "The Academic Genealogy of Evolutionary Biology: James F. Crow". Archived from the original on 14 May 2012.
  8. "The Academic Genealogy of Evolutionary Biology:Richard Lewontin". Archived from the original on 14 May 2012.
  9. "The Academic Genealogy of Evolutionary Biology: Daniel Hartl". Archived from the original on 14 May 2012.
  10. "Feldman lab alumni & collaborators".
  11. "The Academic Genealogy of Evolutionary Biology: Marcus Feldman". Archived from the original on 14 May 2012.
  12. "The Academic Genealogy of Evolutionary Biology: Brian Charlesworth". Archived from the original on 14 May 2012.
  13. "The Academic Genealogy of Evolutionary Biology: Brian Charlesworth". Archived from the original on 14 May 2012.
  14. Wiens JJ (2004). "What is speciation and how should we study it?". American Naturalist. 163 (6): 914–923. doi:10.1086/386552. JSTOR 10.1086/386552. PMID 15266388.
  15. Otto SP (2009). "The evolutionary enigma of sex". American Naturalist. 174 (s1): S1–S14. doi:10.1086/599084. PMID 19441962.
  16. Jesse Love Hendrikse; Trish Elizabeth Parsons; Benedikt Hallgrímsson (2007). "Evolvability as the proper focus of evolutionary developmental biology". Evolution & Development. 9 (4): 393–401. doi:10.1111/j.1525-142X.2007.00176.x.
  17. Manolio TA; Collins FS; Cox NJ; Goldstein DB; Hindorff LA; Hunter DJ; McCarthy MI; Ramos EM; Cardon LR (2009). "Finding the missing heritability of complex diseases". Nature. 461 (7265): 747–753. Bibcode:2009Natur.461..747M. doi:10.1038/nature08494. PMC 2831613. PMID 19812666. Archived from the original on 29 July 2011.
  18. Sabeti PC; Reich DE; Higgins JM; Levine HZP; Richter DJ; Schaffner SF; Gabriel SB; Platko JV; Patterson NJ (2002). "Detecting recent positive selection in the human genome from haplotype structure". Nature. 419 (6909): 832–837. Bibcode:2002Natur.419..832S. doi:10.1038/nature01140. PMID 12397357. Archived from the original on 27 March 2011.
  19. Provine WB (1988). "Progress in evolution and meaning in life". Evolutionary progress. University of Chicago Press. pp. 49–79.

لینک های خارجی[ویرایش]