4: Сили еволюції

Last updated

Oct 27, 2022
Save as PDF
- 3.8: Ключові умови
- 4.1: Сучасний синтез

$\newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} }$

$\newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}}$

$\newcommand{\id}{\mathrm{id}}$

$\newcommand{\Span}{\mathrm{span}}$

$\newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}$

$\newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}$

$\newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}$

$\newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}$

$\newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}$

$\newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}$

$\newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}$

$\newcommand{\Span}{\mathrm{span}}$

$\newcommand{\id}{\mathrm{id}}$

$\newcommand{\Span}{\mathrm{span}}$

$\newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}$

$\newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}$

$\newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}$

$\newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}$

$\newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}$

$\newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}$

$\newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}$

$\newcommand{\Span}{\mathrm{span}}$

Андреа Дж. Алвешер, доктор філософії, Університет Західного Іллінойсу

Цілі навчання

Охарактеризуйте історію та внески сучасного синтезу.
Визначте популяції та популяційну генетику, а також методи, що використовуються для їх вивчення.
Визначте сили еволюції і ознайомтеся з прикладами кожного.
Обговоріть еволюційне значення мутації, генетичного дрейфу, потоку генів та природного відбору.
Поясніть, як частоти алелів можуть бути використані для вивчення еволюції, як це відбувається.
Контрастна мікро- і макроеволюція.

Нам важко, з нашим типовим людським життям менше 100 років, уявити собі весь шлях назад, 3,8 мільярда років тому, до витоків життя. Вчені досі вивчають і обговорюють, як з'явилося життя і чи виникло воно на Землі або в якомусь іншому регіоні Всесвіту (включаючи деяких вчених, які вважають, що вивчення еволюції може виявити складні процеси, які були приведені в рух Богом або вищою силою). Ми знаємо, що живий одноклітинний організм був присутній на Землі на ранніх етапах існування нашої планети. Цей організм мав потенціал розмножуватися, роблячи копії себе, як бактерії, багато амеб та наші власні живі клітини сьогодні. Насправді, за допомогою сучасних генетичних та геномних технологій ми можемо відстежувати генетичні лінії, або філогенії, і визначити взаємозв'язок між усіма сьогоднішніми живими організмами - еукаріотами (тваринами, рослинами, грибами тощо), архей та бактеріями - на гілках філогенетичного дерева життя (рис. 4.1).

Дивлячись на загальні послідовності в сучасних геномах, ми можемо навіть зробити освічені здогади про те, якою була б генетична послідовність першого організму, або універсального предка всього живого. Через дивовижну низку механізмів та подій цей перший одноклітинний організм породив багату різноманітність видів, які заповнюють землі, моря та небо нашої планети. У цій главі досліджуються механізми, за допомогою яких відбулася ця дивовижна трансформація, і розглядаються деякі найважливіші наукові експерименти, які сформували наше сучасне розуміння еволюційного процесу.

4.0.1.png — Малюнок $\PageIndex{1}$ : Філогенетичне дерево життя.

Про автора

Андреа Алвешер

Університет Західного Іллінойсу, a-alveshere@wiu.edu, http://www.wiu.edu/cas/anthropology/faculty-staff/alveshere.php

Доктор Алвешер на саміті Кургану монаха на місці Кахокії Міссісіпі в Коллінсвілі, штат Іллінойс. Зверніть увагу на Сент-Луїс, штат Міссурі, горизонт на задньому плані.

Д-р Андреа Алвешер є доцентом антропології та хімії Університету Західного Іллінойсу. Її дослідження зосереджені на стосунках між людьми та їх середовищем, включаючи питання дієти та здоров'я; культурні та біологічні адаптації; генетичні порушення, такі як нейрофіброматоз типу 1 (NF1); вплив факторів навколишнього середовища на збереження кісток, рослинних залишків та молекул всередині їх; і порівняльна корисність різних польових та лабораторних методів для отримання інформативних археологічних, харчових та криміналістичних даних.

Доктор Алвешер здобула ступінь бакалавра в антропології в Вашингтонському університеті з акцентом на археології та дослідницькій спрямованості на аналіз скелетних залишків та геоархеологічних відкладень. В університеті Міннесоти вона закінчила ступінь доктора філософії з антропології, з неповнолітньою в генетиці людини. Її дипломна робота досліджувала фактори, що впливають на збереження та виявлення ДНК у стародавніх та криміналістичних зразках.

На додаток до свого академічного досвіду, доктор Алвешер кілька років працювала судовим експертом у секції ДНК/біології Лабораторії криміналістичної експертизи Бюро Міннесоти. Вона очолює Археологічну польову школу ВМС, яка пропонується кожне інше літо, а також проводила археологічні розкопки в Ізраїлі, Південній Африці та на всьому Середньому Заході США.

Для подальшої розвідки

Досліджуйте еволюцію. Біоінтерактивний HHMI. https://www.hhmi.org/biointeractive/evolution-collection

Навчання еволюції на людських прикладах. Смітсонівський музей природної історії. http://humanorigins.si.edu/education/teaching-evolution-through-human-examples

Посилання

Блумфілд, Гарет, Девід Трейнор, Софія П. Сандер, Дуве Велтман, Джастін Пачебат та Роберт Кей. 2015 рік. «Нейрофібромін контролює макропіноцитоз і фагоцитоз при диктиостелії». eLife 4: e04940.

Касл, В.Е., і Дж.К. Філліпс. 1914 р. Рябий щур і селекція: експериментальний тест ефективності селекції та теорії гаметської чистоти в менделівських схрещуваннях. Інститут Карнегі у Вашингтоні, № 195. Вашингтон, округ Колумбія: Інститут Карнегі у Вашингтоні.

Шей, Рафаель, Чень Цао та Пітер Доннеллі. 2008 рік. «Чи є вибір мате у людей залежним від MHC?» Лос генетика (49): e1000184.

Кук, Лоуренс М. 2003. «Зліт і падіння форми карбонарії перцевої молі». Квартальний огляд біології 78 (4): 399—417.

Кота, Бруно Сезар Лаге, Жоао Габріель Маркес Фонсека, Луїс Освальдо Карнейро Родрігес, Нілтон Алвес де Резенде, Полліанна Баррос Батіста, Вінсент Майкл Ріккарді, Лучана Маседо де Резенде. 2018 рік. «Амузія та її електрофізіологічні кореляти при нейрофіброматозі типу 1». Архіви нейро-псикіатрії 76 (5): 287—295.

Дарвін, Чарльз. 1859 р. Про походження видів шляхом природного відбору, або збереження улюблених рас у боротьбі за життя. Лондон: Джон Мюррей.

D'Asdia, Марія Сесілія, Ізабелла Торренте, Федеріка Консолі, Розанджела Ферезе, Монія Мальоцці, Лаура Бернардіні, Валентина Гіда та ін. 2013. «Нові та рецидивуючі мутації EVC та EVC2 при синдромі Елліса-ван Кревельда та акрофаціального дистозу Вейєра». Європейський журнал медичної генетики 56 (2): 80—87.

Добжанського, Феодосія (1937). Генетика та походження видів. Біологічна серія Колумбійського університету. Нью-Йорк: Преса Колумбійського університету.

Факон, Бенуа, Лоран Креспін, Енн Луазо, Ерік Ломбарт, Олександра Магро, Арно Еступ. 2011 рік. «Чи може все погіршитися, коли інвазивний вид гібридизується? Арлекін сонечко Harmonia axyridis у Франції як тематичне дослідження». Еволюційні програми 4 (1): 71—88.

Фішер, Рональд А. (1919). «Кореляція між родичами при припущенні менделівської спадщини». Угоди Королівського товариства Единбурга 52 (2): 399—433.

Форд, Е.Б. 1942 р. Генетика для студентів-медиків. Лондон: Метуен.

Форд, Е.Б. 1949. Менделізм і еволюція. Лондон: Метуен.

Грант, Брюс С. 1999. «Тонка настройка парадигми перцевої молі». Еволюція 53 (3): 980—984.

Холдейн, Дж.Б. с. 1924. «Математична теорія природного і штучного відбору (частина 1)». Транзакції Кембриджського філософського товариства 23:19 —41.

Хакслі, Джуліан. 1942 р. Еволюція: сучасний синтез. Лондон: Аллен і Унвін.

Імперато-Макгінлі, Дж., і Ю.-С. Чжу. 2002 рік. «Андрогени та чоловіча фізіологія: синдром дефіциту 5 альфа-редуктази-2». Молекулярна та клітинна ендокринологія 198:51—59.

Яблонський, Девід та В.Г. Шалонер. 1994 рік. «Вимирання у викопному записі [та обговорення]». Філософські праці Королівського товариства Лондона Б: Біологічні науки 344 (1,307): 11—17.

Ліві-Бакчі, Массімо. 2006 р. «Депопуляція латиноамериканської Америки після завоювання». Розвиток та огляд населення 32 (2): 199—232.

Ломбарт, Ерік, Томас Гіймо, Жан-Марі Корне, Тібо Малауса, Бенуа Факон та Арно Еступ. 2010 рік. «Ефект плацдарму у всесвітньому вторгненні божої корівки арлекіна біоконтролю». Лос один (53): e9743.

Мартінс, Аліна Стангерлін, Енн Крістін Янсен, Луїс Освальдо Карнейро Родрігес, Каміла Марія Матос, Марсіо Леандро Рібейро Соуза, Джуліана Феррейра де Соуза, Марія де Фатіма Хауейзен Сандер Дініз та ін. 2016. «Зниження рівня глюкози в крові натще при нейрофіброматозі типу 1». Ендокринні з'єднання 5 (1): 28—33.

Морган, Т. х. 1911. «Випадкова сегрегація проти зв'язку в менделівській спадщині». Наука 34 (873): 384.

Пікерінг, Гері, Джеймс Лін, Роланд Різен, Ендрю Рейнольдс, Ян Бріндл та Джордж Солеас. 2004 рік. «Вплив Harmonia axyridis на сенсорні властивості білого та червоного вина». Американський журнал енології та виноградарства 55 (2): 153—159.

Репунте-Каноніго Вез, Меліса Герман, Томоя Кавамура, Генрі Кранцлер, Річард Шерва, Джоел Гелернтер, Ліндсі А. Фаррер, Маріса Роберто та П'єтро Паоло Санна. 2015 рік. «NF1 регулює алкогольну залежність, пов'язану з надмірним питтям та вивільненням гамма-аміномасляної кислоти в центральній мигдалині у мишей і пов'язаний з алкогольною залежністю у людей». Біологічна психіатрія 77 (10): 870—879.

Ріккарді, Вінсент М. 1992. Нейрофіброматоз: фенотип, природна історія та патогенез. Балтімор: Університетська преса Джона Хопкінса.

Сенфорд, Малкольм Т. 2006. «Африканська медова бджола в Америці: біологічна революція з людськими культурними наслідками, частина V - висновок». Американський бджолиний журнал 146 (7): 597—599.

Санна, П'єтро Паоло, Сінді Сімпсон, Роберт Лютьєнс та Джордж Куб. 2002 рік. «Регулювання ERK при хронічному впливі етанолу та виведенні». Дослідження мозку 948 (1—2): 186—191.

Вайсман, серпень. 1892 р. Дас Кеймплазма: Eine Theorie der Vererbung [Зародкова плазма: теорія успадкування]. Йена: Фішер.

Всесвітня організація охорони здоров'я. 1996 р. «Контроль спадкових розладів: звіт Наукової зустрічі ВООЗ (1996)». Технічні звіти ВООЗ 865. Женева: Всесвітня організація охорони здоров'я.

Всесвітня організація охорони здоров'я. 2017 рік. «Глобальний пріоритетний список стійких до антибіотиків бактерій для керівництва дослідженнями, відкриттям та розробкою нових антибіотиків». Глобальний список пріоритетних патогенів, 27 лютого. Женева: Всесвітня організація охорони здоров'я. https://www.who.int/medicines/public... -ET_NM_WHO.pdf

Райт, Сьюолл. 1932 р. «Ролі мутації, інбридингу, схрещування та селекції в еволюції». Матеріали Шостого Міжнародного конгресу з генетики 1 (6): 356—366.

Подяка

Велике спасибі доктору Вінсенту Ріккарді за те, що він поділився своїми величезними знаннями про нейрофіброматоз та заохочував мене досліджувати його з антропологічної точки зору.

Атрибуції малюнків

Малюнок 4.1 Дерево життя SVG Івіца Летуніч: Iletunic, відмальований Маріаною Руїсом Вільярреал: LadyOfHats, був призначений у суспільне надбання (CC0). Цей елемент був змінений (зроблений у градаціях сірого, повернутий, додані мітки).

Малюнок 4.2A Ламаркська еволюція оригінал для досліджень: Відкрите запрошення до біологічної антропології Мері Нельсон знаходиться під ліцензією CC BY-NC 4.0.

Малюнок 4.2B Сучасний синтез оригінал для досліджень: Відкрите запрошення до біологічної антропології Мері Нельсон знаходиться під ліцензією CC BY-NC 4.0.

Малюнок 4.3 Експеримент з мишачим хвостом Вайсмана, оригінальний для досліджень: Відкрите запрошення до біологічної антропології Мері Нельсон знаходиться під ліцензією CC BY-NC 4.0.

Малюнок 4.4 Експеримент з капюшоном з капюшоном, оригінал для досліджень: Відкрите запрошення до біологічної антропології Мері Нельсон знаходиться під ліцензією CC BY-NC 4.0.

Малюнок 4.5 Мутантні фруктові мухи Моргана оригінал для досліджень: Відкрите запрошення до біологічної антропології Мері Нельсон знаходиться під ліцензією CC BY-NC 4.0.

Малюнок 4.6 УФ індукована мутація тимінового димера оригінал для досліджень: Відкрите запрошення до біологічної антропології Мері Нельсон знаходиться під ліцензією CC BY-NC 4.0.

Малюнок 4.7 Мутація точки цитозину до тиміну оригінал Відкритого запрошення до біологічної антропології Мері Нельсон знаходиться під ліцензією CC BY-NC 4.0.

Малюнок 4.8 Мутації точок та зрушення кадрів, оригінал Відкритого запрошення до біологічної антропології Мері Нельсон, знаходиться під ліцензією CC BY-NC 4.0.

Малюнок 4.9 Жінка з шкірними нейрофібромами (сиптом NF1) Ріка Гідотті позитивного впливу використовується за дозволом і доступна тут під ліцензією CC BY-NC 4.0.

Малюнок 4.10a Людина з плексиформною нейрофібромою (сиптом NF1) використовується за дозволом Ашока Шрести і доступна тут під ліцензією CC BY-NC 4.0.

Малюнок 4.10b Фотографія дитинства того ж чоловіка з розладом NF1 використовується за дозволом Ашока Шрести і доступна тут під ліцензією CC BY-NC 4.0.

Малюнок 4.11 Дитина з café-au-lait macules (родимі плями), типовими для найраніших симптомів NF1 Андреа Дж. Алвешер знаходиться під ліцензією CC BY-NC 4.0.

Малюнок 4.12 Подія вимирання крейди - палеогену, оригінальна для досліджень: Відкрите запрошення до біологічної антропології Мері Нельсон знаходиться під ліцензією CC BY-NC 4.0.

Малюнок 4.13 6 палець Вільгельмі знаходиться під ліцензією CC BY-SA 4.0.

Малюнок 4.14 Божа корівка Gene Flow оригінал для досліджень: Відкрите запрошення до біологічної антропології Мері Нельсон знаходиться під ліцензією CC BY-NC 4.0.

Малюнок 4.15 Перцева моль c2 від Khaydock знаходиться під ліцензією CC BY-SA 3.0.

Малюнок 4.16 Біологія (ID: 185cbf87-c72e-48f5-b51e-f14f21b5eabd @9 .17) CNX OpenStax використовується під ліцензією CC BY 4.0.

Малюнок 4.17 Серповидно-клітинний мазок 2015-09-10 Пауло Енріке Орланді Мурао, контраст модифікований та етикетки, додані Кеті Нельсон, CC BY-SA 4.0.

Малюнок 4.18 Перевага та недоліки хвоста павича, оригінальні для досліджень: Відкрите запрошення до біологічної антропології Мері Нельсон знаходиться під ліцензією CC BY-NC 4.0.

Малюнок 4.19 Ізоляція, що веде до видоутворення оригіналу для досліджень: Відкрите запрошення до біологічної антропології Мері Нельсон знаходиться під ліцензією CC BY-NC 4.0.

Малюнок 4.20 В'юрків Дарвіна, оригінальні для досліджень: Відкрите запрошення до біологічної антропології Мері Нельсон знаходиться під ліцензією CC BY-NC 4.0.

Малюнок 4.21 Сонечко суміш оригінал для досліджень: Відкрите запрошення до біологічної антропології Мері Нельсон знаходиться під ліцензією CC BY-NC 4.0.