Эволюционная биология

Определение эволюционной биологии

Хотя концепция эволюции, основанная на трудах Дарвина, восходит к временам публикации его работы "О происхождении видов" в 1859 году, современная эволюционная биология возникла из современного эволюционного синтеза только в 1930-1940-х годах, и только в 1970-х и 1980-х годах университеты начали создавать кафедры с термином "эволюционная биология" в качестве части их названий. Огромное количество ископаемых останков, открытых в начале и середине 20-го века, позволило легко проследить эволюцию многих организмов с течением времени.

Задачи эволюционной биологии

Одна из задач эволюционной биологии - попытка выяснить, когда впервые появились определенные адаптивные особенности и сколько раз они эволюционировали в независимых линиях. Например, эволюционные биологи определили, что раковины эволюционировали по крайней мере в 18 линиях, глаз эволюционировал только один раз, полет эволюционировал четыре раза (насекомые, птерозавры, птицы и летучие мыши), скольжение эволюционировало в десятках случаев, внутренний скелет эволюционировал независимо только один раз, а камуфляж эволюционировал сотни, если не тысячи раз. Чем структурно сложнее данная адаптация, тем реже она развивается независимо.

Эволюционная биология стремится проследить происхождение современных организмов как можно дальше, видя, как они развились из иногда менее сложных прародителей. Например, все современные млекопитающие, как полагают, произошли от небольшой группы мезозойских тетрапод под названием терапсид. Эти животные жили на протяжении всего периода динозавров, полных 180 миллионов лет. Иначе современных млекопитающих не существовало бы. Крупный прорыв в эволюционной биологии произошел, когда, опираясь на ископаемые свидетельства, сложилось общее мнение, что современные птицы произошли от динозавров.

Другая задача эволюционных биологов - решить давние эволюционные загадки, например, происхождение современных амфибий и черепах. В настоящее время неясно, какая древняя группа земноводных породила современных земноводных и происходят ли черепахи от более поздних рептилий или они отделились от рептилий вскоре после того, как группа развилась.

Цели эволюционной биологии

Эволюционная биология преследует две цели:

• открыть историю жизни на земле: то есть определить предка-потомка, отношения между всеми видами, которые когда-либо жили; определить время, когда они возникли и вымерли и определить происхождение и ход изменения их характеристик;
• понять причинные процессы эволюции, то есть понять происхождение наследственные вариации; как различные процессы влияют на судьбу этих вариаций; относительная важность многих взаимодействующих процессов изменения; как быстро происходят изменения; как возникли такие процессы, как мутация, естественный отбор и генетический дрейф; как популяции становятся разными видами.

Практически вся биология держится на этом понимании причин эволюции и, в свою очередь, понимание процессов эволюции информируют каждую область биологии.

Дисциплины эволюционной биологии

Эволюционная биология включает в себя множество дисциплин, которые различаются по своему предмету и методам. Некоторые из основных дисциплин:

1. Поведенческая эволюция (также называемая поведенческой экологией). Поведенческие эволюционисты изучают эволюцию адаптаций, таких как брачные системы, поведение ухаживания, механизмы побега хищников и сотрудничество. Поведенческие характеристики развиваются во многом так же, как и структурные особенности. Изменения в нервной, гормональной системах и механизмы, лежащие в основе поведения, также являются объектами эволюционного изучения, как и адаптивные различия между видами в памяти, паттернах обучения и других когнитивных процессах, некоторые из них отражаются на различиях в структуре мозга. Поведение, физиология, структура, и картины истории жизни часто развиваются согласованно;

2. Эволюционная биология развития. Эта область стремится понять эволюционные изменения в процессе, которых переводится генетическая информация, содержащаяся в ДНК организма (его генотип) в его анатомические и другие характеристики (его фенотип). В частности, она направлена на описание изменений на генетическом уровне, которые приводят к изменению характеристик, которые влияют выживание и размножение. Возможно, его величайшее значение заключается в его способности раскрыть степень, в которой процессы развития смещают, ограничивают или облегчают эволюцию фенотип;

3. Эволюционная экология. Это область рассматривает, как история жизни, питания и другие экологические особенности эволюции видов влияют на состав и свойства сообщества и экосистемы, и как виды эволюционируют в ответ друг на друга;

4. Эволюционная генетика. Эволюционная генетика (которая включает популяционную генетику) является центральной дисциплиной в изучении эволюционных процессов. Она использует как молекулярный, так и классический генетические методы для понимания происхождения вариации путем мутации и рекомбинации. Описывает закономерности генетической изменчивости внутри и между популяциями и видами и использует как эмпирическое исследование, так и математическую теорию, чтобы обнаружить, как эта вариация влияет на такие процессы, как генетический дрейф, поток генов и естественный отбор. Математическая теория эволюционная генетика необходима для интерпретации генетических вариаций и прогнозирования эволюционные изменения при взаимодействии многих факторов. Она также обеспечивает прочную основу для понимания эволюции специальных классов характеристик, таких как структура генома и история жизни;

5. Эволюционная палеонтология. Эта область, часто называемая палеобиологией, обращается к крупномасштабным эволюционным закономерностям. В ней рассматриваются происхождение и судьбы родословные, эволюционные тенденции и другие изменения в анатомии во времени. Она также стремится понять физические и биологические процессы и уникальные исторические события, которые сформировались в ходе эволюции.