Biologi evolusi

Biologi evolusi adalah subbidang biologi yang mengkaji proses evolusi yang menghasilkan kepelbagaian kehidupan di bumi bermula dari satu rumpun kehidupan. Proses-proses ini termasuk keturunan spesies, dan asal-usul spesies baru.

Disiplin yang muncul melalui apa yang Julian Huxley panggil sintesis pemahaman daripada beberapa bidang sebelum ini yang tidak berkaitan penyelidikan biologi, termasuk genetik, ekologi, sistematik dan paleontologi.

Penyelidikan kini telah diperluaskan ke seni bina genetik penyesuaian, evolusi molekul, dan kuasa-kuasa yang berbeza yang menyumbang kepada evolusi termasuk pemilihan tidak wajar tetapi pemilihan seksual, hanyut genetik dan biogeografi. Bidang yang lebih baru biologi perkembangan evolusi ("evo-devo") menyiasat bagaimana organisma membangunkan (daripada satu sel tunggal melalui embrio kepada badan dewasa) untuk mengetahui hubungan nenek moyang antara organisma dan bagaimana proses pembangunan berkembang.

Subbidang

Kajian evolusi adalah konsep penyatuan dalam biologi evolusi. biologi evolusi ialah subfield konsep biologi yang bersilang dengan sub-bidang lain yang dibatasi oleh tahap biologi organisasi (contohnya, biologi sel, penduduk biologi), tahap taksonomi (contohnya, zoologi, ilmu burung, herpetologi) atau sudut pendekatan (contohnya, bidang biologi, biologi teori, evolusi eksperimen, paleontologi). Biasanya, persimpangan ini digabungkan ke dalam bidang-bidang tertentu seperti ekologi evolusi dan perkembangan evolusi biologi.

Sejarah

Biologi evolusi, sebagai akademik disiplin yang tersendiri, muncul dalam tempoh sintesis evolusi moden dalam tahun 1930-an dan 1940-an (Smocovitis, 1996). Ia bukan sehingga tahun 1970-an dan 1980-an, bagaimanapun, bahawa sebilangan besar universiti mempunyai jabatan yang khusus termasuk istilah biologi evolusi dalam tajuk mereka, sering bersama-sama dengan ekologi dan tingkah laku. Di Amerika Syarikat, sebagai hasil daripada pertumbuhan pesat biologi molekul dan sel, banyak universiti telah berpecah (atau diagregatkan) jabatan biologi mereka ke jabatan gaya biologi molekul dan sel dan ekologi dan jabatan gaya biologi evolusi (yang sering telah digolongkan jabatan yang lebih tua dalam botani, zoologi dan sebagainya). Subdisiplin daripada paleontologi sering dijumpai di dalam jabatan sains/geologi/geosains bumi.

Mikrobiologi baru-baru ini telah berkembang menjadi satu disiplin evolusi. Ia pada asalnya diabaikan kerana kekurangan ciri-ciri morfologi dan kekurangan konsep spesies dalam bidang mikrobiologi. Kini, para penyelidik evolusi mengambil kesempatan daripada pemahaman fisiologi mikrob yang lebih luas, memudahkan genomik mikrob, dan masa generasi cepat beberapa mikrob untuk menjawab soalan evolusi. ciri-ciri yang sama telah membawa kepada kemajuan dalam evolusi virus, terutamanya bagi bakteriofaj.

Ramai ahli biologi telah menyumbang kepada pemahaman evolusi. Walaupun istilah itu telah digunakan sekali-sekala bermula pada awal abad ini, biologi evolusi dalam erti disiplin mendapat mata wang dalam tempoh "sintesis evolusi" (Smocovitis, 1996). Theodosius Dobzhansky dan E. B. Ford adalah penting dalam penubuhan program penyelidikan empirikal untuk biologi evolusi seperti juga ahli-ahli teori Ronald Fisher, Sewall Wright dan J. S. Haldane. Ernst Mayr, George Gaylord Simpson dan G. Ledyard Stebbins juga penting disiplin pembina semasa sintesis moden, dalam bidang sistematik, paleontologi dan botani, masing-masing. Melalui latihan ramai ahli biologi evolusi masa depan, James Crow, Richard Lewontin, Dan Hartl, Marcus Feldman, dan Brian Charlesworth juga telah membuat sumbangan besar untuk membentuk disiplin biologi evolusi.

Topik penyelidikan terkini

Perwakilan grafik projek "Pohon Kehidupan".

Kajian terkini dalam biologi evolusi meliputi pelbagai topik, kerana harus dijangkakan memandangkan keutamaan evolusi untuk memahami biologi. biologi evolusi moden menggabungkan idea daripada pelbagai bidang sains, seperti genetik molekul dan sains komputer.

Pertama, beberapa bidang penyelidikan evolusi cuba untuk menerangkan fenomena yang tidak diselenggara dengan kira dengan kerja-kerja sintesis evolusi moden. Fenomena ini termasuk penspesiesan, evolusi pembiakan seksual, evolusi kerjasama, evolusi penuaan dan keupayaan evolva.

Kedua, ahli biologi evolusi bertanya soalan yang paling mudah: "apa yang berlaku dan bila?". Ini termasuk bidang seperti palaeobiologi, serta sistematik dan filogenetik.

Ketiga, sintesis evolusi moden telah diadakan pada satu masa apabila tiada siapa yang memahami asas molekul gen. Hari ini, ahli-ahli biologi evolusi cuba untuk menentukan seni bina genetik fenomena evolusi yang menarik seperti penyesuaian dan penspesiesan. Mereka mencari jawapan kepada soalan-soalan seperti berapa banyak gen yang terlibat, berapa besar kesan daripada setiap gen, sejauh mana adalah kesan gen yang berbeza saling bergantung, apa jenis fungsi melakukan gen yang terlibat cenderung untuk mempunyai, dan apa jenis perubahan cenderung untuk berlaku kepada mereka (cth, mutasi titik lwn pertindihan gen atau pertindihan genom). Ahli biologi evolusi cuba untuk mendamaikan keterwarisan yang tinggi dilihat dalam kajian berkembar dengan kesukaran dalam mencari gen bertanggungjawab keterwarisan ini menggunakan kajian persatuan genom luas.

Salah satu cabaran dalam mengkaji seni bina genetik adalah bahawa genetik populasi klasik yang dimangkinkan sintesis evolusi moden ini perlu dikemas kini untuk mengambil kira pengetahuan molekul moden. Ini memerlukan banyak pembangunan matematik untuk mengaitkan data jujukan DNA kepada teori evolusi sebagai sebahagian daripada teori evolusi molekul. Sebagai contoh, ahli biologi cuba untuk membuat kesimpulan yang gen telah berada di bawah pemilihan kuat dengan mengesan sapuan terpilih.

Keempat, sintesis evolusi moden terlibat perjanjian mengenai mana pasukan menyumbang kepada evolusi, tetapi tidak mengenai kepentingan relatif mereka. Penyelidikan semasa bertujuan untuk menentukan ini. kuasa-kuasa evolusi termasuk pilihan semula jadi, pemilihan seks, hanyut genetik, draf genetik, kekangan pembangunan, mutasi berat sebelah dan biogeografi.

Pendekatan evolusi juga kunci kepada banyak penyelidikan semasa dalam biologi yang tidak dinyatakan untuk mengkaji evolusi per se, terutama dalam biologi organismal dan ekologi. Sebagai contoh, pemikiran evolusi adalah kunci kepada teori sejarah hidup. Anotasi gen dan fungsi mereka bergantung kepada perbandingan, iaitu, evolusi, pendekatan. Bidang evolusi biologi perkembangan ("evo-devo") menyiasat bagaimana pembangunan proses bekerja dengan menggunakan kaedah perbandingan untuk menentukan bagaimana mereka berkembang.