Эволюционная физиология - Evolutionary physiology

Естественный и половой отбор часто предполагается, что они действуют самым непосредственным образом поведение (например, то, что животное предпочитает делать при столкновении с хищником), которая выражается в пределах, установленных целым -организм спектакль способности (например, насколько быстро он может работать), которые определяются подчиненный черты (например, состав по типу мышечных волокон). Слабость этого концептуальный и оперативный модель - это отсутствие явного распознавания места история жизни черты.
Часть серии по
Эволюционная биология
Зяблики Дарвина, автор Gould.jpg

Эволюционная физиология изучение биологических эволюция из физиологический структуры и процессы; то есть способ, которым функциональные характеристики людей в популяции организмы ответили на естественный отбор через несколько поколения за историю населения.[1] Это суб-дисциплина обоих физиология и эволюционная биология. Практики в этой области имеют разный опыт, включая физиологию, эволюционную биологию, экология, и генетика.

Соответственно, ассортимент фенотипы изучается эволюционными физиологами широко, в том числе история жизни, поведение, работоспособность всего организма,[2][3] функциональная морфология, биомеханика, анатомия, классическая физиология, эндокринология, биохимия, и молекулярная эволюция. Поле тесно связано с сравнительная физиология и физиология окружающей среды, и его выводы вызывают серьезную озабоченность эволюционная медицина. Одно из предложенных определений - «изучение физиологических основ фитнес, а именно, коррелированная эволюция (включая ограничения и компромиссы ) физиологической формы и функции, связанной с окружающей средой, диетой, гомеостаз, управление энергией, долголетие, и смертность и история жизни характеристики".[4]

История

Как следует из названия, эволюционная физиология - продукт того, что когда-то было двумя разными научными дисциплинами. По словам Гарленда и Картера,[1] эволюционная физиология возникла в конце 1970-х после дебатов о метаболическом и терморегуляторном статусе динозавры (видеть физиология динозавров ) и млекопитающие рептилии.

За этим периодом последовали попытки в начале 1980-х годов интегрировать количественная генетика в эволюционная биология, что оказало влияние на другие области, такие как поведенческая экология и экофизиология. В середине-конце 1980-х гг. филогенетические сравнительные методы начал становиться популярным во многих областях, в том числе физиологическая экология и сравнительная физиология. Том 1987 года под названием Новые направления экологической физиологии[5] было мало экологии[6] но значительный упор на эволюционные темы. Это вызвало бурные дебаты, и через несколько лет Национальный фонд науки разработала панель под названием Экологическая и эволюционная физиология.

Вскоре после этого были проведены селекционные эксперименты и экспериментальная эволюция получил все большее распространение в эволюционной физиологии. Макрофизиология возникла как субдисциплина, в которой практикующие пытаются идентифицировать крупномасштабные паттерны физиологических черт (например, паттерны совместной вариации с широта ) и их экологические последствия.[7] [8][9]

Совсем недавно важность слияния эволюционной биологии и физиологии аргументировалась с точки зрения функционального анализа. эпигенетика, и расширенный эволюционный синтез.[10] Рост эволюционной физиологии также отражается в появлении субдисциплин, таких как эволюционная физиология. эндокринология,[11][12] в котором рассматриваются такие гибридные вопросы, как «Каковы наиболее распространенные эндокринные механизмы, которые реагируют на отбор по поведенческим или жизненным чертам?»[13]

Новые свойства

Как гибридная научная дисциплина эволюционная физиология открывает некоторые уникальные перспективы. Например, понимание физиологических механизмов может помочь в определении того, является ли конкретный образец фенотипической изменчивости или совместной вариации (такой как аллометрический взаимосвязь) представляет то, что могло существовать или только то, что позволил выбор.[1] Точно так же полное знание физиологических механизмов может значительно улучшить понимание возможных причин эволюционных корреляций и ограничений, чем это возможно для многих черт, обычно изучаемых эволюционными биологами (например, морфология ).

Направления исследований

Важные области текущих исследований включают:

Методы

Финансирование и общества

В Соединенных Штатах исследования эволюционной физиологии финансируются главным образом Национальный фонд науки. В ряде научных обществ есть разделы, посвященные эволюционной физиологии, в том числе:

Журналы, в которых часто публикуются статьи об эволюционной физиологии.

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ а б c d е Garland, T., Jr .; П. А. Картер (1994). «Эволюционная физиология» (PDF). Ежегодный обзор физиологии. 56: 579–621. Дои:10.1146 / annurev.ph.56.030194.003051. PMID  8010752.
  2. ^ Арнольд, С. Дж. (1983). «Морфология, работоспособность и фитнес» (PDF). Американский зоолог. 23 (2): 347–361. Дои:10.1093 / icb / 23.2.347.
  3. ^ Careau, V. C .; Т. Гарланд-младший (2012). «Производительность, личность и энергетика: взаимосвязь, причинно-следственная связь и механизм» (PDF). Физиологическая и биохимическая зоология. 85 (6): 543–571. Дои:10.1086/666970. HDL:10536 / DRO / DU: 30056093. PMID  23099454. S2CID  16499109.
  4. ^ Лавгроув, Б.Г. (2006). «Сила приспособленности у млекопитающих: восприятие из африканского течения». Физиологическая и биохимическая зоология. 79 (2): 224–236. Дои:10.1086/499994. PMID  16555182. S2CID  24536395.
  5. ^ Feder, M.E .; А. Ф. Беннетт; W. W. Burggren; Р. Б. Хьюи, ред. (1987). Новые направления в экологической физиологии. Нью-Йорк: Cambridge Univ. Нажмите. ISBN  978-0-521-34938-3.
  6. ^ Кингсолвер, Дж. Г. (1988). «Эволюционная физиология: где экология? Обзор новых направлений в экологической физиологии, Федер и др., 1987». Экология. 69 (5): 1645–1646. Дои:10.2307/1941674. JSTOR  1941674.
  7. ^ Chown, S.L .; К. Дж. Гастон; Д. Робинсон (2004). «Макрофизиология: крупномасштабные закономерности в физиологических особенностях и их экологические последствия». Функциональная экология. 18 (2): 159–167. Дои:10.1111 / j.0269-8463.2004.00825.x.
  8. ^ Гастон, К. Дж .; Chown, S.L .; Calosi, P .; Бернардо, Дж .; Билтон, Д. Т .; Кларк, А .; Clusella-Trullas, S .; Ghalambor, C.K .; Конаржевский, М .; Пек, Л. С .; Porter, W. P .; Pörtner, H.O .; Rezende, E.L .; Schulte, P.M .; Spicer, J. I .; Стиллман, Дж. Х .; Terblanche, J. S .; ван Клеунен, М. (2009). «Макрофизиология: концептуальное воссоединение» (PDF). Американский натуралист. 174 (5): 595–612. Дои:10.1086/605982. PMID  19788354. S2CID  6239591.
  9. ^ Chown, S.L .; Гастон, К. Дж. (2015). «Макрофизиология - успехи и перспективы». Функциональная экология. 30 (3): 330–344. Дои:10.1111/1365-2435.12510.
  10. ^ Благородный, D .; Яблонька, Э .; Joyner, M. J .; Мюллер, Г. Б .; Омхольт, С. В. (2014). «Эволюция развивается: физиология возвращается в центр внимания». Журнал физиологии. 592 (11): 2237–2244. Дои:10.1113 / jphysiol.2014.273151. ЧВК  4048083. PMID  24882808.
  11. ^ Zera, A.J .; Harshman, L.G .; Уильямс, Т. Д. (2007). «Эволюционная эндокринология: развивающийся синтез эндокринологии и эволюционной генетики». Ежегодный обзор экологии, эволюции и систематики. 38: 793–817. Дои:10.1146 / annurev.ecolsys.38.091206.095615.
  12. ^ Cox, R.M .; McGlothlin, J. W .; Бонье, Ф. (2016). «Гормоны как медиаторы фенотипической и генетической интеграции: подход эволюционной генетики». Интегративная и сравнительная биология. 56 (2): 126–137. Дои:10.1093 / icb / icw033. PMID  27252188.
  13. ^ Гарланд младший, Т .; Чжао, М .; Зальцман, В. (2016). «Гормоны и эволюция сложных черт: выводы из искусственного отбора поведения». Интегративная и сравнительная биология. 56 (2): 207–224. Дои:10.1093 / icb / icw040. ЧВК  5964798. PMID  27252193.
  14. ^ Garland, T., Jr .; С. Адольф (1991). «Физиологическая дифференциация популяций позвоночных» (PDF). Ежегодный обзор экологии и систематики. 22: 193–228. Дои:10.1146 / annurev.ecolsys.22.1.193.
  15. ^ Kelly, S.A .; Т. Панхуис; А. Стоер (2012). Фенотипическая пластичность: молекулярные механизмы и адаптивное значение. Комплексная физиология. 2. С. 1417–1439. Дои:10.1002 / cphy.c110008. ISBN  9780470650714. PMID  23798305.
  16. ^ Bennett, A. F .; Р. Э. Ленский (1999). «Экспериментальная эволюция и ее роль в эволюционной физиологии» (PDF). Американский зоолог. 39 (2): 346–362. Дои:10.1093 / icb / 39.2.346.
  17. ^ Иршик, Д. Дж .; Дж. Дж. Мейерс; Дж. Ф. Хусак; Ж.-Ф. Ле Гальяр (2008). «Как отбор влияет на функциональные возможности всего организма? Обзор и синтез» (PDF). Исследования эволюционной экологии. 10: 177–196. CiteSeerX  10.1.1.371.8464. ISSN  0003-1569. Архивировано из оригинал (PDF) на 2011-06-09. Получено 2009-01-22.
  18. ^ Garland, T., Jr .; А. Ф. Беннетт; Э. Л. Резенде (2005). «Филогенетические подходы в сравнительной физиологии» (PDF). Журнал экспериментальной биологии. 208 (Pt 16): 3015–3035. Дои:10.1242 / jeb.01745. PMID  16081601. S2CID  14871059.

внешняя ссылка