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演化生物学

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演化生物学是生物学的一个分支学科,研究从一个共同祖先开始,到产生地球上多样性生命的进化过程。这些过程包括自然选择、共同祖先和物种形成。

这门学科出现于朱利安·赫胥黎(Julian Huxley)所谓的现代综合论(20世纪30年代),后者综合了几个以前不相关的生物学研究领域,包括遗传学、生态学、系统学和古生物学。

目前的研究已经扩大到涵盖适应的遗传结构、分子进化和进化的不同动力,包括性选择、遗传漂变和生物地理学。进化发育生物学的新领域(“evo-devo”)研究胚胎发育是如何被控制的,从而创造了一个更广泛的综合体,整合了发育生物学与早期综合进化论所涵盖的领域。

1 子领域编辑

进化是生物学中的核心统一概念。生物学可以用不同的方式来划分。一种方法是根据生物组织的水平,从分子到细胞,从个体到种群。一种更早的方法是根据感知的分类群,包括动物学、植物学和微生物学领域,反映生物曾经的主要分类。第三种方法是根据方法,如野生生物学、理论生物学、实验进化学和古生物学。这些划分学科的可选方法可以与进化生物学相结合,创建进化生态学和进化发育生物学等子领域。

最近,生物科学和应用科学的融合催生了进化生物学的新领域,如进化机器人学、工程学、[1] 算法,[2] 经济学,[3] 和建筑学。[4] 进化的基本机制被直接或间接地应用于提出新的设计或解决其他方法难以解决的问题。这些应用领域产生的研究反过来又有助于学科进步,特别是得益于计算机科学和工程领域如机械工程在进化领域的工作。[5]

2 历史编辑

自然选择的进化思想是查尔斯·达尔文(Charles Darwin)在1859年提出的,但进化生物学作为一门独立的学科,出现在20世纪三四十年代的现代综合论时期。[6] 直到20世纪80年代,许多大学才有了进化生物学系。在美国,许多大学设立了分子和细胞生物学或生态和进化生物学系,取代了旧的植物学和动物学系。古生物学通常与地球科学归为一类。

既然微生物生理学和基因组学得到了更好的理解,微生物学也正在成为一门进化学科。细菌和病毒(如噬菌体)的快速繁殖使得用它们探索进化问题成为可能。

许多生物学家为形成进化生物学的现代学科做出了贡献。狄奥多西亚斯·多勃赞斯基(Theodosius Dobzhansky)和埃比·福特(E. B. Ford)建立了一个实证研究项目。罗纳德·费雪(Ronald Fisher)、休厄尔·赖特(Sewall Wright)和霍尔丹(J. S. Haldane)创立了一个健全的理论框架。系统学的恩斯特·迈尔(Ernst Mayr)、古生物学的乔治·盖洛德·辛普森(George Gaylord Simpson)和植物学的斯特宾斯(G. Ledyard Stebbins)帮助形成了现代综合论。詹姆斯·克劳(James Crow)、[7] 理查德·卢翁廷(Richard Lewontin)、[8] 丹·哈特(Dan Hartl)、[9] 马库斯·费尔德曼(Marcus Feldman)[10][11] 和布莱恩·查尔斯沃斯(Brian Charlesworth)[12] 培养了一代进化生物学家。

3 当前研究主题编辑

进化生物学目前的研究涵盖了不同的主题,并融合了不同领域的观点,如分子遗传学和计算机科学。

首先,进化学的一些研究领域试图解释在现代综合进化论中解释不充分的现象。这些包括物种形成、[13] 有性生殖的进化、[14] 合作的进化、衰老的进化和可进化性。[15]

第二,生物学家问了最直接的进化问题:“发生了什么,什么时候?”。这包括古生物学、系统分类学和系统发育学等领域。

第三,现代综合进化论是在没有人理解基因的分子基础的时候提出来的。今天,进化生物学家试图确定有趣进化现象的遗传结构,如适应和物种形成。他们寻找问题的答案,例如涉及多少基因,每个基因的影响有多大,不同基因的影响有多相互依赖,基因做什么,以及它们发生了什么变化(例如点突变与基因复制,甚至基因组复制)。他们试图用全基因组关联研究调和双胞胎研究中发现的高遗传性和发现哪些基因对这种遗传性负责的困难。[16]

研究遗传结构的一个挑战是必须对催生了现代综合进化论的经典种群遗传学进行更新,以考虑现代分子知识。作为分子进化理论的一部分,这需要大量的数学发展来将DNA序列数据与进化理论联系起来。例如,生物学家试图通过检测选择性清除来推断哪些基因受到了强烈的选择。[17]

第四,现代综合进化论涉及到哪些动力有助于进化的共识,但不涉及它们的相对重要性。[18] 目前的研究试图确定这一点。进化的动力包括自然选择、性选择、遗传漂变、遗传漂变、发育限制、突变偏畸和生物地理学。

进化学方法是当前许多个体生物学和生态学研究的关键,如生活史理论。基因及其功能的注释在很大程度上依赖于比较方法。进化发育生物学(evo-devo)研究发育过程是如何工作的,并在不同的生物体中进行比较,以确定它们是如何进化的。

4 期刊编辑

一些科学期刊专门研究整个进化生物学,包括《进化(Evolution)》、《进化生物学杂志(Journal of Evolutionary Biology)》和《BMC进化生物学(BMC Evolutionary Biology)》。一些期刊涵盖了进化生物学的子领域,如《系统生物学(Systematic Biology)》、《分子生物学(Molecular Biology and Evolution)》和进化及其姊妹期刊《基因组生物学(Genome Biology and Evolution)》和进化以及《分支学(Cladistics)》。

其他期刊将进化生物学的各个方面与其他相关领域结合起来。例如,《分子生态学(Molecular Ecology)》、《伦敦皇家学会学报系列B(Proceedings of the Royal Society of London Series B)》、《美国博物学家(The American Naturalist)》和《理论种群生物学(Theoretical Population Biology)》与生态学和个体生物学的其他方面有所重叠。在《生态学与进化趋势(Trends in Ecology and Evolution)》和《生态学、进化与系统学年度评论(Annual Review of Ecology, Evolution, and Systematics)》杂志上,与生态学的重叠也很突出。《遗传学(Genetics)》和《公共科学图书馆遗传学(PLoS Genetics)》期刊和分子遗传学课题有部分重叠,后者本质上显然不属于进化学。

参考文献

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    ^"The Academic Genealogy of Evolutionary Biology: Marcus Feldman". Archived from the original on 14 May 2012..

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