Aplikace evoluce - Applications of evolution
Evoluční biologie, zejména pochopení toho, jak se organismy vyvíjejí přirozeným výběrem, je oblast vědy s mnoha praktickými aplikacemi.[1][2] Kreacionisté často tvrdí, že evoluční teorie postrádá jakékoli praktické aplikace; toto tvrzení však vědci vyvrátili.[3]
Širší biologie
Evoluční přístup je klíčem k mnoha současným výzkumům v biologii, které si nekladou za cíl studovat evoluci jako takovou, zejména v biologii organismu a ekologie. Klíčem je například evoluční myšlení teorie historie života. Anotace genů a jejich funkce do značné míry závisí na komparativních, tj. evolučních přístupech. Pole evoluční vývojová biologie zkoumá, jak vývojové procesy fungují, pomocí komparativní metody k určení, jak se vyvinuly.[3]
Umělý výběr
Hlavní technologická aplikace evoluce je umělý výběr, což je záměrný výběr určitých znaků v populaci organismů. Lidé používají umělý výběr po tisíce let v USA domestikace rostlin a živočichů.[4] V poslední době se takový výběr stal důležitou součástí genetické inženýrství, s volitelné značky jako jsou geny rezistence na antibiotika používané k manipulaci s DNA v molekulární biologie. Je také možné použít opakované cykly mutace a selekce k vývoji proteinů se zvláštními vlastnostmi, jako jsou například modifikované enzymy nebo nové protilátky v procesu zvaném řízená evoluce.[5]
Lék

Odolnost proti antibiotikům může být výsledkem bodových mutací v patogen genom rychlostí asi 1 z 108 na chromozomální replikaci. Antibiotické působení proti patogenu lze chápat jako tlak prostředí; ty bakterie, které mají mutaci, která jim umožňuje přežít, se budou dál rozmnožovat. Poté předají tuto vlastnost svým potomkům, což povede k plně odolné kolonii.
Pochopení změn, ke kterým došlo během evoluce organismu, může odhalit geny potřebné ke konstrukci částí těla, geny, které se mohou podílet na lidském těle genetické poruchy.[6] Například Mexická tetra je albín cavefish, který během evoluce ztratil zrak. Společný chov různých populací této slepé ryby produkoval některé potomky s funkčními očima, protože v izolovaných populacích, které se vyvinuly v různých jeskyních, došlo k různým mutacím.[7] To pomohlo identifikovat geny potřebné pro vidění a pigmentaci, jako je krystaliny a receptor melanokortinu 1.[8] Podobně srovnání genomu Antarktický ledovec, které chybí červené krvinky, blízkým příbuzným, jako je antarktický rockcod, odhalily geny potřebné k výrobě těchto krevních buněk.[9]
Počítačová věda
Protože evoluce může produkovat vysoce optimalizované procesy a sítě, má mnoho aplikací v počítačová věda. Zde simulace evoluce pomocí evoluční algoritmy a umělý život začal s prací Nils Aall Barricelli v 60. letech a byl rozšířen o Alex Fraser, který publikoval sérii článků o simulaci umělý výběr.[10] Umělá evoluce se stal široce uznávanou optimalizační metodou jako výsledek práce Ingo Rechenberg v 60. a na začátku 70. let, kteří používali evoluční strategie řešit složité technické problémy.[11] Genetické algoritmy zvláště se stal populárním psaním John Holland.[12] Jak akademický zájem rostl, dramatický nárůst výkonu počítačů umožňoval praktické aplikace, včetně automatického vývoje počítačových programů.[13] Evoluční algoritmy se nyní používají k efektivnějšímu řešení vícerozměrných problémů než software vytvořený lidskými designéry a také k optimalizaci návrhu systémů.[14]
Reference
- ^ Bull JJ; Wichman HA (2001). "Aplikovaná evoluce". Annu Rev Ecol Syst. 32: 183–217. doi:10.1146 / annurev.ecolsys.32.081501.114020.CS1 maint: ref = harv (odkaz)
- ^ Mindell, DP (2007). Vyvíjející se svět: vývoj v každodenním životě. Cambridge, MA: Harvard University Press. str. 341. ISBN 978-0674025585.
- ^ A b „Claim CA215: The theory of evolution is zbytečné, bez praktické aplikace“. Citováno 26. června 2017.
- ^ Doebley JF; Gaut BS; Smith BD (2006). "Molekulární genetika domestikace plodin". Buňka. 127 (7): 1309–21. doi:10.1016 / j.cell.2006.12.006. PMID 17190597.CS1 maint: ref = harv (odkaz)
- ^ Jäckel C; Kast P; Hilvert D (2008). "Proteinový design řízenou evolucí". Annu Rev Biophys. 37: 153–73. doi:10.1146 / annurev.biophys.37.032807.125832. PMID 18573077.CS1 maint: ref = harv (odkaz)
- ^ Maher B. (2009). „Evolution: Biology's next top model?“. Příroda. 458 (7239): 695–8. doi:10.1038 / 458695a. PMID 19360058.CS1 maint: ref = harv (odkaz)
- ^ Borowsky R (2008). "Obnovení zraku u slepých jeskynních ryb". Curr. Biol. 18 (1): R23–4. doi:10.1016 / j.cub.2007.11.023. PMID 18177707.CS1 maint: ref = harv (odkaz)
- ^ Gross JB; Borowsky R; Tabin CJ (2009). „Nová role Mc1r v paralelním vývoji depigmentace v nezávislých populacích jeskynních hvězd Astyanax mexicanus“. PLoS Genet. 5 (1): e1000326. doi:10.1371 / journal.pgen.1000326. PMC 2603666. PMID 19119422.CS1 maint: ref = harv (odkaz)
- ^ Yergeau DA; Cornell CN; Parker SK; Zhou Y; Detrich HW (2005). "krvežíznivý, gen RBCC / TRIM potřebný pro erytropoézu u zebrafish". Dev. Biol. 283 (1): 97–112. doi:10.1016 / j.ydbio.2005.04.006. PMID 15890331.CS1 maint: ref = harv (odkaz)
- ^ Fraser AS (1958). "Monte Carlo analýzy genetických modelů". Příroda. 181 (4603): 208–9. Bibcode:1958Natur.181..208F. doi:10.1038 / 181208a0. PMID 13504138.CS1 maint: ref = harv (odkaz)
- ^ Rechenberg, Ingo (1973). Evolutionsstrategie - Optimierung technischer Systeme nach Prinzipien der biologischen Evolution (disertační práce) (v němčině). Fromman-Holzboog.
- ^ Holland, John H. (1975). Adaptace v přírodních a umělých systémech. University of Michigan Press. ISBN 0-262-58111-6.
- ^ Koza, John R. (1992). Genetické programování. MIT Stiskněte. ISBN 0-262-11170-5.
- ^ Jamshidi M (2003). "Nástroje pro inteligentní řízení: fuzzy regulátory, neuronové sítě a genetické algoritmy". Filozofické transakce královské společnosti A. 361 (1809): 1781–808. Bibcode:2003RSPTA.361.1781J. doi:10.1098 / rsta.2003.1225. PMID 12952685.CS1 maint: ref = harv (odkaz)