Dollosův zákon nevratnosti - Dollos law of irreversibility - Wikipedia

Jednou organismus má vyvinul určitým způsobem se nevrátí přesně do předchozí podoby. To je zde ilustrováno ve dvou dimenzích; ve skutečnosti obojí biomolekuly a organismy se vyvíjejí v mnoha různých dimenzích.

Dollov zákon nevratnosti (také známý jako Dollov zákon a Dolloův princip), navržený v roce 1893[1] podle belgický paleontolog Louis Dollo uvádí, že „organismus se nikdy nevrátí přesně do původního stavu, i když se nachází v podmínkách existence identických s těmi, ve kterých dříve žil ... vždy si uchovává stopu mezistupňů, kterými prošel . “[2]

Výrok je často nesprávně interpretován jako tvrzení, že evoluce není reverzibilní,[3] nebo že ztracené struktury a orgány se nemohou znovu objevit ve stejné formě žádným procesem decentralizace.[4][5] Podle Richard Dawkins, zákon je „ve skutečnosti jen výrok o statistické nepravděpodobnosti sledovat přesně stejnou evoluční trajektorii dvakrát (nebo skutečně jakoukoli konkrétní trajektorii), v obou směrech“.[6] Stephen Jay Gould navrhl to nevratnost uzavře určité evoluční cesty, jakmile se objeví široké formy: „[Například], jakmile přijmete běžný tělesný plán plaz, stovky možností jsou navždy uzavřeny a budoucí možnosti se musí rozvinout v mezích zděděného designu. “[7]

Na tento princip se klasicky vztahuje morfologie, zejména z fosilie, ale lze je také použít k popisu molekulární události, například individuální mutace nebo genové ztráty.

Použití ve fylogenetice

v maximální šetrnost, Dols parsimony označuje model, kdy je postava získána pouze jednou a pokud ji ztratíte, nelze ji znovu získat.[8] Například vývoj a opakovaná ztráta zuby v obratlovců by se dalo dobře vymodelovat pod šetrností Dollo, čímž se vyrobily zuby hydroxyapatit se u původu obratlovců vyvinuly pouze jednou a poté se několikrát ztratily v roce ptactvo, želvy, a mořští koníci, mezi ostatními.[9]

To platí také pro molekulární znaky, jako jsou ztráty nebo deaktivace samotných jednotlivých genů.[10] Ztráta gulonolakton oxidáza, konečný enzym v biosyntetická cesta z vitamín C, je zodpovědný za stravovací požadavky na vitamin C u lidí i mnoha dalších zvířat.[11]

Molekulární příklad

Studie o vývoji systému z roku 2009 proteinová struktura navrhl nový mechanismus pro Dolloův zákon. Zkoumalo to a hormonální receptor který se vyvinul z předků protein který dokázal vázat dva hormony na nový protein, který byl specifický pro jediný hormon. Tuto změnu vyprodukovali dva aminokyselina substituce, které zabraňují vazbě druhého hormonu. Následně však došlo k několika dalším změnám, které byly selektivně neutrální, protože neměly vliv na vazbu hormonů. Když se autoři pokusili vrátit protein zpět do původního stavu mutací dvou „vazebných zbytků“, zjistili, že další změny destabilizovaly původní stav proteinu. Došli k závěru, že aby se tento protein vyvíjel obráceně a znovu získal schopnost vázat dva hormony, několik nezávislých neutrálních mutace by muselo dojít čistě náhodou bez selekčního tlaku. Jelikož je to extrémně nepravděpodobné, může to vysvětlit, proč má evoluce tendenci probíhat jedním směrem.[12]

Navrhované výjimky

Ačkoli přesná hranice pro porušení Dolloova zákona není jasná, existuje několik případových studií, jejichž výsledky zpochybňují platnost některých interpretací. Například mnoho taxonů plži snížily mušle, a někteří ztratili navíjení své skořápky úplně.[13] v Stephen Jay Gould Při interpretaci Dollova zákona by po ztrátě vinutí nebylo možné znovu získat svinutou skořápku. Několik rodů v rodině hlemýžďů papuče (Calyptraeidae ) mohly změnit své vývojové načasování (heterochrony ) a získal navinutou skořápku z a klíště - jako skořápka.[13][14] Mezi další navrhované „výjimky“ patří křídla držet hmyz,[15] larvální stádia mloci,[16][17] ztracené prsty u ještěrek,[18] ztratil spodní zuby u žab,[19] klíční kosti u jiných než ptáků theropod dinosauři,[20] a krk, prsní oblast a svalstvo horní končetiny u primátů, včetně linie vedoucí k lidem.[21]

Viz také

Reference

  1. ^ Dollo, Louis (1893). „Les lois de l'évolution“ (PDF). Býk. Soc. Belge Geol. Kamarád. Hydr. VII: 164–166.
  2. ^ Gould, S. J. (1970). „Dollo o Dollově zákoně: nevratnost a stav evolučních zákonů“. Journal of the History of Biology. 3 (2): 189–212. doi:10.1007 / bf00137351. PMID  11609651. S2CID  45642853.
  3. ^ Alfarouk, Khalid O .; Shayoub, Mohammed E.A .; Muddathir, Abdel Khalig; Elhassan, Gamal O .; Bashir, Adil H.H. (22. července 2011). „Evoluce metabolismu nádorů může odrážet karcinogenezi jako proces reverzní evoluce (demontáž mnohobuněčnosti)“. Rakoviny. 3 (3): 3002–3017. doi:10,3390 / rakoviny3033002. PMC  3759183. PMID  24310356.
  4. ^ Goldberg, Emma E .; Boris Igić (2008). "Na fylogenetické testy nevratného vývoje". Vývoj. 62 (11): 2727–2741. doi:10.1111 / j.1558-5646.2008.00505.x. PMID  18764918. S2CID  30703407.
  5. ^ Collin, Rachel; Maria Pia Miglietta (2008). „Obrácení názorů na Dollov zákon“. Trendy v ekologii a evoluci. 23 (11): 602–609. doi:10.1016 / j.tree.2008.06.013. PMID  18814933.
  6. ^ Dawkins, Richarde (1996) [1986]. Slepý hodinář. W. W. Norton. ISBN  978-0-393-31570-7.
  7. ^ Gould, Stephen J. (2007) [1993]. Osm malých prasátek. Vintage knihy. ISBN  978-0-09-950744-4.
  8. ^ Farris, J. (1977). "Fylogenetická analýza podle zákona Dolla". Systematická zoologie. 26 (1): 77–88. doi:10.1093 / sysbio / 26.1.77.
  9. ^ Lin, Q .; et al. (2016). „Genom mořského koníka a vývoj jeho specializované morfologie“. Příroda. 540 (7633): 395–399. Bibcode:2016Natur.540..395L. doi:10.1038 / nature20595. PMID  27974754.
  10. ^ Rogozin, Igor B .; Vlk, Jurij I.; Babenko, Vladimir N .; Koonin, Eugene V. (2005). Šetrnost Dollo a rekonstrukce evoluce genomu. Šetrnost, fylogeneze a genomika. 190–200. doi:10.1093 / acprof: oso / 9780199297306.003.0011. ISBN  9780199297306.
  11. ^ Yang, Hongwen (2013). „Conserved or Lost: Molecular Evolution of the Key Gene GULO in Vertebrate Vitamin C Biosynthesis“. Biochemická genetika. 51 (5–6): 413–425. doi:10.1007 / s10528-013-9574-0. PMID  23404229. S2CID  14393449.
  12. ^ Bridgham, Jamie T .; Ortlund, Eric A .; Thornton, Joseph W. (2009). „Epistatická ráčna omezuje směr vývoje glukokortikoidových receptorů“. Příroda. 461 (7263): 515–519. Bibcode:2009Natur.461..515B. doi:10.1038 / nature08249. PMC  6141187. PMID  19779450.
  13. ^ A b Collin, R .; Cipriani, R. (2003). „Dolloův zákon a re-vývoj svinování skořápky“. Sborník Královské společnosti B. 270 (1533): 2551–2555. doi:10.1098 / rspb.2003.2517. PMC  1691546. PMID  14728776.
  14. ^ Pagel, M. (2004). "Limpets porušují Dolloův zákon". Trendy v ekologii a evoluci. 19 (6): 278–280. doi:10.1016 / j.tree.2004.03.020. PMID  16701270.
  15. ^ Whiting, MF., S. Bradler & T. Maxwell (2003). Ztráta a zotavení křídel u hmyzu. Příroda 421 264-267.
  16. ^ Chippindale, P. T. a J. J. Wiens. (2005). Reevoluce larválního stadia rodu mloka skvrnitého Desmognathus. Herpetologický přehled 36 (2) 113.
  17. ^ Marshall, C. R. (1994). „Dollov zákon a smrt a vzkříšení genů“. Proc Natl Acad Sci USA. 91 (25): 12283–7. Bibcode:1994PNAS ... 9112283M. doi:10.1073 / pnas.91.25.12283. PMC  45421. PMID  7991619.
  18. ^ Galis, F. (2010). „Dollov zákon a nevratnost ztráty číslic v roce Bachia". Vývoj. 64 (8): 2466–76, diskuse 2477–85. doi:10.1111 / j.1558-5646.2010.01041.x. PMID  20500218. S2CID  24520027.
  19. ^ Davies, E. Žáby se znovu vyvinuly ztracené spodní zuby. BBC novinky. 31. ledna 2011. Citováno 9. února 2011.
  20. ^ Paul, Gregory S. (2002). Dinosauři ve vzduchu: vývoj a ztráta letu u dinosaurů a ptáků. CJHU Stiskněte. str.10. ISBN  978-0-8018-6763-7.
  21. ^ Diogo, R .; Wood, B. (2012). „Porušení Dolloova zákona: Důkazy svalových obrácení v primitivní fylogenezi a jejich důsledky pro pochopení ontogeneze, evoluce a anatomických variací moderních lidí“. Vývoj. 66 (10): 3267–76. doi:10.1111 / j.1558-5646.2012.01621.x. PMID  23025614. S2CID  21754061.

externí odkazy