Evoluční vývojová biologie člověka - Human evolutionary developmental biology - Wikipedia

Evoluční vývojová biologie člověka nebo neformálně lidské evo-devo je podmnožina specifická pro člověka evoluční vývojová biologie. Evoluční vývojová biologie je studium vývoje vývojové procesy napříč různými organismy. Využívá se v rámci několika oborů, zejména evoluční biologie a antropologie. Podklady pro teorii, že „evoluční modifikace v primát vývoj mohl vést k ... moderním lidem “položil Geoffroy Saint-Hilaire, Ernst Haeckel, Louis Bolk a Adolph Schultz.[1] Evoluční vývojová biologie se primárně zabývá způsoby, jak evoluce ovlivňuje vývoj,[2] a snaží se odhalit příčiny evolučních inovací.[3]

Přístup je relativně nový, ale má kořeny ve Schultzově Fyzické rozdíly člověka, od 40. let 20. století. Shultz naléhal na široké srovnávací studie k identifikaci jedinečně lidských vlastností.[4]

Dějiny

Brian Hall sleduje kořeny evoluční vývojové biologie ve své práci z roku 2012 o její minulé přítomnosti a budoucnosti. Začíná na Darwinovský evoluce a Mendel genetika, všímající si tendence stoupenců obou mužů na počátku 20. století sledovat odlišné cesty a odložit a ignorovat zjevně nevysvětlitelné problémy.[5] Lepší pochopení genotypových a fenotypových struktur od 40. let umožnilo sjednocení evoluce a genetiky v moderní syntéza. Molekulární biologie poté vědcům umožnilo prozkoumat mechanismy a vývoj embryonálního vývoje v molekulárních detailech, včetně lidí.[5]

Vývoj člověka a primátů

Mnoho studií lidské evoluční vývojové biologie bylo modelováno po studiích na primátech a tyto dva považujeme společně za srovnávací model. Na mozkovou ontogenezi a vývoj historie lidského života se podíval Leigh v dokumentu z roku 2006. Porovnává vzorce růstu mozku pro Homo erectus a Homo sapiens abychom se dostali k vývoji velikosti a hmotnosti mozku. Leigh našla tři různé vzory, které všechny poukazovaly na rychlost růstu H. erectus buď odpovídající, nebo překračující H. erectus.[6] Tvrdí, že toto zjištění mělo široké uplatnění a význam pro celkové studium lidské evoluce. Týká se to konkrétně spojení mezi výdaji energie a vývojem mozku. Tato zjištění mají zvláštní význam ve studiích výdajů matky na energii.[6] Srovnávací studie nehumánních primátů, fosilií a moderních lidí ke studiu vzorců růstu mozku, aby korelovala historii lidského života a růst mozku.[6]

Jeremy De Silva a Julie Lesnik zkoumali velikost mozku šimpanze u novorozence, aby identifikovali důsledky pro růst mozku v Homo erectus. To změnilo chápání rozdílů a podobností postnatálního růstu mozku u lidí a šimpanzi. Studie zjistila, že je nutné rozlišovat mezi dobou růstu a rychlostí růstu. Doby růstu byly nápadně podobné, ale sazby tomu tak nebylo. Příspěvek dále obhajuje použití fosilií k hodnocení velikosti mozku obecně a ve vztahu k lebeční kapacitě.[7]

Využití endokraniálního objemu jako měřítka velikosti mozku je od té doby populární metodikou s fosilním záznamem Darwine v polovině 19. století. Toto opatření bylo použito pro přístup k metabolickým požadavkům na růst mozku a následné kompromisy.

Neoteny

Některé práce na lidské evoluční vývojové biologii se soustředily kolem neotenózní rysy, které se vyskytují u lidí, ale nejsou sdíleny napříč spektrem primátů. Steven J. Gould diskutovali o prezentaci neoteny s „terminálními přírůstky“ u lidí.[8] Neoteny je definována jako opožděný nebo zpomalený vývoj u lidí ve srovnání s jejich protějšky jiného než lidského původu. „Terminální přírůstky“ byly rozšíření nebo snížení rychlosti a rozsahu fází vývoje a růstu.[8][potřebné stránky ] Gould předpokládal, že tento proces a produkce neoteny u lidí může být klíčovým rysem, který nakonec povede k emoční a komunikativní povaze člověka. Přisuzuje tento faktor jako nedílnou součást lidské evoluce. Byly však také varovány před aplikací tohoto aspektu do skupinového hodnocení během něj, což je nevhodné jako měřítko evolučního úspěchu.[9]

Fosilní záznam

Rané srovnávací studie a studie na lidech zkoumaly fosilní záznam k měření funkcí, jako jsou lebeční velikosti a kapacity, aby bylo možné odvodit velikost mozku, rychlost růstu, celkový růst a potenciální důsledky pro výdej energie. Užitečné je, že statická povaha jednotlivých fosilií představuje svou vlastní výzvu. Fylogenická fosilní linie je sama o sobě hypotézou, takže vše, co je na ní založené, je stejně hypotetické.[10]

Na základě fosilních záznamů neandertálců, moderních lidí a šimpanzů, Gunz a kol. zkoumali vzorce endokraniálního vývoje.[11] Zjistili, že mezi těmito třemi jsou společné rysy a že moderní lidé se od těchto společných vzorů v prvním roce života liší. Došli k závěru, že i když je většina vývojových výsledků podobná, pokud jde o velikost mozku, trajektorie, k nimž dorazily, nejsou sdílené. Většina rozdílů mezi nimi se objevuje postnatálně, v prvním roce, s kognitivním vývojem.[11]

Existuje řada studií, které berou v úvahu nejen neúplné fosilní záznamy, ale pokoušejí se konkrétně identifikovat bariéry, které tento stav představuje. Například Kieran McNulty pokrývá potenciální užitečnost a omezení při používání neúplných fosilních taxonů ke zkoumání podélného vývoje Australopithecus africanis.[10]

Mnoho studií o vývoji je specifických pro člověka. Ve své práci z roku 2011 se Bernard Crespi zaměřil na adaptaci a genomické konflikty u dětských chorob. Zvažuje vývoj dětských nemocí a jejich úroveň rizika a zjistí, že jak riziko, tak nemoc se vyvinuly.[12]

Hotchberg a Belsky začleňují perspektivu životní historie a dívají se na dospívání. Podstatné rozdíly ve fenotypových cestách a prezentacích naznačují významný vliv na životní prostředí. Zaměřují se na plasticitu mezi fázemi vývoje a faktory, které ji formují. Míra zrání, plodnosti a plodnosti byly ovlivněny okolními podmínkami. Tvrdí, že předčasné zrání může být pozitivní, což odráží oportunistické akce v konkrétních podmínkách.[13]

Genetický a epigenetický základ

Technologické pokroky, které umožnily lepší a lepší přístup k růstu lidské formy in utero, se ukázaly jako zvláště formativní ve studiích zaměřených na genetický a epigenetický vývoj. Bakker a kol. podívat se na propojenou povahu vývojových procesů a pokusit se použít abnormality obratlů plodu jako indikátor dalších malformací. Zjistili, že původ buněk nebyl téměř tak vysoce korelován jako pozorované vývojové signály.[14] In utero vývoj a malformace korelovaly v závažnosti.[14]

Freiston a Galis zkoumají vývoj žeber, číslic a asymetrie savců. Tvrdí, že tato konstrukce je relevantní pro studium nemocí, konzistence ve vývoji tělesných plánů a porozumění vývojovým omezením.[15] Sexuální dimorfismus poměr prenatálních číslic byl nalezen již ve 14 týdnech a byl zachován bez ohledu na to, zda byla zahrnuta masitá část prstu.[15]

Jazykové a kognitivní studie

Jazyky a kognitivní funkce byly také předmětem evolučních studií. Pokud jde o jazyk a evoluční vývojovou biologii, z brány je napětí. Hodně z tohoto tvrzení se soustředilo na to, zda jazyk vnímat a studovat jako adaptaci sama o sobě, nebo jako vedlejší produkt jiných adaptací. Jackendoff a Pinker argumentovali jazykem jako adaptací kvůli vzájemně závislé sociální povaze lidí. Na podporu těchto tvrzení poukazuje na věci, jako je obousměrnost v používání jazyka a porozumění.[16] Toto je v rozporu s tvrzeními teoretiků, jako je Noam Chomsky, který argumentoval proti jazyku jako lidské adaptaci.[17]

Adaptace a adaptivní teorie byly argumentovány dokonce odděleně od jejich užitečnosti při studiu jazyka. Gould a Lewontin se zapojili do toho, co považovali za nedostatky v adaptivní teorii pomocí analogie spandrely San Marco. Mezi identifikovanými problémy je nedostatek rozdílu mezi tím, co se vlastnost vyvinula a jak se používá, a základními důvody nebo silami, které původně vytvořily novou vlastnost.[18] K tomu je obzvlášť obtížné získat přístup v nehmotném jazyce a poznání.

Tato debata pokračovala po celá desetiletí a nejčastěji se prezentuje formou reakce a publikovaného dialogu mezi teoretiky. Tato pokračující debata podnítila úsilí o užitečné spojení těchto dvou perspektiv. Fitch tvrdí, že tyto dva přístupy lze napravit studiem „neutrálního výpočtu a vývoje mozku savců“.[19] Může být užitečnější zvážit konkrétní komponenty neurálního výpočtu a vývoje, co bylo vybráno a za jakým účelem.[19]

Ploeger a Galis řešili modulární evolučnost a vývojová omezení v evolučních trajektoriích lidí a dalších primátů. Tvrdí, že by k nim mělo být přistupováno interdisciplinárním přístupem napříč kognitivními vědami. Rámují to v kontextu:

  1. Modularita - schopnost systému organizovat jednotlivce ve prospěch celku
  2. Evolučnost - schopnost organismu nebo organismů přizpůsobit se evolucí
  3. Vývojová omezení - věci, které působí jako bariéry evolučních adaptací.[20]

Viz také

Reference

  1. ^ Mitteroecker, Philipp; Bookstein, Fred (01.04.2008). „Evoluční role modularity a integrace v hominoidním lebku“. Vývoj. 62 (4): 943–958. doi:10.1111 / j.1558-5646.2008.00321.x. PMID  18194472. S2CID  23716467.
  2. ^ Müller, Gerd B. (2007). „Evo – devo: rozšíření evoluční syntézy“. Genetika hodnocení přírody. 8 (12): 943–949. doi:10.1038 / nrg2219. PMID  17984972. S2CID  19264907.
  3. ^ Guinard, Geoffrey (2012-12-01). „Evoluční koncepty se setkávají s krkem tučňáků (Aves: Sphenisciformes) směrem k„ strategii přežití “pro evoluční vývojovou biologii.“ Teorie v biologických vědách. 131 (4): 231–242. doi:10.1007 / s12064-012-0156-1. PMID  22890499. S2CID  3079450.
  4. ^ Schultz, Adolph H. (1950). "Fyzické rozdíly člověka". Sborník americké filozofické společnosti. 94 (5): 428–449. JSTOR  3143610.
  5. ^ A b Hall, Brian K. (2012). „Evoluční vývojová biologie (Evo-Devo): minulost, přítomnost a budoucnost“. Evolution: Education and Outreach. 5 (2): 184–193. doi:10.1007 / s12052-012-0418-x. S2CID  8525040.
  6. ^ A b C Leigh, Steven R. (2012-12-01). "Růst velikosti mozku a životní historie v lidské evoluci". Evoluční biologie. 39 (4): 587–599. doi:10.1007 / s11692-012-9168-5. S2CID  16701629.
  7. ^ Cofran, Zachary; DeSilva, Jeremy M. (04.04.2015). „Novorozenecká perspektiva růstu mozku Homo erectus“. Journal of Human Evolution. 81: 41–47. doi:10.1016 / j.jhevol.2015.02.011. PMID  25771994.
  8. ^ A b Gould 1977.
  9. ^ Pievani, Telmo (2012). „JAS“. Journal of Anthropological Sciences. 90 (90): 133–49. doi:10,4436 / jass.90016. PMID  23274749.
  10. ^ A b McNulty, Kieran P. (2012-12-01). "Evoluční vývoj v Australopithecus africanus". Evoluční biologie. 39 (4): 488–498. doi:10.1007 / s11692-012-9172-9. ISSN  0071-3260. S2CID  18870464.
  11. ^ A b Gunz, Philipp; Neubauer, Simon; Golovanova, Lubov; Doronichev, Vladimir; Maureille, Bruno; Hublin, Jean-Jacques (2012). „Jedinečně moderní lidský model endokraniálního vývoje. Pohledy z nové lebeční rekonstrukce neandertálského novorozence z Mezmaiskaya“. Journal of Human Evolution. 62 (2): 300–313. doi:10.1016 / j.jhevol.2011.11.013. PMID  22221766.
  12. ^ Crespi, Bernard (2011-05-22). „Evoluční biologie zdraví dětí“. Proceedings of the Royal Society of London B: Biological Sciences. 278 (1711): 1441–1449. doi:10.1098 / rspb.2010.2627. PMC  3081756. PMID  21288946.
  13. ^ Hochberg, Ze'ev; Belsky, Jay (2013-04-29). „evoluční vývojová biologie lidské adolescence: za modely nemoci rané puberty“. BMC Medicine. 11 (1): 113. doi:10.1186/1741-7015-11-113. PMC  3639027. PMID  23627891.
  14. ^ A b Broek, Clara M. A. ten; Bakker, Alexander J .; Varela-Lasheras, Irma; Bugiani, Marianna; Dongen, Stefan Van; Galis, Frietson (01.12.2012). „evoluční vývojová biologie lidské páteře: o homeotických transformacích, patologiích a prenatálním výběru“. Evoluční biologie. 39 (4): 456–471. doi:10.1007 / s11692-012-9196-1. PMC  3514701. PMID  23226903.
  15. ^ A b Galis, Frietson; Broek, Clara M. A. Ten; Dongen, Stefan Van; Wijnaendts, Liliane C. D. (01.02.2010). „Sexuální dimorfismus v poměru prenatálních číslic (2D: 4D)“. Archivy sexuálního chování. 39 (1): 57–62. doi:10.1007 / s10508-009-9485-7. PMC  2811245. PMID  19301112.
  16. ^ Jackendoff, Ray; Pinker, Steven (01.09.2005). "Povaha jazykové fakulty a její důsledky pro vývoj jazyka (odpověď Fitch, Hauser a Chomsky)". Poznání. 97 (2): 211–225. doi:10.1016 / j.cognition.2005.04.006. S2CID  6571737.
  17. ^ Fitch, W. Tecumseh; Hauser, Marc D .; Chomsky, Noam (01.09.2005). „Vývoj jazykové fakulty: vysvětlení a důsledky“. Poznání. 97 (2): 179–210. CiteSeerX  10.1.1.174.5070. doi:10.1016 / j.cognition.2005.02.005. PMID  16112662. S2CID  903932.
  18. ^ Gould, S. J .; Lewontin, R. C. (1979-09-21). „Spandrely San Marco a panglosovské paradigma: kritika adaptačního programu“. Sborník královské společnosti v Londýně. Série B, Biologické vědy. 205 (1161): 581–598. Bibcode:1979RSPSB.205..581G. doi:10.1098 / rspb.1979.0086. PMID  42062. S2CID  2129408.
  19. ^ A b Fitch, Tecumseh (3. – 6. Září 2009). Skyhooks and Spandrels: Co může Evo-Devo říct o vývoji syntaxe (PDF). 21. Altenberg Workshop v teoretické biologii. www.kli.ac.at.
  20. ^ Ploeger, Annemie; Galis, Frietson (01.07.2011). „evoluční vývojová biologie a kognitivní věda“. Wiley Interdisciplinary Reviews: Cognitive Science. 2 (4): 429–440. doi:10,1002 / wcs.137. PMID  26302202.

Zdroje