WikiDer > Самые красивые бесконечные формы (книга)

Endless Forms Most Beautiful (book)

Бесконечные формы самые красивые
Бесконечные формы Самая красивая книга 2005 года обложка.png
АвторШон Б. Кэрролл
СтранаСоединенные Штаты Америки
ПредметЭволюционная биология развития (эво-дево)
ЖанрНаучно-популярная
ИздательВ. В. Нортон
Дата публикации
2005
Страницы331

Бесконечные самые прекрасные формы: новая наука Evo Devo и создание животного мира это книга 2005 г. молекулярный биолог Шон Б. Кэрролл. Он представляет собой краткое изложение появляющейся области эволюционная биология развития и роль инструментарий генов. Он получил множество наград за научную коммуникацию.

Книга несколько спорная[1] аргумент в том, что эволюция у животных (хотя, несомненно, аналогичные процессы происходят и в других организмах) происходит главным образом за счет изменения способа, которым регуляторные гены, которые не кодируют структурные белки (Такие как ферменты), контроль эмбриональное развитие. В свою очередь, эти регуляторные гены оказались основаны на очень старом наборе очень консервативный гены, которые Кэрролл называет инструментарием. Почти идентичные последовательности можно найти в животном мире, а это означает, что гены набора инструментов, такие как Hox должен был развиться до Кембрийское излучение который создал большую часть животного планы тела которые существуют сегодня. Эти гены используются и повторно используются, иногда путем дублирования, но гораздо чаще, когда они применяются без изменений к новым функциям. Таким образом, тот же сигнал может быть дан в разное время развития, в другой части эмбриона, оказывая различное воздействие на организм взрослого человека. По мнению Кэрролла, это объясняет, как так много форм тела создается с таким небольшим структурные гены.

Книга получила высокую оценку критиков и была названа самой важной научно-популярной книгой с тех пор. Ричард Докинзс Слепой часовщик.

Автор

Шон Б. Кэрролл в 2008

Шон Б. Кэрролл профессор молекулярная биология и генетика на Университет Висконсина-Мэдисона.[2] Он изучает эволюцию цис-регуляторные элементы (кусочки некодирующая ДНК) которые помогают регулировать экспрессию генов в развивающиеся эмбрионы, используя плодовую мушку Дрозофила как модельный организм.[3][4] Он получил премию Shaw Scientist Award.[5] и приз Стивена Джея Гулда[6] за его работу.

Книга

Контекст

Дальнейшая информация: Эволюционная биология развития

Название книги цитируется из последнего предложения Чарльз Дарвин1859 год Происхождение видов, в котором он описал эволюция всех живых организмов из общий предок: «бесконечные формы, самые прекрасные и самые чудесные, были и продолжают развиваться».[7] Однако Дарвин не мог объяснить, как на самом деле возникли эти формы тела. Начало 20 века современный синтез Эволюция и генетика также в значительной степени игнорировали эмбриональное развитие для объяснения формы организмов, поскольку популяционная генетика оказалась адекватным объяснением того, как развивались формы. Эта задача была наконец решена в конце 20-го века с приходом рекомбинантная ДНК технологии, когда биологи смогли начать исследовать, как фактически контролируется развитие.[8]

Содержание

Тело трилобит состоит из множества однотипных модулей (сегментов тела с парами отростков). Это может быть сделано путем многократного использования одного и того же инструментарий генов.
Часть I Изготовление животных
1. Архитектура животных: современные формы, древние образцы
Кэрролл утверждает, что многие животные имеют модульную конструкцию с повторяющимися частями, как в трилобиты с повторяющимися сегментами или повторяющимися пальцами человеческая рука.
2. Монстры, мутанты и главные гены
Эмбриологи изучать, как развивается тело, и какие отклонения от нормы, когда что-то идет не так, например, гомеотический варианты, когда одна часть тела меняется на другую (например, плодовая муха антенна становится ножкой с Антеннапедия мутант).
3. От Кишечная палочка слонам
В этой главе рассказывается о генетический код, а лак оперон, показывая, что среда и генетические переключатели вместе контролировать экспрессию гена. Он вводит набор инструментов для генов evo-DevO.
4. Создание детей: 25000 генов, требуется некоторая сборка
Кэрролл смотрит, как эмбриональное развитие плодовой мушки контролируется и описывает собственные открытия (еще в 1994 году).
5. Темная материя генома: инструкция по эксплуатации набора инструментов.
В этой главе описывается, как гены включаются и выключаются в точно заданной временной последовательности и трехмерном паттерне в развивающемся эмбрионе, и как эту логику можно изменить с помощью эволюция для создания различных тел животных.
Рак конечности узкоспециализированные, адаптированные набор инструментов для генов evo-DevO отличается от простых придатков своих трилобитоподобных предков.
Эмбрион плодовой мухи окрашен, чтобы показать выражение из некоторые из генов (названный) этот контроль его развитие.
Часть II Ископаемые останки, гены и формирование разнообразия животных
6. Большой взрыв эволюции животных
В Кембрийское излучение увидел взрыв в разнообразии животных планы тела, из плоские черви и моллюски к членистоногие и позвоночные. Кэрролл объясняет, как Hox Экспрессия генов формировала тела различных типов членистоногих и разных типов позвоночных.
7. Маленькая челка: крылья и другие революционные изобретения.
В этой главе объясняется, как эволюция работает в пределах линии передачи, специализированные конечности членистоногих от всех одинаковых к "всем различным орудиям скромного рак несет », с (он пишет) больше штуковин, чем Швейцарский армейский нож.
8. Как у бабочки появились пятна
Повторяя названия Редьярд Киплингс Just So Stories, Кэрролл показывает, как развивались узоры крыльев бабочек, включая его открытие роли Без дистального ген, до сих пор известный в развитии конечностей. Очевидно, генетический переключатель можно было повторно использовать для разных целей.
9. Покрасьте его в черный цвет
Кэрролл смотрит на зебра полосы промышленный меланизм в моль перечная и пятна большие кошки, все примеры контроля паттерна у животных, вплоть до молекулярного уровня.
10. Прекрасный ум: создание Homo sapiens.
В этой главе обсуждается, чем люди отличаются от других обезьяны и почему их не так много структурные гены для различий. Большинство изменений связано с генетическим контролем, а не с белками.
11. Самые красивые бесконечные формы
В заключение Кэрролл вновь обращается к книге Дарвина. Происхождение видов, начиная с того, как Дарвин развивал последний абзац своей книги, оставив только эти четыре слова «полностью нетронутыми во всех версиях и изданиях». Он показывает, что evo -dev является краеугольным камнем синтеза эволюции, генетики и эмбриологии, заменяя "Современный синтез«биологии ХХ века.

Иллюстрации

Книга иллюстрирована фотографиями, например, развитие эмбрионов плодовой мухи окрашены, чтобы показать эффекты инструментарий генови с линейными рисунками Джейми У. Кэрролла, Джоша П. Клэйсса и Линн М. Олдс.

Награды

Прием

«Киплинг был бы прикован»: книга объясняет, как животные на самом деле приобрели черты, которые Редьярд Киплинг писал в 1902 г. Just So Stories, например "Как слон получил хобот".[10]

Эволюционный биолог Льюис Вулперт, писать в Американский ученый, называется Бесконечные формы самые красивые «красивая и очень важная книга». Он резюмировал послание книги словами: «Как проясняет теория Дарвина, эти многочисленные формы развились в результате небольших изменений в потомстве и естественного отбора тех, которые были лучше адаптированы к их среде обитания. Такие изменения вызываются изменениями в потомстве. гены, которые контролируют поведение клеток в развивающемся эмбрионе. Таким образом, невозможно понять эволюцию, не понимая ее фундаментальной связи с развитием эмбриона ». Вулперт отметил, что Кэрролл намеревался объяснить evo-DevO и «блестяще добился того, что намеревался сделать».[11]

Эволюционный биолог Джерри Койн, писать в Природа, охарактеризовал книгу как заинтересованного читателя-непрофессионала и назвал ее «гимном недавним достижениям в генетике развития и тому, что они могут рассказать нам об эволюционном процессе».[1] Для него центральным моментом было «неожиданное открытие, что гены, которые контролируют строение тела всех двусторонних животных, включая червей, насекомых, лягушек и людей, в значительной степени идентичны. Это гены« гомеобокса »(Hox)».[1] Он назвал Кэрролла лидером в этой области и «искусным коммуникатором», но признает, что «чувствует себя некомфортно».[1] когда Кэрролл излагает свое личное видение поля «не признавая, что большая часть этого видения остается спорной.»[1] Койн отметил, что идея о том, что «регуляторный ген - это локус эволюции»[1] датируется Рой Бриттен и его коллеги примерно в 1970 году, но все еще слабо подтверждены наблюдениями или экспериментами. Он признал, что шимпанзе и люди почти на 99% идентичны на уровне ДНК, но отмечает, что «люди и шимпанзе имеют разные аминокислотные последовательности по крайней мере в 55% своих белков, и эта цифра возрастает до 95% у людей и мышей. Таким образом, мы не можем исключить эволюцию белковых последовательностей как важную причину отсутствия усов и хвостов ».[1] Он также отметил, что почти половина человеческих генов, кодирующих белок, не имеет гомологов у плодовых мушек, поэтому можно было бы возразить против тезиса Кэрролла и заявить, что «эволюция формы - это во многом вопрос обучения старых генов созданию новых. "[1]

Обзор в Бионаука отметил, что книга служит новым Just So Stories, объясняя "пятна, полосы и неровности", которые привлекли Редьярд КиплингВнимание в его детских рассказах. В обзоре Кэрролла похвалили за его ловкость. эволюция человека и охватывая ключевые концепции того, что Чарльз Дарвин назвал величие [эволюционного взгляда на] жизнь, предполагая, что «Киплинг будет прикован».[10]

Писатель-научный сотрудник Питер Форбс пишет в Хранитель, назвал ее «важнейшей книгой», а ее автор - «одновременно выдающимся ученым ... и одним из наших великих научных писателей».[12] Журналист Дик Понтейн пишет в ПК Pro журнал утверждал, что Бесконечные формы самые красивые была самой важной научно-популярной книгой с Ричард Докинзс Слепой часовщик, "и, по сути, его продолжение".[13]

В палеобиолог Дуглас Х. Эрвин, рецензируя книгу на Искусственная жизнь, отметил, что формы жизни от плодовых мух до людей имеют гораздо меньше генов, чем ожидали многие биологи - у людей их всего около 20 000. "Как могли люди при всем нашем разнообразии типов клеток и сложности нейроны, требуют по существу того же количества генов, что и муха или, что еще хуже, червь (нематода Caenorhabditis elegans)?"[14] - спрашивает Эрвин. Он ответил на свой собственный вопрос об «удивительном морфологическом разнообразии» животных, происходящих от «такого ограниченного числа генов», похвалил «проницательный и восторженный» стиль Кэрролла, писал «остроумно и увлекательно», вовлекая читателя в сложность. из Hox и ПАКС-6, а также празднование кембрийского взрыва форм жизни и многое другое.[14]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ а б c d е ж грамм час Койн, Дж. А. (2005). «Включение эволюции». Природа. 435 (7045): 1029–1030. Дои:10.1038 / 4351029a.
  2. ^ «Наши ученые». HHMI. Медицинский институт Говарда Хьюза. Получено 15 сентября 2017.
  3. ^ «Следователи LCMB». Лаборатория клеточной и молекулярной биологии в UW-Madison. Получено 14 сентября 2017.
  4. ^ Уэйд, Николас (5 июля 1994 г.). "Как природа делает крыло бабочки". Нью-Йорк Таймс. п. C9.
  5. ^ "Получатели премии Shaw Scientist Award". Фонд Большого Милуоки.
  6. ^ "Премия Стивена Джея Гулда SSE 2010".
  7. ^ Дарвин, Чарльз (1859 г.). «XIV». О происхождении видов. п. 503. ISBN 0-8014-1319-2. Получено 27 февраля 2011.
  8. ^ Гилберт, С. Ф .; Opitz, J.M .; Рафф, Р. А. (1996). «Ресинтезирующая эволюционная биология и биология развития». Биология развития. 173: 357–372. Дои:10.1006 / dbio.1996.0032. PMID 8605997.
  9. ^ а б c d е Кэрролл, Шон Б. "Самые красивые бесконечные формы". Шон Б. Кэрролл. Получено 28 октября 2016.
  10. ^ а б Маби, Паула М. (2005). "Новые" Just So "Stories". Бионаука. 55 (10): 898–899. Дои:10.1641 / 0006-3568 (2005) 055 [0898: tnjss] 2.0.co; 2.
  11. ^ Вольперт, Льюис (Сентябрь 2005 г.). "Умное ремесло". Американский ученый. 93 (5): 1.
  12. ^ Форбс, Питер (23 марта 2016 г.). «Рецензия на« Правила Серенгети »Шона Б. Кэрролла - дальновидная книга о том, как устроена жизнь». Хранитель. Получено 15 апреля 2016.
  13. ^ Понтан, Дик (ноябрь 2016 г.). «3D-принтер Nature представляет Pokemon Go как полую копию». ПК Pro (265): 26.
  14. ^ а б Эрвин, Дуглас Дж. (2007). «Книжное обозрение: бесконечные формы прекраснейшего». Искусственная жизнь. 13 (1): 87–89. Дои:10.1162 / artl.2007.13.1.87.

внешняя ссылка