Эволюционная физиология — это изучение биологической эволюции физиологических структур и процессов ; то есть, каким образом функциональные характеристики организмов отреагировали на естественный отбор или половой отбор или изменились в результате случайного генетического дрейфа в нескольких поколениях в течение истории популяции или вида. [ 2] Это раздел физиологии и эволюционной биологии . Практики в этой области имеют самые разные знания, включая физиологию, эволюционную биологию, экологию и генетику .
Как следует из названия, эволюционная физиология является продуктом слияния двух различных научных дисциплин. По мнению Гарланда и Картера, [2] эволюционная физиология возникла в конце 1970-х годов, после дебатов относительно метаболического и терморегуляторного статуса динозавров (см. физиологию динозавров ) и млекопитающих рептилий .
Вскоре после этого селекционные эксперименты и экспериментальная эволюция стали все более распространенными в эволюционной физиологии. Макрофизиология возникла как субдисциплина, в которой специалисты-практики пытаются выявить крупномасштабные закономерности физиологических признаков (например, закономерности ковариации в зависимости от широты ) и их экологические последствия. [8] [9] [10]
Совсем недавно важность эволюционной физиологии обсуждалась с точки зрения функционального анализа, эпигенетики и расширенного эволюционного синтеза . [11] Рост эволюционной физиологии также отражается в появлении субдисциплин, таких как эволюционная биомеханика [12] [13] и эволюционная эндокринология , [14] [15] , которые решают такие гибридные вопросы, как «Каковы наиболее общие эндокринные механизмы, которые реагируют на отбор по поведению или особенностям жизненного цикла?» [16]
Эмерджентные свойства
Как гибридная научная дисциплина, эволюционная физиология открывает уникальные перспективы. Например, понимание физиологических механизмов может помочь определить, представляет ли конкретный образец фенотипической изменчивости или ковариации (например, аллометрические отношения) то, что могло бы существовать, или просто то, что позволил отбор. [2] [17] [18]
Точно так же глубокое знание физиологических механизмов может значительно улучшить понимание возможных причин эволюционных корреляций и ограничений, чем это возможно для многих черт, обычно изучаемых биологами-эволюционистами (например, морфология ).
Области исследований
Важными направлениями текущих исследований являются:
В США исследования в области эволюционной физиологии финансируются главным образом Национальным научным фондом . В ряде научных обществ есть секции, посвященные эволюционной физиологии, в том числе:
Американское физиологическое общество «интегрирует науки о жизни от молекулы к организму»
^ Хан, Р.Х.; Дж. С. Роудс; И.А. Жирар; Н.Е. Шварц; Т. Гарланд-младший (2024). «Разве поведение развивается первым? Коррелирующие реакции на выбор добровольного бега на колесе у домашних мышей». Экологическая и эволюционная физиология . 97 : 97–117. дои : 10.1086/730153. ПМИД 38728689.
^ Федер, Мэн; А. Ф. Беннетт; В. В. Бурггрен; РБ Хьюи, ред. (1987). Новые направления экологической физиологии . Нью-Йорк: Кембриджский университет. Нажимать. ISBN978-0-521-34938-3.
^ Кингсолвер, JG (1988). «Эволюционная физиология: где экология? Обзор новых направлений экологической физиологии, Федер и др., 1987». Экология . 69 (5): 1645–1646. дои : 10.2307/1941674. JSTOR 1941674.
^ Чоун, СЛ; К. Джей Гастон; Д. Робинсон (2004). «Макрофизиология: крупномасштабные закономерности физиологических особенностей и их экологические последствия». Функциональная экология . 18 (2): 159–167. Бибкод : 2004FuEco..18..159C. дои : 10.1111/j.0269-8463.2004.00825.x .
^ Ноубл, Д.; Яблонка, Э.; Джойнер, MJ; Мюллер, Великобритания; Омхольт, Юго-Запад (2014). «Эволюция развивается: физиология возвращается на центральное место». Журнал физиологии . 592 (11): 2237–2244. doi : 10.1113/jphysicalol.2014.273151. ПМК 4048083 . ПМИД 24882808.
^ Тейлор, Г.; А. Томас (2014). Эволюционная биомеханика: отбор, филогения и ограничение . Оксфорд: Оффордский университет. Нажимать. ISBN978-0-19-177945-9.
^ Бройд, С.; Демпси, М.; Ван, Л.; Кокс, П.Г.; Фэган, М.; Бейтс, КТ (2021). «Эволюционная биомеханика: твердые ткани и мягкие доказательства?». Труды Королевского общества B: Биологические науки . 288 : 20202809. дои : 10.1098/rspb.2020.2809.
^ Кокс, РМ; МакГлотлин, JW; Бонье, Ф. (2016). «Гормоны как медиаторы фенотипической и генетической интеграции: подход эволюционной генетики». Интегративная и сравнительная биология . 56 (2): 126–137. дои : 10.1093/icb/icw033 . ПМИД 27252188.
^ Гарланд, Т. младший; Чжао, М.; Зальцман, В. (2016). «Гормоны и эволюция сложных признаков: идеи искусственного отбора о поведении». Интегративная и сравнительная биология . 56 (2): 207–224. дои : 10.1093/icb/icw040. ПМЦ 5964798 . ПМИД 27252193.
^ Болстад, GH; и др. (2015). «Сложные ограничения аллометрии, выявленные в результате искусственного отбора на крыле Drosophila melanogaster ». Труды Национальной академии наук . 112 : 13284–13289. дои : 10.1073/pnas.1505357112. hdl : 11250/2463865 . ПМИД 26371319.
^ Кроуфорд, ДЛ; премьер-министр Шульте; А. Уайтхед; М.Ф. Олексиак (2020). «Эволюционная физиология и геномика легко адаптируемой рыбы-убийцы (Fundulus гетероклитус)». Комплексная физиология . 10 : 637–671. doi : 10.1002/cphy.c190004.
^ Гарланд, Т. младший; СК Адольф (1991). «Физиологическая дифференциация популяций позвоночных» (PDF) . Ежегодный обзор экологии и систематики . 22 : 193–228. doi : 10.1146/annurev.ecolsys.22.1.193. Архивировано из оригинала (PDF) 16 февраля 2012 г. Проверено 7 мая 2013 г.
^ Келли, SA; Т. Панхуис; А. Стер (2012). «Фенотипическая пластичность: молекулярные механизмы и адаптивное значение». Комплексная физиология . 2 (2): 1417–1439. doi : 10.1002/cphy.c110008. ISBN9780470650714. ПМИД 23798305.
^ Басигалупе, LD; Ф. Бозинович (2002). «Дизайн животных и устойчивая скорость метаболизма». Журнал экспериментальной биологии . 205 : 2963–2970. дои : 10.1242/jeb.205.19.2963. ПМИД 12200400.
^ Падиан, К.; де Риклес, А. (2020). «Выводы о физиологических режимах вымерших позвоночных: методы, пределы и рамки». Философские труды Королевского общества B: Биологические науки . 6 : 20190147. doi : 10.1098/rstb.2019.0147.
^ Резенде, Эль; Басигалупе, LD; Несполо, Л.Д.; Божинович, Л.Д. (2020). «Сокращение динозавров и эволюция эндотермии у птиц». Достижения науки . 6 : eaaw4486. doi : 10.1126/sciadv.aaw4486. ПМЦ 6938711 .
^ Араужо, Р.; и др. (2022). «Биомеханика внутреннего уха показывает позднетриасовое происхождение эндотермии млекопитающих». Природа . 607 : 726–731. doi : 10.1038/s41586-022-04963-z.
^ Беннетт, AF; Р.Э. Ленский (1999). «Экспериментальная эволюция и ее роль в эволюционной физиологии» (PDF) . Американский зоолог . 39 (2): 346–362. дои : 10.1093/icb/39.2.346 .
^ Гиббс, AG (1999). «Лабораторный отбор на сравнительного физиолога». Журнал экспериментальной биологии . 202 (20): 2709–2718. дои : 10.1242/jeb.202.20.2709.
^ Иршик, диджей; Джей Джей Мейерс; Дж. Ф. Гусак; Ж.-Ф. Ле Галлиард (2008). «Как отбор влияет на функциональные возможности всего организма? Обзор и синтез» (PDF) . Исследования в области эволюционной экологии . 10 : 177–196. CiteSeerX 10.1.1.371.8464 . ISSN 0003-1569. Архивировано из оригинала (PDF) 9 июня 2011 г. Проверено 22 января 2009 г.
^ Гарланд, Т. младший; А. Ф. Беннетт; ЭЛЬ Резенде (2005). «Филогенетические подходы в сравнительной физиологии» (PDF) . Журнал экспериментальной биологии . 208 (Часть 16): 3015–3035. дои : 10.1242/jeb.01745 . PMID 16081601. S2CID 14871059.
Внешние ссылки
Люди, лаборатории и программы в области эволюционной физиологии
Эволюционная системная биология – некоторые важные статьи
Коллекция, посвященная физиологии и биохимической зоологии: компромиссы в экологической и эволюционной физиологии