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 Докинз с 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 Дарвин 1859 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 Киплинг с 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 генов и 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 Киплинг Внимание 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 Докинз с 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