Вспомогательная эволюция
Вспомогательная эволюция (иногда называемая эволюцией с помощью человека ) [ 1 ] — это практика использования человеческого вмешательства для ускорения скорости естественных эволюционных процессов. [ 2 ] Цель вспомогательной эволюции — помочь видам адаптироваться к изменяющейся окружающей среде быстрее, чем это можно было бы сделать с помощью естественного отбора . [ 3 ] Вспомогательная эволюция может быть использована для увеличения производства продуктов питания и урожайности сельскохозяйственных культур, а также для того, чтобы целевые виды быстрее стали устойчивыми к экзистенциальным угрозам. Вспомогательная эволюция практиковалась на протяжении тысячелетий, часто в коммерческих и деловых целях. В последние годы вспомогательная эволюция привлекла внимание общественности в некоммерческих целях, таких как сохранение видов . Вспомогательная эволюция в некоммерческих целях чаще всего практикуется в попытке спасти коралловые рифы от повышения глобальной температуры океана и других условий окружающей среды, связанных с изменением климата .
История
[ редактировать ]Коммерческие цели
[ редактировать ]Вспомогательная эволюция практиковалась на протяжении тысячелетий в коммерческих и деловых целях. Селективное разведение азиатских волков охотниками-собирателями более 30 000 лет назад позволило создать современные породы, такие как немецкая овчарка , которые часто используются для помощи инвалидам, поисково-спасательных, а также полицейских и военных функций. [ 4 ] [ 5 ] Селекция растений также выиграла от Rapid Generation Advance (RGA) и односеменного происхождения, что позволило ускорить процесс естественного отбора. Содействующая эволюция растений позволила увеличить производство продуктов питания и сократить использование пестицидов , что привело к снижению глобальной бедности и недоедания . Совсем недавно вспомогательная эволюция используется для разведения животных с более высоким содержанием мышц или жира, а также с более высокой устойчивостью к вредным бактериям и другим патогенам . [ 6 ] [ 7 ]
Некоммерческие цели
[ редактировать ]Вспомогательная эволюция в некоммерческих целях широко использовалась Грегором Менделем , который обнаружил наличие генов и аллелей потомства , а также их влияние на генотип . [ 8 ] В последние годы вспомогательная эволюция привлекла внимание общественности в некоммерческих целях, таких как природоохранная деятельность. Вспомогательная эволюция в некоммерческих целях чаще всего практикуется в попытке спасти коралловые рифы от повышения температуры океана. [ 9 ] Считается, что вспомогательная эволюция является временным решением, позволяющим спасти многие виды, находящиеся под угрозой исчезновения, от глобального потепления и других изменений окружающей среды, связанных с изменением климата. [ 10 ]
Типы
[ редактировать ]Стрессовое кондиционирование
[ редактировать ]Стрессовое кондиционирование заключается в подвергании организмов сублетальному стрессу с целью вызвать физиологические изменения, повышающие толерантность к будущим стрессовым событиям. Имеются документированные свидетельства того, что некоторые изменения могут передаваться из поколения в поколение как у растений, так и у животных. Стрессовое кондиционирование можно искусственно вызвать в лабораторных условиях для создания желаемых реакций в зависимости от окружающей среды. Яркие примеры включают эксперимент 1989 года, в котором использовалось стрессовое воздействие на почки крыс посредством теплового шока, чтобы продлить безопасное время их хранения в холодильнике до 48 часов. [ 11 ] Совсем недавно стрессовое кондиционирование изучается как потенциальное решение для сохранения коралловых рифов, поскольку они постоянно подвергаются океана потеплению и закислению .
Вспомогательный поток генов (AGF)
[ редактировать ]Вспомогательный поток генов (AGF) способствует увеличению присутствия желаемых естественных генов у потомства . вида AGF опирается на уже существующие гены в геноме , а не на искусственное создание и вставку генетического кода в геном вида. Вспомогательный поток генов также может ввести геномы родственных видов в генофонд , что позволит внедрить ранее невозможное поведение в новый вид. Вспомогательный поток генов идентифицирует гены, которые вызывают желаемое поведение, и работает над увеличением вероятности того, что произойдет передача рассматриваемого гена родителями (также известная как наследственность ). Определение того, какие гены в геноме вызывают желаемое поведение, состоит из экспериментов, которые измеряют рост, выживаемость и поведение потомков с различными генотипами. Вспомогательный поток генов используется как решение для сохранения видов, которым угрожает изменение климата. В настоящее время различные колонии Большого Барьерного рифа скрещиваются, чтобы проверить, проявляет ли потомство повышенную устойчивость к более теплым условиям жизни. Повышенная устойчивость к более теплым условиям жизни позволяет сохранение Большого Барьерного рифа даже несмотря на то, что температура воды продолжает повышаться.
Гибридизация
[ редактировать ]Гибридизация — это процесс, при котором яйцеклетка и сперма двух разных видов могут оплодотворяться и производить потомство. Гибридизацию изучал в 1800-х годах Иоганн Грегор Мендель , которому посмертно приписали открытие генов и аллелей и их влияние на генотип потомства. Преимущества гибридизации включают увеличение генетического разнообразия и возможность создания генетических комбинаций, способных адаптироваться и воспроизводиться во все более сложных условиях окружающей среды. Гибридизация коралловых рифов во время ежегодного нереста кораллов экспериментируется с целью создания гибридного потомства, которое, как мы надеемся, будет иметь более высокую выживаемость и темпы роста в различных условиях, связанных с изменением климата.
Коралл естественным образом образует взаимовыгодные симбиозные отношения с водорослями, позволяя им получать энергию. Закисление океана и повышение температуры вызывают обесцвечивание кораллов — процесс, при котором симбиотические отношения разрушаются. Изменяя нормальные взаимоотношения водорослей с водорослями, которые обычно растут при более высоких температурах, ученые могут повысить жароустойчивость кораллов. [ 12 ]
См. также
Ссылки
[ редактировать ]- ^ ван Оппен, MJH (14 мая 2015 г.). «Содействие эволюции кораллов, образующих рифы» . « Австралийский институт морских наук » . Проверено 5 мая 2019 г.
- ^ «Вспомогательная эволюция» . « Австралийский институт морских наук » . Проверено 5 мая 2019 г.
- ^ Питерс, Адель. «Ученые ускоряют эволюцию, чтобы повысить устойчивость к изменению климата» . «Фаст Компани» . Проверено 5 мая 2019 г.
- ^ Рэнджел, Габриэль. «От корги до кукурузы: краткий обзор долгой истории технологии ГМО» . « Гарвардский университет » . Проверено 5 мая 2019 г.
- ^ Циммер, Карл (16 мая 2013 г.). «От грозного хищника к лучшему другу человека» . « Нью-Йорк Таймс » . Проверено 5 мая 2019 г.
- ^ Шан-э-Али Заиди, Сайед (2019). «Новые технологии селекции растений для обеспечения продовольственной безопасности» . "Наука" . Том. 363, нет. 6434. стр. 1390–1391. дои : 10.1126/science.aav6316 . Проверено 5 мая 2019 г.
- ^ Ки, Сьюзи (2008). «Генетически модифицированные растения и здоровье человека». «Журнал Королевского медицинского общества» . Том. 101, нет. 6. С. 290–298. дои : 10.1258/jrsm.2008.070372 . ПМК 2408621 . ПМИД 18515776 .
- ^ Андрей, Аманда. « Эксперименты по гибридизации растений» (1866 г.), Иоганн Грегор Мендель» . « Попечительский совет Аризоны» . Проверено 5 мая 2019 г.
- ^ Дж. Х. ван Оппен, Мадлен. «Повышение устойчивости коралловых рифов посредством вспомогательной эволюции» . «Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки» . Проверено 5 мая 2019 г.
- ^ Джонстон, Ян. «Изменение климата настолько меняет природу, что может потребоваться «эволюция с помощью человека», говорят ученые» . "Независимый" . Проверено 5 мая 2019 г.
- ^ Пердризе, Джордж (1989). «Стрессовое кондиционирование: новый подход к сохранению органов». «ЧВК Европа» . Том. 46, нет. 1. С. 23–6. ПМИД 2656107 .
- ^ ван Оппен, Мадлен Дж. Х.; Оливер, Джеймс К.; Патнэм, Холли М.; Гейтс, Рут Д. (24 февраля 2015 г.). «Повышение устойчивости коралловых рифов посредством вспомогательной эволюции» . Труды Национальной академии наук . 112 (8): 2307–2313. Бибкод : 2015ПНАС..112.2307В . дои : 10.1073/pnas.1422301112 . ISSN 0027-8424 . ПМЦ 4345611 . ПМИД 25646461 .
Внешние ссылки
[ редактировать ]- Спасение рифов . Ученые стремятся помочь кораллам адаптироваться к потеплению океанов посредством вспомогательной эволюции. Телешоу серии NOVA от PBS. 21 апреля 2021 г.