Бесконечные формы: самые красивые (книга)
 | |
| Автор | Шон Б. Кэрролл |
|---|---|
| Предмет | Эволюционная биология развития (эво-дево) |
| Жанр | Популярная наука |
| Издатель | WW Нортон |
Дата публикации | 2005 |
| Место публикации | олень |
| Страницы | 331 |
«Самые красивые бесконечные формы: новая наука об Эво-Дево и создании царства животных» — книга молекулярного биолога Шона Б. Кэрролла , вышедшая в 2005 году . В нем представлен краткий обзор развивающейся области эволюционной биологии развития и роли генов . Он получил множество наград за научные коммуникации.
Книга несколько спорная [1] Аргументом является то, что эволюция у животных (хотя, несомненно, аналогичные процессы происходят и у других организмов) происходит главным образом за счет изменения способа, которым регуляторные гены, которые не кодируют структурные белки (такие как ферменты ), контролируют эмбриональное развитие . В свою очередь, эти регуляторные гены основаны на очень старом наборе высококонсервативных генов, который Кэрролл называет «инструментарием». Почти идентичные последовательности можно найти во всем животном мире, а это означает, что набор генов, таких как Hox, должен был развиться до кембрийского излучения , которое создало большинство структур тела животных , существующих сегодня. Эти гены используются и используются повторно, иногда путем дублирования, но гораздо чаще путем применения в неизмененном виде к новым функциям. Таким образом, один и тот же сигнал может быть подан в разное время развития, в другой части эмбриона, оказывая разное воздействие на взрослый организм. По мнению Кэрролла, это объясняет, почему так много форм тела создается с таким небольшим количеством структурных генов .
Книга получила высокую оценку критиков и была названа самой важной научно-популярной книгой со времен Ричарда Докинза » «Слепого часовщика . [2]
Автор
[ редактировать ]
Шон Б. Кэрролл — профессор молекулярной биологии и генетики Университета Висконсин-Мэдисон . [3] Он изучает эволюцию цис-регуляторных элементов (кусков некодирующей ДНК ), которые помогают регулировать экспрессию генов в развивающихся эмбрионах , используя плодовую мушку Drosophila в качестве модельного организма . [4] [5] Он получил премию Shaw Scientist Award. [6] и премия Стивена Джея Гулда [7] за его работу.
Книга
[ редактировать ]Контекст
[ редактировать ]Название книги цитирует последнее предложение книги Чарльза Дарвина » 1859 года «Происхождение видов , в которой он описал эволюцию всех живых организмов от общего предка : «бесчисленные формы, самые красивые и удивительные, развивались и продолжают развиваться. ." [8] Дарвин, однако, не смог объяснить, как на самом деле возникли эти формы тела. эволюции и генетики начала 20-го века Современный синтез также в значительной степени игнорировал 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 появлением технологии рекомбинантной ДНК , когда биологи смогли начать исследовать, как на самом деле можно контролировать развитие. [9]
Содержание
[ редактировать ]
- Часть I. Создание животных
- 1. Анималистическая архитектура: современные формы, древние конструкции
- Кэрролл утверждает, что многие животные имеют модульную конструкцию с повторяющимися частями, как у трилобитов с повторяющимися сегментами или повторяющимися пальцами человеческой руки .
- 2. Монстры, мутанты и гены-хозяева
- Эмбриологи изучают, как развиваются тела, и аномалии, когда что-то идет не так, например, гомеотические варианты, когда одна часть тела превращается в другую (например, антенна плодовой мухи становится ногой у мутанта Antennapedia ).
- 3. От кишечной палочки до слонов
- В этой главе рассказывается о генетическом коде и lac-опероне , показывая, что окружающая среда и генетические переключатели вместе контролируют экспрессию генов . Он представляет набор генных инструментов evo-devo .
- 4. Создание детей: 25 000 генов, требуется некоторая сборка
- Кэрролл рассматривает, как эмбриональное развитие плодовой мухи , и описывает свои собственные открытия (еще в 1994 году). контролируется
- 5. Темная материя генома: инструкция по эксплуатации набора инструментов.
- В главе описывается, как гены включаются и выключаются в точно заданной временной последовательности и трехмерной схеме в развивающемся эмбрионе и как эта логика может быть изменена в ходе эволюции для создания различных тел животных.
- Часть II Окаменелости, гены и создание разнообразия животных
- 6. Большой взрыв эволюции животных
- Кембрийская радиация привела к резкому увеличению разнообразия строения тела животных : от плоских червей и моллюсков до членистоногих и позвоночных . Кэрролл объясняет, как изменение характера экспрессии генов Hox сформировало тела разных типов членистоногих и разных типов позвоночных.
- 7. Маленькие челки: крылья и другие революционные изобретения
- В этой главе объясняется, как эволюция работает внутри линии, специализируя конечности членистоногих от одинаковых до «всех различных орудий, которые носит скромный рак », с (как он пишет) большим количеством штуковин, чем швейцарский армейский нож .
- 8. Как у бабочки появились пятна
- Перекликаясь с заголовками » Редьярда Киплинга , «Просто истории Кэрролл показывает, как развивались модели крыльев бабочек, включая открытие им роли гена Distal-less , до тех пор известного в развитии конечностей. Очевидно, генетический переключатель можно будет повторно использовать для разных целей.
- 9. Покрасьте его в черный цвет
- Кэрролл рассматривает полосы зебры , промышленный меланизм у перцовой моли и пятна больших кошек — все это примеры контроля рисунка у животных, вплоть до молекулярного уровня.
- 10. Прекрасный разум: Создание Homo Sapiens .
- В этой главе обсуждается, чем люди отличаются от других обезьян и почему не так много структурных генов, обусловливающих эти различия. Большинство изменений происходит в генетическом контроле, а не в белках.
- 11. Бесконечные формы, самые красивые
- Дарвина В заключение Кэрролл возвращается к «Происхождению видов» , начиная с того, как Дарвин развивал последний абзац своей книги, оставляя только эти четыре слова «совершенно нетронутыми во всех версиях и изданиях». Он показывает, что эво-дево является краеугольным камнем синтеза эволюции, генетики и эмбриологии, заменяющего « современный синтез » биологии 20-го века.
Иллюстрации
[ редактировать ]Книга иллюстрирована фотографиями, например, развивающихся эмбрионов плодовых мух , окрашенных для демонстрации воздействия генов набора инструментов , а также штриховыми рисунками Джейми У. Кэрролла, Джоша П. Клэйсса и Линн М. Олдс.
Награды
[ редактировать ]- Откройте для себя лучшие научные книги года по версии журнала 2005 г. [10]
- по версии USA Today Лучшие научные книги года , 2005 г. [10]
- Премия Банта, Библиотечная ассоциация Висконсина, 2006 г. [10]
- Финалист Книжной премии Los Angeles Times 2005 г. (Наука и технологии) [10]
- Финалист Национальной академии наук в области коммуникаций 2006 г. [10]
Прием
[ редактировать ]
Биолог-эволюционист Льюис Уолперт в статье в журнале American Scientist назвал «Самые красивые бесконечные формы » «прекрасной и очень важной книгой». Он резюмировал суть книги словами: «Как ясно показала теория Дарвина, эти многочисленные формы возникли в результате небольших изменений в потомстве и естественного отбора тех, кто был лучше адаптирован к окружающей среде. гены, которые контролируют поведение клеток развивающегося эмбриона. Таким образом, невозможно понять эволюцию, не понимая ее фундаментальной связи с развитием эмбриона». Вулперт отметил, что Кэрролл намеревался объяснить эво-дево и «блестяще достиг того, чего намеревался сделать». [12]
Биолог-эволюционист Джерри Койн , пишущий в журнале Nature , описал книгу как рассчитанную на заинтересованного читателя-непрофессионала и назвал ее «восхвалением недавним достижениям в генетике развития и тому, что они могут рассказать нам об эволюционном процессе». [1] Для него центральным моментом стало «неожиданное открытие того, что гены, которые контролируют строение тела всех двусторонних животных, включая червей, насекомых, лягушек и людей, во многом идентичны. Это гены «гомеобокса» (Hox)». [1] Он назвал Кэрролла лидером в этой области и «искусным коммуникатором», но признался, что «чувствует себя некомфортно». [1] когда Кэрролл излагает свое личное видение этой области, «не признавая, что значительная часть этого видения остается противоречивой». [1] Койн отметил, что идея о том, что «регуляторный ген является локусом эволюции», [1] восходит к Рою Бриттену и его коллегам примерно в 1970 году, но все еще слабо подтверждался наблюдениями или экспериментами. Он признал, что шимпанзе и люди почти на 99% идентичны на уровне ДНК, но отметил, что «люди и шимпанзе имеют разные аминокислотные последовательности как минимум в 55% белков, а у людей и мышей эта цифра возрастает до 95%. Таким образом, мы не можем исключить эволюцию белковой последовательности как важную причину отсутствия усов и хвостов». [1] Он также отметил, что почти половина генов, кодирующих человеческие белки, не имеют гомологов у плодовых мух, поэтому можно возразить против тезиса Кэрролла и заявить, что «эволюция формы во многом является вопросом обучения старых генов создавать новые гены. " [1]
В обзоре BioScience отмечается, что книга представляет собой новые истории «Просто так» , объясняющие «пятна, полосы и шишки», которые привлекали внимание Редьярда Киплинга в его детских рассказах. В обзоре Кэрролл похвалил Кэрролла за исследование эволюции человека и освещение ключевых концепций того, что Чарльз Дарвин назвал величием [эволюционного взгляда на] жизнь, предполагая, что «Киплинг был бы прикован». [11]
Научный писатель Питер Форбс в статье для The Guardian назвал ее «важнейшей книгой», а ее автора — «выдающимся ученым… и одним из наших великих писателей-научных авторов». [13] Журналист Дик Паунтейн в журнале PC Pro утверждал, что «Самые красивые бесконечные формы» были самой важной научно-популярной книгой со времен Ричарда Докинза » «Слепого часовщика , «и, по сути, продолжением [ее]». [2]
Палеобиолог Искусственная Дуглас Х. Эрвин , рецензируя книгу « жизнь », отметил, что формы жизни, от плодовых мух до человека, имеют гораздо меньше генов, чем ожидали многие биологи – у людей их всего около 20 000. «Как может человек, при всем нашем многообразии типов клеток и сложности нейронов , нуждаться в таком же количестве генов, как мухе или, что еще хуже, червю (нематоде Caenorhabditis elegans )?» [14] — спрашивает Эрвин. Он ответил на свой собственный вопрос об «удивительном морфологическом разнообразии» животных, происходящем от «такого ограниченного числа генов», высоко оценив «проницательный и восторженный» стиль Кэрролла, написав «остроумно и увлекательно», вовлекая читателя в сложности. Hox . и PAX-6 , а также празднование кембрийского взрыва форм жизни и многое другое [14]
См. также
[ редактировать ]- Как змея потеряла ноги (Льюис И. Хелд-младший, 2014)
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а б с д и ж г час Койн, Дж. А. (2005). «Включение эволюции» . Природа . 435 (7045): 1029–1030. Бибкод : 2005Natur.435.1029C . дои : 10.1038/4351029а .
- ^ Jump up to: а б Паунтейн, Дик (ноябрь 2016 г.). «3D-принтер Nature представляет Pokémon Go как пустую копию». ПК Про (265): 26.
- ^ «Наши учёные» . ХХМИ . Медицинский институт Говарда Хьюза . Проверено 15 сентября 2017 г.
- ^ «Следователи LCMB» . Лаборатория клеточной и молекулярной биологии Университета Висконсина в Мэдисоне . Проверено 14 сентября 2017 г.
- ^ Уэйд, Николас (5 июля 1994 г.). «Как природа создает крыло бабочки» . Нью-Йорк Таймс . п. С9.
- ^ «Лауреаты премии ученых Шоу» . Фонд Большого Милуоки .
- ^ «Приз Стивена Джея Гулда SSE 2010» . Ютуб .
- ^ Дарвин, Чарльз (1859). «XIV». О происхождении видов . Издательство Корнельского университета. п. 503. ИСБН 0-8014-1319-2 . Проверено 27 февраля 2011 г.
- ^ Гилберт, Сан-Франциско; Опиц, Дж. М.; Рафф, РА (1996). «Ресинтез эволюционной биологии и биологии развития» . Биология развития . 173 (2): 357–372. дои : 10.1006/dbio.1996.0032 . ПМИД 8605997 .
- ^ Jump up to: а б с д и Кэррол, Шон Б. «Самые красивые бесконечные формы» . Шон Б. Кэрролл . Проверено 28 октября 2016 г.
- ^ Jump up to: а б Маби, Паула М. (2005). «Новые «просто» истории» . Бионаука . 55 (10): 898–899. doi : 10.1641/0006-3568(2005)055[0898:tnjss]2.0.co;2 .
- ^ Вулперт, Льюис (сентябрь 2005 г.). «Умное мастерство» . Американский учёный . 93 (5): 1. дои : 10.1511/2005.55.467 . Архивировано из оригинала 07 февраля 2017 г. Проверено 28 октября 2016 г.
- ^ Форбс, Питер (23 марта 2016 г.). «Рецензия Шона Б. Кэрролла «Правила Серенгети» — дальновидная книга о том, как устроена жизнь» . Хранитель . Проверено 15 апреля 2016 г.
- ^ Jump up to: а б Эрвин, Дуглас Дж. (2007). «Рецензия на книгу: Самые красивые бесконечные формы». Искусственная жизнь . 13 (1): 87–89. дои : 10.1162/артл.2007.13.1.87 . S2CID 11493585 .
Внешние ссылки
[ редактировать ]- Лаборатория творческих машин Корнелльского университета. Архивировано 14 ноября 2018 г. в приложении Wayback Machine для разработки трехмерных форм в соответствии с принципами, изложенными в книге.