Эволюционная биология развития человека
Эволюционная биология развития человека или, неофициально, человеческое эво-дево — это специфическая для человека подгруппа эволюционной биологии развития . Эволюционная биология развития — это изучение эволюции процессов развития различных организмов. Он используется во многих дисциплинах, в первую очередь в эволюционной биологии и антропологии . Основу теории о том, что «эволюционные модификации в развитии приматов могли привести к появлению… современных людей», заложили Жоффруа Сент-Илер , Эрнст Геккель , Луи Болк и Адольф Шульц. [1] Эволюционная биология развития в первую очередь занимается изучением того, как эволюция влияет на развитие. [2] и стремится разгадать причины эволюционных инноваций. [3]
Этот подход является относительно новым, но его корни лежат в книге Шульца « Физические различия человека» 1940-х годов. Шульц призвал к проведению широких сравнительных исследований для выявления уникальных человеческих черт. [4]
История
[ редактировать ]Брайан Холл прослеживает корни эволюционной биологии развития в своей статье 2012 года о ее прошлом, настоящем и будущем. Он начинает с дарвиновской эволюции и генетики Менделя , отмечая тенденцию последователей обоих ученых в начале 20-го века идти разными путями и откладывать в сторону и игнорировать явно необъяснимые проблемы. [5] Лучшее понимание генотипических и фенотипических структур в 1940-х годах позволило объединить эволюцию и генетику в современном синтезе . Затем молекулярная биология позволила исследователям изучить механизмы и эволюцию эмбрионального развития в молекулярных деталях, в том числе у человека. [5]
Развитие человека и приматов
[ редактировать ]Многие исследования эволюционной биологии развития человека были смоделированы по образцу исследований на приматах и рассматривают их вместе в сравнительной модели. Онтогенез мозга и эволюция истории жизни человека были рассмотрены Ли в статье 2006 года. Он сравнивает модели роста мозга Homo erectus и Homo sapiens, чтобы понять эволюцию размера и веса мозга. Ли обнаружил три различных закономерности, каждая из которых указывала на то, что скорость роста H. erectus , либо превосходила ее либо соответствовала H. erectus . [6] Он утверждает, что это открытие имело широкое применение и актуальность для общего изучения эволюции человека. Это особенно важно для связи между расходом энергии и развитием мозга. Эти результаты особенно полезны в исследованиях энергетических затрат матери. [6] Сравнительное исследование приматов, окаменелостей и современных людей с целью изучения закономерностей роста мозга и корреляции истории жизни человека и роста мозга. [6]
Джереми Де Сильва и Джули Лесник исследовали размер мозга новорожденных шимпанзе, чтобы определить влияние на рост мозга у Homo erectus . Это изменило понимание различий и сходств постнатального роста мозга у людей и шимпанзе . Исследование показало, что необходимо различать время роста и скорость роста. Времена роста были поразительно схожими, но темпы – нет. В документе также предлагается использовать окаменелости для оценки размера мозга в целом и в зависимости от объема черепа. [7]
Использование эндокраниального объема в качестве меры размера мозга было популярной методологией в летописи окаменелостей со времен Дарвина в середине 1800-х годов. Эта мера использовалась для оценки метаболических потребностей роста мозга и последующих компромиссов.
Неотен
[ редактировать ]Некоторые работы по эволюционной биологии развития человека сосредоточены на неотенозных особенностях, которые присутствуют у людей, но не свойственны всему спектру приматов. Стивен Дж. Гулд обсудил проявления неотении с «терминальными дополнениями» у людей. [8] Неотения определяется как задержка или замедление развития человека по сравнению с его собратьями-приматами. «Окончательные дополнения» представляли собой продление или сокращение скорости и масштаба стадий развития и роста. [8] [ необходимы страницы ] Гулд предположил, что этот процесс и возникновение неотении у людей могут быть ключевой особенностью, которая в конечном итоге приводит к эмоциональной и коммуникативной природе человека. Он считает этот фактор неотъемлемым аспектом человеческой эволюции. Однако были также предостережения относительно неуместности применения этого аспекта к групповому ранжированию в качестве меры эволюционных достижений. [9]
Ископаемая запись
[ редактировать ]Ранние сравнительные исследования и исследования на людях изучали летопись окаменелостей для измерения таких характеристик, как размеры и возможности черепа, чтобы сделать вывод о размере мозга, скорости роста, общем росте и потенциальных последствиях для затрат энергии. Как бы это ни было полезно, статичность отдельных окаменелостей представляет собой собственную проблему. Филогеническая линия окаменелостей сама по себе является гипотезой, поэтому все, что на ней основано, в равной степени гипотетично. [10]
Используя летопись окаменелостей неандертальцев, современных людей и шимпанзе, Gunz et al. исследовали закономерности эндокраниального развития. [11] Они обнаружили, что у этих троих есть общие черты, и что современные люди в первый год жизни отклоняются от этих общих черт. Они пришли к выводу, что, хотя многие результаты развития схожи в том, что касается размера мозга, траектории, по которым они пришли, не являются общими. Большинство различий между ними возникает после рождения, в первый год, в процессе когнитивного развития. [11]
Был проведен ряд исследований, которые не только принимали во внимание неполные летописи окаменелостей, но и пытались конкретно определить препятствия, создаваемые этим состоянием. Например, Киран МакНалти рассказывает о потенциальных преимуществах и ограничениях использования неполных ископаемых таксонов для изучения продольного развития Australopithecus africanis. [10]
Многие исследования развития были ориентированы на человека. В своей статье 2011 года Бернар Креспи сосредоточил внимание на адаптации и геномном конфликте при детских заболеваниях. Он рассматривает эволюцию детских болезней и уровни их риска и приходит к выводу, что и риск, и болезнь развивались. [12]
Хотчберг и Бельски рассматривают историю жизни, рассматривая подростковый возраст. Существенные различия в фенотипических путях и проявлениях предполагают значительное влияние окружающей среды. Они сосредоточены на пластичности между стадиями развития и факторах, которые ее формируют. На скорость созревания, плодовитость и плодовитость влияли условия окружающей среды. Они утверждают, что раннее созревание может быть положительным, отражая оппортунистические действия в конкретных условиях. [13]
Генетическая и эпигенетическая основа
[ редактировать ]Технологические достижения, которые позволяют все лучше и лучше получать доступ к росту человеческой формы внутриутробно, оказались особенно важными в исследованиях, посвященных генетическому и эпигенетическому развитию. Баккер и др. Посмотрите на взаимосвязанную природу процессов развития и попытайтесь использовать аномалии позвонков плода как индикатор других пороков развития. Они обнаружили, что происхождение клеток не так сильно коррелирует, как наблюдаемые сигналы развития. [14] Внутриутробное развитие и пороки развития коррелировали по степени тяжести. [14]
Фрейстон и Галис изучают развитие ребер, пальцев и асимметрию млекопитающих. Они утверждают, что эта конструкция актуальна для изучения болезней, согласованности эволюции строения тела и понимания ограничений развития. [15] Половой диморфизм пренатального соотношения пальцев был обнаружен уже на 14 неделе и сохранялся независимо от того, была ли включена мясистая часть пальца. [15]
Языковые и когнитивные исследования
[ редактировать ]Языки и когнитивные функции также были предметом эволюционных исследований. Что касается языка и эволюционной биологии развития, то здесь возникает напряжение. Большая часть этих разногласий сосредоточена вокруг того, следует ли рассматривать и изучать язык как адаптацию саму по себе или как побочный продукт других адаптаций. Джекендофф и Пинкер утверждали, что язык является адаптацией, обусловленной взаимозависимой социальной природой людей. В поддержку этих утверждений он указывает на такие вещи, как двунаправленность использования и понимания языка. [16] Это противоречит утверждениям таких теоретиков, как Ноам Хомский , которые выступали против языка как специфической адаптации человека. [17]
Об адаптации и адаптивной теории спорят даже отдельно от ее полезности в изучении языка. Гулд и Левонтин рассматривают то, что они считали недостатками адаптивной теории, используя аналогию с перемычками Сан-Марко. Среди выявленных проблем - отсутствие различия между тем, какая черта развилась и как она используется, а также основные причины или силы, изначально создавшие новую черту. [18] Это особенно трудно достичь в нематериальном языке и познании.
Эти дебаты продолжались десятилетиями и чаще всего принимали форму ответов и опубликованных диалогов между теоретиками. Эти продолжающиеся дебаты побудили к попыткам объединить эти две точки зрения полезным способом. Fitch утверждает, что эти два подхода можно исправить с помощью изучения «нейтральных вычислений и развития мозга млекопитающих». [19] Возможно, было бы более полезно рассмотреть конкретные компоненты нейронных вычислений и разработки, что было выбрано и с какой целью. [19]
Плогер и Галис занимались модульной эволюцией и ограничениями развития на эволюционных траекториях человека и других приматов. Они утверждают, что к этим проблемам следует подходить с использованием междисциплинарного подхода в рамках всех когнитивных наук. Они формулируют это в контексте:
- Модульность — способность системы организовывать отдельных лиц на благо целого.
- Эволюционность — способность организма или организмов адаптироваться посредством эволюции.
- Ограничения развития — те вещи, которые действуют как барьеры для эволюционной адаптации. [20]
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Миттерёкер, Филипп; Букштейн, Фред (1 апреля 2008 г.). «Эволюционная роль модульности и интеграции в черепе гуманоида» . Эволюция . 62 (4): 943–958. дои : 10.1111/j.1558-5646.2008.00321.x . ПМИД 18194472 . S2CID 23716467 .
- ^ Мюллер, Герд Б. (2007). «Эво-дево: расширение эволюционного синтеза». Обзоры природы Генетика . 8 (12): 943–949. дои : 10.1038/nrg2219 . ПМИД 17984972 . S2CID 19264907 .
- ^ Гинар, Джеффри (1 декабря 2012 г.). «Эволюционные концепции соответствуют шее пингвинов (Aves: Sphenisciformes) в направлении «стратегии выживания» эволюционной биологии развития». Теория в биологических науках . 131 (4): 231–242. дои : 10.1007/s12064-012-0156-1 . ПМИД 22890499 . S2CID 3079450 .
- ^ Шульц, Адольф Х. (1950). «Физические различия человека». Труды Американского философского общества . 94 (5): 428–449. JSTOR 3143610 .
- ^ Перейти обратно: а б Холл, Брайан К. (2012). «Эволюционная биология развития (Эво-Дево): прошлое, настоящее и будущее» . Эволюция: образование и информационно-пропагандистская деятельность . 5 (2): 184–193. дои : 10.1007/s12052-012-0418-x . S2CID 8525040 .
- ^ Перейти обратно: а б с Ли, Стивен Р. (1 декабря 2012 г.). «Рост размера мозга и история жизни в эволюции человека». Эволюционная биология . 39 (4): 587–599. дои : 10.1007/s11692-012-9168-5 . S2CID 16701629 .
- ^ Кофран, Закари; ДеСильва, Джереми М. (01 апреля 2015 г.). «Неонатальный взгляд на рост мозга человека прямоходящего». Журнал эволюции человека . 81 : 41–47. дои : 10.1016/j.jhevol.2015.02.011 . ПМИД 25771994 .
- ^ Перейти обратно: а б Гулд 1977 .
- ^ Пиевани, Тельмо (2012). «ЖАСы». Журнал антропологических наук . 90 (90): 133–49. дои : 10.4436/jass.90016 . ПМИД 23274749 .
- ^ Перейти обратно: а б МакНалти, Киран П. (1 декабря 2012 г.). «Эволюционное развитие африканского австралопитека». Эволюционная биология . 39 (4): 488–498. дои : 10.1007/s11692-012-9172-9 . ISSN 0071-3260 . S2CID 18870464 .
- ^ Перейти обратно: а б Гунц, Филипп; Нойбауэр, Саймон; Голованова Любовь; Дороничев Владимир; Морей, Брюно; Юблин, Жан-Жак (2012). «Уникальный современный образец эндокраниального развития человека. Результаты новой черепной реконструкции новорожденного неандертальца из Мезмайской». Журнал эволюции человека . 62 (2): 300–313. дои : 10.1016/j.jhevol.2011.11.013 . ПМИД 22221766 .
- ^ Креспи, Бернар (22 мая 2011 г.). «Эволюционная биология здоровья детей» . Труды Лондонского королевского общества B: Биологические науки . 278 (1711): 1441–1449. дои : 10.1098/rspb.2010.2627 . ПМК 3081756 . ПМИД 21288946 .
- ^ Хохберг, Зеев; Бельский, Джей (29 апреля 2013 г.). «Эволюционная биология развития подросткового возраста человека: за пределами моделей болезней раннего полового созревания» . БМК Медицина . 11 (1): 113. дои : 10.1186/1741-7015-11-113 . ПМК 3639027 . ПМИД 23627891 .
- ^ Перейти обратно: а б Брук, Клара Массачусетс, десять; Баккер, Александр Дж.; Варела-Лашерас, Ирма; Буджиани, Марианна; Донген, Стефан Ван; Галис, Фритсон (1 декабря 2012 г.). «Эволюционная биология развития позвоночного столба человека: о гомеотических трансформациях, патологиях и пренатальном отборе» . Эволюционная биология . 39 (4): 456–471. дои : 10.1007/s11692-012-9196-1 . ПМК 3514701 . ПМИД 23226903 .
- ^ Перейти обратно: а б Галис, Фритсон; Брук, Клара М.А. Тен; Донген, Стефан Ван; Вейнендтс, Лилиан, компакт-диск (01 февраля 2010 г.). «Половой диморфизм в пренатальном соотношении пальцев (2D:4D)» . Архив сексуального поведения . 39 (1): 57–62. дои : 10.1007/s10508-009-9485-7 . ПМК 2811245 . ПМИД 19301112 .
- ^ Джекендофф, Рэй; Пинкер, Стивен (1 сентября 2005 г.). «Природа языковой способности и ее значение для эволюции языка (Ответ Фитчу, Хаузеру и Хомскому)». Познание . 97 (2): 211–225. дои : 10.1016/j.cognition.2005.04.006 . S2CID 6571737 .
- ^ Фитч, В. Текумсе; Хаузер, Марк Д.; Хомский, Ноам (1 сентября 2005 г.). «Эволюция языкового факультета: разъяснения и последствия». Познание . 97 (2): 179–210. CiteSeerX 10.1.1.174.5070 . дои : 10.1016/j.cognition.2005.02.005 . ПМИД 16112662 . S2CID 903932 .
- ^ Гулд, С.Дж.; Левонтин, Р.К. (21 сентября 1979 г.). «Пролеты Сан-Марко и панглосская парадигма: критика адаптационистской программы». Труды Лондонского королевского общества. Серия Б, Биологические науки . 205 (1161): 581–598. Бибкод : 1979РСПСБ.205..581Г . дои : 10.1098/rspb.1979.0086 . ПМИД 42062 . S2CID 2129408 .
- ^ Перейти обратно: а б Fitch, Текумсе (3–6 сентября 2009 г.). Skyhooks and Spandrels: Что Evo-Devo может рассказать об эволюции синтаксиса (PDF) . 21-й семинар Альтенберга по теоретической биологии. www.kli.ac.at.
- ^ Плогер, Аннеми; Галис, Фритсон (1 июля 2011 г.). «Эволюционная биология развития и когнитивная наука» (PDF) . Междисциплинарные обзоры Wiley: когнитивная наука . 2 (4): 429–440. дои : 10.1002/wcs.137 . ПМИД 26302202 .
Источники
[ редактировать ]- Гулд, Стивен Джей (1977). Онтогенез и филогения . Белнап Пресс. ISBN 978-0674639409 . OCLC 728065114 .
