Biologia evolucionária - Evolutionary biology

A biologia evolutiva é o subcampo da biologia que estuda os processos evolutivos ( seleção natural , descendência comum , especiação ) que produziram a diversidade da vida na Terra . Simplesmente, também é definido como o estudo da história das formas de vida na Terra. Na década de 1930, a disciplina da biologia evolutiva surgiu por meio do que Julian Huxley chamou de síntese moderna da compreensão, de campos anteriormente não relacionados da pesquisa biológica, como genética e ecologia , sistemática e paleontologia . Uma pessoa que estuda Biologia Evolutiva é chamada de Biólogo Evolucionário. A importância de estudar Biologia Evolutiva é principalmente entender os princípios por trás da origem e extinção das espécies.

A gama de investigação da pesquisa atual se ampliou para abranger a arquitetura genética de adaptação, evolução molecular e as diferentes forças que contribuem para a evolução, como seleção sexual , deriva genética e biogeografia . Além disso, o novo campo da biologia evolutiva do desenvolvimento ("evo-devo") investiga como a embriogênese , o desenvolvimento do embrião, é controlada, produzindo assim uma síntese mais ampla que integra a biologia do desenvolvimento com os campos de estudo cobertos pela síntese evolutiva anterior.

Subcampos

A evolução é o conceito unificador central na biologia. A biologia pode ser dividida de várias maneiras. Uma maneira é pelo nível de organização biológica , de molecular a célula , de organismo a população . Uma forma anterior é por grupo taxonômico percebido , com campos como zoologia , botânica e microbiologia , refletindo o que antes era visto como as principais divisões da vida. Uma terceira maneira é por abordagens, como biologia de campo, biologia teórica , evolução experimental e paleontologia. Essas formas alternativas de dividir o assunto podem ser combinadas com a biologia evolutiva para criar subcampos como ecologia evolutiva e biologia evolutiva do desenvolvimento .

Mais recentemente, a fusão entre ciências biológicas e ciências aplicadas deu origem a novos campos que são extensões da biologia evolutiva, incluindo robótica evolutiva , engenharia, algoritmos , economia e arquitetura. Os mecanismos básicos da evolução são aplicados direta ou indiretamente para chegar a novos designs ou resolver problemas que são difíceis de resolver de outra forma. As pesquisas geradas nesses campos aplicados, por sua vez, contribuem para o progresso, principalmente graças aos trabalhos de evolução nas áreas da ciência da computação e da engenharia, como a mecânica .

Biologia evolutiva do desenvolvimento

Na biologia evolutiva do desenvolvimento, os diferentes processos de desenvolvimento podem desempenhar um papel na maneira como um organismo específico atinge seu plano corporal atual. A regulação genética da ontogenia e do processo filogenético é o que permite que esse tipo de compreensão da biologia seja possível. Observando os diferentes processos durante o desenvolvimento e examinando a árvore evolutiva, pode-se determinar em que ponto surgiu uma estrutura específica. Por exemplo, pode-se observar que as três camadas germinativas não estão presentes em cnidários e ctenóforos, que estão presentes em vermes, sendo mais ou menos desenvolvidos dependendo do próprio tipo de verme. Outras estruturas, como o desenvolvimento de genes Hox e órgãos sensoriais, como os olhos, também podem ser rastreadas com essa prática.

História

A ideia de evolução por seleção natural foi proposta por Charles Darwin em 1859, mas a biologia evolutiva, como uma disciplina acadêmica por si só, surgiu durante o período da síntese moderna nas décadas de 1930 e 1940. Foi só na década de 1980 que muitas universidades tiveram departamentos de biologia evolutiva. Nos Estados Unidos , muitas universidades criaram departamentos de biologia molecular e celular ou ecologia e biologia evolutiva , no lugar dos departamentos mais antigos de botânica e zoologia . A paleontologia costuma ser agrupada com as ciências da terra .

A microbiologia também está se tornando uma disciplina evolucionária, agora que a fisiologia microbiana e a genômica são mais bem compreendidas. O rápido tempo de geração de bactérias e vírus , como bacteriófagos, torna possível explorar questões evolutivas.

Muitos biólogos contribuíram para moldar a disciplina moderna da biologia evolutiva. Theodosius Dobzhansky e EB Ford estabeleceram um programa de pesquisa empírica. Ronald Fisher , Sewall Wright e JS Haldane criaram uma estrutura teórica sólida. Ernst Mayr em sistemática , George Gaylord Simpson em paleontologia e G. Ledyard Stebbins em botânica ajudaram a formar a síntese moderna. James Crow , Richard Lewontin , Dan Hartl , Marcus Feldman e Brian Charlesworth formaram uma geração de biólogos evolucionistas.

Tópicos de pesquisa atuais

A pesquisa atual em biologia evolutiva cobre diversos tópicos e incorpora idéias de diversas áreas, como genética molecular e ciência da computação .

Primeiro, alguns campos da pesquisa evolucionária tentam explicar fenômenos que foram mal explicados na síntese evolutiva moderna . Isso inclui a especiação , a evolução da reprodução sexuada , a evolução da cooperação , a evolução do envelhecimento e a capacidade de evolução .

Em segundo lugar, os biólogos fazem a pergunta evolucionária mais direta: "o que aconteceu e quando?". Isso inclui campos como paleobiologia , bem como sistemática e filogenética .

Terceiro, a síntese evolutiva moderna foi concebida em uma época em que ninguém entendia a base molecular dos genes. Hoje, os biólogos evolucionistas tentam determinar a arquitetura genética de fenômenos evolutivos interessantes, como adaptação e especiação. Eles buscam respostas para perguntas como quantos genes estão envolvidos, quão grandes são os efeitos de cada gene, quão interdependentes são os efeitos de diferentes genes, o que os genes fazem e quais mudanças acontecem com eles (por exemplo, mutações pontuais vs. duplicação do gene ou mesmo duplicação do genoma ). Eles tentam reconciliar a alta herdabilidade observada em estudos de gêmeos com a dificuldade em descobrir quais genes são responsáveis ​​por essa herdabilidade usando estudos de associação do genoma .

Um desafio no estudo da arquitetura genética é que a genética populacional clássica que catalisou a síntese evolutiva moderna deve ser atualizada para levar em consideração o conhecimento molecular moderno. Isso requer muito desenvolvimento matemático para relacionar os dados da sequência de DNA à teoria da evolução como parte de uma teoria da evolução molecular . Por exemplo, os biólogos tentam inferir quais genes estão sob forte seleção detectando varreduras seletivas .

Quarto, a síntese evolucionária moderna envolveu acordo sobre quais forças contribuem para a evolução, mas não sobre sua importância relativa. A pesquisa atual busca determinar isso. Forças evolutivas incluem selecção natural , selecção sexual , a deriva genética , projecto genética , restrições de desenvolvimento, viés mutação e biogeography .

Uma abordagem evolucionária a é a chave para muitas pesquisas atuais em biologia e ecologia de organismos , como na teoria da história de vida . A anotação de genes e sua função depende fortemente de abordagens comparativas. O campo da biologia evolutiva do desenvolvimento ("evo-devo") investiga como os processos de desenvolvimento funcionam e os compara em diferentes organismos para determinar como eles evoluíram.

Muitos médicos não têm formação suficiente em biologia evolutiva, o que torna difícil seu uso na medicina moderna.

Resistência a drogas hoje

A evolução desempenha um papel na resistência às drogas. Por exemplo, como o HIV se torna resistente a medicamentos e ao sistema imunológico do corpo. A mutação da resistência do HIV se deve à seleção natural dos sobreviventes e de seus descendentes. O único HIV que sobreviveu ao sistema imunológico se reproduziu e teve descendentes que também eram resistentes ao sistema imunológico. A resistência aos medicamentos também causa muitos problemas para os pacientes, como o agravamento da doença ou a doença pode se transformar em algo que não pode mais ser curado com medicamentos. Sem o remédio adequado, uma doença pode ser a morte de um paciente. Se o corpo deles tem resistência a um certo número de drogas, o remédio certo será cada vez mais difícil de encontrar. Não terminar um antibiótico também é um exemplo de resistência que fará com que a bactéria ou vírus evolua e continue a se espalhar pelo corpo. Quando a dosagem completa do medicamento não entra no corpo e não realiza sua função adequada, o vírus e a bactéria que sobrevivem à dosagem inicial continuarão a se reproduzir. Isso torna mais tarde outra doença que será ainda mais difícil de curar, porque essa doença será resistente ao primeiro medicamento usado. Terminar o medicamento prescrito é uma etapa vital para evitar a resistência aos antibióticos. Além disso, aqueles com doenças crônicas, doenças que duram toda a vida, correm maior risco de resistência aos antibióticos do que outros. Isso ocorre porque o uso excessivo de um medicamento ou uma dosagem muito alta pode fazer com que o sistema imunológico do paciente enfraqueça e a doença evolua e se torne mais forte. Por exemplo, os pacientes com câncer precisarão de uma dosagem cada vez mais forte da medicação por causa de seu sistema imunológico de baixo funcionamento.

Diários

Alguns periódicos científicos se especializam exclusivamente em biologia evolutiva como um todo, incluindo os periódicos Evolution , Journal of Evolutionary Biology e BMC Evolutionary Biology . Alguns periódicos cobrem subespecialidades dentro da biologia evolutiva, como os periódicos Systematic Biology , Molecular Biology and Evolution e seu periódico irmão Genome Biology and Evolution e Cladistics .

Outros periódicos combinam aspectos da biologia evolutiva com outros campos relacionados. Por exemplo, Molecular Ecology , Proceedings of the Royal Society of London Series B , The American Naturalist e Theoretical Population Biology têm sobreposição com ecologia e outros aspectos da biologia do organismo. A sobreposição com a ecologia também é proeminente nas revistas de revisão Trends in Ecology and Evolution e Annual Review of Ecology, Evolution and Systematics . Os periódicos Genetics e PLoS Genetics se sobrepõem a questões de genética molecular que não são obviamente evolutivas por natureza.

Veja também

Referências

links externos