| Ett oändligt antal av de vackraste formerna. The New Science of Evo-Devo and the Evolution of the Animal Kingdom | |
|---|---|
| engelsk Endless Forms Most Beautiful: The New Science of Evo Devo and the Making of the Animal Kingdom | |
| rysk upplaga | |
| Författare | Sean B. Carroll |
| Originalspråk | engelsk |
| Original publicerat | 2005 |
| Utgivare | W.W. Norton |
Ett oändligt antal av de vackraste formerna. Endless Forms Most Beautiful: The New Science of Evo Devo and the Making of the Animal Kingdom är en bok från 2005 av molekylärbiologen Sean B. Carroll . Det är en kort beskrivning av den nya vetenskapen om evolutionär utvecklingsbiologi och rollen av instrumentella gener. . Boken har fått ett flertal priser för att popularisera vetenskap.
Den något kontroversiella idén med boken [1] är att evolution hos djur (även om liknande processer utan tvekan förekommer i andra organismer) sker huvudsakligen genom att förändra hur reglerande gener som inte kodar för strukturella proteiner (till exempel enzymer ) kontrollera embryonal utveckling . Dessa regulatoriska gener visade sig i sin tur vara mycket konserverade gener , som Carroll kallade instrumentation. Praktiskt taget identiska sekvenser kan hittas i djurriket, vilket betyder att verktygsgener som Hox måste ha utvecklats före den kambriska explosionen , som skapade de flesta av kroppsplanernadjur som finns idag. Dessa gener återanvänds, ibland genom duplicering , men mycket oftare tillämpas de oförändrade på nya funktioner. Således kan samma signal ges vid olika utvecklingstillfällen, i en annan del av embryot, med olika effekt på en vuxen individs kropp. Enligt Carroll förklarar detta hur så många kroppstyper skapas med så få strukturella gener..
Boken fick kritikerros.
Sean B. Carroll är professor i molekylärbiologi och genetik vid University of Wisconsin-Madison [2] . Han studerar utvecklingen av cis-reglerande element (delar av icke-kodande DNA ) som hjälper till att reglera genuttryck i utvecklande embryon , genom att använda Drosophila fruktflugembryon som modellorganism [3] [4] . Han har mottagit Shaw Scientist Award [5] och Stephen Jay Gould Award [ 6 ] för sitt arbete .
Bokens titel citerar den sista meningen i Charles Darwins bok från 1859 On the Origin of Species , där han beskrev utvecklingen av alla levande organismer från en gemensam förfader : "ändlösa former, vackraste och mest förunderliga, har utvecklats och fortsätta att utvecklas" [7] . Darwin kunde inte förklara hur uppkomsten och utvecklingen av "oändliga former" av olika organismer i levande natur sker. Den moderna syntesen av evolution och genetik i början av 1900-talet ignorerade också till stor del embryonal utveckling för att förklara organismernas former, eftersom populationsgenetik verkade vara en adekvat förklaring av hur de utvecklades. Detta problem löstes slutligen i slutet av 1900-talet med tillkomsten av rekombinant DNA- teknik.när biologer kunde börja undersöka hur utvecklingen faktiskt styrs[ vad? ] [8] .
Förklaringen av den evolutionära processen och hur gensystemet utvecklas kopplar författaren till boken till framsteg inom området embryonal biologi, som har kommit närmare att förstå hur en komplex organism som består av många miljarder celler utvecklas från ett ägg . I nästan tvåhundra år har forskare försökt lösa ett av biologins mest spännande mysterier - omvandlingen av ett ägg till olika former av en vuxen organism. Viktiga upptäckter har ägt rum inom biologin: regulatoriska regioner av genomet (homeosgener) har upptäckts, som spelar en ledande roll för att förändra formen och strukturen hos komplexa organismer - till exempel Hox-gener i djur och MADs-gener i växter (den begreppet nomogenes beskrevs av L. S. Berg som "riktad utveckling av livet baserat på regelbundenheter") [9] .
Författaren förklarar i boken att evolutionära processer också kan inträffa på grund av förändringar som reglerar processer i cellen i embryostadiet. Enligt författaren styr samma gener som styr utvecklingen av kroppsdelar och organ hos insekter utvecklingen av djurs och människors kropp. Den nya riktningen för genetisk evolution och evolutionär utvecklingsbiologi kallades evo-devo (av engelska evolutionary developmental biology, förkortning evo-devo ) [10] .
Boken är illustrerad med fotografier, till exempel framkallande av fruktflugembryon , färgade för att visa verkan av gener från instrumenteringen., och linjekonst av Jamie W. Carroll, Josh P. Claiss och Lynn M. Olds.
.
Evolutionsbiolog Lewis Wolpert i American Scientistkallade The Infinite Forms of the Finest "en vacker och mycket viktig bok". Han sammanfattade sin bokrecension med att säga: ”Som Darwins teori förklarar, utvecklades många former som ett resultat av små förändringar i avkomman och naturligt urval i de organismer som var bättre anpassade till miljön. Sådana variationer orsakas av förändringar i generna som styr beteendet hos celler i det utvecklande embryot. Det är alltså omöjligt att förstå evolution utan att förstå dess grundläggande samband med embryots utveckling." Wolpert noterade att Carroll satte sig för att förklara evo-devo och "briljant uppnådde vad han hade för avsikt att göra" [13] .
Evolutionsbiologen Jerry Coyne , som skrev i Nature , beskrev boken som lämplig för den intresserade lekmannaläsaren och kallade den "en hymn till de senaste framstegen inom utvecklingsgenetik och vad de kan berätta för oss om evolutionsprocessen" [1] . För honom var den centrala punkten "den oväntade upptäckten att generna som styr kroppsstrukturen hos alla bilaterala djur, inklusive maskar, insekter, grodor och människor, är i stort sett identiska. Dessa är "homeobox" (Hox) generna" [1] . Han kallade Carroll en ledare inom området och en "skicklig kommunikatör" men medger att han "kände sig obekväm" [1] när Carroll lägger fram sin personliga vision för vetenskapsområdet, "inte erkänner att mycket av den visionen förblir kontroversiell" [1 ] . Coyne påpekade att idén att "den reglerande genen är evolutionens plats" [1] går tillbaka till Roy Brittenoch hans kollegor, som först nämnde det runt 1970, men denna idé stöds fortfarande dåligt av observationer eller experiment. Han erkände att schimpanser och människor är nästan 99% identiska på DNA-nivå, men noterar att "människor och schimpanser har olika aminosyrasekvenser i minst 55% av sina proteiner, och denna siffra stiger till 95% för människor och möss." . Således kan vi inte utesluta utvecklingen av proteinsekvensen som en viktig orsak till frånvaron av morrhår och svansar” [1] . Han noterade också att nästan hälften av generna som kodar för ett mänskligt protein inte har några homologer i fruktflugor , så man kan invända mot Carrolls tes och konstatera att "formevolution är till stor del en fråga om att lära gamla gener att skapa nya" [1 ] .
I recensionen " BioScienceBoken noterades för att fungera som nya Just Fairy Tales , som förklarade "fläckarna och ränderna och stötarna" som hade fångat Rudyard Kiplings uppmärksamhet i hans berättelser för barn. Granskningen berömmer Carroll för att ha tagit sig an mänsklig evolution och fångat nyckelbegreppen i vad Charles Darwin kallade storheten [av den evolutionära synen på] livet, vilket tyder på att "Kipling skulle ha varit kedjad" [12] .
Den lärde författaren Peter Forbes i The Guardian kallade verket "en viktig bok" och dess författare "både en framstående vetenskapsman ... och en av våra stora vetenskapsförfattare" [14] . Journalisten Dick Pontain i tidningen PC Prohävdade att The Infinite Forms of the Finest var den viktigaste facklitteraturboken sedan Richard Dawkins The Blind Watchmaker , " och i själva verket uppföljaren [till den]" [15] .
Paleobiolog Douglas H. Erwin, som granskade boken Artificial Life , noterade att livsformer från fruktflugor till människor har mycket färre gener än vad många biologer förväntade sig - människor har bara cirka 20 000. "Hur skulle människor, med all vår mångfald av celltyper och komplexitet av neuroner , i huvudsak kräva samma antal gener som en fluga eller, ännu värre, en mask (nematoden Caenorhabditis elegans )?” [16] frågar Erwin. Han svarade på sin egen fråga om den "häpnadsväckande morfologiska mångfalden" hos djur som härstammar från "ett sådant begränsat antal gener", och berömde Carrolls "sköna och entusiastiska" stil att skriva "vittig och engagerande", vilket lockade läsaren in i komplexiteten hos Hox och PAX-6 , och noterar också firandet av den kambriska explosionen av livsformer och mycket mer [16] .