| Nekonečné množství těch nejkrásnějších forem. Nová věda Evo-Devo a evoluce říše zvířat | |
|---|---|
| Angličtina Nejkrásnější nekonečné formy: Nová věda Evo Devo a vytvoření říše zvířat | |
| Ruské vydání | |
| Autor | Sean B. Carroll |
| Původní jazyk | Angličtina |
| Originál publikován | 2005 |
| Vydavatel | W. W. Norton |
Nekonečné množství těch nejkrásnějších forem. Endless Forms Most Beautiful: The New Science of Evo Devo and the Making of the Animal Kingdom je kniha z roku 2005 od molekulárního biologa Seana B. Carrolla . Je to stručný popis nové vědy evoluční vývojové biologie a role instrumentálních genů. . Kniha získala řadu ocenění za popularizaci vědy.
Poněkud kontroverzní myšlenkou knihy [1] je, že evoluce u zvířat (ačkoli nepochybně k podobným procesům dochází i v jiných organismech) probíhá hlavně změnou způsobu, jakým regulační geny, které nekódují strukturální proteiny (například enzymy ) kontrolovat embryonální vývoj . Na druhé straně se ukázalo, že tyto regulační geny jsou vysoce konzervované geny , které Carroll nazval instrumentace. Prakticky identické sekvence lze nalézt ve zvířecí říši, což znamená, že geny sady nástrojů jako Hox se musely vyvinout před kambrijskou explozí , která vytvořila většinu tělesných plánů.zvířata, která dnes existují. Tyto geny jsou znovu použity, někdy duplikací , ale mnohem častěji jsou aplikovány beze změny na nové funkce. Stejný signál tedy může být dán v různých obdobích vývoje, v jiné části embrya, s odlišným účinkem na tělo dospělého jedince. Podle Carrolla to vysvětluje, jak se vytváří tolik typů těla s tak malým počtem strukturálních genů..
Kniha se setkala s ohlasem kritiky.
Sean B. Carroll je profesorem molekulární biologie a genetiky na University of Wisconsin-Madison [2] . Studuje evoluci cis-regulačních prvků (částí nekódující DNA ), které pomáhají regulovat genovou expresi ve vyvíjejících se embryích , přičemž jako modelový organismus používá embrya ovocných mušek Drosophila [3] [4] . Za svou práci obdržel cenu Shaw Scientist Award [5] a cenu Stephena Jay Goulda [ 6 ] .
Název knihy cituje poslední větu knihy Charlese Darwina O původu druhů z roku 1859 , ve které popsal evoluci všech živých organismů od společného předka : „Vyvinuly se nekonečné formy, nejkrásnější a nejúžasnější. pokračovat ve vývoji“ [7] . Darwin nedokázal vysvětlit, jak dochází ke vzniku a vývoji „nekonečných forem“ různých organismů v živé přírodě. Moderní syntéza evoluce a genetiky na začátku 20. století také do značné míry ignorovala embryonální vývoj, aby vysvětlila formy organismů, protože populační genetika se zdála být adekvátním vysvětlením toho, jak se vyvinuly. Tento problém byl definitivně vyřešen na konci 20. století s příchodem technologie rekombinantní DNA .kdy by biologové mohli začít zkoumat, jak se vlastně vývoj řídí[ co? ] [8] .
Vysvětlení evolučního procesu a toho, jak se vyvíjí genový systém, autor knihy spojuje s pokroky v oblasti embryonální biologie, která se přiblížila k pochopení toho, jak se z vajíčka vyvíjí složitý organismus skládající se z mnoha miliard buněk . Již téměř dvě stě let se vědci snaží vyřešit jednu z nejnapínavějších záhad biologie – přeměnu vajíčka v různé podoby dospělého organismu. V biologii došlo k důležitým objevům: byly objeveny regulační oblasti genomu (geny homeózy), které hrají hlavní roli ve změně tvaru a struktury složitých organismů – např. geny Hox u zvířat a geny MADs u rostlin (tzv. koncept nomogeneze popsal L. S. Berg jako „řízený vývoj života založený na zákonitostech“) [9] .
Autor v knize vysvětluje, že evoluční procesy mohou nastat i díky změnám, které regulují procesy v buňce ve fázi embrya. Stejné geny, které řídí vývoj částí těla a orgánů u hmyzu , řídí podle autora vývoj těla zvířat i lidí. Nový směr genetické evoluce a evoluční vývojové biologie se nazýval evo-devo (z anglického evolutionary developmental biology, zkr. evo-devo ) [10] .
Kniha je ilustrována fotografiemi, jako jsou vyvíjející se embrya ovocných mušek , obarvené tak, aby ukazovaly působení genů z přístrojového vybavení.a perokresby od Jamieho W. Carrolla, Joshe P. Claisse a Lynn M. Oldsové.
.
Evoluční biolog Lewis Wolpert v American Scientistnazval The Infinite Forms of the Finest „krásnou a velmi důležitou knihou“. Svou recenzi knihy shrnul slovy: „Jak vysvětluje Darwinova teorie, mnoho forem se vyvinulo v důsledku malých změn v potomstvu a přirozeném výběru u organismů, které byly lépe přizpůsobeny prostředí. Takové variace jsou způsobeny změnami v genech, které řídí chování buněk ve vyvíjejícím se embryu. Je tedy nemožné porozumět evoluci bez pochopení její základní souvislosti s vývojem embrya.“ Wolpert poznamenal, že Carroll se rozhodl vysvětlit evo-devo a „skvěle dosáhl toho, co si předsevzal“ [13] .
Evoluční biolog Jerry Coyne , píšící v Nature , popsal knihu jako vhodnou pro laického čtenáře a nazval ji „hymnou nedávných pokroků ve vývojové genetice a toho, co nám mohou říci o evolučním procesu“ [1] . Ústředním bodem pro něj byl „neočekávaný objev, že geny, které řídí stavbu těla všech bilaterálních zvířat, včetně červů, hmyzu, žab a lidí, jsou do značné míry totožné. Jedná se o „homeobox“ (Hox) geny“ [1] . Nazval Carrolla lídrem v oboru a „dovedným komunikátorem“, ale připustil, že se „cítil nepohodlně“ [1] , když Carroll nastínil svou osobní vizi pro oblast vědy, „nepřiznal, že velká část této vize zůstává kontroverzní“ [1 ] . Coyne poukázal na to, že myšlenka, že „regulační gen je místem evoluce“ [1] , sahá až k Royi Brittenovia jeho kolegové, kteří se o tom poprvé zmínili kolem roku 1970, ale tato myšlenka je stále špatně podporována pozorováními nebo experimenty. Uznal, že šimpanzi a lidé jsou na úrovni DNA téměř z 99 % identičtí, ale poznamenává, že „lidé a šimpanzi mají různé sekvence aminokyselin v nejméně 55 % svých proteinů a toto číslo u lidí a myší stoupá na 95 %. . Nemůžeme tedy vyloučit evoluci proteinové sekvence jako důležitý důvod nepřítomnosti vousů a ocasů“ [1] . Poznamenal také, že téměř polovina genů, které kódují lidský protein, nemá u ovocných mušek žádné homology , takže lze vznést námitky proti Carrollově tezi a prohlásit, že „evoluce tvaru je z velké části záležitostí učení starých genů vytvářet nové“ [1 ] .
V recenzi " BioScienceKniha byla známá tím, že sloužila jako nové Just Fairy Tales , vysvětlující „skvrny a pruhy a hrboly“, které upoutaly pozornost Rudyarda Kiplinga v jeho příbězích pro děti. Recenze chválí Carrolla za to, že se chopil lidské evoluce a zachytil klíčové koncepty toho, co Charles Darwin nazval vznešeností [evolučního pohledu na] život, což naznačuje, že „Kipling by byl připoután“ [12] .
Učený spisovatel Peter Forbes v The Guardian nazval dílo „důležitou knihou“ a jeho autora „jak významným vědcem... tak jedním z našich velkých vědeckých spisovatelů“ [14] . Novinář Dick Pontain v časopise PC Protvrdil, že The Infinite Forms of the Finest byla nejdůležitější literatura faktu od dob Richarda Dawkinse Slepý hodinář , „ a ve skutečnosti [jeho] pokračování“ [15] .
Paleobiolog Douglas H. Erwinpři recenzování knihy Artificial Life poznamenal, že formy života od ovocných mušek po lidi mají mnohem méně genů, než mnozí biologové očekávali – lidé jich mají jen asi 20 000 . stejný počet genů jako moucha nebo, ještě hůř, červ (háďátko Caenorhabditis elegans )?" [16] , ptá se Erwin. Odpověděl na svou vlastní otázku o "úžasné morfologické rozmanitosti" zvířat pocházejících z "tak omezeného počtu genů", chválil Carrollův "bystrý a nadšený" styl psaní "vtipný a poutavý", vtáhl čtenáře do složitosti Hox a PAX-6 , a také si všímat oslavy kambrijské exploze forem života a mnohem více [16] .