Микроэволюция и макроэволюция
Микроэволюция относится к эволюции популяций одного и того же вида. Хотя это может показаться довольно узким, термин «микроэволюция» фактически охватывает множество тем. Микроэволюция представляет особый интерес для людей, поскольку она может дать представление о любых различиях между популяциями человека, независимо от того, являются ли эти различия в восприимчивости к заболеванию, высоте, плодовитости или каком-либо другом. Ученые изучают различия между популяциями людей, чтобы получить представление о причинах заболеваний. Изучение микроэволюции также помогает нам понять, как патогены приобретают устойчивость к антибиотикам. Типичные микроэволюции, описанные до сих пор, относятся к эволюции популяций, состоящих из отдельных организмов одного и того же вида. Внутри многоклеточных организмов микроэволюция также встречается в популяциях наших клеток. Врачи и ученые изучают этот тип микроэволюции, чтобы понять одно из наиболее распространенных заболеваний человека: рак. Развитие и прогрессирование рака в большинстве случаев требует многих мутаций, и исследование клеток в опухоли может дать представление о том, какие мутации (ы) произошли первыми, и какие мутации произошли позже. Этот тип исследований может выявить мутации, которые приводят к метастазированию рака (способность распространяться на другие ткани) путем сравнения мутаций в клетках, которые перемещались в другие ткани с клетками, застревают в опухоли.
Макроэволюция, с другой стороны, относится к эволюции более высоких таксонов, т. Е. Эволюция происходит на уровне выше, чем в пределах одного вида. При мысли о макроэволюции приходит в голову изображение филогенетического дерева или древа жизни. Тема макроэволюции охватывает происхождение вида, дивергенцию видов и сходство / различия между видами. Изучение макроэволюции может быть использовано для определения того, что делает определенные виды растений токсичными, в то время как другие являются съедобными или почему некоторые животные невосприимчивы к болезни, в то время как другие восприимчивы. От изучения вымерших видов Homo, чтобы лучше понять наших предков, чтобы сравнить, как различные типы возбудителей избегают иммунной системы, тема макроэволюции покрывает много земли.
Несмотря на эти различия, как микроэволюция, так и макроэволюция связаны с одними и теми же принципами и происходят по тому же механизму. Как микроэволюция, так и макроэволюция происходят как следствие мутации. Геномная ДНК постоянно подвержена низкой скорости мутации. Это верно, если ДНК клетки хранится в ядре или если она активно реплицируется. Мутации - это изменения в нуклеотидной последовательности, вызванные случайным повреждением или ошибками во время репликации или восстановления. Кроме того, макро- и микроэволюция включает миграцию или перемещение индивидуумов между популяциями, а также генетический дрейф или случайные изменения частоты определенных признаков или мутаций внутри популяции. Наконец, и микроэволюция, и макроэволюция являются продуктами естественного отбора. Естественный отбор - это распространение или исчезновение признака в популяции с течением времени (за счет увеличения или уменьшения выживаемости или размножения), что приводит к изменению частоты генотипов у населения.
Чтобы лучше понять естественный отбор, давайте рассмотрим его в контексте мутации гена. Мутация геномной ДНК может привести к одному из трех исходов. Во-первых, мутация может быть нейтральной, что означает, что никакие реальные изменения в клетке или организме не происходят в результате мутации. Этот тип мутации может поддерживаться или может быть потерян во времени (из-за генетического дрейфа). Второй тип мутации может привести к благоприятному исходу, продуцированию более эффективного белка или приданию некоторого другого преимущества клетке или организму. Третий тип мутации - вредная или неблагоприятная мутация. Этот тип мутации обычно теряется, поскольку клетки или организмы, несущие эту мутацию, могут иметь пониженные показатели выживаемости или размножения.
Различные области генома подвержены различным темпам мутации. Например, области, которые не содержат генов или не имеют последовательности, которые влияют на гены, имеют скорости мутаций, которые равны частоте случайных ошибок. С другой стороны, критический ген будет иметь очень низкую скорость мутации, потому что почти любая мутация в критическом гене будет пагубной. Эти гены называются «высококонсервативными». Последовательности высококонсервативных генов, таких как рибосомальные белки, могут быть использованы для проведения сравнений и гипотез о макроэволюции отдаленных родственников (таких как бактерии и животные).
Другие гены развивались совсем недавно и могут быть уникальными для определенной группы организмов. Анализ сходства последовательностей в этих генах может предоставить информацию о близких родственниках (макроэволюции) и может даже использоваться для сравнения различий между популяциями или индивидуумами одного и того же вида (микроэволюция). Например, вирус гриппа быстро развивается, чтобы избежать распознавания иммунной системы. В случае гриппа любые изменения (мутации) в белке гемагглютинина на вирусной поверхности, которые помогают вирусу уклониться от иммунной системы, были бы выгодными. Исследование микроэволюции гриппа, вызванное геномными мутациями в белках оболочки, ежегодно информирует о производстве новых противогриппозных вакцин.
Таким образом, макроэволюция и микроэволюция представляют собой один и тот же процесс, обусловленный случайной мутацией и естественным отбором, в разных масштабах. Хотя может быть трудно связать изменения, которые происходят во время микроэволюции (например, развитие лекарственной устойчивости) с макроэволюционными изменениями (такими как эволюция новых видов), рассмотреть количество времени, которое требуется для каждого. Микроэволюция может наблюдаться в течение жизни и может быть непосредственно измерена. Микроэволюция происходит с каждым новым поколением и даже внутри многоклеточного организма (как при раке). Макроэволюция занимает гораздо больше времени и должна рассматриваться с другой точки зрения. Жизнь на Земле переживает микроэволюцию на 3,8 миллиарда лет, и это много времени для микро-событий для получения макрорезультатов.
