Aplikace evoluce - Applications of evolution
Část série na |
Evoluční biologie |
---|
Evoluční biologie , zejména porozumění tomu, jak se organismy vyvíjejí přirozeným výběrem, je oblast vědy s mnoha praktickými aplikacemi. Kreacionisté často tvrdí, že evoluční teorie postrádá jakékoli praktické aplikace; toto tvrzení však vědci vyvrátili.
Širší biologie
Evoluční přístup je klíčem k mnoha současným výzkumům v biologii, které nestanoví studium evoluce jako takové, zejména v biologii organismu a ekologii . Například evoluční myšlení je klíčem k teorii historie života . Anotace genů a jejich funkcí závisí do značné míry na komparativních, tj. Evolučních přístupech. Pole evoluční vývojové biologie zkoumá, jak vývojové procesy fungují, pomocí komparativní metody k určení, jak se vyvinuly.
Umělý výběr
Hlavní technologickou aplikací evoluce je umělá selekce , což je záměrný výběr určitých znaků v populaci organismů. Lidé používají domestikaci rostlin a zvířat po tisíce let umělou selekci . V poslední době se taková selekce stala důležitou součástí genetického inženýrství , přičemž k manipulaci s DNA v molekulární biologii se používají selektovatelné markery, jako jsou geny rezistence na antibiotika . Je také možné použít opakované cykly mutace a selekce k vývoji proteinů se zvláštními vlastnostmi, jako jsou modifikované enzymy nebo nové protilátky , v procesu zvaném řízená evoluce .
Lék
Antibiotická rezistence může být výsledkem bodových mutací v genomu patogenu rychlostí přibližně 1 z 108 na chromozomální replikaci. Antibiotické působení proti patogenu lze chápat jako tlak prostředí; ty bakterie, které mají mutaci, která jim umožňuje přežít, se budou dál rozmnožovat. Poté předají tuto vlastnost svým potomkům, což povede k plně odolné kolonii.
Pochopení změn, ke kterým došlo během evoluce organismu, může odhalit geny potřebné ke konstrukci částí těla, geny, které se mohou podílet na lidských genetických poruchách . Například mexická tetra je albínská jeskynní ryba, která během evoluce ztratila zrak. Společný chov různých populací této slepé ryby produkoval některé potomky s funkčními očima, protože v izolovaných populacích, které se vyvinuly v různých jeskyních, došlo k různým mutacím. To pomohlo identifikovat geny potřebné pro vidění a pigmentaci, jako jsou krystaliny a receptor melanokortinu 1 . Podobně srovnání genomu antarktické ledovky , která postrádá červené krvinky , s blízkými příbuznými, jako je antarktický rockcod, odhalilo geny potřebné k výrobě těchto krvinek.
Počítačová věda
Protože evoluce může produkovat vysoce optimalizované procesy a sítě, má mnoho aplikací v počítačové vědě . Zde začaly simulace evoluce pomocí evolučních algoritmů a umělého života prací Nilse Aalla Barricelliho v 60. letech a rozšířil je Alex Fraser , který publikoval řadu článků o simulaci umělého výběru . Umělá evoluce se stala široce uznávanou optimalizační metodou jako výsledek práce Inga Rechenberga v 60. a na začátku 70. let, který používal evoluční strategie k řešení složitých technických problémů. Zejména genetické algoritmy se staly populární díky psaní Johna Hollanda . Jak akademický zájem rostl, dramatický nárůst výkonu počítačů umožňoval praktické aplikace, včetně automatického vývoje počítačových programů. Evoluční algoritmy se nyní používají k efektivnějšímu řešení vícerozměrných problémů než software vytvořený lidskými designéry a také k optimalizaci návrhu systémů.