Evolutionsfysiologi

Naturligt och sexuellt urval antas ofta agera mest direkt på beteendet (t.ex. vad ett djur väljer att göra när det konfronteras med ett rovdjur) , vilket uttrycks inom gränser som sätts av hela organismens prestationsförmåga (t.ex. hur snabbt det kan springa) som bestäms av underordnade egenskaper (t.ex. sammansättning av muskelfibertyp). En svaghet med denna konceptuella och operativa modell är frånvaron av ett uttryckligt erkännande av platsen för livshistoriska egenskaper.

Evolutionsfysiologi är studiet av den biologiska utvecklingen av fysiologiska strukturer och processer; det vill säga det sätt på vilket de funktionella egenskaperna hos individer i en population av organismer har svarat på naturligt urval över flera generationer under befolkningens historia. Det är en underdisciplin av både fysiologi och evolutionsbiologi . Utövare inom området kommer från en mängd olika bakgrunder, inklusive fysiologi, evolutionsbiologi, ekologi och genetik .

Följaktligen är utbudet av fenotyper som studeras av evolutionära fysiologer brett, inklusive livshistoria , beteende, prestanda för hela organismen, funktionell morfologi , biomekanik , anatomi , klassisk fysiologi, endokrinologi , biokemi och molekylär evolution . Fältet är nära besläktat med jämförande fysiologi och miljöfysiologi , och dess resultat är ett stort problem inom evolutionär medicin . En definition som har erbjudits är "studiet av den fysiologiska grunden för fitness , nämligen korrelerad evolution (inklusive begränsningar och avvägningar ) av fysiologisk form och funktion associerad med miljön, kost, homeostas , energihushållning , livslängd och dödlighet och livshistoriska egenskaper".

Historia

Som namnet antyder är evolutionär fysiologi produkten av vad som en gång var två distinkta vetenskapliga discipliner. Enligt Garland och Carter uppstod evolutionär fysiologi i slutet av 1970-talet, efter debatter om dinosauriernas metaboliska och termoregulatoriska status (se dinosauriernas fysiologi ) och däggdjursliknande reptiler .

Denna period följdes av försök i början av 1980-talet att integrera kvantitativ genetik i evolutionär biologi , som hade spridningseffekter på andra områden, såsom beteendeekologi och ekofysiologi . I mitten till slutet av 1980-talet fylogenetiska jämförande metoder att bli populära inom många områden, inklusive fysiologisk ekologi och jämförande fysiologi . En volym från 1987 med titeln New Directions in Ecological Physiology hade lite ekologi men en betydande betoning på evolutionära ämnen. Det skapade livlig debatt, och inom några år National Science Foundation utvecklat en panel med titeln Ecological and Evolutionary Physiology .

Kort därefter blev selektionsexperiment och experimentell evolution allt vanligare inom evolutionär fysiologi. Makrofysiologi har dykt upp som en underdisciplin, där utövare försöker identifiera storskaliga mönster i fysiologiska egenskaper (t.ex. mönster av samvariation med latitud ) och deras ekologiska implikationer.

På senare tid har betydelsen av en sammanslagning av evolutionär biologi och fysiologi argumenterats utifrån funktionella analyser, epigenetik och en utökad evolutionär syntes . Tillväxten av evolutionär fysiologi återspeglas också i framväxten av underdiscipliner, såsom evolutionär endokrinologi , som tar upp sådana hybridfrågor som "Vilka är de vanligaste endokrina mekanismerna som svarar på urval på beteende eller livshistoriska egenskaper?"

Emergent egenskaper

Som en hybrid vetenskaplig disciplin ger evolutionär fysiologi några unika perspektiv. Till exempel kan en förståelse av fysiologiska mekanismer hjälpa till att avgöra om ett visst mönster av fenotypisk variation eller samvariation (som ett allometriskt samband) representerar vad som eventuellt skulle kunna existera eller bara vad urval har tillåtit. På samma sätt kan en grundlig kunskap om fysiologiska mekanismer avsevärt förbättra förståelsen för möjliga orsaker till evolutionära korrelationer och begränsningar än vad som är möjligt för många av de egenskaper som vanligtvis studeras av evolutionära biologer (som morfologi ) .

Forskningsområden

Viktiga områden inom aktuell forskning inkluderar:

Organismisk prestation som en central fenotyp (t.ex. mätningar av hastighet eller uthållighet i djurförflyttning )
Beteendes roll i fysiologisk evolution
Fysiologisk och endokrinologisk grund för variation i livshistoria (t.ex. kopplingsstorlek )
Funktionell betydelse av molekylär evolution
I vilken utsträckning artskillnader är adaptiva
Fysiologiska grunder för gränser för geografiska områden
Geografisk variation i fysiologi
Sexuellt urvals roll i att forma fysiologisk evolution
Storleken på "fylogenetisk signal" i fysiologiska egenskaper
Roll av patogener och parasiter i fysiologisk evolution och immunitet
Tillämpning av optimalitetsmodellering för att belysa graden av anpassning
Roll av fenotypisk plasticitet för att redogöra för individ-, populations- och artskillnader
Mekanistisk grund för avvägningar och begränsningar för evolution (t.ex. förmodade Carriers begränsning av löpning och andning)
Gränser för ihållande metabolisk hastighet
Ursprunget till allometriska skalningsförhållanden eller allometriska lagar (och den så kallade metaboliska teorin om ekologi )
Individuell variation (se även Individuella skillnader psykologi )
Funktionell betydelse av biokemiska polymorfismer
Analys av fysiologisk variation via kvantitativ genetik
Paleofysiologi och utvecklingen av endotermi
Människans anpassningsfysiologi _
Darwinistisk medicin
Evolution av antioxidanter i kosten

Tekniker

Artificiellt urval och experimentell evolution- video med mushjul
Genetiska analyser och manipulationer
Mätning av urval i det vilda
Fenotypisk plasticitet och manipulation
Filogenetiskt baserade jämförelser
Dubbelmärkta vattenmätningar av frilevande energibehov hos djur

Finansiering och samhällen

I USA finansieras forskning inom evolutionär fysiologi huvudsakligen av National Science Foundation . Ett antal vetenskapliga sällskap har avsnitt som omfattar evolutionär fysiologi, inklusive:

Tidskrifter som ofta publicerar artiklar om evolutionär fysiologi

Se även

externa länkar

Fysiologiska typer
Djur	Fiskens fysiologi Mänsklig psykologi Insekts fysiologi Dinosauriernas fysiologi
Växter	Växtfysiologi Växtuppfattning (fysiologi) Fysiologiska växtsjukdomar
Celler	Cellfysiologi
Relaterade ämnen	Jämförande fysiologi Ekofysiologi Elektrofysiologi Evolutionsfysiologi Molekylär fysiologi Neurofysiologi