Molekulare Evolution ist teilweise ein Prozess der Evolution an der Skala der DNA, RNS und Proteine. Molekulare Evolution ist als ein wissenschaftliches Feld in den 1960er Jahren als Forscher von der molekularen Biologie erschienen, Entwicklungsbiologie und Bevölkerungsgenetik haben sich bemüht, neue Entdeckungen auf der Struktur und Funktion von Nukleinsäuren und Protein zu verstehen. Einige der Schlüsselthemen, die Entwicklung des Feldes gespornt haben, sind die Evolution der Enzym-Funktion, der Gebrauch der Nukleinsäure-Abschweifung als eine "molekulare Uhr" gewesen, um Art-Abschweifung und den Ursprung zu studieren, DNA zu nichtcodieren.

Neue Fortschritte in genomics, einschließlich des ganzen Genoms sequencing, der Protein-Charakterisierung des hohen Durchflusses und bioinformatics haben zu einer dramatischen Zunahme in Studien auf dem Thema geführt. In den 2000er Jahren sind einige der aktiven Themen die Rolle der Genverdoppelung im Erscheinen der neuartigen Genfunktion, dem Ausmaß der anpassungsfähigen molekularen Evolution gegen neutrale Prozesse der Veränderung und Antrieb und die Identifizierung von molekularen Änderungen gewesen, die für verschiedene menschliche Eigenschaften besonders diejenigen verantwortlich sind, die Infektion, Krankheit und Erkennen gehören.

Grundsätze der molekularen Evolution

Veränderungen

Veränderungen sind dauerhafte, übertragbare Änderungen zum genetischen Material (gewöhnlich DNA oder RNS) von einer Zelle. Veränderungen können durch das Kopieren von Fehlern im genetischen Material während der Zellabteilung und durch die Aussetzung von der Radiation, den Chemikalien oder den Viren verursacht werden, oder können absichtlich unter der Zellkontrolle während der Prozesse wie meiosis oder Hyperveränderung vorkommen. Veränderungen werden als die treibende Kraft der Evolution betrachtet, wohin weniger günstig (oder schädlich) Veränderungen von der Genlache durch die Zuchtwahl entfernt werden, während günstiger (oder vorteilhaft) dazu neigen anzuwachsen. Neutrale Veränderungen betreffen die Überlebenschancen des Organismus in seiner natürlichen Umgebung nicht und können mit der Zeit anwachsen, der darauf hinauslaufen könnte, was als interpunktiertes Gleichgewicht, die moderne Interpretation der klassischen Entwicklungstheorie bekannt ist.

Ursachen der Änderung in der Allel-Frequenz

Es gibt vier bekannte Prozesse, die das Überleben einer Eigenschaft betreffen; oder, mehr spezifisch, die Frequenz eines Allels (Variante eines Gens):

• Genetischer Antrieb beschreibt Änderungen in der Genfrequenz, die dem auswählenden Druck nicht zugeschrieben werden kann, aber stattdessen zu Ereignissen erwartet ist, die zu geerbten Charakterzügen ohne Beziehung sind. Das ist in kleinen Paarungsbevölkerungen besonders wichtig, die einfach genug Nachkommenschaft nicht haben können, um denselben Genvertrieb wie die elterliche Generation aufrechtzuerhalten.
• Genfluss oder Wanderung: Oder Genmischung ist der einzige der Agenten, der Bevölkerungen näher genetisch macht, während er größere Genlachen baut.
• Auswahl, in der besonderen Zuchtwahl, die durch die Differenzialsterblichkeit und Fruchtbarkeit erzeugt ist. Differenzialsterblichkeit ist die Überleben-Rate von Personen vor ihrem Fortpflanzungsalter. Wenn sie überleben, werden sie dann weiter durch die Differenzialfruchtbarkeit - d. h. ihr genetischer Gesamtbeitrag zur folgenden Generation ausgewählt. Auf diese Weise werden die Allele, dass diese überlebenden Personen zur Genlache beitragen, die Frequenz jener Allele vergrößern. Sexuelle Auswahl, die Anziehungskraft zwischen Genossen, die sich aus zwei Genen, ein für eine Eigenschaft und die andere Bestimmung einer Vorliebe für diese Eigenschaft ergibt, ist auch sehr wichtig.
• Wiederkehrende Veränderung kann die Frequenz eines Mutationsallels vergrößern.

Molekulare Studie von phylogeny

Molekulare Systematik ist ein Produkt des traditionellen Feldes der Systematik und molekularen Genetik. Es ist der Prozess, Daten auf der molekularen Verfassung der DNA der biologischen Organismen, RNS oder beider zu verwenden, um Fragen in der Systematik, d. h. über ihre richtige wissenschaftliche Klassifikation oder Taxonomie aus dem Gesichtswinkel von der Entwicklungsbiologie aufzulösen.

Molekulare Systematik ist möglich durch die Verfügbarkeit von Techniken für die DNA sequencing gemacht worden, die den Entschluss von der genauen Folge von nucleotides oder Basen entweder in der DNA oder in RNS erlauben. Zurzeit ist es noch ein langer und teurer Prozess zur Folge das komplette Genom eines Organismus, und das ist für nur einige Arten getan worden. Jedoch ist es ziemlich ausführbar, die Folge eines definierten Gebiets eines besonderen Chromosoms zu bestimmen. Typische molekulare systematische Analysen verlangen den sequencing von ungefähr 1000 Grundpaaren.

Die treibenden Kräfte der Evolution

Abhängig von der den verschiedenen Kräften der Evolution zugeteilten ziemlichen Bedeutung stellen drei Perspektiven Entwicklungserklärungen für die molekulare Evolution zur Verfügung.

Während das Erkennen der Wichtigkeit vom zufälligen Antrieb für stille Veränderungen, selectionists Hypothesen behauptet, dass das Ausgleichen und positive Auswahl die treibenden Kräfte der molekularen Evolution ist. Jene Hypothesen basieren häufig auf genanntem panselectionism der breiteren Ansicht, die Idee, dass Auswahl die einzige Kraft ist, die stark genug ist, um Evolution zu erklären, zufälligen Antrieb und Veränderungen zu geringen Rollen weitergebend.

Hypothesen von Neutralists betonen die Wichtigkeit von der Veränderung, Auswahl und zufälligen genetischen Antrieb reinigend. Die Einführung der neutralen Theorie durch Kimura, der schnell vom König und den eigenen Ergebnissen von Jukes gefolgt ist, hat zu einer wilden Debatte über die Relevanz von neodarwinism am molekularen Niveau geführt. Die Neutrale Theorie der molekularen Evolution stellt fest, dass die meisten Veränderungen schädlich und durch die Zuchtwahl schnell entfernt sind, aber der restlichen ist die große Mehrheit in Bezug auf die Fitness neutral, während der Betrag von vorteilhaften Veränderungen klein vanishingly ist. Das Schicksal von neutralen Veränderungen wird durch den genetischen Antrieb geregelt, und trägt sowohl zu nucleotide polymorphism als auch zu befestigten Unterschieden zwischen Arten bei.

Hypothesen von Mutationists betonen zufälligen Antrieb und Neigungen in Veränderungsmustern. Sueoka war erst, um eine moderne Mutationist-Ansicht vorzuschlagen. Er hat vorgeschlagen, dass die Schwankung im GC Inhalt nicht das Ergebnis der positiven Auswahl, aber eine Folge des GC mutational Druck war.

Geschichte der Wissenschaft

Die Geschichte von molekularen Evolutionsanfängen am Anfang des 20. Jahrhunderts mit der "vergleichenden Biochemie", aber des Feldes der molekularen Evolution ist in sein eigenes in den 1960er Jahren und 1970er Jahren im Anschluss an den Anstieg der molekularen Biologie eingetreten. Das Advent des Proteins sequencing hat Molekularbiologen erlaubt, phylogenies zu schaffen, der auf dem Folge-Vergleich gestützt ist, und die Unterschiede zwischen homologen Folgen als eine molekulare Uhr zu verwenden, um die Zeit seit dem letzten gemeinsamen Ahnen zu schätzen. Gegen Ende der 1960er Jahre hat die neutrale Theorie der molekularen Evolution eine theoretische Grundlage für die molekulare Uhr geschaffen, obwohl sowohl die Uhr als auch die neutrale Theorie umstritten waren, seitdem die meisten Entwicklungsbiologen stark an panselectionism mit der Zuchtwahl als die einzige wichtige Ursache der Entwicklungsänderung gehalten haben. Nach den 1970er Jahren hat Nukleinsäure sequencing molekularer Evolution erlaubt, außer Proteinen bis hoch erhaltene ribosomal RNS-Folgen, das Fundament einer Wiederkonzeptualisierung der frühen Geschichte des Lebens zu reichen.

Das theoretische Fachwerk für die molekulare Systematik wurde in den 1960er Jahren in den Arbeiten von Emile Zuckerkandl, Emanuel Margoliash, Linus Pauling und Walter M. Fitch gelegt. Für Anwendungen der molekularen Systematik wurde von Charles G. Sibley (Vögel), Herbert C. Dessauer (herpetology) und Morris Goodman (Primate) den Weg gebahnt, die von Allan C. Wilson, Robert K. Selander und John C. Avise gefolgt sind (wer verschiedene Gruppen studiert hat). Die Arbeit mit der Protein-Elektrophorese hat 1956 begonnen. Obwohl die Ergebnisse nicht quantitativ waren und morphologische Klassifikation nicht am Anfang übertroffen haben, haben sie quälende Hinweise zur Verfügung gestellt, die lange gehalten an Begriffen der Klassifikationen von Vögeln zum Beispiel wesentliche Revision gebraucht haben. In der Periode 1974-1986 war Kreuzung der DNA-DNA die dominierende Technik.

Genom-Evolution

Evolution von Genomic ist eine Reihe von Phänomenen, die am Ändern der Struktur eines Genoms durch die Evolution beteiligt ist.

Die Studie der Genom-Evolution ist mit vielfachen Feldern wie Strukturanalyse des Genoms, die Studie von genomic Parasiten, Gen und alten Genom-Verdoppelungen, polyploidy, und vergleichendem genomics verbunden. Entwicklungsbiologen interessieren sich für fünf spezifische Fragen in Rücksichten auf die Evolution des Genoms, diese sind:

1. Wie entwickelte sich das Genom zu seiner aktuellen Größe?
2. Wie ist der Inhalt innerhalb des Genoms, ist es größtenteils werfen weg oder nicht?
3. Wie ist der Vertrieb von Genen innerhalb eines Genoms?
4. Wie ist die Zusammensetzung des nucleotides innerhalb des Genoms?
5. Wie Übersetzung des genetischen Codes tut, entwickeln sich?

Genom-Größe

Genom-Größe ist die ganze DNA, die das Genom macht. Ein Genom kann aus genetischen Gebieten und Nichtcodiergebieten bestehen. Genetische Gebiete sind diejenigen, die Proteine verschlüsseln, während sich das Nichtcodieren von Gebieten auf Befürworter bezieht und DNA wegwirft. Der C-Wert ist ein anderer Begriff für die Genom-Größe. Innerhalb einer Art zeigt der C-Wert viel Schwankung nicht, aber es gibt einen bedeutenden Unterschied im C-Wert zwischen Arten.

Genom von Prokaryotic

Prokaryotes sind einzellige Organismen, die membranengebundenen organelles nicht haben und an einem strukturell verschiedenen Kern Mangel haben. Die Forschung über prokaryotic Genome zeigt, dass es eine bedeutende positive Korrelation zwischen dem C-Wert von prokaryotes und dem Betrag von Genen gibt, die das Genom zusammensetzen. Das zeigt an, dass Gengröße der Hauptfaktor ist, der die Größe des Genoms beeinflusst.

Genom von Eukaryotic

In eukaryotic Organismen gibt es ein Paradox beobachtet nämlich, dass die Zahl von Genen, die das Genom zusammensetzen, der Genom-Größe nicht entspricht. Mit anderen Worten ist die Genom-Größe viel größer, als es gegeben die Gesamtzahl von Protein-Codiergenen erwartet würde.

Zusammenhängende Felder

Ein wichtiges Gebiet innerhalb der Studie der molekularen Evolution ist der Gebrauch von molekularen Daten, um die richtige biologische Klassifikation von Organismen zu bestimmen. Das wird molekulare Systematik oder molekularen phylogenetics genannt.

Werkzeuge und in der Studie der molekularen Evolution entwickelte Konzepte werden jetzt für vergleichenden genomics und molekulare Genetik allgemein verwendet, während der Zulauf von neuen Daten von diesen Feldern Förderung in der molekularen Evolution gespornt hat.

Schlüsselforscher in der molekularen Evolution

Einige Forscher, die Schlüsselbeiträge zur Entwicklung des Feldes geleistet haben:

• Motoo Kimura — Neutrale Theorie
• Masatoshi Nei — Anpassungsfähige Evolution
• Walter M. Fitch — Rekonstruktion von Phylogenetic
• Walter Gilbert — RNS-Welt
• Joe Felsenstein — Methoden von Phylogenetic
• Susumu Ohno — Genverdoppelung
• John H. Gillespie — Mathematik der Anpassung
• Dan Graur - Neutrale Modelle der molekularen Evolution
• Wen-Hsiung Li - Neutrale Modelle der molekularen Evolution

Zeitschriften und Gesellschaften

Der molekularen Evolution gewidmete Zeitschriften schließen Molekulare Biologie und Evolution, Zeitschrift der Molekularen Evolution, und Molekularen Phylogenetics und Evolution ein. Die Forschung in der molekularen Evolution wird auch in Zeitschriften von Genetik, molekularer Biologie, genomics, Systematik oder Entwicklungsbiologie veröffentlicht. Die Gesellschaft für die Molekulare Biologie und Evolution veröffentlicht die Zeitschrift "Molekulare Biologie und Evolution" und hält eine jährliche internationale Sitzung.

Siehe auch

• Geschichte der molekularen Evolution
• Abiogenesis
• Evolution
• Genetischer Antrieb
• E. coli langfristiges Evolutionsexperiment
• Entwicklungsphysiologie
• Organisation von Genomic
• Heterotachy
• Horizontale Genübertragung
• Menschliche Evolution
• Evolution von diätetischen Antioxidationsmitteln
• Molekulare Uhr
• Vergleichender phylogenetics
• Neutrale Theorie der molekularen Evolution
• Ungleichheit von Nucleotide
• Geiz
• Bevölkerungsgenetik
• Auswahl

Weiterführende Literatur

• A. Meyer (Redakteur), Gleicher von Y. van de, "Genom-Evolution: Gen und Genom-Verdoppelungen und der Ursprung von Neuartigen Genfunktionen", 2003, internationale Standardbuchnummer 978-1-4020-1021-7
• T. Ryan Gregory, "Die Evolution des Genoms", 2004, YSBN 978-0123014634