Эволюция с клеточной точки зрения
Эволюционные процессы одноклеточных и многоклеточных организмов постоянно обсуждаются. Джон Тордей, доктор философии, ведущий исследователь в Институте биомедицинских исследований Лос-Анджелеса (LA BioMed), недавно стал соавтором книги «Эволюционная биология, межклеточная коммуникация и сложные заболевания», которая интегрирует клеточную биологию в эволюционную биологию.
Книга фокусируется не на многоклеточных организмах, а на клетке как наименьшей единице биологической структуры и функции. Это первый случай, когда эволюция рассматривается с клеточно-механистической перспективы, что делает эволюцию более доступной и релевантной для всей биологии и медицины.
Ключевые идеи
- Механизм естественного отбора: Необходим механизм, объясняющий, как возникает новизна в эволюции позвоночных (например, превращение конечностей в крылья, плавательного пузыря в легкие) и как интегрируются физиологические регуляторные системы (липидный обмен и дыхание, фоторецепция и циркадные ритмы).
- Роль клеток: Поскольку именно клетки генерируют фенотипы из генов, их изучение — логичный путь к пониманию эволюции. Эволюция — это процесс, а не статичный объект.
- Происхождение многоклеточности: Научные данные указывают, что одноклеточные организмы являются предками многоклеточных (метазоев), а центральным эволюционным механизмом, на который действует отбор, является метаболическая клеточная кооперативность.
Методология: Генные регуляторные сети (GRNs)
Книга предлагает новый подход, основанный на анализе Генных регуляторных сетей (GRNs), которые опосредуют межклеточную коммуникацию. Этот подход позволяет:
- Изучать механизмы эволюции группы организмов (филогенез), используя данные об индивидуальном развитии организма (онтогенез), и наоборот.
- Объединять GRNs, общие для онтогенеза и филогенеза (независимо от временного фактора), в один набор данных для определения фундаментальных физиологических принципов.
- Заполнять пробелы в знаниях с помощью математических алгоритмов, подобных Периодической таблице.
Концепция межклеточной коммуникации связывает всю биологию — от её истоков до профилактической медицины. Такой эволюционный взгляд может дать новые идеи для экспериментальной эволюции.
Об авторе
Джон Тордей — профессор педиатрии и акушерства/гинекологии в Медицинской школе Дэвида Геффена при UCLA. Он пионер в области биологии развития лёгких. Его текущие исследования сосредоточены на эволюционно-развивающих (филогенетических) истоках фенотипической гетерогенности клеток лёгких и детерминантах GRNs в эволюции лёгких. Он заинтересован в использовании эволюционной биологии лёгких как подхода к клинической диагностике и лечению хронических заболеваний лёгких и как прототипа для предиктивной и профилактической медицины.