زیست‌شناسی فرگشتی
زیست‌شناسی فرگشتی زیرشاخه‌ای از علم زیست‌شناسی است که به مطالعه فرایندهای فرگشتی که منجر به تنوع زیستی بر روی کره زمین از جهان‌نیای پایانی شده‌اند، می‌پردازد. این فرایندها شامل انتخاب طبیعی، نسب مشترک و گونه‌زایی می‌شوند.
این زیرشاخه از تفکری که جولیان هاکسلی در دهه ۱۹۳۰ میلادی با نام سنتز مدرن می‌شناخت، بیرون آمد. سنتز مدرن در جهت فهم چندین شاخهٔ تحقیقاتی از زیست‌شناسی مانند ژنتیک، بوم‌شناسی، سامانه‌شناسی و دیرینه‌شناسی که تا آن زمان با هم نامرتبط بودند، به‌وجود آمد.
تحقیقات کنونی گسترده‌تر شده‌است تا معماری ژنتیکی سازگاری، تکامل مولکولی و نیروهای مختلفی را که شامل تکامل جنسی، انتخاب ژنتیکی و بیوگرافی می‌شود را پوشش دهد. زمینه جدیدتر زیست‌شناسی تکاملی تکاملی ("evo-devo") چگونگی کنترل رشد جنین را بررسی می‌کند، بنابراین یک سنتز وسیع‌تری ایجاد می‌کند که زیست‌شناسی رشد را با زمینه‌های تحت پوشش سنتز تکاملی قبلی ادغام می‌کند.
تکامل مفهوم اصلی اتحاد در زیست‌شناسی است. زیست‌شناسی را می‌توان به روش‌های مختلفی تقسیم کرد. یک راه با سطح سازماندهی بیولوژیکی است، از مولکولی تا سلولی، ارگانیسم تا جمعیت. روش قبلی توسطآرایه‌شناسی (زیست‌شناسی) درک می‌شود و با زمینه‌هایی مانند جانورشناسی، گیاه‌شناسی و میکروبیولوژی، آنچه را که در گذشته به عنوان بخش‌های عمده زندگی دیده می‌شد را منعکس می‌کند. راه سوم رویکردی مانند زیست‌شناسی میدانی، زیست‌شناسی نظری ، تکامل تجربی و دیرینه‌شناسی است. این روش‌های جایگزین برای تقسیم موضوع می‌تواند با زیست‌شناسی تکاملی ترکیب شود تا زمینه‌هایی مانند اکولوژی تکاملی و زیست‌شناسی تکاملی ایجاد شود.
اخیراً، ادغام علم بیولوژی و علوم کاربردی زمینه‌های جدیدی را ایجاد کرده‌است که تعمیم‌هایی از زیست‌شناسی تکاملی مانند روباتیک تکاملی، مهندسی، الگوریتم‌ها، اقتصاد، و معماری هستند. سازوکارهای اساسی تکامل به‌طور مستقیم یا غیرمستقیم به کار می‌رود تا طرح‌های جدید به وجود آید یا حل مشکلاتی که حل آنها در غیر این صورت دشوار بود انجام شود. تحقیقات تولید شده در این زمینه‌های کاربردی به نوبه خود به پیشرفت مسایل کمک می‌کند، به خصوص به دلیل کار در زمینه تکامل در زمینه‌های علوم کامپیوتر و مهندسی مانند مهندسی مکانیک کمک کننده است.
ایده تکامل با انتخاب طبیعی در سال ۱۸۵۹ توسط چارلز داروین مطرح شد، اما زیست‌شناسی تکاملی، به عنوان یک رشته آکادمیک در نوع خود، در دوره سنتز مدرن در دهه ۱۹۳۰ و ۱۹۴۰ پدیدار شد. تا دهه ۱۹۸۰ بسیاری از دانشگاه‌ها دارای بخش زیست‌شناسی تکاملی بودند. در ایالات متحده، بسیاری از دانشگاه‌ها به جای بخش‌های قدیمی مانند گیاه‌شناسی و جانورشناسی، بخش‌"های زیست‌شناسی مولکولی و سلولی" یا "زیست‌محیطی و زیست‌شناسی تکاملی" ایجاد کردند. دیرینه شناسی اغلب با علم زمین گروه‌بندی می شود.
اکنون که فیزیولوژی میکروبی و ژنومیک بهتر درک می‌شوندمیکروبیولوژی نیز در حال تبدیل شدن به یک رشته تکاملی است. زمان تولید سریع باکتری‌ها و ویروس‌هایی مانند باکتریوفاژها، امکان کشف سؤالات تکاملی را فراهم می‌آورد.
بسیاری از زیست شناسان در شکل‌گیری رشته مدرن زیست‌شناسی تکاملی نقش داشته‌اند. تئودوسیوس دبژانسکی و EB فورد یک برنامه تحقیقاتی تجربی ایجاد کردند. رونالد فیشر، سیوول رایت و جی اس هالدین یک چارچوب نظری صدا را ایجاد کردند. ارنست مایر در سیستماتیک، جورج گایلورد سیمپسون در دیرینه‌شناسی و G. Ledyard Stebbins در گیاه‌شناسی به شکل‌گیری ترکیب مدرن کمک کردند. جیمز کرو، ریچارد لوئنتین، دن هارتل، مارکوس فلدمن، و برایان چارلزورث نسلی از زیست شناسان تکاملی آموزش دادند.
تحقیقات کنونی در زیست‌شناسی تکاملی موضوعات متنوعی را در بر می‌گیرد و ایده‌هایی از مناطق مختلف مانند ژنتیک مولکولی و علوم رایانه را در خود گنجانده است.
اول، برخی از زمینه‌های تحقیق تکاملی سعی در توضیح پدیده‌هایی دارند که در سنتز تکاملی مدرن به خوبی مورد توجه قرار نگرفته‌اند. اینها شامل گونه‌زایی، تکامل تولید مثل جنسی، تکامل همکاری (فرگشت)، تکامل پیرش و تحول پذیری (فرگشت پذیری) است.
دوم، زیست شناسان ساده‌ترین سیر تکاملی را می‌پرسند: "چه اتفاقی افتاده و چه زمانی؟". این شامل زمینه‌هایی مانند paleobiology و همچنین سامانه‌شناسی و فیلوژنتیک یا تبارزایش است.
سوم ، سنتز تکاملی مدرن در زمانی ابداع شد که کسی اساس مولکولی ژنها را درک نکرد. امروزه زیست شناسان تکاملی سعی در تعیین معماری ژنتیکی پدیده‌های جالب تکاملی مانند سازگاری و شکل‌گری دارند. آنها به دنبال پاسخ به سؤالاتی از جمله چند ژن درگیر هستند، اثرات هر ژن چقدر زیاد است، تأثیر ژنهای مختلف به چه میزانی به هم وابستگی متقابل دارد، تأثیر هر ژن چقدر زیاد است، ژن‌ها چه کاری انجام می‌دهند و چه تغییراتی در آنها رخ می‌دهد (مثلاً جهش‌های نقطه در مقابل تکثیر ژن یا حتی تکثیر ژنوم). آنها سعی می‌کنند با واسطه بررسی‌های ارتباطی در کل ژنوم ، وراثت پذیری بالایی را که در مطالعات دوقلوی مشاهده می‌شود، با این مشکل در پیدا کردن اینکه ژن‌ها در نتیجه این وراثت پذیری تأثیر دارند، تطبیق دهند.
یک چالش در مطالعه معماری ژنتیکی این است که ژنتیک جمعیت کلاسیک که سنتز تکاملی مدرن را کاتالیز میکند باید به روز شود تا دانش مولکولی مدرن را در نظر بگیرد. این امر به پیشرفت زیادی در زمینه ریاضیات نیاز دارد تا بتواند داده‌های توالی DNA را با نظریه تکاملی به عنوان بخشی از یک تئوری تکامل مولکولی مرتبط کند. به عنوان مثال، زیست شناسان سعی می‌کنند با تشخیص رفت و برگشت‌های انتخابی، یک ژن را انتخاب کنند.
چهارم ، سنتز تکاملی مدرن شامل این توافق است که نیروها در تکامل نقش دارند، اما در مورد نسبت اهمیت آنها توافقی ندارند. پژوهش حاضر به دنبال تعیین این موضوع است. نیروهای تکاملی شامل انتخاب طبیعی، انتخاب جنسی، رانش ژنتیکی، پیش نویس ژنتیکی، محدودیت‌های رشد، تعصب جهش و جغرافیای زیستی هستند.
یک رویکرد تکاملی برای تحقیقات فعلی در زمینه زیست‌شناسی ارگانیسم و زیست‌محیطی مانند نظریه تاریخ زندگی مهم است. حاشیه نویسی ژنها و عملکرد آنها به روشهای تطبیقی وابسته است. زمینه زیست‌شناسی تکاملی تکاملی ("evo-devo") به بررسی چگونگی عملکرد فرآیندهای توسعه می‌پردازد و آنها را در ارگانیسم‌های مختلف برای تعیین چگونگی تکامل آنها مقایسه می‌کند.
برخی ژورنال‌های علمی منحصراً در زیست‌شناسی تکاملی تخصص دارند، از جمله ژورنال‌های "Evolution" , "Journal of Evolutionary Biology" و "BMC Evolutionary Biology". برخی ژورنالها تخصصهای فرعی موجود در زیست‌شناسی تکاملی را پوشش می‌دهند، مانند ژورنال‌های "زیست‌شناسی سیستماتیک"، "زیست‌شناسی مولکولی و تکامل" و مجله خواهر آن "Genome Biology and Evolution" و "Cladistics ."
مجلات دیگر جنبه‌های زیست‌شناسی تکاملی را با سایر زمینه‌های مرتبط با یکدیگر ترکیب می‌کنند. به عنوان مثال، "بوم‌شناسی مولکولی"، "مجموعه مقالات جامعه سلطنتی لندن سری B"، "زیست‌شناسی" "طبیعت گرایانه آمریکایی" و "نظری جمعیت"، با اکولوژی و جنبه‌های دیگر زیست‌شناسی ارگانیسم همپوشانی دارند. همپوشانی با اکولوژی نیز در مجلات مرور "Trends Ecology and Evolution" و "بررسی سالانه اکولوژی ، تکامل و سیستماتیک برجسته است". ژورنال‌های "ژنتیک" و "ژنتیک" "PLoS" با سؤالات ژنتیک مولکولی که کاملاً ماهیت تکاملی ندارند همپوشانی دارند.