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Fisiología evolutiva

A menudo se supone que la selección natural y sexual actúa más directamente sobre el comportamiento (por ejemplo, lo que un animal elige hacer cuando se enfrenta a un depredador), que se expresa dentro de los límites establecidos por las capacidades de desempeño de todo el organismo (por ejemplo, qué tan rápido puede correr). que están determinados por rasgos subordinados (p. ej., composición del tipo de fibras musculares). Una debilidad de este modelo conceptual y operativo es la ausencia de un reconocimiento explícito del lugar de los rasgos de la historia de vida .

La fisiología evolutiva es el estudio de la evolución biológica de estructuras y procesos fisiológicos ; es decir, la manera en que las características funcionales de los individuos de una población de organismos han respondido a la selección natural a lo largo de múltiples generaciones durante la historia de la población. [1] Es una subdisciplina tanto de la fisiología como de la biología evolutiva . Los profesionales en este campo provienen de diversos ámbitos, que incluyen fisiología, biología evolutiva, ecología y genética .

En consecuencia, la gama de fenotipos estudiados por los fisiólogos evolutivos es amplia e incluye historia de vida , comportamiento, desempeño de todo el organismo, [2] [3] morfología funcional , biomecánica , anatomía , fisiología clásica, endocrinología , bioquímica y evolución molecular . El campo está estrechamente relacionado con la fisiología comparada y la fisiología ambiental , y sus hallazgos son una preocupación importante de la medicina evolutiva . Una definición que se ha ofrecido es "el estudio de las bases fisiológicas de la aptitud física , es decir, la evolución correlacionada (incluidas limitaciones y compensaciones ) de la forma y función fisiológicas asociadas con el medio ambiente, la dieta, la homeostasis , la gestión de la energía, la longevidad y la mortalidad". y características de la historia de vida ". [4]

Historia

Como su nombre lo indica, la fisiología evolutiva es el producto de lo que en un momento fueron dos disciplinas científicas distintas. Según Garland y Carter, [1] la fisiología evolutiva surgió a finales de la década de 1970, tras debates sobre el estado metabólico y termorregulador de los dinosaurios (ver fisiología de los dinosaurios ) y los reptiles parecidos a los mamíferos .

A este período le siguieron intentos a principios de la década de 1980 de integrar la genética cuantitativa en la biología evolutiva , lo que tuvo efectos indirectos en otros campos, como la ecología del comportamiento y la ecofisiología . A mediados y finales de la década de 1980, los métodos filogenéticos comparativos comenzaron a popularizarse en muchos campos, incluida la ecología fisiológica y la fisiología comparada . Un volumen de 1987 titulado Nuevas direcciones en fisiología ecológica [5] tenía poca ecología [6] pero un énfasis considerable en temas evolutivos. Generó un intenso debate y, al cabo de unos años, la Fundación Nacional de Ciencias desarrolló un panel titulado Fisiología ecológica y evolutiva.

Poco después, los experimentos de selección y la evolución experimental se volvieron cada vez más comunes en la fisiología evolutiva. La macrofisiología ha surgido como una subdisciplina en la que los profesionales intentan identificar patrones a gran escala en rasgos fisiológicos (por ejemplo, patrones de covariación con la latitud ) y sus implicaciones ecológicas. [7] [8] [9]

Más recientemente, se ha argumentado la importancia de una fusión de la biología y la fisiología evolutivas desde la perspectiva de los análisis funcionales, la epigenética y una síntesis evolutiva extendida . [10] El crecimiento de la fisiología evolutiva también se refleja en el surgimiento de subdisciplinas, como la endocrinología evolutiva , [11] [12] que aborda preguntas híbridas como "¿Cuáles son los mecanismos endocrinos más comunes que responden a la selección en el comportamiento?" o rasgos de la historia de vida?" [13]

Propiedades emergentes

Como disciplina científica híbrida, la fisiología evolutiva ofrece algunas perspectivas únicas. Por ejemplo, una comprensión de los mecanismos fisiológicos puede ayudar a determinar si un patrón particular de variación o covariación fenotípica (como una relación alométrica ) representa lo que posiblemente podría existir o simplemente lo que la selección ha permitido. [1] De manera similar, un conocimiento profundo de los mecanismos fisiológicos puede mejorar en gran medida la comprensión de las posibles razones de las correlaciones y limitaciones evolutivas de lo que es posible para muchos de los rasgos típicamente estudiados por los biólogos evolutivos (como la morfología ).

Áreas de investigación

Las áreas importantes de investigación actual incluyen:

Técnicas

Financiamiento y sociedades

En Estados Unidos, la investigación en fisiología evolutiva está financiada principalmente por la National Science Foundation . Varias sociedades científicas cuentan con secciones que abarcan la fisiología evolutiva, que incluyen:

Revistas que publican con frecuencia artículos sobre fisiología evolutiva.

Ver también

Referencias

  1. ^ abcde Garland, T. Jr.; PA Carter (1994). «Fisiología evolutiva» (PDF) . Revisión anual de fisiología . 56 : 579–621. doi : 10.1146/annurev.ph.56.030194.003051. PMID  8010752.
  2. ^ Arnold, SJ (1983). «Morfología, rendimiento y fitness» (PDF) . Zoólogo americano . 23 (2): 347–361. doi : 10.1093/icb/23.2.347 .
  3. ^ Careau, VC; T. Garland, Jr. (2012). "Rendimiento, personalidad y energética: correlación, causalidad y mecanismo" (PDF) . Zoología Fisiológica y Bioquímica . 85 (6): 543–571. doi :10.1086/666970. hdl : 10536/DRO/DU:30056093 . PMID  23099454. S2CID  16499109.
  4. ^ Lovegrove, BG (2006). "El poder de la aptitud en los mamíferos: percepciones del rebufo africano". Zoología Fisiológica y Bioquímica . 79 (2): 224–236. doi :10.1086/499994. PMID  16555182. S2CID  24536395.
  5. ^ Feder, YO; AF Bennett; WW Burggren; RB Huey, eds. (1987). Nuevas direcciones en fisiología ecológica . Nueva York: Universidad de Cambridge. Prensa. ISBN 978-0-521-34938-3.
  6. ^ Kingsolver, JG (1988). "Fisiología evolutiva: ¿Dónde está la ecología? Una revisión de Nuevas direcciones en fisiología ecológica, Feder et al. 1987". Ecología . 69 (5): 1645-1646. doi :10.2307/1941674. JSTOR  1941674.
  7. ^ Chown, SL; KJ Gastón; D. Robinson (2004). "Macrofisiología: patrones a gran escala en rasgos fisiológicos y sus implicaciones ecológicas". Ecología Funcional . 18 (2): 159–167. doi : 10.1111/j.0269-8463.2004.00825.x .
  8. ^ Gastón, KJ; Chown, SL; Calosi, P.; Bernardo, J.; Bilton, DT; Clarke, A.; Clusella-Trullas, S.; Ghalambor, CK; Konarzewski, M.; Peck, LS; Portero, WP; Pörtner, HO; Rezende, EL; Schulte, PM; Spicer, JI; Stillman, JH; Terblanche, JS; van Kleunen, M. (2009). «Macrofisiología: una reunificación conceptual» (PDF) . El naturalista americano . 174 (5): 595–612. doi :10.1086/605982. hdl : 10019.1/119921 . PMID  19788354. S2CID  6239591.
  9. ^ Chown, SL; Gastón, KJ (2015). "Macrofisiología: avances y perspectivas". Ecología Funcional . 30 (3): 330–344. doi : 10.1111/1365-2435.12510 .
  10. ^ Noble, D.; Jablonka, E.; Joyner, MJ; Müller, GB; Omholt, SW (2014). "La evolución evoluciona: la fisiología vuelve al centro del escenario". La Revista de Fisiología . 592 (11): 2237–2244. doi :10.1113/jphysiol.2014.273151. PMC 4048083 . PMID  24882808. 
  11. ^ Zera, AJ; Harshman, LG; Williams, TD (2007). "Endocrinología evolutiva: la síntesis en desarrollo entre endocrinología y genética evolutiva". Revisión anual de ecología, evolución y sistemática . 38 : 793–817. doi : 10.1146/annurev.ecolsys.38.091206.095615. S2CID  33272127.
  12. ^ Cox, RM; McGlothlin, JW; Bonier, F. (2016). "Las hormonas como mediadoras de la integración fenotípica y genética: un enfoque de genética evolutiva". Biología Integrativa y Comparada . 56 (2): 126-137. doi : 10.1093/icb/icw033 . PMID  27252188.
  13. ^ Guirnalda, T. Jr.; Zhao, M.; Saltzman, W. (2016). "Las hormonas y la evolución de rasgos complejos: conocimientos de la selección artificial sobre el comportamiento". Biología Integrativa y Comparada . 56 (2): 207–224. doi :10.1093/icb/icw040. PMC 5964798 . PMID  27252193. 
  14. ^ Guirnalda, T. Jr.; SC Adolf (1991). "Diferenciación fisiológica de poblaciones de vertebrados" (PDF) . Revista Anual de Ecología y Sistemática . 22 : 193–228. doi :10.1146/annurev.ecolsys.22.1.193.
  15. ^ Kelly, SA; T. Panhuis; A. Stöhr (2012). Plasticidad fenotípica: mecanismos moleculares y significado adaptativo . vol. 2. págs. 1417-1439. doi : 10.1002/cphy.c110008. ISBN 9780470650714. PMID  23798305. {{cite book}}: |journal=ignorado ( ayuda )
  16. ^ Bennett, AF; RE Lenski (1999). "La evolución experimental y su papel en la fisiología evolutiva" (PDF) . Zoólogo americano . 39 (2): 346–362. doi : 10.1093/icb/39.2.346 .
  17. ^ Irschick, DJ; J. J. Meyers; JF Husak; J.-F. Le Galliard (2008). "¿Cómo opera la selección en las capacidades de desempeño funcional de todo el organismo? Una revisión y síntesis" (PDF) . Investigación en ecología evolutiva . 10 : 177-196. CiteSeerX 10.1.1.371.8464 . ISSN  0003-1569. Archivado desde el original (PDF) el 9 de junio de 2011 . Consultado el 22 de enero de 2009 . 
  18. ^ Guirnalda, T. Jr.; AF Bennett; EL Rezende (2005). "Enfoques filogenéticos en fisiología comparada" (PDF) . Revista de biología experimental . 208 (parte 16): 3015–3035. doi : 10.1242/jeb.01745 . PMID  16081601. S2CID  14871059.

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