CA215: Praktische Anwendungen der Evolution.

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1. Die evolutionäre Theorie ist das Rahmenwerk, das alle Bereiche der Biologie verbindet. Sie erklärt Ähnlichkeiten und Unterschiede zwischen Organismen, Fossilien, Biogeografie, Arzneimittelresistenz, extreme Merkmale wie den Schwanz des Pfau, die relative Virulenz von Parasiten und vieles mehr. Ohne die Theorie der Evolution wäre es immer noch möglich, viel über die Biologie zu wissen, aber nicht zu verstehen.
   
   Dieses erklärende Rahmenwerk ist in praktischer Hinsicht nützlich. Erstens macht eine einheitliche Theorie das Lernen leichter, da die Fakten zusammenhängen, anstatt aus vielen isolierten triviales Details zu bestehen. Zweitens ermöglicht eine Theorie, Lücken in der Theorie zu erkennen, was produktive Bereiche für neue Forschung vorschlägt.
   
   
2. Die evolutionäre Theorie wurde in mehreren Bereichen praktisch angewendet (Futuyma 1995; Bull and Wichman 2001). Zum Beispiel:
   • Bioinformatik, ein Milliarden-Dollar-Industriezweig, besteht größtenteils aus dem Vergleich genetischer Sequenzen. Abstammung mit Modifikation ist eine ihrer wichtigsten Annahmen.
   • Krankheiten und Schädlinge entwickeln Resistenz gegen die Medikamente und Pflanzenschutzmittel, die wir gegen sie einsetzen. Die evolutionäre Theorie wird im Bereich der Resistenzmanagement in Medizin und Landwirtschaft (Bull and Wichman 2001) angewendet.
   • Die evolutionäre Theorie wird verwendet, um Fischereien zur Erhöhung der Erträge zu managen (Conover and Munch 2002).
   • Die künstliche Selektion wird seit der Vorzeit verwendet, hat sich aber durch die Hinzufügung der Quantitativen Merkmal-Ort-Mapping (QTL) deutlich effizienter gemacht.
   • Wissen über die Evolution der Parasitenvirulenz in menschlichen Populationen kann helfen, die öffentliche Gesundheitspolitik zu leiten (Galvani 2003).
   • Die Theorie der Geschlechterverteilung, basierend auf der Evolutionstheorie, wurde verwendet, um Bedingungen vorherzusagen, unter denen der hochgefährdete Kakapo-Vogel mehr weibliche Nachkommen produzieren würde, was ihn vom Rand der Ausrottung zurückholte (Sutherland 2002).
   
   Die evolutionäre Theorie wird angewendet und hat Potenzialanwendungen in vielen anderen Bereichen, von der Bewertung der Bedrohungen genetisch veränderter Pflanzen bis hin zur menschlichen Psychologie. Weitere Anwendungen sind sicherlich zu erwarten.
   
   
3. Die phylogenetische Analyse, die das evolutionäre Prinzip der gemeinsamen Abstammung verwendet, hat ihre Nützlichkeit bewiesen:
   • Das Nachverfolgen von Genen bekannter Funktion und der Vergleich ihrer Beziehung zu unbekannten Genen hilft, die Funktion unbekannter Gene vorherzusagen, was für die Arzneimittelfindung grundlegend ist (Branca 2002; Eisen and Wu 2002; Searls 2003).
   • Die phylogenetische Analyse ist ein Standardteil der Epidemiologie, da sie die Identifizierung von Krankheitsreservoirs und manchmal die schrittweise Übertragung von Krankheiten ermöglicht. Zum Beispiel bestätigte die phylogenetische Analyse, dass ein Zahnarzt aus Florida seine Patienten mit HIV ansteckte, dass HIV-1 und HIV-2 auf Menschen aus Schimpansen und Mantelaffen im zwanzigsten Jahrhundert übertragen wurden, und, als die Poliomyelitis aus den Amerikas ausgerottet wurde, dass neue Fälle nicht aus verborgenen Reservoirs kamen (Bull and Wichman 2001). Sie wurde 2002 verwendet, um einen Mann wegen vorsätzlicher Ansteckung einer Person mit HIV zu verurteilen (Vogel 1998). Das gleiche Prinzip kann verwendet werden, um die Quelle von Biowaffen zu verfolgen (Cummings and Relman 2002).
   • Die phylogenetische Analyse zur Verfolgung der Vielfalt eines Pathogens kann verwendet werden, um eine geeignete Impfung für einen bestimmten Bereich auszuwählen (Gaschen et al. 2002).
   • Ribotyping ist eine Technik zur Identifizierung eines Organismus oder zumindest zur Auffindung seines nächsten bekannten Verwandten durch Kartierung seiner ribosomalen RNA auf den Baum des Lebens. Sie kann verwendet werden, selbst wenn die Organismen nicht kultiviert oder von anderen Methoden erkannt werden können. Ribotyping und andere Genotypisierungsmethoden wurden verwendet, um bisher unbekannte Infektionsagenten menschlicher Krankheiten zu finden (Bull and Wichman 2001; Relman 1999).
   • Die phylogenetische Analyse hilft bei der Bestimmung von Proteinfaltungen, da Proteine, die sich von einem gemeinsamen Vorfahren ableiten, tendieren, ihre Faltungen zu konservieren (Benner 2001).
   
   
4. Die gelenkte Evolution ermöglicht die „Züchtung“ von Molekülen oder molekularen Pfaden, um Produkte zu erstellen oder zu verbessern, einschließlich:
   • Enzyme (Arnold 2001)
   • Farbstoffe (Arnold 2001)
   • Antibiotika
   • Aromen
   • Biopolymere
   • Bakterienstämme zur Zersetzung gefährlicher Materialien.
   Die gelenkte Evolution kann auch verwendet werden, um die Faltung und Funktion natürlicher Enzyme zu untersuchen (Taylor et al. 2001).
   
   
5. Die evolutionären Prinzipien der natürlichen Selektion, Variation und Rekombination sind die Grundlage für genetische Algorithmen, eine Ingenieurtechnik, die viele praktische Anwendungen hat, einschließlich Luft- und Raumfahrttechnik, Architektur, Astrophysik, Data Mining, Arzneimittelfindung und -design, Elektrotechnik, Finanzen, Geophysik, Materialtechnik, Militärstrategie, Mustererkennung, Robotik, Planung und Systemtechnik (Marczyk 2004).
   
   
6. Für die evolutionäre Wissenschaft entwickelte Werkzeuge wurden anderen Zwecken zugeführt. Zum Beispiel:
   • Viele statistische Techniken, einschließlich Varianzanalyse und lineare Regression, wurden von evolutionären Biologen entwickelt, insbesondere Ronald Fisher und Karl Pearson. Diese statistischen Techniken haben heute eine viel breitere Anwendung.
   • Die gleichen Techniken der phylogenetischen Analyse, die für die Biologie entwickelt wurden, können auch die Geschichte mehrerer Kopien eines Manuskripts nachverfolgen (Barbrook et al. 1998; Howe et al. 2001) und die Geschichte von Sprachen (Dunn et al. 2005).
   
   
7. Gute Wissenschaft muss keine Anwendung haben, außer der Befriedigung der Neugier. Ein großer Teil der Astronomie, Geologie, Paläontologie, Naturgeschichte und anderer Wissenschaften hat keine praktische Anwendung. Für viele Menschen ist Wissen ein wertvolles Ziel an sich.
   
   
8. Wissenschaft mit wenig oder keiner Anwendung jetzt kann in der Zukunft eine Anwendung finden, insbesondere wenn sich das Feld reift und unser Wissen darüber umfassender wird. Praktische Anwendungen werden oft auf Ideen aufgebaut, die ursprünglich nicht als anwendbar erschienen. Darüber hinaus können Fortschritte in einem Bereich der Wissenschaft anderen Bereichen helfen, zu erhellen. Die Evolution bietet ein Rahmenwerk für die Biologie, ein Rahmenwerk, das andere nützliche biologische Fortschritte unterstützen kann.
   
   
9. Antievolutionäre Ideen gibt es seit Jahrtausenden und haben bisher noch nichts mit praktischer Anwendung beigetragen.

Referenzen: