第一人称:吉姆史密斯

经过 Sandra J. Ackerman.

采访Jim Smith关于他作为进化生物学研究员和进化教育者的工作。

生物学 进化

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2015年6月 - 2015年6月

第103卷,3号

对于他经典的工作中的所有数千个词 关于物种的起源, 查尔斯达尔文从未想过他会在物质上的最后一句话,所以不同的新物种来自现有物种的手段。事实上,在他介绍的第一章的第一段中,他称之为“神秘的神秘之谜”。达尔文的自然选择理论已经承担了时间的考验,但对于这一天,研究人员继续拼图揭示新物种形式的确切机制。地理隔离作为生殖隔离的主要手段一直是普遍的观点,但最近另一个可能的机制已经获得了牵引力: 生态形态,其中一个物种内的一个或几个群体雕刻了自己的生态学利基,既不均不移于原始物种,也没有与其保持重大的遗传交流。这种过程被认为导致过去的许多新物种的出现,今天继续这样做,由吉姆史密斯,Lyman Briggs学院生物学教授和密歇根州昆士学部门(Michigan Station)(Michigan Station))密切关注大学。在最近对高级编辑Sandra Ackerman的采访中,史密斯谈到了他作为进化生物学研究员和进化教育者的工作。

Lyman Briggs College和密歇根州立大学的昆虫学系生物学教授Jim Smith
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你学习的特定水果飞的鲜明是什么?

我的研究侧重于 rhagoletis. 果蝇,属于家庭tephritidae。顺便说一下,这些是真正的果蝇,定义为在活组织中将卵子留在活组织中的苍蝇。它仍然附着在宿主植物中。家庭的昆虫果蝇,逐渐去 果蝇 在日常谈话中,将鸡蛋放入腐烂的水果中,所以严格地说出他们不是真正的果蝇。

罗格卢比斯·帕莫尼耳, Apple Maggot,一直是生态物质的主要例子 - 即,基于开关到新的宿主植物的基础上产生不同的物种,而不是通过地理隔离。在1600年代之前的北美, R. Pomonella. 幸福地生活在野山楂植物的果实上( Crataegus. SPP。),但是当欧洲定居者开始在这里培养苹果时,一些 R. Pomonella. 群体转向苹果作为他们的宿主工厂。适应新宿主包括使用该工厂作为求爱和交配的共同点,因为这些苍蝇与他们在附近找到的其他人交配,然后在宿主植物中奠定了鸡蛋。这似乎导致了苹果侵扰的遗传分离 rhagoletis. 在相对较短的时间内,进化地说话。我们的思考是,Apple和Hawthorn-infesting苍蝇现在正在独立进化轨迹。

每种寄主植物是否支持不同种类的rhagoletis?

好吧,这张照片比这更复杂。在去年与MSU和Notre Dame大学的同事发表的论文中,我们展示了一种不同的物种 - rhagoletis cingulata-禁毒三种不同种类的樱桃树:黑色(Prunus Serotina ), 甜的 ( P. Avium. )和馅饼( P. Cerasus. )樱桃树。同样的苍蝇攻击所有这些。

我们把很多时间放进了 rhagoletis. FIELDWORK:您不仅要找到被侵染的树木,但您必须恰好来到合适的季节来收集幼虫(MAGGOTS),让他们回到实验室,后蛹和成年人,然后序列他们的DNA看看对于人口或物种级别差异。毕竟,我们没有找到足够的遗传差异来表明宿主相关的分化,这可能让我们考虑不同的物种!但那没关系;你必须知道那里有什么。

在研究樱桃果蝇后,你下次去哪儿了?

我们现在正在研究以东红雪松的种子锥体饲喂物种的系统发育学杜尼犬弗吉尼亚尼亚)和其他杜松物种。 r. juniperina 在属中很难在文中置于文章中。它们在另外两种物种之间不是中间,而是简单地突出 rhagoletis, 我们认为他们可能已经参与了自适应辐射。所以我们想知道在启动这种自适应辐射时正在使用哪个祖先宿主。这个故事的第一部分是今年在一篇论文中发表的 伟大的湖泊昆虫学家。我们看到了更多的遗传变异 rhagoletis. 在北美的瞻博社会比我们预期的。当我们看到一个小型地理区域和杜松宿主植物物种之间,我们惊讶和兴奋。 rhagoletis. 生物多样性和昆虫生物多样性一般,极其缺乏采样,所以我们希望将我们的努力集中在那方面。

作为一个演变教育者,你如何向学生呈现进化概念?

我的同事和我开发了探索在线系统的在线材料,其中患有进化途径的所有组分是已知的,从汤到坚果。这种系统的例子是强大的,但它们并非所有共同点;传统上,从自然历史或全体生物生态角度都教授进化。但是进化过程的分子和细胞生物学证据是引人注目的。一旦学生看到整个进化途径,从DNA水平的变化到这种变化的细胞生物学后果,以及随后的生物体的差异适应性适应性,它很难解释任何其他方式,而不是持续的持续示例。进化过程。

你如何领导学生思考进化的问题?

我常常发现一种与本科生相关的一种方式正在探索医学背景中的进化原则。这是令人兴奋的进化医学领域。我班上的大量生物学专业是预先使用的,但其中许多人从未在进化中取得了课程。他们没有机会思考进化到他们未来的医学实践的相关性 - 但是,在以正确的方式呈现时,对正在进行医疗保健专业的学生本质上有趣。

所以他们在他们的脑海里面的生物学很多和结束现在开始到位?

那就对了。人类健康和疾病的背景真的为学生提供了进化的全部想法,而不是作为一种抽象理论,而是作为一个思考各种生活形式,个人发展和医学实践之间的整体框架。从健康专业中有很多伟大的例子,我们可以使用那些人关心的。

当然是癌症的最初示例之一是癌症。癌症基本上是体细胞的进化,因此它有意义,进化思维能让我们更好地理解它。肿瘤内的细胞或细胞组是如何成为转移的?肿瘤是否有必要发育良好,或者转移可以早日发展?通过进化医学的镜片,我们还可以做一个更细粒度的遗传分析,通常涉及单个肿瘤细胞的全基因组序列。这使我们可以识别负责不同肿瘤类型的遗传突变,并看看个体患者内部和之间的变异,然后我们对我们在每种情况下处理的内容更具体了解。我们知道,一些治疗对于某些癌细胞类型而言比其他治疗更好,因此患者可以接受较高概率有效的治疗方法。

另一个例子可以开始阐明我们对疾病的理解(也许最终医疗实践)的阐明是我们对心理健康的看法。在西蒙弗雷泽大学的Bernard Crespi已经提出了自闭症的概念,与精神分裂症相反,在单一频谱的另一端。克雷斯西和他的同事具有患有自闭症和精神分裂症的人群的表型差异,并且使用基因组方法来鉴定可能介导自闭症与精神分裂症的风险的互惠拷贝数变体。虽然结果没有得出决定,但它们正在以不同的方式研究一些这些问题,试图了解他们如何工作以及人们如何最好的方法处理。

然后是一个问题,为什么这么多的过敏似乎比一世纪以前比说,这么多过敏似乎更普遍。一种可能的解释是进化的,当人们在卫生控制的环境中长大时,它们面临更多的免疫挑战,因为孩子的免疫挑战,因此他们的免疫系统具有更高的反应阈值 - 换句话说,它需要更多的刺激性刺激免疫反应。这种“卫生假设”仍在进行测试,值得考虑这种进化解释,看看它解释了观察到的数据。作为进化医学的领导者之一 - 兰多尔夫Nesse,亚利桑那州立大学的演化和医学中心最近举办了国际演变,医学和公共卫生学会的第一次会议,以指出,我们的机构是产品在今天不存在的环境中的演变。因此,我们易患疾病并不令人惊讶。

有更多的案例进化医学可能能够在医疗难题上流出新的光线。我相信我们将继续发现更多和更多。

你现在已经在进化医学上教授了一名高级研讨会,现在使用这个话题作为一种方法来向可能从未了解他们的学生介绍进化的核心概念。到目前为止,你如何评价这种方法?

我认为这一直有效,甚至比我所希望的更多。在2011年,当我在华盛顿特区的美国科学会议上进展的人类进展和他们的近亲和他们的近亲中组织了一个关于近亲的研讨会时,我与MSU一起乘坐了大学的本科生。他们让我自豪!在星期天早上8:30看到我20岁的学生 - 在华盛顿的一家人中,在他们的生活中,在他们的周日早上8点30分吸引了一个研讨会,在谈论黑猩猩和人类大脑之间的葡萄糖运输差异。是我的教学职业生涯的亮点之一。

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