進化細胞生物学：2つの起源、1つの目的

生物学的多様化のすべての側面は、最終的に細胞レベルでの進化的修正にまで遡ります。細胞のこの中心的な役割は、細胞の仕組みと細胞がどのようになるかについての基本的な質問を組み立てます。これらの2つの調査ラインは、それぞれ細胞生物学と進化生物学の伝統的な起源にありますが、進化的および細胞生物学的思考の包括的な統合が不足しています。進化細胞生物学を、生化学、生物物理学、および集団遺伝学の理論的および定量的分野とこれら2つの同名の分野の融合と定義しています。重要な目標は、一般的な進化プロセスの機械的理解を開発しながら、細胞生物学に進化の視点を特に注入することです。この学際的な分野の完全な開発は、選択、効果的に中立プロセス、歴史的偶発事象、および/または化学的および生物物理レベルでの制約を含む、細胞内特徴の変動のパターンを決定する程度など、生物学の多様な分野で多くの問題を解決する可能性があります。これらの問題は、種類内と種の両方のレベルで調べることができ、単一細胞の方法論により、遺伝子型内の変動の定量化も可能になります。この新興分野の結果は、すでに細胞生物学に大きな影響を与えており、将来の発見は農業、医学、環境科学、および合成生物学の応用に大きな影響を与えます。

All aspects of biological diversification ultimately trace to evolutionary modifications at the cellular level. This central role of cells frames the basic questions as to how cells work and how cells come to be the way they are. Although these two lines of inquiry lie respectively within the traditional provenance of cell biology and evolutionary biology, a comprehensive synthesis of evolutionary and cell-biological thinking is lacking. We define evolutionary cell biology as the fusion of these two eponymous fields with the theoretical and quantitative branches of biochemistry, biophysics, and population genetics. The key goals are to develop a mechanistic understanding of general evolutionary processes, while specifically infusing cell biology with an evolutionary perspective. The full development of this interdisciplinary field has the potential to solve numerous problems in diverse areas of biology, including the degree to which selection, effectively neutral processes, historical contingencies, and/or constraints at the chemical and biophysical levels dictate patterns of variation for intracellular features. These problems can now be examined at both the within- and among-species levels, with single-cell methodologies even allowing quantification of variation within genotypes. Some results from this emerging field have already had a substantial impact on cell biology, and future findings will significantly influence applications in agriculture, medicine, environmental science, and synthetic biology.