Evo-Devo (Evolutionær Udviklingsbiologi)

1204
Sherman Hoover

Det udviklingsmæssig evolutionær biologi, almindeligvis forkortet som evo-devo for dets akronym på engelsk er det et nyt felt af evolutionær biologi, der integrerer udviklingsgrenen i evolutionen. Et af de mest lovende mål for denne disciplin er at forklare morfologisk mangfoldighed på jorden.

Den moderne syntese forsøgte at integrere Darwins evolutionsteori ved naturlig selektion og de arvsmekanismer, der blev foreslået af Mendel. Imidlertid udelukkede han den mulige rolle, som udviklingen spiller i evolutionær biologi. Derfor stammer evo-devo fra den manglende integration af udvikling i syntesen.

Kilde: Romanes, G. J.; uploadet til Wikipedia af da: Bruger: Phlebas; forfattere af beskrivelsessiden: da: Bruger: Phlebas, da: Bruger: SeventyThree [Public domain] via Wikimedia Commons
Udviklingen af ​​molekylærbiologi opnåede sekvensen af ​​genomer og visualisering af genetisk aktivitet, hvilket gør det muligt at udfylde dette hul i evolutionsteorien.

Således opdagelsen af ​​generne involveret i disse processer gav anledning til oprindelsen af ​​evo-devo. Evolutionære udviklingsbiologer har til opgave at sammenligne de gener, der regulerer udviklingsprocesser i en bred vifte af flercellede organismer..

Artikelindeks

  • 1 Hvad er evo-devo?
  • 2 Historisk perspektiv
    • 2.1 Før Hox-gener
    • 2.2 Efter Hox-generne
  • 3 Hvad studerer evo-devo?
    • 3.1 Morfologi og komparativ embryologi
    • 3.2 Biologi af genetisk udvikling
    • 3.3 Eksperimentel epigenetik
    • 3.4 Computerprogrammer
  • 4 Eco-evo-devo
  • 5 Referencer

Hvad er evo-devo?

Et af de grundlæggende spørgsmål i evolutionær biologi - og i biologiske videnskaber generelt - er, hvordan den ekstraordinære biodiversitet af de organismer, der bebor planeten i dag, opstod.

Forskellige grene af biologi, såsom anatomi, paleontologi, udviklingsbiologi, genetik og genomik giver information for at finde svaret på dette spørgsmål. Imidlertid inden for disse discipliner udviklingen.

Organismer begynder deres liv som en enkelt celle, og gennem udviklingsprocesser opstår dannelsen af ​​de strukturer, der sammensætter den, kald det blandt andet hoved, ben, haler..

Udvikling er et centralt begreb, idet al den genetiske information indeholdt i en organisme gennem denne proces oversættes til den morfologi, som vi observerer. Opdagelsen af ​​de genetiske baser for udvikling har således afsløret, hvordan ændringer i dette kan nedarves, hvilket giver anledning til evo-devo.

Evo-devo søger at forstå de mekanismer, der har ført til udviklingen i udvikling med hensyn til:

- Udviklingsprocesser. For eksempel hvordan en ny celle eller nyt væv er ansvarlig for nye morfologier i visse slægter

- Evolutionære processer. For eksempel, hvilket selektivt tryk fremmede udviklingen af ​​disse nye morfologier eller strukturer.

Historisk perspektiv

Før generne Hox

Indtil midten af ​​1980'erne antog de fleste biologer, at mangfoldighed i former var opstået takket være betydelige ændringer i de gener, der styrede udviklingen af ​​hver afstamning..

Biologer vidste, at en flue lignede en flue, og en mus lignede en mus takket være deres gener. Man mente imidlertid, at generne mellem sådanne morfologisk forskellige organismer skulle afspejle disse afgrundige forskelle på genniveau..

Efter generne Hox

Undersøgelser af frugtflue-mutanter, Drosophila, førte til opdagelsen af ​​gener og genprodukter involveret i insektudvikling.

Disse banebrydende værker af Thomas Kaufman førte til opdagelsen af ​​gener Hox - de der har ansvaret for at kontrollere mønsteret af kropsstrukturer og identiteten af ​​segmenterne i den anteroposteriorakse. Disse gener virker ved at regulere transkriptionen af ​​andre gener..

Takket være komparativ genomik kan det konkluderes, at disse gener er til stede i næsten alle dyr.

Med andre ord, selvom metazoans adskiller sig meget i morfologi (tænk på en orm, en flagermus og en hval), deler de fælles udviklingsveje. Denne opdagelse var chokerende for datidens biologer og førte til spredning af videnskaben om evo-devo..

På denne måde blev det konkluderet, at arter med meget forskellige fænotyper har meget få genetiske forskelle, og at genetiske og cellulære mekanismer er meget ens i hele livets træ..

Hvad studerer evo-devo?

Evo-devo har været præget af udviklingen af ​​flere forskningsprogrammer. Muller (2007) nævner fire af dem, skønt han advarer om, at de overlapper hinanden.

Morfologi og komparativ embryologi

Denne type undersøgelse søger at afklare de morfogenetiske forskelle, der adskiller primitiv ontogeni fra afledte. Oplysningerne kan suppleres med det, der findes i den fossile optegnelse.

Efter denne tankegang kan forskellige mønstre af morfologisk udvikling karakteriseres i store skalaer, såsom eksistensen af ​​heterokronier..

Disse er variationer, der forekommer i udvikling, enten i tidspunktet for udseendet i hastigheden af ​​dannelsen af ​​træk.

Biologi med genetisk udvikling

Denne tilgang fokuserer på udviklingen af ​​udviklingsgenetiske maskiner. Blandt de anvendte teknikker er kloning og visualisering af ekspressionen af ​​gener involveret i reguleringen.

For eksempel undersøgelse af gener Hox og dens udvikling gennem processer som mutation, duplikering og divergens.

Eksperimentel epigenetik

Dette program studerer interaktionen, og den molekylære, cellulære og vævsniveau dynamik påvirker evolutionære ændringer. Undersøger udviklingsegenskaber, der ikke er indeholdt i organismens genom.

Denne tilgang gør det muligt at bekræfte, at selvom den samme fænotype findes, kan den udtrykkes differentielt afhængigt af miljøforholdene..

Computerprogrammer

Dette program fokuserer på kvantificering, modellering og simulering af udviklingen i udvikling, herunder matematiske modeller til dataanalyse..

Eco-evo-devo

Fremkomsten af ​​evo-devo gav anledning til dannelsen af ​​andre discipliner, der søgte at fortsætte med integrationen af ​​forskellige grene af biologi i evolutionsteorien, og dermed blev eco-evo-devo født..

Denne nye gren søger integration af begreberne udviklingssymbiose, udviklingsmæssig plasticitet, genetisk tilpasning og konstruktion af nicher..

Generelt siger udviklingssymbiose, at organismer til dels bygges takket være interaktioner med deres miljø og er vedvarende symbiotiske forhold til mikroorganismer. For eksempel producerer eksistensen af ​​symbiotiske bakterier reproduktiv isolation i forskellige insekter.

Der er ingen tvivl om, at symbiose har haft en imponerende indflydelse på udviklingen af ​​organismer, fra oprindelsen af ​​den eukaryote celle til selve multicellularitetens oprindelse..

På samme måde består udviklingsmæssig plasticitet af organismernes evne til at generere forskellige fænotyper afhængigt af miljøet. Under dette koncept er miljøet ikke udelukkende et selektivt middel uden også at forme fænotypen.

Referencer

  1. Carroll, S. B. (2008). Evo-devo og en ekspanderende evolutionær syntese: en genetisk teori om morfologisk evolution. Celle134(1), 25-36.
  2. Gilbert, S. F., Bosch, T. C. og Ledón-Rettig, C. (2015). Eco-Evo-Devo: udviklingssymbiose og udviklingsmæssig plasticitet som udviklingsmidler. Naturanmeldelser Genetik16(10), 611.
  3. Müller, G. B. (2007). Evo-devo: udvidelse af den evolutionære syntese. Natur gennemgår genetik8(12), 943.
  4. Raff, R. A. (2000). Evo-devo: udviklingen af ​​en ny disciplin. Naturanmeldelser Genetik1(1), 74.
  5. Sultan, S. E. (2017). Eco-Evo-Devo. I Evolutionær udviklingsbiologi (s. 1-13). Springer International Publishing.

Endnu ingen kommentarer