Evo-Devo (Evolusjonær biologi av utvikling)



den Evolusjonær biologi av utvikling, forkortet vanlig som evo-devo med sin akronym på engelsk, er et nytt felt for evolusjonær biologi som integrerer grenen av utvikling i evolusjon. Et av de mest lovende målene med denne disiplinen er å forklare jordens morfologiske mangfold.

Den moderne syntesen forsøkte å integrere Darwins evolusjonsteori ved naturlig utvalg og arvsmekanismer foreslått av Mendel. Det utelukket imidlertid muligheten for utvikling i evolusjonær biologi. Derfor oppstår evo-devo i fravær av integrasjon av utvikling i syntesen.

Utviklingen av molekylærbiologi oppnådde sekvensen av genomene og visualiseringen av genetisk aktivitet, slik at de kunne fylle det gapet i evolusjonær teori.

Dermed oppdaget oppdagelsen av gener involvert i disse prosessene opprinnelsen til evo-devo. Biologene for evolusjonær utvikling har ansvaret for å sammenligne gener som regulerer utviklingsprosessene i et bredt spekter av multicellulære organismer.

index

  • 1 Hva er evo-devo?
  • 2 Historisk perspektiv
    • 2.1 Før Hox-gener
    • 2.2 Etter Hox-gener
  • 3 Hvilke evo-devo studier?
    • 3.1 Embryologisk morfologi og komparativ
    • 3.2 Biologi av genetisk utvikling
    • 3.3 Eksperimentelle epigenetika
    • 3.4 Dataprogrammer
  • 4 Eco-evo-devo
  • 5 referanser

Hva er evo-devo?

Et av de grunnleggende spørsmålene i evolusjonær biologi - og i biologiske fag generelt - er hvordan den organismenes ekstraordinære biologiske mangfold som nå bor på planeten, kom over.

Særskilte grener av biologi, som anatomi, paleontologi, utviklingsbiologi, genetikk og genomikk gir informasjon for å finne svaret på dette spørsmålet. Men innenfor disse disiplene, utviklingen.

Organismerne begynner sitt liv som en enkelt celle, og gjennom utviklingsprosessene, formasjonen av strukturer som komponerer den, kaller seg hode, ben, haler, blant andre..

Utvikling er et sentralt konsept, siden gjennom denne prosessen blir all den genetiske informasjonen i en organisme oversatt til den morfologi vi observerer. Dermed har oppdagelsen av det genetiske grunnlaget for utvikling avslørt hvordan endringer i dette kan arves, noe som gir anledning til evo-devo.

Evo-devo søker å forstå mekanismene som har ført til utviklingen av utviklingen, i form av:

- Prosessene for utvikling. For eksempel, som en ny celle eller et nytt vev, er ansvarlig for de nye morfologiene i visse linjer

- De evolusjonære prosessene. For eksempel, hvilket selektivt trykk fremmet utviklingen av de nevnte morfologier eller nye strukturer.

Historisk perspektiv

Før gener Hox

Inntil midten av 1980-tallet antok de fleste biologer at mangfoldet i skjemaer hadde oppstått gjennom betydelige endringer i gener som styrte utviklingen av hver avstand.

Biologer visste at en flue lignet et fly, og en mus som en mus, takket være sine gener. Imidlertid ble det antatt at genene mellom organismer så forskjellige morfologisk, burde reflektere disse uhyggelige forskjellene på genernivået.

Etter gener Hox

Studier utført på fruktfly mutanter, Drosophila, førte til oppdagelsen av gener og genprodukter som er involvert i utviklingen av insektet.

Disse banebrytende arbeidene fra Thomas Kaufman førte til oppdagelsen av gener Hox - de som har ansvaret for å kontrollere mønsteret av kroppsstrukturer og identiteten til segmentene i den antero-bakre akse. Disse gener arbeider ved å regulere transkripsjon av andre gener.

Takket være komparativ genomikk kan vi konkludere med at disse gener er tilstede i nesten alle dyr.

Med andre ord, selv om metazoans er svært forskjellige i form av morfologi (tenk på en orm, en flaggermus og en hval), deler de felles utviklingsbaner. Denne oppdagelsen var sjokkerende for tidens biologer og førte til spredning av vitenskapen om evo-devo.

På denne måten ble det konkludert med at arter med svært forskjellige fenotyper har svært få genetiske forskjeller, og at genetiske og cellulære mekanismer er ekstremt like i livets tre.

Hva gjør evo-devo-studien?

Evo-devo har blitt preget av utvikling av flere forskningsprogrammer. Muller (2007) nevner fire av dem, selv om han advarer om at de overlapper hverandre.

Morfologi og komparativ embryologi

Denne typen studie har som mål å peke på de morfogenetiske forskjellene som skiller de primitive ontogenier fra derivatene. Informasjonen kan suppleres med det som finnes i fossilregistreringen.

Etter denne tankegangen kan vi karakterisere forskjellige mønstre av morfologisk evolusjon i store skalaer, for eksempel eksistensen av heterokroner.

Dette er variasjoner som oppstår i utviklingen, enten i utseende tidspunktet i formasjonen av egenskapen.

Biologi av genetisk utvikling

Dette fokuset fokuserer på utviklingen av den genetiske utviklingsmaskinen. Blant de anvendte teknikkene er kloning og visualisering av uttrykket av gener involvert i regulering.

For eksempel, studien av gener Hox og dens utvikling gjennom prosessen som mutasjon, duplisering og divergens.

Eksperimentell epigenetikk

Dette programmet studerer samspillet og molekylær-, cellulær- og vævsnivådynamikken påvirker evolusjonelle endringer. Studier utviklingsegenskaper som ikke er inneholdt i organismens genom.

Denne tilnærmingen gjør det mulig å bekrefte at, selv om den samme fenotypen eksisterer, kan den uttrykkes differensielt avhengig av miljøforhold.

Dataprogrammer

Dette programmet fokuserer på kvantifisering, modellering og simulering av utviklingsevolusjon, inkludert matematiske modeller for analyse av data.

Evo-devo øko

Den evo-devo veksten førte til dannelsen av andre disipliner som ønsket å videreføre integrasjons ulike grener av biologien i evolusjonsteori og født-evo-devo øko.

Denne nye grenen søker integrering av begreper utviklings symbiose, utvikling plastisitet, genetisk innkvartering og bygging av nisjer.

Generelt tyder symbiosen utvikling at organismene er konstruert, delvis ved samhandling med sine omgivelser og er vedvarende symbiotiske forhold med mikroorganismer. For eksempel, i flere insekter, produserer eksistensen av symbiotiske bakterier reproduktiv isolasjon.

Det er ingen tvil om at symbiosen har hatt en imponerende innvirkning på utviklingen av organismer, fra opprinnelsen til den eukaryote cellen til opprinnelsen til multicellularity selv.

På samme måte består plastisitet i utvikling av organismens evne til å generere forskjellige fenotyper, avhengig av miljøet. Under dette konseptet er miljøet ikke utelukkende et selektivt middel, uten også å støpe fenotypen.

referanser

  1. Carroll, S. B. (2008). Evo-devo og en ekspansiv evolusjonær syntese: en genetisk teori om morfologisk evolusjon. Cell, 134(1), 25-36.
  2. Gilbert, S. F., Bosch, T.C., & Ledón-Rettig, C. (2015). Eco-Evo-Devo: utviklings symbiose og utviklingsplasticitet som evolusjonære midler. Naturomtaler Genetikk, 16(10), 611.
  3. Müller, G. B. (2007). Evo-devo: utvide den evolusjonære syntese. Natur vurderinger genetikk, 8(12), 943.
  4. Raff, R. A. (2000). Evo-devo: utviklingen av en ny disiplin. Naturomtaler Genetikk, 1(1), 74.
  5. Sultan, S. E. (2017). Eco-Evo-Devo. i Evolusjonær utviklingsbiologi (s. 1-13). Springer International Publishing.