Evo-Devo (evolusjonær utviklingsbiologi)

3378
Alexander Pearson

De utviklings evolusjonær biologi, ofte forkortet som evo-devo på grunn av forkortelsen på engelsk, er det et nytt felt av evolusjonær biologi som integrerer grenen av utvikling i evolusjon. Et av de mest lovende målene for denne disiplinen er å forklare morfologisk mangfold på jorden.

Den moderne syntese forsøkte å integrere Darwins evolusjonsteori ved naturlig utvalg og arvsmekanismene foreslått av Mendel. Imidlertid utelukket han den mulige rollen som utvikling i evolusjonær biologi. Derfor oppstår evo-devo fra manglende integrering av utvikling i syntesen.

Kilde: Romanes, G. J.; lastet opp til Wikipedia av no: Bruker: Phlebas; forfattere av beskrivelsessiden: no: Bruker: Phlebas, no: Bruker: SeventyThree [Public domain], via Wikimedia Commons
Utviklingen av molekylærbiologi oppnådde genomgenes sekvens og visualisering av genetisk aktivitet, slik at det ble fylt gapet i evolusjonsteorien.

Dermed ga oppdagelsen av genene som var involvert i disse prosessene opphav til opprinnelsen til evo-devo. Evolusjonelle utviklingsbiologer har til oppgave å sammenligne gener som regulerer utviklingsprosesser i et bredt spekter av flercellede organismer..

Artikkelindeks

  • 1 Hva er evo-devo?
  • 2 Historisk perspektiv
    • 2.1 Før Hox-gener
    • 2.2 Etter Hox-gener
  • 3 Hva studerer evo-devo?
    • 3.1 Morfologi og komparativ embryologi
    • 3.2 Biologi av genetisk utvikling
    • 3.3 Eksperimentell epigenetikk
    • 3.4 Dataprogrammer
  • 4 Eco-evo-devo
  • 5 Referanser

Hva er evo-devo?

Et av de grunnleggende spørsmålene i evolusjonær biologi - og i biologiske vitenskaper generelt - er hvordan den ekstraordinære biologiske mangfoldet til organismer som lever på planeten i dag oppstod.

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

Organismer begynner sitt liv som en enkelt celle, og gjennom utviklingsprosesser oppstår dannelsen av strukturene som komponerer den, kaller det blant annet hode, ben, haler..

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

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

- Utviklingsprosesser. For eksempel hvordan en ny celle eller et nytt vev er ansvarlig for nye morfologier i visse linjer

- Evolusjonære prosesser. For eksempel, hvilket selektivt trykk som fremmet utviklingen av disse nye morfologiene eller strukturer.

Historisk perspektiv

Før genene Hox

Fram til midten av 1980-tallet antok de fleste biologer at mangfold i former hadde oppstått takket være betydelige endringer i genene som styrte utviklingen av hver avstamning..

Biologer visste at en flue så ut som en flue, og en mus så ut som en mus, takket være deres gener. Imidlertid ble det antatt at genene mellom slike morfologisk forskjellige organismer burde gjenspeile disse urimelige forskjellene på gennivå..

Etter genene Hox

Studier i fruktfluemutanter, Drosophila, førte til oppdagelsen av gener og genprodukter involvert i insektutvikling.

Disse banebrytende verkene av Thomas Kaufman førte til oppdagelsen av gener Hox - de som har ansvaret for å kontrollere mønsteret av kroppsstrukturer og identiteten til segmentene i den fremre aksen. Disse genene fungerer ved å regulere transkripsjonen av andre gener..

Takket være komparativ genomikk kan det konkluderes med at disse genene er tilstede i nesten alle dyr.

Med andre ord, selv om metazoans er veldig forskjellige i morfologi (tenk på en orm, en flaggermus og en hval), deler de felles utviklingsveier. Denne oppdagelsen var sjokkerende for datidens 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 hele livets tre..

Hva studerer evo-devo?

Evo-devo har vært 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 studier søker å klargjøre de morfogenetiske forskjellene som skiller primitiv ontogeni fra avledede. Informasjonen kan suppleres med det som finnes i fossilregisteret.

Etter denne tankegangen kan forskjellige mønstre av morfologisk evolusjon karakteriseres i store skalaer, for eksempel eksistensen av heterokronier..

Dette er variasjoner som forekommer i utvikling, enten i utseendetiden i hastigheten for dannelsen av egenskapen.

Biologi av genetisk utvikling

Denne tilnærmingen fokuserer på utviklingen av utviklingsgenetiske maskiner. Blant teknikkene som brukes er kloning og visualisering av uttrykk for gener involvert i reguleringen.

For eksempel studiet av gener Hox og dens utvikling gjennom prosesser som mutasjon, duplisering og divergens.

Eksperimentell epigenetikk

Dette programmet studerer interaksjonen og molekylær, mobilnettet og vevsnivå dynamikken påvirker evolusjonære endringer. Studerer utviklingsegenskaper som ikke er inneholdt i organismens genom.

Denne tilnærmingen gjør det mulig å stadfeste at selv om den samme fenotypen eksisterer, kan den uttrykkes forskjellig avhengig av miljøforholdene..

Dataprogrammer

Dette programmet fokuserer på kvantifisering, modellering og simulering av utviklingen av utvikling, inkludert matematiske modeller for dataanalyse..

Eco-evo-devo

Fremveksten av evo-devo ga opphav til dannelsen av andre disipliner som forsøkte å fortsette med integreringen av forskjellige grener av biologien i evolusjonsteorien, og dermed ble eco-evo-devo født..

Denne nye grenen søker integrering av begrepene utviklingssymbiose, utviklingsmessig plastisitet, genetisk innkvartering og konstruksjon av nisjer..

Generelt sier utviklingssymbiose at organismer er bygget delvis, takket være interaksjoner med omgivelsene og er vedvarende symbiotiske forhold til mikroorganismer. For eksempel produserer eksistensen av symbiotiske bakterier reproduktiv isolasjon i forskjellige insekter.

Det er ingen tvil om at symbiose har hatt en imponerende innvirkning på utviklingen av organismer, fra opprinnelsen til den eukaryote cellen til opprinnelsen til selve flercellulariteten..

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

Referanser

  1. Carroll, S. B. (2008). Evo-devo og en utvidende evolusjonær syntese: en genetisk teori om morfologisk evolusjon. Celle134(1), 25-36.
  2. Gilbert, S. F., Bosch, T. C., & Ledón-Rettig, C. (2015). Eco-Evo-Devo: utviklingssymbiose og utviklingsmessig plastisitet som evolusjonsmidler. Naturanmeldelser Genetikk16(10), 611.
  3. Müller, G. B. (2007). Evo-devo: utvide evolusjonær syntese. Natur gjennomgår genetikk8(12), 943.
  4. Raff, R. A. (2000). Evo-devo: utviklingen av en ny disiplin. Naturanmeldelser Genetikk1(1), 74.
  5. Sultan, S. E. (2017). Eco-Evo-Devo. I Evolusjonell utviklingsbiologi (s. 1-13). Springer International Publishing.

Ingen har kommentert denne artikkelen ennå.