Evo-Devo (Evolucijska biologija razvoja)

Evolucijska biologija razvoja, skraćeno obično kao evo-Azra svojim akronimom na engleskom jeziku, je novo polje evolucijske biologije koje integrira granu razvoja u evoluciju. Jedan od najvažnijih ciljeva ove discipline je objasniti morfološku raznolikost Zemlje.

Moderna sinteza nastojala je integrirati Darwinovu teoriju evolucije prirodnom selekcijom i mehanizmima nasljeđivanja koje je predložio Mendel. Međutim, izostavljena je moguća uloga razvoja u evolucijskoj biologiji. Stoga se evo-devo javlja u odsutnosti integracije razvoja u sintezi.

Razvoj molekularne biologije postigao je slijed genoma i vizualizaciju genetske aktivnosti, dopuštajući da popuni tu prazninu u teoriji evolucije.

Dakle, otkriće gena uključenih u te procese potaknulo je nastanak evo-devo. Biolozi evolucijskog razvoja zaduženi su za uspoređivanje gena koji reguliraju razvojne procese u širokom rasponu višestaničnih organizama..

indeks

• 1 Što je evo-devo?
• 2 Povijesna perspektiva
  • 2.1 Prije Hox gena
  • 2.2 Nakon Hox gena
• 3 Koje studije evo-devo?
  • 3.1. Morfologija embriologije i usporedba
  • 3.2 Biologija genetskog razvoja
  • 3.3 Eksperimentalna epigenetika
  • 3.4 Računalni programi
• 4 Eko-evo-devo
• 5 Reference

Što je evo-devo?

Jedno od temeljnih pitanja u evolucijskoj biologiji - iu biološkim znanostima općenito - je kako je došlo do izvanredne biološke raznolikosti organizama koji sada naseljavaju planet..

Različite grane biologije, kao što su anatomija, paleontologija, razvojna biologija, genetika i genomika, pružaju informacije za pronalaženje odgovora na ovo pitanje. Međutim, unutar tih disciplina, razvoj.

Organizmi započinju svoj život kao jedna stanica i, kroz procese razvoja, formiranje struktura koje ga sastavljaju, nazivaju se, između ostalih, glavom, nogama, repom..

Razvoj je središnji pojam, jer se kroz taj proces sva genetska informacija sadržana u organizmu prevodi u morfologiju koju promatramo. Dakle, otkriće genetske osnove razvoja otkrilo je kako se promjene u ovome mogu naslijediti, što dovodi do evo-devo.

Evo-devo nastoji razumjeti mehanizme koji su doveli do razvoja razvoja, u smislu:

- Procesi razvoja. Na primjer, kao nova stanica ili novo tkivo odgovorno je za nove morfologije u određenim lozama

- Evolucijski procesi. Na primjer, koji selektivni pritisci promiču evoluciju navedenih morfologija ili novih struktura.

Povijesna perspektiva

Prije gena Hox

Do sredine 1980-ih, većina biologa pretpostavljala je da je raznolikost u oblicima nastala značajnim promjenama u genima koji kontroliraju razvoj svake linije.

Biolozi su znali da muha izgleda kao muha, a miš poput miša, zahvaljujući svojim genima. Međutim, smatralo se da geni između organizama koji su tako različiti morfološki, trebaju odražavati te beznačajne razlike na razini gena.

Nakon gena Hox

Istraživanja provedena na mutantima voćne mušice, Drosophila, dovela je do otkrića gena i genskih produkata koji su uključeni u razvoj kukca.

Ta pionirska djela Thomasa Kaufmana dovela su do otkrića gena Hox - oni koji su zaduženi za kontrolu obrasca tjelesnih struktura i identitet segmenata u antero-posteriornoj osi. Ti geni djeluju reguliranjem transkripcije drugih gena.

Zahvaljujući komparativnoj genomici, možemo zaključiti da su ti geni prisutni u gotovo svim životinjama.

Drugim riječima, iako se metazoni znatno razlikuju po morfologiji (mislim na crva, šišmiša i kita), dijele zajedničke razvojne putove. Ovo otkriće bio je šokantan za tadašnje biologe i doveo do širenja znanosti o evo-devo.

Na taj način je zaključeno da vrste s vrlo različitim fenotipovima imaju vrlo malo genetskih razlika i da su genetski i stanični mehanizmi vrlo slični u cijelom stablu života..

Što radi evo-devo studija?

Evo-devo karakterizira razvoj više istraživačkih programa. Muller (2007) spominje četiri od njih, iako upozorava da se međusobno preklapaju.

Morfologija i komparativna embriologija

Ova vrsta istraživanja nastoji ukazati na morfogenetske razlike koje razlikuju primitivne ontogeneje od derivata. Informacije se mogu nadopuniti s onim što se nalazi u fosilnim zapisima.

Slijedeći ovu liniju mišljenja, možemo karakterizirati različite obrasce morfološke evolucije u velikim razmjerima, kao što je postojanje heterohronije..

To su varijacije koje se javljaju u razvoju, bilo u vrijeme pojavljivanja u brzini formiranja osobine.

Biologija genetskog razvoja

Fokus je usredotočen na evoluciju genetičkog mehanizma razvoja. Među korištenim tehnikama je kloniranje i vizualizacija ekspresije gena uključenih u regulaciju.

Na primjer, proučavanje gena Hox i njegova evolucija kroz proces kao mutacija, dupliciranje i divergencija.

Eksperimentalna epigenetika

Ovaj program proučava interakciju i dinamiku molekularne, stanične i tkivne razine na evolucijske promjene. Proučite svojstva razvoja koja nisu sadržana u genomu organizma.

Ovaj pristup dopušta da se potvrdi da, iako isti fenotip postoji, može se izraziti različito ovisno o uvjetima okoline.

Računalni programi

Ovaj program usredotočen je na kvantifikaciju, modeliranje i simulaciju razvojne evolucije, uključujući matematičke modele za analizu podataka.

Evo-Devo eko

Nastanak evo-devo potaknuo je stvaranje drugih disciplina koje su nastojale nastaviti s integracijom različitih grana biologije u evolucijsku teoriju, tako da je rođena eko-evo-devo.

Ova nova grana traži integraciju koncepata razvojne simbioze, razvojne plastičnosti, genetskog smještaja i izgradnje niša.

Općenito govoreći, simbioza razvoja sugerira da su organizmi konstruirani, djelomično, zahvaljujući interakciji s okolinom i da su trajni simbiotički odnosi s mikroorganizmima. Na primjer, u nekoliko insekata, postojanje simbiotičkih bakterija proizvodi reproduktivnu izolaciju.

Nema sumnje da je simbioza imala impresivan utjecaj na evoluciju organizama, od porijekla eukariotske stanice do samog početka multicelularnosti..

Na isti način, plastičnost u razvoju sastoji se od sposobnosti organizama da generiraju različite fenotipove, ovisno o okolišu. Prema ovom konceptu, okolina nije isključivo selektivno sredstvo, bez oblikovanja fenotipa.

reference

1. Carroll, S. B. (2008). Evo-devo i evoluirajuća evolucijska sinteza: genetička teorija morfološke evolucije. ćelija, 134(1), 25-36.
2. Gilbert, S.F., Bosch, T.C., & Ledón-Rettig, C. (2015). Eko-Evo-Devo: razvojna simbioza i razvojna plastičnost kao evolucijski agensi. Nature Reviews Genetika, 16(10), 611.
3. Müller, G. B. (2007). Evo-devo: proširenje evolucijske sinteze. Priroda pregledava genetiku, 8(12), 943.
4. Raff, R.A. (2000). Evo-devo: evolucija nove discipline. Nature Reviews Genetika, 1(1), 74.
5. Sultan, S.E. (2017). Eko-Evo-Devo. u Evolucijska razvojna biologija (str. 1-13). Springer International Publishing.