Evo-Devo (kehityksen evoluutiobiologia)

Kehityksen evoluutiobiologia, lyhennetty yleisesti nimellä evo-Devo sen englanninkielisellä lyhenteellä on evoluutiologian uusi ala, joka integroi evoluutiokehityksen. Yksi tämän kurinalaisuuden lupaavimmista tavoitteista on selittää maan morfologinen monimuotoisuus.

Moderni synteesi pyrki integroimaan Darwinin evoluutioteorian luonnollisella valinnalla ja Mendelin ehdottamilla perintömekanismeilla. Se jätti kuitenkin pois kehityksen mahdollisen roolin evoluutiobiologiassa. Siksi evo-devo syntyy, jos synteesiin ei ole integroitu kehitystä.

Molekyylibiologian kehittäminen saavutti genomien sekvenssin ja geneettisen aktiivisuuden visualisoinnin, mikä mahdollisti sen täyttämisen evoluutioteoriassa.

Niinpä näihin prosesseihin osallistuvien geenien löytäminen aiheutti evo-devon alkuperän. Evolutionaarisen kehityksen biologit ovat vastuussa geenien vertailusta, jotka säätelevät kehitysprosesseja useissa monisoluisissa organismeissa.

indeksi

• 1 Mikä on evo-devo?
• 2 Historiallinen näkökulma
  • 2.1 Ennen Hox-geenejä
  • 2.2 Hox-geenien jälkeen
• 3 Mitä evo-devo-tutkimuksia?
  • 3.1 Embryologian morfologia ja vertaileva
  • 3.2 Geneettisen kehityksen biologia
  • 3.3 Kokeellinen epigeneettisyys
  • 3.4 Tietokoneohjelmat
• 4 Eco-evo-devo
• 5 Viitteet

Mikä on evo-devo?

Yksi peruskysymyksistä evoluutiobiologiassa - ja biologisissa tieteissä yleensä - on se, miten planeetalla asuvien organismien poikkeuksellinen biologinen monimuotoisuus syntyi.

Biologian erityisalat, kuten anatomia, paleontologia, kehitysbiologia, genetiikka ja genomiikka, tarjoavat tietoa, jotta löydettäisiin vastaus tähän kysymykseen. Näiden tieteenalojen sisällä on kuitenkin kehitystä.

Organismit alkavat elää yksittäisenä soluna, ja kehitysprosessien kautta muodostavat sen muodostavat rakenteet muun muassa pään, jalkojen, hännän..

Kehitys on keskeinen käsite, koska tämän prosessin kautta kaikki organismin sisältämät geneettiset tiedot muunnetaan havaitsemaansa morfologiaan. Siten kehityksen geneettisen perustan löytäminen on paljastanut, miten muutokset tässä voidaan periä, jolloin syntyy evo-devo.

Evo-devo pyrkii ymmärtämään mekanismeja, jotka ovat johtaneet kehityksen kehittymiseen:

- Kehitysprosessit. Esimerkiksi uudeksi soluksi tai uudeksi kudokseksi vastaa uudet morfologiat tietyissä linjoissa

- Evoluutioprosessit. Esimerkiksi mikä selektiivinen paine edisti mainittujen morfologioiden tai uusien rakenteiden kehittymistä.

Historiallinen näkökulma

Ennen geenejä HOX

1980-luvun puoliväliin saakka useimmat biologit olettivat, että muotojen monimuotoisuus oli syntynyt merkittävien muutosten myötä geeneissä, jotka kontrolloivat kunkin linjan kehitystä.

Biologit tiesivät, että lentää näytti lennosta, ja hiiri, kuten hiiri, sen geenien ansiosta. Ajateltiin kuitenkin, että organismien geenit niin erilaisina morfologisesti, heijastavat näitä abysmisiä eroja geenien tasolla.

Geenien jälkeen HOX

Hedelmäkärpäsmutantteja koskevat tutkimukset, Drosophila, johtivat geenien ja geenituotteiden löytämiseen, jotka ovat mukana hyönteisten kehityksessä.

Nämä Thomas Kaufmanin uraauurtavat teokset johtivat geenien löytämiseen HOX - ne, jotka vastaavat ruumiillisten rakenteiden kuvion ohjaamisesta ja segmenttien identiteetistä antero-posteriorisessa akselissa. Nämä geenit toimivat säätelemällä muiden geenien transkriptiota.

Vertailevan genomin ansiosta voimme päätellä, että nämä geenit ovat läsnä lähes kaikissa eläimissä.

Toisin sanoen, vaikka metaasit eroavat toisistaan ​​huomattavasti morfologian (mato, lepakko ja valas) suhteen, he jakavat yhteisiä kehityspolkuja. Tämä löytö oli järkyttävää tuolloin biologeille ja johti evo-devon tieteen leviämiseen.

Tällä tavoin pääteltiin, että hyvin erilaisilla fenotyypeillä olevilla lajeilla on hyvin vähän geneettisiä eroja ja että geneettiset ja solumekanismit ovat äärimmäisen samanlaisia ​​koko elämän puussa.

Mitä evo-devo tutkii?

Evo-devolle on ominaista monien tutkimusohjelmien kehittäminen. Muller (2007) mainitsee neljä niistä, vaikka hän varoittaa, että ne ovat päällekkäisiä.

Morfologia ja vertaileva embryologia

Tämäntyyppinen tutkimus pyrkii osoittamaan morfogeneettiset erot, jotka erottavat primitiiviset ontogeenit johdannaisista. Tietoja voidaan täydentää fossiilisessa tietueessa.

Tämän ajatuslinjan jälkeen voimme karakterisoida erilaisia ​​morfologisen kehityksen malleja suurissa mittakaavoissa, kuten heterokronioiden olemassaolon.

Nämä ovat kehityksessä esiintyviä muunnelmia joko esiintymisajankohtana ominaisuuden muodostumisnopeudessa.

Geneettisen kehityksen biologia

Tämä painopiste keskittyy kehitystekniikan kehittymiseen. Käytettyjen tekniikoiden joukossa on säätelyyn osallistuvien geenien ilmentymisen kloonaus ja visualisointi.

Esimerkiksi geenien tutkimus HOX ja sen kehittyminen prosessin kautta mutaationa, päällekkäisyyksien ja divergenssina.

Kokeellinen epigeneettisyys

Tämä ohjelma tutkii vuorovaikutusta ja molekyyli-, solu- ja kudostason dynamiikkaa, joka vaikuttaa evoluution muutoksiin. Tutkimuskehitysominaisuudet, jotka eivät sisälly organismin genomiin.

Tällä lähestymistavalla voidaan vahvistaa, että vaikka sama fenotyyppi on olemassa, se voidaan ilmaista eri tavalla riippuen ympäristöolosuhteista.

Tietokoneohjelmat

Tämä ohjelma keskittyy kehityskehityksen kvantifiointiin, mallinnukseen ja simulointiin, mukaan lukien matemaattiset mallit tietojen analysoimiseksi.

Evo-Devo Eco

Evo-devon syntyminen sai aikaan muita tieteenaloja, jotka pyrkivät jatkamaan biologian eri alojen integroitumista evoluutioteoriaan, jolloin syntyi eko-evo-devo.

Tämä uusi haara pyrkii integroimaan kehitys symbioosin, kehityksen plastisuuden, geneettisen majoituksen ja markkinarakojen rakentamisen käsitteet.

Yleisesti ottaen kehityksen symbioosi viittaa siihen, että organismit rakennetaan osittain ympäristön vuorovaikutuksen ansiosta ja ovat pysyviä symbioottisia suhteita mikro-organismeihin. Esimerkiksi useissa hyönteisissä symbioottisten bakteerien olemassaolo tuottaa reproduktiivista eristystä.

Ei ole epäilystäkään siitä, että symbioosilla on ollut vaikuttava vaikutus organismien kehitykseen, eukaryoottisen solun alkuperästä monisoluisen itsensä alkuperään..

Samalla tavoin kehityksessä esiintyvä plastisuus muodostuu organismin kyvystä tuottaa erilaisia ​​fenotyyppejä ympäristöstä riippuen. Tämän käsitteen mukaan ympäristö ei ole yksinomaan selektiivinen aine, myös ilman fenotyyppiä.

viittaukset

1. Carroll, S. B. (2008). Evo-devo ja laajeneva evolutionaarinen synteesi: morfologisen kehityksen geneettinen teoria. solu, 134(1), 25 - 36.
2. Gilbert, S. F., Bosch, T. C., ja Ledón-Rettig, C. (2015). Eco-Evo-Devo: kehittyvä symbioosi ja kehittyvä plastisuus evoluutioaineina. Nature Reviews Genetics, 16(10), 611.
3. Müller, G. B. (2007). Evo-devo: evolutionaarisen synteesin laajentaminen. Luonto arvioi genetiikkaa, 8(12), 943.
4. Raff, R. A. (2000). Evo-devo: uuden kurinalaisuuden kehittyminen. Nature Reviews Genetics, 1(1), 74.
5. Sultan, S. E. (2017). Eco-Evo-Devo. sisään Evolutionaarinen kehitysbiologia (s. 1-13). Springer International Publishing.