Evo-Devo (Evolutionær biologi af udvikling)

den Evolutionær biologi af udvikling, forkortet almindeligt som evo-devo med sin akronym på engelsk, er et nyt felt for evolutionær biologi, der integrerer udviklingen i evolutionen. Et af de mest lovende mål for denne disciplin er at forklare jordens morfologiske mangfoldighed.

Den moderne syntese søgte at integrere Darwins evolutionsteori ved naturlig udvælgelse og arvsmekanismerne foreslået af Mendel. Det udelukker imidlertid den mulige rolle udviklingen i evolutionær biologi. Derfor opstår evo-devo i mangel af integration af udvikling i syntesen.

Udviklingen af ​​molekylærbiologi opnåede sekvensen af ​​genomer og visualiseringen af ​​den genetiske aktivitet, hvilket giver mulighed for at udfylde dette hul i evolutionær teori.

Opdagelsen af ​​generne, der er involveret i disse processer, gav anledning til oprindelsen af ​​evo-devo. Biologerne for evolutionær udvikling har ansvaret for at sammenligne de gener, der regulerer udviklingsprocesserne i en bred vifte af multicellulære organismer.

indeks

• 1 Hvad er evo-devo?
• 2 Historisk perspektiv
  • 2.1 Før Hox-generne
  • 2.2 Efter Hox-generne
• 3 Hvilke evo-devo undersøgelser?
  • 3.1 Embryologi morfologi og komparativ
  • 3.2 Biologi af genetisk udvikling
  • 3.3 Eksperimentelle epigenetika
  • 3.4 Computerprogrammer
• 4 Eco-evo-devo
• 5 referencer

Hvad er evo-devo?

Et af de grundlæggende spørgsmål i evolutionærbiologi - og i biologiske videnskaber generelt - er hvordan den organisme, som nu beboer planetens ekstraordinære biodiversitet, kom omkring.

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

Organismerne begynder deres liv som en enkelt celle, og gennem udviklingsprocesserne danner dannelsen af ​​de strukturer, der komponerer det, sig selv om hoved, ben, haler, blandt andre..

Udvikling er et centralt koncept, da alle de genetiske oplysninger indeholdt i en organisme gennem denne proces er oversat til den morfologi, vi observerer. Opdagelsen af ​​det genetiske grundlag for udvikling har således afsløret, hvordan ændringer i dette kan arves, hvilket giver anledning til evo-devo.

Evo-devo søger at forstå de mekanismer, der har ført til udviklingens udvikling, hvad angår:

- Udviklingsprocesserne. For eksempel er en ny celle eller et nyt væv ansvarlig for de nye morfologier i visse afstamninger

- De evolutionære processer. For eksempel, hvilke selektive tryk fremmer udviklingen af ​​de nævnte morfologier eller nye strukturer.

Historisk perspektiv

Før generne Hox

Indtil midten af ​​1980'erne antog de fleste biologer, at mangfoldighed i former var opstået gennem væsentlige ændringer i de gener, som kontrollerede udviklingen af ​​hver slægt.

Biologer vidste, at en flue lignede en flue, og en mus som en mus, takket være sine gener. Det blev imidlertid antaget, at generne mellem organismer så forskellige morfologiske bør afspejle disse uhyre forskelle på generernes niveau.

Efter generne Hox

Undersøgelser udført på frugtflymutanter, Drosophila, førte til opdagelsen af ​​gener og genprodukter, der er involveret i udviklingen af ​​insektet.

Disse banebrydende værker af Thomas Kaufman førte til opdagelsen af ​​gener Hox - de ansvarlige for at kontrollere mønsteret af de korporelle strukturer og identiteten af ​​segmenterne i den antero-posterior akse. Disse gener arbejder ved at regulere transkriptionen af ​​andre gener.

Takket være sammenlignende genomik kan vi konkludere, at disse gener er til stede i næsten alle dyr.

Med andre ord, selv om metazoans er meget forskellige i form af morfologi (tænk på en orm, en flagermus og en hval), deler de fælles udviklingsveje. Denne opdagelse var chokerende for tidens biologer og førte til udbredelsen af ​​videnskaben om evo-devo.

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

Hvad studerer evo-devo?

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

Morfologi og sammenlignende embryologi

Denne type undersøgelse søger at pege på de morfogenetiske forskelle, som adskiller de primitive ontogenier fra derivaterne. Oplysningerne kan suppleres med det, der findes i fossilpladen.

Efter denne tankegang kan vi karakterisere forskellige mønstre af morfologisk udvikling ved store skalaer, såsom eksistensen af ​​heterochroner.

Disse er variationer, der opstår i udviklingen, enten i udseendestidspunktet i formationen af ​​egenskaben.

Biologi af genetisk udvikling

Dette fokus fokuserer på udviklingen af ​​den genetiske udviklingsmaskineri. Blandt de anvendte teknikker er kloning og visualisering af ekspressionen af ​​gener involveret i regulering.

For eksempel undersøgelsen af ​​gener Hox og dens udvikling gennem processen som mutation, duplikering og divergens.

Eksperimentelle epigenetika

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

Denne fremgangsmåde gør det muligt at bekræfte, at selv om den samme fænotype eksisterer, kan den udtrykkes forskelligt afhængigt af miljømæssige forhold.

Computer programmer

Dette program fokuserer på kvantificering, modellering og simulering af udviklingsevolution, herunder matematiske modeller til analyse af data.

Evo-Devo øko

Fremkomsten af ​​evo-devo gav anledning til dannelsen af ​​andre discipliner, som forsøgte at fortsætte med integrationen af ​​forskellige grene af biologi i evolutionsteorien, således blev eco-evo-devo født.

Denne nye afdeling søger integration af begreberne udviklings symbiose, udvikling plasticitet, genetisk indkvartering og opførelse af nicher.

Generelt set tyder symbiosen af ​​udvikling på, at organismerne er bygget, dels på grund af interaktioner med deres miljø og de vedvarende symbiotiske forhold med mikroorganismer. For eksempel producerer eksistensen af ​​symbiotiske bakterier i flere insekter reproduktionsisolering.

Der er ingen tvivl om, at symbiose har haft en imponerende indvirkning på organismers udvikling, fra oprindelsen af ​​den eukaryote celle til oprindelsen af ​​multicellularitet i sig selv.

På samme måde består plastik i udvikling af organismers evne til at generere forskellige fænotyper afhængigt af miljøet. Under dette koncept er miljøet ikke udelukkende et selektivt middel uden også at støbe fænotypen.

referencer

1. Carroll, S. B. (2008). Evo-devo og en ekspanderende evolutionssyntese: en genetisk teori om morfologisk udvikling. Cell, 134(1), 25-36.
2. Gilbert, S. F., Bosch, T.C., & Ledón-Rettig, C. (2015). Eco-Evo-Devo: udviklingssympbiose og udviklingsmæssig plasticitet som evolutionære midler. Natur Anmeldelser Genetik, 16(10), 611.
3. Müller, G. B. (2007). Evo-devo: udvidelse af den evolutionære syntese. Natur anmeldelser genetik, 8(12), 943.
4. Raff, R. A. (2000). Evo-devo: udviklingen af ​​en ny disciplin. Natur Anmeldelser Genetik, 1(1), 74.
5. Sultan, S. E. (2017). Eco-Evo-Devo. i Evolutionær udviklingsbiologi (s. 1-13). Springer International Publishing.