Evo-Devo (Evolučná biológia vývoja)

Evolučná biológia vývoja, skrátene ako evo-devo svojou skratkou v angličtine je novou oblasťou evolučnej biológie, ktorá integruje oblasť vývoja v evolúcii. Jedným z najsľubnejších cieľov tejto disciplíny je vysvetliť morfologickú rozmanitosť Zeme.

Moderná syntéza sa snažila integrovať Darwinovu teóriu evolúcie prirodzeným výberom a mechanizmami dedičnosti, ktoré navrhol Mendel. Vynechala však možnú úlohu vývoja v evolučnej biológii. Preto evo-devo vzniká v neprítomnosti integrácie vývoja v syntéze.

Vývoj molekulárnej biológie dosiahol sled genómov a vizualizáciu genetickej aktivity, čo umožnilo vyplniť túto medzeru v evolučnej teórii..

Objav génov zapojených do týchto procesov teda vyvolal vznik evo-devo. Biológovia evolučného vývoja majú na starosti porovnávanie génov, ktoré regulujú vývojové procesy v širokom spektre mnohobunkových organizmov..

index

• 1 Čo je evo-devo?
• 2 Historická perspektíva
  • 2.1 Pred génmi Hox
  • 2.2 Po génoch Hox
• 3 Aké štúdie evo-devo?
  • 3.1 Morfológia a komparatívna embryológia
  • 3.2 Biológia genetického vývoja
  • 3.3 Experimentálna epigenetika
  • 3.4 Počítačové programy
• 4 Eco-evo-devo
• 5 Referencie

Čo je evo-devo?

Jednou zo základných otázok v evolučnej biológii - av biologických vedách vo všeobecnosti - je, ako vznikla mimoriadna biodiverzita organizmov, ktoré teraz žijú na planéte..

Významné odvetvia biológie, ako je anatómia, paleontológia, vývojová biológia, genetika a genomika, poskytujú informácie, aby sa našla odpoveď na túto otázku. V rámci týchto disciplín však vývoj.

Organizmy začínajú svoj život ako jediná bunka a prostredníctvom procesov vývoja, vytvárania štruktúr, ktoré ju tvoria, nazývajú sa okrem iného hlavou, nohami, chvostmi..

Vývoj je centrálna koncepcia, pretože prostredníctvom tohto procesu sú všetky genetické informácie obsiahnuté v organizme preložené do morfológie, ktorú pozorujeme. Objav genetického základu vývoja teda odhalil, že zmeny v tomto môžu byť dedené, čo vedie k evo-devo.

Evo-devo sa snaží porozumieť mechanizmom, ktoré viedli k vývoju v zmysle:

- Procesy vývoja. Napríklad ako nová bunka alebo nové tkanivo je zodpovedné za nové morfológie v určitých líniách

- Evolučné procesy. Napríklad, ktoré selektívne tlaky podporujú vývoj uvedených morfológií alebo nových štruktúr.

Historická perspektíva

Pred génmi HOx

Do polovice osemdesiatych rokov sa väčšina biológov domnievala, že rozmanitosť foriem sa objavila prostredníctvom významných zmien v génoch, ktoré riadili vývoj každej línie..

Biológovia vedeli, že muška vyzerá ako muška, a myš ako myš, vďaka svojim génom. Predpokladalo sa však, že gény medzi morfologicky odlišnými organizmami by mali odrážať tieto priepastné rozdiely na úrovni génov..

Po génoch HOx

Štúdie uskutočnené na mutantoch ovocných mušiek, Drosophila, viedli k objaveniu génov a génových produktov, ktoré sa podieľajú na vývoji hmyzu.

Tieto priekopnícke práce Thomasa Kaufmana viedli k objaveniu génov HOx - tí, ktorí majú na starosti kontrolu štruktúry telesných štruktúr a identitu segmentov v predozadnej osi. Tieto gény fungujú reguláciou transkripcie iných génov.

Vďaka komparatívnej genomike môžeme konštatovať, že tieto gény sú prítomné takmer u všetkých zvierat.

Inými slovami, hoci sa metazoany značne líšia, pokiaľ ide o morfológiu (myslite na červa, netopiera a veľrybu), zdieľajú spoločné cesty vývoja. Tento objav bol šokujúci pre biológov tej doby a viedol k šíreniu vedy evo-devo.

Týmto spôsobom sa dospelo k záveru, že druhy s veľmi odlišnými fenotypmi majú veľmi malé genetické rozdiely a že genetické a bunkové mechanizmy sú extrémne podobné v celom strome života..

Čo robí evo-devo štúdia?

Evo-devo sa vyznačuje vývojom viacerých výskumných programov. Muller (2007) uvádza štyri z nich, hoci varuje, že sa navzájom prekrývajú.

Morfológia a komparatívna embryológia

Tento typ štúdia sa snaží poukázať na morfogenetické rozdiely, ktoré odlišujú primitívne ontogénie od derivátov. Informácie môžu byť doplnené o to, čo sa nachádza v fosílnom zázname.

Podľa tejto myšlienkovej línie môžeme charakterizovať rôzne vzory morfologického vývoja vo veľkých mierkach, ako napríklad existenciu heterochrónov..

Toto sú variácie, ktoré sa vyskytujú vo vývoji, buď v čase vzhľadu v rýchlosti tvorby znaku.

Biológia genetického vývoja

Toto zameranie sa zameriava na vývoj genetického mechanizmu vývoja. Medzi použitými technikami je klonovanie a vizualizácia expresie génov zapojených do regulácie.

Napríklad štúdium génov HOx a jeho vývoj prostredníctvom procesu ako mutácia, duplikácia a divergencia.

Experimentálna epigenetika

Tento program skúma interakciu a molekulárnu, bunkovú a tkanivovú dynamiku ovplyvňuje evolučné zmeny. Vlastnosti študijného vývoja, ktoré nie sú obsiahnuté v genóme organizmu.

Tento prístup umožňuje potvrdiť, že hoci rovnaký fenotyp existuje, môže byť vyjadrený diferencovane v závislosti od podmienok prostredia.

Počítačové programy

Tento program sa zameriava na kvantifikáciu, modelovanie a simuláciu vývoja vývoja, vrátane matematických modelov pre analýzu dát.

Evo-devo eco

Vznik evo-devo spôsobil vznik ďalších disciplín, ktoré sa snažili pokračovať v integrácii rôznych odvetví biológie v evolučnej teórii, a tak sa zrodil eko-evo-devo..

Táto nová pobočka sa usiluje o integráciu konceptov rozvojovej symbiózy, rozvojovej plasticity, genetického prispôsobenia a výstavby výklenkov.

Vo všeobecnosti symbióza vývoja naznačuje, že organizmy sú konštruované čiastočne vďaka interakciám s ich prostredím a sú pretrvávajúcimi symbiotickými vzťahmi s mikroorganizmami. Napríklad pri niekoľkých hmyzoch produkcia symbiotických baktérií produkuje reprodukčnú izoláciu.

Niet pochýb o tom, že symbióza mala pôsobivý vplyv na vývoj organizmov, počnúc eukaryotickou bunkou až po samotný pôvod multicellularity..

Podobne, plasticita vo vývoji spočíva v schopnosti organizmov vytvárať rôzne fenotypy v závislosti od prostredia. Podľa tohto konceptu nie je životné prostredie výhradne selektívnym činidlom, bez toho, aby sa tiež formoval fenotyp.

referencie

1. Carroll, S. B. (2008). Evo-devo a rozširujúca sa evolučná syntéza: genetická teória morfologického vývoja. bunka, 134(1), 25-36.
2. Gilbert, S. F., Bosch, T. C., & Ledón-Rettig, C. (2015). Eco-Evo-Devo: vývojová symbióza a vývojová plasticita ako evolučná látka. Nature Reviews Genetics, 16(10), 611.
3. Müller, G. B. (2007). Evo-devo: rozšírenie evolučnej syntézy. Príroda skúma genetiku, 8(12), 943.
4. Raff, R. A. (2000). Evo-devo: vývoj novej disciplíny. Nature Reviews Genetics, 1(1), 74.
5. Sultan, S. E. (2017). Eco-Evo-Devo. v Evolučná vývojová biológia (str. 1-13). Springer International Publishing.