Heterocronias peramorfóza a pedomorfóza (s príkladmi)



heterochronies ide o súbor morfologických zmien - rozhodujúcich v makroevolúcii - ktoré sa vyskytujú modifikáciou alebo úpravou rýchlosti a chronológie vývoja. Sú rozdelené do dvoch veľkých rodín: pedomorfóza a peramorfóza.

Prvá, pedomorfóza, sa vzťahuje na zadržiavanie juvenilného aspektu dospelým, ak ich porovnáme s predchodcom. Naproti tomu v peramorfóze (tiež známej ako rekapitulácia) dospelí prezentujú prehnané charakteristiky v zostupných druhoch.

Každá z týchto rodín heterochrónov má tri mechanizmy, ktoré vysvetľujú existenciu vyššie uvedených vzorov. Pre pedomorfózu sú progenéza, neoténia a post-vytesnenie, zatiaľ čo mechanizmy peramorfózy sú hypermorfóza, zrýchlenie a predsunutie.

V súčasnosti je chápanie vzťahu medzi vývojovými vzormi a evolúciou jedným z najambicióznejších cieľov biológov, a preto sa zrodila disciplína „evo-devo“. Heterocronie sú v tejto oblasti kľúčovým konceptom.

index

  • 1 Čo sú heterochróny?
  • 2 Na akej úrovni sa vyskytujú heterochróny??
  • 3 Ako študujete?
  • 4 ontogenetické procesy, ktoré ovplyvňujú rýchlosť rastu
    • 4.1 Pedormofóza
    • 4.2 Peramorfóza
  • 5 Príklady
    • 5.1 Heterocronias vo vývoji Drosophily
    • 5.2 Salamanders
    • 5.3 Ľudia
  • 6 Referencie

Čo sú to heterochróny?

Tradične hovoríme o dvoch úrovniach zmien v evolučnej biológii, mikroevolúcii a makroevolúcii. Prvá je široko študovaná a snaží sa pochopiť zmeny, ktoré sa vyskytujú na frekvenciách alel u členov populácie.

Naproti tomu, podľa typu zmeny, makroevolúcia znamená nahromadenie mikroevolučných zmien, ktoré vedú k diverzifikácii. Slávny paleontológ a evolučný biológ S. J. Gould poukazuje na dva hlavné spôsoby, ktorými môžu nastať makroevolučné zmeny: inovácia a heterochronie.

Heterochróny sú všetky tieto variácie, ktoré sa vyskytujú počas ontogenetického vývoja jedinca, pokiaľ ide o čas vzhľadu znaku alebo rýchlosť jeho tvorby. Táto ontogenetická zmena má fylogenetické následky.

Vo svetle evolučnej biológie slúži heterochrónia na vysvetlenie širokého spektra javov a funkcií ako konceptu, ktorý zjednocuje model na vysvetlenie rôznorodosti s javmi súvisiacimi s vývojom..

V dnešnej dobe tento koncept získal veľkú popularitu a výskumníci ho používajú na rôznych úrovniach - už nezahŕňa iba morfológiu - vrátane bunkovej a molekulárnej úrovne.

Na akej úrovni sa vyskytujú heterochróny??

Porovnanie zistené v heterochrónoch sa robí podľa potomkov v porovnaní s ich predkami. Inými slovami, potomkovia skupiny sa porovnávajú s vonkajšou skupinou. Tento jav sa môže vyskytnúť na rôznych úrovniach - či už ide o populáciu alebo druh.

Sme si napríklad vedomí toho, že v našich populáciách sa všetky vývojové javy nevyskytujú súčasne u všetkých jedincov: vek meniacich sa zubov nie je v populácii homogénny a ani vek prvej menštruácie u dievčat nie je homogénny..

Kľúčovým faktorom je časový rámec použitý v štúdii. Odporúča sa, aby to bola časovo obmedzená štúdia úzko súvisiacej skupiny.

Naopak, porovnania na vyšších úrovniach (napríklad fyla) pomocou približného vzorkovania časových období zdôraznia a odhalia interpunkčné vzorce rozdielov, ktoré nemožno použiť na odvodenie procesov..

Ako študujete?

Najjednoduchší a najrýchlejší spôsob, ako určiť potenciálne evolučné udalosti, ktoré možno vysvetliť heterochróniami, je pozorovaním a analýzou fosílnych záznamov. Myšlienkou v tomto postupe je rozpoznať zmeny, ktoré nastali z hľadiska veľkosti a veku.

Z hľadiska paleontológov sú heterochróny kľúčovými procesmi na pochopenie vývoja určitej skupiny a sú schopné vysledovať fylogenetické vzťahy medzi nimi..

Ontogenetické procesy, ktoré ovplyvňujú rýchlosť rastu

Pedormofosis

Pedomorfóza sa vyskytuje, keď dospelé formy vykazujú znaky alebo charakteristiky typické pre mladistvých.

Existujú tri udalosti, ktoré môžu viesť k pedomorfóze. Prvým je progenéza, kde sa skracuje čas vzniku znaku, ktorý je zvyčajne spôsobený postupom v sexuálnej zrelosti.

Neoteónia na druhej strane znižuje rýchlosť zmeny ontogenetického vývoja. Preto sú juvenilné znaky zachované u dospelých. Napokon post-vysídlenie zahŕňa rozvoj zvláštnosti, ktorá začína oneskorením.

Peramorfosis

Peramorfóza je zveličenie alebo predĺženie určitej morfológie dospelého jedinca v porovnaní s jeho predchodcom.

Podobne ako v pedomorfóze, aj peramorfózu možno vysvetliť tromi udalosťami. Hypermorfóza pokrýva oneskorenie veku dozrievania, preto telo rastie až do príchodu dozrievania. Tento proces predstavuje rozšírenie ontogenetického procesu.

Zrýchlenie sa vzťahuje na zvýšenie výmenných kurzov. Na rozdiel od predchádzajúceho prípadu, pri zrýchľovaní je vek pohlavnej zrelosti rovnaký pre predkov a potomkov. Napokon, predvytlačenie znamená najskorší nástup vzhľadu znaku.

U stavovcov sa zdá, že peramorfóza je skôr teoretickým modelom než udalosťou, ktorá sa vyskytuje v skutočnosti. Existujú obmedzené údaje a vo veľmi špecifických prípadoch procesu.

Príklady

Heterochrony vo vývoji Drosophila

Heterochróny sa môžu tiež študovať na molekulárnej úrovni a na vykonávanie týchto vyšetrení existujú rôzne metódy.

Napríklad Kim a kol. (2000) sa snažili pochopiť heterochróny v skorom vývoji rôznych druhov Drosophila - známy ako muška.

Výsledky naznačujú, že u troch hodnotených druhov (D. melanogaster, D. simulans, a D. pseudoobscura) dochádza k dočasnému vytesneniu ontogenetickej trajektórie v ranom štádiu vývoja. D. simulans ukázali skoršie vzory expresie, po ktorých nasledoval D. melanogaster a končiac a D. pseudoobscura.

Časové škály, v ktorých bola expresia génov medzi druhmi rôzna, boli menej ako pol hodiny. Autori špekulujú, že existujú interakcie epigenetického typu medzi expresiou študovaných génov a synchronizáciou bunkového cyklu, ktoré vedú k morfologickým rozdielom medzi jednotlivými druhmi..

mloky

Salamanders sú klasickým príkladom neoteny, konkrétne druhu Ambystoma mexicanum. Dospelé formy tohto druhu vykazujú charakteristické žiabre typické pre juvenilné štádiá.

človek

To je špekuloval, že morfológia ľudí je produktom udalosti neoteny. Ak porovnáme napríklad štruktúry lebky, nájdeme viac podobností s juvenilnou formou nášho opičieho predka, než s variantmi pre dospelých.

referencie

  1. Goswami, A., Foley, L., & Weisbecker, V. (2013). Vzory a dôsledky rozsiahlej heterochrónie pri uzavretí šľachovitej šľachy šelmy. Časopis evolučnej biológie, 26(6), 1294-1306.
  2. Hickman, C.P., Roberts, L.S., Larson, A., Ober, W.C., & Garrison, C. (2001). Integrované zásady zoológie. McGraw-Hill.
  3. Kardong, K. V. (2006). Stavovce: porovnávacia anatómia, funkcia, evolúcia. McGraw-Hill.
  4. Kim, J., Kerr, J. Q., & Min, G. S. (2000). Molekulárna heterochrónia v skorom vývoji Drosophila. Zborník Národnej akadémie vied, 97(1), 212-216.
  5. Smith, K. K. (2003). Časová šípka: heterochrónia a vývoj vývoja. Medzinárodný žurnál vývojovej biológie, 47(7-8), 613-621.