Evo-Devo (evoluční vývojová biologie)

4037
Charles McCarthy

The vývojová evoluční biologie, běžně zkráceně jako evo-devo pro svou zkratku v angličtině je to nová oblast evoluční biologie, která integruje odvětví vývoje do evoluce. Jedním z nejslibnějších cílů této disciplíny je vysvětlit morfologickou rozmanitost na Zemi.

Moderní syntéza se snažila integrovat Darwinovu evoluční teorii přirozeným výběrem a mechanismy dědičnosti navrženými Mendelem. Vynechal však možnou roli vývoje v evoluční biologii. Proto evo-devo vzniká z nedostatečné integrace vývoje do syntézy.

Zdroj: Romanes, G. J.; uploaded to Wikipedia by en: Uživatel: Phlebas; autoři stránky s popisem: en: Uživatel: Phlebas, en: Uživatel: SeventyThree [Public domain], přes Wikimedia Commons
Rozvoj molekulární biologie dosáhl sekvence genomů a vizualizace genetické aktivity, což umožnilo vyplnit tuto mezeru v evoluční teorii.

Objev genů zapojených do těchto procesů tedy vedl k vzniku evo-devo. Evoluční vývojoví biologové jsou pověřeni srovnáváním genů, které regulují vývojové procesy v široké škále mnohobuněčných organismů..

Rejstřík článků

  • 1 Co je evo-devo?
  • 2 Historická perspektiva
    • 2.1 Před geny Hox
    • 2.2 Po genech Hox
  • 3 Co studuje evo-devo?
    • 3.1 Morfologie a komparativní embryologie
    • 3.2 Biologie genetického vývoje
    • 3.3 Experimentální epigenetika
    • 3.4 Počítačové programy
  • 4 Eco-evo-devo
  • 5 Reference

Co je evo-devo?

Jednou ze základních otázek v evoluční biologii - a obecně v biologických vědách - je, jak vznikla mimořádná biologická rozmanitost organismů, které dnes obývají planetu.

Informace k nalezení odpovědi na tuto otázku poskytují různá odvětví biologie, jako je anatomie, paleontologie, vývojová biologie, genetika a genomika. V rámci těchto oborů však vývoj.

Organismy začínají svůj život jako jediná buňka a prostřednictvím vývojových procesů dochází k tvorbě struktur, které ji tvoří, mimo jiné jí říkají hlava, nohy, ocasy..

Vývoj je ústředním konceptem, protože tímto procesem se všechny genetické informace obsažené v organismu převádějí do morfologie, kterou pozorujeme. Objev genetických základů vývoje tedy odhalil, jak lze v tomto směru dědit změny, které vedou k vzniku evo-devo.

Evo-devo se snaží pochopit mechanismy, které vedly k vývoji vývoje, z hlediska:

- Vývojové procesy. Například to, jak je nová buňka nebo nová tkáň zodpovědná za nové morfologie v určitých liniích

- Evoluční procesy. Například, které selektivní tlaky podporovaly vývoj těchto nových morfologií nebo struktur.

Historická perspektiva

Před geny Hox

Až do poloviny 80. let většina biologů předpokládala, že rozmanitost forem vznikla díky významným změnám v genech, které řídily vývoj každé linie..

Biologové věděli, že moucha vypadala jako moucha a myš díky svým genům vypadala jako myš. Předpokládalo se však, že geny mezi takovými morfologicky odlišnými organismy by měly odrážet tyto propastné rozdíly na genové úrovni..

Po genech Hox

Studie mutantů ovocných mušek, Drosophila, vedlo k objevu genů a genových produktů podílejících se na vývoji hmyzu.

Tato průkopnická díla Thomase Kaufmana vedla k objevu genů Hox - osoby odpovědné za kontrolu struktury tělesných struktur a identity segmentů v předozadní ose. Tyto geny fungují regulací transkripce jiných genů..

Díky srovnávací genomice lze usoudit, že tyto geny jsou přítomny téměř u všech zvířat.

Jinými slovy, ačkoli se metazoáni značně liší morfologií (myslíme na červa, netopýra a velrybu), sdílejí společné vývojové cesty. Tento objev byl pro tehdejší biologové šokující a vedl k šíření vědy evo-devo..

Tímto způsobem se dospělo k závěru, že druhy s velmi odlišnými fenotypy mají velmi málo genetických rozdílů a že genetické a buněčné mechanismy jsou v celém stromu života extrémně podobné..

Co studuje evo-devo?

Evo-devo bylo charakterizováno vývojem řady výzkumných programů. Muller (2007) zmiňuje čtyři z nich, i když varuje, že se navzájem překrývají.

Morfologie a komparativní embryologie

Tento typ studie se snaží objasnit morfogenetické rozdíly, které odlišují primitivní ontogenezi od odvozených. Informace lze doplnit tím, co se nachází ve fosilním záznamu.

V návaznosti na tuto myšlenkovou linii lze ve velkém měřítku charakterizovat různé vzorce morfologické evoluce, jako je existence heterochronií..

Jedná se o variace, které se vyskytují ve vývoji, a to buď v době výskytu, v rychlosti tvorby znaku.

Biologie genetického vývoje

Tento přístup se zaměřuje na vývoj vývojového genetického aparátu. Mezi použitými technikami je klonování a vizualizace exprese genů zapojených do regulace.

Například studium genů Hox a jeho vývoj prostřednictvím procesů, jako jsou mutace, duplikace a divergence.

Experimentální epigenetika

Tento program studuje interakci a dynamika molekulární, buněčné a tkáňové úrovně ovlivňuje evoluční změny. Studuje vývojové vlastnosti, které nejsou obsaženy v genomu organismu.

Tento přístup umožňuje potvrdit, že ačkoli existuje stejný fenotyp, lze jej vyjádřit odlišně v závislosti na podmínkách prostředí..

Počítačové programy

Tento program se zaměřuje na kvantifikaci, modelování a simulaci vývoje vývoje, včetně matematických modelů pro analýzu dat..

Eco-evo-devo

Vznik evo-devo vedl k formování dalších oborů, které se snažily pokračovat v integraci různých odvětví biologie do evoluční teorie, a tak vzniklo eko-evo-devo..

Tato nová větev usiluje o integraci konceptů vývojové symbiózy, vývojové plasticity, genetické akomodace a konstrukce výklenků..

Obecně řečeno, vývojová symbióza říká, že organismy jsou budovány částečně díky interakcím s jejich prostředím a jsou to trvalé symbiotické vztahy s mikroorganismy. Například u různých druhů hmyzu vytváří symbiotické bakterie reprodukční izolaci.

Není pochyb o tom, že symbióza měla působivý dopad na vývoj organismů, od vzniku eukaryotické buňky až po vznik samotné mnohobuněčnosti..

Podobně vývojová plasticita spočívá ve schopnosti organismů generovat různé fenotypy v závislosti na prostředí. Podle tohoto konceptu není prostředí výlučně selektivním činidlem, aniž by formovalo fenotyp.

Reference

  1. Carroll, S. B. (2008). Evo-devo a rozšiřující se evoluční syntéza: genetická teorie morfologické evoluce. Buňka134(1), 25-36.
  2. Gilbert, S. F., Bosch, T. C. a Ledón-Rettig, C. (2015). Eco-Evo-Devo: vývojová symbióza a vývojová plasticita jako evoluční látky. Genetika hodnocení přírody16(10), 611.
  3. Müller, G. B. (2007). Evo-devo: rozšíření evoluční syntézy. Příroda hodnotí genetiku8(12), 943.
  4. Raff, R. A. (2000). Evo-devo: vývoj nové disciplíny. Genetika hodnocení přírody1(1), 74.
  5. Sultan, S.E. (2017). Eco-Evo-Devo. v Evoluční vývojová biologie (str. 1-13). Springer International Publishing.

Zatím žádné komentáře