EVO-DEVO (EVOLUCIJSKA RAZVOJNA BIOLOGIJA) - BIOLOGIJA - 2025

Evolucijske biologije razvoja , pogosto skrajšano evo-Devo za njegovo kratico v angleškem jeziku, je novo področje evolucijske biologije, ki razvojno integrirali podružnice v razvoju. Eden najbolj obetavnih ciljev te discipline je razložiti morfološko raznolikost na zemlji.

Sodobna sinteza je želela vključiti Darwinovo teorijo evolucije z naravno selekcijo in mehanizme dedovanja, ki jih je predlagal Mendel. Vendar je izpustil možno vlogo razvoja v evolucijski biologiji. Iz tega razloga evo-devo izhaja iz pomanjkanja integracije razvoja v sintezi.

Vir: Romanes, GJ; naložil v Wikipedijo en: Uporabnik: Phlebas; avtorji strani z opisi: en: Uporabnik: Phlebas, en: Uporabnik: SeventyThree, prek Wikimedia Commons Razvoj molekularne biologije je dosegel zaporedje genomov in vizualizacijo genetske aktivnosti, kar je omogočilo zapolnitev te vrzeli v evolucijski teoriji.

Tako je odkritje genov, vključenih v te procese, povzročilo nastanek evo-devo. Evolucijski biologi za razvoj so odgovorni za primerjavo genov, ki uravnavajo razvojne procese v najrazličnejših večceličnih organizmih.

Kaj je evo-devo?

Eno temeljnih vprašanj evolucijske biologije - in bioloških znanosti na splošno - je, kako nastane izredna biotska raznovrstnost organizmov, ki danes naseljujejo planet.

Različne veje biologije, kot so anatomija, paleontologija, razvojna biologija, genetika in genomika, zagotavljajo informacije za iskanje odgovora na to vprašanje. Vendar pa znotraj teh disciplin izstopa razvoj.

Organizmi začnejo svoje življenje kot ena sama celica in skozi procese razvoja nastajajo tvorbe struktur, ki jih sestavljajo, med drugim ga imenujemo glava, noge, repi.

Razvoj je osrednji koncept, saj se skozi ta proces vse genetske informacije, ki jih vsebuje organizem, prevedejo v morfologijo, ki jo opazimo. Tako je odkritje genetskih podlag razvoja pokazalo, kako lahko spremembe v razvoju podedujemo, kar povzroči evo-devo.

Evo-devo želi razumeti mehanizme, ki so privedli do razvoja razvoja, v smislu:

- Razvojni procesi. Na primer, kako je nova celica ali novo tkivo odgovorno za nove morfologije v določenih rodovih

- Evolucijski procesi. Na primer, kateri selektivni pritiski so spodbudili razvoj teh novih morfologij ali struktur.

Zgodovinska perspektiva

Pred geni

Do sredine 80. let prejšnjega stoletja je večina biologov domnevala, da se je raznolikost oblik pojavila zaradi pomembnih sprememb v genih, ki so nadzirali razvoj vsake rodu.

Biologi so vedeli, da muha izgleda kot muha in miška, podobna miši, zahvaljujoč svojim genom. Vendar je bilo mnenje, da morajo geni med takšnimi morfološko različnimi organizmi odražati te gnusne razlike na genski ravni.

Po genih

Študije na mutantih sadne muhe Drosophila so pripeljale do odkritja genov in genskih produktov, ki sodelujejo pri razvoju žuželke.

To pionirsko delo Thomasa Kaufmana je pripeljalo do odkritja genov Hox - tistih, ki so odgovorni za nadzor nad vzorcem telesnih struktur in identiteto segmentov v anteroposteriorni osi. Ti geni delujejo z regulacijo transkripcije drugih genov.

Zahvaljujoč primerjalni genomiki je mogoče sklepati, da so ti geni prisotni pri skoraj vseh živalih.

Z drugimi besedami, čeprav se metazoji močno razlikujejo po morfologiji (pomislite na črva, netopirja in kita), imajo skupne razvojne poti. To odkritje je bilo šolo za takratne biologe in privedlo do širjenja znanosti evo-devo.

Tako je bilo sklenjeno, da imajo vrste z zelo različnimi fenotipi zelo malo genetskih razlik in da so genetski in celični mehanizmi izredno podobni skozi celotno drevo življenja.

Kaj preučuje evo-devo?

Za Evo-devo je bil značilen razvoj več raziskovalnih programov. Muller (2007) jih omenja štiri, čeprav opozarja, da se med seboj prekrivajo.

Morfologija in primerjalna embriologija

Ta vrsta študije želi razjasniti morfogenetske razlike, ki razlikujejo primitivno ontogenijo od izvedenih. Informacije je mogoče dopolniti s tistim, kar najdemo v zapisu fosilov.

V skladu s to miselnostjo je mogoče na velikih lestvicah opisati različne vzorce morfološke evolucije, na primer obstoj heterohronij.

To so različice, ki se pojavljajo v razvoju, bodisi v času pojava hitrosti tvorbe lastnosti.

Biologija genetskega razvoja

Ta pristop se osredotoča na razvoj genske mehanike razvoja. Med uporabljenimi tehnikami je kloniranje in vizualizacija ekspresije genov, ki sodelujejo pri regulaciji.

Na primer, preučevanje genov Hox in njihovo evolucijo s pomočjo procesov, kot so mutacija, podvajanje in razhajanje.

Eksperimentalna epigenetika

Ta program preučuje interakcijo, molekularna, celična in tkivna dinamika pa vplivajo na evolucijske spremembe. Proučuje razvojne lastnosti, ki niso vsebovane v genomu organizma.

Ta pristop omogoča potrditev, da se lahko, čeprav obstaja enak fenotip, različno izrazi, odvisno od okoljskih razmer.

Računalniški programi

Ta program se osredotoča na količinsko opredelitev, modeliranje in simulacijo razvoja razvoja, vključno z matematičnimi modeli za analizo podatkov.

Eco-evo-devo

Pojav evo-devo je povzročil oblikovanje drugih disciplin, ki so si prizadevale nadaljevati z vključevanjem različnih vej biologije v evolucijsko teorijo, tako se je rodil eco-evo-devo.

Ta nova veja si prizadeva za integracijo konceptov razvojne simbioze, razvojne plastičnosti, genske nastanitve in nišne gradnje.

Na splošno razvojna simbioza navaja, da se organizmi gradijo deloma zahvaljujoč interakciji z njihovim okoljem in so vztrajni simbiotični odnosi z mikroorganizmi. Na primer, pri različnih žuželkah obstoj simbiotskih bakterij povzroča reproduktivno izolacijo.

Brez dvoma je simbioza impresivno vplivala na razvoj organizmov, od nastanka evkariontske celice do izvora same večceličnosti.

Na enak način je plastičnost v razvoju sestavljena iz sposobnosti organizmov, da glede na okolje ustvarjajo različne fenotipe. Po tem konceptu okolje ni izključno selektivno sredstvo, ne da bi tudi oblikovalo fenotip.

Reference

1. Carroll, SB (2008). Evo-devo in razširjajoča se evolucijska sinteza: genetska teorija morfološke evolucije. Celica, 134 (1), 25-36.
2. Gilbert, SF, Bosch, TC, in Ledón-Rettig, C. (2015). Eco-Evo-Devo: razvojna simbioza in razvojna plastičnost kot evolucijski povzročitelji. Nature Reviews Genetics, 16 (10), 611.
3. Müller, GB (2007). Evo - devo: razširitev evolucijske sinteze. Narava pregleduje genetiko, 8 (12), 943.
4. Raff, RA (2000). Evo-devo: evolucija nove discipline. Nature Reviews Genetics, 1 (1), 74.
5. Sultan, SE (2017). Eco-Evo-Devo. V biološki razvojni biologiji (str. 1-13). Springer International Publishing.