Evo-Devo (utvecklingsbiologi)



den Evolutionär biologi av utveckling, förkortas vanligen som evo-devo med sin akronym på engelska, är ett nytt område för evolutionär biologi som integrerar utvecklingsgrenen i evolutionen. Ett av de mest lovande målen med denna disciplin är att förklara jordens morfologiska mångfald.

Den moderna syntesen försökte integrera Darwins evolutionsteori genom naturligt urval och de arvsmekanismer som föreslagits av Mendel. Det släppte emellertid ut den möjliga rollen av utveckling i evolutionär biologi. Därför uppstår evo-devo i avsaknad av integration av utveckling i syntesen.

Utvecklingen av molekylärbiologi uppnådde genomsekvensen och visualisering av den genetiska aktiviteten, vilket möjliggör att fylla det gapet i evolutionsteori.

Upptäckten av generna som är involverade i dessa processer gav upphov till ursprunget för evo-devo. Biologerna för evolutionär utveckling ansvarar för att jämföra generna som reglerar utvecklingsprocesserna i ett brett spektrum av multicellulära organismer.

index

  • 1 Vad är evo-devo?
  • 2 Historiskt perspektiv
    • 2.1 Före Hox-generna
    • 2.2 Efter Hox-generna
  • 3 Vilka evo-devo studier?
    • 3.1 Embryologi morfologi och jämförande
    • 3.2 Biologi av genetisk utveckling
    • 3.3 Experimentell epigenetik
    • 3.4 Datorprogram
  • 4 Eco-evo-devo
  • 5 referenser

Vad är evo-devo?

En av de grundläggande frågorna i den evolutionära biologin - och i biologiska vetenskaper i allmänhet - är hur den organismers extraordinära biologiska mångfald som nu bor i planeten kom ifrån.

Vetenskapliga grenar av biologi, som anatomi, paleontologi, utvecklingsbiologi, genetik och genomik ger information för att hitta svaret på denna fråga. Men inom dessa discipliner är utvecklingen.

Organismerna börjar sitt liv som en enda cell och, genom utvecklingsprocesserna, bildandet av de strukturer som komponerar det kallar sig huvud, ben, svansar, bland andra..

Utveckling är ett centralt begrepp, eftersom hela den genetiska informationen i en organism genom denna process översätts till den morfologi vi observerar. Således har upptäckten av den genetiska grunden för utveckling avslöjat hur förändringar i detta kan ärftas, vilket ger upphov till evo-devo.

Evo-devo försöker förstå de mekanismer som har lett till utvecklingen av utvecklingen, i form av:

- Processerna för utveckling. Till exempel är en ny cell eller en ny vävnad ansvarig för de nya morfologierna i vissa linjer

- De evolutionära processerna. Till exempel, vilka selektiva tryck förespråkade utvecklingen av nämnda morfologier eller nya strukturer.

Historiskt perspektiv

Före generna Hox

Fram till mitten av 1980-talet antog de flesta biologerna att mångfalden i former hade uppstått genom betydande förändringar i generna som styrde utvecklingen av varje släkt.

Biologer visste att en fluga såg ut som en fluga, och en mus som en mus, tack vare sina gener. Det ansågs dock att generna mellan organismerna så olika morfologiskt skulle återspegla dessa abysma skillnader på generens nivå.

Efter generna Hox

Studier utförda på fruktflugmutanter, Drosophila, ledde till upptäckten av gener och genprodukter som är inblandade i insektens utveckling.

Dessa banbrytande verk av Thomas Kaufman ledde till upptäckten av gener Hox - de som ansvarar för att kontrollera mönstret av kroppsstrukturerna och identiteten av segmenten i den antero-posterior axeln. Dessa gener arbetar genom att reglera transkriptionen av andra gener.

Tack vare jämförande genomik kan vi dra slutsatsen att dessa gener är närvarande i nästan alla djur.

Med andra ord, även om metazoaner skiljer sig mycket i form av morfologi (tänk på en mask, en fladdermus och en val) delar de gemensamma utvecklingsvägar. Denna upptäckt var chockerande för tidens biologer och ledde till spridningen av vetenskapen om evo-devo.

På detta sätt drogs slutsatsen att arter med mycket olika fenotyper har väldigt få genetiska skillnader och att genetiska och cellulära mekanismer är extremt likartade under livets träd.

Vad studerar evo-devo?

Evo-devo har präglats av utvecklingen av flera forskningsprogram. Muller (2007) nämner fyra av dem, även om han varnar för att de överlappar varandra.

Morfologi och jämförande embryologi

Denna typ av studie syftar till att påpeka de morfogenetiska skillnaderna som skiljer primitiva ontogenier från derivaten. Informationen kan kompletteras med vad som finns i fossilregistret.

Efter denna tankegång kan vi karakterisera olika mönster av morfologisk utveckling vid stora skalor, såsom förekomsten av heterokroner.

Dessa är variationer som uppstår i utvecklingen, antingen i tiden för utseende i egenskapens formationshastighet.

Biologi av genetisk utveckling

Detta fokus fokuserar på utvecklingen av den genetiska utvecklingsmaskinen. Bland de använda teknikerna är kloning och visualisering av uttrycket av gener som är inblandade i reglering.

Till exempel studie av gener Hox och dess utveckling genom processen som mutation, duplicering och divergens.

Experimentell epigenetik

Detta program studerar interaktionen och molekylär, cellulär och vävnadsnivå dynamiken påverkar evolutionära förändringar. Studera utvecklingsegenskaper som inte ingår i organismens genom.

Detta tillvägagångssätt tillåter att bekräfta att, även om samma fenotyp existerar, kan det uttryckas differentiellt beroende på miljöförhållandena.

Datorprogram

Programmet fokuserar på kvantifiering, modellering och simulering av utvecklingsutveckling, inklusive matematiska modeller för analys av data.

Evo-devo miljö

Framväxten av evo-devo gav upphov till bildandet av andra discipliner som försökte fortsätta med integrationen av olika grenar av biologi i evolutionsteorin, varför eco-evo-devo föddes.

Den här nya grenen syftar till att integrera begreppen utvecklings symbios, utvecklingsplasticitet, genetiskt boende och konstruktion av nischer.

Generellt sett tyder symbios av utveckling på att organismer konstrueras, delvis, tack vare växelverkan med deras miljö och är de bestående symbiotiska relationerna med mikroorganismer. Till exempel i flera insekter producerar förekomsten av symbiotiska bakterier reproduktionsisolering.

Det finns ingen tvekan om att symbios har haft en imponerande inverkan på organismens utveckling, från ursprunget till den eukaryota cellen till ursprunget till multicellularitet i sig.

På samma sätt består plastisitet i utveckling av organismernas förmåga att generera olika fenotyper, beroende på miljön. Enligt detta koncept är miljön inte uteslutande ett selektivt medel utan att även forma fenotypen.

referenser

  1. Carroll, S. B. (2008). Evo-devo och en expanderande evolutionssyntes: en genetisk teori om morfologisk utveckling. cell, 134(1), 25-36.
  2. Gilbert, S. F., Bosch, T. C., & Ledón-Rettig, C. (2015). Eco-Evo-Devo: utvecklings symbios och utvecklingsplasticitet som evolutionära medel. Naturrecensioner Genetik, 16(10), 611.
  3. Müller, G. B. (2007). Evo-devo: utvidga den evolutionära syntesen. Naturrecensioner genetik, 8(12), 943.
  4. Raff, R. A. (2000). Evo-devo: utvecklingen av en ny disciplin. Naturrecensioner Genetik, 1(1), 74.
  5. Sultan, S.E. (2017). Miljö Evo-Devo. i Evolutionell utvecklingsbiologi (sid 1-13). Springer International Publishing.