Evo-Devo (Evoluční biologie vývoje)

Evoluční biologie vývoje, zkráceně jako evo-devo jeho zkratka v angličtině, je nová oblast evoluční biologie, která integruje odvětví vývoje v evoluci. Jedním z nejslibnějších cílů této disciplíny je vysvětlit morfologickou rozmanitost Země.

Moderní syntéza usilovala o integraci Darwinovy ​​teorie evoluce přirozeným výběrem a mechanismů dědičnosti, které navrhl Mendel. Nicméně, to vynechalo možnou roli vývoje v evoluční biologii. Proto evo-devo vzniká v nepřítomnosti integrace vývoje v syntéze.

Vývoj molekulární biologie dosáhl posloupnosti genomů a vizualizace genetické aktivity, umožňující zaplnit tuto mezeru v evoluční teorii.

Objev genů podílejících se na těchto procesech tak vyvolal vznik evo-devo. Biologové evolučního vývoje mají na starosti srovnávání genů, které regulují vývojové procesy v širokém spektru mnohobuněčných organismů..

Index

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

Co je evo-devo?

Jednou ze základních otázek v evoluční biologii - a v biologických vědách obecně - je, jak vznikla mimořádná biologická rozmanitost organismů, které nyní žijí na planetě.

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

Organismy začínají svůj život jako jediná buňka a prostřednictvím vývojových procesů, formování struktur, které ji skládají, se mezi jinými nazývají hlavou, nohama, ocasy..

Vývoj je ústřední pojetí, protože tímto procesem se všechny genetické informace obsažené v organismu převádějí do morfologie, kterou pozorujeme. Objev genetického základu vývoje tedy odhalil, jak mohou být změny v této oblasti zděděny, což vede k evo-devo.

Evo-devo se snaží pochopit mechanismy, které vedly k vývoji vývoje, pokud jde o:

- Procesy vývoje. Například jako nová buňka nebo nová tkáň je zodpovědná za nové morfologie v určitých liniích

- Evoluční procesy. Například, které selektivní tlaky podporují vývoj uvedených morfologií nebo nových struktur.

Historická perspektiva

Před geny Hox

Až do poloviny osmdesátých let se většina biologů domnívala, že různorodost forem se objevila prostřednictvím významných změn v genech, které řídily vývoj každé linie..

Biologové věděli, že moucha vypadala jako moucha, a myš jako myš, díky svým genům. Nicméně, to bylo si myslel, že geny mezi organismy tak různý morfologically, should odrážet tyto propastné rozdíly na úrovni genů..

Po genech Hox

Studie provedené na mutantech ovocných mušek, Drosophila, vedl k objevu genů a genových produktů, které se podílejí na vývoji hmyzu.

Tyto průkopnické práce Thomase Kaufmana vedly k objevení genů Hox - ti, kteří mají na starosti kontrolu struktury tělesných struktur a identitu segmentů v antero-zadní ose. Tyto geny fungují regulací transkripce jiných genů.

Díky srovnávací genomice můžeme konstatovat, že tyto geny jsou přítomny téměř u všech zvířat.

Jinými slovy, i když se metazoany značně liší z hlediska morfologie (myslet na červa, netopýra a velrybu), sdílejí společné cesty vývoje. Tento objev byl pro biology té doby šokující a vedl k šíření vědy evo-devo.

Tímto způsobem se dospělo k závěru, že druhy s velmi odlišnými fenotypy mají velmi malé genetické rozdíly a že genetické a buněčné mechanismy jsou extrémně podobné v celém stromě života..

Co dělá evo-devo studium?

Evo-devo se vyznačuje rozvojem více výzkumných programů. Muller (2007) zmiňuje čtyři z nich, i když varuje, že se navzájem překrývají.

Morfologie a komparativní embryologie

Cílem tohoto typu studia je poukázat na morfogenetické rozdíly, které odlišují primitivní ontogenie od derivátů. Informace lze doplnit o to, co se nachází v fosilním záznamu.

Podle této myšlenkové linie můžeme charakterizovat různé vzorce morfologického vývoje ve velkých měřítcích, jako je existence heterochronií.

Jedná se o variace, ke kterým dochází ve vývoji, a to buď v době, kdy se projevuje rychlost tvorby znaku.

Biologie genetického vývoje

Toto zaměření se zaměřuje na vývoj genetického mechanismu vývoje. Mezi používané techniky patří klonování a vizualizace exprese genů zapojených do regulace.

Například studium genů Hox a jeho vývoj v procesu jako mutace, duplikace a divergence.

Experimentální epigenetika

Tento program studuje interakci a molekulární, buněčné a tkáňové dynamiky ovlivňují evoluční změny. Vývojové vlastnosti studie, které nejsou obsaženy v genomu organismu.

Tento přístup umožňuje potvrdit, že ačkoli stejný fenotyp existuje, může být vyjádřen rozdílně 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 ke vzniku dalších disciplín, které se snažily pokračovat v integraci různých odvětví biologie v evoluční teorii, a tak se zrodilo eko-evo-devo..

Tato nová pobočka usiluje o integraci konceptů rozvojové symbiózy, vývojové plasticity, genetického ubytování a konstrukce výklenků.

Symbióza vývoje obecně naznačuje, že organismy jsou konstruovány zčásti díky interakcím s jejich prostředím a jsou trvalými symbiotickými vztahy s mikroorganismy. Například u několika druhů hmyzu vytváří existence symbiotických bakterií reprodukční izolaci.

Není pochyb o tom, že symbióza měla působivý vliv na vývoj organismů, od vzniku eukaryotické buňky až po samotný původ multicellularity..

Stejně tak plasticita ve vývoji spočívá v schopnosti organismů vytvářet různé fenotypy v závislosti na prostředí. Podle tohoto konceptu není prostředí výlučně selektivním činidlem, aniž by se také formoval fenotyp.

Odkazy

1. Carroll, S. B. (2008). Evo-devo a rozšiřující se evoluční syntéza: genetická teorie morfologického vývoje. Buňka, 134(1), 25-36.
2. Gilbert, S. F., Bosch, T. C., & Ledón-Rettig, C. (2015). Eco-Evo-Devo: vývojová symbióza a vývojová plasticita jako evoluční látky. Nature Reviews Genetics, 16(10), 611.
3. Müller, G. B. (2007). Evo-devo: rozšíření evoluční syntézy. Příroda zkoumá genetiku, 8(12), 943.
4. Raff, R. A. (2000). Evo-devo: vývoj nové disciplíny. Nature Reviews Genetics, 1(1), 74.
5. Sultan, S. E. (2017). Eco-Evo-Devo. In Evoluční vývojová biologie (str. 1-13). Springer International Publishing.