Heterocronias peramorfóza a pedomorfóza (s příklady)



heterochronií jedná se o soubor morfologických změn - rozhodujících v makroevoluci - které se objevují modifikacemi nebo úpravami rychlosti a chronologie vývoje. Jsou rozděleny do dvou velkých rodin: pedomorfóza a peramorfóza.

První, pedomorfóza, odkazuje na zachování juvenilního aspektu dospělým, pokud je porovnáme s předchůdcem. V kontrastu, v peramorphosis (také známý jako rekapitulace) dospělí představují přehnané charakteristiky v sestupném druhu.

Každá z těchto rodin heterochronií má tři mechanismy, které vysvětlují existenci výše uvedených vzorů. Pro pedomorfózu se jedná o progenezi, neotenii a post-vytěsnění, zatímco mechanismy peramorfózy jsou hypermorfóza, zrychlení a předsunutí.

V současné době je chápání vztahu mezi vývojovými vzory a evolucí jedním z nejambicióznějších cílů biologů, a proto se zrodila disciplína „evo-devo“. Heterocronie jsou v této oblasti klíčovým konceptem.

Index

  • 1 Co jsou heterochronie?
  • 2 Na jaké úrovni se vyskytují heterochronie??
  • 3 Jak studujete?
  • 4 ontogenetické procesy, které ovlivňují rychlost růstu
    • 4.1 Pedormofóza
    • 4.2 Peramorfóza
  • 5 Příklady
    • 5.1 Heterocronie ve vývoji Drosophily
    • 5.2 Salamanders
    • 5.3 Lidé
  • 6 Odkazy

Co jsou to heterochronie?

Tradičně hovoříme o dvou úrovních změn v evoluční biologii, mikroevoluci a makroevoluci. První je široce studován a snaží se pochopit změny, ke kterým dochází u frekvencí alel u členů populace.

Naproti tomu podle typu změny makroevoluce implikuje hromadění mikroevolučních změn, které vedou k diverzifikaci. Slavný paleontolog a evoluční biolog S. J. Gould upozorňuje na dva hlavní způsoby, jakými mohou nastat makroevoluční změny: inovace a heterochronie.

Heterochronie jsou všechny sady variací, které se vyskytují během ontogenetického vývoje jedince, a to z hlediska doby vzniku charakteru nebo rychlosti jeho vzniku. Tato ontogenetická změna má fylogenetické důsledky.

Ve světle evoluční biologie slouží heterochronie k vysvětlení širokého spektra jevů a funguje jako koncept, který sjednocuje model vysvětlující rozmanitost s jevy souvisejícími s vývojem..

V dnešní době tento koncept získal velkou popularitu a výzkumníci jej uplatňují na různých úrovních - již nezahrnuje výhradně morfologii - včetně buněčných a molekulárních úrovní.

Na jaké úrovni se vyskytují heterochronie??

Srovnání zjištěné v heterochroniích se provádí podle potomků ve srovnání s jejich předky. Jinými slovy, potomci skupiny jsou srovnáni s vnější skupinou. K tomuto jevu může dojít na různých úrovních - ať už jde o populaci nebo druh.

Jsme si například vědomi toho, že v našich populacích se ne všechny fenomény vývoje vyskytují ve všech lidech současně: věk měnících se zubů není v populaci homogenní a ani věk první menstruace u dívek.

Klíčovým faktorem je časový rámec použitý ve studii. Doporučuje se, aby se jednalo o časově omezenou studii úzce příbuzné skupiny.

Naopak, srovnání na vyšších úrovních (například phyla) s použitím přibližného vzorkování časových úseků zdůrazní a odhalí interpunkční vzorce rozdílů, které nelze použít k odvození procesů.

Jak studujete?

Nejjednodušší a nejrychlejší způsob, jak určit potenciální evoluční události, které lze vysvětlit heterochroniemi, je pozorováním a analýzou fosilních záznamů. Myšlenkou v tomto postupu je rozpoznat změny, které nastaly z hlediska velikosti a věku.

Z hlediska paleontologů jsou heterochronie klíčovými procesy, které umožňují pochopit vývoj určité skupiny a jsou schopny sledovat fylogenetické vztahy mezi nimi..

Ontogenetické procesy, které ovlivňují rychlost růstu

Pedormofóza

Pedomorfóza nastává, když dospělé formy vykazují znaky nebo charakteristiky typické pro mladistvé.

Existují tři události, které mohou vést k pedomorfóze. Prvním z nich je progeneze, kde je doba vzniku znaku zkrácena, obvykle způsobená posunem v sexuální zralosti.

Neoteonie naopak snižuje rychlost změny ontogenetického vývoje. Proto jsou juvenilní znaky zachovány u dospělých. Konečně post-vysídlení zahrnuje rozvoj zvláštnosti, která začíná se zpožděním.

Peramorfóza

Peramorfóza je nadsazení nebo prodloužení určité morfologie dospělého jedince ve srovnání s jeho předchůdcem.

Stejně jako u pedomorfózy lze peramorfózu vysvětlit třemi událostmi. Hypermorfóza pokrývá zpoždění ve věku zrání, proto tělo roste až do dospělosti. Tento proces představuje rozšíření ontogenetického procesu.

Zrychlení se týká zvýšení směnných kurzů. Na rozdíl od předchozího případu je v době zrychlení věk sexuální zralosti stejný pro předky i potomky. Konečně předsunutí znamená nejčasnější nástup vzhledu rysu.

U vertebrates, peramorphosis vypadá, že je více teoretický model než událost, která nastane ve skutečnosti. Existují vzácné údaje a ve velmi specifických případech procesu.

Příklady

Heterochrony ve vývoji Drosophila

Heterochronie mohou být také studovány na molekulární úrovni a existují různá metodika pro provádění těchto zkoušek.

Například Kim a kol. (2000) se snažili porozumět heterochroniím v časném vývoji různých druhů Drosophila - známý jako muška.

Výsledky naznačují, že u tří hodnocených druhů (D. melanogaster, D. simulans, a D. pseudoobscura) dochází k dočasnému posunu ontogenetické trajektorie v raných fázích vývoje. D. simulans ukázaly dřívější vzorce exprese, následované D. melanogaster a končí a D. pseudoobscura.

Časové škály, ve kterých byla exprese genů mezi druhy různá, byly méně než půl hodiny. Autoři se domnívají, že existují interakce epigenetického typu mezi expresí studovaných genů a synchronizací buněčného cyklu, které vedou k morfologickým rozdílům mezi druhy..

Salamanders

Salamanders jsou klasickým příkladem neoteny, konkrétně druhu Ambystoma mexicanum. Dospělé formy tohoto druhu vykazují charakteristické žábry typické pro mladistvé stádia.

Člověk

To je spekuloval, že morfologie lidí je produkt události neoteny. Porovnáme-li například struktury naší lebky, zjistíme více podobností s mladistvou formou našeho opičího předka než s dospělými variantami.

Odkazy

  1. Goswami, A., Foley, L., & Weisbecker, V. (2013). Vzory a důsledky extenzivní heterochronie při uzavírání šelmy šelmy masožravců. Žurnál evoluční biologie, 26(6), 1294-1306.
  2. Hickman, C. P., Roberts, L.S., Larson, A., Ober, W.C., & Garrison, C. (2001). Integrované zásady zoologie. McGraw-Hill.
  3. Kardong, K. V. (2006). Obratlovci: srovnávací anatomie, funkce, evoluce. McGraw-Hill.
  4. Kim, J., Kerr, J. Q., & Min, G. S. (2000). Molekulární heterochronie v časném vývoji Drosophila. Sborník Národní akademie věd, 97(1), 212-216.
  5. Smith, K. K. (2003). Šipka času: heterochronie a vývoj vývoje. Mezinárodní žurnál vývojové biologie, 47(7-8), 613-621.