EVO-DEVO (ЕВОЛЮЦІЙНА БІОЛОГІЯ РОЗВИТКУ) - БІОЛОГІЯ

Еволюційна біологія розвитку , скорочено ево-Діва для його скорочення на англійській мові, є новою областю еволюційної біології , що гілка розвитку інтегрує в еволюції. Однією з найбільш перспективних цілей цієї дисципліни є пояснення морфологічного різноманіття на землі.

Сучасний синтез прагнув інтегрувати теорію еволюції Дарвіна шляхом природного відбору та механізмів успадкування, запропонованих Мендель. Однак він залишив можливу роль розвитку в еволюційній біології. З цієї причини evo-devo виникає через відсутність інтеграції розвитку в синтезі.

Джерело: Romanes, GJ; завантажено у Wikipedia від en: Користувач: Phlebas; автори сторінки описів: en: Користувач: Phlebas, en: Користувач: SeventyThree, через Wikimedia Commons Розвиток молекулярної біології досягнуто послідовності геномів та візуалізації генетичної активності, що дозволило заповнити цей пробіл в еволюційній теорії.

Таким чином, відкриття генів, що беруть участь у цих процесах, породило походження evo-devo. Біологи еволюційного розвитку відповідають за порівняння генів, які регулюють процеси розвитку в широкому діапазоні багатоклітинних організмів.

Що таке evo-devo?

Одне з фундаментальних питань еволюційної біології - і в цілому біологічних наук - полягає в тому, як виникло надзвичайне біорізноманіття організмів, які сьогодні населяють планету.

Різні галузі біології, такі як анатомія, палеонтологія, біологія розвитку, генетика та геноміка, надають інформацію для пошуку відповіді на це питання. Однак у цих дисциплінах розвиток виділяється.

Організми починають своє життя як єдина клітина, і через процеси розвитку відбувається утворення структур, що їх складають, будь то голова, ноги, хвости, серед інших.

Розвиток є центральним поняттям, оскільки завдяки цьому процесу вся генетична інформація, що міститься в організмі, переводиться в ту морфологію, яку ми спостерігаємо. Таким чином, відкриття генетичних основ розвитку виявило, як зміни в розвитку можуть успадковуватися, породжуючи ево-деву.

Evo-devo прагне зрозуміти механізми, що призвели до еволюції розвитку, з точки зору:

- Процеси розвитку. Наприклад, як нова клітина або нова тканина відповідають за нові морфології на певних лініях

- Еволюційні процеси. Наприклад, який селективний тиск сприяв еволюції цих нових морфологій чи структур.

Історична перспектива

Перед генами

До середини 1980-х років більшість біологів припускали, що різноманітність форм виникає завдяки значним змінам генів, які контролювали розвиток кожної лінії.

Біологи знали, що муха виглядає як муха, а миша - як миша, завдяки своїм генам. Однак вважалося, що гени між такими морфологічно розрізненими організмами повинні відображати ці аномальні відмінності на рівні генів.

Після генів

Дослідження мутантів плодової мухи, дрозофіли, призвели до виявлення генів та генних продуктів, які беруть участь у розвитку комахи.

Ці піонерські роботи Томаса Кауфмана привели до відкриття генів Хокса - тих, хто відповідає за контроль структури тіла та ідентичність сегментів на передньозадній осі. Ці гени працюють, регулюючи транскрипцію інших генів.

Завдяки порівняльній геноміці можна зробити висновок, що ці гени присутні майже у всіх тварин.

Іншими словами, хоча метазої сильно відрізняються морфологією (думають про хробака, кажана та кита), вони поділяють загальні шляхи розвитку. Це відкриття шокувало біологів того часу і призвело до поширення науки про ево-деву.

Таким чином, було зроблено висновок, що види з дуже різними фенотипами мають дуже мало генетичних відмінностей і що генетичні та клітинні механізми надзвичайно схожі протягом усього дерева життя.

Що вивчає evo-devo?

Evo-devo характеризується розробкою декількох науково-дослідних програм. Мюллер (2007) згадує чотирьох із них, хоча попереджає, що вони перетинаються один з одним.

Морфологія та порівняльна ембріологія

Цей тип дослідження прагне з'ясувати морфогенетичні відмінності, які відрізняють примітивну онтогенезу від похідних. Інформацію можна доповнити тим, що знаходиться у записі викопних робіт.

Слідом за цією думкою, різні структури морфологічної еволюції можуть бути охарактеризовані на великих масштабах, таких як існування гетерохроній.

Це варіації, що виникають у розвитку, або за часом появи темпу формування ознаки.

Біологія генетичного розвитку

Цей підхід зосереджується на еволюції генетичної машини розвитку. Серед застосовуваних методик - клонування та візуалізація експресії генів, що беруть участь у регуляції.

Наприклад, вивчення генів Hox та їх еволюції за допомогою таких процесів, як мутація, дублювання та розбіжність.

Експериментальна епігенетика

Ця програма вивчає взаємодію та молекулярну, клітинну та тканинну динаміку впливають на еволюційні зміни. Він вивчає властивості розвитку, які не містяться в геномі організму.

Цей підхід дозволяє підтвердити те, що, хоча існує той самий фенотип, він може бути виражений різними залежно від умов навколишнього середовища.

Комп'ютерні програми

Ця програма орієнтована на кількісне визначення, моделювання та моделювання еволюції розвитку, включаючи математичні моделі для аналізу даних.

Eco-evo-devo

Виникнення ево-дево спричинило формування інших дисциплін, які прагнули продовжувати інтеграцію різних галузей біології в еволюційну теорію, таким чином народився еко-ево-дево.

Ця нова галузь прагне інтегрувати концепції симбіозу розвитку, пластичності розвитку, генетичної акомодації та побудови ніші.

Загалом, симбіоз розвитку говорить про те, що організми будуються, частково, завдяки взаємодії з навколишнім середовищем і мають стійкі симбіотичні зв’язки з мікроорганізмами. Наприклад, у різних комах існування симбіотичних бактерій виробляє репродуктивну ізоляцію.

Немає сумнівів, що симбіоз справив вражаючий вплив на еволюцію організмів - від походження еукаріотичної клітини до походження самої багатоклітинності.

Таким же чином пластичність у розвитку полягає у здатності організмів генерувати різні фенотипи залежно від середовища. Згідно з цією концепцією, середовище не є виключно селективним агентом, без також формування фенотипу.

Список літератури

Керролл, SB (2008). Ево-деві та розширюється еволюційний синтез: генетична теорія морфологічної еволюції. Клітка, 134 (1), 25-36.
Gilbert, SF, Bosch, TC, & Ledón-Rettig, C. (2015). Eco-Evo-Devo: симбіоз розвитку та пластичність розвитку як еволюційні агенти. Nature Reviews Генетика, 16 (10), 611.
Мюллер, ГБ (2007). Evo - devo: розширення еволюційного синтезу. Природа огляди генетики, 8 (12), 943.
Рафф, штат Р.А. (2000). Evo-devo: еволюція нової дисципліни. Генетика природи, 1 (1), 74.
Султан, SE (2017). Еко-Ево-Дево. В еволюційній біології розвитку (с. 1-13). Міжнародне видавництво Springer

EVO-DEVO (ЕВОЛЮЦІЙНА БІОЛОГІЯ РОЗВИТКУ) - БІОЛОГІЯ - 2025