ГЕТЕРОХРОНИ: ПЕРЕМОРФОЗ ТА ПЕДОМОРФОЗ (ІЗ ПРИКЛАДАМИ) - БІОЛОГІЯ - 2025

У гетерохронность представляють собою сукупність морфологічних змін - найважливіших в макроеволюції - зміни , які відбуваються або домовленостей про швидкість і час розвитку. Їх класифікують на дві великі сім'ї: педоморфоз і переморфоз.

Перший, педоморфоз, стосується збереження молодої зовнішності дорослим, якщо порівнювати їх з видами предків. Навпаки, при переморфозі (також відомий як рекапітуляція) дорослі особини мають перебільшені характеристики у нащадкових видів.

Джерело: I, Drow самець

Кожна з цих родин гетерохроній має в свою чергу три механізми, що пояснюють існування вищезгаданих закономірностей. Для педоморфозу вони є прогенезом, неотенією та постсместированием, тоді як механізмами переморфозу є гіперморфоз, прискорення та попереднє зміщення.

В даний час розуміння взаємозв'язку між закономірностями розвитку та еволюцією є однією з найбільш амбітних цілей біологів, і саме тому народилася дисципліна «ево-дев». Гетерохронії є ключовим поняттям у цій галузі.

Що таке гетерохронії?

Традиційно зазвичай говорять про два рівні змін в еволюційній біології, мікроеволюції та макроеволюції. Перший широко вивчений і прагне зрозуміти зміни, що відбуваються в алельних частотах у членів популяції.

Навпаки, відповідно до обмінного курсу макроеволюція передбачає накопичення змін на мікроеволюційному рівні, що призводять до диверсифікації. Відомий палеонтолог та еволюційний біолог С. Я. Гулд вказує на два основні способи макроеволюційних змін: інновації та гетерохронії.

Гетерохронії - це вся сукупність варіацій, що виникають під час онтогенетичного розвитку індивіда, з точки зору часу появи персонажа чи швидкості його формування. Ця онтогенетична зміна має філогенетичні наслідки.

У світлі еволюційної біології гетерохронії служать для пояснення широкого спектру явищ і функціонують як концепція, яка об'єднує модель пояснення різноманітності з явищами, пов'язаними з розвитком.

Сьогодні ця концепція набула значної популярності, і дослідники застосовують її на різних рівнях - вона вже не виключно розуміє морфологію - включаючи клітинний та молекулярний рівні.

На якому рівні відбуваються гетерохронії?

Порівняння, встановлене в гетерохроніях, проводиться на основі нащадків порівняно з їх предками. Іншими словами, нащадків групи порівнюють із зовнішньою групою. Це явище може траплятися на різних рівнях - називати його популяцією чи видом.

Наприклад, нам відомо, що в нашій популяції не всі явища розвитку відбуваються одночасно у всіх індивідів: вік мінливих зубів не є однорідним у популяції, а також вік першої менструації у дівчаток. .

Ключовим фактором є часові рамки, використані в дослідженні. Рекомендується, щоб це було тимчасово обмежене вивчення близькоспорідненої групи.

І навпаки, порівняння на більш високих рівнях (наприклад, філа), що використовують приблизну вибірку часових періодів, буде підкреслено та виявить зафіксовані закономірності відмінностей, які не можуть бути використані для підрахунку процесів.

Як вони вивчаються?

Найпростіший і швидкий спосіб визначити потенційні еволюційні події, які можна пояснити гетерохроніями, - це спостереження та аналіз записів викопних робіт. Ідея цієї процедури - вміти розпізнавати зміни, що відбулися за розміром та віком.

З точки зору палеонтологів, гетерохронії є ключовими процесами, щоб зрозуміти еволюцію певної групи та мати можливість простежити філогенетичні зв’язки між ними.

Онтогенетичні процеси, що впливають на швидкість росту

Педормофоз

Педоморфоз виникає, коли у дорослих форм виявляються типові риси або характеристики неповнолітніх.

Є три події, які можуть призвести до педоморфозу. Перший - прогенез, коли час формування ознаки скорочується, як правило, спричинене прогресуванням у статевій зрілості.

Неотенія, з іншого боку, знижує швидкість зміни онтогенетичного розвитку. Тому юнацькі риси зберігаються у дорослого. Нарешті, післяпереміщення передбачає розвиток риси пізнього настання.

Переморфоз

Переморфоз - це перебільшення або розширення певної морфології дорослої людини, якщо порівнювати її з предком.

Як і при педоморфозі, переморфоз можна пояснити трьома подіями. Гіперморфоз охоплює затримку віку зрілості, тому організм росте до настання зрілості. Цей процес являє собою розширення онтогенетичного процесу.

Під прискоренням розуміється збільшення валютних курсів. На відміну від попереднього випадку, при прискоренні вік статевої зрілості однаковий для предків і нащадків. Нарешті, попереднє переміщення стосується якнайшвидшого початку появи функції.

У хребетних переморфоз представляється скоріше теоретичною моделлю, ніж подією, що відбувається в реальності. Є дефіцитні дані і в дуже конкретних випадках процесу.

Приклади

Гетерохронії в розвитку

Гетерохронії також можна вивчати на молекулярному рівні, і існують різні методики проведення цих досліджень.

Наприклад, Кім та ін. (2000) прагнули зрозуміти гетерохронії в ранньому розвитку різних видів дрозофіли - відомих як фруктові мухи.

Отримані результати свідчать про те, що у трьох оцінюваних видів (D. melanogaster, D. simulans та D. pseudoobscura) спостерігається тимчасове зміщення онтогенетичної траєкторії на ранніх стадіях розвитку. D. симулятори показали більш ранні форми виразів, за ними D. melanogaster і закінчуючи на D. pseudoobscura.

Часові шкали, в яких експресія генів змінювалася між видами, становили менше півгодини. Автори припускають, що між експресією досліджуваних генів та синхронізацією клітинного циклу існують епігенетичні взаємодії, що призводять до існуючих морфологічних відмінностей між видами.

Саламандри

Саламандри - класичний приклад неотенії, зокрема виду Ambystoma mexicanum. Дорослі форми цього виду виявляють свої характерні зябра, характерні для юнацьких стадій.

Люди

Припускається, що морфологія людини є продуктом події неотенії. Якщо порівняти структури нашого черепа, то, наприклад, ми виявимо більше подібності з ювенільною формою нашого предка симіана, ніж з варіаціями дорослих.

Список літератури

1. Goswami, A., Foley, L., & Weisbecker, V. (2013). Закономірності та наслідки обширної гетерохронії при закритті черепно-шовного шва м'ясоїдних тварин. Журнал еволюційної біології, 26 (6), 1294-1306.
2. Хікман, К.П., Робертс, Л.С., Ларсон, А., Обер, WC, & Гарнізон, C. (2001). Комплексні принципи зоології. McGraw - Хілл.
3. Кардон, К. В. (2006). Хребетні: порівняльна анатомія, функція, еволюція. McGraw-Hill.
4. Кім, Дж., Керр, JQ, & Min, GS (2000). Молекулярна гетерохронія в ранньому розвитку дрозофіли. Праці Національної академії наук, 97 (1), 212-216.
5. Сміт, К. К. (2003). Стрілка часу: гетерохронія та еволюція розвитку. Міжнародний журнал розвитку біології, 47 (7-8), 613-621.