Эво-Дево (Эволюционная биология развития)

Эволюционная биология развития, сокращенно обычно как ево-Дэво его аббревиатура на английском языке - это новая область эволюционной биологии, которая объединяет ветвь развития в эволюции. Одной из наиболее многообещающих целей этой дисциплины является объяснение морфологического разнообразия Земли..

Современный синтез стремился объединить теорию эволюции Дарвина посредством естественного отбора и механизмы наследования, предложенные Менделем. Тем не менее, это исключило возможную роль развития в эволюционной биологии. Поэтому evo-devo возникает при отсутствии интеграции развития в синтез.

Развитие молекулярной биологии достигло последовательности геномов и визуализации генетической активности, что позволило заполнить этот пробел в эволюционной теории.

Таким образом, открытие генов, вовлеченных в эти процессы, дало начало происхождению evo-devo. Биологи эволюционного развития отвечают за сравнение генов, которые регулируют процессы развития в широком спектре многоклеточных организмов..

индекс

• 1 Что такое evo-devo?
• 2 Историческая перспектива
  • 2.1 Перед генами Hox
  • 2.2 После генов Hox
• 3 Что изучает evo-devo?
  • 3.1 Морфология эмбриологии и сравнительная
  • 3.2 Биология генетического развития
  • 3.3 Экспериментальная эпигенетика
  • 3.4 Компьютерные программы
• 4 Эко-Эво-Дево
• 5 ссылок

Что такое evo-devo?

Один из фундаментальных вопросов в эволюционной биологии - и в биологических науках в целом - заключается в том, как возникло необычайное биологическое разнообразие организмов, населяющих планету..

Отличительные отрасли биологии, такие как анатомия, палеонтология, биология развития, генетика и геномика, предоставляют информацию, чтобы найти ответ на этот вопрос. Однако в рамках этих дисциплин развитие.

Организмы начинают свою жизнь как единая клетка, и через процессы развития, формирование структур, которые ее составляют, называют себя головой, ногами, хвостами и другими..

Развитие является центральной концепцией, поскольку благодаря этому процессу вся генетическая информация, содержащаяся в организме, переводится в морфологию, которую мы наблюдаем. Таким образом, открытие генетической основы развития показало, как изменения в этом могут быть унаследованы, давая начало evo-devo.

Evo-devo стремится понять механизмы, которые привели к эволюции развития, с точки зрения:

- Процессы развития. Например, как новая клетка или новая ткань ответственны за новые морфологии в определенных линиях

- Эволюционные процессы. Например, какие избирательные давления способствовали развитию указанных морфологий или новых структур.

Историческая перспектива

Перед генами Нох

До середины 1980-х большинство биологов предполагали, что разнообразие форм возникло благодаря значительным изменениям в генах, которые контролировали развитие каждой линии.

Биологи знали, что благодаря своим генам муха выглядит как муха, а мышь - как мышь. Однако считалось, что гены между организмами, столь отличающиеся морфологически, должны отражать эти ужасные различия на уровне генов..

После генов Нох

Исследования, проведенные на мутантах плодовой мухи, дрозофила, привело к открытию генов и генных продуктов, которые участвуют в развитии насекомых.

Эти новаторские работы Томаса Кауфмана привели к открытию генов Нох - ответственные за контроль структуры телесных структур и идентичности сегментов в переднезадней оси. Эти гены работают, регулируя транскрипцию других генов.

Благодаря сравнительной геномике, мы можем сделать вывод, что эти гены присутствуют практически у всех животных.

Другими словами, хотя метазои сильно различаются по морфологии (например, червь, летучая мышь и кит), они имеют общие пути развития. Это открытие шокировало биологов того времени и привело к распространению науки о evo-devo.

Таким образом, был сделан вывод о том, что виды с очень разными фенотипами имеют очень мало генетических различий и что генетические и клеточные механизмы чрезвычайно похожи на протяжении всего древа жизни..

Что изучает evo-devo?

Evo-devo характеризуется развитием нескольких исследовательских программ. Мюллер (2007) упоминает о четырех из них, хотя и предупреждает, что они перекрывают друг друга.

Морфология и сравнительная эмбриология

Этот тип исследования стремится указать на морфогенетические различия, которые отличают примитивные онтогенезы от производных. Информация может быть дополнена тем, что находится в ископаемом остатке..

Следуя этой точке зрения, мы можем охарактеризовать различные закономерности морфологической эволюции в больших масштабах, такие как существование гетерохроний..

Это изменения, которые происходят в развитии, либо во время появления в скорости формирования признака.

Биология генетического развития

Основное внимание уделяется эволюции генетического механизма развития. Среди используемых методов - клонирование и визуализация экспрессии генов, участвующих в регуляции..

Например, изучение генов Нох и его эволюция в процессе как мутация, дублирование и расхождение.

Экспериментальная эпигенетика

Эта программа изучает взаимодействие, а динамика на молекулярном, клеточном и тканевом уровнях влияет на эволюционные изменения. Изучите свойства развития, которые не содержатся в геноме организма.

Этот подход позволяет подтвердить, что, хотя один и тот же фенотип существует, он может быть выражен по-разному в зависимости от условий окружающей среды..

Компьютерные программы

Эта программа ориентирована на количественную оценку, моделирование и симуляцию развития развития, в том числе математические модели для анализа данных.

Эво-Дэво эко

Появление evo-devo привело к формированию других дисциплин, которые стремились продолжить интеграцию различных отраслей биологии в эволюционную теорию, таким образом, родилась eco-evo-devo..

Эта новая ветвь стремится к интеграции концепций симбиоза развития, пластичности развития, генетического приспособления и построения ниш..

В общих чертах, симбиоз развития предполагает, что организмы строятся, в частности, благодаря взаимодействиям с окружающей средой и имеют постоянные симбиотические отношения с микроорганизмами. Например, у некоторых насекомых существование симбиотических бактерий приводит к репродуктивной изоляции.

Нет сомнений в том, что симбиоз оказал впечатляющее влияние на эволюцию организмов - от происхождения эукариотической клетки до возникновения самой многоклеточной структуры..

Точно так же пластичность в развитии состоит из способности организмов генерировать различные фенотипы в зависимости от окружающей среды. Согласно этой концепции, среда не является исключительно селективным агентом, не формируя фенотип..

ссылки

1. Кэрролл, С. Б. (2008). Эво-дево и расширяющийся эволюционный синтез: генетическая теория морфологической эволюции. клетка, 134(1), 25-36.
2. Gilbert, S.F., Bosch, T.C., & Ledón-Rettig, C. (2015). Эко-Эво-Дево: симбиоз развития и пластичность развития как эволюционные агенты. Природа Отзывы Генетика, 16(10), 611.
3. Мюллер, Г. Б. (2007). Evo-devo: расширение эволюционного синтеза. Природа обзоры генетики, 8(12), 943.
4. Рафф, Р. А. (2000). Evo-devo: эволюция новой дисциплины. Природа Отзывы Генетика, 1(1), 74.
5. Султан С. Э. (2017). Eco-Эво-дэво. в Эволюционная Биология Развития (стр. 1-13). Springer International Publishing.