Evo-Devo (Evolutionaire ontwikkelingsbiologie)

de Evolutionaire biologie van ontwikkeling, algemeen afgekort als evo-devo door zijn acroniem in het Engels, is een nieuw gebied van evolutionaire biologie dat de tak van ontwikkeling in evolutie integreert. Een van de meest veelbelovende doelstellingen van deze discipline is om de morfologische diversiteit van de aarde te verklaren.

De moderne synthese trachtte Darwin's evolutietheorie te integreren door natuurlijke selectie en de mechanismen van overerving voorgesteld door Mendel. Het liet echter de mogelijke rol van ontwikkeling in de evolutionaire biologie buiten beschouwing. Daarom ontstaat evo-devo in de afwezigheid van integratie van ontwikkeling in de synthese.

De ontwikkeling van de moleculaire biologie bereikte de sequentie van genomen en de visualisatie van genetische activiteit, waardoor deze kloof in de evolutietheorie kon worden opgevuld.

Dus, de ontdekking van de genen die betrokken zijn bij deze processen gaven aanleiding tot de oorsprong van evo-devo. De biologen van evolutionaire ontwikkeling zijn verantwoordelijk voor het vergelijken van de genen die de ontwikkelingsprocessen reguleren in een breed scala van meercellige organismen.

index

• 1 Wat is evo-devo?
• 2 Historisch perspectief
  • 2.1 Voor de Hox-genen
  • 2.2 Na de Hox-genen
• 3 Welke evo-devo studies?
  • 3.1 Embryologie morfologie en vergelijkend
  • 3.2 Biologie van genetische ontwikkeling
  • 3.3 Experimentele epigenetica
  • 3.4 Computerprogramma's
• 4 Eco-evo-devo
• 5 Referenties

Wat is evo-devo?

Een van de fundamentele vragen in de evolutionaire biologie - en in de biologische wetenschappen in het algemeen - is hoe de buitengewone biodiversiteit van de organismen die nu op de planeet leven, tot stand kwam.

Onderscheidende takken van de biologie, zoals anatomie, paleontologie, ontwikkelingsbiologie, genetica en genomica verschaffen informatie om het antwoord op deze vraag te vinden. Echter, binnen deze disciplines, de ontwikkeling.

De organismen beginnen hun leven als een enkele cel en noemen zich, door de processen van ontwikkeling, de vorming van de structuren waaruit het bestaat, onder meer hoofd, benen en staarten..

Ontwikkeling is een centraal concept, omdat door dit proces alle genetische informatie in een organisme wordt vertaald in de morfologie die we waarnemen. Aldus heeft de ontdekking van de genetische basis van ontwikkeling onthuld hoe veranderingen hierin kunnen worden overgeërfd, leidend tot evo-devo.

Evo-devo tracht de mechanismen te begrijpen die hebben geleid tot de evolutie van ontwikkeling, in termen van:

- De ontwikkelingsprocessen. Bijvoorbeeld, omdat een nieuwe cel of nieuw weefsel verantwoordelijk is voor de nieuwe morfologieën in bepaalde lijnen

- De evolutionaire processen. Bijvoorbeeld, welke selectieve drukken de ontwikkeling van de genoemde morfologieën of nieuwe structuren bevorderden.

Historisch perspectief

Vóór de genen Hox

Tot halverwege de jaren tachtig gingen de meeste biologen ervan uit dat diversiteit in vormen was ontstaan ​​door significante veranderingen in de genen die de ontwikkeling van elke afstamming beheersten.

Biologen wisten dat een vlieg door zijn genen leek op een vlieg en een muis als een muis. Er werd echter gedacht dat de genen tussen organismen die zo verschillend morfologisch zijn, deze bodemverschillen op het niveau van de genen zouden moeten weerspiegelen.

Na de genen Hox

Studies uitgevoerd op fruitvliegmutanten, Drosophila, geleid tot de ontdekking van genen en genproducten die betrokken zijn bij de ontwikkeling van het insect.

Deze baanbrekende werken van Thomas Kaufman leidden tot de ontdekking van genen Hox - degenen die de leiding hebben over het patroon van de corporale structuren en de identiteit van de segmenten in de antero-posterieure as. Deze genen werken door de transcriptie van andere genen te reguleren.

Dankzij vergelijkende genomica kunnen we concluderen dat deze genen in bijna alle dieren aanwezig zijn.

Met andere woorden, hoewel metazoans sterk verschillen in termen van morfologie (denk aan een worm, een vleermuis en een walvis), delen ze gemeenschappelijke ontwikkelingspaden. Deze ontdekking was schokkend voor de biologen van die tijd en leidde tot de proliferatie van de wetenschap van evo-devo.

Op deze manier werd geconcludeerd dat soorten met zeer verschillende fenotypen zeer weinig genetische verschillen hebben en dat genetische en cellulaire mechanismen extreem vergelijkbaar zijn gedurende de levensboom..

Wat doet evo-devo?

Evo-devo werd gekenmerkt door de ontwikkeling van meerdere onderzoeksprogramma's. Muller (2007) noemt er vier, hoewel hij waarschuwt dat ze elkaar overlappen.

Morfologie en vergelijkende embryologie

Dit type onderzoek wil wijzen op de morfogenetische verschillen die de primitieve ontogenias onderscheiden van de derivaten. De informatie kan worden aangevuld met wat is gevonden in het fossielenbestand.

Door deze gedachtegang te volgen, kunnen we verschillende patronen van morfologische evolutie op grote schaal karakteriseren, zoals het bestaan ​​van heterochronieën.

Dit zijn variaties die optreden in de ontwikkeling, hetzij in de tijd van verschijning in de snelheid van vorming van het kenmerk.

Biologie van genetische ontwikkeling

Deze focus richt zich op de evolutie van het genetische ontwikkelingsmechanisme. Een van de gebruikte technieken is het kloneren en visualiseren van de expressie van genen die betrokken zijn bij regulatie.

Bijvoorbeeld de studie van genen Hox en de evolutie ervan door het proces als mutatie, duplicatie en divergentie.

Experimentele epigenetica

Dit programma bestudeert de interactie en moleculaire, cellulaire en weefsel-niveau dynamieken beïnvloeden evolutionaire veranderingen. Studie-ontwikkelingseigenschappen die niet zijn opgenomen in het genoom van het organisme.

Deze benadering maakt het mogelijk om te bevestigen dat, hoewel hetzelfde fenotype bestaat, het afhankelijk van de omgevingsomstandigheden verschillend kan worden uitgedrukt.

Computerprogramma's

Dit programma richt zich op de kwantificering, modellering en simulatie van ontwikkelingsevolutie, inclusief wiskundige modellen voor de analyse van gegevens.

Evo-devo eco

De opkomst van evo-devo gaf aanleiding tot de vorming van andere disciplines die probeerden door te gaan met de integratie van verschillende takken van de biologie in de evolutietheorie, dus eco-evo-devo werd geboren.

Deze nieuwe tak beoogt de integratie van de concepten ontwikkelingss symbiose, ontwikkelingsplasticiteit, genetische accommodatie en constructie van niches.

In algemene termen suggereert de symbiose van ontwikkeling dat organismen gedeeltelijk worden opgebouwd dankzij interacties met hun omgeving en de aanhoudende symbiotische relaties met micro-organismen zijn. In verschillende insecten produceert het bestaan ​​van symbiotische bacteriën reproductieve isolatie.

Het lijdt geen twijfel dat symbiose een indrukwekkend effect heeft gehad op de evolutie van organismen, van de oorsprong van de eukaryotische cel tot de oorsprong van multicellulariteit zelf.

Op dezelfde manier bestaat plasticiteit in ontwikkeling uit het vermogen van organismen om verschillende fenotypen te genereren, afhankelijk van de omgeving. Volgens dit concept is de omgeving niet uitsluitend een selectief middel, zonder ook het fenotype te vormen.

referenties

1. Carroll, S. B. (2008). Evo-devo en een zich uitbreidende evolutionaire synthese: een genetische theorie van morfologische evolutie. cel, 134(1), 25-36.
2. Gilbert, S. F., Bosch, T. C., & Ledón-Rettig, C. (2015). Eco-Evo-Devo: ontwikkelingssymbiose en ontwikkelingsplasticiteit als evolutionaire agenten. Nature Reviews Genetica, 16(10), 611.
3. Müller, G. B. (2007). Evo-devo: de evolutionaire synthese uitbreiden. Nature evalueert genetica, 8(12), 943.
4. Raff, R. A. (2000). Evo-devo: de evolutie van een nieuwe discipline. Nature Reviews Genetica, 1(1), 74.
5. Sultan, S. E. (2017). Eco-Evo-Devo. in Evolutionaire ontwikkelingsbiologie (pp. 1-13). Springer International Publishing.