EVO-DEVO (EVOLUTIONÆR UDVIKLINGSBIOLOGI) - BIOLOGI - 2025

Den evolutionære biologi for udvikling, ofte forkortet som evo-devo for dens akronym på engelsk, er et nyt felt inden for evolutionær biologi, der integrerer udviklingsgren i evolutionen. Et af de mest lovende mål med denne disciplin er at forklare morfologisk mangfoldighed på jorden.

Den moderne syntese forsøgte at integrere Darwins teori om evolution ved naturlig udvælgelse og mekanismerne for arv foreslået af Mendel. Han udeladede imidlertid den mulige rolle, som udviklingen spiller i evolutionær biologi. Af denne grund opstår evo-devo fra manglen på integration af udvikling i syntese.

Kilde: Romanes, GJ; uploadet til Wikipedia af en: Bruger: Phlebas; forfattere af beskrivelsessiden: da: Bruger: Phlebas, en: Bruger: SeventyThree, via Wikimedia Commons Udviklingen af ​​molekylærbiologi opnåede sekvensen af ​​genomer og visualiseringen af ​​genetisk aktivitet, hvilket gjorde det muligt at udfylde dette hul i evolutionsteorien.

Opdagelsen af ​​generne involveret i disse processer gav således anledning til oprindelsen af ​​evo-devo. Evolutionære udviklingsbiologer er ansvarlige for at sammenligne de gener, der regulerer udviklingsprocesser i en lang række multicellulære organismer.

Hvad er evo-devo?

Et af de grundlæggende spørgsmål inden for evolutionær biologi - og i biologiske videnskaber generelt - er, hvordan den ekstraordinære biologiske mangfoldighed af de organismer, der bebor planeten i dag, opstod.

Forskellige grene af biologi, såsom anatomi, paleontologi, udviklingsbiologi, genetik og genomik giver information for at finde svaret på dette spørgsmål. Inden for disse discipliner skiller udviklingen sig imidlertid ud.

Organismer begynder deres liv som en enkelt celle, og gennem udviklingsprocesser forekommer dannelsen af ​​de strukturer, der udgør den, det være sig hoved, ben, haler, blandt andre.

Udvikling er et centralt begreb, da al den genetiske information indeholdt i en organisme gennem denne proces oversættes til den morfologi, som vi observerer. Således har opdagelsen af ​​de genetiske baser for udvikling afsløret, hvordan ændringer i udvikling kan arves, hvilket giver anledning til evo-devo.

Evo-devo søger at forstå de mekanismer, der har ført til udviklingen i udviklingen, med hensyn til:

- Udviklingsprocesserne. For eksempel, hvordan en ny celle eller nyt væv er ansvarlig for nye morfologier i bestemte linjer

- Evolutionsprocesser. For eksempel, hvilke selektive tryk der fremmede udviklingen af ​​disse nye morfologier eller strukturer.

Historisk perspektiv

Før generne

Indtil midten af ​​1980'erne antog de fleste biologer, at mangfoldighed i former var opstået takket være betydelige ændringer i generne, der kontrollerede udviklingen af ​​hver afstamning.

Biologer vidste, at en flue lignede en flue, og en mus lignede en mus takket være deres gener. Man troede imidlertid, at generne mellem sådanne morfologisk forskellige organismer skal afspejle disse abysmale forskelle på genniveauet.

Efter generne

Undersøgelser med mutanter af frugtfluen, Drosophila, førte til opdagelsen af ​​gener og genprodukter, der deltager i udviklingen af ​​insektet.

Dette banebrydende arbejde af Thomas Kaufman førte til opdagelsen af ​​Hox-generne - dem, der var ansvarlige for at kontrollere mønsteret af kropsstrukturer og identiteten af ​​segmenter i den anteroposterior akse. Disse gener fungerer ved at regulere transkriptionen af ​​andre gener.

Takket være komparativ genomik kan det konkluderes, at disse gener er til stede i næsten alle dyr.

Med andre ord, selvom metazoaner er meget forskellige i morfologi (tænk på en orm, en flagermus og en hval), deler de fælles udviklingsveje. Denne opdagelse var chokerende for datidens biologer og førte til spredning af videnskaben om evo-devo.

Således blev det konkluderet, at arter med meget forskellige fænotyper har meget få genetiske forskelle, og at genetiske og cellulære mekanismer er ekstremt ens i hele livets træ.

Hvad betyder evo-devo-undersøgelse?

Evo-devo er blevet kendetegnet ved udvikling af flere forskningsprogrammer. Muller (2007) nævner fire af dem, selvom han advarer om, at de overlapper hinanden.

Morfologi og komparativ embryologi

Denne type undersøgelse forsøger at tydeliggøre de morfogenetiske forskelle, der adskiller primitiv ontogeni fra afledte. Oplysningerne kan suppleres med det, der findes i fossilregistret.

Efter denne tankegang kan forskellige mønstre af morfologisk udvikling karakteriseres i store skalaer, såsom eksistensen af ​​heterokronier.

Dette er variationer, der forekommer under udvikling, enten på tidspunktet for udseendet i egenskabens dannelseshastighed.

Biologi med genetisk udvikling

Denne tilgang fokuserer på udviklingen af ​​det genetiske udstyr til udvikling. Blandt de anvendte teknikker er kloning og visualisering af ekspressionen af ​​gener involveret i regulering.

For eksempel undersøgelsen af ​​Hox-generne og deres udvikling gennem processer som mutation, duplikering og divergens.

Eksperimentel epigenetik

Dette program studerer interaktionen, og molekyl-, cellulær- og vævsdynamikken påvirker evolutionære ændringer. Den studerer udviklingsegenskaber, der ikke er indeholdt i organisme genom.

Denne fremgangsmåde tillader bekræftelse af, at selv om den samme fænotype findes, kan den udtrykkes forskelligt afhængigt af miljøforholdene.

Computerprogrammer

Dette program fokuserer på kvantificering, modellering og simulering af udviklingsudvikling, herunder matematiske modeller til dataanalyse.

Eco-evo-Devo

Fremkomsten af ​​evo-devo gav anledning til dannelsen af ​​andre discipliner, der forsøgte at fortsætte med integrationen af ​​forskellige grene af biologi i evolutionsteorien, og dermed blev eco-evo-devo født.

Denne nye gren søger integration af koncepterne om udviklingssymbiose, udviklingsplasticitet, genetisk indkvartering og nichekonstruktion.

Generelt siger udviklingssymbiose, at organismer delvis opbygges takket være interaktioner med deres miljø og er vedvarende symbiotiske forhold til mikroorganismer. For eksempel producerer eksistensen af ​​symbiotiske bakterier i forskellige insekter reproduktiv isolering.

Der er ingen tvivl om, at symbiose har haft en imponerende indflydelse på udviklingen af ​​organismer, fra oprindelsen af ​​den eukaryote celle til oprindelsen af ​​selve flercellulariteten.

På samme måde består plasticitet under udvikling i organismenes evne til at generere forskellige fænotyper, afhængigt af miljøet. Under dette koncept er miljøet ikke udelukkende et selektivt middel uden også at forme fænotypen.

Referencer

1. Carroll, SB (2008). Evo-devo og en ekspanderende evolutionær syntese: en genetisk teori om morfologisk udvikling. Celle, 134 (1), 25-36.
2. Gilbert, SF, Bosch, TC, & Ledón-Rettig, C. (2015). Eco-Evo-Devo: udviklingssymbiose og udviklingsplasticitet som evolutionære midler. Nature Reviews Genetics, 16 (10), 611.
3. Müller, GB (2007). Evo - devo: udvidelse af den evolutionære syntese. Naturen gennemgår genetik, 8 (12), 943.
4. Raff, RA (2000). Evo-devo: udviklingen af ​​en ny disciplin. Nature Reviews Genetics, 1 (1), 74.
5. Sultan, SE (2017). Eco-Evo-Devo. In Evolutionary Developmental Biology (s. 1-13). Springer International Publishing.