Evo-Devo (arengu evolutsiooniline bioloogia)

The Arengu bioloogia, lühendatud kui evo-devo oma akronüümiga inglise keeles on uus evolutsioonilise bioloogia valdkond, mis ühendab evolutsiooni haru. Selle distsipliini üks paljutõotavamaid eesmärke on selgitada maa morfoloogilist mitmekesisust.

Kaasaegne süntees püüdis integreerida Darwini evolutsiooniteooria loodusliku valiku ja Mendeli pakutud pärilikkuse mehhanismidega. Siiski jättis see välja arengu võimaliku rolli evolutsioonilise bioloogia vallas. Seetõttu tekib evo-devo, kui sünteesis ei ole arengut integreerinud.

Molekulaarbioloogia areng saavutas genoomide järjestuse ja geneetilise aktiivsuse visualiseerimise, võimaldades täita seda lõhet evolutsiooniteoorias.

Seega põhjustas nendes protsessides osalevate geenide avastamine evo-devo päritolu. Evolutsiooniarengu bioloogid vastutavad paljude mitmerakuliste organismide arenguprotsesse reguleerivate geenide võrdlemise eest..

Indeks

• 1 Mis on evo-devo?
• 2 Ajalooline perspektiiv
  • 2.1 Enne Hoxi geene
  • 2.2 Pärast Hoxi geene
• 3 Mis evo-devo uuringud?
  • 3.1 Embrüoloogia morfoloogia ja võrdlus
  • 3.2 Geneetilise arengu bioloogia
  • 3.3 Eksperimentaalne epigeneetika
  • 3.4 Arvutiprogrammid
• 4 Eco-evo-devo
• 5 Viited

Mis on evo-devo?

Üks põhiküsimusi evolutsiooni bioloogias - ja bioloogilistes teadustes üldiselt - on see, kuidas planeedil elavate organismide erakordne bioloogiline mitmekesisus tekkis.

Bioloogia erialad, nagu anatoomia, paleontoloogia, arendusbioloogia, geneetika ja genoomika, annavad sellele küsimusele vastuse. Kuid nende valdkondade sees on areng.

Organismid alustavad oma elu ühe rakuna ja arenguprotsesside kaudu moodustavad selle moodustavad struktuurid ise muu hulgas pea, jalad, sabad..

Areng on keskseks kontseptsiooniks, kuna selle protsessi kaudu tõlgitakse kogu organismis sisalduv geneetiline informatsioon morfoloogiasse, mida me jälgime. Seega on arengu geneetilise aluse avastamisel ilmnenud, kuidas selle muutusi saab pärida, tekitades evo-devo.

Evo-devo püüab mõista mehhanisme, mis on kaasa toonud arengu arengu:

- Arenguprotsessid. Näiteks uue raku või uue koe eest vastutab teatud liini uudsete morfoloogiate eest

- Evolutsioonilised protsessid. Näiteks, millised selektiivsed rõhud soodustasid nimetatud morfoloogiate või uudsete struktuuride arengut.

Ajalooline perspektiiv

Enne geene Hox

Kuni 1980. aastate keskpaigani arvasid enamik biolooge, et vormide mitmekesisus on tekkinud oluliste muutuste tõttu geenides, mis kontrollisid iga liini arengut.

Bioloogid teadsid, et lend nägi välja nagu lend ja hiir nagu hiir tänu oma geenidele. Siiski arvati, et organismide geenid nii morfoloogiliselt erinevad, peaksid peegeldama neid abysmilisi erinevusi geenide tasandil..

Pärast geene Hox

Puu-vilja mutantse uuringud, Drosophila, viinud putukate arengusse kaasatud geenide ja geeniproduktide avastamiseni.

Need Thomas Kaufmani teerajajad tegid geenide avastamise Hox - need, kes vastutavad kehaliste struktuuride struktuuri ja segmentide identiteedi kontrollimise eest antero-posterior-teljel. Need geenid töötavad teiste geenide transkriptsiooni reguleerimisega.

Tänu võrdlevale genoomikale võime järeldada, et need geenid esinevad peaaegu kõigis loomades.

Teisisõnu, kuigi metaaslased erinevad oluliselt morfoloogia poolest (arvavad uss, nahkhiir ja vaal), jagavad nad ühiseid arenguteid. See avastus oli aja bioloogidele šokeeriv ja tõi kaasa evo-devo teaduse leviku.

Sel viisil jõuti järeldusele, et väga erineva fenotüübiga liikidel on väga vähe geneetilisi erinevusi ning et geneetilised ja rakumehhanismid on kogu elu puidus äärmiselt sarnased..

Mida Evo-devo uurib?

Evo-devot on iseloomustanud mitmete uurimisprogrammide arendamine. Muller (2007) mainib neist nelja, kuigi hoiatab, et nad kattuvad.

Morfoloogia ja võrdlev embrüoloogia

Seda tüüpi uuringu eesmärk on välja tuua morfogeneetilised erinevused, mis eristavad primitiivseid ontogeene derivaatidest. Teavet võib täiendada fossiilkirjelduses leiduva teabega.

Selle mõtteviisi järgi saame iseloomustada erinevaid morfoloogilise arengu mudeleid, näiteks heterokroonide olemasolu.

Need on arengus esinevad variatsioonid, kas siis selle ilmumise kiiruse juures.

Geneetilise arengu bioloogia

See keskendub arengu geneetilise masina arengule. Kasutatud meetodite seas on regulatsioonis osalevate geenide ekspressiooni kloonimine ja visualiseerimine.

Näiteks geenide uurimine Hox ja selle areng läbi protsessi kui mutatsioon, dubleerimine ja lahknevus.

Eksperimentaalne epigeneetika

See programm uurib interaktsiooni ja molekulaarset, rakulist ja koe taseme dünaamikat, mis mõjutab evolutsioonilisi muutusi. Uuringu arenguomadused, mida organismi genoom ei sisalda.

Selline lähenemine võimaldab kinnitada, et kuigi sama fenotüüp on olemas, võib seda eristada sõltuvalt keskkonnatingimustest.

Arvutiprogrammid

See programm keskendub arendusarengu kvantifitseerimisele, modelleerimisele ja simuleerimisele, kaasa arvatud andmete analüüsi matemaatilised mudelid..

Eco-evo-devo

Evo-devo tekkimine tõi kaasa teiste distsipliinide tekkimise, mis püüdsid jätkata bioloogia erinevate harude integreerimist evolutsiooniteooriasse, seega sündis öko-evo-devo.

See uus haru püüab integreerida arengu sümbioosi, arengu plastiilsuse, geneetilise majutuse ja niššide ehitamise kontseptsioone.

Üldiselt viitab arengu sümbioosile, et organismid on konstrueeritud osaliselt tänu nende keskkonnale ja on püsivad sümbiootilised suhted mikroorganismidega. Näiteks paljudes putukates tekitab sümbiootiliste bakterite olemasolu reproduktiivset isoleerimist.

Ei ole kahtlust, et sümbioosil on olnud muljetavaldav mõju organismide arengule, alates eukarüootsete rakkude päritolust kuni multitsellulaarsuse alguseni.

Samamoodi seisneb arengu plastiilsus organismide võimes tekitada sõltuvalt keskkonnast erinevaid fenotüüpe. Selle kontseptsiooni kohaselt ei ole keskkond mitte ainult selektiivne aine, vaid ka fenotüübi vormimine.

Viited

1. Carroll, S. B. (2008). Evo-devo ja laienev evolutsiooniline süntees: morfoloogilise arengu geneetiline teooria. Cell, 134(1), 25-36.
2. Gilbert, S. F., Bosch, T. C., ja Ledón-Rettig, C. (2015). Eco-Evo-Devo: arengu sümbioos ja arengu plastiilsus kui evolutsioonilised ained. Nature Reviews Geneetika, 16(10), 611.
3. Müller, G. B. (2007). Evo-devo: evolutsioonilise sünteesi laiendamine. Loodus hindab geneetikat, 8(12), 943.
4. Raff, R. A. (2000). Evo-devo: uue distsipliini areng. Nature Reviews Geneetika, 1(1), 74.
5. Sultan, S. E. (2017). Eco-Evo-Devo. Sisse Evolutsiooniline arengbioloogia (lk. 1-13). Springer International Publishing.