EVO-DEVO (EVOLIUCIJOS RAIDOS BIOLOGIJA) - BIOLOGIJA - 2025

Evoliucijos biologijos plėtros , paprastai trumpinamas kaip evo-Devo jos akronimas anglų kalba, yra nauja sritis evoliucinės biologijos, kuri sujungia plėtros padalinio evoliucijoje. Vienas iš perspektyviausių šios disciplinos tikslų yra paaiškinti morfologinę įvairovę žemėje.

Šiuolaikine sinteze siekta integruoti Darvino evoliucijos teoriją natūralia atranka ir Mendelio pasiūlytus paveldėjimo mechanizmus. Tačiau jis išskyrė galimą raidos vaidmenį evoliucijos biologijoje. Dėl šios priežasties evo-devo atsiranda dėl to, kad vystymosi integracija sintezėje yra nepakankama.

Šaltinis: Romėnai, GJ; įkėlė į Vikipediją en: Vartotojas: Phlebas; aprašymo puslapio autoriai: en: Vartotojas: Phlebas, en: Naudotojas: Septyniasdešimt treji, per „Wikimedia Commons“ Kuriant molekulinę biologiją, buvo galima genomus sekuoti ir genetinę veiklą vizualizuoti, leidžiant užpildyti tą spragą evoliucijos teorijoje.

Taigi, atradus šiuose procesuose dalyvaujančius genus, atsirado evo-devo kilmė. Evoliucijos raidos biologai yra atsakingi už genų, reguliuojančių daugelio daugialąsčių organizmų vystymosi procesus, palyginimą.

Kas yra evo-devo?

Vienas iš pagrindinių evoliucijos biologijos ir apskritai biologijos mokslų klausimų yra tas, kaip atsirado nepaprastoji organizmų, gyvenančių planetoje, biologinė įvairovė.

Įvairios biologijos šakos, tokios kaip anatomija, paleontologija, raidos biologija, genetika ir genomika, suteikia informacijos, kaip rasti atsakymą į šį klausimą. Tačiau šiose disciplinose išsiskiria tobulėjimas.

Organizmai savo gyvenimą pradeda kaip viena ląstelė ir, vykstant vystymosi procesams, formuojasi ją sudarančios struktūros, kurios, be kita ko, vadinasi, galva, kojomis, uodegomis.

Vystymasis yra pagrindinė sąvoka, nes per šį procesą visa organizmo genetinė informacija virsta morfologija, kurią stebime. Taigi atradus genetinius vystymosi pagrindus paaiškėjo, kaip vystymosi pokyčiai gali būti paveldimi, sukeliantys evo-devo.

„Evo-devo“ siekia suprasti mechanizmus, kurie paskatino vystymosi raidą, kalbant apie:

- Kūrimo procesai. Pvz., Kaip nauja ląstelė ar naujas audinys yra atsakingas už naujas morfologijas tam tikrose linijose

- Evoliucijos procesai. Pavyzdžiui, kuris selektyvusis slėgis paskatino šių naujų morfologijų ar struktūrų evoliuciją.

Istorinė perspektyva

Prieš genus

Iki devintojo dešimtmečio vidurio dauguma biologų manė, kad formų įvairovė atsirado dėl reikšmingų genų, kontroliuojančių kiekvienos giminės raidą, pokyčių.

Biologai žinojo, kad musė dėl savo genų atrodė kaip musė, o pelė atrodė kaip pelė. Vis dėlto manyta, kad genai tarp tokių morfologiškai skirtingų organizmų turi atspindėti šiuos bjaurius skirtumus genų lygyje.

Po genų

Vaisių musės Drosophila mutantų tyrimai leido atrasti genus ir genų produktus, kurie dalyvauja vabzdžio vystymesi.

Šis novatoriškas Thomas Kaufmano darbas paskatino „Hox“ genų atradimą - atsakingų už kūno struktūros modelio ir segmentų, esančių prieškambario ašyje, tapatybės kontrolę. Šie genai veikia reguliuodami kitų genų transkripciją.

Lyginamosios genomikos dėka galima daryti išvadą, kad šių genų yra beveik visuose gyvūnuose.

Kitaip tariant, nors metazoanai labai skiriasi morfologija (pagalvokite apie slieką, šikšnosparnį ir banginį), jie turi bendrą vystymosi kelią. Šis atradimas buvo šokiruojantis to meto biologus ir paskatino evo-devo mokslo plitimą.

Taigi buvo padaryta išvada, kad rūšys, turinčios labai skirtingus fenotipus, turi labai mažai genetinių skirtumų ir kad genetiniai bei ląsteliniai mechanizmai yra labai panašūs visame gyvenimo medyje.

Ką studijuoja evo-devo?

„Evo-devo“ buvo būdingas daugelio tyrimų programų kūrimas. Mulleris (2007) mini keturis iš jų, nors įspėja, kad jie sutampa.

Morfologija ir lyginamoji embriologija

Šio tipo tyrimais siekiama išsiaiškinti morfogenetinius skirtumus, išskiriančius primityvųjį ontogenezę nuo išvestinių. Informaciją galima papildyti tuo, kas randama iškastinių medžiagų registre.

Vadovaujantis šia mintimi, didelėmis skalėmis gali būti apibūdinami skirtingi morfologinės evoliucijos modeliai, pavyzdžiui, heterochronijų buvimas.

Tai yra pokyčiai, atsirandantys vystymosi metu arba požymio formavimosi greičio atsiradimo metu.

Genetinio vystymosi biologija

Šis požiūris sutelktas į genetinių vystymosi mechanizmų raidą. Tarp naudojamų metodų galima paminėti genų, dalyvaujančių reguliuojant, klonavimą ir vizualizaciją.

Pavyzdžiui, „Hox“ genų ir jų evoliucijos tyrimas per tokius procesus kaip mutacija, dubliavimasis ir divergencija.

Eksperimentinė epigenetika

Ši programa tiria sąveiką ir molekulinę, ląstelių ir audinių dinamiką turi įtakos evoliucijos pokyčiams. Tiriamos vystymosi savybės, kurių nėra organizmo genome.

Šis požiūris leidžia patvirtinti, kad, nors egzistuoja tas pats fenotipas, jis gali būti išreikštas skirtingai, atsižvelgiant į aplinkos sąlygas.

Kompiuterinės programos

Ši programa orientuota į vystymosi kiekybinį nustatymą, modeliavimą ir modeliavimą, įskaitant duomenų analizės matematinius modelius.

Eko-evo-devo

Atsiradus evo-devo, susiformavo kitos disciplinos, kurios siekė tęsti skirtingų biologijos šakų integraciją į evoliucijos teoriją, taip gimė eko-evo-devo.

Ši nauja šaka siekia integruoti raidos simbiozės, raidos plastiškumo, genetinio pritaikymo ir nišos konstrukcijos sąvokas.

Apskritai raidos simbiozė teigia, kad organizmai iš dalies yra sukurti dėl sąveikos su aplinka ir yra nuolatiniai simbiotiniai ryšiai su mikroorganizmais. Pavyzdžiui, įvairiuose vabzdžiuose simbiotinių bakterijų egzistavimas sukelia reprodukcinę izoliaciją.

Neabejotina, kad simbiozė padarė įspūdingą poveikį organizmų evoliucijai, pradedant nuo eukariotų ląstelių kilmės ir baigiant pačių daugialąsčių ląstelių kilme.

Lygiai taip pat vystymosi plastiškumas susideda iš organizmų sugebėjimo generuoti skirtingus fenotipus, atsižvelgiant į aplinką. Pagal šią koncepciją aplinka nėra išimtinai selektyvus agentas, taip pat nesuformuojantis fenotipo.

Nuorodos

1. „Carroll“, SB (2008). Evo-devo ir besiplečianti evoliucijos sintezė: genetinė morfologinės evoliucijos teorija. Cell, 134 (1), 25–36.
2. Gilbert, SF, Bosch, TC, ir Ledón-Rettig, C. (2015). „Eco-Evo-Devo“: raidos simbiozė ir raidos plastiškumas kaip evoliucijos veiksniai. „Nature Reviews Genetics“, 16 (10), 611.
3. Müller, GB (2007). Evo - devo: evoliucijos sintezės pratęsimas. „Nature“ apžvalgos genetika, 8 (12), 943.
4. Raff, RA (2000). Evo-devo: naujos disciplinos raida. „Nature Reviews Genetics“, 1 (1), 74.
5. Sultonas, SE (2017). „Eco-Evo-Devo“. In Evoliucinė raidos biologija (p. 1–13). „Springer“ tarptautinė leidyba.