EVO-DEVO (EVOLUTIONÄR UTVECKLINGSBIOLOGI) - BIOLOGI - 2025

Den evolutionsbiologi utveckling , ofta förkortat evo-devo för dess akronym på engelska, är ett nytt område för evolutionsbiologi som integrerar utveckling filial i evolutionen. Ett av de mest lovande målen med denna disciplin är att förklara morfologisk mångfald på jorden.

Den moderna syntesen försökte integrera Darwins evolutionsteori genom naturligt urval och mekanismerna för arv som Mendel föreslog. Han utelämnade dock den möjliga utvecklingsrollen i evolutionär biologi. Av denna anledning uppstår evo-devo av bristen på integration av utveckling i syntesen.

Källa: Romanes, GJ; laddad upp till Wikipedia av en: Användare: Phlebas; författare av beskrivningssidan: en: Användare: Phlebas, en: Användare: SeventyThree, via Wikimedia Commons Utvecklingen av molekylärbiologi uppnådde sekvensen av genom och visualiseringen av genetisk aktivitet, vilket gjorde det möjligt att fylla detta gap i evolutionsteorin.

Således upptäckten av generna involverade i dessa processer gav upphov till evo-devo. Evolutionära utvecklingsbiologer ansvarar för att jämföra generna som reglerar utvecklingsprocesser i ett brett spektrum av flercelliga organismer.

Vad är evo-devo?

En av de grundläggande frågorna i evolutionär biologi - och i biologiska vetenskaper i allmänhet - är hur den extraordinära biologiska mångfalden hos de organismer som bor på planeten idag uppstod.

Olika grenar av biologi, såsom anatomi, paleontologi, utvecklingsbiologi, genetik och genomik ger information för att hitta svaret på denna fråga. Men inom dessa discipliner sticker utvecklingen ut.

Organismer börjar sitt liv som en enda cell och genom utvecklingsprocesser uppstår bildandet av strukturer som komponerar den, kallar det huvud, ben, svansar, bland andra.

Utveckling är ett centralt begrepp, eftersom genom denna process all den genetiska informationen i en organisme översätts till den morfologi som vi observerar. Således har upptäckten av de genetiska utvecklingsbaserna avslöjat hur förändringar i utvecklingen kan ärvas, vilket ger upphov till evo-devo.

Evo-devo försöker förstå de mekanismer som har lett till utvecklingen, i termer av:

- Utvecklingsprocesserna. Till exempel hur en ny cell eller en ny vävnad är ansvarig för nya morfologier i vissa linjer

- Evolutionära processer. Till exempel, vilka selektiva tryck som främjade utvecklingen av dessa nya morfologier eller strukturer.

Historiskt perspektiv

Innan generna

Fram till mitten av 1980-talet antog de flesta biologer att mångfald i former hade uppstått tack vare betydande förändringar i generna som kontrollerade utvecklingen av varje avstamning.

Biologer visste att en fluga såg ut som en fluga, och en mus såg ut som en mus, tack vare deras gener. Man trodde dock att generna mellan sådana morfologiskt skilda organismer måste återspegla dessa avgränsade skillnader på gennivå.

Efter generna

Studier av mutanter av fruktflugan, Drosophila, ledde till upptäckten av gener och genprodukter som deltar i utvecklingen av insektet.

Detta banbrytande arbete av Thomas Kaufman ledde till upptäckten av Hox-generna - de som ansvarade för att kontrollera mönstret för kroppsstrukturer och identiteten för segment i den anteroposterior axeln. Dessa gener fungerar genom att reglera transkriptionen av andra gener.

Tack vare komparativ genomik kan man dra slutsatsen att dessa gener finns i nästan alla djur.

Med andra ord, även om metazoans skiljer sig mycket i morfologi (tänk på en mask, en fladdermus och en val), delar de gemensamma utvecklingsvägar. Denna upptäckt var chockerande för tidens biologer och ledde till spridningen av vetenskapen om evo-devo.

Därför drogs slutsatsen att arter med mycket olika fenotyper har väldigt få genetiska skillnader och att genetiska och cellulära mekanismer är extremt lika hela livets träd.

Vad gör evo-devo-studier?

Evo-devo har präglats av utvecklingen av flera forskningsprogram. Muller (2007) nämner fyra av dem, även om han varnar för att de överlappar varandra.

Morfologi och jämförande embryologi

Denna typ av studie syftar till att klargöra de morfogenetiska skillnaderna som skiljer primitiva ontogenier från härledda. Informationen kan kompletteras med vad som finns i fossilregistret.

Efter denna tankegång kan olika mönster av morfologisk utveckling karaktäriseras i stora skalor, såsom förekomsten av heterokronier.

Dessa är variationer som inträffar under utveckling, antingen under tidpunkten för utseendet i egenskaperna för bildandet av egenskaperna.

Biologi av genetisk utveckling

Denna strategi fokuserar på utvecklingen av utvecklingen av genetiska maskiner. Bland de använda teknikerna är kloning och visualisering av uttrycket av gener involverade i reglering.

Till exempel studien av Hox-generna och deras utveckling genom processer som mutation, duplikering och divergens.

Experimentell epigenetik

Detta program studerar interaktionen och molekyl-, cell- och vävnadsdynamiken påverkar evolutionära förändringar. Den studerar utvecklingsegenskaper som inte finns i organismen genom.

Detta tillvägagångssätt gör det möjligt att bekräfta att även om samma fenotyp finns, kan den uttryckas olika beroende på miljöförhållandena.

Datorprogram

Detta program fokuserar på kvantifiering, modellering och simulering av utvecklingsutveckling, inklusive matematiska modeller för dataanalys.

Miljö evo-devo

Framväxten av evo-devo gav upphov till bildandet av andra discipliner som försökte fortsätta med integrationen av olika grenar av biologi i evolutionsteorin, varför eco-evo-devo föddes.

Denna nya gren försöker integrera begreppen utvecklingssymbios, utvecklingsplastisitet, genetisk logi och nischkonstruktion.

I allmänna termer säger utvecklingssymbios att organismer delvis byggs tack vare interaktioner med deras miljö och är ihållande symbiotiska förhållanden med mikroorganismer. Till exempel hos olika insekter ger förekomsten av symbiotiska bakterier reproduktiv isolering.

Det råder ingen tvekan om att symbios har haft en imponerande inverkan på utvecklingen av organismer, från ursprunget till den eukaryota cellen till ursprunget till själva flercellulariteten.

På samma sätt består plastisitet i utveckling i organismernas förmåga att generera olika fenotyper, beroende på miljön. Enligt detta koncept är miljön inte uteslutande ett selektivt medel utan också att forma fenotypen.

referenser

1. Carroll, SB (2008). Evo-devo och en expanderande evolutionär syntes: en genetisk teori om morfologisk utveckling. Cell, 134 (1), 25-36.
2. Gilbert, SF, Bosch, TC, & Ledón-Rettig, C. (2015). Eco-Evo-Devo: utvecklingssymbios och utvecklingsplastisitet som evolutionära medel. Nature Reviews Genetics, 16 (10), 611.
3. Müller, GB (2007). Evo - devo: utvidga den evolutionära syntesen. Naturen granskar genetik, 8 (12), 943.
4. Raff, RA (2000). Evo-devo: utvecklingen av en ny disciplin. Nature Reviews Genetics, 1 (1), 74.
5. Sultan, SE (2017). Miljö Evo-Devo. In Evolutionary Developmental Biology (s. 1-13). Springer International Publishing.