Evo-Devo (ביולוגיה אבולוציונית של התפתחות)

ה ביולוגיה אבולוציונית של התפתחות, מקוצר בדרך כלל Evo-devo לפי ראשי התיבות שלה באנגלית, הוא תחום חדש של ביולוגיה אבולוציונית המשלב את ענף ההתפתחות באבולוציה. אחד היעדים המבטיחים ביותר של משמעת זו הוא להסביר את המגוון המורפולוגי של כדור הארץ.

הסינתזה המודרנית ביקשה לשלב את תורת האבולוציה של דרווין על ידי הברירה הטבעית ומנגנוני הירושה שהוצעו על ידי מנדל. עם זאת, הוא הותיר את התפקיד האפשרי של התפתחות בביולוגיה אבולוציונית. לכן, evo-devo מתעוררת בהעדר שילוב של פיתוח בסינתזה.

התפתחות הביולוגיה המולקולרית השיגה את רצף הגנום וההדמיה של הפעילות הגנטית, המאפשרים למלא את הפער בתיאוריה האבולוציונית.

לפיכך, גילוי הגנים המעורבים בתהליכים אלה הוליד את מקורו של אובו-דבו. ביולוגים של התפתחות אבולוציונית אחראים על השוואת הגנים המסדירים את תהליכי הפיתוח במגוון רחב של אורגניזמים רב תאיים.

אינדקס

• 1 מה זה evo-devo?
• 2 נקודת מבט היסטורית
  • 2.1 לפני גנים Hox
  • 2.2 לאחר גנים Hox
• 3 מה evo-devo הלימודים?
  • 3.1 מורפולוגיה של אמבריולוגיה והשוואתית
  • 3.2 ביולוגיה של התפתחות גנטית
  • 3.3 אפיגנטיקה ניסויית
  • 3.4 תכניות מחשב
• 4 Eco-evo-devo
• 5 הפניות

מה זה evo-devo?

אחת השאלות היסודיות בביולוגיה האבולוציונית - ובמדעים הביולוגיים בכלל - היא כיצד המגוון הביולוגי יוצא הדופן של האורגניזמים החיים כיום בכדור הארץ הגיע.

ענפים מובחנים של ביולוגיה, כגון אנטומיה, פליאונטולוגיה, ביולוגיה של התפתחות, גנטיקה וגנומיקה מספקים מידע כדי למצוא את התשובה לשאלה זו. עם זאת, בתוך דיסציפלינות אלה, הפיתוח.

האורגניזמים מתחילים את חייהם כתא יחיד, ובאמצעות תהליכי הפיתוח, היווצרות המבנים המרכיבים אותו, מכנים את עצמם בראש, ברגליים, בזנבות, בין היתר..

פיתוח הוא מושג מרכזי, שכן בתהליך זה כל המידע הגנטי הכלול באורגניזם מתורגם למורפולוגיה שאנו מתבוננים בה. לפיכך, גילוי הבסיס הגנטי של התפתחות גילה כיצד שינויים זה יכול להיות בירושה, המביא evo-devo.

Evo-devo מבקש להבין את המנגנונים שהובילו להתפתחות של התפתחות, במונחים של:

- תהליכי הפיתוח. לדוגמה, כתא חדש או רקמה חדשה אחראית על המורפולוגיה הרומן בשושלות מסוימות

- התהליכים האבולוציוניים. לדוגמה, אילו לחצים סלקטיביים קידמו את התפתחות המורפולוגיות או מבנים חדשים.

נקודת מבט היסטורית

לפני הגנים Hox

עד אמצע שנות ה -80, רוב הביולוגים הניחו שהגיוון בצורות התעורר באמצעות שינויים משמעותיים בגנים ששלטו על התפתחותם של כל שושלת.

הביולוגים ידעו שזבוב נראה כמו זבוב, ועכבר כמו עכבר, הודות לגנים שלו. עם זאת, הוא חשב כי הגנים בין אורגניזמים שונים כל כך מבחינה מורפולוגית, צריך לשקף את ההבדלים תהומי ברמה של הגנים.

אחרי הגנים Hox

מחקרים שנערכו על מוטציות זבוב פירות, תסיסנית, הובילו לגילוי של גנים ומוצרי גנים המעורבים בפיתוח החרק.

עבודות חלוציות אלה של תומס קאופמן הובילו לגילוי גנים Hox - האחראים על השליטה בתבנית של מבנים קורפורליים וזהות המגזרים בציר האנטרו-אחורי. גנים אלה פועלים על ידי הסדרת תעתיק של גנים אחרים.

הודות לגנומיקה השוואתית, אנו יכולים להסיק כי גנים אלה נמצאים כמעט בכל בעלי החיים.

במילים אחרות, אם כי מטאזואנים שונים מאוד במונחים של מורפולוגיה (לחשוב על תולעת, עטלף לווייתן), הם חולקים נתיבי פיתוח משותפים. גילוי זה היה מזעזע הביולוגים של אותה תקופה והוביל לשגשוג של המדע של evo-devo.

בדרך זו, נקבע כי למינים עם פנוטיפים שונים מאוד יש הבדלים גנטיים קטנים מאוד, וכי מנגנונים גנטיים וסלולריים דומים מאוד לאורך כל עץ החיים.

מה עושה מחקר evo-devo?

Evo-devo מאופיין בפיתוח של תוכניות מחקר מרובות. Muller (2007) מזכיר ארבעה מהם, למרות שהוא מזהיר כי הם חופפים זה לזה.

מורפולוגיה ואמבריולוגיה השוואתית

סוג זה של מחקר מבקש להצביע על ההבדלים המורפוגנטיים שמבדילים בין אונטוגניות פרימיטיביות לבין הנגזרות. המידע יכול להיות משלים עם מה שנמצא הרשומה המאובנת.

בעקבות קו מחשבה זה, אנו יכולים לאפיין דפוסים שונים של אבולוציה מורפולוגית בקנה מידה גדול, כגון קיומם של הטרוכרונים.

אלו הן וריאציות המתרחשות בהתפתחות, גם בזמן הופעת קצב היווצרות התכונה.

ביולוגיה של התפתחות גנטית

מוקד זה מתמקד באבולוציה של המנגנון הגנטי של הפיתוח. בין הטכניקות המשמשות הוא שיבוט והדמיה של ביטוי של גנים המעורבים רגולציה.

לדוגמה, חקר הגנים Hox ואת האבולוציה שלה בתהליך כמו מוטציה, שכפול וסטייה.

אפיגנטיקה ניסויית

תוכנית זו בוחנת את האינטראקציה ואת מולקולרית, הסלולר ואת רמת רקמה הדינמיקה להשפיע על שינויים אבולוציוניים. מחקר תכונות פיתוח שאינן נכללות הגנום של האורגניזם.

גישה זו מאפשרת לאמת כי, למרות פנוטיפ קיים, זה יכול להתבטא באופן דיפרנציאלי בהתאם לתנאי הסביבה.

תוכניות מחשב

תוכנית זו מתמקדת בכימות, מודלים וסימולציה של התפתחות אבולוציה, כולל מודלים מתמטיים לניתוח נתונים.

Eco-evo-devo

הופעתה של evo-devo גרמה להיווצרותם של דיסציפלינות אחרות שביקשו להמשיך בשילוב של ענפי ביולוגיה שונים בתיאוריה האבולוציונית, וכך נולד eco-evo-devo.

הסניף החדש מבקש לשלב את המושגים של סימביוזה התפתחותית, גמישות בפיתוח, התאמה גנטית ובניית נישות.

באופן כללי, הסימביוזה של התפתחות מרמזת כי האורגניזמים נבנים, בין היתר, הודות לאינטראקציות עם סביבתם, והם היחסים הסימביוטים המתמידים עם מיקרואורגניזמים. לדוגמה, בכמה חרקים, קיומם של חיידקים סימביוטיים יוצר בידוד הרבייה.

אין ספק שלסימביוזה היתה השפעה מרשימה על האבולוציה של האורגניזמים, ממקור התא האוקריוטי ועד למוליקולות עצמה.

באותו אופן, גמישות בפיתוח מורכב היכולת של אורגניזמים לייצר פנוטיפים שונים, בהתאם לסביבה. תחת תפיסה זו, הסביבה היא לא בלעדי סוכן סלקטיבי, בלי לעצב גם את הפנוטיפ.

הפניות

1. Carroll, S. B. (2008). Evo-devo וסינתזה אבולוציונית מתרחבת: תיאוריה גנטית של אבולוציה מורפולוגית. תא, 134(1), 25-36.
2. גילברט, ס 'פ', בוש, T. C., & Ledón-Rettig, C. (2015). Eco-Evo-Devo: סימביוזה התפתחותית וגמישות התפתחותית כסוכנים אבולוציוניים. טבע ביקורות גנטיקה, 16(10), 611.
3. Müller, G. B. (2007). Evo-devo: הרחבת הסינתזה האבולוציונית. טבע ביקורות גנטיקה, 8(12), 943.
4. רף, ר 'א. (2000). Evo-devo: האבולוציה של משמעת חדשה. טבע ביקורות גנטיקה, 1(1), 74.
5. סולטאן, ס. (2017). Eco-Evo-Devo. ב ביולוגיה התפתחותית אבולוציונית (עמ '13-13). הוצאת ספרינגר העולמית.