ЭВО-ДЕВО (ЭВОЛЮЦИОННАЯ БИОЛОГИЯ РАЗВИТИЯ) - БИОЛОГИЯ - 2025

Эволюционная биология развития , сокращенно ево-Дева для его сокращения на английском языке, является новой областью эволюционной биологии , что ветвь развития интегрирует в эволюции. Одна из самых многообещающих задач этой дисциплины - объяснить морфологическое разнообразие на Земле.

Современный синтез стремился объединить теорию эволюции Дарвина путем естественного отбора и механизмы наследования, предложенные Менделем. Однако он не упомянул возможную роль развития в эволюционной биологии. По этой причине эво-дево возникает из-за отсутствия интеграции развития в синтез.

Источник: Romanes, GJ; загружено в Википедию пользователем: Пользователь: Phlebas; Авторы страницы описания: en: Пользователь: Phlebas, en: Пользователь: SeventyThree, через Wikimedia Commons Развитие молекулярной биологии позволило установить последовательность геномов и визуализацию генетической активности, что позволило заполнить этот пробел в теории эволюции.

Таким образом, открытие генов, участвующих в этих процессах, привело к происхождению evo-DevO. Эволюционные биологи-эволюционисты несут ответственность за сравнение генов, регулирующих процессы развития в широком диапазоне многоклеточных организмов.

Что такое эво-дево?

Один из фундаментальных вопросов эволюционной биологии - и биологических наук в целом - заключается в том, как возникло необычайное биоразнообразие организмов, населяющих планету сегодня.

Различные отрасли биологии, такие как анатомия, палеонтология, биология развития, генетика и геномика, предоставляют информацию, позволяющую найти ответ на этот вопрос. Однако в рамках этих дисциплин особое внимание уделяется развитию.

Организмы начинают свою жизнь как отдельная клетка, и в процессе развития происходит формирование составляющих ее структур, которые, среди прочего, называют головой, ногами, хвостами.

Развитие - это центральная концепция, поскольку в этом процессе вся генетическая информация, содержащаяся в организме, переводится в морфологию, которую мы наблюдаем. Таким образом, открытие генетических основ развития показало, как изменения в развитии могут передаваться по наследству, давая начало эво-дево.

Эво-дево стремится понять механизмы, которые привели к эволюции развития, с точки зрения:

- Процессы развития. Например, как новая клетка или новая ткань отвечает за новые морфологии в определенных клонах.

- Эволюционные процессы. Например, какое давление отбора способствовало развитию этих новых морфологий или структур.

Историческая перспектива

Перед генами

До середины 1980-х годов большинство биологов предполагали, что разнообразие форм возникло благодаря значительным изменениям в генах, контролирующих развитие каждой линии.

Биологи знали, что муха похожа на муху, а мышь похожа на мышь благодаря своим генам. Однако считалось, что гены между такими морфологически несопоставимыми организмами должны отражать эти огромные различия на уровне генов.

После генов

Исследования мутантов плодовой мухи Drosophila привели к открытию генов и генных продуктов, которые участвуют в развитии насекомого.

Эта новаторская работа Томаса Кауфмана привела к открытию Hox-генов - тех, которые отвечают за контроль структуры структур тела и идентичность сегментов в переднезадней оси. Эти гены работают, регулируя транскрипцию других генов.

Благодаря сравнительной геномике можно сделать вывод, что эти гены присутствуют почти у всех животных.

Другими словами, хотя многоклеточные животные сильно различаются по морфологии (представьте себе червя, летучую мышь и кита), они имеют общие пути развития. Это открытие шокировало биологов того времени и привело к распространению науки эво-дево.

Таким образом, был сделан вывод, что виды с очень разными фенотипами имеют очень мало генетических различий и что генетические и клеточные механизмы чрезвычайно похожи на всем древе жизни.

Что изучает evo -dev?

Эво-дево характеризуется развитием множества исследовательских программ. Мюллер (2007) упоминает четыре из них, хотя и предупреждает, что они перекрывают друг друга.

Морфология и сравнительная эмбриология

Этот тип исследования направлен на выяснение морфогенетических различий, которые отличают примитивный онтогенез от производного. Информацию можно дополнить сведениями, найденными в летописи окаменелостей.

Следуя этой линии мысли, различные паттерны морфологической эволюции могут быть охарактеризованы в больших масштабах, например, существование гетерохроний.

Это вариации, которые происходят в процессе развития либо во время появления в скорости формирования признака.

Биология генетического развития

Этот подход фокусируется на эволюции генетического механизма развития. Среди используемых методов - клонирование и визуализация экспрессии генов, участвующих в регуляции.

Например, изучение генов Hox и их эволюции посредством таких процессов, как мутации, дупликации и дивергенция.

Экспериментальная эпигенетика

Эта программа изучает взаимодействие и влияние молекулярной, клеточной и тканевой динамики на эволюционные изменения. Он изучает особенности развития, не содержащиеся в геноме организма.

Такой подход позволяет подтвердить, что хотя один и тот же фенотип существует, он может выражаться по-разному в зависимости от условий окружающей среды.

Компьютерные программы

Эта программа ориентирована на количественную оценку, моделирование и моделирование эволюции разработки, включая математические модели для анализа данных.

Eco-ево-Дэво

Появление эво-дево привело к формированию других дисциплин, которые стремились продолжить интеграцию различных разделов биологии в эволюционную теорию, таким образом родилась эко-эво-дево.

Эта новая ветвь стремится к интеграции концепций симбиоза развития, пластичности развития, генетической адаптации и конструирования ниш.

В общих чертах, симбиоз развития утверждает, что организмы строятся отчасти благодаря взаимодействиям с окружающей их средой и устойчивым симбиотическим отношениям с микроорганизмами. Например, у различных насекомых наличие симбиотических бактерий вызывает репродуктивную изоляцию.

Несомненно, симбиоз оказал впечатляющее влияние на эволюцию организмов, от происхождения эукариотической клетки до возникновения самой многоклеточности.

Точно так же пластичность в развитии заключается в способности организмов генерировать различные фенотипы в зависимости от окружающей среды. Согласно этой концепции, окружающая среда не является исключительно селективным агентом, не влияя на формирование фенотипа.

Ссылки

1. Кэрролл, SB (2008). Эво-дево и расширяющийся эволюционный синтез: генетическая теория морфологической эволюции. Ячейка, 134 (1), 25-36.
2. Гилберт, С.Ф., Бош, Т.С., и Ледон-Реттиг, К. (2015). Eco-Evo-Devo: симбиоз развития и пластичность развития как факторы эволюции. Nature Reviews Genetics, 16 (10), 611.
3. Мюллер, Великобритания (2007). Эво-дево: расширение эволюционного синтеза. Nature Reviews Genetics, 8 (12), 943.
4. Рафф, РА (2000). Эво-дево: эволюция новой дисциплины. Nature Reviews Genetics, 1 (1), 74.
5. Султан, SE (2017). Eco-Эво-дэво. В эволюционной биологии развития (стр. 1-13). Издательство Springer International.