EVO-DEVO (EVOLUSJONÆR UTVIKLINGSBIOLOGI) - BIOLOGI - 2026

Den evolusjonsbiologi utvikling , vanligvis forkortet til evo-devo for sin akronym på engelsk, er et nytt felt av evolusjonær biologi som integrerer utvikling gren i evolusjonen. Et av de mest lovende målene med denne disiplinen er å forklare morfologisk mangfoldighet på jorden.

Den moderne syntesen prøvde å integrere Darwins teori om evolusjon ved naturlig seleksjon og mekanismene for arv foreslått av Mendel. Imidlertid utelot han den mulige utviklingsrollen i evolusjonsbiologien. Av denne grunn oppstår evo-devo fra manglende integrering av utvikling i syntese.

Kilde: Romanes, GJ; lastet opp til Wikipedia av en: Bruker: Phlebas; forfattere av beskrivelsessiden: en: Bruker: Phlebas, en: Bruker: SeventyThree, via Wikimedia Commons Utviklingen av molekylærbiologi oppnådde sekvensen av genomer og visualiseringen av genetisk aktivitet, noe som gjorde det mulig å fylle dette gapet i evolusjonsteorien.

Dermed ga oppdagelsen av genene som var involvert i disse prosessene opphav til evo-devo. Evolusjonære utviklingsbiologer er ansvarlige for å sammenligne genene som regulerer utviklingsprosesser i en lang rekke flercellede organismer.

Hva er evo-devo?

Et av de grunnleggende spørsmålene i evolusjonsbiologien - og i biologiske vitenskaper generelt - er hvordan det ekstraordinære biologiske mangfoldet til organismer som bebor planeten i dag oppsto.

Ulike grener av biologi, som anatomi, paleontologi, utviklingsbiologi, genetikk og genomikk, gir informasjon for å finne svaret på dette spørsmålet. Innenfor disse fagområdene skiller imidlertid utviklingen seg ut.

Organismer begynner livet som en enkelt celle, og gjennom utviklingsprosesser oppstår dannelsen av strukturene som den utgjør, enten det er hode, ben, haler.

Utvikling er et sentralt begrep, ettersom all den genetiske informasjonen i en organisme gjennom denne prosessen er oversatt til morfologien som vi observerer. Dermed har oppdagelsen av de genetiske basene for utvikling avslørt hvordan endringer i utvikling kan arves, noe som gir opphav til evo-devo.

Evo-devo søker å forstå mekanismene som har ført til utvikling av utviklingen, i form av:

- Utviklingsprosessene. For eksempel hvordan en ny celle eller nytt vev er ansvarlig for nye morfologier i visse linjer

- Evolusjonære prosesser. For eksempel, hvilke selektive trykk som fremmet utviklingen av disse nye morfologiene eller strukturer.

Historisk perspektiv

Før genene

Fram til midten av 1980-tallet antok de fleste biologer at mangfold i former hadde oppstått takket være betydelige endringer i genene som kontrollerte utviklingen av hver avstamning.

Biologer visste at en flue så ut som en flue, og en mus så ut som en mus, takket være genene deres. Man trodde imidlertid at genene mellom slike morfologisk forskjellige organismer må reflektere disse avgrensede forskjellene på gennivå.

Etter genene

Studier av mutanter av fruktflue, Drosophila, førte til oppdagelsen av gener og genprodukter som deltar i utviklingen av insektet.

Disse banebrytende arbeidene fra Thomas Kaufman førte til oppdagelsen av Hox-genene - de som var ansvarlige for å kontrollere mønsteret av kroppsstrukturer og identiteten til segmenter i den anteroposterior aksen. Disse genene fungerer ved å regulere transkripsjonen av andre gener.

Takket være komparativ genomikk kan det konkluderes med at disse genene er til stede i nesten alle dyr.

Med andre ord, selv om metazoaner er veldig forskjellige i morfologi (tenk på en orm, et flaggermus og en hval), deler de felles utviklingsveier. Denne oppdagelsen var sjokkerende for datidens biologer og førte til spredning av vitenskapen om evo-devo.

Dermed ble det konkludert med at arter med veldig forskjellige fenotyper har svært få genetiske forskjeller, og at genetiske og cellulære mekanismer er ekstremt like i hele livets tre.

Hva betyr evo-devo-studier?

Evo-devo har vært preget av utviklingen av flere forskningsprogrammer. Muller (2007) nevner fire av dem, selv om han advarer om at de overlapper hverandre.

Morfologi og komparativ embryologi

Denne typen studier søker å tydeliggjøre de morfogenetiske forskjellene som skiller primitiv ontogeni fra avledede. Informasjonen kan kompletteres med det som finnes i fossilprotokollen.

Etter denne tankegangen kan forskjellige mønstre av morfologisk evolusjon karakteriseres i store skalaer, for eksempel eksistensen av heterokronier.

Dette er variasjoner som oppstår i utviklingen, enten på tidspunktet for utseendet i karaktertrekkets dannelse.

Biologi av genetisk utvikling

Denne tilnærmingen fokuserer på utviklingen av utvikling av genetiske maskiner. Blant teknikkene som er brukt er kloning og visualisering av uttrykket av gener involvert i regulering.

For eksempel studien av Hox-genene og deres utvikling gjennom prosesser som mutasjon, duplisering og divergens.

Eksperimentell epigenetikk

Dette programmet studerer interaksjonen, og molekyl-, celle- og vevsdynamikken påvirker evolusjonsendringene. Den studerer utviklingsegenskaper som ikke er inneholdt i genomet til organismen.

Denne tilnærmingen gjør det mulig å bekrefte at selv om den samme fenotypen eksisterer, kan den uttrykkes forskjellig avhengig av miljøforholdene.

Dataprogrammer

Dette programmet fokuserer på kvantifisering, modellering og simulering av utviklingsutvikling, inkludert matematiske modeller for dataanalyse.

Eco-evo-devo

Fremveksten av evo-devo ga opphav til dannelsen av andre fagområder som forsøkte å fortsette med integrering av forskjellige grener av biologi i evolusjonsteorien, og dermed ble eco-evo-devo født.

Denne nye grenen søker å integrere begrepene utviklingssymbiose, utviklingsplastisitet, genetisk innkvartering og nisjekonstruksjon.

Generelt sier utviklingssymbiose at organismer delvis bygges takket være interaksjoner med omgivelsene og er vedvarende symbiotiske forhold til mikroorganismer. For eksempel produserer eksistensen av symbiotiske bakterier i forskjellige insekter reproduktiv isolasjon.

Det er ingen tvil om at symbiose har hatt en imponerende innvirkning på utviklingen av organismer, fra opphavet til den eukaryote cellen til opprinnelsen til selve flercellulariteten.

På samme måte består plastisitet i utvikling i organismenes evne til å generere forskjellige fenotyper, avhengig av miljøet. Under dette konseptet er miljøet ikke utelukkende et selektivt middel, uten også å forme fenotypen.

referanser

1. Carroll, SB (2008). Evo-devo og en ekspanderende evolusjonær syntese: en genetisk teori om morfologisk evolusjon. Cell, 134 (1), 25-36.
2. Gilbert, SF, Bosch, TC, & Ledón-Rettig, C. (2015). Eco-Evo-Devo: utviklingssymbiose og utviklingsplastisitet som evolusjonsmidler. Nature Reviews Genetics, 16 (10), 611.
3. Müller, GB (2007). Evo - devo: utvide den evolusjonære syntesen. Nature vurderer genetikk, 8 (12), 943.
4. Raff, RA (2000). Evo-devo: utviklingen av en ny disiplin. Nature Reviews Genetics, 1 (1), 74.
5. Sultan, SE (2017). Eco-Evo-Devo. I Evolutionary Developmental Biology (s. 1-13). Springer International Publishing.