Evo-Devo (Biologi evolusi pembangunan)



The Biologi evolusi pembangunan, disingkat biasanya sebagai evo-devo oleh akronimnya dalam bahasa Inggeris, adalah bidang baru biologi evolusi yang mengintegrasikan cawangan pembangunan dalam evolusi. Salah satu objektif yang paling menjanjikan disiplin ini adalah untuk menjelaskan kepelbagaian morfologi bumi.

Sintesis moden berusaha untuk mengintegrasikan teori evolusi Darwin melalui pemilihan semulajadi dan mekanisme warisan yang dicadangkan oleh Mendel. Walau bagaimanapun, ia meninggalkan peranan pembangunan yang mungkin dalam biologi evolusi. Oleh itu, evo-devo timbul apabila tiada integrasi pembangunan dalam sintesis.

Perkembangan biologi molekular mencapai urutan genom dan visualisasi aktiviti genetik, yang membolehkan untuk mengisi jurang dalam teori evolusi.

Oleh itu, penemuan gen yang terlibat dalam proses ini menimbulkan asal-usul evo-devo. Ahli biologi pembangunan evolusi bertanggungjawab untuk membandingkan gen yang mengawal proses pembangunan dalam pelbagai organisma multiselular.

Indeks

  • 1 Apakah evo-devo??
  • 2 Perspektif sejarah
    • 2.1 Sebelum gen Hox
    • 2.2 Selepas gen Hox
  • 3 Apa yang diajar evo-devo?
    • 3.1 Embriologi morfologi dan perbandingan
    • 3.2 Biologi perkembangan genetik
    • 3.3 epigenetik eksperimen
    • 3.4 Program komputer
  • 4 Eco-evo-devo
  • 5 Rujukan

Apakah evo-devo??

Salah satu soalan asas dalam biologi evolusi - dan dalam sains biologi secara amnya - adalah bagaimana biodiversiti luar biasa organisma yang kini mendiami planet berlaku.

Cawangan biologi yang berbeza, seperti anatomi, paleontologi, biologi pembangunan, genetik dan genomik memberikan maklumat untuk mencari jawapan kepada soalan ini. Walau bagaimanapun, dalam bidang ini, perkembangannya.

Organisme memulakan hidup mereka sebagai sel tunggal dan, melalui proses pembangunan, pembentukan struktur yang menyusunnya, memanggil diri kepala, kaki, ekor, dan lain-lain..

Pembangunan adalah konsep utama, kerana melalui proses ini semua maklumat genetik yang terkandung dalam organisme diterjemahkan ke dalam morfologi yang kita amati. Oleh itu, penemuan asas genetik pembangunan telah mendedahkan bagaimana perubahan dalam ini boleh diwarisi, menimbulkan evo-devo.

Evo-devo berusaha memahami mekanisme yang telah membawa kepada evolusi pembangunan, dari segi:

- Proses pembangunan. Sebagai contoh, sebagai sel baru atau tisu baru bertanggungjawab untuk morfologi novel dalam keturunan tertentu

- Proses evolusi. Sebagai contoh, tekanan terpilih yang mempromosikan evolusi morfologi dan struktur novel tersebut.

Perspektif sejarah

Sebelum gen Hox

Sehingga pertengahan 1980-an, kebanyakan ahli biologi menganggap bahawa kepelbagaian dalam bentuk telah timbul melalui perubahan ketara dalam gen yang menguasai perkembangan setiap garis keturunan.

Ahli biologi tahu bahawa lalat kelihatan seperti lalat, dan tikus seperti tikus, terima kasih kepada gennya. Walau bagaimanapun, ia dianggap bahawa gen di antara organisma yang sangat berbeza secara morfologi, harus mencerminkan perbezaan yang tidak sepadan pada tahap gen.

Selepas gen Hox

Kajian dijalankan terhadap mutan buah buahan, Drosophila, membawa kepada penemuan gen dan produk gen yang terlibat dalam pembangunan serangga.

Kerja-kerja perintis oleh Thomas Kaufman membawa kepada penemuan gen Hox - mereka yang bertanggungjawab mengawal corak struktur kopral dan identiti segmen dalam paksi antero-posterior. Gen ini berfungsi dengan mengawal transkripsi gen lain.

Terima kasih kepada genomik perbandingan, kita dapat menyimpulkan bahawa gen-gen ini terdapat di hampir semua haiwan.

Dalam erti kata lain, walaupun metazoans berbeza jauh dari segi morfologi (memikirkan cacing, kelawar dan paus), mereka berkongsi laluan pembangunan yang sama. Penemuan ini mengejutkan ahli biologi pada masa itu dan membawa kepada perkembangan sains evo-devo.

Dengan cara ini, disimpulkan bahawa spesies dengan fenotip yang sangat berbeza mempunyai sedikit perbezaan genetik dan mekanisme genetik dan selular sangat serupa di seluruh pokok kehidupan.

Apakah kajian evo-devo??

Evo-devo telah dicirikan oleh perkembangan pelbagai program penyelidikan. Muller (2007) menyebutkan empat daripada mereka, walaupun dia memberi amaran bahawa mereka bertindih antara satu sama lain.

Morfologi dan embriologi komparatif

kajian jenis ini bertujuan untuk menunjukkan perbezaan yang membezakan ontogenies primitif morphogenetic derivatif. Maklumat boleh dilengkapkan dengan apa yang terdapat dalam rekod fosil.

Berikutan garis pemikiran ini, kita boleh mencirikan pola evolusi morfologi yang berlainan pada skala besar, seperti kewujudan heterokron.

Ini adalah variasi yang berlaku dalam pembangunan, sama ada pada masa penampilan dalam kadar pembentukan sifat itu.

Biologi perkembangan genetik

Fokus ini memberi tumpuan kepada evolusi jentera genetik pembangunan. Antara teknik yang digunakan ialah kloning dan visualisasi ekspresi gen yang terlibat dalam peraturan.

Sebagai contoh, kajian gen Hox dan evolusinya melalui proses sebagai mutasi, pertindihan dan penyelewengan.

Epigenetik eksperimen

Program ini mengkaji interaksi dan molekul, selular dan tisu peringkat dinamik mempengaruhi perubahan evolusi. Kajian hartanah pembangunan yang tidak terkandung dalam genom organisma.

Pendekatan ini membolehkan untuk menyokong bahawa, walaupun fenotip yang sama wujud, ia boleh dinyatakan secara berbeza bergantung pada keadaan persekitaran.

Program komputer

Program ini memberi tumpuan kepada kuantifikasi, pemodelan dan simulasi evolusi pembangunan, termasuk model matematik untuk analisis data.

Eco-evo-devo

Kemunculan evo-devo menimbulkan pembentukan disiplin lain yang berusaha meneruskan integrasi berbagai cabang biologi dalam teori evolusi, sehingga eko-evo-devo dilahirkan.

Cawangan baru ini bertujuan untuk mengintegrasikan konsep-konsep symbiosis pembangunan, kepekaan pembangunan, penginapan genetik dan pembinaan niche.

Secara umumnya, simbiosis pembangunan menunjukkan bahawa organisma dibina, sebahagiannya, terima kasih kepada interaksi dengan persekitaran mereka dan hubungan simbiotik berterusan dengan mikroorganisma. Sebagai contoh, dalam beberapa serangga, kewujudan bakteria simbiotik menghasilkan pengasingan pembiakan.

Tidak syak lagi bahawa simbiosis mempunyai kesan yang mengagumkan pada evolusi organisma, dari asal-usul sel eukariotik ke asal multiwelas itu sendiri.

Begitu juga, keplastikan dalam pembangunan adalah keupayaan organisma untuk menghasilkan fenotip yang berbeza, bergantung kepada alam sekitar. Di bawah konsep ini, alam sekitar bukan semata-mata sebagai ejen selektif, tanpa membentuk fenotip.

Rujukan

  1. Carroll, S. B. (2008). Evo-devo dan sintesis evolusi berkembang: teori genetik evolusi morfologi. Sel, 134(1), 25-36.
  2. Gilbert, S. F., Bosch, T. C., & Ledón-Rettig, C. (2015). Eco-Evo-Devo: simbiosis perkembangan dan kepekaan perkembangan sebagai ejen evolusi. Alam Ulasan Genetik, 16(10), 611.
  3. Müller, G. B. (2007). Evo-devo: memperluaskan sintesis evolusi. Ulasan alam semula jadi genetik, 8(12), 943.
  4. Raff, R. A. (2000). Evo-devo: evolusi disiplin baru. Alam Ulasan Genetik, 1(1), 74.
  5. Sultan, S. E. (2017). Eco-Evo-Devo. In Biologi Pembangunan Evolusi (ms 1-13). Springer International Publishing.