EVO-DEVO (EVOLŪCIJAS ATTĪSTĪBAS BIOLOĢIJA) - BIOLOĢIJA - 2025

Attīstības evolūcijas bioloģija , ko parasti angliski saīsina kā evo-devo, ir jauna evolūcijas bioloģijas joma, kas evolūcijā integrē attīstības nozari. Viens no daudzsološākajiem šīs disciplīnas mērķiem ir izskaidrot morfoloģisko daudzveidību uz zemes.

Mūsdienu sintēzes mērķis bija integrēt Darvina evolūcijas teoriju ar dabiskās atlases palīdzību un Mendela ierosinātos mantojuma mehānismus. Tomēr viņš izlaida iespējamo attīstības lomu evolūcijas bioloģijā. Šī iemesla dēļ evo-devo rodas no tā, ka sintēzē nav integrēta attīstība.

Avots: Romanes, GJ; Augšupielādēja Wikipedia ar en: Lietotājs: Phlebas; apraksta lapas autori: lv: lietotājs: Phlebas, lv: lietotājs: septiņdesmit trīs, izmantojot Wikimedia Commons Ar molekulārās bioloģijas attīstību tika panākta genomu secība un ģenētiskās aktivitātes vizualizācija, ļaujot aizpildīt šo plaisu evolūcijas teorijā.

Tādējādi šajos procesos iesaistīto gēnu atklāšana izraisīja evo-devo izcelsmi. Evolūcijas attīstības biologu pienākums ir salīdzināt gēnus, kas regulē attīstības procesus visdažādākajos daudzšūnu organismos.

Kas ir evo-devo?

Viens no pamatjautājumiem evolucionārajā bioloģijā - un bioloģiskajās zinātnēs kopumā - ir tas, kā šodien radās ārkārtas bioloģiskā daudzveidība organismiem, kas apdzīvo planētu.

Dažādas bioloģijas nozares, piemēram, anatomija, paleontoloģija, attīstības bioloģija, ģenētika un genomika, sniedz informāciju, lai rastu atbildi uz šo jautājumu. Tomēr šajās disciplīnās attīstība izceļas.

Organismi sāk savu dzīvi kā viena šūna, un, izmantojot attīstības procesus, veidojas struktūras, kas to veido, piemēram, galva, kājas, astes.

Attīstība ir centrālais jēdziens, jo šajā procesā visa organisma ģenētiskā informācija tiek pārveidota morfoloģijā, kuru mēs novērojam. Tādējādi attīstības ģenētisko bāzu atklāšana atklāja, kā attīstības pārmaiņas var mantot, izraisot evo-devo.

Evo-devo mēģina izprast mehānismus, kas ir noveduši pie attīstības evolūcijas, attiecībā uz:

- Attīstības procesi. Piemēram, tas, kā jauna šūna vai jauni audi ir atbildīgi par jaunām morfoloģijām noteiktos ciltsrakstos

- evolūcijas procesi. Piemēram, kurš selektīvais spiediens veicināja šo jauno morfoloģiju vai struktūru attīstību.

Vēsturiskā perspektīva

Pirms gēniem

Līdz 80. gadu vidum vairums biologu uzskatīja, ka formu daudzveidība ir radusies, pateicoties ievērojamām izmaiņām gēnos, kas kontrolē katras cilts līnijas attīstību.

Biologi zināja, ka muša izskatās kā muša, un pele, pateicoties viņu gēniem, izskatījās kā pele. Tomēr tika uzskatīts, ka gēniem starp šādiem morfoloģiski atšķirīgiem organismiem jāatspoguļo šīs patoloģiskās atšķirības gēnu līmenī.

Pēc gēniem

Pētījumi ar augļu mušas Drosophila mutantiem ļāva atklāt gēnus un gēnu produktus, kas piedalās kukaiņu attīstībā.

Šis Tomasa Kaufmana novatoriskais darbs noveda pie Hox gēnu atklāšanas - tiem, kas ir atbildīgi par ķermeņa struktūru modeļa un segmentu identitātes kontroli anteroposterior ass. Šie gēni darbojas, regulējot citu gēnu transkripciju.

Pateicoties salīdzinošajai genomikai, var secināt, ka šie gēni ir sastopami gandrīz visiem dzīvniekiem.

Citiem vārdiem sakot, kaut arī metazoani ir ļoti atšķirīgi morfoloģijā (domā par tārpu, sikspārni un vaļu), tiem ir kopīgi attīstības ceļi. Šis atklājums bija šokējošs tā laika biologiem un noveda pie evo-devo zinātnes izplatības.

Tādējādi tika secināts, ka sugām ar ļoti atšķirīgiem fenotipiem ir ļoti maz ģenētisko atšķirību un ka ģenētiskie un šūnu mehānismi ir ārkārtīgi līdzīgi visā dzīves kokā.

Ko pēta evo-devo?

Evo-devo ir raksturīga vairāku pētījumu programmu izstrāde. Mullers (2007) min četrus no tiem, lai gan viņš brīdina, ka tie pārklājas viens ar otru.

Morfoloģija un salīdzinošā embrioloģija

Šāda veida pētījums cenšas noskaidrot morfoģenētiskās atšķirības, kas atšķir primitīvo ontogēniju no atvasinātajām. Informāciju var papildināt ar fosilijas reģistrā atrodamo.

Pēc šīs domas līnijas lielos mērogos var raksturot dažādus morfoloģiskās evolūcijas modeļus, piemēram, heterohroniju esamību.

Tās ir variācijas, kas rodas attīstībā vai nu pazīmes veidošanās ātruma parādīšanās laikā.

Ģenētiskās attīstības bioloģija

Šī pieeja koncentrējas uz attīstības ģenētiskās tehnikas attīstību. Starp izmantotajām metodēm ir regulēšanā iesaistīto gēnu ekspresijas klonēšana un vizualizācija.

Piemēram, Hox gēnu un to evolūcijas izpēte, izmantojot tādus procesus kā mutācija, dublēšanās un diverģence.

Eksperimentālā epiģenētika

Šī programma pēta mijiedarbību un molekulāro, šūnu un audu dinamiku ietekmē evolūcijas izmaiņas. Tajā tiek pētītas attīstības īpašības, kas nav ietvertas organisma genomā.

Šī pieeja ļauj apstiprināt, ka, lai arī pastāv viens un tas pats fenotips, to var izteikt atšķirīgi atkarībā no vides apstākļiem.

Datorprogrammas

Šī programma koncentrējas uz attīstības evolūcijas kvantitatīvo noteikšanu, modelēšanu un modelēšanu, ieskaitot matemātiskos modeļus datu analīzei.

Eko-evo-devo

Evo-devo parādīšanās izraisīja citu disciplīnu veidošanos, kuras centās turpināt integrēt dažādas bioloģijas nozares evolūcijas teorijā, tādējādi radās eko-evo-devo.

Šī jaunā filiāle meklē attīstības simbiozes, attīstības plastiskuma, ģenētiskās adaptācijas un nišas uzbūves jēdzienu integrāciju.

Vispārīgi runājot, attīstības simbioze nosaka, ka organismi daļēji tiek veidoti, pateicoties mijiedarbībai ar apkārtējo vidi un pastāvīgām simbiotiskām attiecībām ar mikroorganismiem. Piemēram, dažādos kukaiņos simbiotisko baktēriju esamība rada reproduktīvo izolāciju.

Nav šaubu, ka simbiozei ir bijusi iespaidīga ietekme uz organismu evolūciju, sākot ar eikariotu šūnas izcelsmi līdz pašas daudzšūnu izcelsmei.

Tādā pašā veidā attīstības plastiskums sastāv no organismu spējas ģenerēt dažādus fenotipus atkarībā no vides. Saskaņā ar šo koncepciju vide nav tikai selektīvs līdzeklis, neveidojot arī fenotipu.

Atsauces

1. Carroll, SB (2008). Evo-devo un paplašinājusies evolūcijas sintēze: morfoloģiskās evolūcijas ģenētiskā teorija. Šūna, 134 (1), 25-36.
2. Gilberts, SF, Bosch, TC, un Ledón-Rettig, C. (2015). Eco-Evo-Devo: attīstības simbioze un attīstības plastika kā evolūcijas aģenti. Dabas apskats Ģenētika, 16 (10), 611.
3. Müller, GB (2007). Evo - devo: evolūcijas sintēzes paplašināšana. Daba apskata ģenētiku, 8 (12), 943.
4. Rafs, RA (2000). Evo-devo: jaunas disciplīnas attīstība. Dabas apskats Ģenētika, 1 (1), 74.
5. Sultāns, SE (2017). Eko-Evo-Devo. Evolūcijas attīstības bioloģijā (1.-13. Lpp.). Starptautiskā izdevniecība Springer.