EVO-DEVO (EVOLÚCIÓS FEJLŐDÉSI BIOLÓGIA) - BIOLÓGIA - 2026

A fejlődés evolúciós biológiája, amelyet angolul rövidítésként evo-devo-ként rövidítenek, az evolúciós biológia új területe, amely integrálja a fejlődési ágot az evolúcióba. Ennek a tudományágnak a legígéretesebb célja a földi morfológiai sokféleség magyarázata.

A modern szintézis Darwin evolúcióelméletének a természetes szelekcióval és a Mendel által javasolt öröklési mechanizmusokkal való integrálására törekedett. Ugyanakkor elhagyta a fejlődés lehetséges szerepét az evolúciós biológiában. Ezért az evo-devo abból fakad, hogy a fejlődés nem integrálódik a szintézisbe.

Forrás: Romanes, GJ; feltöltötte a Wikipediaba en: Felhasználó: Phlebas; A leíró oldal szerzői: hu: Felhasználó: Phlebas, hu: Felhasználó: Hétvenhárom, a Wikimedia Commons segítségével. A molekuláris biológia fejlesztésével elérte a genomok sorrendjét és a genetikai aktivitás megjelenítését, lehetővé téve ezt a hiányosságot az evolúciós elméletben.

Így az ezekben a folyamatokban részt vevő gének felfedezése az evo-devo eredetét eredményezte. Az evolúciós fejlődési biológusok felelősek a gének összehasonlításáért, amelyek a soksejtű organizmusok széles körében szabályozzák a fejlődési folyamatokat.

Mi az evo-devo?

Az evolúciós biológia - és általában a biológiai tudományok - egyik alapvető kérdése az, hogy a mai bolygón élő szervezetek rendkívüli biológiai sokfélesége hogyan alakult ki.

A biológia különböző ágazatai, mint például az anatómia, a paleontológia, a fejlődési biológia, a genetika és a genomika, információt nyújtanak a kérdés megválaszolásához. Ezekben a tudományágakban azonban a fejlődés kiemelkedik.

A szervezetek egy sejtként kezdik az életüket, és a fejlődés folyamatain keresztül az azt alkotó struktúrák kialakulása megtörténik, többek között fejnek, lábaknak, faroknak.

A fejlődés központi fogalom, mivel ezen a folyamaton keresztül a szervezetben lévő összes genetikai információ átkerül a megfigyelt morfológiába. Így a fejlõdés genetikai alapjainak felfedezése feltárta, hogy a fejlõdésben bekövetkezõ változások hogyan örökölhetõk, ami evo-devo-t eredményez.

Az Evo-devo megpróbálja megérteni azokat a mechanizmusokat, amelyek a fejlődés fejlődéséhez vezettek, az alábbiak szempontjából:

- A fejlesztési folyamatok. Például, hogy egy új sejt vagy új szövet milyen felelősséggel tartozik az újfajta morfológiákhoz bizonyos törzsekben

- Evolúciós folyamatok. Például, mely szelektív nyomás elősegítette ezen új morfológiák vagy struktúrák fejlődését.

Történelmi perspektíva

A gének előtt

A nyolcvanas évek közepéig a legtöbb biológus feltételezte, hogy a formák sokfélesége az egyes vonalok fejlődését irányító gének jelentős változásainak köszönhető.

A biológusok tudták, hogy a légy úgy néz ki, mint egy légy, és egy egér olyan, mint egy egér, géneiknek köszönhetően. Úgy gondolták azonban, hogy az ilyen morfológiailag eltérő organizmusok közötti géneknek tükrözniük kell ezeket a gonosz eltéréseket.

A gének után

A Drosophila gyümölcslegy mutánseivel végzett vizsgálatok olyan gének és géntermékek felfedezéséhez vezettek, amelyek részt vesznek a rovar kifejlődésében.

Thomas Kaufman úttörő munkája a Hox gének felfedezéséhez vezetett - azokhoz, akik felelősek a testszerkezet mintázatának és az anteroposterior tengely szegmenseinek azonosításáért. Ezek a gének más gének transzkripciójának szabályozásával működnek.

Az összehasonlító genomikának köszönhetően megállapítható, hogy ezek a gének szinte minden állatban megtalálhatók.

Más szavakkal, bár a metazoánok morfológiájában nagyban különböznek (gondolj egy féregre, denevérre és bálnára), közös fejlődési útvonalaik vannak. Ez a felfedezés megdöbbentő volt az akkori biológusok számára, és az evo-devo tudományának elterjedéséhez vezetett.

Így arra a következtetésre jutottak, hogy a nagyon eltérő fenotípusú fajok nagyon kevés genetikai különbséggel bírnak, és hogy a genetikai és a sejtmechanizmusok rendkívül hasonlóak az életfában.

Mit tanul az evo-devo?

Az Evo-devo-t több kutatási program kidolgozása jellemezte. Muller (2007) négyet említ, bár figyelmezteti, hogy átfedésben vannak egymással.

Morfológia és összehasonlító embriológia

Ez a fajta tanulmány tisztázza azokat a morfogenetikai különbségeket, amelyek megkülönböztetik az primitív ontogenet a származtatottaktól. Az információkat ki lehet egészíteni a fosszilis nyilvántartásban található információkkal.

Ezt a gondolatmenetet követve a morfológiai evolúció különféle mintázata nagy léptékben jellemezhető, például heterochronikák létezése.

Ezek olyan változások, amelyek a fejlődésben fordulnak elő, akár a megjelenés idején, akár a tulajdonság kialakulásának sebességében.

A genetikai fejlődés biológiája

Ez a megközelítés a fejlődés genetikai gépeinek evolúciójára összpontosít. Az alkalmazott technikák között szerepel a szabályozásban részt vevő gének klónozása és megjelenítésének megjelenítése.

Például a Hox gének és azok evolúciójának tanulmányozása olyan folyamatok révén, mint a mutáció, duplikáció és divergencia.

Kísérleti epigenetika

Ez a program az interakciót, valamint a molekuláris, sejtes és szöveti dinamikát vizsgálja az evolúciós változásokat. Vizsgálja azokat a fejlődési tulajdonságokat, amelyek nem szerepelnek a szervezet genomjában.

Ez a megközelítés lehetővé teszi annak megerősítését, hogy bár ugyanaz a fenotípus létezik, a környezeti viszonyoktól függően eltérő módon fejezhető ki.

Számítógépes programok

Ez a program a fejlődés számszerűsítésére, modellezésére és szimulálására összpontosít, ideértve az adatok elemzésére szolgáló matematikai modelleket.

Eco-evo-Devo

Az evo-devo megjelenése más olyan tudományágak kialakulásához vezetett, amelyek a biológia különféle ágainak az evolúciós elméletbe történő beépítésével igyekeztek folytatódni, így született az eko-evo-devo.

Ez az új ág a fejlődési szimbiózis, a fejlődési plaszticitás, a genetikai alkalmazkodás és a résépítés fogalmainak integrációját keresi.

Általánosságban elmondható, hogy a fejlődési szimbiózis szerint az organizmusok részben a környezetükkel való kölcsönhatásnak köszönhetően épülnek fel, és tartós szimbiotikus kapcsolatok vannak a mikroorganizmusokkal. Például különféle rovarokban a szimbiotikus baktériumok megléte reproduktív izolációt eredményez.

Nem kétséges, hogy a szimbiózis lenyűgözően befolyásolta az organizmusok fejlődését, az eukarióta sejt eredetétől egészen a többsejtűség eredetéig.

Ugyanígy, a fejlődés plaszticitása abban áll, hogy az organizmusok képesek különböző fenotípusokat létrehozni, a környezettől függően. Ezen koncepció értelmében a környezet nem kizárólag szelektív szer, a fenotípus megformálása nélkül.

Irodalom

1. Carroll, SB (2008). Evo-devo és egyre bővülő evolúciós szintézis: a morfológiai evolúció genetikai elmélete. Cell, 134 (1), 25-36.
2. Gilbert, SF, Bosch, TC, és Ledón-Rettig, C. (2015). Eco-Evo-Devo: fejlődési szimbiózis és fejlődési plaszticitás evolúciós ágensekként. Nature Reviews Genetics, 16 (10), 611.
3. Müller, GB (2007). Evo - devo: az evolúciós szintézis kibővítése. A Nature áttekintése a genetikáról, 8 (12), 943.
4. Raff, RA (2000). Evo-devo: egy új tudományág kialakulása. Nature Reviews Genetics, 1 (1), 74.
5. Sultan, SE (2017). Eco-Evo-Devo. In Evolutionary Developmental Biology (1-13. Oldal). Springer Nemzetközi Kiadó.