EVO-DEVO (ЕВОЛЮЦИОННА БИОЛОГИЯ НА РАЗВИТИЕТО) - БИОЛОГИЯ - 2025

В еволюционната биология на развитието, често съкратено като EVO-Devo за акроним на английски език, е нова област на еволюционната биология, която развитие интегрира промишлеността в еволюцията. Една от най-обещаващите цели на тази дисциплина е да се обясни морфологичното разнообразие на земята.

Съвременният синтез се стреми да интегрира теорията на Дарвин за еволюцията чрез естествен подбор и механизмите на наследяване, предложени от Мендел. Той обаче изключи възможната роля на развитието в еволюционната биология. Поради тази причина evo-devo възниква поради липсата на интеграция на развитието в синтеза.

Източник: Romanes, GJ; качено в Wikipedia от bg: Потребител: Phlebas; автори на страницата с описания: bg: Потребител: Phlebas, bg: Потребител: SeventyThree, чрез Wikimedia Commons Развитието на молекулярната биология постига последователността на геномите и визуализацията на генетичната активност, което позволява да се запълни тази празнина в еволюционната теория.

Така откриването на гените, участващи в тези процеси, породи произхода на evo-devo. Еволюционните биолози за развитие са отговорни за сравняването на гените, които регулират процесите на развитие в широк спектър от многоклетъчни организми.

Какво е evo-devo?

Един от основните въпроси в еволюционната биология - и изобщо в биологичните науки - е как възникна необикновеното биоразнообразие на организмите, които обитават планетата днес.

Различни клонове на биологията, като анатомия, палеонтология, биология на развитието, генетика и геномика, предоставят информация, за да намерят отговор на този въпрос. В рамките на тези дисциплини обаче развитието се откроява.

Организмите започват живота си като една клетка и чрез процесите на развитие възниква образуването на структурите, които я съставляват, било то глава, крака, опашки и др.

Развитието е централно понятие, тъй като чрез този процес цялата генетична информация, съдържаща се в организма, се превежда в морфологията, която наблюдаваме. По този начин, откриването на генетичните основи на развитието разкри как промените в развитието могат да бъдат наследени, пораждайки ево-преда.

Evo-devo се стреми да разбере механизмите, довели до развитието на развитието, по отношение на:

- Процесите на развитие. Например как нова клетка или нова тъкан са отговорни за новите морфологии в определени линии

- Еволюционни процеси. Например, който селективен натиск насърчава развитието на тези нови морфологии или структури.

Историческа перспектива

Преди гените

До средата на 80-те повечето биолози приемат, че разнообразието във формите е възникнало благодарение на значителни промени в гените, които контролират развитието на всяка родова линия.

Биолозите знаели, че една муха прилича на муха, а мишката прилича на мишка, благодарение на гените си. Смята се обаче, че гените между такива морфологично разграничени организми трябва да отразяват тези абисмални разлики на генно ниво.

След гените

Проучвания, проведени върху мутанти на плодовата муха, Drosophila, доведоха до откриването на гени и генни продукти, които участват в развитието на насекомото.

Тази пионерска работа на Томас Кауфман доведе до откриването на Hox гените - тези, които отговарят за контрола върху модела на телесните структури и идентичността на сегментите в предно-задната ос. Тези гени действат чрез регулиране на транскрипцията на други гени.

Благодарение на сравнителната геномика може да се заключи, че тези гени присъстват в почти всички животни.

С други думи, въпреки че метазоите се различават значително по морфология (помислете за червей, прилеп и кит), те споделят общи пътища на развитие. Това откритие беше шокиращо за биолозите от онова време и доведе до разпространението на науката за evo-devo.

Така беше направено заключението, че видовете с много различни фенотипове имат много малко генетични различия и че генетичните и клетъчните механизми са изключително сходни през цялото дърво на живота.

Какво проучва evo-devo?

Evo-devo се характеризира с разработването на множество изследователски програми. Мюлер (2007) споменава четири от тях, въпреки че предупреждава, че те се припокриват.

Морфология и сравнителна ембриология

Този тип изследвания се стремят да изяснят морфогенетичните различия, които отличават примитивната онтогения от получените. Информацията може да бъде допълнена с това, което се намира в записа на изкопаемите.

Следвайки този ред на мисли, различни модели на морфологична еволюция могат да бъдат характеризирани в големи мащаби, като съществуването на хетерохрони.

Това са вариации, които се появяват в развитието, или във времето на появата на скоростта на формиране на чертата.

Биология на генетичното развитие

Този подход се фокусира върху еволюцията на генетичната машина на развитието. Сред използваните техники е клонирането и визуализирането на експресията на гени, участващи в регулацията.

Например, изучаването на Hox гените и тяхната еволюция чрез процеси като мутация, дублиране и дивергенция.

Експериментална епигенетика

Тази програма изучава взаимодействието и молекулярната, клетъчната и тъканната динамика влияят на еволюционните промени. Той изучава свойствата на развитието, които не се съдържат в генома на организма.

Този подход позволява да се потвърди, че макар да съществува един и същ фенотип, той може да се изрази различно в зависимост от условията на околната среда.

Компютърни програми

Тази програма се фокусира върху количественото определяне, моделиране и симулиране на развитието на развитието, включително математически модели за анализ на данни.

Eco-EVO-Devo

Появата на evo-devo даде началото на формирането на други дисциплини, които се стремяха да продължат с интеграцията на различни клонове на биологията в еволюционната теория и така се роди eco-evo-devo.

Този нов клон търси интегрирането на концепциите за симбиоза на развитието, пластичност на развитието, генетично настаняване и изграждане на ниша.

Най-общо, симбиозата на развитието гласи, че организмите са изградени отчасти благодарение на взаимодействията с тяхната среда и имат постоянни симбиотични връзки с микроорганизми. Например при различни насекоми съществуването на симбиотични бактерии произвежда репродуктивна изолация.

Няма съмнение, че симбиозата е оказала впечатляващо влияние върху еволюцията на организмите, от произхода на еукариотната клетка до произхода на самата многоклетъчност.

По същия начин пластичността в развитието се състои в способността на организмите да генерират различни фенотипове, в зависимост от околната среда. Според тази концепция околната среда не е изключително селективен агент, без също да оформя фенотипа.

Препратки

1. Карол, SB (2008). Evo-devo и разширяващ се еволюционен синтез: генетична теория на морфологичната еволюция. Клетка, 134 (1), 25-36.
2. Gilbert, SF, Bosch, TC, & Ledón-Rettig, C. (2015). Eco-Evo-Devo: симбиоза на развитието и пластичност на развитието като еволюционни агенти. Nature Reviews Genetics, 16 (10), 611.
3. Мюлер, GB (2007). Evo - devo: разширяване на еволюционния синтез. Природата преглежда генетиката, 8 (12), 943.
4. Raff, RA (2000). Evo-devo: еволюцията на нова дисциплина. Nature Reviews Генетика, 1 (1), 74.
5. Султан, SE (2017). Eco-Ево-Devo. В еволюционната биология на развитието (стр. 1-13). Springer International Publishing