ХЕТЕРОХРОНИ: ПЕРЕМОРФОЗА И ПЕДОМОРФОЗА (С ПРИМЕРИ) - БИОЛОГИЯ - 2025

На heterochronies са набор от морфологични изменения - от решаващо значение за макроеволюция - промени, които се случват или устройства на скоростта и времето на развитие. Те се класифицират в две големи семейства: педоморфоза и переморфоза.

Първата, педоморфоза, се отнася до запазването на младежкия вид от възрастния, ако ги сравним с видовете предци. За разлика от тях, при переморфоза (известна още като рекапитулация) възрастните представят преувеличени характеристики при потомците.

Източник: I, Drow male

Всяка от тези фамилии от хетерохронии на свой ред има три механизма, които обясняват съществуването на гореспоменатите модели. За педоморфоза те са прогенеза, неотения и пост-изместване, докато механизмите на переморфозата са хиперморфоза, ускорение и предварително изместване.

Понастоящем разбирането на връзката между моделите на развитие и еволюцията е една от най-амбициозните цели на биолозите и затова се роди дисциплината „evo-devo“. Хетерохрониите са ключово понятие в този бранш.

Какво представляват хетерохрониите?

Традиционно човек говори за две нива на промени в еволюционната биология, микроеволюцията и макроеволюцията. Първият е широко проучен и се стреми да разбере промените, които се случват в честотите на алелите при членове на населението.

За разлика от това, вторият валутен курс, макроеволюцията, предполага натрупване на промени на микроеволюционно ниво, които водят до диверсификация. Известният палеонтолог и еволюционен биолог SJ Gould посочва два основни начина, по които могат да настъпят макроеволюционни промени: иновации и хетерохрони.

Хетерохрониите са всички тези вариации, които се появяват по време на онтогенетичното развитие на индивида, по отношение на времето на появата на персонаж или в скоростта на неговото формиране. Тази онтогенетична промяна има филогенетични последици.

В светлината на еволюционната биология хетерохрониите служат за обяснение на широк спектър от явления и функционират като концепция, обединяваща модел за обяснение на многообразието с явления, свързани с развитието.

Днес концепцията придоби голяма популярност и изследователите я прилагат на различни нива - тя вече не разбира изключително морфология - включително клетъчно и молекулярно ниво.

На какво ниво възникват хетерохрони?

Сравнението, установено в хетерохрониите, се прави въз основа на потомците в сравнение с техните предци. С други думи, потомците на дадена група се сравняват с външната група. Това явление може да се прояви на различни нива - наречете го популация или вид.

Например, ние сме наясно, че в нашата популация не всички явления в развитието се срещат едновременно при всички индивиди: възрастта на променящите се зъби не е хомогенна в популацията, както и възрастта на първата менструация при момичетата, Ключов фактор е времевата рамка, използвана в изследването. Препоръчва се да бъде временно ограничено изследване на тясно свързана група.

Обратно, ще бъдат подчертани сравненията на по-високи нива (фила, например), използващи приблизителна извадка от времеви периоди, и ще разкрият показани модели на разлики, които не могат да бъдат използвани за извеждане на процеси.

Как се изучават?

Най-простият и бърз начин за определяне на потенциалните еволюционни събития, които могат да бъдат обяснени от хетерохрони, е чрез наблюдение и анализ на записа на изкопаемите. Идеята в тази процедура е да можем да разпознаем промените, настъпили по отношение на размера и възрастта.

От гледна точка на палеонтолозите, хетерохрониите са ключови процеси за разбиране на еволюцията на определена група и за проследяване на филогенетичните връзки между тях.

Онтогенетични процеси, които влияят върху скоростта на растеж

Pedormofosis

Педоморфозата възниква, когато възрастните форми проявяват характерни черти или характеристики на непълнолетните.

Има три събития, които могат да доведат до педоморфоза. Първият е прогенезата, при която времето за формиране на чертата се съкращава, обикновено причинено от напредване на половата зрялост.

От друга страна, Neotheony намалява скоростта на промяна в онтогенетичното развитие. Затова младежките черти се поддържат при възрастния. И накрая, преместването включва развитие на черта с късно начало.

Peramorphosis

Переморфозата е преувеличение или разширение на определена морфология на възрастния индивид, сравнено с неговия прародител.

Както при педоморфозата, и преморфозата може да се обясни с три събития. Хиперморфозата обхваща забавяне на възрастта на зрялост, така че тялото расте до настъпване на зрелостта. Този процес представлява разширение на онтогенетичния процес.

Ускорението се отнася до повишаването на валутните курсове. За разлика от предишния случай, при ускорение възрастта на половата зрялост е еднаква за предците и потомците. И накрая, предварително изместване се отнася до най-ранното начало на появата на даден елемент.

При гръбначните животни, преморфозата изглежда по-скоро теоретичен модел, отколкото събитие, което се случва в реалността. Има оскъдни данни и в много специфични случаи на процеса.

Примери

Хетерохрони в развитието на

Хетерохрониите също могат да бъдат изследвани на молекулярно ниво и има различни методологии за извършване на тези изследвания.

Например, Ким и др. (2000) се стремят да разберат хетерохрониите в ранното развитие на различни видове Drosophila - известни като плодови мухи.

Резултатите предполагат, че при трите оценявани вида (D. melanogaster, D. simulans и D. pseudoobscura) има временно изместване на онтогенетичната траектория в ранните етапи на развитие. D. симулите показаха по-ранни модели на експресия, последвани от D. melanogaster и завършващи с и D. pseudoobscura.

Времевата скала, в която генната експресия варира между отделните видове, беше по-малко от половин час. Авторите измислят, че има епигенетични взаимодействия между експресията на изследваните гени и синхронизирането на клетъчния цикъл, които водят до съществуващи морфологични разлики между видовете.

саламандри

Саламандрите са класическият пример за неотения, по-специално вида Ambystoma mexicanum. Възрастните форми на този вид проявяват характерните си хриле, характерни за юношеските стадии.

Хората

Спекулира се, че морфологията на хората е продукт на събитие неотония. Ако сравним структурите на нашия череп, например, ще открием повече прилики с ювенилна форма на нашия предшественик на сими, отколкото с вариациите на възрастните.

Препратки

1. Goswami, A., Foley, L., & Weisbecker, V. (2013). Модели и последствия от обширната хетерохрония при затваряне на черепно-шевния череп. Списание за еволюционна биология, 26 (6), 1294-1306.
2. Hickman, CP, Roberts, LS, Larson, A., Ober, WC, & Garrison, C. (2001). Интегрирани принципи на зоологията. McGraw - Хил.
3. Kardong, KV (2006). Гръбначни: сравнителна анатомия, функция, еволюция. McGraw-Hill.
4. Kim, J., Kerr, JQ, & Min, GS (2000). Молекулярна хетерохрония в ранното развитие на Drosophila. Трудове на Националната академия на науките, 97 (1), 212-216.
5. Smith, KK (2003). Стрела на времето: хетерохрония и еволюцията на развитието. Международно списание за биология на развитието, 47 (7-8), 613-621.