EVO-DEVO (BIOLOGIE EVOLUTIVĂ A DEZVOLTĂRII) - BIOLOGIE - 2025

Biologia evolutionista de dezvoltare , prescurtată în mod uzual ca evo-devo pentru acronimul în limba engleză, este un nou domeniu de biologie evoluționistă care ramura de dezvoltare integrează în evoluție. Unul dintre cele mai promițătoare obiective ale acestei discipline este explicarea diversității morfologice de pe pământ.

Sinteza modernă a căutat să integreze teoria evoluției lui Darwin prin selecția naturală și mecanismele moștenirii propuse de Mendel. Cu toate acestea, el a lăsat afară posibilul rol al dezvoltării în biologia evolutivă. Din acest motiv, evo-devo decurge din lipsa integrării dezvoltării în sinteză.

Sursa: Romanes, GJ; încărcat pe Wikipedia de către: Utilizator: Phlebas; autori ai paginii de descriere: en: User: Phlebas, en: User: SeventyThree, prin Wikimedia Commons Dezvoltarea biologiei moleculare a realizat secvența genomilor și vizualizarea activității genetice, permițând să umple acest gol în teoria evoluției.

Astfel, descoperirea genelor implicate în aceste procese a dat naștere originii evo-devo. Biologii evoluționali sunt responsabili de compararea genelor care reglementează procesele de dezvoltare într-o gamă largă de organisme multicelulare.

Ce este evo-devo?

Una dintre întrebările fundamentale în biologia evolutivă - și în științele biologice în general - este modul în care a apărut biodiversitatea extraordinară a organismelor care locuiesc astăzi pe planetă.

Diferite ramuri ale biologiei, cum ar fi anatomia, paleontologia, biologia dezvoltării, genetica și genomica oferă informații pentru a găsi răspunsul la această întrebare. Cu toate acestea, în cadrul acestor discipline, dezvoltarea iese în evidență.

Organismele își încep viața ca o singură celulă și, prin procesele de dezvoltare, are loc formarea structurilor care o compun, fie că este vorba de cap, picioare, cozi, printre altele.

Dezvoltarea este un concept central, deoarece prin acest proces toate informațiile genetice conținute într-un organism sunt traduse în morfologia pe care o observăm. Astfel, descoperirea bazelor genetice ale dezvoltării a dezvăluit modul în care schimbările în dezvoltare pot fi moștenite, dând naștere la evo-devo.

Evo-devo încearcă să înțeleagă mecanismele care au dus la evoluția dezvoltării, în termeni de:

- Procesele de dezvoltare. De exemplu, modul în care o celulă nouă sau un țesut nou este responsabil pentru morfologii noi în anumite linii

- Procese evolutive. De exemplu, care presiuni selective au promovat evoluția acestor noi morfologii sau structuri.

Perspectiva istorica

Înainte de gene

Până la mijlocul anilor '80, majoritatea biologilor au presupus că diversitatea în forme a apărut datorită schimbărilor semnificative ale genelor care au controlat dezvoltarea fiecărui fir.

Biologii știau că o muscă arăta ca o muscă, iar un șoarece arăta ca un șoarece, datorită genelor lor. Cu toate acestea, s-a crezut că genele dintre astfel de organisme disparate morfologic trebuie să reflecte aceste diferențe abisale la nivelul genei.

După gene

Studiile asupra mutanților mușchiului fructului, Drosophila, au dus la descoperirea genelor și a produselor gene care participă la dezvoltarea insectei.

Aceste lucrări de pionierat ale lui Thomas Kaufman au dus la descoperirea genelor Hox - cei responsabili de controlul modelului structurilor corpului și identitatea segmentelor din axa anteroposterioră. Aceste gene funcționează reglând transcrierea altor gene.

Datorită genomicii comparative, se poate concluziona că aceste gene sunt prezente la aproape toate animalele.

Cu alte cuvinte, deși metazoanele diferă foarte mult de morfologie (gândiți-vă la un vierme, la un liliac și la o balenă), ele împărtășesc căi comune de dezvoltare. Această descoperire a fost șocantă pentru biologii vremii și a dus la proliferarea științei evo-devo.

Astfel, s-a ajuns la concluzia că speciile cu fenotipuri foarte diferite au foarte puține diferențe genetice și că mecanismele genetice și celulare sunt extrem de similare de-a lungul copacului vieții.

Ce studiază evo-devo?

Evo-devo s-a caracterizat prin dezvoltarea mai multor programe de cercetare. Muller (2007) menționează patru dintre ele, deși avertizează că se suprapun între ele.

Morfologie și embriologie comparativă

Acest tip de studiu încearcă să clarifice diferențele morfogenetice care disting ontogenia primitivă de cele derivate. Informațiile pot fi completate cu ceea ce se găsește în registrul fosilelor.

Urmând această linie de gândire, diferite tipare de evoluție morfologică pot fi caracterizate pe scări mari, cum ar fi existența heterocroniilor.

Acestea sunt variații care apar în dezvoltare, fie în timpul apariției în ritmul de formare a trăsăturii.

Biologia dezvoltării genetice

Această abordare se concentrează pe evoluția utilajelor genetice de dezvoltare. Printre tehnicile utilizate se numără clonarea și vizualizarea expresiei genelor implicate în reglare.

De exemplu, studiul genelor Hox și evoluția lor prin procese precum mutația, duplicarea și divergența.

Epigenetica experimentala

Acest program studiază interacțiunea și dinamica moleculară, celulară și tisulară afectează modificările evolutive. Studiază proprietățile de dezvoltare care nu sunt conținute în genomul organismului.

Această abordare permite coroborarea faptului că, deși există același fenotip, acesta poate fi exprimat diferit în funcție de condițiile de mediu.

Programe de calculator

Acest program se concentrează pe cuantificarea, modelarea și simularea evoluției dezvoltării, inclusiv modele matematice pentru analiza datelor.

Eco-evo-devo

Apariția evo-devo a dat naștere la formarea altor discipline care au căutat să continue cu integrarea diferitelor ramuri ale biologiei în teoria evoluției, astfel s-a născut eco-evo-devo.

Această nouă ramură urmărește integrarea conceptelor de simbioză de dezvoltare, plasticitate de dezvoltare, acomodare genetică și construcție de nișă.

În termeni generali, simbioza dezvoltării afirmă că organismele sunt construite, în parte, datorită interacțiunilor cu mediul lor și sunt relații simbiotice persistente cu microorganisme. De exemplu, la diferite insecte, existența bacteriilor simbiotice produce izolarea reproductivă.

Nu există nici o îndoială că simbioza a avut un impact impresionant asupra evoluției organismelor, de la originea celulei eucariote până la originea multicelularității.

În același mod, plasticitatea în dezvoltare constă în capacitatea organismelor de a genera fenotipuri diferite, în funcție de mediu. Conform acestui concept, mediul nu este exclusiv un agent selectiv, fără a contura și fenotipul.

Referințe

1. Carroll, SB (2008). Evo-devo și o sinteză evolutivă în expansiune: o teorie genetică a evoluției morfologice. Celulă, 134 (1), 25-36.
2. Gilbert, SF, Bosch, TC, & Ledón-Rettig, C. (2015). Eco-Evo-Devo: simbioză de dezvoltare și plasticitate de dezvoltare ca agenți evolutivi. Nature Reviews Genetics, 16 (10), 611.
3. Müller, GB (2007). Evo - devo: extinderea sintezei evolutive. Natura analizează genetica, 8 (12), 943.
4. Raff, RA (2000). Evo-devo: evoluția unei noi discipline. Recenzii ale naturii Genetics, 1 (1), 74.
5. Sultan, SE (2017). Eco-Evo-Devo. În Biologia dezvoltării evolutive (pp. 1-13). Editura Springer International.