HETEROCRONII: PERAMORFOZĂ ȘI PEDOMORFOSE (CU EXEMPLE) - BIOLOGIE - 2025

Cele heterochronies sunt un set de modificări morfologice - cruciale în macroevoluție - schimbări care au loc sau aranjamente privind viteza și calendarul de dezvoltare. Acestea sunt clasificate în două familii mari: pedomorfose și peramorfoză.

Prima, pedomorfose, se referă la păstrarea aspectului tinereț de către adult, dacă le comparăm cu speciile strămoșilor. În schimb, în ​​peramorfoză (cunoscută și sub denumirea de recapitulare), adulții prezintă caracteristici exagerate la speciile descendente.

Sursa: I, Drow mascul

Fiecare dintre aceste familii de heterocronii are la rândul lor trei mecanisme care explică existența tiparelor menționate anterior. Pentru pedomorfose sunt progeneză, neotenie și post-deplasare, în timp ce mecanismele peramorfozei sunt hipermorfoza, accelerația și pre-deplasarea.

În prezent, înțelegerea relației dintre tiparele de dezvoltare și evoluție este unul dintre cele mai ambițioase obiective ale biologilor și de aceea s-a născut disciplina „evo-devo”. Heterocroniile sunt un concept cheie în această ramură.

Ce sunt heterocroniile?

În mod tradițional, se vorbește de obicei despre două niveluri de schimbări în biologia evolutivă, microevoluție și macroevoluție. Prima este studiată pe scară largă și încearcă să înțeleagă schimbările care apar pe frecvențele alelelor la membrii unei populații.

În schimb, macroevoluția, în funcție de cursul de schimb, implică acumularea de modificări la nivelul microevoluției care duc la diversificare. Celebrul paleontolog și biolog evolutiv SJ Gould subliniază două moduri principale prin care se poate produce schimbarea macroevoluțională: inovația și heterocroniile.

Heterocroniile sunt tot acel set de variații care apar pe parcursul dezvoltării ontogenetice a unui individ, în ceea ce privește timpul apariției unui personaj sau în ritmul formării acestuia. Această modificare ontogenetică are consecințe filogenetice.

În lumina biologiei evolutive, heterocroniile servesc la explicarea unei game largi de fenomene și funcționează ca un concept care unifică un model care să explice diversitatea cu fenomenele legate de dezvoltare.

Astăzi conceptul a câștigat multă popularitate, iar cercetătorii îl aplică la diferite niveluri - nu mai înțelege exclusiv morfologia - inclusiv nivelurile celulare și moleculare.

La ce nivel apar heterocroniile?

Comparația stabilită în heterocronii se face pe baza descendenților în comparație cu strămoșii lor. Cu alte cuvinte, descendenții unui grup sunt comparați cu grupul exterior. Acest fenomen poate apărea la diferite niveluri - numindu-l o populație sau o specie.

De exemplu, suntem conștienți că în populațiile noastre nu toate fenomenele de dezvoltare apar simultan la toți indivizii: vârsta schimbării dinților nu este omogenă în populație și nici vârsta primei menstruații la fete. .

Un factor cheie este intervalul de timp utilizat în studiu. Este recomandat să fie un studiu temporar limitat al unui grup strâns legat.

În schimb, comparațiile la niveluri mai înalte (phila, de exemplu) folosind prelevarea aproximativă a perioadelor de timp, vor fi accentuate și vor dezvălui tipare marcate de diferențe care nu pot fi folosite pentru a deduce procesele.

Cum sunt studiate?

Cea mai simplă și rapidă modalitate de identificare a potențialelor evenimente evolutive care pot fi explicate prin heterocronii este prin observarea și analizarea înregistrării fosile. Ideea acestei proceduri este de a putea recunoaște modificările care au apărut în ceea ce privește dimensiunea și vârsta.

Din punctul de vedere al paleontologilor, heterocroniile sunt procese cheie pentru a înțelege evoluția unui anumit grup și pentru a putea urmări relațiile filogenetice dintre ele.

Procese ontogenetice care afectează rata de creștere

Pedormofosis

Pedomorfia apare atunci când formele adulte prezintă trăsături sau caracteristici tipice ale minorilor.

Există trei evenimente care pot duce la pedomorfose. Primul este progenesis, unde timpul pentru formarea trăsăturii este scurtat, cauzat în general de avansarea maturității sexuale.

Neotonia, pe de altă parte, reduce rata de modificare a dezvoltării ontogenetice. Prin urmare, trăsăturile tinerești sunt menținute la adult. În cele din urmă, post-deplasarea implică dezvoltarea unei trăsături cu debut tardiv.

Peramorphosis

Peramorfoza este o exagerare sau o extensie a unei anumite morfologii a individului adult, în comparație cu strămoșul său.

Ca și în pedomorfose, peramorfoza poate fi explicată prin trei evenimente. Hipermorfoza cuprinde o întârziere în vârsta maturității, astfel încât organismul crește până la sosirea maturității. Acest proces reprezintă o extensie a procesului ontogenetic.

Accelerarea se referă la creșterea cursului de schimb. Spre deosebire de cazul anterior, în accelerație, vârsta maturității sexuale este aceeași pentru strămoși și descendenți. În cele din urmă, pre-deplasarea se referă la cel mai timpuriu debut al apariției unei caracteristici.

La vertebrate, peramorfoza pare a fi mai mult un model teoretic decât un eveniment care apare în realitate. Există date rare și în cazuri foarte specifice ale procesului.

Exemple

Heterocronii în dezvoltarea de

Heterocroniile pot fi, de asemenea, studiate la nivel molecular și există diferite metodologii pentru a efectua aceste investigații.

De exemplu, Kim și colab. (2000) au căutat să înțeleagă heterocroniile în dezvoltarea timpurie a diferitelor specii Drosophila - cunoscute sub numele de muște de fructe.

Rezultatele sugerează că în cele trei specii evaluate (D. melanogaster, D. simulans și D. pseudoobscura) există o deplasare temporală a traiectoriei ontogenetice în primele etape ale dezvoltării. D. simulans au prezentat tipare de expresie anterioare, urmate de D. melanogaster și terminând cu și D. pseudoobscura.

Scalele de timp în care expresia genelor a variat între specii a fost mai mică de jumătate de oră. Autorii speculează că există interacțiuni de tip epigenetic între expresia genelor studiate și sincronizarea ciclului celular care duc la diferențe morfologice între specii.

salamandre

Salamandrele sunt exemplul clasic de neotenie, în special specia Ambystoma mexicanum. Formele adulte ale acestei specii își prezintă branhii caracteristice, tipice etapelor juvenile.

Oamenii

Se speculează că morfologia oamenilor este produsul unui eveniment neotenic. Dacă comparăm structurile craniului nostru, de exemplu, vom găsi mai multe asemănări cu o formă juvenilă a strămoșului nostru simian decât cu variațiile adulților.

Referințe

1. Goswami, A., Foley, L., & Weisbecker, V. (2013). Modele și implicații ale heterocroniei extinse în închiderea suturii craniene carnivore. Journal of evolutive biology, 26 (6), 1294-1306.
2. Hickman, CP, Roberts, LS, Larson, A., Ober, WC, & Garrison, C. (2001). Principii integrate de zoologie. McGraw - Hill.
3. Kardong, KV (2006). Vertebrate: anatomie comparativă, funcție, evoluție. McGraw-Hill.
4. Kim, J., Kerr, JQ, & Min, GS (2000). Eterocronie moleculară în dezvoltarea timpurie a Drosophila. Proceedings of the National Academy of Sciences, 97 (1), 212-216.
5. Smith, KK (2003). Săgeata timpului: heterocronie și evoluția dezvoltării. International Journal of Developmental Biology, 47 (7-8), 613-621.