Chia sẻ:
Evo-Devo (Sinh học tiến hóa của sự phát triển)
các Sinh học tiến hóa của sự phát triển, viết tắt phổ biến là evo-devo bằng từ viết tắt của nó trong tiếng Anh, là một lĩnh vực mới của sinh học tiến hóa tích hợp nhánh phát triển trong tiến hóa. Một trong những mục tiêu hứa hẹn nhất của ngành học này là giải thích sự đa dạng hình thái của trái đất.
Tổng hợp hiện đại đã tìm cách tích hợp thuyết tiến hóa của Darwin bằng cách chọn lọc tự nhiên và các cơ chế kế thừa do Mendel đề xuất. Tuy nhiên, nó đã bỏ qua vai trò có thể của sự phát triển trong sinh học tiến hóa. Do đó, evo-devo phát sinh trong trường hợp không tích hợp phát triển trong tổng hợp.
Sự phát triển của sinh học phân tử đã đạt được trình tự bộ gen và hình dung hoạt động di truyền, cho phép lấp đầy khoảng trống đó trong lý thuyết tiến hóa.
Do đó, việc phát hiện ra các gen liên quan đến các quá trình này đã tạo ra nguồn gốc của evo-devo. Các nhà sinh học về phát triển tiến hóa chịu trách nhiệm so sánh các gen quy định các quá trình phát triển trong một loạt các sinh vật đa bào.
Chỉ số
- 1 evo-devo là gì?
- 2 Quan điểm lịch sử
- 2.1 Trước gen Hox
- 2.2 Sau gen Hox
- 3 Những nghiên cứu về evo-devo?
- 3.1 Hình thái phôi học và so sánh
- 3.2 Sinh học phát triển di truyền
- 3.3 Di truyền học thực nghiệm
- 3.4 Chương trình máy tính
- 4 sinh thái-devo
- 5 tài liệu tham khảo
Evo-devo là gì?
Một trong những câu hỏi cơ bản trong sinh học tiến hóa - và trong khoa học sinh học nói chung - là sự đa dạng sinh học phi thường của các sinh vật hiện đang sống trên hành tinh này xuất hiện như thế nào.
Các ngành đặc biệt của sinh học, như giải phẫu, cổ sinh vật học, sinh học phát triển, di truyền và genomics cung cấp thông tin để tìm câu trả lời cho câu hỏi này. Tuy nhiên, trong các ngành này, sự phát triển.
Các sinh vật bắt đầu cuộc sống của chúng như một tế bào duy nhất và, thông qua các quá trình phát triển, sự hình thành các cấu trúc tạo nên nó, tự gọi là đầu, chân, đuôi, trong số những người khác..
Phát triển là một khái niệm trung tâm, vì thông qua quá trình này, tất cả các thông tin di truyền có trong một sinh vật được dịch sang hình thái mà chúng ta quan sát. Do đó, việc phát hiện ra cơ sở di truyền của sự phát triển đã cho thấy những thay đổi trong điều này có thể được di truyền như thế nào, làm phát sinh evo-devo.
Evo-devo tìm cách hiểu các cơ chế đã dẫn đến sự phát triển của sự phát triển, về mặt:
- Các quá trình phát triển. Ví dụ, như một tế bào mới hoặc một mô mới chịu trách nhiệm cho các hình thái tiểu thuyết trong các dòng dõi nhất định
- Các quá trình tiến hóa. Ví dụ, áp lực chọn lọc đã thúc đẩy sự phát triển của các hình thái hoặc cấu trúc tiểu thuyết đã nói.
Quan điểm lịch sử
Trước gen Hox
Cho đến giữa những năm 1980, hầu hết các nhà sinh học cho rằng sự đa dạng về hình thức đã phát sinh thông qua những thay đổi đáng kể trong các gen kiểm soát sự phát triển của mỗi dòng.
Các nhà sinh học biết rằng một con ruồi trông giống như một con ruồi và một con chuột giống như một con chuột, nhờ vào gen của nó. Tuy nhiên, người ta cho rằng các gen giữa các sinh vật rất khác nhau về mặt hình thái, sẽ phản ánh những khác biệt đáng sợ này ở cấp độ của các gen.
Sau gen Hox
Các nghiên cứu thực hiện về đột biến ruồi giấm, Drosophila, dẫn đến việc phát hiện ra gen và các sản phẩm gen có liên quan đến sự phát triển của côn trùng.
Những tác phẩm tiên phong của Thomas Kaufman đã dẫn đến việc phát hiện ra gen Hox - những người chịu trách nhiệm kiểm soát mô hình của các cấu trúc thân và bản sắc của các phân đoạn trong trục trước-sau. Những gen này hoạt động bằng cách điều hòa phiên mã của các gen khác.
Nhờ bộ gen so sánh, chúng ta có thể kết luận rằng những gen này có mặt ở hầu hết các loài động vật.
Nói cách khác, mặc dù metazoans khác nhau rất nhiều về hình thái (nghĩ về một con sâu, một con dơi và một con cá voi), chúng chia sẻ những con đường phát triển chung. Phát hiện này đã gây sốc cho các nhà sinh học thời đó và dẫn đến sự phát triển của khoa học về evo-devo.
Theo cách này, người ta đã kết luận rằng các loài có kiểu hình rất khác nhau có rất ít sự khác biệt về gen và cơ chế di truyền và tế bào là vô cùng giống nhau trong toàn bộ cây sự sống..
Nghiên cứu evo-devo làm gì?
Evo-devo đã được đặc trưng bởi sự phát triển của nhiều chương trình nghiên cứu. Muller (2007) đề cập đến bốn người trong số họ, mặc dù ông cảnh báo rằng họ chồng chéo lẫn nhau.
Hình thái học và phôi học so sánh
Loại nghiên cứu này tìm cách chỉ ra sự khác biệt về hình thái để phân biệt các ontogenias nguyên thủy với các dẫn xuất. Thông tin có thể được bổ sung với những gì được tìm thấy trong hồ sơ hóa thạch.
Theo dòng suy nghĩ này, chúng ta có thể mô tả các mô hình tiến hóa hình thái khác nhau ở quy mô lớn, chẳng hạn như sự tồn tại của các dị thể.
Đây là những biến thể xảy ra trong quá trình phát triển, hoặc trong thời gian xuất hiện trong tốc độ hình thành tính trạng.
Sinh học phát triển di truyền
Trọng tâm này tập trung vào sự phát triển của bộ máy phát triển di truyền. Trong số các kỹ thuật được sử dụng là nhân bản và hình dung biểu hiện của các gen liên quan đến quy định.
Ví dụ, nghiên cứu về gen Hox và sự tiến hóa của nó thông qua quá trình như đột biến, nhân đôi và phân kỳ.
Di truyền học thực nghiệm
Chương trình này nghiên cứu sự tương tác và động lực học phân tử, tế bào và mô ảnh hưởng đến những thay đổi tiến hóa. Nghiên cứu các đặc tính phát triển không có trong bộ gen của sinh vật.
Cách tiếp cận này cho phép chứng thực rằng, mặc dù cùng một kiểu hình tồn tại, nó có thể được biểu thị khác nhau tùy thuộc vào điều kiện môi trường.
Chương trình máy tính
Chương trình này tập trung vào việc định lượng, mô hình hóa và mô phỏng tiến hóa phát triển, bao gồm các mô hình toán học để phân tích dữ liệu.
Sinh thái-devo
Sự xuất hiện của evo-devo đã tạo ra sự hình thành các ngành khác tìm cách tiếp tục với sự tích hợp của các ngành sinh học khác nhau trong lý thuyết tiến hóa, do đó sinh thái-evo đã được sinh ra.
Chi nhánh mới này tìm kiếm sự tích hợp các khái niệm về sự cộng sinh phát triển, tính dẻo phát triển, chỗ ở di truyền và xây dựng các hốc.
Nói chung, sự cộng sinh của sự phát triển cho thấy các sinh vật được xây dựng, một phần, nhờ vào sự tương tác với môi trường của chúng và là mối quan hệ cộng sinh dai dẳng với các vi sinh vật. Ví dụ, ở một số côn trùng, sự tồn tại của vi khuẩn cộng sinh tạo ra sự phân lập sinh sản.
Không có nghi ngờ rằng sự cộng sinh đã có tác động ấn tượng đến sự tiến hóa của các sinh vật, từ nguồn gốc của tế bào nhân chuẩn đến nguồn gốc của đa bào.
Theo cùng một cách, tính dẻo trong phát triển bao gồm khả năng của các sinh vật tạo ra các kiểu hình khác nhau, tùy thuộc vào môi trường. Theo khái niệm này, môi trường không chỉ là một tác nhân chọn lọc, mà không tạo ra kiểu hình.
Tài liệu tham khảo
- Carroll, S. B. (2008). Evo-devo và một tổng hợp tiến hóa mở rộng: một lý thuyết di truyền về tiến hóa hình thái. Tế bào, 134(1), 25-36.
- Gilbert, S. F., Bosch, T. C., & Ledón-Rettig, C. (2015). Eco-Evo-Devo: sự cộng sinh phát triển và tính dẻo phát triển như các tác nhân tiến hóa. Tự nhiên Nhận xét Di truyền học, 16(10), 611.
- Müller, G. B. (2007). Evo-devo: mở rộng tổng hợp tiến hóa. Tự nhiên đánh giá di truyền, 8(12), 943.
- Raff, R. A. (2000). Evo-devo: sự phát triển của một môn học mới. Tự nhiên Nhận xét Di truyền học, 1(1), 74.
- Quốc vương, S. E. (2017). Sinh thái-Evo-Devo. Trong Sinh học phát triển tiến hóa (trang 1-13). Nhà xuất bản quốc tế Springer.