De ontwikkelingsevolutionaire biologie, gewoonlijk afgekort als evo-devo voor zijn acroniem in het Engels, is het een nieuw gebied van de evolutiebiologie dat de tak van ontwikkeling in evolutie integreert. Een van de meest veelbelovende doelstellingen van deze discipline is het verklaren van morfologische diversiteit op aarde.
De moderne synthese trachtte Darwins evolutietheorie door natuurlijke selectie en de overervingsmechanismen voorgesteld door Mendel te integreren. Hij liet echter de mogelijke rol van ontwikkeling in de evolutiebiologie achterwege. Daarom komt evo-devo voort uit het gebrek aan integratie van ontwikkeling in de synthese.
De ontdekking van de genen die bij deze processen betrokken zijn, gaf dus aanleiding tot de oorsprong van evo-devo. Evolutionaire ontwikkelingsbiologen zijn belast met het vergelijken van de genen die ontwikkelingsprocessen reguleren in een breed scala van meercellige organismen..
Artikel index
Een van de fundamentele vragen in de evolutiebiologie - en in de biologische wetenschappen in het algemeen - is hoe de buitengewone biodiversiteit van de organismen die tegenwoordig op de planeet leven, is ontstaan..
Verschillende takken van de biologie, zoals anatomie, paleontologie, ontwikkelingsbiologie, genetica en genomica, bieden informatie om het antwoord op deze vraag te vinden. Binnen deze disciplines wordt echter de ontwikkeling.
Organismen beginnen hun leven als een enkele cel en door ontwikkelingsprocessen vindt de vorming van de structuren waaruit het bestaat, plaats, onder andere kop, benen, staarten..
Ontwikkeling is een centraal concept, omdat door dit proces alle genetische informatie in een organisme wordt vertaald in de morfologie die we waarnemen. De ontdekking van de genetische basis van ontwikkeling heeft dus onthuld hoe veranderingen hierin kunnen worden overgeërfd, wat aanleiding geeft tot evo-devo.
Evo-devo probeert de mechanismen te begrijpen die hebben geleid tot de evolutie van ontwikkeling, in termen van:
- Ontwikkelingsprocessen. Bijvoorbeeld hoe een nieuwe cel of nieuw weefsel verantwoordelijk is voor nieuwe morfologieën in bepaalde lijnen
- Evolutionaire processen. Welke selectieve drukken bevorderden bijvoorbeeld de evolutie van deze nieuwe morfologieën of structuren.
Tot halverwege de jaren tachtig gingen de meeste biologen ervan uit dat diversiteit in vormen was ontstaan dankzij significante veranderingen in de genen die de ontwikkeling van elke afstamming aanstuurden..
Biologen wisten dat een vlieg op een vlieg leek, en een muis op een muis, dankzij hun genen. Men dacht echter dat de genen tussen dergelijke morfologisch ongelijksoortige organismen deze hopeloze verschillen op genniveau zouden weerspiegelen..
Studies bij fruitvliegmutanten, Drosophila, leidde tot de ontdekking van genen en genproducten die betrokken zijn bij de ontwikkeling van insecten.
Deze baanbrekende werken van Thomas Kaufman leidden tot de ontdekking van genen Hox - degenen die verantwoordelijk zijn voor het controleren van het patroon van lichaamsstructuren en de identiteit van de segmenten in de anteroposterieure as. Deze genen werken door de transcriptie van andere genen te reguleren..
Dankzij vergelijkende genomics kan worden geconcludeerd dat deze genen in bijna alle dieren aanwezig zijn.
Met andere woorden, hoewel metazoanen sterk verschillen in morfologie (denk aan een worm, een vleermuis en een walvis), delen ze gemeenschappelijke ontwikkelingsroutes. Deze ontdekking was schokkend voor biologen van die tijd en leidde tot de verspreiding van de wetenschap van evo-devo..
Op deze manier werd geconcludeerd dat soorten met zeer verschillende fenotypes zeer weinig genetische verschillen hebben en dat genetische en cellulaire mechanismen extreem vergelijkbaar zijn in de hele boom des levens..
Evo-devo wordt gekenmerkt door de ontwikkeling van meerdere onderzoeksprogramma's. Muller (2007) noemt er vier, hoewel hij waarschuwt dat ze elkaar overlappen.
Dit type onderzoek tracht de morfogenetische verschillen te verduidelijken die primitieve ontogenie onderscheiden van afgeleide. De informatie kan worden aangevuld met wat er in het fossielenarchief is gevonden.
Volgens deze gedachtegang kunnen verschillende patronen van morfologische evolutie op grote schaal worden gekarakteriseerd, zoals het bestaan van heterochronieën..
Dit zijn variaties die optreden tijdens de ontwikkeling, hetzij in de tijd van verschijnen in de snelheid van vorming van de eigenschap.
Deze benadering richt zich op de evolutie van de genetische ontwikkelingsmechanismen. Een van de gebruikte technieken is het klonen en visualiseren van de expressie van genen die betrokken zijn bij de regulatie.
Bijvoorbeeld de studie van genen Hox en de evolutie ervan door processen zoals mutatie, duplicatie en divergentie.
Dit programma bestudeert de interactie en de dynamiek op moleculair, cellulair en weefselniveau die evolutionaire veranderingen beïnvloeden. Bestudeert ontwikkelingseigenschappen die niet in het genoom van het organisme voorkomen.
Deze benadering maakt het mogelijk om te bevestigen dat, hoewel hetzelfde fenotype bestaat, het differentieel kan worden uitgedrukt, afhankelijk van de omgevingsomstandigheden..
Dit programma richt zich op het kwantificeren, modelleren en simuleren van de evolutie van ontwikkeling, inclusief wiskundige modellen voor data-analyse..
De opkomst van evo-devo gaf aanleiding tot de vorming van andere disciplines die probeerden door te gaan met de integratie van verschillende takken van de biologie in de evolutietheorie, zo werd eco-evo-devo geboren..
Deze nieuwe tak streeft naar de integratie van de concepten van ontwikkelingssymbiose, ontwikkelingsplasticiteit, genetische accommodatie en constructie van niches..
In algemene termen stelt ontwikkelingssymbiose dat organismen gedeeltelijk zijn opgebouwd dankzij interacties met hun omgeving en dat ze aanhoudende symbiotische relaties zijn met micro-organismen. Bij verschillende insecten zorgt het bestaan van symbiotische bacteriën bijvoorbeeld voor reproductieve isolatie.
Het lijdt geen twijfel dat symbiose een indrukwekkende impact heeft gehad op de evolutie van organismen, van de oorsprong van de eukaryote cel tot de oorsprong van multicellulariteit zelf..
Evenzo bestaat ontwikkelingsplasticiteit uit het vermogen van organismen om verschillende fenotypes te genereren, afhankelijk van de omgeving. Volgens dit concept is de omgeving niet uitsluitend een selectief middel, zonder ook het fenotype vorm te geven.
Niemand heeft nog op dit artikel gereageerd.