EVO-DEVO (EVOLUCIONA RAZVOJNA BIOLOGIJA) - BIOLOGIJA - 2026

Evolucijski biologija razvoja, često skraćeno kao EVO-Azra za svoje akronim na engleskom jeziku, je novo područje evolucijske biologije da razvoj integrira grana u evoluciji. Jedan od najperspektivnijih ciljeva ove discipline je objasniti morfološku raznolikost na zemlji.

Moderna sinteza nastojala je integrirati Darwinovu teoriju evolucije prirodnim odabirom i mehanizme nasljeđivanja koje je predložio Mendel. Međutim, izostavio je moguću ulogu razvoja u evolucijskoj biologiji. Iz tog razloga, evo-devo nastaje zbog nedostatka integracije razvoja u sintezi.

Izvor: Romanes, GJ; upload Wikipedia od strane en: Korisnik: Phlebas; autori stranice s opisima: en: Korisnik: Phlebas, hr: Korisnik: SeventyThree, putem Wikimedia Commons Razvoj molekularne biologije postigao je sekvenciranje genoma i vizualizaciju genetske aktivnosti, omogućujući tako da se popuni taj jaz u evolucijskoj teoriji.

Otkriće gena koji su uključeni u ove procese stvorilo je porijeklo evo-devo. Biološki evolucijski razvoj odgovorni su za usporedbu gena koji reguliraju razvojne procese u širokom rasponu višećelijskih organizama.

Što je evo-devo?

Jedno od temeljnih pitanja evolucijske biologije - i bioloških znanosti uopće - je kako je nastala izvanredna bioraznolikost organizama koji danas obitavaju na planeti.

Različite grane biologije, kao što su anatomija, paleontologija, razvojna biologija, genetika i genomika, pružaju informacije za pronalaženje odgovora na ovo pitanje. Međutim, unutar tih disciplina ističe se razvoj.

Organizmi započinju svoj život kao jedna stanica i, kroz procese razvoja, dolazi do stvaranja struktura koje ga čine, nazivamo je glava, noge, repovi, među ostalim.

Razvoj je središnji pojam, jer se kroz taj proces sve genetske informacije sadržane u organizmu prevode u morfologiju koju promatramo. Otkriće genetskih osnova razvoja pokazalo je kako se promjene u razvoju mogu naslijediti, što je potaklo evo-devo.

Evo-devo želi razumjeti mehanizme koji su doveli do evolucije razvoja u smislu:

- Razvojni procesi. Na primjer, kako je nova stanica ili novo tkivo odgovorno za nove morfologije u određenim rodovima

- Evolucijski procesi. Na primjer, koji su selektivni pritisci pospješili evoluciju ovih novih morfologija ili struktura.

Povijesna perspektiva

Prije gena

Do sredine 1980-ih, većina biologa pretpostavljala je da se raznolikost oblika pojavila zahvaljujući značajnim promjenama u genima koji su kontrolirali razvoj svake loze.

Biolozi su znali da muha liči na muhu, a miš izgleda poput miša, zahvaljujući svojim genima. Međutim, mislilo se da geni između takvih morfološki različitih organizama moraju odražavati ove abismalne razlike na razini gena.

Nakon gena

Studije na mutantima voćne muhe, Drosophila, dovele su do otkrića gena i genskih proizvoda koji sudjeluju u razvoju insekta.

Ova pionirska djela Thomasa Kaufmana dovela su do otkrića Hox gena - onih koji su odgovorni za kontrolu uzoraka tjelesnih struktura i identiteta segmenata u anteroposteriornoj osi. Ovi geni djeluju regulirajući transkripciju drugih gena.

Zahvaljujući komparativnoj genomici, može se zaključiti da su ti geni prisutni u gotovo svim životinjama.

Drugim riječima, iako se metazoi uvelike razlikuju u morfologiji (mislite na crva, šišmiša i kita), oni dijele zajedničke razvojne putove. Ovo otkriće bilo je šokantno za tadašnje biologe i dovelo do širenja znanosti o evo-devou.

Dakle, zaključeno je da vrste s vrlo različitim fenotipovima imaju vrlo malo genetskih razlika te da su genetski i stanični mehanizmi vrlo slični tijekom cijelog stabla života.

Što proučava evo-devo?

Evo-devo je karakteriziran razvojem više istraživačkih programa. Muller (2007) spominje ih četvero, iako upozorava da se međusobno preklapaju.

Morfologija i komparativna embriologija

Ova vrsta istraživanja želi razjasniti morfogenetske razlike koje razlikuju primitivnu ontogeniju od izvedenih. Podaci se mogu nadopuniti s onim što se nalazi u zapisu o fosilima.

Slijedom ove misli, različiti obrasci morfološke evolucije mogu se okarakterizirati na velikim mjerilima, poput postojanja heterokronija.

To su varijacije koje se javljaju u razvoju bilo u vremenu pojavljivanja u brzini formiranja osobine.

Biologija genetskog razvoja

Ovaj se pristup usredotočuje na evoluciju genetske mehanizacije razvoja. Među korištenim tehnikama je kloniranje i vizualizacija ekspresije gena uključenih u regulaciju.

Na primjer, proučavanje Hox gena i njihove evolucije kroz procese poput mutacije, umnožavanja i divergencije.

Eksperimentalna epigenetika

Ovaj program proučava interakciju, a molekularna, stanična i tkivna dinamika utječu na evolucijske promjene. Proučava razvojna svojstva koja nisu sadržana u genomu organizma.

Ovaj pristup dopušta potvrđivanje da, iako postoji isti fenotip, on se može izraziti različito ovisno o uvjetima okoline.

Računalni programi

Ovaj se program fokusira na kvantifikaciju, modeliranje i simulaciju evolucije razvoja, uključujući matematičke modele za analizu podataka.

Eko-evo-Azra

Nastanak evo-devo-a potaknuo je formiranje drugih disciplina koje su nastojale nastaviti s integracijom različitih grana biologije u evolucijsku teoriju i tako je rođen eco-evo-devo.

Ova nova grana traži integraciju koncepata razvojne simbioze, razvojne plastičnosti, genetskog smještaja i nišne konstrukcije.

Općenito govoreći, razvojna simbioza navodi da se organizmi grade, dijelom zahvaljujući interakciji s njihovim okruženjem i da su postojani simbiotski odnosi s mikroorganizmima. Na primjer, kod različitih insekata postojanje simbiotskih bakterija stvara reproduktivnu izolaciju.

Nema sumnje da je simbioza imala impresivan utjecaj na evoluciju organizama, od nastanka eukariotske stanice do nastanka same višećeličnosti.

Na isti se način plastičnost u razvoju sastoji u sposobnosti organizama da stvaraju različite fenotipe, ovisno o okolini. Prema ovom konceptu, okolina nije isključivo selektivno sredstvo, a da također ne oblikuje fenotip.

Reference

1. Carroll, SB (2008). Evo-devo i sve veća evolucijska sinteza: genetska teorija morfološke evolucije. Stanica, 134 (1), 25-36.
2. Gilbert, SF, Bosch, TC, i Ledón-Rettig, C. (2015). Eco-Evo-Devo: razvojna simbioza i razvojna plastičnost kao evolucijski uzročnici. Nature Review Genetics, 16 (10), 611.
3. Müller, GB (2007). Evo - devo: produženje evolucijske sinteze. Priroda pregleda genetiku, 8 (12), 943.
4. Raff, RA (2000). Evo-devo: evolucija nove discipline. Nature reviews Genetics, 1 (1), str. 74.
5. Sultan, SE (2017). Eko-Evo-Devo. U evolucijskoj razvojnoj biologiji (str. 1-13). Springer International Publishing.