发展的进化生物学,通常缩写为evo-devo(英文首字母缩写),是将发展分支整合到进化过程中的进化生物学的新领域。该学科最有希望的目标之一是解释地球上的形态多样性。
现代综合试图通过自然选择和孟德尔提出的继承机制来整合达尔文的进化论。但是,他没有提到发展在进化生物学中的可能作用。由于这个原因,evo-devo是由于缺乏综合发展中的发展。
资料来源:罗马人,GJ;zh-cn用户:Plebas上传到Wikipedia;描述页面的作者:zh:用户:Phlebas,en:用户:SeventyThree,通过Wikimedia Commons分子生物学的发展实现了基因组序列和遗传活性的可视化,从而填补了进化论中的空白。
因此,涉及这些过程的基因的发现引起了evo-devo的起源。进化发育生物学家负责比较调节多种多细胞生物中发育过程的基因。
什么是evo-devo?
进化生物学以及整个生物学中的基本问题之一是当今居住在地球上的生物的非凡生物多样性是如何产生的。
生物学的不同分支,例如解剖学,古生物学,发育生物学,遗传学和基因组学,为寻找该问题的答案提供了信息。但是,在这些学科中,发展脱颖而出。
有机体以单个细胞的形式开始其生命,并通过发育过程来形成构成其的结构,称其为头,腿,尾巴等。
发展是一个中心概念,因为通过这个过程,有机体中包含的所有遗传信息都会转化为我们观察到的形态。因此,对发展遗传基础的发现揭示了如何继承发展变化,从而产生了evo-devo。
Evo-devo试图从以下方面了解导致发展演变的机制:
-开发过程。例如,新细胞或新组织如何负责某些谱系中的新形态
-进化过程。例如,哪些选择压力促进了这些新颖的形态或结构的发展。
历史的角度
基因之前
直到1980年代中期,大多数生物学家都认为,由于控制每种谱系发育的基因发生了重大变化,形式的多样性已经出现。
生物学家知道,由于它们的基因,苍蝇看起来像苍蝇,老鼠看起来像老鼠。然而,据认为,这些形态上不同的生物之间的基因必须在基因水平上反映出这些深渊的差异。
基因之后
对果蝇果蝇突变体的研究导致发现了参与昆虫发育的基因和基因产物。
托马斯·考夫曼(Thomas Kaufman)的这些开创性工作导致了Hox基因的发现-那些基因负责控制身体结构的模式以及前后轴段的标识。这些基因通过调节其他基因的转录起作用。
由于比较基因组学的原因,可以得出结论,这些基因几乎存在于所有动物中。
换句话说,尽管后生动物在形态上有很大差异(例如蠕虫,蝙蝠和鲸鱼),但它们具有共同的发育途径。这一发现震惊了当时的生物学家,并导致了evo-devo科学的发展。
因此,可以得出结论,具有非常不同的表型的物种几乎没有遗传差异,并且在整个生命树中遗传和细胞机制极为相似。
evo-devo学习什么?
Evo-devo的特点是开发了多个研究计划。穆勒(2007)提到了其中四个,尽管他警告说它们彼此重叠。
形态学和比较胚胎学
这种类型的研究试图阐明区分原始个体发育与衍生个体的形态学差异。这些信息可以与化石记录中的信息相补充。
按照这种思路,可以大规模表征不同形态的形态演化,例如存在异时。
这些是在发育中发生的变异,无论是在特征形成速率出现的时间上。
遗传发育生物学
这种方法侧重于发展的遗传机制的演变。所使用的技术包括克隆和可视化调控基因的表达。
例如,通过突变,复制和发散等过程研究Hox基因及其进化。
实验表观遗传学
该程序研究相互作用,分子,细胞和组织动力学影响进化变化。它研究生物基因组中不包含的发育特性。
这种方法可以证实,尽管存在相同的表型,但可以根据环境条件进行差异表达。
电脑程序
该计划专注于发展演变的量化,建模和模拟,包括用于数据分析的数学模型。
生态发展
evo-devo的出现引起了其他学科的形成,这些学科试图继续将生物学的不同分支整合到进化论中,因此eco-evo-devo诞生了。
这个新的分支寻求发展共生,发展可塑性,遗传适应和生态位建设概念的整合。
一般而言,发育共生指出,生物的建立部分是由于其与环境的相互作用,并且与微生物之间存在持久的共生关系。例如,在各种昆虫中,共生细菌的存在产生生殖隔离。
毫无疑问,从真核细胞的起源到多细胞性本身的起源,共生对生物进化产生了令人印象深刻的影响。
同样,发育中的可塑性取决于生物体根据环境产生不同表型的能力。在这个概念下,环境不仅是选择剂,而且不会影响表型。
参考文献
- 卡洛尔(SB)(2008)。Evo-devo和扩展的进化合成:形态进化的遗传理论。Cell,134(1),25-36。
- 吉尔伯特(Kilbert),科幻(SF),博世(Bosch),TC,莱顿·雷蒂格(Ledón-Rettig),C。(2015)。Eco-Evo-Devo:发育共生和发育可塑性作为进化因子。自然评论遗传学,16(10),611。
- Müller,GB(2007)。Evo – devo:扩展进化综合。自然评论遗传学,8(12),943。
- 拉夫(RA)(2000)。Evo-devo:新学科的发展。自然评论遗传学,1(1),74。
- 苏丹苏丹(2017)。Eco-Evo-Devo。在进化发育生物学(第1-13页)中。施普林格国际出版社。