EVO-DEVO (ביולוגיה התפתחותית אבולוציונית) - ביולוגיה - 2025

הביולוגיה האבולוציונית של פיתוח , מקוצר בכינויו Evo-Devo עבור ראשי התיבות שלה באנגלית, היא תחום חדש של הביולוגיה האבולוציונית כי ענף פיתוח משתלב באבולוציה. אחת המטרות המבטיחות ביותר של תחום זה היא להסביר את המגוון המורפולוגי עלי אדמות.

הסינתזה המודרנית ביקשה לשלב את תורת האבולוציה של דרווין על ידי סלקציה טבעית ואת מנגנוני הירושה שהציע מנדל. עם זאת, הוא השמיט את התפקיד האפשרי של ההתפתחות בביולוגיה האבולוציונית. מסיבה זו, evo-dev נובע מהיעדר שילוב ההתפתחות בסינתזה.

מקור: רומנס, GJ; הועלה לויקיפדיה על ידי en: משתמש: Phlebas; מחברי עמוד התיאור: en: משתמש: Phlebas, en: User: SeventyThree, באמצעות Wikimedia Commons התפתחות הביולוגיה המולקולרית השיגה את רצף הגנים והדמיה של הפעילות הגנטית, מה שמאפשר למלא את הפער הזה בתורת האבולוציה.

לפיכך, גילוי הגנים המעורבים בתהליכים אלה הוליד את מקורו של אוו-דיבו. ביולוגים התפתחותיים אבולוציוניים אחראים על השוואת הגנים המווסתים תהליכים התפתחותיים במגוון רחב של אורגניזמים רב-תאיים.

מה זה evo-devo?

אחת השאלות היסודיות בביולוגיה האבולוציונית - ובמדעי הביולוגיה בכלל - היא כיצד נוצרה המגוון הביולוגי יוצא הדופן של האורגניזמים המאכלסים את כדור הארץ כיום.

ענפים שונים של ביולוגיה, כמו אנטומיה, פליאונטולוגיה, ביולוגיה התפתחותית, גנטיקה וגנומיקה מספקים מידע כדי למצוא את התשובה לשאלה זו. עם זאת, בתחומים אלה ההתפתחות בולטת.

אורגניזמים מתחילים את חייהם כתא בודד ובאמצעות תהליכי ההתפתחות, היווצרות המבנים המרכיבים אותם מתרחשת, קוראים לזה ראש, רגליים, זנבות, בין היתר.

פיתוח הוא מושג מרכזי, מכיוון שדרך תהליך זה כל המידע הגנטי הכלול באורגניזם מתורגם למורפולוגיה שאנו צופים בה. כך, גילוי הבסיסים הגנטיים של ההתפתחות גילה כיצד ניתן לעבור בירושה של שינויים בהתפתחות, מה שמוליד evo-devo.

Evo-devo מבקש להבין את המנגנונים שהובילו להתפתחות ההתפתחות, במונחים של:

- תהליכי הפיתוח. לדוגמה, כיצד תא חדש או רקמה חדשה אחראים למורפולוגיות חדשות בשושלות מסוימות

- תהליכים אבולוציוניים. לדוגמה, אילו לחצים סלקטיביים קידמו את ההתפתחות של מורפולוגיות או מבנים חדשים אלה.

פרספקטיבה היסטורית

לפני הגנים

עד אמצע שנות השמונים, מרבית הביולוגים הניחו כי נוצר גיוון בצורות הודות לשינויים משמעותיים בגנים ששלטו בהתפתחות של כל שושלת.

ביולוגים ידעו שזבוב נראה כמו זבוב, ועכבר נראה כמו עכבר בזכות הגנים שלהם. עם זאת, נהוג היה לחשוב כי הגנים בין אורגניזמים שונים מבחינה מורפולוגית חייבים לשקף את ההבדלים התהומיים הללו ברמת הגן.

אחרי הגנים

מחקרים במוטנטים של זבוב הפירות, תסיסנית, הובילו לגילוי גנים ומוצרי גנים שמשתתפים בהתפתחות החרק.

עבודתו החלוצית של תומאס קאופמן הביאה לגילוי הגנים של הוקס - האחראים לבקרת דפוס מבני הגוף וזהות הקטעים בציר האנטרוסטוסטורי. גנים אלה פועלים על ידי ויסות התעתיק של גנים אחרים.

הודות לגנומיקה השוואתית ניתן להסיק כי גנים אלה קיימים כמעט בכל בעלי החיים.

במילים אחרות, למרות שמטאוזנים שונים זה מזה במורפולוגיה (חשוב על תולעת, עטלף ולוויתן), הם חולקים מסלולי התפתחות נפוצים. תגלית זו הייתה מזעזעת עבור הביולוגים של אותה תקופה והובילה להתפשטות המדע של evo-devo.

לפיכך, הגיעו למסקנה כי למינים עם פנוטיפים שונים מאוד יש מעט מאוד הבדלים גנטיים וכי מנגנונים גנטיים ותאיים דומים ביותר בכל עץ החיים.

מה מחקר evo-devo?

Evo-devo התאפיין בפיתוח תוכניות מחקר מרובות. מולר (2007) מזכיר ארבעה מהם, למרות שהוא מזהיר שהם חופפים זה את זה.

מורפולוגיה ועוברית השוואתית

סוג זה של מחקר מבקש להבהיר את ההבדלים המורפוגנטיים המבדילים אונטוגניות פרימיטיביות מאלו הנגזרים. ניתן להשלים את המידע עם מה שנמצא ברשומת המאובנים.

בעקבות קו מחשבה זה, ניתן לאפיין דפוסים שונים של התפתחות מורפולוגית בקנה מידה גדול, כמו קיומם של הטרוכרוניות.

אלה וריאציות המתרחשות בהתפתחות, בין אם בזמן ההופעה בקצב היווצרות התכונה.

ביולוגיה של התפתחות גנטית

גישה זו מתמקדת בהתפתחות המכונות הגנטיות להתפתחות. בין הטכניקות בהן נעשה שימוש הוא השיבוט והדמיה של ביטוי הגנים המעורבים בוויסות.

לדוגמא, חקר הגנים של הוקס והתפתחותם באמצעות תהליכים כמו מוטציה, כפילות וסטייה.

אפיגנטיקה ניסיונית

תוכנית זו חוקרת את האינטראקציה והדינמיקה המולקולרית, התאית והרקמה משפיעה על שינויים אבולוציוניים. הוא חוקר תכונות התפתחותיות שאינן כלולות בגנום של האורגניזם.

גישה זו מאפשרת לאשש כי למרות שאותו פנוטיפ קיים, ניתן לבטאו באופן דיפרנציאלי בהתאם לתנאי הסביבה.

תוכנות מחשב

תוכנית זו מתמקדת בכימות, מידול וסימולציה של התפתחות התפתחות, כולל מודלים מתמטיים לניתוח נתונים.

אקו- evo-devo

הופעתו של evo-devo הולידה היווצרות דיסציפלינות אחרות שביקשו להמשיך עם שילוב ענפים שונים של ביולוגיה בתיאוריה האבולוציונית, וכך נולד אקו-אבו-devo.

ענף חדש זה מבקש לשילוב מושגי סימביוזה התפתחותית, פלסטיות התפתחותית, התאמה גנטית ובניית נישה.

באופן כללי, סימביוזה התפתחותית קובעת כי אורגניזמים בנויים, בחלקם, הודות לאינטראקציות עם סביבתם והם קשורים סימביוטיים מתמשכים עם מיקרואורגניזמים. לדוגמה, בחרקים שונים קיומם של חיידקים סימביוטיים מייצר בידוד רבייה.

אין ספק שלסימביוזה הייתה השפעה מרשימה על התפתחותם של אורגניזמים, ממקור התא האוקריוטי למקור רב-תאיות עצמה.

באותה דרך, הפלסטיות בהתפתחות מורכבת ביכולתם של אורגניזמים לייצר פנוטיפים שונים, בהתאם לסביבה. תחת מושג זה, הסביבה אינה סוכן סלקטיבי בלבד, מבלי גם לעצב את הפנוטיפ.

הפניות

1. קרול, SB (2008). אבו-דיבו וסינתזה אבולוציונית מתרחבת: תיאוריה גנטית להתפתחות מורפולוגית. תא, 134 (1), 25-36.
2. גילברט, SF, Bosch, TC, & Ledón-Rettig, C. (2015). Eco-Evo-Devo: סימביוזה התפתחותית ופלסטיות התפתחותית כסוכנים אבולוציוניים. חוות דעת על טבע גנטיקה, 16 (10), 611.
3. מולר, GB (2007). Evo - devo: הרחבת הסינתזה האבולוציונית. הטבע סוקר גנטיקה, 8 (12), 943.
4. Raff, RA (2000). Evo-devo: התפתחותה של דיסציפלינה חדשה. חוות דעת על טבע גנטיקה, 1 (1), 74.
5. Sultan, SE (2017). אקו-אבו-דבו. בביולוגיה התפתחותית אבולוציונית (עמ '1-13). הוצאת ספרינגר בינלאומית.