Das Entwicklungs-Evolutionsbiologie, allgemein abgekürzt als evo-devo Für sein Akronym in Englisch ist es ein neuartiges Gebiet der Evolutionsbiologie, das den Zweig der Entwicklung in die Evolution integriert. Eines der vielversprechendsten Ziele dieser Disziplin ist die Erklärung der morphologischen Vielfalt auf der Erde.
Die moderne Synthese versuchte, Darwins Evolutionstheorie durch natürliche Selektion und die von Mendel vorgeschlagenen Vererbungsmechanismen zu integrieren. Er ließ jedoch die mögliche Rolle der Entwicklung in der Evolutionsbiologie aus. Evo-devo ergibt sich daher aus der mangelnden Integration der Entwicklung in die Synthese.
Die Entdeckung der Gene, die an diesen Prozessen beteiligt sind, führte zur Entstehung von evo-devo. Evolutionsentwicklungsbiologen haben die Aufgabe, die Gene zu vergleichen, die Entwicklungsprozesse in einer Vielzahl von mehrzelligen Organismen regulieren..
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Eine der grundlegenden Fragen in der Evolutionsbiologie - und in den Biowissenschaften im Allgemeinen - ist, wie die außergewöhnliche Artenvielfalt der Organismen entstanden ist, die heute auf dem Planeten leben.
Verschiedene Bereiche der Biologie wie Anatomie, Paläontologie, Entwicklungsbiologie, Genetik und Genomik liefern Informationen, um die Antwort auf diese Frage zu finden. Innerhalb dieser Disziplinen ist jedoch die Entwicklung.
Organismen beginnen ihr Leben als einzelne Zelle, und durch Entwicklungsprozesse kommt es unter anderem zur Bildung der Strukturen, aus denen sie bestehen, Kopf, Beine, Schwänze..
Entwicklung ist ein zentrales Konzept, da durch diesen Prozess alle in einem Organismus enthaltenen genetischen Informationen in die von uns beobachtete Morphologie übersetzt werden. Die Entdeckung der genetischen Grundlagen der Entwicklung hat also gezeigt, wie Änderungen daran vererbt werden können, was zu evo-devo führt.
Evo-devo versucht, die Mechanismen zu verstehen, die zur Entwicklung der Entwicklung geführt haben, und zwar in Bezug auf:
- Entwicklungsprozesse. Zum Beispiel, wie eine neue Zelle oder ein neues Gewebe für neue Morphologien in bestimmten Linien verantwortlich ist
- Evolutionsprozesse. Zum Beispiel, welche selektiven Drücke die Entwicklung dieser neuen Morphologien oder Strukturen förderten.
Bis Mitte der 1980er Jahre gingen die meisten Biologen davon aus, dass die Formenvielfalt dank signifikanter Veränderungen in den Genen, die die Entwicklung jeder Linie kontrollierten, entstanden war..
Biologen wussten, dass eine Fliege dank ihrer Gene wie eine Fliege aussah und eine Maus wie eine Maus. Es wurde jedoch angenommen, dass die Gene zwischen solchen morphologisch unterschiedlichen Organismen diese abgründigen Unterschiede auf Genebene widerspiegeln sollten..
Studien an Fruchtfliegenmutanten, Drosophila, führte zur Entdeckung von Genen und Genprodukten, die an der Insektenentwicklung beteiligt sind.
Diese Pionierarbeiten von Thomas Kaufman führten zur Entdeckung von Genen Hox - diejenigen, die für die Kontrolle des Musters der Körperstrukturen und der Identität der Segmente in der anteroposterioren Achse verantwortlich sind. Diese Gene regulieren die Transkription anderer Gene..
Dank der vergleichenden Genomik kann geschlossen werden, dass diese Gene in fast allen Tieren vorhanden sind.
Mit anderen Worten, obwohl sich Metazoen in ihrer Morphologie stark unterscheiden (denken Sie an einen Wurm, eine Fledermaus und einen Wal), teilen sie gemeinsame Entwicklungswege. Diese Entdeckung war für die damaligen Biologen schockierend und führte zur Verbreitung der Wissenschaft des Evo-Devo..
Auf diese Weise wurde der Schluss gezogen, dass Arten mit sehr unterschiedlichen Phänotypen nur sehr wenige genetische Unterschiede aufweisen und dass genetische und zelluläre Mechanismen im gesamten Lebensbaum äußerst ähnlich sind..
Evo-devo war durch die Entwicklung mehrerer Forschungsprogramme gekennzeichnet. Müller (2007) erwähnt vier von ihnen, obwohl er warnt, dass sie sich überlappen.
Diese Art von Studie versucht, die morphogenetischen Unterschiede zu klären, die die primitive Ontogenese von den abgeleiteten unterscheiden. Die Informationen können durch das ergänzt werden, was im Fossilienbestand enthalten ist.
Nach diesem Gedankengang können verschiedene Muster der morphologischen Evolution in großem Maßstab charakterisiert werden, beispielsweise die Existenz von Heterochronien..
Dies sind Variationen, die in der Entwicklung auftreten, entweder zum Zeitpunkt des Auftretens der Bildungsrate des Merkmals.
Dieser Ansatz konzentriert sich auf die Entwicklung der entwicklungsgenetischen Maschinerie. Zu den verwendeten Techniken gehört das Klonen und Visualisieren der Expression von Genen, die an der Regulation beteiligt sind.
Zum Beispiel die Untersuchung von Genen Hox und seine Entwicklung durch Prozesse wie Mutation, Duplikation und Divergenz.
Dieses Programm untersucht die Wechselwirkung und die Dynamik auf molekularer, zellulärer und Gewebeebene beeinflusst evolutionäre Veränderungen. Untersucht Entwicklungseigenschaften, die nicht im Genom des Organismus enthalten sind.
Dieser Ansatz ermöglicht die Bestätigung, dass der gleiche Phänotyp zwar existiert, jedoch in Abhängigkeit von den Umgebungsbedingungen unterschiedlich ausgedrückt werden kann..
Dieses Programm konzentriert sich auf die Quantifizierung, Modellierung und Simulation der Entwicklung der Entwicklung, einschließlich mathematischer Modelle für die Datenanalyse..
Die Entstehung von evo-devo führte zur Bildung anderer Disziplinen, die die Integration verschiedener Bereiche der Biologie in die Evolutionstheorie fortsetzen wollten, und so wurde eco-evo-devo geboren..
Dieser neue Zweig strebt die Integration der Konzepte der Entwicklungssymbiose, der Entwicklungsplastizität, der genetischen Akkommodation und des Aufbaus von Nischen an..
Im Allgemeinen besagt die Entwicklungssymbiose, dass Organismen teilweise aufgrund von Wechselwirkungen mit ihrer Umwelt aufgebaut werden und anhaltende symbiotische Beziehungen zu Mikroorganismen bestehen. Beispielsweise führt bei verschiedenen Insekten die Existenz symbiotischer Bakterien zu einer reproduktiven Isolierung.
Es besteht kein Zweifel, dass die Symbiose einen beeindruckenden Einfluss auf die Evolution von Organismen hatte, vom Ursprung der eukaryotischen Zelle bis zum Ursprung der Mehrzelligkeit selbst..
In ähnlicher Weise besteht die Plastizität der Entwicklung in der Fähigkeit von Organismen, je nach Umgebung unterschiedliche Phänotypen zu erzeugen. Nach diesem Konzept ist die Umwelt nicht ausschließlich ein selektives Mittel, ohne auch den Phänotyp zu formen.
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