Evo-Devo (Biologi evolusi evolusioner)



itu Biologi evolusi yang berkembang, disingkat sebagai evo-devo oleh akronimnya dalam bahasa Inggris, adalah bidang baru biologi evolusi yang mengintegrasikan cabang perkembangan dalam evolusi. Salah satu tujuan paling menjanjikan dari disiplin ini adalah untuk menjelaskan keanekaragaman morfologis bumi.

Sintesis modern berusaha mengintegrasikan teori evolusi Darwin dengan seleksi alam dan mekanisme pewarisan yang diajukan oleh Mendel. Namun, itu meninggalkan kemungkinan peran pengembangan dalam biologi evolusi. Oleh karena itu, evo-devo muncul tanpa adanya integrasi pengembangan dalam sintesis.

Perkembangan biologi molekuler mencapai urutan genom dan visualisasi aktivitas genetik, yang memungkinkan untuk mengisi celah itu dalam teori evolusi.

Jadi, penemuan gen yang terlibat dalam proses ini memunculkan asal usul evo-devo. Para ahli biologi perkembangan evolusi bertugas membandingkan gen yang mengatur proses pengembangan dalam berbagai organisme multiseluler..

Indeks

  • 1 Apa itu evo-devo?
  • 2 Perspektif historis
    • 2.1 Sebelum gen Hox
    • 2.2 Setelah gen Hox
  • 3 Apa studi evo-devo?
    • 3.1 Morfologi dan komparatif embriologi
    • 3.2 Biologi pengembangan genetik
    • 3.3 Epigenetik eksperimental
    • 3.4 Program komputer
  • 4 Eco-evo-devo
  • 5 Referensi

Apa itu evo-devo?

Salah satu pertanyaan mendasar dalam biologi evolusi - dan dalam ilmu biologi secara umum - adalah bagaimana keanekaragaman hayati luar biasa dari organisme yang sekarang menghuni planet ini muncul.

Cabang-cabang biologi yang khas, seperti anatomi, paleontologi, biologi perkembangan, genetika, dan genomik memberikan informasi untuk menemukan jawaban untuk pertanyaan ini. Namun, dalam disiplin ilmu ini, pengembangan.

Organisme memulai kehidupan mereka sebagai sel tunggal dan, melalui proses perkembangan, pembentukan struktur yang menyusunnya, menyebut dirinya kepala, kaki, ekor, dan lain-lain..

Pengembangan adalah konsep sentral, karena melalui proses ini semua informasi genetik yang terkandung dalam suatu organisme diterjemahkan ke dalam morfologi yang kita amati. Dengan demikian, penemuan dasar genetik pengembangan telah mengungkapkan bagaimana perubahan dalam hal ini dapat diwariskan, sehingga menimbulkan evo-devo.

Evo-devo berupaya memahami mekanisme yang mengarah pada evolusi pembangunan, dalam hal:

- Proses pembangunan. Misalnya, sebagai sel baru atau jaringan baru bertanggung jawab atas morfologi novel dalam garis keturunan tertentu

- Proses evolusi. Sebagai contoh, tekanan selektif mana yang mendorong evolusi morfologi atau struktur baru tersebut.

Perspektif sejarah

Sebelum gen Hox

Sampai pertengahan 1980-an, sebagian besar ahli biologi berasumsi bahwa keragaman dalam bentuk telah muncul melalui perubahan signifikan dalam gen yang mengendalikan perkembangan setiap garis keturunan..

Ahli biologi tahu bahwa seekor lalat tampak seperti lalat, dan seekor tikus seperti seekor tikus, berkat gen-gennya. Namun, diperkirakan bahwa gen antar organisme secara morfologis berbeda, harus mencerminkan perbedaan yang sangat buruk ini pada tingkat gen..

Setelah gen Hox

Studi dilakukan pada mutan lalat buah, Drosophila, menyebabkan penemuan gen dan produk gen yang terlibat dalam pengembangan serangga.

Karya-karya perintis oleh Thomas Kaufman ini mengarah pada penemuan gen Hox - mereka yang bertugas mengendalikan pola struktur tubuh dan identitas segmen dalam poros antero-posterior. Gen-gen ini bekerja dengan mengatur transkripsi gen-gen lain.

Berkat genomik komparatif, kita dapat menyimpulkan bahwa gen ini ada di hampir semua hewan.

Dengan kata lain, meskipun metazoans sangat berbeda dalam hal morfologi (pikirkan tentang cacing, kelelawar dan paus), mereka berbagi jalur perkembangan yang sama. Penemuan ini mengejutkan para ahli biologi waktu dan menyebabkan proliferasi ilmu evo-devo.

Dengan cara ini, disimpulkan bahwa spesies dengan fenotipe yang sangat berbeda memiliki sedikit perbedaan genetik dan bahwa mekanisme genetik dan seluler sangat mirip di seluruh pohon kehidupan..

Apa yang dipelajari evo-devo?

Evo-devo telah ditandai oleh pengembangan berbagai program penelitian. Muller (2007) menyebutkan empat dari mereka, meskipun ia memperingatkan bahwa mereka saling tumpang tindih.

Morfologi dan embriologi komparatif

Jenis penelitian ini berusaha menunjukkan perbedaan morfogenetik yang membedakan ontogenias primitif dari turunannya. Informasi dapat dilengkapi dengan apa yang ditemukan dalam catatan fosil.

Mengikuti garis pemikiran ini, kita dapat mengkarakterisasi berbagai pola evolusi morfologis pada skala besar, seperti keberadaan heterokroni.

Ini adalah variasi yang terjadi dalam pengembangan, baik pada saat penampilan dalam tingkat pembentukan sifat.

Biologi perkembangan genetik

Fokus ini berfokus pada evolusi mesin genetik pembangunan. Di antara teknik yang digunakan adalah kloning dan visualisasi ekspresi gen yang terlibat dalam regulasi.

Misalnya, studi gen Hox dan evolusinya melalui proses sebagai mutasi, duplikasi, dan divergensi.

Epigenetik eksperimental

Program ini mempelajari interaksi dan dinamika tingkat molekuler, seluler dan jaringan memengaruhi perubahan evolusioner. Mempelajari sifat pengembangan yang tidak terkandung dalam genom organisme.

Pendekatan ini memungkinkan untuk menguatkan bahwa, walaupun ada fenotip yang sama, ia dapat diekspresikan secara berbeda tergantung pada kondisi lingkungan.

Program komputer

Program ini berfokus pada kuantifikasi, pemodelan dan simulasi evolusi pembangunan, termasuk model matematika untuk analisis data.

Eco-evo-devo

Munculnya evo-devo memunculkan pembentukan disiplin lain yang berusaha untuk melanjutkan dengan integrasi berbagai cabang biologi dalam teori evolusi, sehingga lahirlah eco-evo-devo..

Cabang baru ini mencari integrasi konsep simbiosis pembangunan, plastisitas pengembangan, akomodasi genetik dan pembangunan ceruk.

Secara umum, simbiosis perkembangan menunjukkan bahwa organisme dibangun, sebagian, berkat interaksi dengan lingkungannya dan merupakan hubungan simbiosis yang persisten dengan mikroorganisme. Sebagai contoh, pada beberapa serangga, keberadaan bakteri simbiotik menghasilkan isolasi reproduksi.

Tidak ada keraguan bahwa simbiosis memiliki dampak yang mengesankan pada evolusi organisme, dari asal sel eukariotik ke asal multiseluleritas itu sendiri.

Dengan cara yang sama, plastisitas dalam pengembangan terdiri dari kapasitas organisme untuk menghasilkan fenotipe yang berbeda, tergantung pada lingkungan. Di bawah konsep ini, lingkungan tidak hanya agen selektif, tanpa juga membentuk fenotipe.

Referensi

  1. Carroll, S. B. (2008). Evo-devo dan sintesis evolusi yang berkembang: teori genetika evolusi morfologis. Sel, 134(1), 25-36.
  2. Gilbert, S. F., Bosch, T. C., & Ledón-Rettig, C. (2015). Eco-Evo-Devo: simbiosis perkembangan dan plastisitas perkembangan sebagai agen evolusi. Ulasan Alam Genetika, 16(10), 611.
  3. Müller, G. B. (2007). Evo-devo: memperluas sintesis evolusi. Alam mengulas genetika, 8(12), 943.
  4. Raff, R. A. (2000). Evo-devo: evolusi disiplin baru. Ulasan Alam Genetika, 1(1), 74.
  5. Sultan, S. E. (2017). Eco-Evo-Devo. Masuk Biologi Perkembangan Evolusioner (hal. 1-13). Springer International Publishing.