EVO-DEVO (BIOLOGIA EVOLUTIVA EL DESENVOLUPAMENT) - BIOLOGIA - 2025

La biologia evolutiva el desenvolupament, abreujat comunament com evo-devo per les sigles en anglès, és un camp innovador de la biologia evolutiva que integra la branca de el desenvolupament en l'evolució. Un dels objectius més prometedors d'aquesta disciplina és explicar de diversitat morfològica a la terra.

La síntesi moderna va buscar integrar la teoria d'evolució de Darwin per selecció natural i els mecanismes de l'herència proposats per Mendel. No obstant això, va deixar per fora el possible paper de el desenvolupament en la biologia evolutiva. Per això, evo-devo sorgeix davant la falta d'integració de el desenvolupament en la síntesi.

Font: Romanes, GJ; uploaded to Wikipedia by en: User: Phlebas; authors of the description page: en: User: Phlebas, en: User: SeventyThree, via Wikimedia CommonsEl desenvolupament de la biologia molecular va aconseguir la seqüència de genomes i la visualització de l'activitat genètica, permetent omplir aquest buit en la teoria evolutiva.

Així, el descobriment dels gens implicats en aquests processos va donar peu a l'origen de evo-devo. Els biòlegs de el desenvolupament evolutiu s'encarreguen de comparar els gens que regulen els processos de desenvolupament en una àmplia gamma d'organismes pluricel·lulars.

Què és evo-devo?

Una de les preguntes fonamentals en la biologia evolutiva - i en les ciències biològiques en general - és com va sorgir l'extraordinària biodiversitat dels organismes que avui dia habiten el planeta.

Distintitas branques de la biologia, com l'anatomia, paleontologia, biologia de el desenvolupament, genètica i genòmica aporten informació per trobar la resposta a aquesta interrogant. No obstant això, dins d'aquestes disciplines, ressalta el desenvolupament.

Els organismes comencen la seva vida com una sola cèl·lula i, mitjançant els processos de desenvolupament, ocorre la formació de les estructures que el componen, es digui cap, potes, cues, entre d'altres.

El desenvolupament és un concepte central, ja que mitjançant aquest procés tota la informació genètica continguda en un organisme és traduïda en la morfologia que observem. Així, el descobriment de les bases genètiques de el desenvolupament s'ha revelat com els canvis en aquest poden ser heretats, donant lloc a evo-devo.

Evo-devo busca entendre els mecanismes que han portat a l'evolució el desenvolupament, en terme de:

- Els processos de desenvolupament. Per exemple, com una nova cèl·lula o un nou teixit és responsable de les morfologies noves en certs llinatges

- Els processos evolutius. Per exemple, quals pressions selectives van promoure la d'evolució d'aquestes morfologies o estructures noves.

perspectiva històrica

Abans dels gens

Fins a mitjans dels anys 80, la majoria dels biòlegs assumien que la diversitat en les formes havia sorgit gràcies a canvis significatius en els gens que controlaven el desenvolupament de cada llinatge.

Els biòlegs sabien que una mosca lluïa com una mosca, i un ratolí com un ratolí, gràcies als seus gens. No obstant això, es pensava que els gens entre organismes tan dispars morfològicament, havien de reflectir aquestes diferències abismals a nivell dels gens.

Després dels gens

Els estudis realitzats en mutants de la mosca de la fruita, Drosophila, porto a la descoberta dels gens i productes gènics que participen en el desenvolupament de l'insecte.

Aquests treballs pioners de Thomas Kaufman van portar a la descoberta dels gens Hox - els encarregats de controlar el patró de les estructures corporals i la identitat dels segments en l'eix antero-posterior. Aquests gens treballen regulant la transcripció d'altres gens.

Gràcies a la genòmica comparada, es puc concloure que aquests gens estan presents en gairebé tots els animals.

En altres paraules, tot i que els metazous difereixen molt pel que fa a la morfologia (pensem en un cuc, un ratpenat i una balena), comparteixen vies de desenvolupament comú. Aquest descobriment va ser impactant per als biòlegs de l'època i va portar a la proliferació de la ciència de evo-devo.

D'aquesta manera, es va arribar a la conclusió que les espècies amb fenotips molt diferents posseeixen molt poques diferències genètiques i que els mecanismes genètics i cel·lulars són extremadament similars al llarg de l'arbre de la vida.

Què estudia evo-devo?

Evo-devo s'ha caracteritzat pel desenvolupament de múltiples programes d'investigació. Muller (2007) esmenta quatre d'ells, tot i que adverteix que es solapen entre si.

Embriologia morfologia i comparativa

Aquest tipus d'estudi busca puntualitzar les diferències morfogenètiques que distingeixen les ontogenias primitives de les derivades. La informació es pot complementar amb el trobat en el registre fòssil.

Seguint aquesta línia de pensament, es poden caracteritzar diferents patrons d'evolució morfològica a grans escales, com l'existència d'heterocronías.

Aquestes són variacions que ocorren en el desenvolupament, ja sigui en el temps d'aparició en la taxa de formació de el tret.

Biologia de el desenvolupament genètic

Aquest enfocament centra la seva atenció en l'evolució de la maquinària genètica de el desenvolupament. Dins de les tècniques usades està la clonació i visualització de l'expressió de gens involucrats en la regulació.

Per exemple, l'estudi dels gens Hox i la seva evolució a través de procés com mutació, duplicació i divergència.

epigenètica experimental

Aquest programa estudia la interacció i la dinàmica molecular, cel·lular ia nivell dels teixits afecten els canvis evolutius. Estudia propietats de el desenvolupament que no estan contingudes en el genoma d'l'organisme.

Aquest enfocament permet corroborar que, encara que hi hagi el mateix fenotip, aquest pot expressar-se de manera diferencial depenent de les condicions ambientals.

programes computacionals

Aquest programa es enfocament en la quantificació, modelat i simulació de l'evolució de el desenvolupament, incloent models matemàtics per a l'anàlisi de les dades.

Eco-evo-devo

El sorgiment d'evo-devo donar peu a la formació d'altres disciplines que van buscar seguir amb la integració diferents branques de la biologia en la teoria evolutiva, així neix eco-evo-devo.

Aquesta nova branca busca la integració dels conceptes de simbiosi de el desenvolupament, plasticitat de el desenvolupament, acomodació genètica i construcció de nínxols.

En termes generals, la simbiosi de el desenvolupament planteja que els organismes són construïts, en part, gràcies a les interaccions amb el seu entorn i són les relacions simbiòtiques persistents amb els microorganismes. Per exemple, en diversos insectes, l'existència de bacteris simbiòtiques produeix aïllament reproductiu.

No hi ha dubte que la simbiosi ha tingut un impacte impressionant en l'evolució dels organismes, des de l'origen de la cèl·lula eucariota fins a l'origen de la pluricel·lularitat en si mateixa.

De la mateixa manera, la plasticitat en el desenvolupament consisteix en la capacitat dels organismes de generar diferents fenotips, depenent de l'ambient. Sota aquest concepte, l'ambient no és exclusivament un agent selectiu, sense que també modeli a el fenotip.

referències

1. Carroll, SB (2008). Evo-devo and an expanding evolutionary synthesis: a genetic theory of Morphological evolution. Cell, 134 (1), 25-36.
2. Gilbert, SF, Bosch, TC, & Ledón-Rettig, C. (2015). Eco-Evo-Devo: developmental Symbiosis and developmental plasticity es evolutionary agents. Nature Reviews Genetics, 16 (10), 611.
3. Müller, GB (2007). Evo-devo: Extending the evolutionary synthesis. Nature reviews genetics, 8 (12), 943.
4. Raff, RA (2000). Evo-devo: the evolution of a new disciplini. Nature Reviews Genetics, 1 (1), 74.
5. Sultan, ES (2017). Eco-Evo-Devo. In Evolutionary Developmental Biology (pp. 1-13). Springer International Publishing.