Biologie evolutivă a dezvoltării

Sinteza evoluționistă modernă

Un interes reînnoit pentru evoluția dezvoltării a apărut după sinteza evoluționistă modernă (aproximativ între 1936 și 1947). Punctul de vedere convențional a fost că evo-devo a avut o influență redusă asupra sintezei evoluționiste, dar cele ce urmează sugerează contrariul.

Gavin de Beer

În Embryos and evolution (1930), Gavin de Beer a subliniat importanța heterocroniei și, în special, a pedomorfozei în evoluție.

Conform teoriilor sale, pedomorfoza (păstrarea trăsăturilor juvenile în forma adultă) este importantă în evoluție, deoarece țesuturile juvenile sunt relativ nediferențiate și capabile să evolueze în continuare, în timp ce țesuturile foarte specializate sunt mai puțin capabile să se schimbe.

De asemenea, el a conceput ideea de evoluție clandestină, care a ajutat la explicarea schimbărilor bruște din înregistrările fosilelor, aparent în contradicție cu teoria gradualistă a evoluției lui Darwin.

Dacă o noutate ar trebui să evolueze treptat în forma juvenilă a unui animal, atunci dezvoltarea sa ar putea să nu apară deloc în arhiva fosilă, dar dacă specia ar suferi apoi o neotenie, în care maturitatea sexuală este atinsă în timpul formei juvenile, atunci caracteristica ar apărea brusc în arhiva fosilă, în ciuda faptului că a evoluat treptat.

"Într-o serie de cărți remarcabile care au stabilit teoria sintetică a evoluției, Embriologie și evoluție a lui Gavin de Beer a fost prima și cea mai scurtă (1930; extinsă și redenumită Embryos and ancestors, 1940; ed. a 3-a, 1958). În 116 pagini, de Beer a adus embriologia în ortodoxia în curs de dezvoltare... timp de peste patruzeci de ani, această carte a dominat gândirea engleză privind relația dintre ontogenie și filogenie". Stephen Gould ^p221

Stephen Jay Gould a numit această abordare de explicare a evoluției "adăugare terminală", ca și cum fiecare progres evolutiv ar fi fost adăugat ca o nouă etapă prin reducerea duratei etapelor mai vechi. Ideea se baza pe observațiile privind neotenia. Aceasta a fost extinsă prin ideea mai generală de heterocronie (schimbări în calendarul de dezvoltare) ca mecanism de schimbare evolutivă.

Neotenia și omul

S-a sugerat adesea că specia umană este, cel puțin într-o anumită măsură, un exemplu de neotenie. Aceste trăsături ale oamenilor adulți sunt diferite de cele ale maimuțelor mari adulte, dar mai asemănătoare cu cele ale maimuțelor tinere:

Iată câteva dintre trăsăturile neotene la om: fața aplatizată, fața lată, creierul mare, corpul fără păr, fața fără păr, nasul mic, reducerea crestei sprâncenelor, dinții mici, maxilarul superior mic (maxilarul), maxilarul inferior mic (mandibula), subțirimea oaselor craniului, membrele proporțional de scurte în comparație cu lungimea trunchiului, lungimea picioarelor mai mare decât cea a brațelor, ochii mai mari și poziția verticală.

Și mai semnificativ este faptul că oamenii continuă să învețe și să se joace până la vârsta adultă, în timp ce la maimuțe (și la alte mamifere) acest tip de comportament este de obicei manifestat doar la vârsta juvenilă. Acest lucru sugerează cu tărie că activitățile creierului nostru sunt, cel puțin în această privință, mai asemănătoare cu cele ale maimuțelor tinere decât cu cele ale maimuțelor adulte.

Genetică și evo-devo

E.B. Lewis

Interesul modern pentru evo-devo provine din dovada clară că dezvoltarea este controlată îndeaproape de sisteme genetice speciale care implică genele hox.

Într-o serie de experimente cu musca Drosophila, Edward B. Lewis a reușit să identifice un complex de gene ale căror proteine se leagă de regiunile de reglare ale genelor țintă. Acestea din urmă activează sau reprimă apoi sisteme de procese celulare care realizează dezvoltarea finală a organismului.

Mai mult, secvența acestor gene de control prezintă co-linearitate: ordinea lociurilor în cromozom este paralelă cu ordinea în care lociurile sunt exprimate în segmente de-a lungul corpului. Nu numai atât, dar acest grup de gene de control principal programează dezvoltarea tuturor organismelor superioare.

Fiecare dintre gene conține o homeobox, o secvență de ADN remarcabil de conservată, care este similară la multe animale foarte diferite. Acest lucru sugerează că complexul în sine a apărut prin duplicarea genelor. În prelegerea sa de acordare a premiului Nobel, Lewis a declarat: "În cele din urmă, comparațiile [complexelor de control] din regnul animal ar trebui să ofere o imagine a modului în care au evoluat organismele, precum și [genele de control]".

În 2000, o secțiune specială a Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) a fost dedicată evo-devo, iar un număr întreg din 2005 al Journal of Experimental Zoology Part B: Molecular and Developmental Evolution a fost dedicat subiectelor cheie ale evo-devo, respectiv inovația evolutivă și noutatea morfologică.