Evo-Devo (Biologi Perkembangan Evolusioner)

biologi evolusi pembangunan , biasa disingkat evo-devo untuk akronim dalam bahasa Inggris, adalah bidang baru biologi evolusioner yang cabang pengembangan terintegrasi dalam evolusi. Salah satu tujuan yang paling menjanjikan dari disiplin ini adalah untuk menjelaskan keanekaragaman morfologi di bumi.

Sintesis cararn berusaha mengintegrasikan teori evolusi Darwin melalui seleksi alam dan mekanisme pewarisan yang diusulkan oleh Mendel. Namun, dia mengabaikan kemungkinan peran perkembangan dalam biologi evolusioner. Untuk alasan ini, evo-devo muncul dari kurangnya integrasi pengembangan dalam sintesis.

Evo-Devo (Biologi Perkembangan Evolusioner)

Sumber: Romanes, GJ; diunggah ke Wikipedia oleh en: Pengguna: Phlebas; penulis halaman deskripsi: id: Pengguna: Phlebas, id: Pengguna: SeventyThree [Domain publik], melalui Wikimedia Commons

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

Dengan demikian, penemuan gen yang terlibat dalam proses ini memunculkan asal usul evo-devo. Ahli biologi perkembangan evolusioner bertanggung jawab untuk membandingkan gen yang mengatur proses perkembangan dalam berbagai organisme multiseluler.

Indeks artikel

Apa itu evo-devo?

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

Berbagai cabang biologi, seperti anatomi, paleontologi, biologi perkembangan, genetika, dan genomik memberikan informasi untuk menemukan jawaban atas pertanyaan ini. Namun, dalam disiplin ilmu ini, perkembangan menonjol.

Organisme memulai hidupnya sebagai sel tunggal dan, melalui proses perkembangan, terjadi pembentukan struktur yang menyusunnya, sebut saja kepala, kaki, ekor, dan lain-lain.

Perkembangan 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 basis genetik perkembangan telah mengungkapkan bagaimana perubahan dalam perkembangan dapat diwariskan, sehingga menimbulkan evo-devo.

Evo-devo berusaha memahami mekanisme yang menyebabkan evolusi pembangunan, dalam hal:

– Proses pengembangan. Misalnya, bagaimana sel baru atau jaringan baru bertanggung jawab atas morfologi baru dalam garis keturunan tertentu

– Proses evolusi. Misalnya, tekanan selektif mana yang mendorong evolusi morfologi atau struktur baru ini.

Perspektif sejarah

Sebelum gen Hox

Hingga pertengahan 1980-an, sebagian besar ahli biologi berasumsi bahwa keragaman bentuk muncul berkat perubahan signifikan pada gen yang mengendalikan perkembangan setiap garis keturunan.

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

Setelah gen Hox

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

Karya-karya perintis oleh Thomas Kaufman ini mengarah pada penemuan gen Hox – gen yang bertanggung jawab untuk mengendalikan pola struktur tubuh dan identitas segmen pada sumbu anteroposterior. Gen ini bekerja dengan mengatur transkripsi gen lain.

Berkat genomik komparatif, dapat disimpulkan bahwa gen-gen ini ada di hampir semua hewan.

Dengan kata lain, meskipun metazoa sangat berbeda dalam morfologi (pikirkan cacing, kelelawar, dan paus), mereka memiliki jalur perkembangan yang sama. Penemuan ini mengejutkan para ahli biologi saat itu dan menyebabkan berkembangnya ilmu evo-devo.

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

Apa yang dipelajari evo-devo?

Evo-devo telah ditandai dengan pengembangan beberapa program penelitian. Muller (2007) menyebutkan empat di antaranya, meskipun ia memperingatkan bahwa mereka saling tumpang tindih.

Morfologi dan embriologi komparatif

Jenis studi ini berusaha untuk menentukan perbedaan morfogenetik yang membedakan ontogeni primitif dari yang diturunkan. Informasi tersebut dapat dilengkapi dengan apa yang ditemukan dalam catatan fosil.

Mengikuti garis pemikiran ini, pola evolusi morfologis yang berbeda dapat dicirikan dalam skala besar, seperti keberadaan heterokroni.

Ini adalah variasi yang terjadi dalam perkembangan, baik dalam waktu kemunculan dalam laju pembentukan sifat.

Biologi perkembangan genetik

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

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

Epigenetik eksperimental

Program ini mempelajari interaksi dan dinamika molekuler, seluler dan jaringan mempengaruhi perubahan evolusioner. Ini mempelajari sifat perkembangan yang tidak terkandung dalam genom organisme.

Pendekatan ini memungkinkan pembuktian bahwa, meskipun fenotipe yang sama ada, dapat diekspresikan secara berbeda tergantung pada kondisi lingkungan.

Program komputer

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

Eko-evo-devo

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

Cabang baru ini mencari integrasi konsep simbiosis perkembangan, plastisitas perkembangan, akomodasi genetik, dan konstruksi niche.

Secara umum, simbiosis perkembangan menyatakan bahwa organisme dibangun, sebagian, berkat interaksi dengan lingkungannya dan hubungan simbiosis yang terus-menerus dengan mikroorganisme. Misalnya, pada berbagai serangga, keberadaan bakteri simbiosis menghasilkan isolasi reproduksi.

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

Demikian pula, plastisitas perkembangan terdiri dari kemampuan organisme untuk menghasilkan fenotipe yang berbeda, tergantung pada lingkungan. Di bawah konsep ini, lingkungan tidak secara eksklusif merupakan agen selektif, tanpa juga membentuk fenotipe.

Referensi

  1. Carroll, SB (2008). Evo-devo dan sintesis evolusi yang berkembang: teori genetik evolusi morfologis. Sel , 134 (1), 25-36.
  2. Gilbert, SF, Bosch, TC, & Ledón-Rettig, C. (2015). Eco-Evo-Devo: simbiosis perkembangan dan plastisitas perkembangan sebagai agen evolusi. Ulasan Alam Genetika , 16 (10), 611.
  3. Muller, GB (2007). Evo – devo: memperluas sintesis evolusi. Nature mengulas genetika , 8 (12), 943.
  4. Raff, RA (2000). Evo-devo: evolusi disiplin baru. Ulasan Alam Genetika , 1 (1), 74.
  5. Sultan, SE (2017). Eco-Evo-Devo. Dalam Biologi Perkembangan Evolusioner (hlm. 1-13). Penerbitan Internasional Springer.