Evo Devo in the Study of Biology

Heb je ooit iemand horen praten over "evo-devo"? Klinkt het als een soort synthesizer-zware band uit de jaren 80? Het is eigenlijk een relatief nieuw veld op het gebied van evolutionaire biologie dat verklaart hoe soorten, die zo op dezelfde manier beginnen, zo divers worden naarmate ze zich ontwikkelen.

Evo devo staat voor evolutionaire ontwikkelingsbiologie en is de afgelopen decennia net opgenomen in de moderne synthese van de evolutietheorie. Dit vakgebied omvat veel verschillende ideeën en sommige wetenschappers zijn het niet eens over wat alles zou moeten omvatten. Iedereen die evo devo bestudeert, is het er echter over eens dat de basis van het veld is gebaseerd op het genniveau van overerving dat tot micro-evolutie leidt.

Naarmate een embryo zich ontwikkelt, moeten bepaalde genen worden geactiveerd om de eigenschappen van dat gen tot expressie te brengen. Meestal zijn er biologische aanwijzingen voor het inschakelen van deze genen op basis van de leeftijd van het embryo. Soms kunnen omgevingscondities ook de expressie van de ontwikkelingsgenen veroorzaken.

Niet alleen zetten deze "triggers" het gen aan, ze sturen het gen ook aan hoe het tot expressie moet worden gebracht. Er zijn subtiele verschillen tussen de armen van verschillende dieren die worden bepaald door de manier waarop de genen die de eigenschap voor ledemaatontwikkeling dragen tot expressie worden gebracht. Hetzelfde gen dat een menselijke arm creëert, kan ook een musvleugel of een sprinkhanenpoot creëren. Het zijn geen verschillende genen, zoals eerder door wetenschappers werd gedacht.

Evo Devo en de evolutietheorie

Wat betekent dit voor de evolutietheorie? Eerst en vooral, het geeft geloofwaardigheid aan het idee dat al het leven op aarde van een gemeenschappelijke voorouder kwam. Deze gemeenschappelijke voorouder had exact dezelfde genen die we tegenwoordig in al onze moderne soorten zien. Het zijn niet de genen die in de loop van de tijd zijn geëvolueerd. In plaats daarvan is het hoe en wanneer (en als) die genen tot expressie worden gebracht die zijn geëvolueerd. Het helpt ook om een ​​verklaring te geven voor hoe de bekvorm van Darwin's vinken op de Galapagos-eilanden had kunnen evolueren.

Natuurlijke selectie is het mechanisme dat kiest welke van deze oude genen worden uitgedrukt en uiteindelijk hoe ze worden uitgedrukt. Na verloop van tijd hebben de verschillen in genexpressie geleid tot de grote diversiteit en grote aantallen verschillende soorten die we tegenwoordig in de wereld zien.

De theorie van evo devo verklaart ook waarom zo weinig genen zoveel complexe organismen kunnen maken. Het blijkt dat steeds weer dezelfde genen worden gebruikt, maar op verschillende manieren. De genen die tot expressie worden gebracht om armen in mensen te creëren, kunnen ook worden gebruikt om benen of zelfs een menselijk hart te creëren. Daarom is het belangrijker hoe de genen tot expressie worden gebracht dan hoeveel genen aanwezig zijn. Ontwikkelingsgenen tussen soorten zijn hetzelfde en kunnen op een bijna onbeperkt aantal manieren worden uitgedrukt.

Embryo's van veel verschillende soorten zijn bijna niet van elkaar te onderscheiden in de vroege stadia voordat deze ontwikkelingsgenen worden ingeschakeld. Vroege embryo's van alle soorten hebben kieuwen of kieuwzakken en vergelijkbare algemene vormen. Het is cruciaal dat deze ontwikkelingsgenen op het juiste moment en op de juiste plaats correct worden geactiveerd. Wetenschappers hebben genen in fruitvliegen en andere soorten kunnen manipuleren om ledematen en andere lichaamsdelen op verschillende plaatsen op het lichaam te laten groeien. Dit bewees dat deze genen veel verschillende delen van de embryo-ontwikkeling beheersen.

Het veld van evo devo bevestigt opnieuw de geldigheid van het gebruik van dieren voor medisch onderzoek. Een argument tegen dieronderzoek is het voor de hand liggende verschil in complexiteit en structuur tussen mensen en de proefdieren. Met dergelijke overeenkomsten op moleculair en genniveau kan het bestuderen van die dieren echter inzicht geven in de mens, en met name de ontwikkeling en genactivering van mensen.