Evoliucinė raidos biologija

Šiuolaikinė evoliucijos sintezė

Po moderniosios evoliucijos sintezės (maždaug 1936-1947 m.) vėl imta domėtis raidos evoliucija. Įprastai buvo manoma, kad evo-devo neturėjo didelės įtakos evoliucijos sintezei, tačiau toliau pateikiami faktai rodo ką kita.

Gavinas de Beeras

Knygoje "Embrionai ir evoliucija" (Embryos and evolution, 1930) Gavinas de Beeras pabrėžė heterochronijos ir ypač pedomorfozės svarbą evoliucijai.

Pagal jo teoriją, paedomorfozė (jaunatvinių bruožų išsaugojimas suaugusiame organizme) yra svarbi evoliucijai, nes jaunatviniai audiniai yra santykinai nediferencijuoti ir gali toliau evoliucionuoti, o labai specializuoti audiniai gali keistis mažiau.

Jis taip pat iškėlė slaptos evoliucijos idėją, kuri padėjo paaiškinti staigius fosilijų pokyčius, akivaizdžiai prieštaraujančius Darvino laipsniškai evoliucijos teorijai.

Jei naujovė palaipsniui išsivysto gyvūno jaunystėje, tuomet jos raida gali iš viso nepasirodyti fosilijų įrašuose, tačiau jei rūšis vėliau patiria neoteniją, kai lytinė branda pasiekiama jaunystėje, tuomet ši savybė staiga pasirodo fosilijų įrašuose, nepaisant to, kad ji vystėsi palaipsniui.

"Gavino de Beero knyga "Embriologija ir evoliucija" (Embryology and evolution, 1930 m.; papildyta ir pervadinta "Embrionai ir protėviai", 1940 m.; 3-iasis leidimas 1958 m.) buvo pirmoji ir pati trumpiausia iš visos evoliucijos teorijos. De Beeras 116 puslapių knygoje embriologiją įtraukė į besiformuojančią ortodoksiją... daugiau nei keturiasdešimt metų ši knyga dominuoja Anglijos mintyse apie ontogenezės ir filogenezės santykį". Stephenas Gouldas ^p221

Stephenas Jay Gouldas tokį požiūrį į evoliucijos aiškinimą pavadino galutiniu papildymu; tarsi kiekvienas evoliucijos etapas būtų pridedamas kaip naujas etapas, sutrumpinant senesnių etapų trukmę. Ši idėja buvo grindžiama neotenijos stebėjimais. Ją išplėtė bendresnė heterochronijos (raidos laiko pokyčių) kaip evoliucinių pokyčių mechanizmo idėja.

Neotenija ir žmogus

Neretai teigiama, kad žmonių rūšis bent jau tam tikru mastu yra neotenijos pavyzdys. Šie suaugusių žmonių bruožai skiriasi nuo suaugusių žmogbeždžionių bruožų, bet yra panašesni į jaunų žmogbeždžionių bruožus:

Štai keletas neoteno bruožų, būdingų žmonėms: suplokštėjęs veidas, išplatėjęs veidas, didelės smegenys, beplaukis kūnas, beplaukis veidas, maža nosis, sumažėjusi antakių briauna, maži dantys, mažas viršutinis žandikaulis (maxilla), mažas apatinis žandikaulis (mandible), ploni kaukolės kaulai, proporcingai trumpos galūnės, palyginti su liemens ilgiu, ilgesnės kojos nei ranka, didesnės akys ir vertikali laikysena.

Dar svarbiau yra tai, kad žmonės mokosi ir žaidžia ir suaugę, o beždžionės (ir kiti žinduoliai) paprastai taip elgiasi tik jaunystėje. Tai leidžia daryti tvirtą prielaidą, kad mūsų smegenų veikla bent jau šiuo požiūriu yra panašesnė į jaunų beždžionių nei į suaugusių beždžionių.

Genetika ir evo-devo

E. B. Lewisas

Šiuolaikinis susidomėjimas evo-devo kilo dėl aiškių įrodymų, kad vystymąsi glaudžiai kontroliuoja specialios genetinės sistemos, apimančios hox genus.

Edwardas B. Lewisas, atlikdamas eksperimentus su vaisinėmis muselėmis Drosophila, nustatė genų kompleksą, kurio baltymai jungiasi su tikslinių genų reguliavimo sritimis. Pastarieji aktyvuoja arba slopina ląstelinių procesų sistemas, kurios lemia galutinį organizmo vystymąsi.

Be to, šių kontrolės genų seka yra linijinė: lokusų eiliškumas chromosomoje sutampa su lokusų išraiškos kūno segmentuose eiliškumu. Ir ne tik tai, bet ir tai, kad ši pagrindinių valdymo genų grupė programuoja visų aukštesniųjų organizmų vystymąsi.

Kiekviename iš šių genų yra homeoboksas - nepaprastai konservatyvi DNR seka, kuri yra panaši daugelyje skirtingų gyvūnų. Tai leidžia manyti, kad pats kompleksas atsirado genų dubliavimosi būdu. Savo Nobelio paskaitoje Lewisas sakė: "Galiausiai [valdymo kompleksų] palyginimas gyvūnų karalystėje turėtų padėti susidaryti vaizdą, kaip vystėsi organizmai ir [valdymo genai]".

2000 m. evo-devo buvo skirtas specialus žurnalo Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) skyrius, o visas 2005 m. žurnalo Journal of Experimental Zoology B dalies Molekulinė ir vystymosi evoliucija numeris buvo skirtas svarbiausioms evo-devo temoms - evoliucinėms naujovėms ir morfologiniam naujumui.