Evolučná vývojová biológia

Moderná evolučná syntéza

Obnovený záujem o evolúciu vývoja nastal po vzniku modernej evolučnej syntézy (približne v rokoch 1936 až 1947). Tradičný názor bol, že evo-devo malo malý vplyv na evolučnú syntézu, ale nasledujúce skutočnosti naznačujú opak.

Gavin de Beer

Gavin de Beer v knihe Embryá a evolúcia (1930) zdôraznil význam heterochrónie a najmä pedomorfózy v evolúcii.

Podľa jeho teórie je pedomorfóza (zachovanie juvenilných znakov v dospelom jedincovi) dôležitá v evolúcii, pretože juvenilné tkanivá sú relatívne nediferencované a schopné ďalšieho vývoja, zatiaľ čo vysoko špecializované tkanivá sú menej schopné zmeny.

Vytvoril tiež myšlienku skrytej evolúcie, ktorá pomohla vysvetliť náhle zmeny vo fosílnych nálezoch, ktoré boli zjavne v rozpore s Darwinovou gradualistickou teóriou evolúcie.

Ak by sa novinka vyvíjala postupne v juvenilnej forme živočícha, potom by sa jej vývoj nemusel vôbec objaviť vo fosílnom zázname, ale ak by druh potom prešiel neoténiou, pri ktorej sa pohlavná dospelosť dosiahne v juvenilnej forme, potom by sa táto vlastnosť náhle objavila vo fosílnom zázname napriek tomu, že sa vyvíjala postupne.

"V sérii pozoruhodných kníh, ktoré vytvorili syntetickú teóriu evolúcie, bola Embryológia a evolúcia Gavina de Beera prvou a najkratšou (1930; rozšírená a premenovaná na Embryá a predkovia, 1940; 3. vydanie 1958). Na 116 stranách de Beer uviedol embryológiu do rozvíjajúcej sa ortodoxie... viac ako štyridsať rokov táto kniha dominovala anglickému mysleniu o vzťahu medzi ontogenézou a fylogenézou". Stephen Gould ^p221

Stephen Jay Gould nazval tento prístup k vysvetľovaniu evolúcie terminálnym sčítaním; akoby každý evolučný pokrok bol pridaný ako nové štádium skrátením trvania starších štádií. Táto myšlienka vychádzala z pozorovaní neoténie. Rozšíril ju o všeobecnejšiu myšlienku heterochrónie (zmeny v časovaní vývoja) ako mechanizmu evolučných zmien.

Neoténia a človek

Často sa predpokladá, že ľudský druh je aspoň do určitej miery príkladom neoténie. Tieto vlastnosti dospelých ľudí sa líšia od vlastností dospelých ľudoopov, ale viac sa podobajú vlastnostiam mladých opíc:

Toto sú niektoré z neoténnych znakov človeka: sploštená tvár, rozšírená tvár, veľký mozog, bezvlasé telo, bezvlasá tvár, malý nos, zmenšený hrebeň obočia, malé zuby, malá horná čeľusť (maxilla), malá dolná čeľusť (mandibula), tenké kosti lebky, končatiny proporcionálne krátke v porovnaní s dĺžkou trupu, dlhšie nohy ako ruky, väčšie oči a vzpriamený postoj.

Ešte dôležitejšie je, že ľudia sa učia a hrajú aj v dospelosti, zatiaľ čo u opíc (a iných cicavcov) sa takéto správanie zvyčajne prejavuje až v mladosti. To silne naznačuje, že naše mozgové aktivity sú aspoň v tomto ohľade podobnejšie mladým opiciam ako dospelým opiciam.

Genetika a evo-devo

E.B. Lewis

Moderný záujem o evo-devo pramení z jasného dôkazu, že vývoj je úzko riadený špeciálnymi genetickými systémami, ktoré zahŕňajú hox gény.

Edward B. Lewis v sérii experimentov s ovocnou muškou Drosophila dokázal identifikovať komplex génov, ktorých proteíny sa viažu na regulačné oblasti cieľových génov. Tie potom aktivujú alebo potláčajú systémy bunkových procesov, ktoré uskutočňujú konečný vývoj organizmu.

Okrem toho sekvencia týchto kontrolných génov vykazuje ko-linearitu: poradie lokusov v chromozóme sa zhoduje s poradím, v akom sú lokusy exprimované v segmentoch pozdĺž tela. A nielen to, tento zhluk hlavných riadiacich génov programuje vývoj všetkých vyšších organizmov.

Každý z génov obsahuje homeobox, pozoruhodne konzervovanú sekvenciu DNA, ktorá je podobná u mnohých rôznych živočíchov. To naznačuje, že samotný komplex vznikol duplikáciou génov. Vo svojej Nobelovej prednáške Lewis povedal: "Porovnanie [riadiacich komplexov] v celej živočíšnej ríši by malo v konečnom dôsledku poskytnúť obraz o tom, ako sa organizmy, ako aj [riadiace gény] vyvíjali.

V roku 2000 bola evo-devo venovaná špeciálna sekcia časopisu Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) a celé číslo časopisu Journal of Experimental Zoology Part B: Molecular and Developmental Evolution z roku 2005 bolo venované kľúčovým témam evo-devo, ktorými sú evolučné inovácie a morfologické novinky.