Evolutsiooniline arengubioloogia

Kaasaegne evolutsiooniline süntees

Uus huvi arengu evolutsiooni vastu tekkis pärast kaasaegset evolutsioonilist sünteesi (umbes 1936-1947). Tavapärane seisukoht oli olnud, et evo-devo mõjutas evolutsioonilist sünteesi vähe, kuid järgnevalt võib väita vastupidist.

Gavin de Beer

Gavin de Beer rõhutas teoses "Embrüod ja evolutsioon" (1930) heterokronia ja eriti pedomorfoosi tähtsust evolutsioonis.

Tema teooriate kohaselt on pedomorfoos (noorukite tunnuste säilitamine täiskasvanud kujul) evolutsioonis oluline, sest noorukite koed on suhteliselt diferentseerimata ja võimelised edasi arenema, samas kui kõrgelt spetsialiseerunud koed on vähem muutumisvõimelised.

Ta mõtles välja ka salajase evolutsiooni idee, mis aitas seletada järske muutusi fossiilides, mis olid ilmselgelt vastuolus Darwini gradualistliku evolutsiooniteooriaga.

Kui uudsus areneb järk-järgult looma noorukieas, siis ei pruugi selle areng üldse fossiilides ilmneda, kuid kui liik peaks seejärel läbima neotenia, mille puhul suguküpsus saavutatakse noorukieas, siis ilmub see omadus järsku fossiilides, hoolimata sellest, et see on arenenud järk-järgult.

"Märkimisväärsete raamatute seerias, mis kehtestasid sünteetilise evolutsiooniteooria, oli Gavin de Beeri "Embryology and evolution" esimene ja lühim (1930; laiendatud ja ümber pealkirjastatud "Embryos and ancestors", 1940; 3. trükk 1958). 116 leheküljel tõi de Beer embrüoloogia arenevasse ortodoksiasse... rohkem kui neljakümne aasta jooksul on see raamat domineerinud ingliskeelset mõtlemist ontogeneesi ja fülogeneesi suhtest". Stephen Gould ^p221

Stephen Jay Gould nimetas sellist lähenemist evolutsiooni seletamiseks lõplikuks liitmiseks; justkui iga evolutsiooniline edasiminek oleks lisatud uue etapina, vähendades vanemate etappide kestust. See idee põhines neotseenia vaatlustel. Seda laiendati üldisema ideega heterokroniast (muutused arengu ajastuses) kui evolutsioonilise muutuse mehhanismist.

Neotenia ja inimene

Sageli on arvatud, et inimliik on vähemalt mingil määral neotenia näide. Täiskasvanud inimeste omadused erinevad täiskasvanud inimahvide omadustest, kuid sarnanevad pigem nooremate inimahvide omadustega:

Need on mõned inimese neootilised tunnused: lapik nägu, laiendatud nägu, suur aju, karvutu keha, karvutu nägu, väike nina, kulmuharja vähenemine, väikesed hambad, väike ülemine lõualuu (maxilla), väike alumine lõualuu (mandibula), õhukesed koljuluud, proportsionaalselt lühikesed jäsemed võrreldes torso pikkusega, pikem jalg kui käsi, suuremad silmad ja püstine hoiak.

Veelgi olulisem on see, et inimesed jätkavad õppimist ja mängimist ka täiskasvanueas, samas kui ahvidel (ja teistel imetajatel) ilmneb selline käitumine tavaliselt alles noorukitel. See viitab kindlalt sellele, et meie aju tegevus on vähemalt selles osas sarnasem noorukite ahvidega kui täiskasvanud ahvidega.

Geneetika ja evo-devo

E.B. Lewis

Tänapäevane huvi evo-devo vastu tuleneb selgetest tõenditest, et arengut kontrollivad tihedalt spetsiaalsed geneetilised süsteemid, mis hõlmavad hox-geene.

Edward B. Lewis suutis puuviljakärbse Drosophilaga tehtud katsete käigus tuvastada geenikompleksi, mille valgud seonduvad sihtgeenide regulatiivsete piirkondadega. Viimased aktiveerivad või pärsivad seejärel rakuprotsesside süsteeme, mis viivad lõpule organismi lõpliku arengu.

Lisaks sellele on nende kontrollgeenide järjestus ko-lineaarne: kromosoomil paiknevate lokkide järjestus on paralleelne sellega, kuidas need lokid ekspresseeruvad kehasegmentides. Ja mitte ainult see, vaid see peamiste kontrollgeenide kogum programmeerib kõigi kõrgemate organismide arengut.

Iga geen sisaldab homöoboxi, mis on märkimisväärselt konserveerunud DNA-järjestus, mis on sarnane paljudel väga erinevatel loomadel. See viitab sellele, et kompleks ise tekkis geenide dubleerimise teel. Oma Nobeli loengus ütles Lewis: "Lõppkokkuvõttes peaks [kontrollkomplekside] võrdlemine kogu loomariigis andma pildi sellest, kuidas organismid, aga ka [kontrollgeenid] on arenenud".

2000. aastal pühendati evo-devo teemale erisektsioon ajakirjas Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) ning terve 2005. aasta ajakirja Journal of Experimental Zoology Part B: Molecular and Developmental Evolution number oli pühendatud evo-devo põhiteemadele - evolutsioonilisele uuenduslikkusele ja morfoloogilisele uudsusele.