Evolucijska razvojna biologija

Sodobna evolucijska sinteza

Po moderni evolucijski sintezi (približno od leta 1936 do 1947) se je ponovno povečalo zanimanje za evolucijo razvoja. Običajno mnenje je bilo, da je evo-devo le malo vplival na evolucijsko sintezo, vendar naslednje kaže drugače.

Gavin de Beer

Gavin de Beer je v delu Embryos and evolution (1930) poudaril pomen heterokronije in zlasti pedomorfoz v evoluciji.

Po njegovih teorijah je pedomorfoza (ohranitev mladostnih značilnosti v odrasli obliki) pomembna za evolucijo, ker so mladostna tkiva relativno nediferencirana in sposobna nadaljnjega razvoja, medtem ko so visoko specializirana tkiva manj sposobna spreminjanja.

Razvil je tudi zamisel o prikriti evoluciji, ki je pomagala pojasniti nenadne spremembe v fosilnih zapisih, ki so bile očitno v nasprotju z Darwinovo gradualistično teorijo evolucije.

Če bi se novost v mladostni obliki živali razvijala postopoma, se njen razvoj morda sploh ne bi pojavil v fosilnem zapisu, če pa bi vrsta nato doživela neotenijo, pri kateri spolno zrelost doseže v mladostni obliki, bi se lastnost kljub postopnemu razvoju nenadoma pojavila v fosilnem zapisu.

"V nizu izjemnih knjig, ki so uveljavile sintetično teorijo evolucije, je bila prva in najkrajša knjiga Gavina de Beera Embriologija in evolucija (1930; razširjena in s spremenjenim naslovom Embriji in predniki, 1940; 3. izdaja 1958). Na 116 straneh je de Beer vpeljal embriologijo v razvijajočo se ortodoksijo ... več kot štirideset let je ta knjiga prevladovala v angleški misli o odnosu med ontogenezo in filogenezo." Stephen Gould ^p221

Stephen Jay Gould je ta pristop k razlagi evolucije označil kot terminalno dodajanje; kot da bi vsak evolucijski napredek dodali kot novo stopnjo s skrajšanjem trajanja starejših stopenj. Zamisel je temeljila na opazovanju neotenije. Razširil jo je s splošnejšo zamislijo o heterohroniji (spremembe v času razvoja) kot mehanizmu za evolucijske spremembe.

Neotenija in človek

Pogosto se domneva, da je človeška vrsta vsaj do neke mere primer neotenije. Te značilnosti odraslih ljudi se razlikujejo od značilnosti odraslih velikih opic, vendar so bolj podobne značilnostim mladih opic:

To so nekatere neotenske lastnosti človeka: sploščen obraz, razširjen obraz, veliki možgani, telo brez dlak, obraz brez dlak, majhen nos, zmanjšan greben obrvi, majhni zobje, majhna zgornja čeljust (maksila), majhna spodnja čeljust (mandibula), tankost lobanjskih kosti, sorazmerno kratke okončine v primerjavi z dolžino trupa, daljše noge kot roke, večje oči in pokončna drža.

Še pomembnejše je, da se ljudje učijo in igrajo tudi v odrasli dobi, medtem ko se pri opicah (in drugih sesalcih) tovrstno vedenje običajno pokaže šele v mladosti. To močno nakazuje, da so naše možganske dejavnosti vsaj v tem pogledu bolj podobne mladim opicam kot odraslim opicam.

Genetika in evo-devo

E.B. Lewis

Sodobno zanimanje za evo-devo izhaja iz jasnega dokaza, da razvoj tesno nadzorujejo posebni genetski sistemi, ki vključujejo gene hox.

Edward B. Lewis je v seriji poskusov s sadno mušico Drosophila identificiral kompleks genov, katerih beljakovine se vežejo na regulatorna območja ciljnih genov. Ti nato aktivirajo ali zavirajo sisteme celičnih procesov, ki omogočajo končni razvoj organizma.

Poleg tega je zaporedje teh kontrolnih genov soodvisno: vrstni red lokusov v kromosomu je vzporeden z vrstnim redom izražanja lokusov v segmentih vzdolž telesa. Ne le to, ta skupek glavnih kontrolnih genov je tudi program razvoja vseh višjih organizmov.

Vsak od genov vsebuje homeoboks, izjemno ohranjeno zaporedje DNK, ki je podobno pri številnih zelo različnih živalih. To kaže, da je kompleks nastal s podvajanjem genov. Lewis je v svojem Nobelovem predavanju dejal: "Primerjave [kontrolnih kompleksov] v celotnem živalskem kraljestvu naj bi na koncu dale sliko o tem, kako so se razvijali tako organizmi kot tudi [kontrolni geni].

Leta 2000 je bil evo-devo posvečen poseben oddelek revije Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), celotna številka revije Journal of Experimental Zoology Part B: Molecular and Developmental Evolution iz leta 2005 pa je bila posvečena ključnima temama evo-devo - evolucijski inovaciji in morfološki novosti.