20รับ100evo-devo ไหน?

การประเมินการทำงาน

ร่วมกัน20รับ100ระหว่างกระบวนการวิวัฒนาการและการพัฒนา

จาก DNA สู่ความหลากหลาย: พันธุศาสตร์ระดับโมเลกุลและวิวัฒนาการของการออกแบบสัตว์

ฌอน บี. แคร์โรลล์เจนนิเฟอร์ เค. เกรเนียร์ &สก็อตต์ ดี. เวเธอร์บี

Blackwell: 2001 214 หน้า 29.95 ปอนด์, 44.95 ดอลลาร์

เกล็ด ขน และผิวหนัง: ชุดเครื่องมือ evo-devo ที่ทำให้งูเป็นงู ไม่ใช่นก เครดิต: JEFF FOOTT/BBC WILD

คุณเคยสงสัยหรือไม่ว่างูทำคอและขาหายไปได้อย่างไร? คุณสงสัยหรือไม่ว่าทำไมนกถึงมีปีกและมีเกล็ดที่ขา? คุณจะพบคำตอบสำหรับคำถามเหล่านี้และคำถามที่น่าสนใจอื่นๆ อีกมากมายในหนังสือที่ยอดเยี่ยมเล่มนี้ ซึ่ง Sean Carroll, Jennifer Grenier และ Scott Weatherbee กล่าวถึงสถานะของ ‘evo-devo’ ในรูปแบบที่ชัดเจนอย่างน่าชื่นชม

สิบปีที่ผ่านมามีความสนใจในความเชื่อมโยงระหว่างชีววิทยาพัฒนาการและวิวัฒนาการกับการเกิดใหม่ของระเบียบวินัยทางชีววิทยาที่เรียกขานว่า ‘evo-devo’ (หรือ ‘devo-evo’ ขึ้นอยู่กับว่าคุณมาจากไหน) สาขาก่อนหน้าของสาขานี้โดยนักชีววิทยารุ่นก่อน ๆ ขาดพันธุศาสตร์ระดับโมเลกุล – ตอนนี้วินัยนี้สนุกกับการเรียกเก็บเงินอันดับต้น ๆ ผลลัพธ์ที่น่าประหลาดใจที่สุดของสาขาใหม่ที่เติบโตอย่างรวดเร็ว (ซึ่งมีการเริ่มวารสารใหม่หลายฉบับและมหาวิทยาลัยหลายแห่งได้จัดตั้งตำแหน่งศาสตราจารย์) คือการตระหนักว่าความคล้ายคลึงกันของพัฒนาการและพันธุกรรมที่น่าทึ่งอย่างแท้จริงรองรับความหลากหลายของสัตว์ทุกประเภท

เมื่อมองย้อนกลับไป บางที การอนุรักษ์นี้ ซึ่งรวมถึงการแบ่งปันเส้นทางทางพันธุกรรมที่เกือบเป็นสากลซึ่งระบุกระบวนการพัฒนา ไม่น่าจะเป็นเรื่องที่น่าแปลกใจนัก เกือบจะเป็นเรื่องเล็กน้อยที่จะระบุว่าจีโนมของสปีชีส์มีบันทึกประวัติศาสตร์วิวัฒนาการทั้งหมดและของบรรพบุรุษทั้งหมด แม้ว่าสิ่งนี้อาจฟังดูเหมือนสัจธรรม แต่ความหมายของมันมีความหลากหลายและลึกซึ้ง และทำให้เข้าใจมากขึ้นว่าสัตว์พัฒนาอย่างไร และความคล้ายคลึงกันในจีโนมและกลไกการพัฒนาของพวกมันเชื่อมโยงชุดลักษณะหรือฟีโนไทป์ที่แตกต่างกันมากอย่างไร ไฟลาที่เกี่ยวข้องห่างไกล

จาก DNA to Diversityเขียนขึ้นสำหรับผู้ชมทั่วไป รวมถึงนักศึกษาระดับปริญญาตรีที่มีความสนใจในด้านชีววิทยาพัฒนาการและวิวัฒนาการ และการอ่านก็มีความสุข ผู้เขียนใช้ตัวอย่างที่โดดเด่นในการสรุปสถานะการคิดในปัจจุบันเกี่ยวกับความเชื่อมโยงระหว่างพันธุศาสตร์พัฒนาการและการกระจายความหลากหลายทางวิวัฒนาการ

ตัวอย่างเช่น พวกเขาอธิบาย

ว่าแนวคิดเกี่ยวกับวิวัฒนาการของดวงตาได้รับการเปลี่ยนแปลงด้วยมุมมองใหม่อย่างไร คิดว่าดวงตาจะมีวิวัฒนาการอย่างอิสระหลายสิบครั้ง ไม่เพียงเพราะไฟลาบางตัวที่มีตามีความสัมพันธ์ใกล้ชิดกับไฟลาที่ไม่มีตามากกว่าไฟลาอื่นๆ ที่มีตา แต่เนื่องจากโครงสร้างของดวงตาของสัตว์มีความหลากหลายมาก ตัวอย่างที่น่าอัศจรรย์ของการอนุรักษ์วิวัฒนาการเกี่ยวข้องกับการทำงานของยีนที่ ไม่มีตา ในแมลงวันและPax6 ซึ่งเป็นยีนที่สอดคล้องกันในหนู แม้จะมีแมลงวันและหนูแยกจากกันมากกว่า 600 ล้านปี การนำยีนเมาส์ไปใช้กับแมลงวันสามารถกระตุ้นเนื้อเยื่อตาใหม่ได้ ไม่ใช่ตาเหมือนกล้องของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม แต่เป็นตารวมของแมลง!

การอนุรักษ์นี้ทำให้เกิดคำถามสำคัญหลายประการ โครงสร้างที่แตกต่างกันดังกล่าว ซึ่งทั้งหมดทำหน้าที่ตรวจจับแสง จะถูกสร้างขึ้นผ่านการควบคุมที่กระทำโดยยีนเดียวกันในไฟลาที่ต่างกันได้อย่างไร Pax6 / eyelessอยู่ใกล้กับส่วนบนสุดของห่วงโซ่การควบคุมของยีนที่เกี่ยวข้องกับการพัฒนาของดวงตาทุกประเภท แม้กระทั่งดวงตาที่มีความแตกต่างอย่างมากในด้านสัณฐานวิทยา Pax6และหน้าที่ของมันได้รับการอนุรักษ์ไว้ทั่ว Metazoa และอาจมีอยู่ในจีโนมของบรรพบุรุษของ bilaterians ทั้งหมด เนื่องจากไฟลาบางตัวไม่เคยมีตา เหตุใดยีนเหล่านี้จึงไม่สูญหายไประหว่างวิวัฒนาการ กองกำลังคัดเลือกที่ผลักดันจีโนมให้มีขนาดเล็กและไม่ติดมันดูเหมือนจะไม่แข็งแกร่งเกินไป เป็นไปได้ว่าการโต้ตอบของยีนที่เรียงซ้อนนี้ได้รับการคัดเลือกครั้งแล้วครั้งเล่าเพื่อสร้างดวงตา โดยทำหน้าที่พัฒนาอื่นๆ ในระหว่างวิวัฒนาการ (บางครั้งยาวมาก) การประกอบซ้ำของเครือข่ายนี้ การโต้ตอบของยีนโดยปฏิกิริยาของยีน เป็นเรื่องที่ไม่น่าเชื่ออย่างแน่นอน

แม้ว่าจะไม่ได้สัมผัสโดย Carroll et al . สิ่งนี้ทำให้เกิดคำถามที่สำคัญอื่น ๆ เกี่ยวกับความคล้ายคลึงกันซึ่งเป็นหนึ่งในประเด็นสำคัญทางชีววิทยา โครงสร้างต้องมีความคล้ายคลึงกันหรือไม่คล้ายคลึงกันหรืออาจมีความคล้ายคลึงกันได้บางส่วนขึ้นอยู่กับว่าบรรพบุรุษของพวกเขามีโครงสร้างเหล่านี้หรือไม่และ / หรือว่ามีการใช้เส้นทางการพัฒนาที่คล้ายคลึงกันหรือไม่เหมือนกันหรือไม่? เป็นที่ชัดเจนว่ามีความสัมพันธ์ที่คล้ายคลึงกันหลายประเภทและความคล้ายคลึงกันสามารถมีอยู่ในระดับที่แตกต่างกันของลำดับชั้นทางชีววิทยาตั้งแต่ยีนไปจนถึงโครงสร้าง ความแตกต่างระหว่างความคล้ายคลึงกัน (ความคล้ายคลึงของโครงสร้างเนื่องจากการสืบเชื้อสายวิวัฒนาการ) และโฮโมพลาสซี (ความคล้ายคลึงกันเนื่องจากความคล้ายคลึงในการทำงานและไม่ใช่การสืบเชื้อสายวิวัฒนาการ) กำลังเบลอมากขึ้น20รับ100