La biología evolutiva del desarrollo (o informalmente, en inglés, evo-devo) es un campo de la biología que compara el proceso de desarrollo de diferentes animales en un intento por determinar la relación ancestral entre los organismos y cómo evolucionaron los procesos de desarrollo. El descubrimiento de los genes que regulan el desarrollo en organismos modelo permitió hacer comparaciones entre genes y redes genéticas de organismos relacionados.
Introducción[]
Durante las décadas de los ochenta y los noventa se recopiló una gran cantidad de datos comparativos en torno a la secuencia molecular de diferentes tipos de organismos y empezó a comprenderse en detalle la base molecular de los mecanismos de desarrollo codificados por tales genes. La biología evolutiva del desarrollo comenzó a constituirse en disciplina gracias a la disponibilidad de tales datos.
Desarrollo y origen de la novedad[]
Entre los resultados más sorprendentes y, probablemente, más contraintuitivos de la investigación en biología evolutiva del desarrollo se encuentra el hecho de que la diversidad de los planes corporales y de la morfología de los organismos a lo largo de muchos filo no aparecen necesariamente reflejados en una diversidad a nivel de las secuencias de genes implicadas en la regulación del desarrollo. De hecho, como señalan Gerhart y Kirschner (1997), nos encontramos con una aparente paradoja: "allí donde esperamos encontrar variación, encontramos conservación, una ausencia de cambio".
Incluso dentro de una misma especie, la ocurrencia de nuevas formas dentro de una población no indica la preexistencia de variación genética suficiente para dar cuenta de la diversidad morfológica. Por ejemplo, aún cuando la variación genética es baja, encontramos una variación significativa en la morfología de las extremidades de las salamandras, así como en el número de segmentos de los centípedos.
Así, se plantea una cuestión fundamental para la investigación en el campo de la evo-devo: ¿De dónde procede la novedad? Si la novedad morfológica que observamos a nivel de los diferentes clados no se refleja siempre en el genoma, ¿de dónde viene, entonces?
La novedad puede surgir a través de varios medios, incluyendo la duplicación genética y los cambios en la regulación genética. La duplicación genética permite la fijación de una función celular o bioquímica particular en un locus, de modo que el locus duplicado queda libre para desempeñar una nueva función. Al contrario, los cambios en la regulación genética son efectos de "segundo-orden" que resultan de la interacción y del ritmo de actividad de las redes genéticas, propiedades distintas del funcionamiento de los genes individuales en la red.
El descubrimiento en la década de los ochenta de la familia homeótica de los Homeobox permitió que los investigadores en biología del desarrollo evaluaran empíricamente la importancia relativa de la duplicación y de la regulación genética en la evolución de la diversidad morfológica. Varios biólogos sugieren que los "cambios en los sistemas cis-regulatorios de genes" son más significativos que los "cambios en el número de genes o en la función de las proteínas" (Carroll 2000).
La evo-devo sostiene que la naturaleza combinatoria de la regulación de la transcripción genética proporciona un rico sustrato para la diversidad morfológica, dado que las variaciones en el nivel, en el patrón o en el ritmo de la expresión genética pueden proporcionar más variación para que la selección natural actúe sobre ellos que los cambios que se producen solamente en el producto génico.
Los cambios epigenéticos incluyen la modificación del material genético debida a metilación y otras alteraciones químicas reversibles (Jablonka y Lamb 1995) así como la remodelación no programada del organismo por efectos ambientales, debida a la inherente plasticidad fenotípica de los mecanismos de desarrollo (West-Eberhard 2003). Los biólogos Stuart A. Newman y Gerd B. Müller (Cfr. Müller y Newman, 2003) han sugerido que los primeros organismos en la historia de la vida multicelular eran más susceptibles a esta segunda categoría de la determinación epigenética que los organismos modernos.
Referencias[]
- Sean B. Carroll , 2001, Endless forms: the evolution of gene regulation and morphological diversity, Cell 101, 6: 577-580
- John Gerhart and Marc Kirschner, 1997, Cells, Embryos and Evolution, Blackwell Science
- Eva Jablonka and Marion J. Lamb, 1995, Epigenetic Inheritance and Evolution: The Lamarckian Dimension, Oxford University Press
- Gerd B. Müller and Stuart A. Newman (Eds.), 2003, Origination of Organismal Form: Beyond the Gene in Developmental and Evolutionary Biology, MIT Press
- Mary Jane West-Eberhard, 2003, Developmental Plasticity and Evolution, Oxford University Press
Para saber más[]
- H. Allen Orr, "Turned on: A revolution in the field of evolution?", The New Yorker (10/24/2005). Discusión del libro de Carroll, Endless Forms Most Beautiful
- Brian Goodwin (1998). Las manchas del leopardo. Evolución de la complejidad, Tusquets Ed, Metatemas 51.
- Leo W. Buss, 1987, The Evolution of Individuality, Princeton University Press.
- Sean B. Carroll (2005) Endless Forms Most Beautiful: The New Science of Evo Devo and the Making of the Animal Kingdom, W. W. Norton & Company.
- Stephen Jay Gould, Ontogeny and Phylogeny: una controvertida pero relevante revaluación de un concepto entonces difunto.
- García Azkonobieta, T.(2005). Evolución, desarrollo y (auto)organización. Un estudio sobre los principios filosóficos de la evo-devo: tesis doctoral dirigida por Miren Arantzazu Etxeberria Agiriano. Universidad del País Vasco, Donostia-San Sebastián.
Enlaces externos[]
- [1] Actas del congreso dedicado a la "evo-devo" organizado en el 2000 por la National Academy of Science (PNAS).
- [2] Publicación del 2005 de la Journal of Experimental Zoology. La Parte B (Molecular and Developmental Evolution) está dedicada a la innovación evolutiva y la novedad morfológica.
- Scott F. Gilbert, The morphogenesis of evolutionary developmental biology
Véase también[]
| Temas básicos de biología evolutiva |
|---|
| Procesos de la evolución: adaptación - macroevolución - microevolución - especiación |
| Mecanismos de genética de poblaciones: selección - deriva genética - flujo genético - mutación |
| Conceptos de evo-devo: plasticidad fenotípica - canalización |
| Modos: anagénesis - catagénesis - cladogénesis |
| Historia: Charles Darwin - El origen de las especies - Síntesis evolutiva moderna |