Еволюционна биология на развитието

Съвременният еволюционен синтез

Интересът към еволюцията на развитието се подновява след появата на модерния еволюционен синтез (приблизително от 1936 до 1947 г.). Общоприетото мнение е, че еводеволюцията не е оказала голямо влияние върху еволюционния синтез, но следващото сочи друго.

Гавин де Беер

В "Ембриони и еволюция" (1930 г.) Гавин де Беер подчертава значението на хетерохронията и особено на педоморфозата за еволюцията.

Според неговите теории педоморфозата (запазването на юношеските белези във формата на възрастен човек) е важна за еволюцията, тъй като юношеските тъкани са относително недиференцирани и способни на по-нататъшна еволюция, докато високоспециализираните тъкани са по-малко способни да се променят.

Той също така създава идеята за тайната еволюция, която помага да се обяснят внезапните промени във фосилните находки, които очевидно противоречат на Дарвиновата постепенна теория за еволюцията.

Ако дадена новост се развива постепенно в младата форма на животното, тогава нейното развитие може изобщо да не се появи във фосилните записи, но ако след това видът претърпи неотения, при която половата зрялост се достига в младата форма, тогава тази особеност ще се появи внезапно във фосилните записи, въпреки че се е развивала постепенно.

"В поредицата от забележителни книги, които утвърждават синтетичната теория на еволюцията, "Ембриология и еволюция" на Гавин де Беер е първата и най-кратката (1930 г.; разширена и преименувана на "Ембриони и предци", 1940 г.; 3-то издание, 1958 г.). В 116 страници де Беер въвежда ембриологията в развиващата се ортодоксална теория... повече от четиридесет години тази книга доминира английската мисъл за връзката между онтогенезата и филогенезата". Стивън Гулд ^p221

Стивън Джей Гулд нарича този подход към обяснението на еволюцията терминално добавяне; сякаш всеки еволюционен напредък се добавя като нов етап чрез намаляване на продължителността на по-старите етапи. Идеята се основава на наблюденията на неотенията. Тя е разширена от по-общата идея за хетерохронията (промени във времето на развитие) като механизъм за еволюционна промяна.

Неотени и човек

Често се изказва предположението, че човешкият вид е, поне до известна степен, пример за неотения. Тези характеристики на възрастните хора се различават от тези на възрастните човекоподобни маймуни, но са по-близки до тези на младите маймуни:

Това са някои от неотогенните черти при хората: сплескано лице, разширено лице, голям мозък, обезкосмено тяло, обезкосмено лице, малък нос, намаляване на веждите, малки зъби, малка горна челюст (максила), малка долна челюст (мандибула), изтъняване на черепните кости, пропорционално къси крайници в сравнение с дължината на торса, по-дълги крака, отколкото ръце, по-големи очи и изправена стойка.

Още по-важен е фактът, че хората продължават да учат и да играят и в зряла възраст, докато при маймуните (и други бозайници) този вид поведение обикновено се проявява само в млада възраст. Това силно подсказва, че поне в това отношение мозъчните ни дейности са по-сходни с тези на младите маймуни, отколкото на възрастните маймуни.

Генетика и evo-devo

Е.Б. Луис

Съвременният интерес към ево-дево се дължи на ясното доказателство, че развитието се контролира отблизо от специални генетични системи, включващи хокс гени.

В поредица от експерименти с плодовата мушица Дрозофила Едуард Б. Луис успява да идентифицира комплекс от гени, чиито протеини се свързват с регулаторните области на целевите гени. Последните след това активират или потискат системи от клетъчни процеси, които осъществяват крайното развитие на организма.

Нещо повече, последователността на тези контролни гени показва ко-линейност: редът на локусите в хромозомата съвпада с реда, в който локусите се експресират в сегментите по тялото. Не само това, но този клъстер от главни контролни гени програмира развитието на всички висши организми.

Всеки от гените съдържа хомеобокс - забележително запазена ДНК последователност, която е сходна при много различни животни. Това предполага, че самият комплекс е възникнал чрез дублиране на гени. В Нобеловата си лекция Люис казва: "В крайна сметка сравненията на [контролните комплекси] в цялото животинско царство трябва да дадат представа за това как са еволюирали организмите, както и [контролните гени]".

През 2000 г. специален раздел на Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) беше посветен на evo-devo, а през 2005 г. цял брой на Journal of Experimental Zoology Part B: Molecular and Developmental Evolution беше посветен на ключовите теми на evo-devo - еволюционни иновации и морфологична новост.